前言
一检典例
分析:如图所示,( riangle OPF_2)为(Rt riangle),(angle OPF_2=cfrac{pi}{2}),
由于双曲线(cfrac{x^2}{a^2}-cfrac{y^2}{b^2}=1),则其渐近线为(OP:y=cfrac{b}{a}x)
即(tan heta=cfrac{b}{a}=cfrac{|PF_2|}{|OP|}),设(|PF_2|=bk),则(|OP|=ak),
又由于(|OF_2|=c),(a^2+b^2=c^2),故(k=1),即(|PF_2|=b),(|OP|=a),
则(cos heta=cfrac{a}{c}),且(|PF_1|=2|PF_2|=2b),
则在( riangle POF_1)中,(|PF_1|=2b),(|OF_1|=c),(|OP|=a),(cosangle F_1OP=-cos heta=-cfrac{a}{c}),
则((2b)^2=a^2+c^2+2 imes a imes c imes cos heta),即(4(c^2-a^2)=a^2+c^2+2 imes a imes c imes cfrac{a}{c}),
整理即得到,(3c^3=7a^2),即(e^2=cfrac{c^2}{a^2}=cfrac{7}{3}),故(e=cfrac{sqrt{21}}{3}),故选(D)。
解后反思:如果用常规方法求解(|PF_2|)和(|OP|)的长,就会非常浪费时间。
错误警示:如图所示,直线和曲线相切时,不一定直线刚好经过曲线的最低点,切记切记!这些切点我们都有办法求解的。
分析:直线(y=kx-1)和二次函数(y=x^2+cfrac{3x}{2}(xleqslant 0))相切利用(Delta=0)求解,求得(k=-cfrac{1}{2})(舍去(k=cfrac{7}{2}));
直线(y=kx-1)和函数(y=xlnx-2x(x>0))相切需要用到直曲线相切的求解思路[设切点求切点];具体如下:
设切点为(P(x_0,y_0)),则(left{egin{array}{l}{k=lnx_-1}\{y_0=kx_0-1}\{y_0=x_0lnx_0-2x_0}end{array} ight.),解得(x_0=1,y_0=-2),(k=-1),
结合图像有(-1<k<-cfrac{1}{2}),故选(A);
解后反思:求解直线(y=kx-1)和二次函数(y=x^2+cfrac{3x}{2}(xleqslant 0))相切,也可以用直曲线相切的求解思路[设切点求切点]求解;
分析:由题可知,(sinC=cfrac{4}{5}),(cosC=cfrac{3}{5}),
在( riangle BCD)中,由正弦定理可知,(cfrac{BD}{sinC}=cfrac{3}{sin60^{circ}}),解得(BD=cfrac{8sqrt{3}}{5});
(cosangle CBD=cos[pi-(angle BDC+angle ACB)]=-cos(angle BDC+angle ACB)=-cos60^{circ}cdot cosangle ACB+)(sin60^{circ}cdot sinangle ACB)(=-cfrac{3}{10}+cfrac{4sqrt{3}}{10}=cfrac{4sqrt{3}-3}{10}).
解后反思:如果利用余弦定理求解(AD),再用正弦定理求解(sinangle ABD),利用(cos angle CBD=sinangle ABD),从而求得(cos angle CBD),这样的运算会很复杂。这个题目的求解也从另一个角度说明了公式(cos(alpha+eta))存在的必要性。
(1).求中国队获胜的概率;
思考:回想生活中的比赛的情形可知,中国队获胜分为以下情形:中(underline{3:0})日;中(underline{3:1})日;中(underline{3:2})日;
[为了能顺利快速写出相关情形,我们建立一个小模型,以中(underline{3:2})日为例,其第五场[最后一场]比赛必须是中国队胜利,故第五场[最后一场]的概率为(cfrac{2}{3}),那么前四场中必然是日本队胜利了两场,具体是哪两场,又成了(4)次独立重复实验中日本队胜利恰好发生(2)次的模型,其他以此类推思考计算即可],故由此模型得到
(P(中underline{3:0}日)=[C_2^2 imes (cfrac{3}{4})^2 imes (cfrac{1}{4})^0] imes cfrac{3}{4}=cfrac{3}{4} imescfrac{3}{4} imescfrac{3}{4}=cfrac{27}{64}=cfrac{108}{256}),
[注意,为了书写不出错,我们先写第三场的概率(cfrac{3}{4}),前两场看成(2)次独立重复实验中,中国队胜利的事件恰好发生了(2)次,具体计算方式就是上述中括号中的形式,又由于各局比赛是相互独立的,故使用概率乘法公式,其实我们知道各局的比赛多少会有士气上的影响,但此题目是将其作为数学模型来处理,故不需要思考这些情形]
思考清楚了这些情形之后,我们正式作答如下:
解答:设“中国队获胜”为事件(A),“中国队以(3:0)胜利”为事件(A_1),“中国队以(3:1)胜利”为事件(A_2),“中国队以(3:2)胜利”为事件(A_3),由题目可知各局比赛相互独立,故(A=A_1+A_2+A_3),
(P(中underline{3:0}日)=[C_2^2 imes (cfrac{3}{4})^2 imes (cfrac{1}{4})^0] imes cfrac{3}{4}=cfrac{3}{4} imescfrac{3}{4} imescfrac{3}{4}=cfrac{27}{64}=cfrac{108}{256}),
(P(中underline{3:1}日)=[C_3^2 imes (cfrac{3}{4})^2 imes (cfrac{1}{4})^1] imes cfrac{3}{4}=cfrac{81}{256}),
(P(中underline{3:2}日)=[C_4^2 imes (cfrac{3}{4})^2 imes (cfrac{1}{4})^2] imes cfrac{2}{3}=cfrac{36}{256}),
所以(P(A)=P(A_1+A_2+A_3)=P(A_1)+P(A_2)+P(A_3)=cfrac{225}{256}),
(2).若比赛结果为(3:0)或(3:1),则胜利方得(3)分,对方得(0)分;若比赛结果为(3:2),则胜利方得(2)分,对方得(1)分,求日本队得分(X)的分布列和数学期望;
分析:日本队得分(X=0),即日(underline{0:3})中,日本败即中(underline{3:0})日,中国胜;或日(underline{1:3})中,日本败即中(underline{3:1})日,中国胜;
日本队得分(X=1),即日(underline{2:3})中,日本败;
日本队得分(X=2),即日(underline{3:2})中,日本胜;
日本队得分(X=3),即日(underline{3:0})中,日本胜;或日(underline{3:1})中,日本胜;
故(P(X=0)=P(A_1)+P(A_2)=cfrac{108}{256}+cfrac{81}{256}=cfrac{189}{256}),(P(X=1)=P(A_3)=cfrac{36}{256}),
(P(X=2)=[C_4^2 imes (cfrac{1}{4})^2 imes (cfrac{3}{4})^2] imes cfrac{1}{3}=cfrac{18}{256}),
(P(X=3)=[C_2^2 imes (cfrac{1}{4})^2 imes (cfrac{3}{4})^0] imes cfrac{1}{4}+[C_3^2 imes (cfrac{1}{4})^2 imes (cfrac{3}{4})^1] imes cfrac{1}{4}=cfrac{13}{256}),
故(X)的分布列为
(X) | (0) | (1) | (2) | (3) |
---|---|---|---|---|
(P) | (cfrac{189}{256}) | (cfrac{36}{256}) | (cfrac{18}{256}) | (cfrac{13}{256}) |
(E(X)=0 imes cfrac{189}{256}+1 imes cfrac{36}{256}+2 imes cfrac{18}{256}+3 imes cfrac{13}{256}=cfrac{111}{256})
(1).求动圆(Q)的圆心轨迹(C)的方程;
[法1]:直接法,将圆(x^2+y^2-2x+frac{3}{4}=0)化为标准形式为((x-1)^2+y^2=frac{1}{4}),
设动圆的圆心(Q)坐标为(Q(x,y)),由动圆(Q)与直线(x+frac{1}{2}=0)相切,且与圆((x-1)^2+y^2=frac{1}{4})外切;
可知(sqrt{(x-1)^2+y^2}=|x+frac{1}{2}|+frac{1}{2}=x+1),两边平方整理得到,(y^2=4x),
所以动圆(Q)的圆心轨迹(C)的方程为(y^2=4x)。
[法2]:定义法,动圆心(Q(x,y))到定圆点((1,0))的距离为(r+frac{1}{2}),动圆心(Q(x,y))到定直线(x+frac{1}{2}=0)的距离为(r),
则动圆心(Q(x,y))到定直线(x+1=0)的距离为(r+frac{1}{2}),
则动点(Q(x,y))到定点的距离与动点到定直线的距离相等,故动点的轨迹为形如(y^2=2px)的抛物线,
且(cfrac{p}{2}=1),则(p=2),故(y^2=4x)。
(2).已知过点(P(1,2)),过点(F(1,0))且斜率存在的直线与轨迹(C)交于(A),(B)两点,直线(AP),(BP)分别交直线(x+1=0)于点(S),(T)两点,求证:以(ST)为直径的圆过定点。
分析:由题意可设直线(AB:x=my+1(m eq 0)),
则由(left{egin{array}{l}{x=my+1}\{y^2=4x}end{array} ight.quad) 消去(x)得到,(y^2-4my-4=0),
设(A(cfrac{y_1^2}{4},y_1)),(B(cfrac{y_2^2}{4},y_2)),则由韦达定理可得,(y_1+y_2=4m),(y_1y_2=-4),
设直线(AP),(BP)的斜率分别为(k_1),(k_2),结合点(P(1,2)),
则可知,(k_1=cfrac{y_1-2}{frac{y_1^2}{4}-1}=cfrac{4}{y_1+2}),同理(k_2=cfrac{4}{y_2+2})
设点(S(-1,y_{ iny{S}})),点(T(-1,y_{ iny{T}})),又直线(AP)的方程为(y-y_{ iny{S}}=k_1(x+1)),则(y_{ iny{S}}=y-k_1(x+1)),
又由于此直线经过点(P(1,2)),则(y_{ iny{S}}=2-cfrac{4}{y_1+2} imes 2=2-cfrac{8}{y_1+2}=cfrac{2(y_1-2)}{y_1+2})
同理(y_{ iny{T}}=2-cfrac{8}{y_2+2}=cfrac{2(y_2-2)}{y_2+2})
从而(y_{ iny{S}}cdot y_{ iny{T}}=cfrac{2(y_1-2)}{y_1+2}cdot cfrac{2(y_2-2)}{y_2+2})
(=cfrac{4[y_1y_2-2(y_1+y_2)+4]}{y_1y_2+2(y_1+y_2)+4})(=cfrac{4(-4+2 imes 4m+4)}{-4+2 imes 4m+4}=-4)
(y_{ iny{S}}+ y_{ iny{T}}=(2-cfrac{8}{y_1+2})+(2-cfrac{8}{y_2+2}))
(=4-8(cfrac{1}{y_1+2}+cfrac{1}{y_2+2})=4-cfrac{8[(y_1+y_2)+4]}{y_1y_2-2(y_1+y_2)+4})
(=4-cfrac{8(4m+4)}{-4+2 imes 4m+4}=-cfrac{4}{m}),
又由于以(ST)为直径的圆的方程为:((x+1)^2+(y-y_{ iny{S}})(y-y_{ iny{T}})=0),
即(y^2-(y_{ iny{S}}+y_{ iny{T}})y+y_{ iny{S}}y_{ iny{T}}+(x+1)^2=0),
即(x^2+2x-3+y^2+cfrac{4}{m}y=0①),圆的方程与(m)的取值无关,故须有(y=0),
由方程①可得,(x^2+2x-3=0),解得(x=-3)或(x=1),
从而以(ST)为直径的圆恒过定点((-3,0))和((1,0)).
解后反思:直径式方程((x-x_1)(x-x_2)+(y-y_1)(y-y_2)=0),[其中圆的直径的端点是(A(x_1,y_1))、(B(x_2,y_2))]