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高考数学必做百题第75题(理科2017版)

  2016-10-06 18:01:29  

 075.已知圆C的方程为x2+(y4)2=4,点O是坐标原点,直线l:y=kx与圆C交于M,N两点。

(1)求k的取值范围;
(2)设Q(m,n)是线段MN上的点,且2|OQ|2=1|OM|2+1|ON|2,请将n表示为m的函数。
解:(1)将y=kx代入x2+(y4)2=4得 
(1+k2)x28kx+12=0   (*) 
∵直线l:y=kx与圆C交于M,N两点,
Δ=(8k)24(1+k2)×12>0,解得k2>3
k的取值范围是(,3)(3,+)。  
(2)∵M,N在直线l上,可设点M,N的坐标分别为(x1,kx1),(x2,kx2),则 
|OM|2=(1+k2)x12,|ON|2=(1+k2)x22,
|OQ|2=m2+n2=(1+k2)m2
2|OQ|2=1|OM|2+1|ON|2得,
2(1+k2)m2=1(1+k2)x12+1(1+k2)x22
2m2=1x12+1x22=(x1+x2)22x1x2x12x22, 
由方程(*)知x1+x2=8k1+k2,x1x2=121+k2
m2=365k23
∵点Q(m,n)在直线l上,
k=nm,代入m2=365k23可得5n23m2=36
m2=365k23,∵k2>3
0<m2<3,即 m(3,0)(0,3)
∵点Q(m,n)在圆C内,则n>0,
5n23m2=36
n=36+3m25=15m2+1805
于是, nm的函数关系为
n=15m2+1805 (m(3,0)(0,3)) 。


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