(2014)(本题满分16分) 本题共有 3 个小题,第…——2014 高考数学第 22 题答案解析

2014_上海卷 (2014·理)

2014 上海 第 22 题 解答题 区分题
2014_上海卷 (2014·理)

22.
(2014)(本题满分16分)
本题共有 3 个小题,第 1 小题满分 3 分,第 2 小题满分 5 分,第 3 小题满分 8 分。
在平面直角坐标系 $x O y$ 中,对于直线 $l: a x+b y+c=0$ 和点 $P_{1}\left(x_{1}, y_{1}\right), P_{2}\left(x_{2}, y_{2}\right)$ ,记 $\eta=\left(a x_{1}+b y_{1}+c\right)\left(a x_{2}+b y_{2}+c\right)$ .若 $\eta<0$ ,则称点 $P_{1}, P_{2}$ 被直线 $l$ 分割.若曲线 $C$ 与直线 $l$ 没有公共点,且曲线 $C$ 上存在点 $P_{1}, P_{2}$ 被直线 $l$ 分割,则称直线 $l$ 为曲线 $C$ 的一条分割线.
(1)求证:点 $A(1,2), B(-1,0)$ 被直线 $x+y-1=0$ 分割;
(2)若直线 $y=k x$ 是曲线 $x^{2}-4 y^{2}=1$ 的分割线,求实数 $k$ 的取值范围;
(3)动点 $M$ 到点 $Q(0,2)$ 的距离与到 $y$ 轴的距离之积为 1 ,设点 $M$ 的轨迹为曲线 $E$ .
求证:通过原点的直线中,有且仅有一条直线是 $E$ 的分割线.

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【解析】:(1)将 $A(1,2), B(-1,0)$ 分别代入 $x+y-1$ ,得 $(1+2-1) \times(-1-1)=-4<0$
∴ 点 $A(1,2), B(-1,0)$ 被直线 $x+y-1=0$ 分割
> (2)联立 $\left\{\begin{array}{c}x^{2}-4 y^{2}=1 \\ y=k x\end{array}\right.$ ,得 $\left(1-4 k^{2}\right) x^{2}=1$ ,依题意,方程无解,

$\therefore 1-4 k^{2} \leq 0, \therefore k \leq-\frac{1}{2}$ 或 $k \geq \frac{1}{2}$
> ③设 $M(x, y)$ ,则 $\sqrt{x^{2}+(y-2)^{2}}|x|=1$ ,
∴ 曲线 $E$ 的方程为 $\left[x^{2}+(y-2)^{2}\right] x^{2}=1$①
当斜率不存在时,直线 $x=0$ ,显然与方程(1)联立无解,
又 $P_{1}(1,2), P_{2}(-1,2)$ 为 $E$ 上两点,且代入 $x=0$ ,有 $\eta=-1<0$ ,
$\therefore x=0$ 是一条分割线;
当斜率存在时,设直线为 $y=k x$ ,代入方程得:$\left(k^{2}+1\right) x^{4}-4 k x^{3}+4 x^{2}-1=0$

令 $f(x)=\left(k^{2}+1\right) x^{4}-4 k x^{3}+4 x^{2}-1$ ,则 $f(0)=-1$ ,
$f(1)=k^{2}+1-4 k+3=(k-2)^{2}, \quad f(-1)=k^{2}+1+4 k+3=(k+2)^{2}$,
当 $k \neq 2$ 时,$f(1)>0, \therefore f(0) f(1)<0$ ,即 $f(x)=0$ 在 $(0,1)$ 之间存在实根,
$\therefore y=k x$ 与曲线 $E$ 有公共点
当 $k=2$ 时,$f(0) f(-1)<0$ ,即 $f(x)=0$ 在 $(-1,0)$ 之间存在实根,
$\therefore y=k x$ 与曲线 $E$ 有公共点
∴ 直线 $y=k x$ 与曲线 $E$ 始终有公共点,∴ 不是分割线,
综上,所有通过原点的直线中,有且仅有一条直线 $x=0$ 是 $E$ 的分割线

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