题目
在平面直角坐标系xOy中.已知向量overrightarrow(a)、overrightarrow(b),|overrightarrow(a)|=|overrightarrow(b)|=1,overrightarrow(a)•overrightarrow(b)=0,点Q满足overrightarrow(OQ)=sqrt(2)(overrightarrow(a)+overrightarrow(b)),曲线C=(P|overrightarrow{OP)=overrightarrow(a)cosθ+overrightarrow(b)sinθ,0≤θ≤2π},区域Ω=(P|0<r≤|overrightarrow{PQ)|≤R,r<R}.若C∩Ω为两段分离的曲线,则( ) A. 1<r<R<3 B. 1<r<3≤R C. r≤1<R<3 D. 1<r<3<R
在平面直角坐标系xOy中.已知向量$\overrightarrow{a}$、$\overrightarrow{b}$,|$\overrightarrow{a}$|=|$\overrightarrow{b}$|=1,$\overrightarrow{a}$•$\overrightarrow{b}$=0,点Q满足$\overrightarrow{OQ}$=$\sqrt{2}$($\overrightarrow{a}$+$\overrightarrow{b}$),曲线C={P|$\overrightarrow{OP}$=$\overrightarrow{a}$cosθ+$\overrightarrow{b}$sinθ,0≤θ≤2π},区域Ω={P|0<r≤|$\overrightarrow{PQ}$|≤R,r<R}.若C∩Ω为两段分离的曲线,则( )
- A. 1<r<R<3
- B. 1<r<3≤R
- C. r≤1<R<3
- D. 1<r<3<R
题目解答
答案
解:∵平面直角坐标系xOy中.已知向量$\overrightarrow{a}$、$\overrightarrow{b}$,|$\overrightarrow{a}$|=|$\overrightarrow{b}$|=1,$\overrightarrow{a}$•$\overrightarrow{b}$=0,
不妨令$\overrightarrow{a}$=(1,0),$\overrightarrow{b}$=(0,1),
则$\overrightarrow{OQ}$=$\sqrt{2}$($\overrightarrow{a}$+$\overrightarrow{b}$)=($\sqrt{2}$,$\sqrt{2}$),
$\overrightarrow{OP}$=$\overrightarrow{a}$cosθ+$\overrightarrow{b}$sinθ=(cosθ,sinθ),
故P点的轨迹为单位圆,
Ω={P|(0<r≤|$\overrightarrow{PQ}$|≤R,r<R}表示的平面区域为:
以Q点为圆心,内径为r,外径为R的圆环,
若C∩Ω为两段分离的曲线,
则单位圆与圆环的内外圆均相交,
故|OQ|-1<r<R<|OQ|+1,
∵|OQ|=2,
故1<r<R<3,
故选:A.
不妨令$\overrightarrow{a}$=(1,0),$\overrightarrow{b}$=(0,1),
则$\overrightarrow{OQ}$=$\sqrt{2}$($\overrightarrow{a}$+$\overrightarrow{b}$)=($\sqrt{2}$,$\sqrt{2}$),
$\overrightarrow{OP}$=$\overrightarrow{a}$cosθ+$\overrightarrow{b}$sinθ=(cosθ,sinθ),
故P点的轨迹为单位圆,
Ω={P|(0<r≤|$\overrightarrow{PQ}$|≤R,r<R}表示的平面区域为:
以Q点为圆心,内径为r,外径为R的圆环,
若C∩Ω为两段分离的曲线,
则单位圆与圆环的内外圆均相交,
故|OQ|-1<r<R<|OQ|+1,
∵|OQ|=2,
故1<r<R<3,
故选:A.
解析
考查要点:本题主要考查向量运算、圆与圆环的位置关系,以及几何图形的交集条件。
解题核心思路:
- 确定几何图形的位置:通过向量表达式确定点Q的位置,分析曲线C为单位圆,区域Ω为以Q为中心的圆环。
- 分析交集条件:单位圆与圆环的内外圆相交时,交集为两段分离的曲线,需满足圆心距与半径的关系。
破题关键点:
- 单位圆与圆环的位置关系:计算Q到原点O的距离,结合单位圆半径,推导出内圆和外圆的半径范围。
-
确定点Q的位置
由$\overrightarrow{OQ} = \sqrt{2}(\overrightarrow{a} + \overrightarrow{b})$,结合$\overrightarrow{a}=(1,0)$,$\overrightarrow{b}=(0,1)$,得$Q(\sqrt{2}, \sqrt{2})$,故$|OQ| = \sqrt{(\sqrt{2})^2 + (\sqrt{2})^2} = 2$。 -
分析曲线C的轨迹
$\overrightarrow{OP} = \overrightarrow{a}\cos\theta + \overrightarrow{b}\sin\theta = (\cos\theta, \sin\theta)$,说明C是单位圆。 -
区域Ω的几何意义
Ω是以Q为中心,内半径$r$,外半径$R$的圆环,即$0 < r \leq |PQ| \leq R$。 -
交集条件分析
- 单位圆与内圆相交:需满足$|OQ| - 1 < r < |OQ| + 1$,即$2 - 1 < r < 2 + 1$,得$1 < r < 3$。
- 单位圆与外圆相交:同理,需$1 < R < 3$。
- 分离的两段曲线:要求内圆和外圆均与单位圆相交,且$r < R$,故$1 < r < R < 3$。