- 圆锥曲线与方程
- 共14739题
如图,已知椭圆C:
=1(a>b>0)的离心率为
,以椭圆C的左顶点T为圆心作圆T:(x+2)2+y2=r2(r>0),设圆T与椭圆C交于点M与点N.
(1)求椭圆C的方程;
(2)求的最小值,并求此时圆T的方程;
(3)设点P是椭圆C上异于M,N的任意一点,且直线MP,NP分别与x轴交于点R,S,O为坐标原点,求证:|OR|•|OS|为定值.
正确答案
解:(1)依题意,得a=2,,
∴c=,b=
=1,
故椭圆C的方程为.…(3分)
(2)方法一:点M与点N关于x轴对称,
设M(x1,y1),N(x1,-y1),不妨设y1>0.
由于点M在椭圆C上,所以. (*) …(4分)
由已知T(-2,0),则,
,
∴
=(x1+2)2-
=
=.…(6分)
由于-2<x1<2,
故当时,
取得最小值为
.
由(*)式,,故
,
又点M在圆T上,代入圆的方程得到.
故圆T的方程为:.…(8分)
方法二:点M与点N关于x轴对称,
故设M(2cosθ,sinθ),N(2cosθ,-sinθ),
不妨设sinθ>0,由已知T(-2,0),
则
=(2cosθ+2)2-sin2θ
=5cos2θ+8cosθ+3
=.…(6分)
故当时,
取得最小值为
,
此时,
又点M在圆T上,代入圆的方程得到.
故圆T的方程为:. …(8分)
(3)方法一:设P(x0,y0),
则直线MP的方程为:,
令y=0,得,
同理:,…(10分)
故 (**) …(11分)
又点M与点P在椭圆上,
故,
,…(12分)
代入(**)式,
得:.
所以|OR|•|OS|=|xR|•|xS|=|xR•xS|=4为定值. …(14分)
方法二:设M(2cosθ,sinθ),N(2cosθ,-sinθ),
不妨设sinθ>0,P(2cosα,sinα),其中sinα≠±sinθ.
则直线MP的方程为:,
令y=0,得,
同理:,…(12分)
故.
所以|OR|•|OS|=|xR|•|xS|=|xR•xS|=4为定值.…(14分)
解析
解:(1)依题意,得a=2,,
∴c=,b=
=1,
故椭圆C的方程为.…(3分)
(2)方法一:点M与点N关于x轴对称,
设M(x1,y1),N(x1,-y1),不妨设y1>0.
由于点M在椭圆C上,所以. (*) …(4分)
由已知T(-2,0),则,
,
∴
=(x1+2)2-
=
=.…(6分)
由于-2<x1<2,
故当时,
取得最小值为
.
由(*)式,,故
,
又点M在圆T上,代入圆的方程得到.
故圆T的方程为:.…(8分)
方法二:点M与点N关于x轴对称,
故设M(2cosθ,sinθ),N(2cosθ,-sinθ),
不妨设sinθ>0,由已知T(-2,0),
则
=(2cosθ+2)2-sin2θ
=5cos2θ+8cosθ+3
=.…(6分)
故当时,
取得最小值为
,
此时,
又点M在圆T上,代入圆的方程得到.
故圆T的方程为:. …(8分)
(3)方法一:设P(x0,y0),
则直线MP的方程为:,
令y=0,得,
同理:,…(10分)
故 (**) …(11分)
又点M与点P在椭圆上,
故,
,…(12分)
代入(**)式,
得:.
所以|OR|•|OS|=|xR|•|xS|=|xR•xS|=4为定值. …(14分)
方法二:设M(2cosθ,sinθ),N(2cosθ,-sinθ),
不妨设sinθ>0,P(2cosα,sinα),其中sinα≠±sinθ.
则直线MP的方程为:,
令y=0,得,
同理:,…(12分)
故.
所以|OR|•|OS|=|xR|•|xS|=|xR•xS|=4为定值.…(14分)
在平面直角坐标系xOy中,动点P到两点,
的距离之和等于4,设点P的轨迹为曲线C,直线l过点E(-1,0)且与曲线C交于A,B两点.
(1)求曲线C的轨迹方程;
(2)是否存在△AOB面积的最大值,若存在,求出△AOB的面积;若不存在,说明理由.
正确答案
解:(1)由椭圆定义可知,
点P的轨迹C是以,
为焦点,长半轴长为2的椭圆.…(3分)
故曲线C的方程为. …(5分)
(2)存在△AOB面积的最大值.…(6分)
因为直线l过点E(-1,0),设直线l的方程为 x=my-1或y=0(舍).
则
整理得 (m2+4)y2-2my-3=0.…(7分)
由△=(2m)2+12(m2+4)>0.
设A(x1,y1),B(x2,y2).
解得,
.
则 .
因为
=. …(10分)
设,
,
.
则g(t)在区间上为增函数.
所以.
所以,
当且仅当m=0时取等号,即.
所以S△AOB的最大值为.…(13分)
解析
解:(1)由椭圆定义可知,
点P的轨迹C是以,
为焦点,长半轴长为2的椭圆.…(3分)
故曲线C的方程为. …(5分)
(2)存在△AOB面积的最大值.…(6分)
因为直线l过点E(-1,0),设直线l的方程为 x=my-1或y=0(舍).
则
整理得 (m2+4)y2-2my-3=0.…(7分)
由△=(2m)2+12(m2+4)>0.
设A(x1,y1),B(x2,y2).
解得,
.
则 .
因为
=. …(10分)
设,
,
.
则g(t)在区间上为增函数.
所以.
所以,
当且仅当m=0时取等号,即.
所以S△AOB的最大值为.…(13分)
已知抛物线C:y2=4(x-1),椭圆C1的左焦点及左准线与抛物线C的焦点F和准线l分别重合.
(1)设B是椭圆C1短轴的一个端点,线段BF的中点为P,求点P的轨迹C2的方程;
(2)如果直线x+y=m与曲线C2相交于不同两点M、N,求m的取值范围.
正确答案
解:(1)抛物线y2=4(x-1)焦点为F(2,0),准线l:x=0.设P(x,y),
∵P为BF中点,
∴B(2x-2,2y)(x>2,y≠0).设椭圆C1的长半轴、短半轴、半焦距分别为a、b、c,
则c=(2x-2)-2=2x-4,b2=(2y)2=4y2,
∵(-c)-(- )=2,
∴=2,
即b2=2c.∴4y2=2(2x-4),
即y2=x-2(y≠0),此即C2的轨迹方程.
(2)由,y≠0,知y2+y-m+2=0,
令△=1-4(-m+2)>0,知m>.
而当m=2时,直线x+y=2过点(2,0),这时它与曲线C2只有一个交点,
∴所求m的取值范围是( ,2)∪(2,+∞).
解析
解:(1)抛物线y2=4(x-1)焦点为F(2,0),准线l:x=0.设P(x,y),
∵P为BF中点,
∴B(2x-2,2y)(x>2,y≠0).设椭圆C1的长半轴、短半轴、半焦距分别为a、b、c,
则c=(2x-2)-2=2x-4,b2=(2y)2=4y2,
∵(-c)-(- )=2,
∴=2,
即b2=2c.∴4y2=2(2x-4),
即y2=x-2(y≠0),此即C2的轨迹方程.
(2)由,y≠0,知y2+y-m+2=0,
令△=1-4(-m+2)>0,知m>.
而当m=2时,直线x+y=2过点(2,0),这时它与曲线C2只有一个交点,
∴所求m的取值范围是( ,2)∪(2,+∞).
已知圆N:(x+2)2+y2=8和抛物线C:y2=2x,圆的切线l与抛物线C交于不同的两点A,B,
(1)当直线l的斜率为1时,求线段AB的长;
(2)设点M和点N关于直线y=x对称,问是否存在直线l使得?若存在⊥
,求出直线l的方程;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:因为圆N:(x+2)2+y2=8,所以圆心N为(-2,0),半径,…(1分)
设A(x1,y1),B(x2,y2),
(1)当直线l的斜率为1时,设l的方程为y=x+m即x-y+m=0
因为直线l是圆N的切线,所以,解得m=-2或m=6(舍),此时直线l的方程为y=x-2,…(3分)
由消去x得y2-2y-4=0,
所以△>0,y1+y2=2,y1y2=4,…(4分)
所以
所以弦长…(6分)
(2)设直线l的方程为y=kx+m即kx-y+m=0(k≠0)
因为直线l是圆N的切线,所以,得m2-4k2-4mk-8=0…①…(8分)
由消去x得 ky2-2y+2m=0,
所以△=4-4k×2m>0即且k≠0,
,
.
因为点M和点N关于直线y=x对称,所以点M为(0,-2)
所以,
,
因为,所以
=x1x2+(y1+2)(y2+2)=0…(10分)
将A,B在直线y=kx+m上代入化简得
代入,
得
化简得 m2+4k2+2mk+4k=0…②
①+②得 2m2-2mk+4k-8=0,即(m-2)(m-k+2)=0,解得m=2或m=k-2
当m=2时,代入①解得k=-1,满足条件且k≠0,此时直线l的方程为y=-x+2;
当m=k-2时,代入①整理得 7k2-4k+4=0,无解.…(12分)
当直线l的斜率不存在时,因为直线l是圆N的切线,所以l的方程为,
则得,y1+y2=0,
即
由①得:=x1x2+(y1+2)(y2+2)
=
当直线l的斜率不存在时不成立.
综上所述,存在满足条件的直线l,其方程为y=-x+2…(14分)
另解:
(2)设直线l的方程为x=my+a即x-my-a=0(m必存在)
因为直线l是圆N的切线,所以,得a2+4a-8m2-4=0…①…(8分)
由消去x得 y2-2my-2a=0,
所以△=4m2+8a>0即m2+2a>0,y1+y2=2m,y1y2=-2a.…(10分)
因为点M和点N关于直线y=x对称,所以点M为(0,-2)
所以,
,
因为,所以
=x1x2+(y1+2)(y2+2)=0
将A,B在直线x=my+a上代入化简得…(12分)
代入y1+y2=2m,y1y2=-2a得(1+m2)(-2a)+(am+2)(2m)+a2+4=0
化简得 a-2a+4m+4=0…②
①+②得 2a2+2a-8m2+4m=0,即(a+2m)(a-2m+1)=0,解得a=-2m或a=2m-1
当a=-2m时,代入①解得m=-1,a=2,满足条件m2+2a>0;
当a=2m-1时,代入①整理得 4m2-4m+7=0,无解.
综上所述,存在满足条件的直线l,其方程为y=-x+2…(14分)
解析
解:因为圆N:(x+2)2+y2=8,所以圆心N为(-2,0),半径,…(1分)
设A(x1,y1),B(x2,y2),
(1)当直线l的斜率为1时,设l的方程为y=x+m即x-y+m=0
因为直线l是圆N的切线,所以,解得m=-2或m=6(舍),此时直线l的方程为y=x-2,…(3分)
由消去x得y2-2y-4=0,
所以△>0,y1+y2=2,y1y2=4,…(4分)
所以
所以弦长…(6分)
(2)设直线l的方程为y=kx+m即kx-y+m=0(k≠0)
因为直线l是圆N的切线,所以,得m2-4k2-4mk-8=0…①…(8分)
由消去x得 ky2-2y+2m=0,
所以△=4-4k×2m>0即且k≠0,
,
.
因为点M和点N关于直线y=x对称,所以点M为(0,-2)
所以,
,
因为,所以
=x1x2+(y1+2)(y2+2)=0…(10分)
将A,B在直线y=kx+m上代入化简得
代入,
得
化简得 m2+4k2+2mk+4k=0…②
①+②得 2m2-2mk+4k-8=0,即(m-2)(m-k+2)=0,解得m=2或m=k-2
当m=2时,代入①解得k=-1,满足条件且k≠0,此时直线l的方程为y=-x+2;
当m=k-2时,代入①整理得 7k2-4k+4=0,无解.…(12分)
当直线l的斜率不存在时,因为直线l是圆N的切线,所以l的方程为,
则得,y1+y2=0,
即
由①得:=x1x2+(y1+2)(y2+2)
=
当直线l的斜率不存在时不成立.
综上所述,存在满足条件的直线l,其方程为y=-x+2…(14分)
另解:
(2)设直线l的方程为x=my+a即x-my-a=0(m必存在)
因为直线l是圆N的切线,所以,得a2+4a-8m2-4=0…①…(8分)
由消去x得 y2-2my-2a=0,
所以△=4m2+8a>0即m2+2a>0,y1+y2=2m,y1y2=-2a.…(10分)
因为点M和点N关于直线y=x对称,所以点M为(0,-2)
所以,
,
因为,所以
=x1x2+(y1+2)(y2+2)=0
将A,B在直线x=my+a上代入化简得…(12分)
代入y1+y2=2m,y1y2=-2a得(1+m2)(-2a)+(am+2)(2m)+a2+4=0
化简得 a-2a+4m+4=0…②
①+②得 2a2+2a-8m2+4m=0,即(a+2m)(a-2m+1)=0,解得a=-2m或a=2m-1
当a=-2m时,代入①解得m=-1,a=2,满足条件m2+2a>0;
当a=2m-1时,代入①整理得 4m2-4m+7=0,无解.
综上所述,存在满足条件的直线l,其方程为y=-x+2…(14分)
已知直线l:y=x+,圆O:x2+y2=5,椭圆E:
+
=1(a>b>0)的离心率e=
,直线l被圆O截得的弦长与椭圆的短轴长相等.
(Ⅰ)求椭圆E的方程;
(Ⅱ)过圆O上任意一点P作椭圆E的两条切线,若切线都存在斜率,求证两切线斜率之积为定值.
正确答案
(Ⅰ)解:设椭圆半焦距为c,圆心O到l的距离d==
,
∴直线l被圆O截得的弦长为,
由2b=,解得b=
,
∵椭圆E:+
=1(a>b>0)的离心率e=
,
∴
∴,解得a2=3
∴椭圆E的方程为;
(Ⅱ)证明:设P(x0,y0),过点P的椭圆E的切线l0的方程为y-y0=k(x-x0)
与椭圆方程联立,消去y可得(3+2k2)x2+4k(y0-kx0)x+2(kx0-y0)2-6=0
∴△=[4k(y0-kx0)]2-4(3+2k2)[2(kx0-y0)2-6]=0
∴()k2+2kx0y0-(
)=0
设满足题意的椭圆的两条切线的斜率分别为k1,k2,
∴k1k2=-
∵P在圆O上,∴,
∴k1k2=-=-1
∴两切线斜率之积为定值-1.
解析
(Ⅰ)解:设椭圆半焦距为c,圆心O到l的距离d==
,
∴直线l被圆O截得的弦长为,
由2b=,解得b=
,
∵椭圆E:+
=1(a>b>0)的离心率e=
,
∴
∴,解得a2=3
∴椭圆E的方程为;
(Ⅱ)证明:设P(x0,y0),过点P的椭圆E的切线l0的方程为y-y0=k(x-x0)
与椭圆方程联立,消去y可得(3+2k2)x2+4k(y0-kx0)x+2(kx0-y0)2-6=0
∴△=[4k(y0-kx0)]2-4(3+2k2)[2(kx0-y0)2-6]=0
∴()k2+2kx0y0-(
)=0
设满足题意的椭圆的两条切线的斜率分别为k1,k2,
∴k1k2=-
∵P在圆O上,∴,
∴k1k2=-=-1
∴两切线斜率之积为定值-1.
已知函数f(x)=ax2+ax和g(x)=x-a,其中a∈R,且a≠0.
(Ⅰ)若函数f(x)与g(x)图象相交于不同的两点A、B,O为坐标原点,试求△OAB的面积S的最大值;
(Ⅱ)若p和q是方程f(x)-g(x)=0的两正根,且,证明:当x∈(0,P)时,f(x)<p-a.
正确答案
解:(I)依题意,f(x)=g(x),即ax2+ax=x-a,
整理,得ax2+(a-1)x+a=0,①
∵a≠0,函数f(x)与g(x)图象相交于不同的两点A、B,
∴△>0,即△=(a-1)2-4a2=-3a2-2a+1=(3a-1)(-a-1)>0.
∴-1<a<且a≠0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),且x1<x2,由①得,x1•x2=1>0,x1+x2=-.
设点O到直线g(x)=x-a的距离为d,则d=,
∴S△OAB==
.
∵∴-1<a<且a≠0,∴当a=-
时,S△OAB有最大值
;
(II)证明:由题意可知f(x)-g(x)=a(x-p)(x-q)
∴f(x)-(p-a)=a(x-p)(x-q)+x-a-(p-a)=(x-p)(ax-aq+1),
当x∈(0,p)时,x-p<0,且ax-aq+1>1-aq>0,
∴f(x)-(p-a)<0,
∴f(x)<p-a.
解析
解:(I)依题意,f(x)=g(x),即ax2+ax=x-a,
整理,得ax2+(a-1)x+a=0,①
∵a≠0,函数f(x)与g(x)图象相交于不同的两点A、B,
∴△>0,即△=(a-1)2-4a2=-3a2-2a+1=(3a-1)(-a-1)>0.
∴-1<a<且a≠0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),且x1<x2,由①得,x1•x2=1>0,x1+x2=-.
设点O到直线g(x)=x-a的距离为d,则d=,
∴S△OAB==
.
∵∴-1<a<且a≠0,∴当a=-
时,S△OAB有最大值
;
(II)证明:由题意可知f(x)-g(x)=a(x-p)(x-q)
∴f(x)-(p-a)=a(x-p)(x-q)+x-a-(p-a)=(x-p)(ax-aq+1),
当x∈(0,p)时,x-p<0,且ax-aq+1>1-aq>0,
∴f(x)-(p-a)<0,
∴f(x)<p-a.
直线MN与双曲线C:-
=1的左右支分别交于M、N点,与双曲线C的右准线相交于P点,F为右焦点,若|
|=2|
|,又
=λ
(λ∈R),则实数λ的值为( )
正确答案
解析
解:记M、N在右准线的射影分别为M1、N1,
由|FM|=2|FN|及第二定义知:|MM1|=2|NN1|,
又△MM1P∽△NN1P,
所以|MP|=2|NP|,
从而=
.
所以λ=.
故选:A
若直线y=kx+1(k∈R)与椭圆恒有公共点,求实数m的取值范围.
正确答案
解法一:由可得(5k2+m)x2+10kx+5-5m=0,
∴△=m-5k2-1≥0即m≥5k2+1≥1∴m≥1且m≠5;
解法二:直线恒过一定点(0,1),
当m<5时,椭圆焦点在x轴上,短半轴长,
要使直线与椭圆恒有交点则,即1≤m<5;
当m>5时,椭圆焦点在y轴上,长半轴长,
可保证直线与椭圆恒有交点即m>5.
综述:m≥1且m≠5;
解法三:直线恒过一定点(0,1),
要使直线与椭圆恒有交点,
即要保证定点(0,1)在椭圆内部,
即m≥1且m≠5.
解析
解法一:由可得(5k2+m)x2+10kx+5-5m=0,
∴△=m-5k2-1≥0即m≥5k2+1≥1∴m≥1且m≠5;
解法二:直线恒过一定点(0,1),
当m<5时,椭圆焦点在x轴上,短半轴长,
要使直线与椭圆恒有交点则,即1≤m<5;
当m>5时,椭圆焦点在y轴上,长半轴长,
可保证直线与椭圆恒有交点即m>5.
综述:m≥1且m≠5;
解法三:直线恒过一定点(0,1),
要使直线与椭圆恒有交点,
即要保证定点(0,1)在椭圆内部,
即m≥1且m≠5.
实数x,y满足x2+2xy+y2+x2y2=1,则x-y的最大值为( )
正确答案
解析
解:由x2+2xy+y2+x2y2=1,
变形为(x+y)2+(xy)2=1.
可设x+y=cosθ,xy=sinθ,θ∈[0,2π).
∴(x-y)2=(x+y)2-4xy=cos2θ-4sinθ
=1-sin2θ-4sinθ=-(sinθ+2)2+5≤4,
∴x-y≤2,
即当sinθ=-1时,x-y的最大值为2.
故选:C.
己知椭圆C:+
=1(a>b>0)的离心率为
,其中左焦点F(-2,0).
(1)求椭圆C的方程;
(2)若直线y=x+m(m>0)与椭圆C交于不同的两点A,B,且线段AB的中点M在圆x2+y2=1上,求|AB|.
正确答案
解:(1)由题意,,解得:a2=8,b2=4.
∴椭圆C的方程为;
(2)联立,得3x2+4mx+2m2-8=0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则.
∴,
∴A,B的中点坐标为(),
又线段AB的中点M在圆x2+y2=1上,
∴,解得:
.
∴,
=
.
则|AB|==
=
.
解析
解:(1)由题意,,解得:a2=8,b2=4.
∴椭圆C的方程为;
(2)联立,得3x2+4mx+2m2-8=0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则.
∴,
∴A,B的中点坐标为(),
又线段AB的中点M在圆x2+y2=1上,
∴,解得:
.
∴,
=
.
则|AB|==
=
.
直线y=kx+m(k∈R)与椭圆恒有交点,则m的取值范围是( )
正确答案
解析
解:∵直线y=kx+m(k∈R)过定点(0,m)
若直线y=kx+m(k∈R)与椭圆恒有交点,
则点(0,m)在椭圆内部,∴-<m<
故选A
θ是任意实数,则方程x2+y2cosθ=4的曲线不可能是( )
正确答案
解析
解:抛物线方程中具有x或y的一次项,由于方程x2+y2cosθ=4没有x或y的一次项,方程不可能是抛物线,故选C.
(2015秋•哈尔滨校级月考)设椭圆C:+
=1(a>b>0)的右焦点为F,过点F的直线与椭圆C相交于A,B两点,直线l的倾斜角为60°,
=2
.
(1)求椭圆C的离心率;
(2)如果|AB|=,求椭圆C的方程.
正确答案
解:(1)设A(x1,y1),B(x2,y2),由题意知y1>0,y2<0.
直线l的方程为y=(x-c),其中c=
.
联立,得 (3a2+b2)y2+2
b2cy-3b4=0.
解得y1=-,y2=-
,
因为=2
,所以-y1=2y2.
即-=2•
,
解得离心率e==
;
(2)因为|AB|=•|y2-y1|,
∴=
•
,
由e==
得b=
a,所以
a=
,
解得a=6,b=2.
故椭圆C的方程为+
=1.
解析
解:(1)设A(x1,y1),B(x2,y2),由题意知y1>0,y2<0.
直线l的方程为y=(x-c),其中c=
.
联立,得 (3a2+b2)y2+2
b2cy-3b4=0.
解得y1=-,y2=-
,
因为=2
,所以-y1=2y2.
即-=2•
,
解得离心率e==
;
(2)因为|AB|=•|y2-y1|,
∴=
•
,
由e==
得b=
a,所以
a=
,
解得a=6,b=2.
故椭圆C的方程为+
=1.
直线l与椭圆=1(a>b>0)交于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,已知
=(ax1,by1),
=(ax2,by2),若
且椭圆的离心率e=
,又椭圆经过点
,O为坐标原点.
(Ⅰ)求椭圆的方程;
(Ⅱ)若直线l过椭圆的焦点F(0,c)(c为半焦距),求直线l的斜率k的值.
正确答案
解:(Ⅰ)∵
∴a=2,b=1∴椭圆的方程为
(Ⅱ)依题意,设l的方程为,
由 ,
显然△=12k2+4(k2+4)>0,,
由得
•
=0,即有
=
=,
解得.
即得直线l的斜率k的值为±.
解析
解:(Ⅰ)∵
∴a=2,b=1∴椭圆的方程为
(Ⅱ)依题意,设l的方程为,
由 ,
显然△=12k2+4(k2+4)>0,,
由得
•
=0,即有
=
=,
解得.
即得直线l的斜率k的值为±.
函数y=ax2+1的图象与直线y=x相切,则a=______.
正确答案
解析
解:设切点为(x0,y0),∵y′=2ax,∴k=2ax0=1,①
又∵点(x0,y0)在曲线与直线上,
即,②
由①②得a=.
故答案为.
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