(2009•闸北区二模)和平面解析几何的观点相同,在空间中,空间曲面可以看作是适合某种条件的动点的轨迹.一般来说,在空间

(2009•闸北区二模)和平面解析几何的观点相同,在空间中,空间曲面可以看作是适合某种条件的动点的轨迹.一般来说,在空间直角坐标系O-xyz中,空间曲面的方程是一个三元方程F(x,y,z)=0.
(Ⅰ)在直角坐标系O-xyz中,求到定点M0(0,2,-1)的距离为3的动点P的轨迹(球面)方程;
(Ⅱ)如图,设空间有一定点F到一定平面α的距离为常数p>0,即|FM|=2,定义曲面C为到定点F与到定平面α的距离相等(|PF|=|PN|)的动点P的轨迹,试建立适当的空间直角坐标系O-xyz,求曲面C的方程;
(Ⅲ)请类比平面解析几何中对二次曲线的研究,讨论曲面C的几何性质.并在图中通过画出曲面C与各坐标平面的交线(如果存在)或与坐标平面平行的平面的交线(如果必要)表示曲面C的大致图形.画交线时,请用虚线表示被曲面C自身遮挡部分.
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ii初期 幼苗

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解题思路:(I)设动点P的坐标为(x,y,z),动点P满足|PM0|=3,根据空间两点的距离公式建立等式关系,化简即可得到点P的轨迹方程;
(II)设动点P(x,y,z),则|PF|=|PN|,根据根据空间两点的距离公式建立等式关系,化简即可得到曲面C的方程;
(III)先研究曲面C的对称性,范围和顶点等性质,然后根据曲面的性质画出图形即可.

(Ⅰ)动点P的轨迹是以M0为原点,以3为半径的球面
并设动点P的坐标为(x,y,z),动点P满足|PM0|=3.
则球面的方程为x2+(y-2)2+(z+1)2=9.
(Ⅱ)设动点P(x,y,z),则|PF|=|PN|
所以
x2+y2+(z−
p
2)2=|z+
p
2|
整理得曲面C的方程:x2+y2=2pz(*)
若坐标系原点建在平面α上的点M处,可得曲面C的方程:x2+y2=2p(z−
p
2)同样得分.
(Ⅲ)(1)对称性:由于P(x,y,z)点关于xOz平面的对称点(x,-y,z)、关于yOz平面的对称点(-x,y,z)均满足方程(*),所以曲面C关于xOz平面与yOz平面对称.
又由于P(x,y,z)点关于z轴的对称点(-x,-y,z)满足方程(*),所以曲面C关于z轴对称.
(2)范围:由于x2+y2≥0,所以,z≥0,即曲面C在xOy平面上方.
(3)顶点:令z=0,得x=y=0,即坐标原点在曲面C上,O点是曲面C的顶点.

点评:
本题考点: 类比推理.

考点点评: 本题主要考查了空间两点的距离公式,以及空间点的轨迹问题和研究曲面性质画图,属于中档题.

1年前

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