- 圆锥曲线与方程
- 共14739题
在平面直角坐标系中,动点
到两点
,
的距离之和等于4,设点
的轨迹为曲线C,直线过点
且与曲线C交于A,B两点.
(Ⅰ)求曲线C的轨迹方程;
(Ⅱ)是否存在△AOB面积的最大值,若存在,求出△AOB的面积;若不存在,请说明理由.
正确答案
(Ⅰ);(Ⅱ)存在;最大值为
试题分析:该题考察曲线方程的求法、直线和椭圆的位置关系、函数的最大值,考察数形结合、综合分析问题和解决问题的能力.(Ⅰ)由已知曲线是以
为焦点的椭圆,且
,故曲线
的方程为
;(Ⅱ)设过点
的直线方程为:
,将它与椭圆:
联立,可得
,设
,
,然后根据韦达定理代入,可得关于
的函数,再求其最大值即可.
试题解析:(Ⅰ)由椭圆定义可知,点的轨迹C是以
,
为焦点,长半轴长为2的椭圆.
故曲线的方程为
. 4分
(Ⅱ)存在△面积的最大值.
因为直线过点,可设直线的方程为
或
(舍).
则
整理得 . 7分
由.
设.
解得 ,
.
则 .
因为. 10分
设,
,
.
则在区间
上为增函数.
所以.
所以,当且仅当
时取等号,即
.
所以的最大值为
. 12分
如图,已知椭圆的上、下顶点分别为
,点
在椭圆上,且异于点
,直线
与直线
分别交于点
,
(Ⅰ)设直线的斜率分别为
,求证:
为定值;
(Ⅱ)求线段的长的最小值;
(Ⅲ)当点运动时,以
为直径的圆是否经过某定点?请证明你的结论.
正确答案
(Ⅰ);(Ⅱ)
;(Ⅲ)
或
.
试题分析:(Ⅰ)随点
运动而变化,故设点
表示
,进而化简整体消去变量;(Ⅱ)点
的位置由直线
,
生成,所以可用两直线方程解出交点坐标,求出
,它必是
的函数,利用基本不等式求出最小值; (Ⅲ)利用
的坐标求出圆的方程,方程必含有参数
,消去一个后,利用等式恒成立方法求出圆所过定点坐标.
试题解析:(Ⅰ),令
,则由题设可知
,
∴直线的斜率
,
的斜率
,又点
在椭圆上,
所以,(
),从而有
.
(Ⅱ)由题设可以得到直线的方程为
,
直线的方程为
,
由, 由
,
直线
与直线
的交点
,直线
与直线
的交点
.
又,
等号当且仅当即
时取到,故线段
长的最小值是
.
(Ⅲ)设点是以
为直径的圆上的任意一点,则
,故有
,又
,所以以
为直径的圆的方程为
,令
解得
,
以为直径的圆是否经过定点
和
.
(本题满分16分)本题共有3个小题,第1小题满分4分,第2小题满分6分、第3小题满分6分.
已知的顶点
在椭圆
上,
在直线
上,
且.
(1)求边中点的轨迹方程;
(2)当边通过坐标原点
时,求
的面积;
(3)当,且斜边
的长最大时,求
所在直线的方程.
正确答案
(1)(2)
(3)
(1)设所在直线的方程为
由得
. (2分)
因为在椭圆上,所以
.
设两点坐标分别为
,中点为
则,
,
所以中点轨迹方程为 (4分)
(2),且
边通过点
,故
所在直线的方程为
.
此时,由(1)可得
,所以
(6分)
又因为边上的高
等于原点到直线
的距离,所以
(8分)
. (10分)
(3)由(1)得,
,
所以. (12分)
又因为的长等于点
到直线
的距离,即
. (14分)
所以.
所以当时,
边最长,(这时
)
此时所在直线的方程为
. (16分)
(本题满分18分)本题共有3个小题,第1小题满分6分,第2小题满分6分,第3小题满分6分.
已知椭圆,常数
、
,且
.
(1)当
时,过椭圆左焦点
的直线交椭圆于点
,与
轴交于点
,若
,求直线
的斜率;
(2)过原点且斜率分别为和
(
)的两条直
线与椭圆
的交点为
(按逆时针顺序排列,且点
位于第一象限内),试用
表示四边形
的面积
;
(3)求的最大值.
正确答案
(1);(2)
;(3)
(1)
. ……………………2分
设满足题意的点为.
,
∴,
. ……………4分
. ………5分
. ……………6分
(2)
……………8分
设点A.
联立方程组于是
是此方程的解,故
………10分
. ……………………12分
(3) .
设,则
. ………13分
理由:对任意两个实数
=
. …………14分
.
∴,于是
. ……16分
.
. ………………18分
在直角坐标系xOy中,点P到两点(0,-),(0,
)的距离之和等于4,设点P的轨迹为C.
(1)求曲线C的方程;
(2)过点(0,)作两条互相垂直的直线l1、l2分别与曲线C交于A、B和C、D,以线段AB为直径的圆过能否过坐标原点,若能,求直线AB的斜率,若不能说明理由.
正确答案
(1)设P(x,y),由椭圆定义可知,点P的轨迹C是以(0,-),(0,
)为焦点,长半轴为2的椭圆.它的短半轴b=
=1,故曲线C的方程为x2+
=1.
(2)设直线l1:y=kx+,分别交曲线C于A(x1,y1),B(x2,y2),其坐标满足
消去y并整理得(k2+4)x2+2
kx-1=0,
故x1+x2=-,x1x2=-
.
以线段AB为直径的圆过能否过坐标原点,则⊥
,即x1x2+y1y2=0.
而y1y2=k2x1x2+k(x1+x2)+3,
于是x1x2+y1y2=--
-
+3=0,化简得-4k2+11=0,所以k=±
已知曲线E上任意一点P到两个定点F1(-,0)和F2(
,0)的距离之和为4.
(1)求曲线E的方程;
(2)设过点(0,-2)的直线l与曲线E交于C、D两点,且·
=0(O为坐标原点),求直线l的方程.
正确答案
(1)+y2=1
(2)y=2x-2或y=-2x-2
(1)根据椭圆的定义,可知动点P的轨迹为椭圆,其中a=2,c=,∴b=
=1.
∴曲线E的方程为+y2=1.
(2)当直线l的斜率不存在时,不满足题意,当直线l的斜率存在时,设l的方程为y=kx-2,
设C(x1,y1),D(x2,y2),
∵·
=0,∴x1x2+y1y2=0,
由方程组,得(1+4k2)x2-16kx+12=0,
∴x1+x2=,x1x2=
,
又∵y1·y2=(kx1-2)(kx2-2)=k2x1x2-2k(x1+x2)+4,
∴x1x2+y1y2=(1+k2)x1x2-2k(x1+x2)+4=-
+4=0,
解得k2=4,即k=2或k=-2,
所以,直线l的方程是y=2x-2或y=-2x-2.
已知椭圆C:.
(1)求椭圆C的离心率;
(2)设O为原点,若点A在直线,点B在椭圆C上,且
,求线段AB长度的最小值.
正确答案
(1);(2)
试题分析:(1)由椭圆C的方程可以求椭圆C的离心率(2)设椭圆C的椭圆方程,结合,得出结果.
(1)由题意,椭圆C的标准方程为,
所以,从而
,
因此,故椭圆C的离心率
.
(2)设点A,B的坐标分别为,其中
,
因为,所以
,即
,解得
,又
,
所以=
=
==
,
因为,且当
时间等号成立,所以
,
故线段AB长度的最小值为.
如图,已知圆E:,点
,P是圆E上任意一点.线段PF的垂直平分线和半径PE相交于Q.
(1)求动点Q的轨迹的方程;
(2)已知A,B,C是轨迹的三个动点,A与B关于原点对称,且
,问△ABC的面积是否存在最小值?若存在,求出此时点C的坐标,若不存在,请说明理由.
正确答案
(1);(2)存在最小值.点C的坐标为
,
,
,
试题分析:(1)连结QF,由于线段的垂直平分线上的点到线段两端点的距离相等,所以|QE|+|QF|=|QE|+|QP|=4,根据椭圆的定义知,动点Q的轨迹
是以E,F为焦点,长轴长为4的椭圆.由此便可得其方程;(2)首先考虑直线AB的斜率为0或斜率不存在的情况,此时易得
.当直线AB的斜率存在且不为0时,设斜率为k,则直线AB的直线方程为
,将△ABC的面积用含k的式子表示出来,然后利用重要不等式求其最小值.
(1)连结QF,根据题意,|QP|=|QF|,则|QE|+|QF|=|QE|+|QP|=4,
故动点Q的轨迹是以E,F为焦点,长轴长为4的椭圆. 2分
设其方程为,可知
,
,则
, 3分
所以点Q的轨迹的方程为为
. 4分
(2)存在最小值. 5分
(ⅰ)当AB为长轴(或短轴)时,可知点C就是椭圆的上、下顶点(或左、右顶点),则. 6分
(ⅱ)方法一、当直线AB的斜率存在且不为0时,设斜率为k,则直线AB的直线方程为,设点
,
联立方程组消去y得
,
,
由,知△ABC是等腰三角形,O为AB的中点,则OC⊥AB,可知直线OC的方程为
,同理可得点C的坐标满足
,
,则
,
, 8分
则. 9分
由于,
所以,当且仅当
,即
时取等号.
综合(ⅰ)(ⅱ),当时,△ABC的面积取最小值
, 11分
此时,
,即
,
,
所以点C的坐标为,
,
,
. 13分
方法二、前同(ⅰ),记,则
,所以
,
故,
当,即
时,
有最大值
,此时
取得最小值
.
综合(ⅰ)(ⅱ),当时,△ABC的面积取得最小值
. 11分
此时,
,即
,
,
所以点C的坐标为,
,
,
. 13分
方法三、设,
,根据A,B两点关于原点对称,
则,所以
,
由,知△ABC是等腰三角形,O为AB的中点,则OC⊥AB,
,
,
由, ①
且点C在椭圆上,则 ②
联立①②,解得,
,所以
, 8分
所以, 9分
又,即
,所以
,
记,
,
,
则,当且仅当
,即
时等号成立,
综合(ⅰ)(ⅱ),当时,
有最小值
. 11分
所以点C的坐标为,
,
,
. 13分
:已知椭圆P的中心O在坐标原点,焦点在x坐标轴上,且经过点,离心率为
(1)求椭圆P的方程:
(2)是否存在过点E(0,-4)的直线l交椭圆P于点R,T,且满足.若存在,求直线l的方程;若不存在,请说明理由.
正确答案
:略
:解:(1)设椭圆P的方程为
由题意得b=,
…………………………………………2分
∴
………………………………………………… 5分
∴椭圆P的方程为: …………………………………………………… 7分
(2)假设存在满足题意的直线L.易知当直线的斜率不存在时, 不满足题意.
故设直线L的斜率为.
………………………………………………8分
……………………………………9分
……………………①.
……………………………………………11分
………………………12分
…②.
由①、②解得
……………………………………………………14分
……………………15分
如图,椭圆的长轴长为
,点
、
、
为椭圆上的三个点,
为椭圆的右端点,
过中心
,且
,
.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)设、
是椭圆上位于直线
同侧的两个动点(异于
、
),且满足
,试讨论直线
与直线
斜率之间的关系,并求证直线
的斜率为定值.
正确答案
(1);(2)详见解析.
试题分析:(1)利用题中条件先得出的值,然后利用条件
,
结合椭圆的对称性得到点
的坐标,然后将点
的坐标代入椭圆方程求出
的值,从而确定椭圆的方程;(2)将条件
得到直线
与
的斜率直线的关系(互为相反数),然后设直线
的方程为
,将此直线的方程与椭圆方程联立,求出点
的坐标,注意到直线
与
的斜率之间的关系得到点
的坐标,最后再用斜率公式证明直线
的斜率为定值.
(1),
,
又是等腰三角形,所以
,
把点代入椭圆方程
,求得
,
所以椭圆方程为;
(2)由题易得直线、
斜率均存在,
又,所以
,
设直线代入椭圆方程
,
化简得,
其一解为,另一解为
,
可求,
用代入得
,
,
为定值.
已知椭圆的离心率
,长轴的左右端点分别为
,
.
(1)求椭圆的方程;
(2)设动直线与曲线
有且只有一个公共点
,且与直线
相交于点
.
求证:以为直径的圆过定点
.
正确答案
(1);(2)答案详见解析.
试题分析:(1)由已知,得,再根据离心率求
,进而求
,进而根据焦点位置求椭圆方程;(2)联立直线方程和椭圆方程,得关于
的一元二次方程,由题意
,列方程得
,同时可求出切点坐标
,再求
,要证明以
为直径的圆过定点
,只需证明
即可,利用数量积的坐标运算可证明,本题最关键的是要注意点在圆上这个条件的运用.
试题解析:(1)由已知2分
,
椭圆
的方程为
;4分
(2),消去
,得
,则
,可得
,设切点
,则
,
,故
,又由
,得
,
,
,
,
以
为直径的圆过定点
..14分
已知椭圆E:+y2=1(a>1)的上顶点为M(0,1),两条过M的动弦MA、MB满足MA⊥MB.
(1)当坐标原点到椭圆E的准线距离最短时,求椭圆E的方程;
(2)若Rt△MAB面积的最大值为,求a;
(3)对于给定的实数a(a>1),动直线AB是否经过一定点?如果经过,求出定点坐标(用a表示);反之,说明理由.
正确答案
(1)+y2=1.(2)a=3(3)
(1)由题,a2=c2+1,d==
=c+
≥2,当c=1时取等号,此时a2=1+1=2,故椭圆E的方程为
+y2=1.
(2)不妨设直线MA的斜率k>0,直线MA方程为y=kx+1,由
①代入②整理得(a2k2+1)x2+2a2kx=0,
解得xA=-,故A
,
由MA⊥MB知直线MB的斜率为-,可得B
,
则MA=,MB=
.
则S△MAB=MA·MB=
(1+k2)
=.
令k+=t(t≥2),
则S△MAB=.
当t=时取“=”,∵t=
≥2,得a>
+1.而(S△MAB)max=
,故a=3或a=
(舍).综上a=3.
(3)由对称性,若存在定点,则必在y轴上.
当k=1时,A,直线AB过定点Q
.下面证明A、Q、B三点共线:
∵kAQ=,
kBQ=.
由kAQ=kBQ知A、Q、B三点共线,即直线AB过定点Q.
如图,在平面直角坐标系xOy中,椭圆C的中心在坐标原点O,右焦点为F.若C的右准线l的方程为x=4,离心率e=.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)设点P为准线l上一动点,且在x轴上方.圆M经过O、F、P三点,求当圆心M到x轴的距离最小时圆M的方程.
正确答案
(1)=1(2)(x-1)2+(y-2
)2=9.
(1)由题意,设椭圆C的标准方程为=1(a>b>0),则
解得a=2
,c=2.从而b2=a2-c2=4.所以所求椭圆C的标准方程为
=1.
(2)(解法1)由(1)知F(2,0).由题意可设P(4,t),t>0.
线段OF的垂直平分线方程为x=1.①
因为线段FP的中点为,斜率为
,
所以FP的垂直平分线方程为y-=-
(x-3),即y=-
x+
+
.②
联立①②,解得即圆心M
.
因为t>0,所以+
≥2
=2
,当且仅当
=
,即t=2
时,圆心M到x轴的距离最小,此时圆心为M(1,2
),半径为OM=3.故所求圆M的方程为(x-1)2+(y-2
)2=9.
(解法2)由(1)知F(2,0).由题意可设P(4,t),t>0.因为圆M过原点O,故可设圆M的方程为x2+y2+Dx+Ey=0.将点F、P的坐标代入得解得
所以圆心M的坐标为,即(1,
+
).因为t>0,所以
+
≥2
=2
,当且仅当
=
,即t=2
时,圆心M到x轴的距离最小,此时E=-4
.故所求圆M的方程为x2+y2-2x-4
y=0.D=-2,
如图所示,已知椭圆C:+y2=1,在椭圆C上任取不同两点A,B,点A关于x轴的对称点为A′,当A,B变化时,如果直线AB经过x轴上的定点T(1,0),则直线A′B经过x轴上的定点为________.
正确答案
(4,0)
设直线AB的方程为x=my+1,由得(my+1)2+4y2=4,即(m2+4)y2+2my-3=0.
记A(x1,y1),B(x2,y2),则A′(x1,-y1),且y1+y2=-,y1y2=-
,
当m≠0时,经过点A′(x1,-y1),B(x2,y2)的直线方程为=
.令y=0,得x=
y1+x1=
y1+my1+1=
+1=
+1=
+1=4,所以y=0时,x=4.
当m=0时,直线AB的方程为x=1,此时A′,B重合,经过A′,B的直线有无数条,当然可以有一条经过点(4,0)的直线.当直线AB为x轴时,直线A′B就是直线AB,即x轴,这条直线也经过点(4,0).综上所述,当点A,B变化时,直线A′B经过x轴上的定点(4,0).
已知双曲线C与椭圆=1有共同的焦点F1,F2,且离心率互为倒数.若双曲线右支上一点P到右焦点F2的距离为4,则PF2的中点M到坐标原点O的距离等于________.
正确答案
3
由椭圆的标准方程,可得椭圆的半焦距c==2,故椭圆的离心率e1=
=
,则双曲线的离心率e2=
=2.因为椭圆和双曲线有共同的焦点,所以双曲线的半焦距也为c=2.设双曲线C的方程为
=1(a>0,b>0),则有a=
=
=1,b2=
=
=
,所以双曲线的标准方程为x2-
=1.因为点P在双曲线的右支上,则由双曲线的定义,可得|PF1|-|PF2|=2a=2,又|PF2|=4,所以|PF1|=6.因为坐标原点O为F1F2的中点,M为PF2的中点.
所以|MO|=|PF1|=3.
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