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河北省2023-2024学年第一学期高二期中联考(24155B)数学试卷答案
6.春天日照逐渐延长时,鸟类大多进人繁殖季节。光调节鸟类繁殖活动的图解如下。下列相关分析不正确的是()光感受器→传入神经→下丘脑→A→垂体→B→性腺→CA.鸟类的繁殖活动是通过机体的体液调节完成的B.A、B分别代表促性腺激素释放激素和促性腺激素C.B作用的靶细胞既有性腺又有下丘脑D.C可通过反馈作用调节激素A和B的分泌
分析(1)由题可知:点P在以MN为直径的圆上,由中点坐标公式求出MN中点C(1,-1),再求出半径r,则曲线C的方程可求;
(2)法一:当直线l的斜率不存在时,求出A,B,Q的坐标,求得$\overrightarrow{QA}$•$\overrightarrow{QB}$≠3;当直线l的斜率存在时,不妨设直线l:y=kx-1,联立直线和圆的方程,结合$\overrightarrow{QA}$•$\overrightarrow{QB}$=3求得k值,则直线方程可求;
法二:由$\overrightarrow{QA}$•$\overrightarrow{QB}$=3,可得直线l与x轴交点Q(x,0)必在圆外,则直线l即为过圆外一点Q所引圆C的一条割线交圆于A、B,画出图形,数形结合列式求得Q的坐标,则可求出直线方程.
解答解:(1)由题可知:点P在以MN为直径的圆上,
∴曲线C是圆心为MN中点C(1,-1),半径r=$\frac{1}{2}$MN=$\sqrt{2}$.
∴曲线C的方程:(x-1)2+(y+1)2=2;
(2)法一:若直线l的斜率不存在,
∵直线l过点(0,-1),∴直线l:x=0.
此时A(0,0),B(0,-2),Q(0,0).
∴与$\overrightarrow{QA}$•$\overrightarrow{QB}$=3矛盾;
∴直线l的斜率存在,不妨设直线l:y=kx-1,
直线l与圆交于A(x1,y1)、B(x2,y2),
联立$\left\{\begin{array}{l}{y=kx-1}\\{(x-1)^{2}+(y+1)^{2}=2}\end{array}\right.$,得(1+k2)x2-2x-1=0.
由韦达定理可得:x1+x2=$\frac{2}{1+{k}^{2}}$,x1x2=-$\frac{1}{1+{k}^{2}}$,
当k=0时,直线l:y=-1与x轴无交点不合题意,
∴设直线l与x轴交点Q($\frac{1}{k}$,0),
∴$\overrightarrow{QA}•\overrightarrow{QB}=({x}_{1}-\frac{1}{k})({x}_{2}-\frac{1}{k})+{y}_{1}{y}_{2}$
=${x}_{1}{x}_{2}-\frac{1}{k}({x}_{1}+{x}_{2})+\frac{1}{{k}^{2}}+{k}^{2}{x}_{1}{x}_{2}-k({x}_{1}+{x}_{2})+1$
=$(1+{k}^{2}){x}_{1}{x}_{2}-(\frac{1}{k}+k)({x}_{1}+{x}_{2})+\frac{1}{{k}^{2}}+1$
=$(1+{k}^{2})(-\frac{1}{1+{k}^{2}})-\frac{{k}^{2}+1}{k}•\frac{2}{1+{k}^{2}}$$+\frac{1}{{k}^{2}}+1$
=$\frac{1}{{k}^{2}}-\frac{2}{k}$=3.
即3k2+2k-1=0,解得:k=-1或$\frac{1}{3}$.
∴直线l:y=-x-1,即x+y+1=0;
或y=$\frac{1}{3}$x-1,即:x-3y-3=0.
法二:∵$\overrightarrow{QA}$•$\overrightarrow{QB}$=3,∴直线l与x轴交点Q(x,0)必在圆外,
∴直线l即为过圆外一点Q所引圆C的一条割线交圆于A、B,
如图,作QH与圆C相切于H,
∴QH⊥CH.
∴QH2=$\overrightarrow{QA}$•$\overrightarrow{QB}$=3.
∴CQ2=3+r2=5.
∴(x-1)2+(0+1)2=5,
∴x=-1或3,
则Q(-1,0)或(3,0).
又∵直线l过点(0,-1),∴k=-1或$\frac{1}{3}$.
∴直线l:y=-x-1,即x+y+1=0;
或 y=$\frac{1}{3}$x-1,即:x-3y-3=0.
点评本题考查轨迹方程的求法,考查了向量在解决直线与圆的位置关系中的应用,考查学生理解问题和解决问题的能力,是中档题.