如图,P是圆x2+y2=4上的动点,P点在x轴上的投影是D,点M满足.
(1)求动点M的轨迹C的方程,并说明轨迹是什么图形;
(2)过点N(3,0)的直线l与动点M的轨迹C交于不同的两点A,B,求以OA,OB为邻边的平行四边形OAEB的顶点E的轨迹方程.
(3)若存在点Q(a,0),使得四边形QAFB为菱形(A,B意义同(2)),求实数a的取值范围.
网友回答
解:(1)设点M(x,y),P(x0,y0),
∵点M满足.
∴x0=x,y0=2y
∵点P是圆x2+y2=4上的动点,
∴x2+4y2=4
即动点M的轨迹C的方程:,其图形为椭圆.
(2)设点E(x,y),A(x1,y1),B(x2,y2),根据题意设直线l的方程为y=k(x-3),
由得(1+4k2)x2-24k2x+36k2-4=0
∵直线l与动点M的轨迹C交于不同的两点A,B,
∴△=(-24k2)2-4(1+4k2)(+36k2-4)>0,解得,
x1+x2=,y1+y2=k(x1+x2-6)=;
∵,即,
∴,y=,
∴顶点E的轨迹方程:.
(3)四边形QAFB为菱形,则QA=AB,即(x1-a)2+y12=(x2-a)2+y22,
∴k==-,
∴a==,0<k2<,解得0<a<1,
∴实数a的取值范围:(0,1).
解析分析:(1)设点M(x,y),P(x0,y0),将其代入点M满足DM→=12DP→,用点M的坐标表示点P的坐标,代入圆x2+y2=4,化简即可求得动点M的轨迹C的方程,根据方程可知曲线的形状;(2)设点E(x,y),A(x1,y1),B(x2,y2),根据题意设直线l的方程为y=k(x-3),联立方程,利用韦达定理,,即可求得顶点E的轨迹方程;(3)若存在点Q(a,0),使得四边形QAFB为菱形,可得QA=AB,代入,因式分解,利用韦达定理,用k表示a,转化为求函数的值域问题.
点评:考查代入法求轨迹方程,以及直线与圆锥曲线的综合问题,这里侧重与几何图形的几何性质的考查,是把几何问题转化为代数问题的桥梁,综合性较强,特别是(3)的设问,把几何问题和函数的值域结合起来,增加了题目的难度,属难题.