- 圆锥曲线与方程
- 共14739题
给定椭圆:
,称圆心在原点
,半径为
的圆是椭圆
的“准圆”.若椭圆
的一个焦点为
,其短轴上的一个端点到
的距离为
.
(1)求椭圆的方程和其“准圆”方程;
(2)点是椭圆
的“准圆”上的动点,过点
作椭圆的切线
交“准圆”于点
.
(ⅰ)当点为“准圆”与
轴正半轴的交点时,求直线
的方程,
并证明;
(ⅱ)求证:线段的长为定值.
正确答案
(1),
,(2)(ⅰ)
,(ⅱ)详见解析.
试题分析:(1)求椭圆方程,利用待定系数法,列两个独立方程就可解出因为短轴上的一个端点到
的距离为
,所以
而
所以
再根据“准圆”定义,写出“准圆”方程.(2)(ⅰ)直线与椭圆相切问题,通常利用判别式为零求切线方程,利用点斜式设直线方程,与椭圆方程联立消
得关于
的一元二次方程,由判别式为零得斜率
,即证得两直线垂直.(ⅱ)本题是(ⅰ)的一般化,首先对斜率是否存在进行讨论,探讨得斜率不存在时有两直线垂直,即将问题转化为研究直线是否垂直问题,具体就是研究
是否成立.研究思路和方法同(ⅰ),由于点
坐标在变化,所以由判别式为零得关于点
坐标的一个等式:
,即
,而这等式对两条切线都适用,所以
的斜率为方程
两根,因此
.当
垂直时,线段
为准圆
的直径,为定值4.
试题解析:解:(1),
椭圆方程为
, 2分
准圆方程为. 3分
(2)(ⅰ)因为准圆与
轴正半轴的交点为
,
设过点且与椭圆相切的直线为
,
所以由得
.
因为直线与椭圆相切,
所以,解得
, 6分
所以方程为
. 7分
,
. 8分
(ⅱ)①当直线中有一条斜率不存在时,不妨设直线
斜率不存在,
则:
,
当:
时,
与准圆交于点
,
此时为
(或
),显然直线
垂直;
同理可证当:
时,直线
垂直. 10分
②当斜率存在时,设点
,其中
.
设经过点与椭圆相切的直线为
,
所以由
得 .
由化简整理得
,
因为,所以有
.
设的斜率分别为
,因为
与椭圆相切,
所以满足上述方程
,
所以,即
垂直. 12分
综合①②知:因为经过点
,又分别交其准圆于点
,且
垂直.
所以线段为准圆
的直径,
,
所以线段的长为定值. 14分
设A、B分别为椭圆=1(a>b>0)的左、右顶点,椭圆长半轴的长等于焦距,且直线x=4是它的右准线.
(1)求椭圆的方程;
(2)设P为椭圆右准线上不同于点(4,0)的任意一点,若直线BP与椭圆相交于两点B、N,求证:∠NAP为锐角.
正确答案
(1)=1(2)见解析
(1)解:依题意,得解得
从而b=
,故椭圆的方程为
=1.
(2)证明:由(1)得A(-2,0),B(2,0),设N(x0,y0),
∵N点在椭圆上,∴=
(4-
).又N点异于顶点A、B,
∴-2,从而
=(x0+2,y0),
=
,则
·
=6x0+12+
=6x0+12-
(2+x0)=
(x0+2).
∵x0+2>0,y0≠0,∴·
>0,于是∠NAP为锐角.
设椭圆C1:=1(a>b>0)的左、右焦点分别为为
,
恰是抛物线C2:
的焦点,点M为C1与C2在第一象限的交点,且|MF2|=
.
(1)求C1的方程;
(2)平面上的点N满足,直线l∥MN,且与C1交于A,B两点,若
,求直线l的方程.
正确答案
(1);(2)
.
试题分析:(1)由抛物线的性质知其焦点为,这是椭圆的右焦点,因此有
,点
是抛物线上的点,而
,可由抛物线的定义或抛物线焦半径公式得点
的横坐标为
,这样点
的纵坐标也能求得,而点
又是椭圆上的点,可代入椭圆方程得到关于
的一个方程,由此可求得
,得
方程;(2)由向量的坐标运算,根据
,可得
的坐标,于是直线
的斜率
可得,也即直线
的斜率可得,于是可设直线
的方程为
(
已求得),下面就采取处理直线与圆锥曲线相交问题的一般方法,设
,由
可得
,而我们把直线方程代入椭圆方程,得到关于
的二次方程,由此可得
,
,代入
可求得
.
(1)设点M(x,y) (y>0) 由抛物线定义得|MF2|=1+x=,∴x=
又点M(x,y) 在抛物上所以y2=4,
,由椭圆定义
所以椭圆的方程是
4分
(2)
.
12分
已知椭圆(a>b>0)的离心率为
,且过点(
).
(1)求椭圆E的方程;
(2)设直线l:y=kx+t与圆(1<R<2)相切于点A,且l与椭圆E只有一个公共点B.
①求证:;
②当R为何值时,取得最大值?并求出最大值.
正确答案
(1);(2)①证明见解析;②
时,
取得最大值为1.
试题分析:(1)椭圆的离心率为,又椭圆过已知点,即
,再加上
,联立可求得
;(2)直线与圆及椭圆都相切,因此可以把直线方程与椭圆方程(或圆方程)联立方程组,此方程组只有一解,由此可得到题中参数的关系式,当然直线与圆相切,可利用圆心到直线的距离等于圆的半径来列式,得到的两个等式中消去参数
即可证得①式;而②要求
的最大值,可先求出
,注意到
,因此
,这里设
,由①中的方程(组)可求得
,最终把
用
表示,
,利用不等式知识就可求得最大值.
试题解析:(1)椭圆E的方程为 4分
(2)①因为直线与圆C:
相切于A,得
,
即① 5分
又因为与椭圆E只有一个公共点B,
由得
,且此方程有唯一解.
则即
②由①②,得 8分
②设,由
得
由韦达定理,
∵点在椭圆上,∴
∴ 10分
在直角三角形OAB中,
∴ 12分
已知椭圆的右焦点F,左、右准线分别为l1:x=-m-1,l2:x=m+1,且l1、l2分别与直线y=x相交于A、B两点.
(1)若离心率为,求椭圆的方程;
(2)当·
<7时,求椭圆离心率的取值范围.
正确答案
(1)+y2=1.(2)
(1)由已知,得c=m,=m+1,从而a2=m(m+1),b2=m.
由e=,得b=c,从而m=1.故a=
,b=1,得所求椭圆方程为
+y2=1.
(2)易得A(-m-1,-m-1),B(m+1,m+1),从而=(2m+1,m+1),
=(1,m+1),故
·
=2m+1+(m+1)2=m2+4m+2<7,得0
由此离心率e==
,故所求的离心率取值范围为
在平面直角坐标系xOy中,椭圆C的中心为原点,焦点F1,F2在x轴上,离心率为.过F1的直线交椭圆C于A,B两点,且△ABF2的周长为8.过定点M(0,3)的直线l1与椭圆C交于G,H两点(点G在点M,H之间).
(1)求椭圆C的方程;
(2)设直线l1的斜率k>0,在x轴上是否存在点P(m,0),使得以PG,PH为邻边的平行四边形为菱形?如果存在,求出m的取值范围;如果不存在,请说明理由.
正确答案
(1) =1(2)
(1)设椭圆的方程为=1(a>b>0),由离心率e=
=
,△ABF2的周长为|AF1|+|AF2|+|BF1|+|BF2|=4a=8,得a=2,c=1,则b2=a2-c2=3.
所以椭圆C的方程为=1.
(2)由题意可知,直线l1的方程为y=kx+3(k>0).
由得(3+4k2)x2+24kx+24=0,①
Δ=(24k)2-4×24×(3+4k2)>0,解得k>.
设椭圆的弦GH的中点为N(x0,y0),则“在x轴上是否存在点P(m,0),使得以PG,PH为邻边的平行四边形为菱形”等价于“在x轴上是否存在点P(m,0),使得PN⊥l1”.
设G(x1,y1),H(x2,y2),由韦达定理,得x1+x2=-,
则x0==-
,所以y0=kx0+3=
,
即N,kPN=-
.
从而-·k=-1,
解得m=-.
又因为m′(k)=>0,
所以函数m=-在定义域
上单调递增,且mmin=m
=-
,即m∈
.
故存在满足条件的点P(m,0),m的取值范围为
(本题满分13分)
已知直线与椭圆
相交于A、B两点.
(Ⅰ)若椭圆的离心率为,焦距为2,求线段AB的长;
(Ⅱ)若向量与向量
互相垂直(其中O为坐标原点),当椭圆的离心率
时,求椭圆的长轴长的最大值.
正确答案
解:(Ⅰ)椭圆的方程为 ,
;
(II)长轴长的最大值为.
本试题主要是考查了椭圆的方程的求解,以及直线与椭圆的位置关系的综合运用。
(1)根据题意的几何性质,得到系数a,b,c的关系式,进而得到椭圆的方程的求解。
(2)设出直线方程,与椭圆方程联立,得到关于x的一元二次方程,然后分析向量的数量积为零表示垂直,以及结合椭圆的离心率的范围得到所求。
解:(Ⅰ)
∴椭圆的方程为 ……………………… 2分
联立
…………………… 6分
(II)
整理得
整理得:
代入上式得
由此得,故长轴长的最大值为
.……… 13分
设A,B分别为椭圆+
=1(a>b>0)的左、右顶点,(1,)为椭圆上一点,椭圆长半轴长等于焦距.
(1)求椭圆的方程;
(2)设P(4,x)(x≠0),若直线AP,BP分别与椭圆相交于异于A,B的点M,N,求证:∠MBN为钝角.
正确答案
(1)+
=1 (2)见解析
(1)依题意,得a=2c,b2=a2-c2=3c2,
设椭圆方程为+
=1,将(1,
)代入,得c2=1,故椭圆方程为
+
=1.
(2)证明:由(1),知A(-2,0),B(2,0),
设M(x0,y0),则-2 (4-x02),由P,A,M三点共线,得x=
,
=(x0-2,y0),
=(2,
),
·
=2x0-4+
=
(2-x0)>0,
即∠MBP为锐角,则∠MBN为钝角.
在棱长为的正方体
中,点
是正方体棱上一点(不包括棱的端点),
,
①若,则满足条件的点
的个数为________;
②若满足的点
的个数为
,则
的取值范围是________.
正确答案
试题分析:①时,
,结合椭圆定义知,动点
轨迹为一个以2为长轴长,正方体中心为中心,
为焦点的椭圆体.
⑴当椭圆体与有交点时,则由对称性知椭圆体必与
,
有交点.
设,则
,
,
因为,所以
由于
,所以此时有六个交点.
⑵当椭圆体与有交点时,则由对称性知椭圆体必与
,
有交点.
设,则
,
,
因为得
所以
由于
,所以此时无有六个交点.
说明:当或
时,椭圆体与正方体交于除
外的六个顶点.
②若则动点
不存在.若
则动点
轨迹为线段
,满足条件的点
的个数为2.因此
即动点
轨迹为一个以2为长轴长,正方体中心为中心,
为焦点的椭圆体.由①分析可知,要使得满足条件的点
的个数为6,须使得
.
已知椭圆C:=1(a>b>0)的一个顶点为A(2,0),离心率为
.直线y=k(x-1)与椭圆C交于不同的两点M,N.
(1)求椭圆C的方程;
(2)当△AMN的面积为时,求k的值.
正确答案
(1)=1(2)k=±1.
(1)由题意得解得b=
,所以椭圆C的方程为
=1.
(2)由得(1+2k2)x2-4k2x+2k2-4=0.设点M,N的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),
则y1=k(x1-1),y2=k(x2-1),x1+x2=,x1x2=
,
所以MN==
.
又因为点A(2,0)到直线y=k(x-1)的距离d=,所以△AMN的面积为S=
MN·d=
.由
=
,解得k=±1.
(本小题12分)
过椭圆的一个焦点
且垂直于
轴的直线交椭圆于点
。
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)是否存在过点的直线
与椭圆
交于两点
、
,使得
(其中
为弦
的中点)?若存在,求出直线
的方程;若不存在,请说明理由
正确答案
(Ⅰ)椭圆
的方程为
(Ⅱ)满足条件的直线
存在,方程为
21.本小题主要考查直线、椭圆、直线与圆锥曲线的位置关系等基础知识,考查推理论证能力、运算求解能力,考查数形结合思想、化归与转化思想.满分12分。
解:(I)依题意,得
. ………………………2分
解得,
.
椭圆
的方程为
. ………………………4分
(注:本小题从椭圆定义求解亦可)
(II)设满足条件的直线存在,方程为
(
必
存在),代入椭圆方程,得
. ………………………5分
首先,得
. ……………………6分
设,
,则
.……………………7分
为
的中点,且
,
. ……………………8分
,满足
. ……………………11分
满足条件的直线
存在,方程为
. ……………………12分
(注:考生对采用其它方法转化,可参照给分)
如图,已知椭圆=1(a>b>0),F1、F2分别为椭圆的左、右焦点,A为椭圆的上顶点,直线AF2交椭圆于另一点B.
(1)若∠F1AB=90°,求椭圆的离心率;
(2)若=2
,
·
=
,求椭圆的方程.
正确答案
(1)(2)
=1
(1)若∠F1AB=90°,则△AOF2为等腰直角三角形,所以有OA=OF2,即b=c.所以a=c,e=
=
.
(2)由题知A(0,b),F1(-c,0),F2(c,0),
其中,c=,设B(x,y).
由=2
,得(c,-b)=2(x-c,y),
解得x=,y=-
,即B
.
将B点坐标代入=1,得
=1,即
=1,解得a2=3c2.①
又由·
=(-c,-b)·
,得b2-c2=1,即有a2-2c2=1.②
由①②解得c2=1,a2=3,从而有b2=2.
所以椭圆方程为=1.
如图,已知抛物线C1:x2+by=b2经过椭圆C2:+
=1(a>b>0)的两个焦点.
(1)求椭圆C2的离心率;
(2)设点Q(3,b),又M,N为C1与C2不在y轴上的两个交点,若△QMN的重心在抛物线C1上,求C1和C2的方程.
正确答案
(1) (2)x2+y=1
+y2=1
解:(1)因为抛物线C1经过椭圆C2的两个焦点F1(-c,0),F2(c,0),
所以c2+b×0=b2,
即c2=b2.
又a2=b2+c2=2c2,
所以椭圆C2的离心率e=.
(2)由(1)可知a2=2b2,
椭圆C2的方程为+
=1.
联立抛物线C1的方程x2+by=b2,
得2y2-by-b2=0,
解得y=-或y=b(舍去),
所以x=±b,
即M(b,-
),N(
b,-
),
所以△QMN的重心坐标为(1,0).
因为重心在C1上,
所以12+b×0=b2,得b=1.
所以a2=2.
所以抛物线C1的方程为x2+y=1,
椭圆C2的方程为+y2=1.
已知椭圆短轴的一个端点为
,离心率为
.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)设直线交椭圆
于
、
两点,若
.求
正确答案
(1)椭圆的标准方程
;(2)
.
试题分析:(1)由已知得,又
联立可解得
,从而可求椭圆
的标准方程;
(2)先设A(x1,y1),B(x2,y2),把直线方程和椭圆方程联立得到一个关于的二次方程,再利用弦长公式即可求出
.
试题解析:(1)由题意可设椭圆C的标准方程为(
>
>0).
由已知b=1,所以,因为
=,∴a2=9,b2=1.
∴椭圆C的标准方程为+y2=1. 6分
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2).由,
得 8分
∴x1+x2= ,x1x2=
,
∴|AB|===.
∴,解得
. 12分
已知定点A(1,0),B (2,0) .动点M满足,
(1)求点M的轨迹C;
(2)若过点B的直线l(斜率不等于零)与(1)中的轨迹C交于不同的两点E、F
(E在B、F之间),试求△OBE与△OBF面积之比的取值范围.
正确答案
(1)(2)(
,1)
试题分析:(1)先对原函数求导,然后求出斜率,再利用 进行整理即可.
(2)先设方程为
与
联立,结合根与系数的关系以及判别式得到
再由
得,即可
(1)由得
, ∴
.∴直线
的斜率为
,
故的方程为
,∴点A的坐标为(1,0). (2分)
设,则
(1,0),
,
,由
得,整理,得
. (4分)
(2)方法一:如图,由题意知的斜率存在且不为零,设
方程为
①,将①代入
,整理,得
,设
,
,则
②
得
(7分)
令, 则
,由此可得
,
,且
.∴
由②知 ,
.
∴, (10分)
∵,∴
,解得
且
(12分)
又∵, ∴
,
∴△OBE与△OBF面积之比的取值范围是(,1). (13分)
方法二:如图,由题意知l’的斜率存在且不为零,设l’ 方程为 ①,将①代入
,整理,得
,设
,
,则
② ;
(7分)
令, 则
,由此可得
,
,且
.
∴ (10分)
∵, ∴
,解得
且
(12分)
又∵, ∴
,
∴△OBE与△OBF面积之比的取值范围是(,1). (13分)
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