数学问题抛物线C:y=x^2在点P处的切线l分别交x轴、y轴于不同的两点A、B,向量AM=1/2向量MB,点P在C上移动

数学问题
抛物线C:y=x^2在点P处的切线l分别交x轴、y轴于不同的两点A、B,向量AM=1/2向量MB,点P在C上移动时,点M的轨迹为D
⑴求曲线D的方程;
⑵圆心E在y轴上的圆与直线l相切于点P,当|PE|=|PA|时,求圆的方程
lucky_tutu 1年前 已收到1个回答 举报

水果茶 幼苗

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第一个问题:
∵点P在抛物线y=x^2上,∴可设点P的坐标为(m,m^2).
对y=x^2求导数,得:y′=2x,∴过点P(m,m^2)的切线的斜率=2m,
∴直线 l 的方程为y-m^2=2m(x-m),∴y=2mx-m^2.
令y=2mx-m^2中的x=0,得:y=-m^2,∴点B的坐标为(0,-m^2).
令y=2mx-m^2中的y=0,得:2mx-m^2=0,∴x=m/2,∴点A的坐标为(m/2,0).
∵向量AM=(1/2)向量MB,∴点M是AB的一个定比分点,显然,AM/MB=1/2,
∴由定比分点坐标公式,得:
点M的横坐标x=(m/2)/(1+1/2)=m/3,∴3x=m.
点M的纵坐标y=-(1/2)m^2/(1+1/2)=-m^2/3,∴3y=-m^2.
联立:3x=m、3y=-m^2,消去m,得:3y=-(3x)^2=-9x^2,∴y=-3x^2.
∴满足条件的曲线D的方程是:y=-3x^2.
第二个问题:
∵直线 l 切⊙E于P,∴⊙E的半径=PE、PA⊥PE..
∵点E在y轴上,∴可设点E的坐标为(0,n).
显然有:PE的斜率=(m^2-n)/(m-0)=-1/(2m),∴m^2-n=-1/2,
∴n=1/2+m^2.
另外,明显有:
PA=√[(m/2-m)^2+(0-m^2)^2]、PE=√[(m-0)^2+(m^2-n)^2],
而PA=PE,∴(m/2-m)^2+(0-m^2)^2=(m-0)^2+(m^2-n)^2,
∴m^2/4+m^4=m^2+(m^2-1/2-m^2)^2=m^2+1/4,
∴m^2+4m^4=4m^2+1,∴4m^4-3m^2-1=0,(4m+1)(m-1)=0,
∴m=-1/4,或m=1.
由m=-1/4,得:n=1/2+(-1/4)^2=9/16,
此时PE^2=(m/2-m)^2+(0-m^2)^2=m^2/4+m^4=1/64+1/256=5/256.
∴此时⊙E的方程是:x^2+(y-9/16)^2=5/256.
由m=1,得:n=1/2+1=3/2,
此时PE^2=(m/2-m)^2+(0-m^2)^2=m^2/4+m^4=1/4+1=5/4.
∴此时⊙E的方程是:x^2+(y-3/2)^2=5/4.
综上所述,得:满足条件的⊙E的方程是:
x^2+(y-9/16)^2=5/256; 或x^2+(y-3/2)^2=5/4.

1年前

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