關於圓與直線(高中數學)

2022-07-19 18:55:04 字數 3632 閱讀 6548

1樓:匿名使用者

如圖:由對稱性,不妨設k>0.

設 m為(x1,y1),n為(x2,y2)

∴2/(|oq|^2) = (1/|om|^2) + (1/|on|^2)

<=> 2/(m^2 + n^2) = 1/(x1^2 + y1^2) + 1/(x2^2 + y2^2)

又∵x1^2 + (y1 - 4)^2 = 4

<=> x1^2 + y1^2 - 8y1 + 12 = 0

<=> x1^2 + y1^2 = 8y1 - 12

x2^2 + (y2 - 4)^2 = 4

<=> x2^2 + y2^2 - 8y2 + 12 = 0

<=> x2^2 + y2^2 = 8y2 - 12

∴1/(x1^2 + y1^2) + 1/(x2^2 + y2^2)

= 1/(8y1 - 12) + 1/(8y2 - 12)

= (1/4)(1/(2y1 - 3) + 1/(2y2 - 3))

= (1/4)( ((2y2 - 3) + (2y1 - 3))/((2y1 - 3)*(2y2 - 3)) )

= (1/4)( (2y1 + 2y2 - 6)/((2y1 - 3)*(2y2 - 3)) )

= (1/2)( (y1 + y2 - 3)/(4y1y2 - 6y1 - 6y2 + 9) )

代入 y=kx 得:

1/(x1^2 + y1^2) + 1/(x2^2 + y2^2)

= (1/2)( (y1 + y2 - 3)/(4y1y2 - 6y1 - 6y2 + 9) )

= (1/2)( (kx1 + kx2 - 3)/(4k^2x1x2 - 6kx1 - 6kx2 + 9) )

=(1/2)( (k(x1+x2) - 3)/(4k^2x1x2 - 6k(x1+x2) + 9) )

這裡 x1+x2 , x1x2 是未知的,下面來嘗試求出 x1+x2:

已知圓方程: x^2 + (y-4)^2 = 4

代入 m,n 得:

x1^2 + (y1 - 4)^2 = 4 ---------------------------(一),

x2^2 + (y2 - 4)^2 = 4 ---------------------------(二).

(一)(二)式相減得:

x1^2 - x2^2 + (y1-4)^2 - (y2-4)^2 = 0

<=> (x1+x2)(x1-x2) + (y1+y2-8)(y1-y2) = 0

<=> k = (y1-y2)/(x1-x2) = -(x1+x2)/(y1+y2-8)

<=> x1+x2 = -(y1+y2-8)k = -(kx1+kx2-8)k = -(k^2(x1+x2)-8k) = -(x1+x2)k^2 + 8k

<=> (x1+x2)(1+k^2) = 8k

<=> x1+x2 = 8k/(1+k^2)

下面來嘗試求出 x1x2:

(一)(二)式相加得:

x1^2 + x2^2 + (y1-4)^2 + (y2-4)^2 = 8

<=> x1^2 + x2^2 + y1^2 + y2^2 - 8y1 - 8y2 + 32 = 8

<=> x1^2 + x2^2 + k^2x1^2 + k^2x2^2 - 8kx1 - 8kx2 + 24 = 0

<=> (k^2+1)(x1^2 + x2^2) - 8k(x1+x2) + 24 = 0

<=> (k^2+1)(x1^2 + x2^2) - 64k^2/(1+k^2) + 24 = 0

<=> (k^2+1)(x1^2 + x2^2) - (64k^2 - 24 - 24k^2)/(1+k^2) = 0

<=> (k^2+1)(x1^2 + x2^2) - (40k^2 - 24)/(1+k^2) = 0

<=> (k^2+1)(x1^2 + x2^2) = (40k^2 - 24)/(1+k^2)

<=> x1^2 + x2^2 = (40k^2 - 24)/(1+k^2)^2

∵ x1x2 = ( (x1+x2)^2 - (x1^2 + x2^2) )/2

∴ x1x2 = ( 64k^2/(1+k^2)^2 - (40k^2 - 24)/(1+k^2)^2 )/2

= ( (64k^2 - 40k^2 + 24)/(1+k^2)^2 )/2

= ( (24k^2 + 24)/(1+k^2)^2 )/2

= ( 24/(1+k^2) )/2

= 12/(1+k^2)

現在有等式:

x1+x2 = 8k/(1+k^2)

x1x2 = 12/(1+k^2)

x1^2 + x2^2 = (40k^2 - 24)/(1+k^2)^2

代入 1/(x1^2 + y1^2) + 1/(x2^2 + y2^2) = (1/2)( (k(x1+x2) - 3)/(4k^2x1x2 - 6k(x1+x2) + 9) ) 得:

(1/2)( (k(x1+x2) - 3)/(4k^2x1x2 - 6k(x1+x2) + 9) )

=(1/2)( (8k^2/(1+k^2) - 3)/(48k^2/(1+k^2) - 48k^2/(1+k^2) + 9) )

=(1/2)( ((8k^2 - 3 - 3k^2)/(1+k^2))/9 )

=(5k^2-3)/18(1+k^2)

即2/(m^2 + n^2) = (5k^2-3)/18(1+k^2)

<=> m^2 + n^2 = 36(1+k^2)/(5k^2-3)

<=> n^2 = 36(1+k^2)/(5k^2-3) - m^2

<=> n = √(36(1+k^2)/(5k^2-3) - m^2)

n = √(36(1+k^2)/(5k^2-3) - m^2) 即為所求.

下面計算各變數取值範圍:

由第一小題的 k<=-2π/3 或 k>=2π/3

∴ k^2 >= (2π/3)^2 >= 2^2 = 4

∴ 5k^2-3 >= 17

∴ 36(1+k^2)/(5k^2-3)

= 36(1+k^2)/5(k^2-3/5)

= 36(k^2-3/5 + 8/5)/5(k^2-3/5)

= (36(k^2-3/5) + 36*8/5)/5(k^2-3/5)

= 36(k^2-3/5)/5(k^2-3/5) + 36*8/25(k^2-3/5)

= 36/5 + 36*8/25(k^2-3/5)

<= 36/5 + 36*8/25(4-3/5)

= 36/5 + 36*8/85

= (36*17+36*8)/(5*17)

= 36*25/(5*17)

= 36*5/17

< 10.58

且有36(1+k^2)/(5k^2-3)

= 36/5 + 36*8/25(k^2-3/5)

> 36/5

= 7.2

∵ m∈(-2,0)∪(0,2)

∴ m^2∈(0,4)

∴ 36(1+k^2)/(5k^2-3) - m^2 > 7.2 - 4 = 3.2 > 0

∴ k 保持原範圍 (-∞,-2π/3)∪(2π/3,+∞)

m∈(-2,0)∪(0,2)

2樓:匿名使用者

第二問不就是帶入計算麼

高中數學選修2 1圓方程,高中數學,選修2 1。橢圓

由於點m在第一象限,y軸為準線,故橢圓在y軸右側,且兩個焦點所在直線與y軸垂直,y軸是橢圓的左準線。設橢圓左頂點為p x,y 左焦點為f 則x 0 由橢圓定義知 橢圓上的點到左焦點的距離與到左準線的距離之比為離心率 e 1 2 且p到左準線y軸的距離為x.故橢圓左頂點p左焦點距離應為x 2 故而左焦...

關於函式的週期性高中數學,高中數學關於函式週期性的問題

正切函式沒有對稱軸,只有對稱中心 所以自然不符合 高中數學關於函式週期性的問題 由f 6 x f x 可得週期t 6又因為當 3 x 1時,f x x 2 2,當 1 x 3時,f x x所以f 回1 1,f 2 2,f 3 f 3 1,f 4 f 答2 0,f 5 f 1 1,f 6 f 0 0 ...

高中數學圓與方程的題!求詳細解答

所求圓的方程為 x 20 7 的平方 y 15 14 的平方 5 169 196 圓心為 1,3 與n點連線定過未知圓地圓心。1 2 x 1 y 2 x x y y r 即將 3,1 1,2 帶入x,y中 設所求圓的方程為 x a 2 y b 2 r 2圓 x 2 y 2 2x 6y 5 0 化簡,...