内容正文:
预习12 曲线与方程
内容导航——预习三步曲
第一步:学
析教材 学知识:教材精讲精析、全方位预习
练题型 强知识:6大核心考点精准练
第二步:记
串知识 识框架:思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握
第三步:测
过关测 稳提升:小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升
知识点 1 :曲线的方程与方程的曲线的定义
一般地,在平面直角坐标系中,如果曲线与方程之间具有如下关系:
1.曲线上的点的坐标都是方程的解;
2.以方程的解为坐标的点都在曲线上.
则称曲线为方程的曲线,方程为曲线的方程.
知识点 2 :两曲线的交点
己知两条曲线和的方程分别为,求两条曲线和的交点坐标,只要联立两个方程得方程组,求方程组的实数解就可以得到.
知识点 3 :点的轨迹方程
曲线一般都可以看成动点依某种条件运动的轨迹,曲线的方程也常称为满足某种条件的点的轨迹方程.知识点 4 :求动点轨迹方程的一般步骤
1.设动点的坐标为(如果没有平面直角坐标系,需先建立);
2.写出要满足的几何条件,并将该几何条件用的坐标表示出来;
3.化简并检验所得方程是否为的轨迹方程.
求轨迹常见的方法——相关点法:
已知点在已知曲线上,动点随的变化而变化,形成轨迹,把称作主动点,点称作被动点.
求动点轨迹方程的"相关点法(代入法)"步骤:
(1)设点:的坐标为,点的坐标为;
(2)求关系式:求出两个动点坐标之间的关系,用表示;
(3)代入(换):将代入已知曲线方程,便可得到所求轨迹方程.
【题型1 曲线方程的概念】
1.已知坐标满足方程的点都在曲线上,那么( )
A.曲线上的点的坐标都满足方程
B.坐标不满足的点都不在曲线上
C.不在曲线上的点的坐标必不满足
D.不在曲线上的点的坐标有些满足,有些不满足
2.条件甲:“曲线C上的点的坐标都是方程的解”;条件乙:“曲线C是的图形”,则甲是乙的( )
A.充要条件 B.既不充分也不必要条件
C.充分不必要条件 D.必要不充分条件
3.下列各组两个方程表示相同曲线的是( )
A., B., C., D.,
【题型2 点与曲线的位置关系】
4.曲线经过的一点是( )
A. B. C. D.
5.若点在方程的曲线上,则 .
6.已知曲线C的方程是:,,,,为直角坐标平面上的四点,其中在曲线C上的点为 .
7.分别判断点是否在方程的曲线上.
【题型3 由方程求曲线的图形】
8.方程表示的曲线是( )
A.轴上方的半圆 B.轴下方的半圆 C.轴左侧的半圆 D.轴右侧的半圆
9.方程 表示的图形为( )
A.一条直线和一个圆 B.一条线段和一个圆
C.一条线段和半个圆 D.两条线段
10.方程的曲线是( )
A.一个点 B.一个点和一条直线
C.一条直线 D.两条直线
11.方程表示的图形是( )
A.两条直线 B.四条直线 C.两个点 D.四个点
12.方程表示的图形是 .
13.方程表示的曲线的形状是 .
【题型4 由方程研究曲线的性质】
14.曲线,其中均为正数,则下列命题正确的个数是( )
①当时,曲线是轴对称图形
②当时,曲线关于中心对称
③当时,曲线所围成的面积大于
④当时,曲线上的点与距离的最小值等于1
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
15.(多选)已知曲线C的方程为,则关于曲线C,下列说法正确的是( )
A.曲线C关于x轴对称
B.若曲线C上的任意一点P的横坐标的取值集合为A,则
C.曲线C经过第一、二、三和四象限,且与坐标轴只有一个公共点
D.曲线C与直线有3个交点
16.(多选)设曲线C:,则下列说法正确的是( )
A.曲线C的图象仅在第一、第三象限内
B.曲线C关于直线对称
C.若点在曲线C上,则
D.若直线l与曲线C没有交点,则直线l的斜率为1
17.(多选)我国知名品牌小米公司的Logo(如图)具备“超椭圆”数学之美,设计师的灵感来源于数学中的曲线(、为常数,且).则下列有关曲线的说法中正确的是( )
A.对任意的且,曲线总关于原点对称
B.当,时,曲线与坐标轴的交点个数为5个
C.当,时,曲线上的点到原点的距离最小值为
D.当时,曲线与直线交于,两点,则的最小值为30
18.(多选)经过,两点的曲线如图所示,关于曲线,下列说法正确的是( )
A.
B.曲线经过的整数点个数为3个
C.的取值范围均为
D.若点在曲线上,则以为半径的圆的面积的最大值为
19.(多选)如图,数学中有许多形状优美,寓意美好的曲线,爱心曲线就是其中之一,下列结论正确的是( )
A.曲线上的点的横坐标取值范围是
B.曲线上的点到原点的距离最大值为
C.曲线恰好经过6个整数点(即横坐标、纵坐标均为整数)
D.曲线所围成的“心形”区域面积大于3
【题型5 两曲线的交点问题】
20.已知曲线,直线,若与有三个交点,且一个交点平分另两个交点连成的线段,则( )
A. B.
C. D.
21.作为平面直角坐标系的发明者,法国数学家笛卡尔也研究了不少优美的曲线,如笛卡尔叶形线,其在平面直角坐标系xOy下的一般方程为x3 + y3-3axy = 0.某同学对a = 1情形下的笛卡尔叶形线的性质进行了探究,得到了下列结论,其中错误的是( )
A.曲线不经过第三象限 B.曲线关于直线y = x对称
C.曲线与直线x + y =-1有公共点 D.曲线与直线x + y =-1没有公共点
22.曲线和公共点的个数为( )
A. B. C. D.
23.直线与曲线交点的坐标为 .
24.方程有且仅有两个不同实根,则实数的取值范围是 .
25.曲线上存在四个点满足四边形是正方形,则实数的取值范围是 .
【题型6 求平面轨迹方程】
26.若圆上恰有三个点到直线的距离为1,则动点的轨迹方程是( )
A. B.
C. D.
27.(多选)已知点,点是曲线上任意一点,直线与直线的斜率之和为常数,则( )
A.曲线经过点 B.曲线关于原点对称
C.直线与曲线无交点 D.点到原点的距离有最小值
28.在平面直角坐标系中,O为原点,P为曲线上一动点,则线段的中点轨迹方程为 .
29.舒腾尺是荷兰数学家舒腾(162015·1660)设计的 一种作图工具,如图 , 是滑槽 的中点,短杆 可绕 转动,长杆 通过 处的铰链与 道接, 上的栓子 可沿滑槽 滑动,当点 在滑槽 内作往复移动时,带动点 绕 转动,点 也随之而运动,记点 的运动轨迹为 ,点 的运动轨迹为 . 以 为坐标原点, 方向为 轴正方向,如图建立平面直角坐标系,若 ,且 ,则 的方程为 .
30.中,为边上的高且,动点P满足,则点P的轨迹一定过的
31.在平面直角坐标系中,已知点,在椭圆:上,且直线,的斜率之积为,则中点的轨迹方程为 .
一、单选题
1.已知A,B两点的坐标分别是,直线AM、BM相交于点M,且直线AM的斜率是直线BM的斜率的2倍,则点M的轨迹方程是( )
A. B. C. D.
2.已知曲线,从曲线上任意一点P向y轴作垂线,垂足为,且,则点N的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
3.已知曲线的方程为,则曲线关于( )对称
A.轴 B.轴 C.原点 D.直线
4.在平面内,设是直线的法向量,、为两个定点,,为一动点,若点满足:,则动点的轨迹是( )
A.圆 B.抛物线 C.椭圆 D.双曲线
5.已知曲线C方程为,则曲线C关于( )
A.x轴对称 B.y轴对称 C.原点对称 D.对称
6.已知点,动点满足,则取得最小值时,点的坐标为( )
A. B.
C. D.
7.曲线和曲线组合围成“心形图”(如下图所示),记“心形图”为曲线,曲线所围成的“心形”区域的面积等于( )
A. B. C. D.
8.已知曲线,若点在上,则的最大值为( )
A. B.4 C. D.
二、多选题
9.在平面直角坐标系中,已知定点和定直线,若到点与直线的距离之和等于10的点的轨迹记为曲线.给出下列四个结论,其中正确的是( )
A.曲线关于轴对称
B.若点在曲线上,则
C.若点在曲线上,则
D.若点在曲线上,则
10.下列关于曲线性质的描述正确的是( )
A.关于轴对称 B.关于原点对称
C.关于直线对称 D.所围成的图形的面积小于12
三、填空题
11.已知曲线,则该曲线的一条对称轴方程为 .(写出满足条件的一个方程即可)
12.如图,轴,垂足为,点在的延长线上,且,当点在圆上运动时,点的轨迹方程为 .
13.2022年卡塔尔世界杯会徽近似伯努利双纽线,不仅体现了数学的对称、和谐、简洁、统一的美,同时也具有特殊的有价值的艺术美.曲线是“双纽线”,若直线与曲线只有一个交点,则实数的取值范围是 .
四、解答题
14.如图,已知等腰三角形中,是的中点,且.
(1)求点的轨迹的方程;
(2)设所在直线与轨迹的另一个交点为,当面积最大且在第一象限时,求.
15.在平面直角坐标系中,已知圆心为C的动圆过点,且在轴上截得的弦长为4,记C的轨迹为曲线E.求E的方程.
16.已知曲线的方程是,曲线的方程是,判断与是否有交点,如果有,求出交点坐标;如果没有,说明理由.
17.已知点P为圆C:上的动点,点A的坐标为,若
(1)当时,求B的轨迹方程;
(2)讨论B的轨迹与C的位置关系.
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知识点 1 :曲线的方程与方程的曲线的定义
一般地,在平面直角坐标系中,如果曲线与方程之间具有如下关系:
1.曲线上的点的坐标都是方程的解;
2.以方程的解为坐标的点都在曲线上.
则称曲线为方程的曲线,方程为曲线的方程.
知识点 2 :两曲线的交点
己知两条曲线和的方程分别为,求两条曲线和的交点坐标,只要联立两个方程得方程组,求方程组的实数解就可以得到.
知识点 3 :点的轨迹方程
曲线一般都可以看成动点依某种条件运动的轨迹,曲线的方程也常称为满足某种条件的点的轨迹方程.知识点 4 :求动点轨迹方程的一般步骤
1.设动点的坐标为(如果没有平面直角坐标系,需先建立);
2.写出要满足的几何条件,并将该几何条件用的坐标表示出来;
3.化简并检验所得方程是否为的轨迹方程.
求轨迹常见的方法——相关点法:
已知点在已知曲线上,动点随的变化而变化,形成轨迹,把称作主动点,点称作被动点.
求动点轨迹方程的"相关点法(代入法)"步骤:
(1)设点:的坐标为,点的坐标为;
(2)求关系式:求出两个动点坐标之间的关系,用表示;
(3)代入(换):将代入已知曲线方程,便可得到所求轨迹方程.
【题型1 曲线方程的概念】
1.已知坐标满足方程的点都在曲线上,那么( )
A.曲线上的点的坐标都满足方程
B.坐标不满足的点都不在曲线上
C.不在曲线上的点的坐标必不满足
D.不在曲线上的点的坐标有些满足,有些不满足
【答案】C
【详解】对ABD,根据题意可以举例方程为,
曲线为单位圆,可知方程表示的曲线为曲线的一部分,
则曲线上的点的坐标不是都满足方程,故A错误;
坐标不满足的点可以在曲线上,故B错误;
不在曲线上的点的坐标都不满足,故D错误;
对C,而不在曲线上的点的坐标必不满足,故C正确.
故选:C.
2.条件甲:“曲线C上的点的坐标都是方程的解”;条件乙:“曲线C是的图形”,则甲是乙的( )
A.充要条件 B.既不充分也不必要条件
C.充分不必要条件 D.必要不充分条件
【答案】D
【详解】解:若曲线是的图形,
则曲线上的点的坐标都是方程的解,
甲是乙的必要条件;
而曲线上的点的坐标都是方程的解,
则还有可能出现符合方程的点不在曲线上,
如曲线上的点的坐标都是方程的解,而方程对应的曲线为直线,
则甲是乙的必要不充分条件,
故选:D.
【点睛】本题主要考查充分条件和必要条件的判断,结合曲线方程和方程曲线的关系是解决本题的关键,属于基础题.
3.下列各组两个方程表示相同曲线的是( )
A., B., C., D.,
【答案】C
【详解】A:过原点,而不过原点,不是同一曲线;
B:,显然与不是同一曲线;
C:由,即有,故为同一曲线;
D:由,而中,故不是同一曲线.
故选:C
【题型2 点与曲线的位置关系】
4.曲线经过的一点是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】,,,,
只有A满足.
故选:A.
5.若点在方程的曲线上,则 .
【答案】2或
【详解】将点代入方程
得
解得:或
故答案为:2或.
6.已知曲线C的方程是:,,,,为直角坐标平面上的四点,其中在曲线C上的点为 .
【答案】,
【详解】将代入中,,故在曲线C上;
将代入中,无意义,故不在曲线C上;
将代入中,,故在曲线C上;
将代入中,,故不在曲线C上.
故答案为:,
7.分别判断点是否在方程的曲线上.
【答案】、在所给方程的曲线上,、不在所给方程的曲线上.
【详解】由方程可得,,
将点代入曲线方程,成立,
∴在所给方程的曲线上,
将代入曲线方程,,
∴不在所给方程的曲线上,
将点代入曲线方程,成立,
∴在所给方程的曲线上,
将代入曲线方程,,
∴不在所给方程的曲线上.
【题型3 由方程求曲线的图形】
8.方程表示的曲线是( )
A.轴上方的半圆 B.轴下方的半圆 C.轴左侧的半圆 D.轴右侧的半圆
【答案】B
【详解】,
表示的是以为圆心,为半径的圆,
又
,
故方程表示的曲线是轴下方的半圆,
故选:B.
9.方程 表示的图形为( )
A.一条直线和一个圆 B.一条线段和一个圆
C.一条线段和半个圆 D.两条线段
【答案】C
【详解】由方程,
得:或且满足,
即或且满足,
所以方程表示半个圆和一条线段,
故选:C
10.方程的曲线是( )
A.一个点 B.一个点和一条直线
C.一条直线 D.两条直线
【答案】D
【详解】方程,化为,则或,
所以方程的曲线是直线和直线.
故选:D
11.方程表示的图形是( )
A.两条直线 B.四条直线 C.两个点 D.四个点
【答案】A
【详解】因为,则,解得 ,解得,
其表示的两条图形为两条直线.
故选:A.
12.方程表示的图形是 .
【答案】直线或单位圆
【详解】由方程即可求解.
由方程可得:或,
所以方程表示的曲线是直线或单位圆,
故答案为:直线或单位圆.
13.方程表示的曲线的形状是 .
【答案】两条线段
【详解】由已知方程两边平方得,
结合.
∴方程表示的曲线是两条线段.
故答案为:两条线段.
【题型4 由方程研究曲线的性质】
14.曲线,其中均为正数,则下列命题正确的个数是( )
①当时,曲线是轴对称图形
②当时,曲线关于中心对称
③当时,曲线所围成的面积大于
④当时,曲线上的点与距离的最小值等于1
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【答案】D
【详解】对于①,点关于直线的对称点为,由,则,故①正确;
对于②,由点关于点的对称点为,且,则,故②正确;
对于③,圆的面积为,曲线,易知,
当时,,由,,则,
易知圆与曲线都是关于原点成中心对称,
当时,曲线上的点都在圆外,
当时,曲线与圆存在公共点,
所以曲线围成的图形的面积必定大于,故③正确;
对于④,圆上的每一个点到原点的距离为,
当时,由,则,由,,则;
当时,由,则,
综上当时,曲线上的点在圆外,
当或时,由,则曲线与圆有公共点为,故④正确.
故选:D.
15.(多选)已知曲线C的方程为,则关于曲线C,下列说法正确的是( )
A.曲线C关于x轴对称
B.若曲线C上的任意一点P的横坐标的取值集合为A,则
C.曲线C经过第一、二、三和四象限,且与坐标轴只有一个公共点
D.曲线C与直线有3个交点
【答案】BD
【详解】若点在曲线C上,将代入曲线方程得,与原方程不等,故A错误;
因为,所以,即,所以,B正确;
或时方程仅成立,所以曲线C与坐标轴只有原点一个公共点,且不属于第一、二、三和四象限,C错误;
代入得,令,方程为,
令,,
因为在上单调递增,且,所以存在使得,
当时,,单调递减,
当时,,单调递增,
又因为,所以有且仅有一个使得,对应,
所以曲线C与直线有3个交点:,D正确.
故选:BD
16.(多选)设曲线C:,则下列说法正确的是( )
A.曲线C的图象仅在第一、第三象限内
B.曲线C关于直线对称
C.若点在曲线C上,则
D.若直线l与曲线C没有交点,则直线l的斜率为1
【答案】BCD
【详解】对于A,显然曲线C经过坐标原点O,而坐标原点不在任一象限内,A错误;
对于B,对曲线上任意一点,则也满足,
也满足,即均在曲线上,曲线关于直线对称,B正确;
对于C,依题意,得,
若,则,,此时,满足;若,
则,,当时,,有,矛盾,因此,C正确;
对于D,由选项C知,曲线有两条渐近线,分别为及,
若直线与曲线没有交点,则与渐近线平行或重合,则的斜率为1,D正确.
故选:BCD
17.(多选)我国知名品牌小米公司的Logo(如图)具备“超椭圆”数学之美,设计师的灵感来源于数学中的曲线(、为常数,且).则下列有关曲线的说法中正确的是( )
A.对任意的且,曲线总关于原点对称
B.当,时,曲线与坐标轴的交点个数为5个
C.当,时,曲线上的点到原点的距离最小值为
D.当时,曲线与直线交于,两点,则的最小值为30
【答案】ACD
【详解】对于选项A:取曲线C上点,则曲线,
点P关于原点对称点为,因为,
即点在曲线C上,故曲线C关于原点对称,故A正确;
对于选项B:当,,当时,曲线为,得,所以或,
所以曲线C于y轴有两个交点;当时,,得或,
所以曲线C与x轴有两个交点,综上,曲线C与坐标轴有4个交点,故选项B错误;
对于选项C:当,时,曲线的方程为,令,(为参数)
在曲线C上任取一点,
由
,
因为,所以,
故曲线C上的点到原点的距离最小值为,故C正确;
对于选项D:当时,曲线为,
直线恒过点,此点正好是曲线C的上顶点,
故是直线与的一个交点,不妨设,另外一个交点为,
求的最小值即求点到直线这条直线的最小值再乘5,
设最小值为d,则,
故的最小值为,故选项D正确;
故选:ABD
18.(多选)经过,两点的曲线如图所示,关于曲线,下列说法正确的是( )
A.
B.曲线经过的整数点个数为3个
C.的取值范围均为
D.若点在曲线上,则以为半径的圆的面积的最大值为
【答案】CD
【详解】对于A,将,代入方程,可得,故A错误;
对于B,由A可知曲线,当时,,解得;
当时,,解得或0或1;同理可得当时,或0或1;
当,,时,,即,
由,则方程无解,
综上可得曲线经过的整数点有,,,,,,
,,共个,故B错误;
对于C,将曲线的方程等价转化为关于的一元二次方程,
则,解得,
同理可得,故C正确;
对于D,,当且仅当时,等号成立,
由,则,即的最大值为,所以圆的面积最大值为,故D正确.
故选:CD.
19.(多选)如图,数学中有许多形状优美,寓意美好的曲线,爱心曲线就是其中之一,下列结论正确的是( )
A.曲线上的点的横坐标取值范围是
B.曲线上的点到原点的距离最大值为
C.曲线恰好经过6个整数点(即横坐标、纵坐标均为整数)
D.曲线所围成的“心形”区域面积大于3
【答案】BCD
【详解】对于A,根据题意,曲线,
当时,曲线的方程为,
移项可得,
关于的一元二次方程的判别式,
解得,又因为,所以,
当时,曲线的方程为,
则曲线关于轴对称,
所以曲线上的点的横坐标取值范围是,故A错误;
对于B,当时,曲线的方程为,
则有,变形可得,当且仅当时等号成立,
又由曲线关于轴对称,则曲线上任意一点都满足,
曲线上的点到原点的距离最大值为,故B正确;
对于C,曲线,
当时,,所以,即曲线经过,;
当时,方程为,有,
解得,所以只能取整数1,
当时,有,解得或,即曲线经过,,
根据对称性可得曲线还经过,,所以曲线一共经过6个整点,C正确;
对于D,因为在轴上方,曲线围成图形的面积大于四点,,
,围成的矩形面积,
在轴下方,图形面积大于三点,,
围成的等腰直角三角形的面积,
故曲线所围成的“心形”区域的面积大于3,D正确;
故选:BCD
【题型5 两曲线的交点问题】
20.已知曲线,直线,若与有三个交点,且一个交点平分另两个交点连成的线段,则( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】显然与交于点,由,得,得或,设另外两个点为,则,不妨设,已知一个交点平分另两个交点连成的线段,
当时,,此时,则,不合题意;
当时,,得,解得.
又,所以不成立,
故选:A.
21.作为平面直角坐标系的发明者,法国数学家笛卡尔也研究了不少优美的曲线,如笛卡尔叶形线,其在平面直角坐标系xOy下的一般方程为x3 + y3-3axy = 0.某同学对a = 1情形下的笛卡尔叶形线的性质进行了探究,得到了下列结论,其中错误的是( )
A.曲线不经过第三象限 B.曲线关于直线y = x对称
C.曲线与直线x + y =-1有公共点 D.曲线与直线x + y =-1没有公共点
【答案】C
【详解】当,则方程为
对于A:若,则,
所以,即曲线不经过第三象限,故A正确;
对于B:将点代入方程得,
所以曲线关于直线y = x对称,故B正确;
对于C、D:联立方程,
由可得,
将代入方程可得,
所以方程组无解,即曲线与直线x + y =-1没有公共点,
故C错误,D正确;
故选:C.
22.曲线和公共点的个数为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】由可得,曲线表示圆的上半圆,
如下图所示:
因为原点到直线的距离为,
所以,曲线与直线相切,且切点在第一象限.
故选:C.
23.直线与曲线交点的坐标为 .
【答案】和.
【详解】将直线方程与曲线方程联立得:,
解得,或,
当时,;
当时,,
因此直线与曲线交点坐标为:和.
故答案为:和
24.方程有且仅有两个不同实根,则实数的取值范围是 .
【答案】
【详解】由可得,
所以,曲线与曲线有两个公共点,它们关于y轴对称,
对于曲线,,可得,
整理可得,由可得,
即曲线为圆的下半圆,
由可得,其中,
联立可得,
若方程在时有唯一根,则,
此时方程只有唯一的实根,不合乎题意,
所以,方程在只有唯一的根,
因为二次函数在时单调递减,
只需,解得.
故答案为:.
25.曲线上存在四个点满足四边形是正方形,则实数的取值范围是 .
【答案】
【详解】由题意可得与有两个不同的交点,
联立,可得.
易知,故,
要与有两个不同的交点,可得,解得.
故答案为:.
【题型6 求平面轨迹方程】
26.若圆上恰有三个点到直线的距离为1,则动点的轨迹方程是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】由圆,可得标准方程为,
所以圆心,半径为,
若圆上恰有三个点到直线的距离为,
则满足圆心到直线的距离恰好为,即,即,
设,则,
代入,可得,
整理得,即点的轨迹方程为.
故选:A.
27.(多选)已知点,点是曲线上任意一点,直线与直线的斜率之和为常数,则( )
A.曲线经过点 B.曲线关于原点对称
C.直线与曲线无交点 D.点到原点的距离有最小值
【答案】BCD
【详解】由题意可得,因为,所以,则可化简为,,
对于,把代入, 得 ,故曲线经过点, 故错误;
对于,设是曲线上的点,代入可得化为,
则也在曲线上,故曲线 关于原点对称,故 正确;
对于 ,联立 ,得 ,无解,
故直线 与曲线无交点,故 正确;
对于 ,
,
当时等号成立;
故 的最小值为 ,故 正确.
故选: .
28.在平面直角坐标系中,O为原点,P为曲线上一动点,则线段的中点轨迹方程为 .
【答案】
【详解】设线段的中点为,点的坐标为.
因为是的中点,所以可得,即.
因为点在曲线上,所以将代入曲线方程可得.化简得:
故答案为:.
29.舒腾尺是荷兰数学家舒腾(162015·1660)设计的 一种作图工具,如图 , 是滑槽 的中点,短杆 可绕 转动,长杆 通过 处的铰链与 道接, 上的栓子 可沿滑槽 滑动,当点 在滑槽 内作往复移动时,带动点 绕 转动,点 也随之而运动,记点 的运动轨迹为 ,点 的运动轨迹为 . 以 为坐标原点, 方向为 轴正方向,如图建立平面直角坐标系,若 ,且 ,则 的方程为 .
【答案】
【详解】如图,以滑槽所在的直线为轴,为坐标原点建立平面直角坐标系,
因为,所以点的运动轨迹是以为圆心,1为半径的圆,
则其方程为.
故答案为:.
30.中,为边上的高且,动点P满足,则点P的轨迹一定过的
【答案】外心
【详解】设以H为原点,、方向为轴正方向如图建立平面直角坐标系,
因为,所以
则则,
设,则,∵,∴,即,
即点P的轨迹方程为,而直线,平分线段,
即点P的轨迹为线段的垂直平分线,
根据三角形外心的性质可得点P的轨迹一定过的外心.
故答案为:外心.
31.在平面直角坐标系中,已知点,在椭圆:上,且直线,的斜率之积为,则中点的轨迹方程为 .
【答案】
【详解】因为点,在椭圆:上,所以,
两式相加可得,即,
又因为直线,的斜率之积为,所以,可得,
所以,
设中点为,则,,
所以,即,
即中点的轨迹方程为,
故答案为:
一、单选题
1.已知A,B两点的坐标分别是,直线AM、BM相交于点M,且直线AM的斜率是直线BM的斜率的2倍,则点M的轨迹方程是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】直线AM、BM相交于点M,不妨设,
因为当时,两直线重合,不合题意,所以,
则,
因为直线AM的斜率是直线BM的斜率的2倍,
所以,
整理得.
故选:C.
2.已知曲线,从曲线上任意一点P向y轴作垂线,垂足为,且,则点N的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】∵,∴三点共线,且
又∵轴,
∴设,则,,
∵点在上,
∴,即.
故选:B.
3.已知曲线的方程为,则曲线关于( )对称
A.轴 B.轴 C.原点 D.直线
【答案】B
【详解】曲线的方程为,
将换为不变,原方程仍为,所以曲线关于轴对称;
将换为不变,原方程变为,所以曲线不关于轴对称;
将换为换为,原方程变为,所以曲线不关于原点对称;
将换为换为,原方程变为,
所以曲线不关于直线对称.
故选:B.
4.在平面内,设是直线的法向量,、为两个定点,,为一动点,若点满足:,则动点的轨迹是( )
A.圆 B.抛物线 C.椭圆 D.双曲线
【答案】B
【详解】由题意知,以为原点,为轴建立直角坐标系,
设,,,,
则,,
因为,
则,
整理可得,,
可知动点的轨迹为抛物线.
故选:B
5.已知曲线C方程为,则曲线C关于( )
A.x轴对称 B.y轴对称 C.原点对称 D.对称
【答案】B
【详解】用替换方程中的y,方程变为,
与原方程不同,故曲线C不关于轴对称,故A错误;
用替换方程中的x,方程可化为为,
与原方程相同,故曲线C关于轴对称,故B正确;
用和替换方程中的和,化简后方程变为,
故曲线C不关于原点对称,故C错误;
用y替换方程中的x,同时用x替换方程中的y,方程变为,
故C不关于直线对称,故D错误.
故选:B.
6.已知点,动点满足,则取得最小值时,点的坐标为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】设,由,得,化简得,
由,得,所以,
故当且仅当三点共线,且点在之间时,取得最小值,
此时线段的方程为,由并结合,
解得故此时点的坐标为.
故选:C.
7.曲线和曲线组合围成“心形图”(如下图所示),记“心形图”为曲线,曲线所围成的“心形”区域的面积等于( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】如图所示,设,线段的中点为,
因为曲线关于点对称,
所以可将曲线与轴,轴围成的区域割补为直角三角形的区域,
于是曲线与轴,轴围成的区域面积就是直角三角形的面积,
即;
根据对称性,可得曲线与轴,轴围成的区域面积为,
又曲线所围成的“心形”区域中,两个半圆的面积为,
所以曲线所围成的“心形”区域的面积等于.
故选:C.
8.已知曲线,若点在上,则的最大值为( )
A. B.4 C. D.
【答案】D
【详解】因为,所以曲线关于轴,轴,原点对称,且时,曲线,
所以,
由对称性,作出曲线的大致图形如图所示,
当时,,所以原点到圆上的距离最大值为,所以的最大值为.
故选:D.
二、多选题
9.在平面直角坐标系中,已知定点和定直线,若到点与直线的距离之和等于10的点的轨迹记为曲线.给出下列四个结论,其中正确的是( )
A.曲线关于轴对称
B.若点在曲线上,则
C.若点在曲线上,则
D.若点在曲线上,则
【答案】CD
【详解】设动点,根据点到点与直线的距离之和等于10,
所以,即,
化简得,当时,,
当时,,图象如下,
选项A,根据图象得,曲线不关于轴对称,故A错误;
选项B,若点在曲线上, 则,所以,由,得 ,所以,故B错误;选项C, 若点在曲线上,则,C正确;
选项D, 若点在曲线上,
当时,,得,故
当时,,得,故
所以,D正确,故CD正确.
故选:CD
10.下列关于曲线性质的描述正确的是( )
A.关于轴对称 B.关于原点对称
C.关于直线对称 D.所围成的图形的面积小于12
【答案】ABD
【详解】把曲线中的同时换成,
方程变仍为,所以曲线关于轴对称,故A对;
把曲线中的,同时换成,
方程变仍为,所以曲线关于原点对称,故B对;
把曲线中的,同时换成,
方程变为:,所以曲线不关于直线对称,故C错;
由可得,,
所以所围成的图形的面积小于12,故D对,
故选:ABD
三、填空题
11.已知曲线,则该曲线的一条对称轴方程为 .(写出满足条件的一个方程即可)
【答案】(答案不唯一、均可)
【详解】用替换所得方程不变,所以曲线关于轴对称;
用替换所得方程不变,所以曲线关于轴对称;
将互换所得方程不变,所以曲线关于轴对称;
用替换同时用替换所得方程不变,所以曲线关于轴对称.
故答案为:(答案不唯一、均可)
12.如图,轴,垂足为,点在的延长线上,且,当点在圆上运动时,点的轨迹方程为 .
【答案】
【详解】解:设点的坐标为,点,由题意可知,
则由题可得,即,
点在圆上运动,
,
即点的轨迹方程为.
故答案为:
13.2022年卡塔尔世界杯会徽近似伯努利双纽线,不仅体现了数学的对称、和谐、简洁、统一的美,同时也具有特殊的有价值的艺术美.曲线是“双纽线”,若直线与曲线只有一个交点,则实数的取值范围是 .
【答案】
【详解】因为直线与曲线必有公共点,
联立,可得,
由题意可知,解得或,即实数的取值范围是.
故答案为:
四、解答题
14.如图,已知等腰三角形中,是的中点,且.
(1)求点的轨迹的方程;
(2)设所在直线与轨迹的另一个交点为,当面积最大且在第一象限时,求.
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)易知,
即,
整理可得,
即点的轨迹的方程为
(2)如下图所示:
由题意可得,当到距离最大时,即纵坐标最大时满足题意,此时;
所以所在直线方程为
圆心到直线的距离
可得.
15.在平面直角坐标系中,已知圆心为C的动圆过点,且在轴上截得的弦长为4,记C的轨迹为曲线E.求E的方程.
【答案】.
【详解】解:设圆心,半径为,
因为圆心为C的动圆过点,所以,
又圆心为C的动圆在轴上截得的弦长为4,可得,
由上面两式消去,可得,即,
所以曲线E是抛物线其方程为:.
16.已知曲线的方程是,曲线的方程是,判断与是否有交点,如果有,求出交点坐标;如果没有,说明理由.
【答案】与有三个交点,交点坐标为、、
【详解】解:联立两个方程得方程组,
解方程组可得或或,
因此与有三个交点,且交点坐标为、、.
17.已知点P为圆C:上的动点,点A的坐标为,若
(1)当时,求B的轨迹方程;
(2)讨论B的轨迹与C的位置关系.
【答案】(1)
(2)答案见解析
【详解】(1)设,,,,
由,可得,,,
又因为,可得B的轨迹方程为:
(2)由,可得,,,
代入,可得B的轨迹方程为:,
所以B的轨迹是以为圆心设为,为半径的圆,
所以当时,,两圆外离;
当时,,两圆外切;
当时,,两圆相交.
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