就这个题,全解!!!

月影星落
2013-09-26 · TA获得超过169个赞
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已知定点O(0,0),A(3,0),动点P到定点O距离与到定点A的距离的比值是

1    

λ    

   


(Ⅰ)求动点P的轨迹方程,并说明方程表示的曲线;
(Ⅱ)当λ=4时,记动点P的轨迹为曲线D.
①若M是圆E:(x-2)2+(y-4)2=64上任意一点,过M作曲线D的切线,切点是N,求|MN|的取值范围;
②已知F,G是曲线D上不同的两点,对于定点Q(-3,0),有|QF|•|QG|=4.试问无论F,G两点的位置怎样,直线FG能恒和一个定圆相切吗?若能,求出这个定圆的方程;若不能,请说明理由.

考点:圆方程的综合应用.

专题:直线与圆.

分析:(Ⅰ)设动点坐标,利用动点P到定点O距离与到定点A的距离的比值是

1    

λ    

   

,建立方程,化简即可得到动点P的轨迹方程,从而可得方程表示的曲线;
(Ⅱ)当λ=4时,确定动点P的轨迹方程.
①确定两圆内含,且圆D在圆E内部.由|MN|2=|MD|2-|DN|2有:|MN|2=|MD|2-4,故求|MN|的取值范围就是求|MD|的取值范围;
②解法一:设点Q到直线FG的距离为d,∠FQG=θ,由面积相等得到顶点Q到动直线FG的距离为定值,从而可得结论;
解法二:假设存在,设出直线方程,利用直线与圆相切,得出圆心到直线的距离等于半径,即可得到结论.

解答:解:(Ⅰ)设动点P的坐标为(x,y),则由

λ    

|PO|=|PA|,得λ(x2+y2)=(x-3)2+y2,
整理得:(λ-1)x2+(λ-1)y2+6x-9=0.
∵λ>0,∴当λ=1时,则方程可化为:2x-3=0,故方程表示的曲线是线段OA的垂直平分线;
当λ≠1时,则方程可化为(x+

3    

λ−1    

)2+y2=[

3

λ    

   

(λ−1)    

]2,即方程表示的曲线是以(−

3    

λ−1    

,0)为圆心,

3

λ    

   

|λ−1|    

为半径的圆.…5分
(Ⅱ)当λ=4时,曲线D的方程是x2+y2+2x-3=0,故曲线D表示圆,圆心是D(-1,0),半径是2.
①由|DE|=

(2+1)2+(4−0)2    

=5,及5<8-2有:两圆内含,且圆D在圆E内部.
如图所示,由|MN|2=|MD|2-|DN|2有:|MN|2=|MD|2-4,故求|MN|的取值范围就是求|MD|的取值范围.
而D是定点,M是圆上的动点,故过D作圆E的直径,得|MD|min=8-5=3,|MD|max=8+5=13,故5≤|MN|2≤165,

5    

≤|MN|≤

165    

.…9分
②解法一:设点Q到直线FG的距离为d,∠FQG=θ,
则由面积相等得到|QF|•|QG|sinθ=d|FG|,且圆的半径r=2.
即d=

4sinθ    

|FG|    

4sinθ    

2rsinθ    

=1.于是顶点Q到动直线FG的距离为定值,
即动直线FG与定圆(x+3)2+y2=1相切.
②解法二:设F,G两点的坐标分别为F(x1,y1),G(x2,y2),
则由|QF|•|QG|=4有:

(x1+3)2+

y    

2

1

   

   

(x2+3)2+

y    

2

2

   

   

=4,结合

x    

2

1

   

+

y    

2

1

   

+2x1−3=0,

x    

2

2

   

+

y    

2

2

   

+2x2−3=0有:

4x1+12    

4x2+12    

=4⇒x1x2+3(x 1+x2)+8=0,
若经过F、G两点的直线的斜率存在,设直线FG的方程为y=mx+n,

y=mx+n    

x2+y2+2x−3=0    

   

,消去y有:(1+m2)x2+(2mn+2)x+n2-3=0,则x1+x2=−

2mn+2    

1+m2    

,x1x2=

n2    

1+m2    

=1,
所以x1x2+3(x 1+x2)+8=

n2−3    

1+m2    

+

−6mn−6    

1+m2    

+

1+8m2    

1+m2    

=0,
由此可得8m2-6mn+n2=1,也即(3m-n)2=1+m2,

|3m−n|    

1+m2    

   

=1…(※).
假设存在定圆(x-a)2+(y-b)2=r2,总与直线FG相切,则
d=

|ma−b+n|    

1+m2    

   

是定值r,即d与m,n无关,与

|3m−n|    

1+m2    

   

=1…(※)对比,有

a=−3    

b=0    

   


此时d=r=

|3m−n|    

1+m2    

   

=1,故存在定圆(x+3)2+y2=1,
当直线FG的斜率不存在时,x1=x2=-2,直线FG的方程是x=-2,显然和圆相切.
故直线FG能恒切于一个定圆(x+3)2+y2=1.…14分.

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