内容正文:
1.(2025·吉林模拟)在平面内,动点M(x,y)与定点F(2,0)的距离和它到定直线l:x=的距离之比是常数2.
(1)求动点M的轨迹方程;
(2)若直线m与动点M的轨迹交于P,Q两点,且OP⊥OQ(O为坐标原点),求|OP|2+|OQ|2的最小值.
解:(1)由已知可得=2,
整理化简可得3x2-y2=3,即x2-=1,
所以动点M的轨迹方程为x2-=1.
(2)由OP⊥OQ可设直线OP的方程为y=kx,直线OQ的方程为y=-x,
由可得
所以|OP|2=x2+y2=,同理可得|OQ|2=,
又由|OP|2>0且|OQ|2>0,可得<k2<3,
所以+==,
所以|OP|2+|OQ|2=(|OP|2+|OQ|2)(+)
=(2++)≥×(2+2)=6,
当且仅当|OP|=|OQ|=时,等号成立,
所以|OP|2+|OQ|2的最小值为6.
2.(2025·桂林模拟)点A,B分别是椭圆+=1(a>b>0)的上顶点和左顶点,P是椭圆上一动点(不与右端点重合),P的横坐标非负,BP的中点是M,当P位于下顶点时△APM的面积为1,椭圆离心率为.
(1)求椭圆方程;
(2)记△POM的面积为S1,△AOM的面积为S2,求的最小值.
解:(1)由题意得e==,××a×2b=1⇒ab=2,a2=b2+c2,
联立解得a=2,b=1,c=,所以椭圆方程为+y2=1.
(2)=====,
其中N是下顶点,M(xM,yM),P(xP,yP),
注意到+y=1,设t=(t>0),
所以t2====-1,xP∈[0,2).
由复合函数单调性可知,当xP=0时,t2有最小值1,注意到t>0,所以t的最小值为1,即的最小值为1.
3.已知双曲线C:-=1(a>0,b>0)过点(2,1),渐近线方程为y=±x,直线l是双曲线C右支的一条切线,且与C的渐近线交于A,B两点.
(1)求双曲线C的方程;
(2)设点A,B的中点为M,求点M到y轴的距离的最小值.
解:(1)由题设可知解得
则双曲线C的方程为-y2=1.
(2)设点M的横坐标为xM>0,
当直线l的斜率不存在时,则直线l:x=2,
易知点M到y轴的距离为xM=2;
当直线l的斜率存在时,
设l:y=kx+m(k≠±),A(x1,y1),B(x2,y2),
联立
整理得(4k2-1)x2+8kmx+4m2+4=0,
Δ=64k2m2-16(4k2-1)(m2+1)=0,4k2-1≠0,
整理得4k2=m2+1,
则x1+x2=-=-=-,
则xM==->0,即km<0,
则x==4+>4,即xM>2,
此时点M到y轴的距离大于2.
综上所述,点M到y轴的最小距离为2.
4.如图,已知抛物线C1:x2=y在点A处的切线l与椭圆C2:+y2=1相交,过点A作l的垂线交抛物线C1于另一点B,直线OB(O为坐标原点)与l相交于点D,记A(x1,y1),B(x2,y2),且x1>0.
(1)求x1-x2的最小值;
(2)求的取值范围.
解:(1)对函数y=x2求导得y′=2x,
所以抛物线C1在点A处的切线方程为y-y1=2x1(x-x1),
即y=2x1x-x.
联立得(1+8x)x2-8xx+2x-2=0,
所以Δ=64x-4(1+8x)(2x-2)>0,
解得0<x<4+,
所以直线AB的方程为y=-x+x+,
联立得2x1x2+x-2x-x1=0,
所以x1+x2=-,
所以x1-x2=2x1+≥2=2,
当且仅当x1=时,等号成立,所以x1-x2的最小值为2.
(2)记点O,B到直线l的距离分别为d1,d2,
所以d1=,d2=|2x1+|=(),
所以===,
因为0<x<4+,所以+4>,
所以=∈(0,),
所以的取值范围为(0,).
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