解析几何难题——教师版,附解答

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.

.

解析几何

【例01】点,A B 的坐标分别是(0,1)-,(0,1),直线,AM BM 相交于点M ,且它们的斜率之积为12

-

. (1)求点M 轨迹C 的方程.

(2)若过点()2,0D 的直线l 与(1)中的轨迹C 交于不同的两点E 、F (E 在D 、F 之间),试求

ODE ∆与ODF ∆面积之比的取值围(O 为坐标原点).

解(1)设点M 的坐标为(,)x y ,∵12AM BM k k ⋅=-

0x ≠),这就是动点M 的轨迹方程.

(2)方法一 由题意知直线l 的斜率存在,设l 的方程为()2y k x =-(1

2

k ≠±

) ① 将①代入12

22

=+y x ,得0)28(8)12(2222=-+⋅-+k x k x k ,

由0∆>,解得2102k <<.设()11,E x y ,()22,F x y ,则⎪⎪⎩

⎪⎪⎨⎧+-=+=+.

1228,12822

212221k k x x k k x x ②

令OBE OBF S S λ∆∆=

,则||

||

BE BF λ=,即BE BF λ=⋅,即()1222x x λ-=-,且0 1.λ<< 由②得,1221212122

4(2)(2),2122)(2)2()4.21x x k x x x x x x k -⎧-+-=⎪⎪+⎨⎪-⋅-=-++=⎪+⎩(即()()()22222412,2122.21x k x k λλ-⎧+-=⎪⎪+⎨⎪-=⎪+⎩

22

22

2141,(1)8(1)2

k k λλλλ+∴==-++即. 21

02

k <<

且214k ≠24110(1)22λλ∴<-<+且2

411(1)24λλ-≠+.

解得33λ-<<+1

3

λ≠

01λ<<,1223<<-∴λ且1

3λ≠.

∴△OBE 与△OBF

面积之比的取值围是113,133⎛⎫⎛⎫

- ⎪

⎪⎝

⎭⎝⎭

. 方法二 由题意知直线l 的斜率存在,设l 的方程为2x sy =+(2)s ≠± ①

将①代入12

22

=+y x ,整理,得22(2)420s y sy +++=, 由0∆>,解得22s >.

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设()11,E x y ,()22,F x y ,则1221224,22.2s y y s y y s ⎧+=-⎪⎪+⎨⎪=⎪+⎩② 令112

2

1212OBE OBF OB y S y S y OB y λ∆∆⋅===⋅,且01λ<< .

将12y y λ=代入②,得()2222241,22.

2s y s y s λλ⎧+=-⎪⎪+⎨⎪=⎪+⎩

∴()222

182s s λλ+=+.即()2222161s λλλ+=--. ∵22s >且24s ≠,∴()2221261λλλ+>--且()2

2214

61

λλλ+≠--.即2

610λλ-+<且13λ≠.

解得33λ-<<+13λ≠. 01λ<<,1223<<-∴λ且1

3

λ≠.

故△OBE 与△OBF

面积之比的取值围是113,133⎛

⎫⎛⎫

- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭

【例02】在△ABC 中,A 点的坐标为(3,0),BC 边长为2,且BC 在y 轴上的区间[-3,3]上滑动.

(1)求△ABC 外心的轨迹方程.

(2)设直线l ∶y =3x +b 与(1)的轨迹交于E 、F 两点,原点到直线l 的距离为d ,求d

EF |

|的最大 值并求出此时b 的值.

解 (1)设B 点的坐标为(0,0y ),则C 点坐标为(0,0y +2)(-3≤0y ≤1), 则BC 边的垂直平分线为y =0y +1 ①)2

3

(3200-=+

x y y y ②由①②消去0y ,得862-=x y .∵130≤≤-y ,∴2120≤+=≤-y y .故所求的△ABC 外心的轨迹方程为:)22(862≤≤--=y x y .

(2)将b x y +=3代入862

-=x y 得08)1(692

2

=++-+b x b x .由862

-=x y 及22≤≤-y ,得

234≤≤x .所以方程①在区间34[,2]有两个实根.设8)1(69)(22++-+=b x b x x f ,则方程③在3

4

[,2]上有两个不等实根的充要条件是: ⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪

⎨⎧≤--≤

≥++-+=≥++-+=>+--=∆⋅⋅⋅⋅⋅⋅.,,,

292)

1(63

4082)1(629)2(0834

)1(6)34(9)34(0)8(94)]1(6[2

22222b b b f b b f b b 得34-≤≤-b

∵723

2984)]1(32[||2

22

1--=+--=-⋅b b b x x ∴72103

2

||1||212--=

-+=⋅b x x k EF 又原点到直线l 的距离为10

|

|b d =,∴7

1)711(73202732072320

||222++-=--=--=b b b b b d EF ∵34-≤≤-b ,

∴41131-≤≤-b .∴当411-=b ,即4-=b 时,3

5

||max =d EF .

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