- 圆锥曲线与方程
- 共14739题
已知椭圆的左焦点为F(-
,0),离心率e=
,M、N是椭圆上的动点.
(Ⅰ)求椭圆标准方程;
(Ⅱ)设动点P满足:,直线OM与ON的斜率之积为-
,问:是否存在定点F1,F2,使得|PF1|+|PF2|为定值?,若存在,求出F1,F2的坐标,若不存在,说明理由.
(Ⅲ)若M在第一象限,且点M,N关于原点对称,点M在x轴上的射影为A,连接NA 并延长交椭圆于点B,证明:MN⊥MB.
正确答案
(Ⅰ)解:由题设可知:,∴a=2,c=
…2分
∴b2=a2-c2=2…3分
∴椭圆的标准方程为:…4分
(Ⅱ)解:设P(xP,yP),M(x1,y1),N(x2,y2),由可得:
①…5分
由直线OM与ON的斜率之积为可得:
,即x1x2+2y1y2=0②…6分
由①②可得:xP2+2yP2=(x12+2y12)+4(x22+2y22)
∵M、N是椭圆上的点,∴x12+2y12=4,x22+2y22=4
∴xP2+2yP2=20,即…..8分
由椭圆定义可知存在两个定点F1(-,0),F2(
,0),使得动点P到两定点距离和为定值4
;….9分;
(Ⅲ)证明:设M(x1,y1),B(x2,y2),则x1>0,y1>0,x2>0,y2>0,x1≠x2,A(x1,0),N(-x1,-y1)…..10分
由题设可知lAB斜率存在且满足kNA=kNB,∴….③
kMN•kMB+1=+1④…12分
将③代入④可得:kMN•kMB+1=+1=
⑤….13分
∵点M,B在椭圆上,∴kMN•kMB+1=
=0
∴kMN•kMB+1=0
∴kMN•kMB=-1
∴MN⊥MB…14分.
解析
(Ⅰ)解:由题设可知:,∴a=2,c=
…2分
∴b2=a2-c2=2…3分
∴椭圆的标准方程为:…4分
(Ⅱ)解:设P(xP,yP),M(x1,y1),N(x2,y2),由可得:
①…5分
由直线OM与ON的斜率之积为可得:
,即x1x2+2y1y2=0②…6分
由①②可得:xP2+2yP2=(x12+2y12)+4(x22+2y22)
∵M、N是椭圆上的点,∴x12+2y12=4,x22+2y22=4
∴xP2+2yP2=20,即…..8分
由椭圆定义可知存在两个定点F1(-,0),F2(
,0),使得动点P到两定点距离和为定值4
;….9分;
(Ⅲ)证明:设M(x1,y1),B(x2,y2),则x1>0,y1>0,x2>0,y2>0,x1≠x2,A(x1,0),N(-x1,-y1)…..10分
由题设可知lAB斜率存在且满足kNA=kNB,∴….③
kMN•kMB+1=+1④…12分
将③代入④可得:kMN•kMB+1=+1=
⑤….13分
∵点M,B在椭圆上,∴kMN•kMB+1=
=0
∴kMN•kMB+1=0
∴kMN•kMB=-1
∴MN⊥MB…14分.
已知抛物线E:x2=4y,m,n是经过点A(a,-1)且倾斜角互补的两条直线,其中m与E有唯一公共点B,n与E相交于不同的两点C,D
(Ⅰ)求m的斜率k的取值范围;
(Ⅱ)当n过E的焦点时,求B到n的距离.
正确答案
解:(Ⅰ)m:y+1=k(x-a),n:y+1=-k(x-a),
分别代入x2=4y,得x2-4kx+4ka+4=0①,x2+4kx-4ka+4=0②,…(2分)
由△1=0得k2-ka-1=0,
由△2>0得k2+ka-1>0,…(4分)
故有2k2-2>0,得k2>1,即k<-1或k>1. …(6分)
(Ⅱ)F(0,1),kAF==-k,所以ak=2. …(8分)
由△1=0得k2=ka+1=3,
B(2k,k2),所以B到n的距离d==
=4 …(12分)
解析
解:(Ⅰ)m:y+1=k(x-a),n:y+1=-k(x-a),
分别代入x2=4y,得x2-4kx+4ka+4=0①,x2+4kx-4ka+4=0②,…(2分)
由△1=0得k2-ka-1=0,
由△2>0得k2+ka-1>0,…(4分)
故有2k2-2>0,得k2>1,即k<-1或k>1. …(6分)
(Ⅱ)F(0,1),kAF==-k,所以ak=2. …(8分)
由△1=0得k2=ka+1=3,
B(2k,k2),所以B到n的距离d==
=4 …(12分)
已知以原点O为中心,
为右焦点的双曲线C的离心率
.
(1)求双曲线C的标准方程及其渐近线方程;
(2)如图,已知过点M(x1,y1)的直线l1:x1x+4y1y=4与过点N(x2,y2)(其中x2≠x1)的直线l2:x2x+4y2y=4的交点E在双曲线C上,直线MN与两条渐近线分别交与G、H两点,求△OGH的面积.
正确答案
解:(1)设C的标准方程为(a>0,b>0),
则由题意知,
,
∴a=2,b=1,
∴C的标准方程为.
∴C的渐近线方程为,即x-2y=0和x+2y=0.
(2)由题意知,点E(xE,yE)在直线l1:x1x+4y1y=4和l2:x2x+4y2y=4上,
因此有xEx+4yEy=4上,因此直线MN的方程为xEx+4yEy=4.
设G,H分别是直线MN与渐近线x-2y=0及x+2y=0的交点,
由方程组及
,解得
,
设MN与x轴的交点为Q,则在直线xEx+4yEy=4k,令y=0得,
∵xE2-4yE2=4,
∴
=
=.
解析
解:(1)设C的标准方程为(a>0,b>0),
则由题意知,
,
∴a=2,b=1,
∴C的标准方程为.
∴C的渐近线方程为,即x-2y=0和x+2y=0.
(2)由题意知,点E(xE,yE)在直线l1:x1x+4y1y=4和l2:x2x+4y2y=4上,
因此有xEx+4yEy=4上,因此直线MN的方程为xEx+4yEy=4.
设G,H分别是直线MN与渐近线x-2y=0及x+2y=0的交点,
由方程组及
,解得
,
设MN与x轴的交点为Q,则在直线xEx+4yEy=4k,令y=0得,
∵xE2-4yE2=4,
∴
=
=.
已知抛物线C:y=2x2与直线y=kx+2交于A,B两点,M是线段AB的中点,过M作x轴的垂线,垂足为N,若,则k=______.
正确答案
解析
解:设A(x1,2x12),B(x2,2x22),
把y=kx+2代入y=2x2得2x2-kx-2=0
由韦达定理得x1+x2=,x1•x2=-1,
所以M(),
所以N点的坐标为().
,
,
所以=
=
=-1
=3
因为,
所以3=0
所以k=
故答案为:
已知直线l:x=my+1(m∈R)与椭圆相交于E,F两点,与x轴相交于点B.,且当m=0时,|EF|=
.
(1)求椭圆C的方程;
(2)设点A的坐标为(-3,0),直线AE,AF与直线x=3分别交于M,N两点.试判断以MN为直径的圆是否经过点B?并请说明理由.
正确答案
解:(1)当m=0时,直线l的方程为x=1,设点E在x轴上方,
由,解得E(1,
),F(1,-
).
所以|EF|==
,解得t=2.
所以椭圆C的方程为.
(2)由,得(2m2+9)y2+4my-16=0,显然m∈R.
设E(x1,y1),F(x2,y2),则y1+y2=,y1y2=
.
x1=my1+1,x2=my2+1.
又直线AE的方程为y=,
由,解得M(3,
),
同理得N(3,).又B(1,0),
所以=(2,
),
=(2,
),
又因为•
=(2,
)•(2,
)
=4+=4+
=
=
==0.
所以,所以以MN为直径的圆过点B.
解析
解:(1)当m=0时,直线l的方程为x=1,设点E在x轴上方,
由,解得E(1,
),F(1,-
).
所以|EF|==
,解得t=2.
所以椭圆C的方程为.
(2)由,得(2m2+9)y2+4my-16=0,显然m∈R.
设E(x1,y1),F(x2,y2),则y1+y2=,y1y2=
.
x1=my1+1,x2=my2+1.
又直线AE的方程为y=,
由,解得M(3,
),
同理得N(3,).又B(1,0),
所以=(2,
),
=(2,
),
又因为•
=(2,
)•(2,
)
=4+=4+
=
=
==0.
所以,所以以MN为直径的圆过点B.
如图所示,点A(p,o)(p>0),点R在y轴上运动,点T在x轴上,N为动点,且
.
(I)设动点N的轨迹为曲线C,求曲线C的方程;
(II)设P,Q是曲线C上的两个动点,M(x0,y0)是曲线C上一定点,若,试证明直线PQ经过定点,并求出该定点的坐标.
正确答案
解:(I)设N(x,y),由知R是TN的中点,
则T(-x,0),R(0,),
∵,
∴,
整理,得y2=4px(p>0).
故点N的轨迹曲线C的方程是y2=4px(p>0).
(II)设,
则,
.
由,得PM⊥QM,
∴kMP•kMQ=-1,
∴,
从而(-1)(y0+y1)(y0+y2)=16p2.
∴(y1+y2)y0+y1y2+y02+16p2=0.①
直线PQ的方程为,
即(y1+y2)y-y1y2-4px=0.
①可变为(y1+y2)(-y0)-y1y2-4p(x0+4p)=0,
∴直线PQ经过定点(x0+4p,-y0).
解析
解:(I)设N(x,y),由知R是TN的中点,
则T(-x,0),R(0,),
∵,
∴,
整理,得y2=4px(p>0).
故点N的轨迹曲线C的方程是y2=4px(p>0).
(II)设,
则,
.
由,得PM⊥QM,
∴kMP•kMQ=-1,
∴,
从而(-1)(y0+y1)(y0+y2)=16p2.
∴(y1+y2)y0+y1y2+y02+16p2=0.①
直线PQ的方程为,
即(y1+y2)y-y1y2-4px=0.
①可变为(y1+y2)(-y0)-y1y2-4p(x0+4p)=0,
∴直线PQ经过定点(x0+4p,-y0).
在平面直角坐标系中,记抛物线y=x-x2与x轴所围成的平面区域为M,该抛物线与直线y=kx(k>0)所围成的平面区域为A,向区域M内随机抛掷一点P,若点P落在区域A内的概率为,则k的值为______.
正确答案
解析
解:∵抛物线y=x-x2与x轴交于点(0,0)与(1,0),
∴根据定积分的几何意义,可得抛物线与x轴所围成的平面区域M的面积为
S=(x-x2)dx=(
)
=
.
设抛物线与直线y=kx(k>0)所围成的平面区域A的面积为S‘,
∵向区域M内随机抛掷一点P,点P落在区域A内的概率为,
∴=
,可得S'=
S=
.
求出y=x-x2与y=kx的交点中,除原点外的点B坐标为(1-k,k-k2),
可得S'=[(x-x2)-kx]dx=[
(1-k)x2
]
=
(1-k)3.
因此可得(1-k)3=
,解之得k=
.
故答案为:
已知△ABP的三个顶点在抛物线C:x2=4y上,F为抛物线C的焦点,点M为AB的中点,
=3
,
(Ⅰ)若|PF|=3,求点M的坐标;
(Ⅱ)求△ABP面积的最大值.
正确答案
解:(Ⅰ)由题意知焦点F(0,1),准线方程为y=-1,
设P(x0,y0),由抛物线的定义可知|PF|=y0+1,解得y0=2,
∴x0=,即P(2
,2)或P(-2
,2),
由=3
,得M(-
,
)或M(
,
).
(Ⅱ)设直线AB的方程为y=kx+m,A(x1,y1),B(x2,y2),
由得x2-4kx-4m=0,
于是△=16k2+16m>0,x1+x2=4k,x1x2=-4m,
即AB的中点M的坐标为(2k,2k2+m)
由=3
,得(-x0,1-y0)=3(2k,2k2+m-1),
解得,由
,得k2=-
+
,
由△>0,k>0得-<m<
,
又∵|AB|=4,
点F到直线AB的距离d=,
∴S△ABP=4S△ABF=8|m-1|,
设f(m)=3m3-5m2+m+1,(),
则f‘(m)=9m2-10m+1=0,解得m1=,m2=1,
于是f(m)在()是增函数,在(
,1)上是减函数,在(1,
)上是增函数,
又f()=
,
∴当m=时,f(m)取得最大值
,此时k=
,
∴△ABP面积的最大值为.
解析
解:(Ⅰ)由题意知焦点F(0,1),准线方程为y=-1,
设P(x0,y0),由抛物线的定义可知|PF|=y0+1,解得y0=2,
∴x0=,即P(2
,2)或P(-2
,2),
由=3
,得M(-
,
)或M(
,
).
(Ⅱ)设直线AB的方程为y=kx+m,A(x1,y1),B(x2,y2),
由得x2-4kx-4m=0,
于是△=16k2+16m>0,x1+x2=4k,x1x2=-4m,
即AB的中点M的坐标为(2k,2k2+m)
由=3
,得(-x0,1-y0)=3(2k,2k2+m-1),
解得,由
,得k2=-
+
,
由△>0,k>0得-<m<
,
又∵|AB|=4,
点F到直线AB的距离d=,
∴S△ABP=4S△ABF=8|m-1|,
设f(m)=3m3-5m2+m+1,(),
则f‘(m)=9m2-10m+1=0,解得m1=,m2=1,
于是f(m)在()是增函数,在(
,1)上是减函数,在(1,
)上是增函数,
又f()=
,
∴当m=时,f(m)取得最大值
,此时k=
,
∴△ABP面积的最大值为.
如图,已知圆C与y轴相切于点T(0,2),与x轴正半轴相交于两点M,N(点M必在点N的右侧),且|MN|=3,已知椭圆D:
的焦距等于2|ON|,且过点
.
(I)求圆C和椭圆D的方程;
(Ⅱ)若过点M斜率不为零的直线l与椭圆D交于A、B两点,求证:直线NA与直线NB的倾角互补.
正确答案
(I)解:①设圆的半径为r,则圆心为(r,2),
由|MN|=3,得=
,解得r=
.
所以⊙C的方程为.
令y=0,解得x=1或4.
∴N(1,0),M(4,0).
∴2c=2,得c=1.
②∵椭圆过点,∴
.
联立,解得
.
∴椭圆的方程为.
(II)设直线l的方程为y=k(x-4),
联立消去y得到(3+4k2)x2-32k2x+64k2-12=0,(*)
设A(x1,y1),B(x2,y2),
∴,
.
∵kAN+kBN==
=[2x1x2-5(x1+x2)+8]
=
=0.
∴kAN=-kBN.
当x1=1或x2=1时,,此时方程(*)的△=0,不合题意,应舍去.
因此直线NA与直线NB的倾角互补.
解析
(I)解:①设圆的半径为r,则圆心为(r,2),
由|MN|=3,得=
,解得r=
.
所以⊙C的方程为.
令y=0,解得x=1或4.
∴N(1,0),M(4,0).
∴2c=2,得c=1.
②∵椭圆过点,∴
.
联立,解得
.
∴椭圆的方程为.
(II)设直线l的方程为y=k(x-4),
联立消去y得到(3+4k2)x2-32k2x+64k2-12=0,(*)
设A(x1,y1),B(x2,y2),
∴,
.
∵kAN+kBN==
=[2x1x2-5(x1+x2)+8]
=
=0.
∴kAN=-kBN.
当x1=1或x2=1时,,此时方程(*)的△=0,不合题意,应舍去.
因此直线NA与直线NB的倾角互补.
椭圆的两个焦点F1、F2,点P在椭圆C上,且PF1⊥F1F2,且|PF1|=
.
(I)求椭圆C的方程.
(II)以此椭圆的上顶点B为直角顶点作椭圆的内接等腰直角三角形ABC,这样的直角三角形是否存在?若存在,请说明有几个;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)∵∴
又PF1⊥F1F2,∴,
,
∴2a=|PF1|+|PF2|=4则c=,∴a=2,b2=1
∴所求椭圆方程为.(6分)
(Ⅱ)设能构成等腰直角三角形ABC,其中B(0,1),
由题意可知,直角边BA,BC不可能垂直或平行于x轴,
故可设BA边所在直线的方程为y=kx+1(不妨设k<0),则BC边所在直线的方程为y=-,
由,得A
,
∴=
,(9分)
用-代替上式中的k,得|BC|=
,由|AB|=|BC|,得|k|(4+k2)=1+4k2
∵k<0,∴解得:k=-1或k=,故存在三个内接等腰直角三角形.(12分)
解析
解:(Ⅰ)∵∴
又PF1⊥F1F2,∴,
,
∴2a=|PF1|+|PF2|=4则c=,∴a=2,b2=1
∴所求椭圆方程为.(6分)
(Ⅱ)设能构成等腰直角三角形ABC,其中B(0,1),
由题意可知,直角边BA,BC不可能垂直或平行于x轴,
故可设BA边所在直线的方程为y=kx+1(不妨设k<0),则BC边所在直线的方程为y=-,
由,得A
,
∴=
,(9分)
用-代替上式中的k,得|BC|=
,由|AB|=|BC|,得|k|(4+k2)=1+4k2
∵k<0,∴解得:k=-1或k=,故存在三个内接等腰直角三角形.(12分)
已知椭圆C:
的短轴的端点分别为A,B,直线AM,BM分别与椭圆C交于E,F两点,其中点M (m,
) 满足m≠0,且
.
(Ⅰ)求椭圆C的离心率e;
(Ⅱ)用m表示点E,F的坐标;
(Ⅲ)若△BME面积是△AMF面积的5倍,求m的值.
正确答案
解:(Ⅰ)依题意知a=2,,∴
;
(Ⅱ)∵A(0,1),B(0,-1),M (m,),且m≠0,
∴直线AM的斜率为k1=,直线BM斜率为k2=
,
∴直线AM的方程为y=,直线BM的方程为y=
,
由得(m2+1)x2-4mx=0,
∴,∴
,
由得(9+m2)x2-12mx=0,
∴,∴
;
(Ⅲ)∵,
,∠AMF=∠BME,5S△AMF=S△BME,
∴5|MA||MF|=|MB||ME|,∴,
∴,
∵m≠0,∴整理方程得,即(m2-3)(m2-1)=0,
又∵,∴m2-3≠0,∴m2=1,∴m=±1为所求.
解析
解:(Ⅰ)依题意知a=2,,∴
;
(Ⅱ)∵A(0,1),B(0,-1),M (m,),且m≠0,
∴直线AM的斜率为k1=,直线BM斜率为k2=
,
∴直线AM的方程为y=,直线BM的方程为y=
,
由得(m2+1)x2-4mx=0,
∴,∴
,
由得(9+m2)x2-12mx=0,
∴,∴
;
(Ⅲ)∵,
,∠AMF=∠BME,5S△AMF=S△BME,
∴5|MA||MF|=|MB||ME|,∴,
∴,
∵m≠0,∴整理方程得,即(m2-3)(m2-1)=0,
又∵,∴m2-3≠0,∴m2=1,∴m=±1为所求.
抛物线y=x2到直线x-y-2=0的最短距离为( )
正确答案
解析
解:抛物线上设点P(x,y),则
点P到直线x-y-2=0的距离为
∵点P(x,y)在抛物线y=x2上
∴y=x2,
∴
∴当时,
即抛物线y=x2到直线x-y-2=0的最短距离为
故选B.
已知动点H到直线x-4=0的距离与到点(2,0)的距离之比为.
(Ⅰ) 求动点H的轨迹E的方程;
(Ⅱ)是否存在圆心在原点的圆,使得该圆的任意一条切线与轨迹E恒有两个交点A、B,且?若存在,写出该圆的方程,若不存在说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)设动点H(x,y)(1分)
∴(3分)
∴动点H的轨迹E的方程为x2+2y2=8,(4分)
(Ⅱ)假设存在圆心在原点的圆使圆的任意一条切线与椭圆E恒有两个交点A(x1,y1),B(x2,y2)且,
①当圆的切线不垂直x轴时,设该圆的切线方程为y=kx+m,
与x2+2y2=8联立方程得(1+2k2)x2+4kmx+2m2-8=0,
∴△=8(8k2-m2+4)>0,
∴,(5分)
∴,(6分)
∵,
∴x1x2+y1y2=0,
∴,
∴3m2-8k2-8=0,
∴8k2=3m2-8,(7分)
∴对任意k,符合条件的m满足,
∴,即
或
,(8分)
∵直线y=kx+m为圆心在原点的圆的一条切线,
∴所以圆的半径为,
∴,
∴所求的圆为,(9分)
此时该圆的切线y=kx+m都满足或
,分
∴所求的圆为,(10分)
②当切线的斜率不存在时,切线,
与椭圆x2+2y2=8的两个交点为或
,
满足,(11分)
综上,存在圆心在原点的圆使圆的任意一条切线与椭圆E恒有两个交点A(x1,y1),B(x2,y2)且.
解析
解:(Ⅰ)设动点H(x,y)(1分)
∴(3分)
∴动点H的轨迹E的方程为x2+2y2=8,(4分)
(Ⅱ)假设存在圆心在原点的圆使圆的任意一条切线与椭圆E恒有两个交点A(x1,y1),B(x2,y2)且,
①当圆的切线不垂直x轴时,设该圆的切线方程为y=kx+m,
与x2+2y2=8联立方程得(1+2k2)x2+4kmx+2m2-8=0,
∴△=8(8k2-m2+4)>0,
∴,(5分)
∴,(6分)
∵,
∴x1x2+y1y2=0,
∴,
∴3m2-8k2-8=0,
∴8k2=3m2-8,(7分)
∴对任意k,符合条件的m满足,
∴,即
或
,(8分)
∵直线y=kx+m为圆心在原点的圆的一条切线,
∴所以圆的半径为,
∴,
∴所求的圆为,(9分)
此时该圆的切线y=kx+m都满足或
,分
∴所求的圆为,(10分)
②当切线的斜率不存在时,切线,
与椭圆x2+2y2=8的两个交点为或
,
满足,(11分)
综上,存在圆心在原点的圆使圆的任意一条切线与椭圆E恒有两个交点A(x1,y1),B(x2,y2)且.
已知圆O:x2+y2=34,椭圆C:=1.
(Ⅰ)若点P在圆O上,线段OP的垂直平分线经过椭圆的右焦点,求点P的横坐标;
(Ⅱ)现有如下真命题:“过圆x2+y2=52+32上任意一点Q(m,n)作椭圆=1的两条切线,则这两条切线互相垂直”;“过圆x2+y2=42+72上任意一点Q(m,n)作椭圆
=1的两条切线,则这两条切线互相垂直”.据此,写出一般结论,并加以证明.
正确答案
解:(Ⅰ)设点P(x0,y0),则
,(1)…(1分)
设线段OP的垂直平分线与OP相交于点M,则M,…(2分)
椭圆的右焦点F(4,0),…(3分)
∵MF⊥OP,∴kOP•kMF=-1,
∴,
∴,(2)…(4分)
由(1),(2),解得,
∴点P的横坐标为. …(5分)
(Ⅱ)一般结论为:“过圆x2+y2=a2+b2上任意一点Q(m,n)作椭圆的两条切线,则这两条切线互相垂直.”…(6分)
证明如下:
(ⅰ)当过点Q与椭圆相切的一条切线的斜率不存在时,此时切线方程为x=±a,
∵点Q在圆x2+y2=a2+b2上,
∴Q(±a,±b),
∴直线y=±b恰好为过点Q与椭圆相切的另一条切线,
∴两切线互相垂直.…(7分)
(ⅱ)当过点Q(m,n)与椭圆相切的切线的斜率存在时,可设切线方程为y-n=k(x-m),
由得 b2x2+a2[k(x-m)+n]2-a2b2=0,
整理得(b2+a2k2)x2+2a2k(n-km)x+a2(n-km)2-a2b2=0,…(8分)
∵直线与椭圆相切,∴△=4a4k2(n-km)2-4(b2+a2k2)[a2(n-km)2-a2b2]=0,
整理得(m2-a2)k2-2mnk+(n2-b2)=0,…(9分)
∴,…(10分)
∵点Q(m,n)在圆x2+y2=a2+b2上,
∴m2+n2=a2+b2,
∴m2-a2=b2-n2,
∴k1k2=-1,
∴两切线互相垂直,
综上所述,命题成立.…(13分)
解析
解:(Ⅰ)设点P(x0,y0),则
,(1)…(1分)
设线段OP的垂直平分线与OP相交于点M,则M,…(2分)
椭圆的右焦点F(4,0),…(3分)
∵MF⊥OP,∴kOP•kMF=-1,
∴,
∴,(2)…(4分)
由(1),(2),解得,
∴点P的横坐标为. …(5分)
(Ⅱ)一般结论为:“过圆x2+y2=a2+b2上任意一点Q(m,n)作椭圆的两条切线,则这两条切线互相垂直.”…(6分)
证明如下:
(ⅰ)当过点Q与椭圆相切的一条切线的斜率不存在时,此时切线方程为x=±a,
∵点Q在圆x2+y2=a2+b2上,
∴Q(±a,±b),
∴直线y=±b恰好为过点Q与椭圆相切的另一条切线,
∴两切线互相垂直.…(7分)
(ⅱ)当过点Q(m,n)与椭圆相切的切线的斜率存在时,可设切线方程为y-n=k(x-m),
由得 b2x2+a2[k(x-m)+n]2-a2b2=0,
整理得(b2+a2k2)x2+2a2k(n-km)x+a2(n-km)2-a2b2=0,…(8分)
∵直线与椭圆相切,∴△=4a4k2(n-km)2-4(b2+a2k2)[a2(n-km)2-a2b2]=0,
整理得(m2-a2)k2-2mnk+(n2-b2)=0,…(9分)
∴,…(10分)
∵点Q(m,n)在圆x2+y2=a2+b2上,
∴m2+n2=a2+b2,
∴m2-a2=b2-n2,
∴k1k2=-1,
∴两切线互相垂直,
综上所述,命题成立.…(13分)
设椭圆的两个焦点是F1(-c,0),F2(c,0)(c>0),且椭圆上存在点P,使得直线PF1与直线PF2垂直.
(I)求实数m的取值范围.
(II)设l是相应于焦点F2的准线,直线PF2与l相交于点Q.若,求直线PF2的方程.
正确答案
解:(1)∵直线PF1⊥直线PF2
∴以O为圆心以c为半径的圆:x2+y2=c2与椭圆:有交点.即
有解
又∵c2=a2-b2=m+1-1=m>0
∴
∴m≥1
(2)设P(x,y),直线PF2方程为:y=k(x-c)
∵直线l的方程为:
准线L的方程为x=,
设点Q的坐标为(x1,y1),则x1=,
=
=m+
=2-
②
解可得m=2,从而x0=-,y0=±
,c=
,
得到PF2的方程y=±(-2)(x-
)
解析
解:(1)∵直线PF1⊥直线PF2
∴以O为圆心以c为半径的圆:x2+y2=c2与椭圆:有交点.即
有解
又∵c2=a2-b2=m+1-1=m>0
∴
∴m≥1
(2)设P(x,y),直线PF2方程为:y=k(x-c)
∵直线l的方程为:
准线L的方程为x=,
设点Q的坐标为(x1,y1),则x1=,
=
=m+
=2-
②
解可得m=2,从而x0=-,y0=±
,c=
,
得到PF2的方程y=±(-2)(x-
)
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