在ΔABC中,AB=AC,∠A=900,过A引中线BD的垂线与BC交于点E,求证:∠ADB=∠CDE。
见图10-1,以A为原点,AC所在直线为x轴,建立直角坐标系。设点B,C坐标分别为(0,2a),(2a,0),则点D坐标为(a, 0)。直线BD方程为, ①直线BC方程为x+y=2a, ②设直线BD和AE的斜率分别为k1, k2,则k1=-2。因为BD
AE,所以k1k2=-1.所以
,所以直线AE方程为
,由
解得点E坐标为
。
所以直线DE斜率为因为k1+k3=0.
所以∠BDC+∠EDC=1800,即∠BDA=∠EDC。
设x, y满足不等式组
(1)求点(x, y)所在的平面区域;
(2)设a>-1,在(1)区域里,求函数f(x,y)=y-ax的最大值、最小值。
[解] (1)由已知得或
解得点(x, y)所在的平面区域如图10-4所示,其中各直线方程如图所示。AB:y=2x-5;CD:y=-2x+1;AD:x+y=1;BC:x+y=4.
(2) f(x, y)是直线l: y-ax=k在y轴上的截距,直线l与阴影相交,因为a>-1,所以它过顶点C时,f(x, y)最大,C点坐标为(-3,7),于是f(x, y)的最大值为3a+7. 如果-1<a≤2,则l通过点A(2,-1)时,f(x, y)最小,此时值为-2a-1;如果a>2,则l通过B(3,1)时,f(x, y)取最小值为-3a+1.
如图10-5所示,过原点引直线交圆x2+(y-1)2=1于Q点,在该直线上取P点,使P到直线y=2的距离等于|PQ|,求P点的轨迹方程。
[解] 设直线OP的参数方程为(t参数)。
代入已知圆的方程得t2-t•2sinα=0.
所以t=0或t=2sinα。所以|OQ|=2|sinα|,而|OP|=t.
所以|PQ|=|t-2sinα|,而|PM|=|2-tsinα|.
所以|t-2sinα|=|2-tsinα|. 化简得t=2或t=-2或sinα=-1.
当t=±2时,轨迹方程为x2+y2=4;当sinα=1时,轨迹方程为x=0.
点A,B,C依次在直线l上,且AB=ABC,过C作l的垂线,M是这条垂线上的动点,以A为圆心,AB为半径作圆,MT1与MT2是这个圆的切线,确定ΔAT1T2垂心 的轨迹。
[解] 见图10-6,以A为原点,直线AB为x轴建立坐标系,H为OM与圆的交点,N为T1T2与OM的交点,记BC=1。
以A为圆心的圆方程为x2+y2=16,连结OT1,OT2。因为OT2MT2,T1H
MT2,所以OT2//HT1,同理OT1//HT2,又OT1=OT2,所以OT1HT2是菱形。所以2ON=OH。
又因为OMT1T2,OT1
MT1,所以
ON•OM。设点H坐标为(x,y)。
点M坐标为(5, b),则点N坐标为,将坐标代入
=ON•OM,再由
得
在AB上取点K,使AK=AB,所求轨迹是以K为圆心,AK为半径的圆。
已知圆x2+y2=1和直线y=2x+m相交于A,B,且OA,OB与x轴正方向所成的角是α和β,见图10-7,求证:sin(α+β)是定值。
[证明] 过D作ODAB于D。则直线OD的倾斜角为
,因为OD
AB,所以2•
,
所以。所以
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