人教B版 (2019)选择性必修 第一册2.4 曲线与方程课后作业题
展开知识点01 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C与方程F(x,y)=0之间具有如下关系:
1.曲线C上的点的坐标都是方程F(x,y)=0的解;
2.以方程F(x,y)=0的解为坐标的点都在曲线C上.
则称曲线C为方程F(x,y)=0的曲线,方程F(x,y)=0为曲线C的方程.
【即学即练1】(21-22高二·全国·课后作业)已知坐标满足方程Fx,y=0的点都在曲线C上,下列命题正确的是( )
A.曲线C上的点的坐标都满足方程Fx,y=0
B.不在曲线C上的点的坐标都不满足方程Fx,y=0
C.坐标不满足方程Fx,y=0的点都不在曲线C上
D.曲线C是坐标满足方程Fx,y=0的点的轨迹
【即学即练2】(24-25高二上·全国·课堂例题)分析下列曲线上的点与相应方程的关系:
(1)与两坐标轴的距离之积等于5的点与方程xy=5之间的关系;
(2)第二、四象限两轴夹角平分线上的点与方程x+y=0之间的关系.
知识点02两曲线的交点
己知两条曲线C1和C2的方程分别为F(x,y)=0,G(x,y)=0,求两条曲线C1和C2的交点坐标,只要联立两个方程得方程组F(x,y)=0G(x,y)=0,求方程组的实数解就可以得到.
【即学即练3】(20-21高二·全国·课后作业)曲线x2+y2+2x=0与曲线y+x=0的交点个数是 .
【即学即练4】(23-24高三上·青海西宁·期中)已知A-1,0,B1,0,C为平面内的一个动点,且满足|AC|:|BC|=2,则点C的轨迹方程为 .
知识点03 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.
【即学即练5】(24-25高二上·全国·课后作业)等腰三角形ABC底边两端点分别为A(-3,0),B3,0,顶点C的轨迹是( )
A.一条直线B.一条直线去掉一点C.一个点D.两个点
【即学即练6】(21-22高二·全国·课后作业)判断直线2x+5y-15=0与曲线y=-10x是否相交,如果相交,求出交点的坐标.
难点:数形结合的运用
示例1:(24-25高三上·江苏苏州·开学考试)在平面直角坐标系xOy中,曲线E:x2+y23=8x2y2的图象是四叶草曲线,设Px0,y0为E上任意一点,且满足P∈{x0,y0|x0∈Z或y0∈Z},则任取一点P,该点为格点(横、纵坐标均为整数)的概率为 .
【题型1:曲线方程的概念】
例1.(23-24高二上·上海·期末)已知坐标满足方程Fx,y=0的点都在曲线C上,则下列命题中正确的是( )
A.曲线C上的点的坐标都适合方程Fx,y=0
B.不在曲线C上的点的坐标必不适合方程Fx,y=0
C.凡坐标不适合方程Fx,y=0的点都不在曲线C上
D.不在曲线C上的点的坐标有些适合方程Fx,y=0
变式1.(21-22高二上·贵州遵义·期末)设方程x+2y-1x2+y2-2x+2=0表示的曲线是( )
A.一个圆和一条直线B.一个圆和一条射线
C.一个圆D.一条直线
变式2.(18-19高二上·安徽芜湖·期末)下列各组方程中,表示相同曲线的一组方程是( )
A.y=x与y2=xB.y=x与xy=1
C.y2-x2=0与y=xD.y=lgx2与y=2lgx
变式3.(2014高三·全国·专题练习)方程x-1=1-(y-1)2表示的曲线是( )
A.—个圆B.两个圆
C.一个半圆D.两个半圆
变式4.(多选)(22-23高三上·江苏·阶段练习)已知曲线C:x2-y2-xy=1,则( )
A.曲线C关于坐标原点对称B.曲线C关于y轴对称
C.x≤-255或x≥255D.x2-2xy+y2≥45
变式5.(20-21高二上·上海徐汇·期末)已知曲线Γ:Fx,y=0对坐标平面上任意一点Px,y,定义FP=Fx,y.若两点P,Q满足FP⋅FQ<0,称点P,Q在曲线Γ两侧.记到点0,1与到x轴距离和为5的点的轨迹为曲线C,曲线Γ:Fx,y=x2+y2-y-a=0,若曲线C上总存在两点M,N在曲线Γ两侧,则实数a的取值范围是
变式6.(22-23高三·全国·课后作业)方程xx2+y2-1=0表示的曲线是 .
变式7.(24-25高二上·全国·课前预习)判断下列命题是否正确.
(1)以坐标原点为圆心,r为半径的圆的方程是y=r2-x2;
(2)过点A2,0平行于y轴的直线l的方程为x=2.
【方法技巧与总结】
从集合的意义上来理解曲线和方程的概念
如果把直角坐标平面内曲线上的点所组成的集合记作A,方程F(x,y)=0的解所对应的集合记作B,那么曲线和方程之间的两个关系:①曲线上的点的坐标都是这个方程的解;②以这个方程的解为坐标的点都是曲线上的点,反映在集合A和B之间的关系上,就是A⊆B且B⊆A,即A=B.
从集合相等的意义上来理解上述两条规定的必要性,有助于掌握曲线和方程的概念.
【题型2:由方程研究曲线的性质】
例2.已知曲线C的方程为x2+y2+xy=2022,则曲线C关于( )对称
A.x轴B.y轴C.原点D.直线y=x
变式1.已知曲线C方程为x2+y2+xy=2023,则曲线C关于( )
A.x轴对称B.y轴对称C.原点对称D.y=x对称
变式2.关于方程x2+xy+2y2=4所表示的曲线,下列说法正确的是( )
A.关于x轴对称B.关于y轴对称C.关于y=x对称D.关于原点中心对称
变式3.两个曲线方程C1:x+y=1,C2:x4+y4=1,我们可以推断出它们的性质,其中错误的是( )
A.曲线C1关于y=x对称
B.曲线C2关于原点对称
C.曲线C2与坐标轴在第一象限围成的图形面积S1<12
D.曲线C2与坐标轴在第一象限围成的图形面积S2<π4
变式4.(多选)某曲线C的方程为x2-xy+y2=4,下列说法正确的是( )
A.曲线C关于y=x对称
B.曲线C上的点的纵坐标的最大值是2
C.曲线C与直线x+y-1=0交于A、B两点,则AB=10
D.点x,y在曲线C上,则x2+xy+y2的取值范围为43,12
变式5.(多选)下列四个方程所表示的曲线中既关于x轴对称,又关于y轴对称的是( )
A.x29-y24=0B.2y-x2=0
C.4x2+9y=1D.2x2-4x+y4=2
变式6.(多选)已知曲线C:|x-a|a+|y-b|b=1(a>b>0),则下列结论正确的是( ).
A.曲线C关于(a,b)对称
B.x2+y2的最小值为a2b2a2+b2
C.曲线C的周长为2(a+b)
D.曲线C围成的图形面积为2ab
变式7.设曲线C的方程为:F(x,y)=0,一般有如下规律:
①如果以-y代替y,方程保持不变,那么曲线关于 对称;
②如果以-x代替x,方程保持不变,那么曲线关于 对称;
③如果同时以-x代替x,以-y代替y,方程保持不变,那么曲线关于 对称.
例:曲线C的方程为:|x||y|=1,则曲线C关于 对称.
【方法技巧与总结】
求曲线方程的步骤
1.建系:建立适当的坐标系.用有序实数对(x,y)表示曲线上任意一点M的坐标
2.写集合:写出适合条件p的点M的集合:P={M|p(M)}
3.列方程:用坐标表示条件p(M),列出方程f(x,y)=0
4.化简:化方程f(x,y)=0为最简形式
5.证明:说明以化简后的方程的解为坐标的点都在曲线上
【题型3:曲线交点问题】
例3.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
变式1.曲线y=1-x2和y=-x+2公共点的个数为( )
A.3B.2C.1D.0
变式2.(多选)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,其中正确的是( )
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
变式3.(多选)给定下列四条曲线中,与直线x+y-5=0仅有一个公共点的曲线是( )
A.y2=-45xB.x22-y22=1C.x2+y2=52D.x29+y24=1
变式4.曲线x24+ay2=1上存在四个点A, B, C, D满足四边形ABCD是正方形,则实数a的取值范围是 .
变式5.关于曲线C:1x2+1y2=1,有如下结论:
①曲线C关于原点对称; ②曲线C关于直线x±y=0对称;
③曲线C是封闭图形,且封闭图形的面积大于2π;
④曲线C不是封闭图形,且它与圆x2+y2=2无公共点;
其中所有正确结论的序号为 .
变式6.直线2x+5y-15=0与曲线y=-10x交点的坐标为 .
变式7.已知曲线C1的方程是x2-y=0,曲线C2的方程是y=x,判断C1与C2是否有交点,如果有,求出交点坐标;如果没有,说明理由.
【题型4:轨迹方程问题】
例4.(24-25高三上·河北张家口·开学考试)已知M、N两点坐标分别-2,0,2,0.直线MK、NK相交于点K,且它们的斜率之和是3,则点K的轨迹方程为( )
A.3x2-2xy-12=0x≠±2B.3y2-2yx-12=0x≠±2
C.x24+y23=1x≠±2D.x23-y24=1x≠±2
变式1.(24-25高二上·全国·课后作业)已知直线l1:5x-2y+3m3m+1=0和直线l2:2x+6y-3m9m+20=0,则两直线l1,l2交点的轨迹方程是 .
变式2.(23-24高二下·全国·随堂练习)当点P在圆x2+y2=1上运动时,连接点P与定点Q4,0,求线段PQ的中点M的轨迹方程.
变式3.(24-25高二上·全国·课堂例题)动点M在曲线x2+y2=1上移动,点M和定点B3,0连线的中点为P,求点P的轨迹方程.
变式4.(24-25高二上·全国·课后作业)已知过原点的动直线l与圆C1:x2+y2-6x+5=0.
(1)求直线l与圆相交时,它的斜率k的取值范围;
(2)当l与圆相交于不同的两点A,B时,求线段AB的中点M的轨迹方程.
变式5.(24-25高二上·全国·课堂例题)在等腰△ABC中,若一腰的两个端点分别为A4,2,B-2,0,A为顶点,求另一腰的一个端点C的轨迹方程.
变式6.(24-25高二上·全国·课后作业)设椭圆方程为x2+y24=1,过点M0,1的直线l交椭圆于点A,B,O为坐标原点,点P为线段AB的中点,当l绕点M旋转时,求动点P的轨迹方程.
变式7.(23-24高二上·江苏南京·阶段练习)①过点C2,0,②圆G恒被直线mx-y-m=0m∈R平分,③与y轴相切;在以上三个条件中任选一个,补充在下面问题中,并解答.
已知圆G经过点A0,0,B1,1,且_____.
(1)求圆G的一般方程:
(2)设D6,5,P是圆G上的动点,求线段DP的中点M的轨迹方程,并说明表示何曲线?注:如果选择多个条件分别解答,则按第一个解答计分.
【方法技巧与总结】
1.直接法
当动点直接与已知条件发生联系时,在设出曲线上动点的坐标为(x,y)后,可根据题设条件将普通语言运用基本公式(如两点间距离公式、点到直线的距离公式、斜率公式、面积公式等)变换成表示动点坐标(x,y)间的关系式(等式)的数学语言,从而得到轨迹方程.这种求轨迹方程的方法称为直接法.直接法求轨迹方程经常要联系平面图形的性质.
2.定义法
若动点运动的几何条件满足某种已知曲线的定义,可以设出其标准方程,然后用待定系数法求解,这种求轨迹方程的方法称为定义法.利用定义法求轨迹方程要善于抓住曲线的定义特征.
3.代入法
若所求轨迹上的动点P(x,y)与另一个已知曲线C:F(x,y)=0上的动点Q (x1, y1)存在着某种联系,可把点Q的坐标用点P的坐标表示出来,然后代入已知曲线C的方程F(x,y)=0,化简即得所求轨迹方程,这种求轨迹方程的方法称为代入法(又称相关点法).
4.参数法
如果所求轨迹的动点P(x,y)的坐标之间的关系不易找到,也没有相关信息可用时,可先考虑将x,y用一个或几个参数来表示,消去参数得轨迹方程,此法称为参数法.参数法中常选变角、变斜率等为参数.
注意:①参数的取值范围影响着方程中x和y的取值范围. ②化简方程前后要注意等价性.
一、单选题
1.(24-25高二上·全国·随堂练习)方程x2+xy=x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
2.(22-23高二·全国·课后作业)到x轴距离与到y轴距离之比等于2的点的轨迹方程为( )
A.y=2xx≠0B.y=±2xx≠0C.x=2yx≠0D.x=±2yx≠0
3.(21-22高二·全国·课后作业)若曲线C的方程是Fx,y=0,则曲线C关于x轴对称的曲线方程是( )
A.F-x,y=0B.Fx,-y=0
C.F-x,-y=0D.Fy,x=0
4.(21-22高二下·河南郑州·期中)将曲线Fx,y=0上的点的横坐标缩短为原来的12倍,纵坐标伸长为原来的3倍,得到的曲线方程为( )
A.Fx2,3y=0B.F2x,y3=0
C.Fx2,y3=0D.F2x,3y=0
5.(21-22高二·全国·课后作业)若曲线C的方程为x2-xy+y-5=0,则下列各点中,在曲线C上的点是( )
A.(-1,2);B.(1,-2);C.(2,-3);D.(3,6).
6.(2022高三·全国·专题练习)已知点A(1,0),直线l:y=2x-4,点R是直线l上的一点,若RA=AP,则点P的轨迹方程为( )
A.y=-2xB.y=2xC.y=2x-8D.y=2x+4
7.(21-22高二上·贵州·阶段练习)已知点A-4,0,B-1,0,动点M(x,y)满足|MA|=2|MB|,则动点M轨迹方程为( )
A.x2+y2=4B.x24+y2=1C.x2-y23=1D.y2=4x
8.(20-21高二·全国·课后作业)平面直角坐标平面内到两坐标轴距离之差等于1的点的轨迹方程是( )
A.x-y=1B.x-y=1
C.x-y=1D.x±y=1
二、多选题
9.(23-24高二上·江苏常州·阶段练习)若曲线E是由方程x-1=1-y2和y-1=1-x2共同构成,则下列结论不正确的是( )
A.曲线E围成的图形面积为π+4
B.若点x0,y0在曲线E上,则x0的取值区间是-2,2
C.若E与直线y=x+m有公共点,则-4≤m≤4
D.若圆x2+y2=r2(r>0)能覆盖曲线E,则r的最小值为2
10.(22-23高二下·湖北·期中)在平面直角坐标系xOy中,已知定点A0,1,B3,1,动点P满足PA=2PB,记动点P的轨迹为曲线C,直线l:kx-y+2-3k=0(k∈R),则下列结论中正确的是( )
A.曲线C的方程为(x-4)2+(y-1)2=4B.直线l与曲线C的位置关系无法确定
C.若直线l与曲线C相交,其弦长为4,则k=-2D.BP的最大值为3
11.(22-23高二上·湖南长沙·期末)法国数学家笛卡尔开创了解析几何思想方法的先河.他研究了许多优美的曲线,在平面直角坐标系中,方程x3+y3=3axy所表示的曲线称为笛卡尔叶形线.当a=1时,笛卡尔叶形线具有的性质是( )
A.经过第三象限B.关于直线y=x对称
C.与直线x+y+1=0有公共点D.与直线x+y+1=0没有公共点
三、填空题
12.(24-25高二上·全国·课后作业)方程1-x=1-y表示的曲线的形状是 .
13.(24-25高二·上海·随堂练习)过点-3,0,且与圆x-32+y2=4外切的动圆圆心P的轨迹方程为 .
14.(2024·湖南益阳·模拟预测)在平面直角坐标系中,已知点F1-1,0,F21,0,若P为平面上的一个动点且PF1=2PF2,则点P运动所形成的曲线的方程为 .
四、解答题
15.(2023高二上·全国·专题练习)已知点P是曲线y=x2+1上任意一点,A2,0,连接PA并延长至Q,使得AQ=2PA,求动点Q的轨迹方程.
16.(23-24高二下·浙江·开学考试)如图,已知等腰三角形ABC中,AB=AC,D是AC的中点,且B0,0,D3,0.
(1)求点A的轨迹T的方程;
(2)设AC所在直线与轨迹T的另一个交点为E,当△ABD面积最大且A在第一象限时,求AE.
17.(23-24高二上·浙江金华·阶段练习)在平面直角坐标系中,O是坐标原点,点A1,1,动点P满足PA=2PO.
(1)求动点P的轨迹C的方程;
(2)直线l:y=kx+1与轨迹C交于E,F两点,若△OEF的面积为354,求直线l的方程.
18.(23-24高二下·河北保定·开学考试)已知圆M:x2+(y-2)2=r2(r>0)被x轴分成两段弧,弧长之比为3:1.
(1)求r;
(2)若动点P到坐标原点O的距离等于5,Q为圆M上一动点,求PQ的取值范围.
19.(23-24高二上·北京西城·期末)已知⊙C经过点A1,3和B5,1,且圆心C在直线x-y+1=0上.
(1)求⊙C的方程;
(2)设动直线l与⊙C相切于点M,点N8,0.若点P在直线l上,且PM=PN,求动点P的轨迹方程.
课程标准
学习目标
了解曲线与方程的对应关系,领会“曲线的方程与方程的曲线”的概念.
熟悉求曲线方程的步骤以及利用方程研究曲线的性质.
3.掌握求动点轨迹方程的方法
1.重点:曲线与方程的概念;求动点的轨迹方程
2.难点:分析、判断曲线与方程的关系;求动点的轨迹方程
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