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12解析几何★★☆☆☆
若点 P(1,2)P(1,2) 在以坐标原点为圆心的圆上,则该圆在点 PP 处的切线方程为______.

2015 · 重庆 · 文 · 第 12 题 · 填空题

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14解析几何★★★☆☆
过抛物线 y2=2xy^{2}=2x 的焦点 FF 作直线 ll 交抛物线于 AA,BB 两点,若 ∣AB∣=2512|AB|=\frac{25}{12},∣AF∣<∣BF∣|AF|<|BF|,则 ∣AF∣=|AF|=______.
\begin{answer} 56\frac{5}{6} \end{answer}
\begin{solution} 抛物线 y2=2xy^{2}=2x 的焦点为 F(12,0)F\left(\frac12,0\right). 由于竖直弦 x=12x=\frac12 的长度为 22,不等于题设的 2512\frac{25}{12},故可设直线 ll 为 y=k(x−12)y=k\left(x-\frac12\right),k≠0k\ne0 与抛物线联立,得
k2(x−12)2=2xk^{2}\left(x-\frac12\right)^{2}=2x
即
k2x2−(k2+2)x+k24=0k^{2}x^{2}-(k^{2}+2)x+\frac{k^{2}}4=0
设交点横坐标为 x1x_{1},x2x_{2},则
∣x1−x2∣=(k2+2)2−k4k2=2k2+1k2|x_{1}-x_{2}|=\frac{\sqrt{(k^{2}+2)^{2}-k^{4}}}{k^{2}} =\frac{2\sqrt{k^{2}+1}}{k^{2}}
因为两点在斜率为 kk 的直线上,所以
∣AB∣=∣x1−x2∣1+k2=2(k2+1)k2=2512|AB|=|x_{1}-x_{2}|\sqrt{1+k^{2}} =\frac{2(k^{2}+1)}{k^{2}}=\frac{25}{12}
从而 k2=24k^{2}=24. 代回交点方程,得 24x2−26x+6=024x^{2}-26x+6=0,(3x−1)(4x−3)=0(3x-1)(4x-3)=0, 所以两个交点的横坐标为 13\frac13 和 34\frac34. 由直线距离公式, AF=∣13−12∣1+k2=56AF=\left|\frac13-\frac12\right|\sqrt{1+k^{2}}=\frac56,BF=∣34−12∣1+k2=54BF=\left|\frac34-\frac12\right|\sqrt{1+k^{2}}=\frac54 由 ∣AF∣<∣BF∣|AF|<|BF|,故 ∣AF∣=56|AF|=\frac56. \end{solution}

2012 · 重庆 · 理 · 第 14 题 · 填空题

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15解析几何★★★★★
设圆 CC 位于抛物线 y2=2xy^{2} = 2x 与直线 x=3x = 3 所围成的封闭区域(包含边界)内,则圆 CC 的半径能取到的最大值为______. \begin{answer} 6−1\sqrt{6} - 1 \end{answer}
\begin{solution} 记封闭区域为 Ω={(x,y):y2⩽2x, x⩽3}\Omega=\{(x,y):y^2\leqslant2x,\ x\leqslant3\}. 该区域关于 xx 轴对称且为凸集,因此若半径为 rr 的圆面位于其中,关于 xx 轴反射后再取两个圆心的中点,仍可得到位于区域内的同半径圆面. 故不妨设圆心为 (h,0)(h,0).
由直线 x=3x=3 的限制,得 h+r⩽3h+r\leqslant3. 对圆周上的点写成 x=h+rux=h+ru,y=rvy=rv,其中 u2+v2=1u^2+v^2=1. 要使圆面位于抛物线 y2=2xy^2=2x 的右侧,需要对所有 −1⩽u⩽1-1\leqslant u\leqslant1 有 h+ru⩾r2v22=r2(1−u2)2h+ru\geqslant\frac{r^2v^2}{2}=\frac{r^2(1-u^2)}{2},即 h⩾r22(1−u2)−ruh\geqslant\frac{r^2}{2}(1-u^2)-ru. 当 r⩾1r\geqslant1 时,右端关于 uu 的最大值在 u=−1ru=-\frac{1}{r} 处取得,最大值为 r2+12\frac{r^2+1}{2}. 半径小于 11 时不可能达到下面构造的半径 6−1>1\sqrt{6}-1>1,所以求最大值时可取 r⩾1r\geqslant1. 于是 r2+12⩽h⩽3−r\frac{r^2+1}{2}\leqslant h\leqslant3-r,从而 r2+2r−5⩽0r^2+2r-5\leqslant0,故 r⩽6−1r\leqslant\sqrt{6}-1.
取 r=6−1r=\sqrt{6}-1,h=3−r=4−6h=3-r=4-\sqrt{6}. 此时 r2+12=4−6=h\frac{r^2+1}{2}=4-\sqrt{6}=h,上述两个边界条件同时满足,所得圆面确实位于 Ω\Omega 内. 因此半径能取到的最大值为 6−1\sqrt{6}-1. \end{solution}

2011 · 重庆 · 理 · 第 15 题 · 填空题

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15解析几何★★★★☆
已知双曲线 x2a2−y2b2=1\frac{x^{2}}{a^{2}} - \frac{y^{2}}{b^{2}} = 1(a>0a > 0,b>0b > 0)的左,右焦点分别为 F1(−c,0)F_{1}(-c, 0),F2(c,0)F_{2}(c, 0). 若双曲线上存在一点 PP 使 sin⁡∠PF1F2sin⁡∠PF2F1=ac\frac{\sin \angle PF_{1}F_{2}}{\sin \angle PF_{2}F_{1}} = \frac{a}{c},则该双曲线的离心率的取值范围为______.
\begin{answer} (1,2+1)(1,\sqrt{2}+1) \end{answer}
\begin{solution} 在三角形 PF1F2PF_1F_2 中,由正弦定理
sin⁡∠PF1F2sin⁡∠PF2F1=PF2PF1=ac=1e<1\frac{\sin\angle PF_1F_2}{\sin\angle PF_2F_1} =\frac{PF_2}{PF_1}=\frac{a}{c}=\frac1e<1
故 PF2<PF1PF_2<PF_1,点 PP 在双曲线的右支,并且双曲线定义给出
PF1−PF2=2aPF_1-PF_2=2a
令 PF1=r1PF_1=r_1,PF2=r2PF_2=r_2,则 r2=r1er_2=\frac{r_1}{e},从而 r1=2aee−1r_1=\frac{2ae}{e-1},r2=2ae−1r_2=\frac{2a}{e-1}. 三角形存在的必要条件是 r1+r2>F1F2=2c=2aer_1+r_2>F_1F_2=2c=2ae,于是
2a(e+1)e−1>2ae⟺e2−2e−1<0\frac{2a(e+1)}{e-1}>2ae \quad\Longleftrightarrow\quad e^2-2e-1<0
结合双曲线离心率 e>1e>1,得
1<e<1+21<e<1+\sqrt2
反之,在此范围内,除
r1+r2>2cr_1+r_2>2c
外,还有 r2+2c−r1=2c−2a=2a(e−1)>0r_2+2c-r_1=2c-2a=2a(e-1)>0,r1+2c−r2=2a+2c>0r_1+2c-r_2=2a+2c>0. 所以三边 r1r_1,r2r_2,2c2c 满足三角形不等式,且 r1−r2=2ar_1-r_2=2a,可构成右支上一点 PP,故范围正是
(1,1+2)(1,1+\sqrt2)
\end{solution}

2009 · 重庆 · 理 · 第 15 题 · 填空题

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