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已知平面内两定点F1(0,-
5
)、F2(0,
5
)
,动点P满足条件:|
PF1
|-|
PF2
|=4
,设点P的轨迹是曲线E,O为坐标原点.
(I)求曲线E的方程;
(II)若直线y=k(x+1)与曲线E相交于两不同点Q、R,求
OQ
•
OR
的取值范围;
(III)(文科做)设A、B两点分别在直线y=±2x上,若
AP
=λ
PB
(λ∈[
1
2
,3])
,记xA、xB分别为A、B两点的横坐标,求|xA•xB|的最小值.
(理科做)设A、B两点分别在直线y=±2x上,若
AP
=λ
PB
(λ∈[
1
2
,3])
,求△AOB面积的最大值.
分析:(I)由题意,可知动点P的轨迹是焦点在y轴上的双曲线的上半支,其中c=
5
,2a=4,由此能求出曲线E的方程.
(II)设Q(x1,y1),R(x2,y2),(y1,y2>0),由
y2
4
-x2=1
y=k(x+1)
,得(1-
4
k2
)y2+
8
k
y-8=0
,当1-
4
k2
=0
,不符合题意,故1-
4
k2
≠0
.由此入手能够求出求
OQ
•
OR
的取值范围.
(III)(文科做)由曲线E的方程是
y2
4
-x2=1(y≥2)
,知双曲线的两条渐近线方程为y=±2x.由
AP
=λ
PB
,且λ>0,知点A,B均在x轴上方,设A(xA,2xA),B(xB,-2xB),由
AP
=λ
PB
,得P点的坐标为(
xA+λxb
1+λ
,
2(xA-λxB)
1+λ
),将P点坐标代入
y2
4
-x2=1
中,得xA•xB=
(1+λ)2
-4λ
=-
1
4
(λ+
1
λ
+2)
.由此能求出|xA•xB|的最小值.
(理科做))由曲线E的方程是
y2
4
-x2=1(y≥2)
,知双曲线的两条渐近线方程为y=±2x.由
AP
=λ
PB
,且λ>0,知点A,B均在x轴上方,设A(m,2m),B(-n,2n),m>0.n>0.由
AP
=λ
PB
,得点P的坐标为(
m-λn
1+λ
,
2(m+λn)
1+λ
).将P的从标代入
y2
4
-x2=1
中,得mn=
(1+λ)2
4λ
.设∠AOB=2θ,由S△AOB=
1
2
|OA|•|OB|•sin2θ
,由此能求出△ABC面积的最大值.
解答:解:(I)由题意,可知动点P的轨迹是焦点在y轴上的双曲线的上半支,
其中c=
5
,2a=4,
∴b=1,
∴曲线E的方程是
y2
4
-x2=1(y≥2)
.
(II)设Q(x1,y1),R(x2,y2),(y1,y2>0),
由
y2
4
-x2=1
y=k(x+1)
,得(1-
4
k2
)y2+
8
k
y-8=0
,
当1-
4
k2
=0
,即k=±2时,显然不符合题意,
∴1-
4
k2
≠0
.
∴
△=32-
64
k2
>0
y1+y1=
8k
4-k2
>0
y1•y2=
8k2
4-k2
>0
,
解得
2
<k<2
.
∵x1•x2=
y1•y2
k2
-
y1+y2
k
+1=1
,
∴
OQ
•
OR
=x1x2+y1y2

=1+
8k2
4-k2

=1-
8(k2-4)+32
k2-4

=-7+
32
4-k2
.
∵
2
<k<2
,
∴0<4-k2<2,
∴
1
4-k2
>
1
2
,
∴
OQ
•
OR
∈(9,+∞)
.
(III)(文科做)∵曲线E的方程是
y2
4
-x2=1(y≥2)
,
∴双曲线的两条渐近线方程为y=±2x.
∵
AP
=λ
PB
,且λ>0,
∴点P必内分线段AB,
故点A,B均在x轴上方,
不妨设xA>0,xB<0,
即A(xA,2xA),B(xB,-2xB),
由
AP
=λ
PB
,得P点的坐标为(
xA+λxb
1+λ
,
2(xA-λxB)
1+λ
),
将P点坐标代入
y2
4
-x2=1
中,
化简,得xA•xB=
(1+λ)2
-4λ
=-
1
4
(λ+
1
λ
+2)
.
∴|xA•xB|=
1
4
(λ+
1
λ
+2)
,λ∈[
1
3
,2]

∵λ+
1
λ
≥2
,当且仅当λ=1时,等号成立.
∴|xA•xB|min=1.
(理科做))∵曲线E的方程是
y2
4
-x2=1(y≥2)
,
∴双曲线的两条渐近线方程为y=±2x.
∵
AP
=λ
PB
,且λ>0,
∴点P必内分线段AB,
故点A,B均在x轴上方,
设A(m,2m),B(-n,2n),m>0.n>0.
由
AP
=λ
PB
,得点P的坐标为(
m-λn
1+λ
,
2(m+λn)
1+λ
).
将点P的从标代入
y2
4
-x2=1
中,
化简,得mn=
(1+λ)2
4λ
.
设∠AOB=2θ,
∵tan(
π
2
-θ)=2
,
∴tanθ=
1
2
,sin2θ=
4
5
,
∵|OA|=
5
m,|OB|=
5
n
,
∴S△AOB=
1
2
|OA|•|OB|•sin2θ

=2mn
=
1
2
(λ+
1
λ
)+1
.
∵λ∈[
1
3
,2]
,
∴λ+
1
λ
∈[2,
10
3
]
,
∴S△AOB∈ [2,
8
3
]
.
∴△ABC面积的最大值为
8
3
.
点评:本题主要考查双曲线标准方程,简单几何性质,直线与双曲线的位置关系.考查运算求解能力,推理论证能力;考查化归与转化思想.对数学思维的要求比较高,有一定的探索性.综合性强,难度大,是高考的重点.解题时要认真审题,仔细解答
练习册系列答案
相关习题

科目:高中数学 来源: 题型:

给出以下5个命题:
①曲线x2-(y-1)2=1按
a
=(1,-2)
平移可得曲线(x+1)2-(y-3)2=1;
②设A、B为两个定点,n为常数,|
PA
|-|
PB
|=n
,则动点P的轨迹为双曲线;
③若椭圆的左、右焦点分别为F1、F2,P是该椭圆上的任意一点,延长F1P到点M,使|F2P|=|PM|,则点M的轨迹是圆;
④A、B是平面内两定点,平面内一动点P满足向量
AB
与
AP
夹角为锐角θ,且满足 |
PB
| |
AB
| +
PA
•
AB
=0
,则点P的轨迹是圆(除去与直线AB的交点);
⑤已知正四面体A-BCD,动点P在△ABC内,且点P到平面BCD的距离与点P到点A的距离相等,则动点P的轨迹为椭圆的一部分.
其中所有真命题的序号为
 
.

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科目:高中数学 来源: 题型:

已知平面内一点P与两个定点F1(-
3
 , 0)
和F2(
3
 , 0)
的距离的差的绝对值为2.
(Ⅰ)求点P的轨迹方程C;
(Ⅱ)设过(0,-2)的直线l与曲线C交于A,B两点,且OA⊥OB(O为坐标原点),求直线l的方程.

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科目:高中数学 来源: 题型:

已知平面内动点P到两定点F1,F2的距离的和等于常数2a,关于动点P的轨迹正确的说法是
 
.
①点P的轨迹一定是椭圆;                
②2a>|F1F2|时,点P的轨迹是椭圆;
③2a=|F1F2|时,点P的轨迹是线段F1F2;  
④点P的轨迹一定存在;
⑤点P的轨迹不一定存在.

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科目:高中数学 来源:不详 题型:解答题

已知平面内两定点F1(0,-
5
)、F2(0,
5
)
,动点P满足条件:|
PF1
|-|
PF2
|=4
,设点P的轨迹是曲线E,O为坐标原点.
(I)求曲线E的方程;
(II)若直线y=k(x+1)与曲线E相交于两不同点Q、R,求
OQ
•
OR
的取值范围;
(III)(文科做)设A、B两点分别在直线y=±2x上,若
AP
=λ
PB
(λ∈[
1
2
,3])
,记xA、xB分别为A、B两点的横坐标,求|xA•xB|的最小值.
(理科做)设A、B两点分别在直线y=±2x上,若
AP
=λ
PB
(λ∈[
1
2
,3])
,求△AOB面积的最大值.

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