浙江省2020年高考數(shù)學第二輪復習 專題六 解析幾何第2講 橢圓、雙曲線、拋物線 文
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1、專題六 解析幾何第2講 橢圓、雙曲線、拋物線 真題試做 1.(2020·浙江高考,文8)如圖,中心均為原點O的雙曲線與橢圓有公共焦點,M,N是雙曲線的兩頂點.若M,O,N將橢圓長軸四等分,則雙曲線與橢圓的離心率的比值是( ). A.3 B.2 C. D. 2.(2020·浙江高考,文17)定義:曲線C上的點到直線l的距離的最小值稱為曲線C到直線l的距離.已知曲線C1:y=x2+a到直線l:y=x的距離等于曲線C2:x2+(y+4)2=2到直線l:y=x的距離,則實數(shù)a=__________. 3.(2020·大綱全國高考,文10)已知F1,F(xiàn)2
2、為雙曲線C:x2-y2=2的左、右焦點,點P在C上,|PF1|=2|PF2|,則cos∠F1PF2=( ). A. B. C. D. 4.(2020·浙江高考,文22)如圖,在直角坐標系xOy中,點P到拋物線C:y2=2px(p>0)的準線的距離為.點M(t,1)是C上的定點,A,B是C上的兩動點,且線段AB被直線OM平分. (1)求p,t的值; (2)求△ABP面積的最大值. 考向分析 圓錐曲線是高考的重點和熱點,是高考中每年必考的內(nèi)容.所占分數(shù)約在12~18分.主要考查圓錐曲線的標準方程、幾何性質(zhì)、直線與圓錐曲線的位置關系等內(nèi)容.其中對圓錐曲線方程與
3、性質(zhì)的考查,多以選擇題、填空題為主,如2020年湖南高考文6,2020年江西高考文8等題;對直線與圓錐曲線的位置關系的考查,常與其他知識結合,形成曲線中的存在性問題、曲線中的證明問題等,多以解答題的形式出現(xiàn). 預計在今后高考中,解析幾何中的解答題仍將以直線與圓錐曲線為載體,繼續(xù)與函數(shù)、方程、不等式、向量等知識結合,考查最值問題、范圍問題、存在性問題以及有關的證明等,試題屬于中、高檔題,考查的思想方法主要有數(shù)形結合、等價轉化、分類討論等數(shù)學思想方法. 熱點例析 熱點一 圓錐曲線的定義、性質(zhì)與標準方程 【例1】若橢圓+=1與雙曲線-=1(m,n,p,q均為正數(shù))有共同的焦點F1,F(xiàn)2,
4、P是兩曲線的一個公共點,則|PF1|·|PF2|等于( ). A.p2-m2 B.p-m C.m-p D.m2-p2 規(guī)律方法 1.求圓錐曲線方程常用的方法有定義法、待定系數(shù)法、軌跡方程法.而對于雙曲線和橢圓在不明確焦點坐標的情況下可以統(tǒng)一設成mx2+ny2=1(mn≠0),這樣可以避免對參數(shù)的討論. 2.應特別重視圓錐曲線的定義在解題中的運用,若已知圓錐曲線上一點及焦點的相關信息,應首先要考慮使用圓錐曲線的定義來求解. 3.在求解有關離心率的問題時,一般并不是直接求出c和a的值,而是根據(jù)題目給出的橢圓或雙曲線的幾何特點,建立關于參數(shù)c,a,b的方程或不等式,
5、通過解方程或不等式求得離心率的值或范圍. 4.在雙曲線中,由于e2=1+,故雙曲線的漸近線與離心率密切相關. 5.拋物線的幾何性質(zhì)的特點:有一個頂點、一個焦點、一條準線、一條對稱軸、無對稱中心、沒有漸近線,這里強調(diào)p的幾何意義是焦點到準線的距離. 變式訓練1 (1)(2020·江蘇南京二模,6)已知雙曲線-y2=1的一條漸近線方程為x-2y=0,則該雙曲線的離心率e=__________; (2)已知雙曲線-=1(a>0,b>0)的一條漸近線方程是y=x,它的一個焦點與拋物線y2=16x的焦點相同,則雙曲線的方程為__________. 熱點二 圓錐曲線的最值或定值問題 【例2】在
6、平面直角坐標系xOy中,已知橢圓C:+y2=1.如圖所示,斜率為k(k>0)且不過原點的直線l交橢圓C于A,B兩點,線段AB的中點為E,射線OE交橢圓C于點G,交直線x=-3于點D(-3,m). (1)求m2+k2的最小值; (2)若|OG|2=|OD|·|OE|, ①求證:直線l過定點; ②試問點B,G能否關于x軸對稱?若能,求出此時△ABG的外接圓方程;若不能,請說明理由. 規(guī)律方法 1.求最值的常用方法 (1)函數(shù)法,如通過二次函數(shù)求最值;(2)三角代換法,轉化為三角函數(shù),利用三角函數(shù)的有界性求最值;(3)不等式法,通過基本不等式求最值;(4)數(shù)形結合法等. 2.定值問
7、題的求解策略 解這類問題常通過取參數(shù)和特殊值先確定“定值”是多少,再進行證明,或者將問題轉化為代數(shù)式,再證明該式是與變量無關的常數(shù). 特別提醒:解決定值問題一定要分清哪些量為變量,哪些量為常量. 變式訓練2 (2020·安徽安慶二模,20)已知橢圓C:+=1(a>b>0)的左、右焦點為F1,F(xiàn)2,e=,過F1的直線l交橢圓C于A,B兩點,|AF2|,|AB|,|BF2|成等差數(shù)列,且|AB|=4. (1)求橢圓C的方程; (2)M,N是橢圓C上的兩點,若線段MN被直線x=1平分,證明:線段MN的中垂線過定點. 熱點三 求圓錐曲線中的參數(shù)范圍 【例1】如圖,已知圓C:(x+1)2+
8、y2=8,定點A(1,0),M為圓上一動點,點P在AM上,點N在CM上,且滿足=2,·=0,點N的軌跡為曲線E. (1)求曲線E的方程; (2)若過定點F(0,2)的直線交曲線E于不同的兩點G,H(點G在點F,H之間),且滿足=λ,求λ的取值范圍. 規(guī)律方法 求圓錐曲線中參數(shù)范圍的常用方法 (1)函數(shù)法,用其他變量表示該參數(shù),建立函數(shù)關系,利用求函數(shù)值域的方法求解. (2)不等式法,根據(jù)題意建立含參數(shù)的不等關系,通過解不等式求參數(shù)的范圍. (3)判別式法,建立關于某變量的一元二次方程,利用判別式Δ≥0求參數(shù)的范圍. (4)數(shù)形結合法,研究該參數(shù)所對應的幾何意義,利用數(shù)形結合思
9、想求解. 特別提醒:直線與圓錐曲線相交(有兩個交點),聯(lián)立方程消元后得方程ax2+bx+c=0(a≠0),則Δ=b2-4ac>0,求字母范圍時易忽視此限制條件,從而產(chǎn)生增根. 變式訓練3 已知點P(4,4),圓C:(x-m)2+y2=5(m<3)與橢圓E:+=1(a>b>0)有一個公共點A(3,1),F(xiàn)1,F(xiàn)2分別是橢圓的左、右焦點,直線PF1與圓C相切. (1)求m的值與橢圓E的方程; (2)設Q為橢圓E上的一個動點,求·的取值范圍. 熱點四 開放性、探索性問題(存在性問題) 【例4】在平面直角坐標系xOy中,經(jīng)過點(0,)且斜率為k的直線l與橢圓+y2=1有兩個不同的交點P
10、和Q. (1)求k的取值范圍; (2)設橢圓與x軸正半軸、y軸正半軸的交點分別為A,B,是否存在常數(shù)k,使得向量+與共線?如果存在,求k的值;如果不存在,請說明理由. 規(guī)律方法 1.解決探索性問題應注意以下幾點: 存在性問題,先假設存在,推證滿足條件的結論,若結論正確則存在,若結論不正確則不存在. (1)當條件和結論不唯一時,要分類討論; (2)當給出結論而要推導出存在的條件時,先假設成立,再推出條件; (3)當條件和結論都不知,按常規(guī)方法解題很難時,要思維開放,采取另外的途徑. 2.存在性問題的解題步驟: (1)先假設存在,引入?yún)⒆兞?,根?jù)題目條件列出關于參變量的方程(組)
11、或不等式(組); (2)解此方程(組)或不等式(組),若有解則存在,若無解則不存在; (3)得出結論. 變式訓練4 如圖,橢圓C:+=1的頂點為A1,A2,B1,B2,焦點為F1,F(xiàn)2,|A1B1|=,. (1)求橢圓C的方程; (2)設n是過原點的直線,l是與n垂直相交于P點,與橢圓相交于A,B兩點的直線,||=1.是否存在上述直線l使·=1成立?若存在,求出直線l的方程;若不存在,請說明理由. 思想滲透 分類討論思想——解析幾何中含參數(shù)的問題 解析幾何中含參數(shù)的問題類型: (1)當直線過定點設直線方程時,應對直線分斜率存在與不存在兩種情況進行討論; (2)求有關直線
12、與圓錐曲線交點個數(shù)問題時,對參數(shù)的討論; (3)求有關線段長度、圖形面積的最值問題時,對解析式中含有的參數(shù)進行討論; (4)對有關二元二次方程表示曲線類型的判定等. 求解時注意的問題: (1)求解有關含參數(shù)的問題時應結合參數(shù)的意義,對參數(shù)的不同取值或不同取值范圍進行分類討論,分類時應注意討論的時機、標準、原因,做到不重不漏; (2)對參數(shù)的分類討論,最后仍然分類寫出答案;如果是對所求的字母進行分類求解,最后一般要整理得出并集. (2020·浙江高考,理21)如圖,橢圓C:+=1(a>b>0)的離心率為,其左焦點到點P(2,1)的距離為,不過原點O的直線l與C相交于A,B兩點,且線段
13、AB被直線OP平分. (1)求橢圓C的方程; (2)求△ABP面積取最大值時直線l的方程. 解:(1)設橢圓左焦點為F(-c,0),則由題意得 解得 所以橢圓方程為+=1. (2)設A(x1,y1),B(x2,y2),線段AB的中點為M. 當直線AB與x軸垂直時,直線AB的方程為x=0,與不過原點的條件不符,舍去.故可設直線AB的方程為y=kx+m(m≠0), 由消去y,整理得 (3+4k2)x2+8kmx+4m2-12=0,① 則Δ=64k2m2-4(3+4k2)(4m2-12)>0, 所以線段AB的中點M, 因為M在直線OP上,所以 =, 得m=0(舍去
14、)或k=-. 此時方程①為3x2-3mx+m2-3=0,則 Δ=3(12-m2)>0, 所以|AB|=·|x1-x2|=·. 設點P到直線AB距離為d,則 d==. 設△ABP的面積為S,則 S=|AB|·d=·, 其中m∈(-2,0)∪(0,2). 令u(m)=(12-m2)(m-4)2,m∈[-2,2], u′(m)=-4(m-4)(m2-2m-6)=-4(m-4)·(m-1-)(m-1+). 所以,當且僅當m=1-時,u(m)取到最大值. 故當且僅當m=1-時,S取到最大值. 綜上,所求直線l方程為3x+2y+2-2=0. 1.(2020·浙江嘉興第二次檢
15、測,9)設雙曲線-=1(a>0,b>0)的右焦點為F,過點F作與x軸垂直的直線l交兩漸近線于A,B兩點,與雙曲線的其中一個交點為P,設O為坐標原點,若=m+n(m,n∈R),且mn=,則該雙曲線的離心率為( ). A. B. C. D. 2.(2020·浙江義烏中學月考,15)已知實數(shù)p>0,直線3x-4y+2p=0與拋物線x2=2py和圓x2+2=從左到右的交點依次為A,B,C,D,則的值為__________. 3.(2020·浙江嘉興第二次檢測,16)已知拋物線x2=4y的焦點為F,經(jīng)過F的直線與拋物線相交于A,B兩點,則以AB為直徑的圓在x軸上所截
16、得的弦長的最小值是__________. 4.(2020·浙江五校聯(lián)考,15)過拋物線y2=2px(p>0)焦點的直線與拋物線交于A,B兩點,|AB|=3,且AB中點的縱坐標為,則p的值為__________. 5.(2020·北京豐臺3月模擬,10)已知拋物線y2=8x上一點P到焦點的距離是6,則點P的坐標是__________. 6.過雙曲線-=1(a>0,b>0)的一個焦點F作一條漸近線的垂線,若垂足恰在線段OF(O為原點)的垂直平分線上,則雙曲線的離心率為__________. 7.(2020·山東濟南3月模擬,22)已知中心在原點O,焦點F1,F(xiàn)2在x軸上的橢圓E經(jīng)過點C(2
17、,2),且拋物線y2=-4x的焦點為F1. (1)求橢圓E的方程; (2)垂直于OC的直線l與橢圓E交于A,B兩點,當以AB為直徑的圓P與y軸相切時,求直線l的方程和圓P的方程. 參考答案 命題調(diào)研·明晰考向 真題試做 1.B 解析:由題意可知橢圓的長軸長2a1是雙曲線實軸長2a2的2倍,即a1=2a2,而橢圓與雙曲線有相同的焦點. 故離心率之比為==2. 2. 解析:x2+(y+4)2=2到直線y=x的距離為-=, 所以y=x2+a到y(tǒng)=x的距離為,而與y=x平行且距離為的直線有兩條,分別是y=x+2與y=x-2,而拋物線y=x2+a開口向上,所以y=x2+a與y=x+2相
18、切,可求得a=. 3.C 解析:設|PF2|=m,則|PF1|=2m, 由雙曲線定義知:|PF1|-|PF2|=2a,得2m-m=2, ∴m=2. 又2c=2=2×2=4, ∴由余弦定理可得:cos∠F1PF2==. 4.解:(1)由題意知得 (2)設A(x1,y1),B(x2,y2),線段AB的中點為Q(m,m). 由題意知,設直線AB的斜率為k(k≠0). 由得(y1-y2)(y1+y2)=x1-x2,故k·2m=1. 所以直線AB方程為y-m=(x-m), 即x-2my+2m2-m=0. 由 消去x,整理得y2-2my+2m2-m=0, 所以Δ=4m-4m
19、2>0,y1+y2=2m,y1·y2=2m2-m. 從而|AB|=·|y1-y2|=·. 設點P到直線AB的距離為d, 則d=. 設△ABP的面積為S, 則S=|AB|·d=|1-2(m-m2)|·. 由Δ=4m-4m2>0,得0<m<1. 令u=,0<u≤,則S=u(1-2u2). 設S(u)=u(1-2u2),0<u≤, 則S′(u)=1-6u2. 由S′(u)=0,得u=∈, 所以S(u)max=S=. 故△ABP面積的最大值為. 精要例析·聚焦熱點 熱點例析 【例1】C 解析:根據(jù)題意可知m>n,由于點P是橢圓上的點,據(jù)橢圓定義有|PF1|+|PF2|=2
20、. 又點P在雙曲線上,再據(jù)雙曲線定義有|PF1|-|PF2|=±2,將上述兩式分別平方再相減得|PF1|·|PF2|=m-p. 【變式訓練1】(1) (2)-=1 解析:由雙曲線-=1(a>0,b>0)的一條漸近線方程為y=x得=,∴b=a. ∵拋物線y2=16x的焦點為F(4,0),∴c=4. 又∵c2=a2+b2,∴16=a2+(a)2. ∴a2=4,b2=12. ∴所求雙曲線的方程為-=1. 【例2】解:(1)設直線l的方程為y=kx+t(k>0),由題意,t>0. 由方程組 得(3k2+1)x2+6ktx+3t2-3=0. 由題意Δ>0,所以3k2+1>t2.
21、設A(x1,y1),B(x2,y2), 由韋達定理得x1+x2=-. 所以y1+y2=. 由于E為線段AB的中點, 因此xE=-,yE=, 此時kOE==-. 所以OE所在直線方程為y=-x. 又由題設知D(-3,m),令x=-3,得m=,即mk=1. 所以m2+k2≥2mk=2.當且僅當m=k=1時上式等號成立. 此時由Δ>0得0<t<2. 因此當m=k=1且0<t<2時,m2+k2取最小值2. (2)①證明:由(1)知OD所在直線的方程為y=-x,將其代入橢圓C的方程,并由k>0, 解得G, 又E,D, 由距離公式及t>0得 |OG|2=2+2 =, |O
22、D|==, |OE|= =, 由|OG|2=|OD|·|OE|得t=k, 因此直線l的方程為y=k(x+1),所以直線l恒過定點(-1,0). ②由①得G, 若B,G關于x軸對稱, 則B. 代入y=k(x+1),整理得3k2-1=k, 即6k4-7k2+1=0,解得k2=(舍去)或k2=1,所以k=1. 此時B,G關于x軸對稱. 又由(1)得x1=0,y1=1,所以A(0,1). 由于△ABG的外接圓的圓心在x軸上,可設△ABG的外接圓的圓心為(d,0), 因此d2+1=2+,解得d=-. 故△ABG的外接圓的半徑為r==. 所以△ABG的外接圓方程為2+y2=.
23、 【變式訓練2】(1)解:∵|AF2|,|AB|,|BF2|成等差數(shù)列, ∴|AF2|+|BF2|=2|AB|. ∴4a=|AF2|+|AF1|+|BF2|+|BF1|=|AF2|+|BF2|+|AB|=3|AB|=12. ∴a=3. 又e==,∴c=1,b==2. 所求的橢圓方程為+=1. (2)證明:設M(x1,y1),N(x2,y2),MN的中點為(1,y0), 由題意知,. 兩式相減,得+=0, ∴kMN==-=-. ∴線段MN的中垂線方程為y-y0=(x-1), 易證,此直線過定點. 【例3】解:(1)∵=2,·=0, ∴NP為AM的垂直平分線, ∴|N
24、A|=|NM|. 又∵|CN|+|NM|=2, ∴|CN|+|AN|=2>2, ∴點N的軌跡是以點C(-1,0),A(1,0)為焦點的橢圓且橢圓長軸長為2a=2,焦距2c=2, ∴a=,c=1,b2=1, ∴曲線E的方程為+y2=1. (2)當直線GH的斜率存在時, 設直線GH的方程為y=kx+2,代入橢圓方程+y2=1,得x2+4kx+3=0. 由Δ>0得k2>. 設G(x1,y1),H(x2,y2), 則x1+x2=,x1x2=. 又∵=λ, ∴(x1,y1-2)=λ(x2,y2-2),∴x1=λx2, ∴x1+x2=(1+λ)x2,x1x2=λx2, ∴2=x
25、2=. ∴2·2=·, 整理得=. ∵k2>,∴4<<. ∴4<λ++2<,∴<λ<3. 又∵0<λ<1,∴<λ<1. 又當直線GH的斜率不存在,即其方程為x=0時,=,λ=. ∴≤λ<1,即所求λ的取值范圍是. 【變式訓練3】解:(1)點A坐標代入圓C方程,得(3-m)2+1=5. ∵m<3,∴m=1. 圓C:(x-1)2+y2=5. 設直線PF1的斜率為k, 則PF1:y=k(x-4)+4,即kx-y-4k+4=0. ∵直線PF1與圓C相切,∴=. 解得k=或k=. 當k=時,直線PF1與x軸的交點橫坐標為,不合題意,舍去; 當k=時,直線PF1與x軸的交點
26、橫坐標為-4,∴c=4. ∴F1(-4,0),F(xiàn)2(4,0). 2a=AF1+AF2=5+=6,a=3,a2=18,b2=2. 橢圓E的方程為+=1. (2)=(1,3),設Q(x,y),=(x-3,y-1), ·=(x-3)+3(y-1)=x+3y-6. ∵+=1,即x2+(3y)2=18, 而x2+(3y)2≥2|x|·|3y|,∴-18≤6xy≤18. 則(x+3y)2=x2+(3y)2+6xy=18+6xy的取值范圍是[0,36]. x+3y的取值范圍是[-6,6]. ∴·=x+3y-6的取值范圍是[-12,0]. 【例4】解:(1)由已知條件知直線l的方程為y=
27、kx+, 代入橢圓方程得+(kx+)2=1. 整理得x2+2kx+1=0.① 直線l與橢圓有兩個不同的交點P和Q等價于Δ=8k2-4=4k2-2>0, 解得k<-或k>. 即k的取值范圍為∪. (2)設P(x1,y1),Q(x2,y2),則+=(x1+x2,y1+y2), 由方程①得x1+x2=-.② 又y1+y2=k(x1+x2)+2,③ 而A(,0),B(0,1),=(-2,1), 所以+與共線等價于x1+x2=-(y1+y2). 將②③代入上式,解得k=. 由(1)知k<-或k>,故沒有符合題意的常數(shù)k. 【變式訓練4】解:(1)由|A1B1|=知a2+b2=7
28、,① 由知a=2c,② 又b2=a2-c2,③ 由①②③解得a2=4,b2=3, 故橢圓C的方程為+=1. (2)設A,B兩點的坐標分別為(x1,y1),(x2,y2), 假設使·=1成立的直線l存在, ①當l不垂直于x軸時,設l的方程為y=kx+m, 由l與n垂直相交于P點且||=1, 得=1,即m2=k2+1. ∵·=1,||=1, ∴·=(+)·(+) =+·+·+· =1+0+0-1=0, 即x1x2+y1y2=0. 將y=kx+m代入橢圓方程, 得(3+4k2)x2+8kmx+(4m2-12)=0, 由求根公式可得x1+x2=,④ x1x2=.⑤
29、 0=x1x2+y1y2=x1x2+(kx1+m)(kx2+m) =x1x2+k2x1x2+km(x1+x2)+m2 =(1+k2)x1x2+km(x1+x2)+m2, 將④⑤代入上式并化簡得 (1+k2)(4m2-12)-8k2m2+m2(3+4k2)=0,⑥ 將m2=1+k2代入⑥并化簡得-5(k2+1)=0,矛盾.即此時直線l不存在. ②當l垂直于x軸時,滿足||=1的直線l的方程為x=1或x=-1, 當x=1時,A,B,P的坐標分別為,,(1,0), ∴=,=. ∴·=≠1. 當x=-1時,同理可得A·≠1, 即此時直線l也不存在. 綜上可知,使·=1成立的直線
30、l不存在. 創(chuàng)新模擬·預測演練 1.C 解析:A,B,代入=m+n,得P,代入雙曲線方程,得4e2mn=1,即得e=. 2. 解析:設A(x1,y1),B(x2,y2),因直線斜率大于0,故y1<y2. 而拋物線的焦點F就是圓的圓心,且直線過拋物線的焦點,則|AB|=|AF|-|BF|=-=y(tǒng)1. 同理|CD|=|DF|-|CF|=-=y(tǒng)2. 由消去x整理得8y2-17py+2p2=0. 因y1<y2,解得y1=,y2=2p,則==. 3.2 解析:因為焦點F到x軸的距離為1,則以AB為直徑的圓在x軸上所截得的弦長為m=2,故要使弦長最小,則線段AB長要最?。畯亩褹B與y軸垂
31、直,此時|AB|=4,故以AB為直徑的圓在x軸上所截得的弦長的最小值為2. 4. 解析:設A(x1,y1),B(x2,y2),則有y1y2=-p2,且y1+y2=1,從而有1=(y1+y2)2=y(tǒng)+y+2y1y2=2p(x1+x2)-2p2. 又由|AB|=x1+x2+p=3,得x1+x2=3-p,則有1=2p(3-p)-2p2,解得p=. 5.(4,±4) 解析:利用拋物線定義先求出P點的橫坐標. 6. 解析:設垂足為M. 則△OFM為等腰直角三角形,設OF中點為N,利用MN=ON=OF,列出關于a,c的關系式即可解決. 7.解:(1)設橢圓E的方程為+=1(a>b>0), 則
32、+=1,① ∵拋物線y2=-4x的焦點為F1,∴c=.② 又a2=b2+c2,③ 由①②③得a2=12,b2=6. ∴橢圓E的方程為+=1. (2)依題意,直線OC斜率為1,由此設直線l的方程為y=-x+m, 代入橢圓E的方程,得3x2-4mx+2m2-12=0. 由Δ=16m2-12(2m2-12)=8(18-m2)>0,得m2<18. A(x1,y1),B(x2,y2),則x1+x2=,x1x2=. 圓P的圓心為, 半徑r=|x1-x2|=. 當圓P與y軸相切時,r=,則2x1x2=, 即=,m2=9<18,m=±3. 當m=3時,直線l方程為y=-x+3,此時,x1+x2=4,圓心為(2,1),半徑為2,圓P的方程為(x-2)2+(y-1)2=4; 同理,當m=-3時,直線l方程為y=-x-3,圓P的方程為(x+2)2+(y+1)2=4.
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