0  293891  293899  293905  293909  293915  293917  293921  293927  293929  293935  293941  293945  293947  293951  293957  293959  293965  293969  293971  293975  293977  293981  293983  293985  293986  293987  293989  293990  293991  293993  293995  293999  294001  294005  294007  294011  294017  294019  294025  294029  294031  294035  294041  294047  294049  294055  294059  294061  294067  294071  294077  294085  447090 

2.如下图,花坛水池中央有一喷泉,水管OP=1 m,水从喷头P喷出后呈抛物线状先向上至最高点后落下,若最高点距水面2 m,P距抛物线对称轴1 m,则在水池直径的下列可选值中,最合算的是

A.2.5 m                          B.4 m

C.5 m                            D.6 m

解析:以O为原点,OP所在直线为y轴建立直角坐标系(如下图),则抛物线方程可设为

y=a(x-1)2+2,P点坐标为(0,1),

∴1=a+2.∴a=-1.

y=-(x-1)2+2.

y=0,得(x-1)2=2,∴x=1±.

∴水池半径OM=+1≈2.414(m).

因此水池直径约为2×|OM|=4.828(m).

答案:C

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1.1998年12月19日,太原卫星发射中心为摩托罗拉公司(美国)发射了两颗“铱星”系统通信卫星.卫星运行的轨道是以地球中心为一个焦点的椭圆,近地点为m km,远地点为  n km,地球的半径为R km,则通信卫星运行轨道的短轴长等于

A.2

B.

C.2mn

D.mn

解析:由题意
 
        c=m+R,                                    ①

+c=n+R,                                    ②

c=

2b=2

=2.

答案:A

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5.在相距1400 m的AB两哨所,听到炮弹爆炸声音的时间相差3 s,已知声速340 m/s.炮弹爆炸点所在曲线的方程为________________.

解析:设M(xy)为曲线上任一点,

则|MA|-|MB|=340×3=1020<1400.

M点轨迹为双曲线,且a==510,

c==700.

b2=c2a2=(c+a)(ca)=1210×190.

M点轨迹方程为=1.

答案:=1

●典例剖析

[例1] 设有一颗彗星沿一椭圆轨道绕地球运行,地球恰好位于椭圆轨道的焦点处,当此彗星离地球相距m万千米和m万千米时,经过地球和彗星的直线与椭圆的长轴夹角分别为,求该彗星与地球的最近距离.

剖析:本题的实际意义是求椭圆上一点到焦点的距离,一般的思路:由直线与椭圆的关系,列方程组解之;或利用定义法抓住椭圆的第二定义求解.同时,还要注意结合椭圆的几何意义进行思考.仔细分析题意,由椭圆的几何意义可知:只有当该彗星运行到椭圆的较近顶点处时,彗星与地球的距离才达到最小值即为ac,这样把问题就转化为求acac.

解:建立如下图所示直角坐标系,设地球位于焦点F(-c,0)处,椭圆的方程为+=1,

当过地球和彗星的直线与椭圆的长轴夹角为时,由椭圆的几何意义可知,彗星A只能满足∠xFA=(或∠xFA′=).

ABOxB,则|FB|=FA|=m

故由椭圆的第二定义可得

m=(c),                                                       ①

m=(c+m).                                             ②

两式相减得m=·m,∴a=2c.

代入①,得m=(4cc)=c

c=m.∴ac=c=m.

答:彗星与地球的最近距离为m万千米.

评述: (1)在天体运行中,彗星绕恒星运行的轨道一般都是椭圆,而恒星正是它的一个焦点,该椭圆的两个端点,一个是近地点,另一个则是远地点,这两点到恒星的距离一个是ac,另一个是a+c.

(2)以上给出的解答是建立在椭圆的概念和几何意义之上的,以数学概念为根基充分体现了数形结合的思想.另外,数学应用问题的解决在数学化的过程中也要时刻不忘审题,善于挖掘隐含条件,有意识地训练数学思维的品质.

思考讨论  

椭圆上任一点到焦点的距离的最大值和最小值是多少?怎样证明?

提示:利用焦半径易求得最大值为a+c,最小值为ac.

[例2] 某工程要挖一个横断面为半圆的柱形的坑,挖出的土只能沿道路APBP运到P处(如下图所示).已知PA=100 m,PB=150 m,∠APB=60°,试说明怎样运土最省工.

剖析:首先抽象为数学问题,半圆中的点可分为三类:(1)沿APP较近;(2)沿BPP较近;(3)沿APBPP同样远.

显然,第三类点是第一、二类的分界点,设M是分界线上的任意一点.则有|MA|+|PA|=|MB|+|PB|.

于是|MA|-|MB|=|PB|-|PA|=150-100=50.

从而发现第三类点M满足性质:点M到点A与点B的距离之差等于常数50,由双曲线定义知,点M在以AB为焦点的双曲线的右支上,故问题转化为求此双曲线的方程.

解:以AB所在直线为x轴,线段AB的中点为原点建立直角坐标系xOy,设M(xy)是沿APBP运土同样远的点,则

MA|+|PA|=|MB|+|PB|,

∴|MA|-|MB|=|PB|-|PA|=50.

在△PAB中,由余弦定理得

AB2=|PA2+|PB2-2|PA||PB|cos60°=17500,且50<|AB|.由双曲线定义知M点在以AB为焦点的双曲线右支上,设此双曲线方程为=1(a>0,b>0).


 
   2a=50,

4c2=17500,

c2=a2+b2

解之得
 
     a2=625,

b2=3750.

M点轨迹是=1(x≥25)在半圆内的一段双曲线弧.于是运土时将双曲线左侧的土沿AP运到P处,右侧的土沿BP运到P处最省工.

评述:(1)本题是不等量与等量关系问题,涉及到分类思想,通过建立直角坐标系,利用点的集合性质,构造圆锥曲线模型(即分界线)从而确定出最优化区域.

(2)应用分类思想解题的一般步骤:①确定分类的对象;②进行合理的分类;③逐类逐级讨论;④归纳各类结果.

[例3] 根据我国汽车制造的现实情况,一般卡车高3 m,宽1.6 m.现要设计横断面为抛物线型的双向二车道的公路隧道,为保障双向行驶安全,交通管理规定汽车进入隧道后必须保持距中线0.4 m的距离行驶.已知拱口AB宽恰好是拱高OC的4倍,若拱宽为a m,求能使卡车安全通过的a的最小整数值.

剖析:根据问题的实际意义,卡车通过隧道时应以卡车沿着距隧道中线0.4 m到2 m间的道路行驶为最佳路线,因此,卡车能否安全通过,取决于距隧道中线2 m(即在横断面上距拱口中点2 m)处隧道的高度是否够3 m,据此可通过建立坐标系,确定出抛物线的方程后求得.

解:如下图,以拱口AB所在直线为x轴,以拱高OC所在直线为y轴建立直角坐标系,由题意可得抛物线的方程为x2=-2p(y),

∵点A(-,0)在抛物线上,

∴(-)2=-2p(0-),得p=.

∴抛物线方程为x2=-a(y).

x=1.6+0.4=2,代入抛物线方程,得

22=-a(y),y=.

由题意,令y>3,得>3,

a>0,∴a2-12a-16>0.

a>6+2.

又∵a∈Z,∴a应取14,15,16,….

答:满足本题条件使卡车安全通过的a的最小正整数为14 m.

评述: 本题的解题过程可归纳为两步:一是根据实际问题的意义,确定解题途径,得到距拱口中点2 m处y的值;二是由y>3通过解不等式,结合问题的实际意义和要求得到a的值,值得注意的是这种思路在与最佳方案有关的应用题中是常用的.

●闯关训练

夯实基础

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4.探照灯反射镜的纵断面是抛物线的一部分,光源在抛物线的焦点,已知灯口直径是  60 cm,灯深40 cm,则光源到反射镜顶点的距离是____________ cm.

解析:设抛物线方程为y2=2px(p>0),点(40,30)在抛物线y2=2px上,

∴900=2p×40.∴p=.∴=.因此,光源到反射镜顶点的距离为 cm.

答案:

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3.天安门广场,旗杆比华表高,在地面上,观察它们顶端的仰角都相等的各点所在的曲线是

A.椭圆                B.圆

C.双曲线的一支            D.抛物线

解析:设旗杆高为m,华表高为nmn.旗杆与华表的距离为2a,以旗杆与地面的交点和华表与地面的交点的连线段所在直线为x轴、垂直平分线为y轴建立直角坐标系.设曲线上任一点M(xy),由题意=,即(m2n2)x2+(m2n2)y2-2a(m2n2)x+      (m2n2)a2=0.

答案:B

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2.某抛物线形拱桥的跨度是20 m,拱高是4 m,在建桥时每隔4 m需用一柱支撑,其中最长的支柱是

A.4 m       B.3.84 m      C.1.48 m       D.2.92 m

解析:建立适当坐标系,设抛物线方程为x2=-2py(p>0),由题意知其过定点(10,    -4),代入x2=-2py,得p=.

x2=-25y.当x0=2时,y0=,∴最长支柱长为4-|y0|=4-=3.84(m).

答案:B

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1.一抛物线型拱桥,当水面离桥顶2 m时,水面宽4 m,若水面下降1 m时,则水面宽为

A.m      B.2m      C.4.5 m       D.9 m

解析:建立适当的直角坐标系,设抛物线方程为x2=-2Py(P>0),由题意知,抛物线过点(2,-2),

∴4=2p×2.∴p=1.∴x2=-2y.

y0=-3时,得x02=6.

∴水面宽为2|x0|=2.

答案:B

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8.6  圆锥曲线的应用

●知识梳理

解析几何在日常生活中应用广泛,如何把实际问题转化为数学问题是解决应用题的关键,而建立数学模型是实现应用问题向数学问题转化的常用方法.本节主要通过圆锥曲线在实际问题中的应用,说明数学建模的方法,理解函数与方程、等价转化、分类讨论等数学思想.

●点击双基

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2.在探求轨迹的过程中,需要注意的是轨迹的“完备性”和“纯粹性”,也就是说既不能多,也不能少,因此,在求得轨迹方程之后,要深入地再思考一下:①是否还遗漏了一些点?是否还有另一个满足条件的轨迹方程存在?②在所求得的轨迹方程中,xy的取值范围是否有什么限制?

拓展题例

[例1] 是否存在同时满足下列条件的抛物线?若存在,求出它的方程;若不存在,请说明理由.

(1)准线是y轴;

(2)顶点在x轴上;

(3)点A(3,0)到此抛物线上动点P的距离最小值是2.

解:假设存在这样的抛物线,顶点为(a,0),则方程为y2=4a(xa)(a≠0),

P(x0y0),则y02=4a(x0a),

AP2=(x0-3)2+y02

=[x0-(3-2a)]2+12a-8a2

f(a)=|AP2

①当a>0时,有x0a

当3-2aaa∈(0,1]时,

AP2f(3-2a),∴a=1或a

抛物线方程为y2=4(x-1)或y2=2(x).

当3-2aaa>1时,|AP2f(a).

a=5或a=1(舍),

抛物线方程为y2=20(x-5).

②当a<0时,显然与已知矛盾,

∴所求抛物线方程为y2=4(x-1)或y2=2(x)或y2=20(x-5).

[例2] (2003年太原市模拟题)已知椭圆的焦点为F1(-1,0)、F2(1,0),直线x=4是它的一条准线.

(1)求椭圆的方程;

(2)设A1A2分别是椭圆的左顶点和右顶点,P是椭圆上满足|PA1|-|PA2|=2的一点,求tan∠A1PA2的值;

(3)若过点(1,0)的直线与以原点为顶点、A2为焦点的抛物线相交于点MN,求MN中点Q的轨迹方程.

解:(1)设椭圆方程为+=1(ab>0).

由题设有
 
      c=1,

=4,

b2=3.
 
解得
 
    c=1,

a=2,

所求椭圆方程为+=1.

(2)由题设知,点P在以A1A2为焦点,实轴长为2的双曲线的右支上.

由(1)知A1(-2,0),A2(2,0),

设双曲线方程为=1(m>0,n>0).


 
解得
 
   2m=2,      m=1,

m2+n2=4,     n=.

∴双曲线方程为x2=1.由

+=1,

x2=1,

解得P点的坐标为()或(,-).当P点坐标为()时,tan∠A1PA2==-4.

同理当P点坐标为(,-)时,

tan∠A1PA2=-4.

故tan∠A1PA2=-4.

(3)由题设知,抛物线方程为y2=8x.

M(x1y1)、N(x2y2),MN的中点Q(xy),

x1x2时,有

y12=8x1,                                                 ①

y22=8x2,                                 ②

x=,                                ③

y=,                                ④

=.                              ⑤

①-②,得(y1+y2)=8,

将④⑤代入上式,有·2y=8,

y2=4(x-1)(x≠1).

x1=x2时,MN的中点为(1,0),仍满足上式.

故所求点Q的轨迹方程为y2=4(x-1).

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1.已知曲线求方程或已知方程画曲线是解析几何中的两个基本问题.如何探求动点的轨迹方程呢?①从定义出发,还本索源.在探求动点的轨迹方程时,如能结合解析几何中某种曲线的定义,也就能寻找到解决问题的钥匙;②利用平面几何的性质.动点的轨迹与图形的性质相关,若某些轨迹与直线或圆有关,则可以利用三角形或圆的性质来帮助分析;③伴随曲线的思想和方法.如果点P的运动轨迹或所在的曲线已知,又点P与点Q的坐标之间可以建立起某种关系,则借助于点P的运动轨迹,我们便可以得到点Q的运动轨迹,这便是伴随曲线的思想方法.

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