- 圆锥曲线与方程
- 共14739题
已知抛物线y2=2px(p>0)与过焦点且斜率为1的直线交于A,B两点,若|AB|=2.
(1)求抛物线的方程;
(2)过点P(1,)作两条直线PE,PF交抛物线于点E、F,若两直线互相垂直,求证:EF恒过定点,并求出此点的坐标.
正确答案
(1)解:由抛物线y2=2px(p>0)的焦点为(,0),
设直线AB:y=x-,
由得x2-3px
=0,设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=3p,
由抛物线的定义得,|AB|=x1+x2+p=4p,
又|AB|=2,则p=,
即抛物线方程是y2=x;
(2)证明:由题设可设E(y12,y1),F(y22,y2),且P(1,1),
由PE与PF垂直,得=0,即(y1-1)(y2-1)+(y12-1)(y22-1)=0,
即(y1-1)(y2-1)[1+(y1+1)(y2+1)]=0,
即有y1y2=-(y1+y2)-2,
当y1+y2≠0时,直线EF:y-y1=(x-y12).
即y=(x+y1y2)=
[x-(y1+y2)-2],
则直线恒过定点(2,-1).
当y1+y2=0时,y1=-y2,由y1y2=-(y1+y2)-2=-2,
y12=2,直线EF:x=2,
故EF恒过定点,此点的坐标为(2,-1).
解析
(1)解:由抛物线y2=2px(p>0)的焦点为(,0),
设直线AB:y=x-,
由得x2-3px
=0,设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=3p,
由抛物线的定义得,|AB|=x1+x2+p=4p,
又|AB|=2,则p=,
即抛物线方程是y2=x;
(2)证明:由题设可设E(y12,y1),F(y22,y2),且P(1,1),
由PE与PF垂直,得=0,即(y1-1)(y2-1)+(y12-1)(y22-1)=0,
即(y1-1)(y2-1)[1+(y1+1)(y2+1)]=0,
即有y1y2=-(y1+y2)-2,
当y1+y2≠0时,直线EF:y-y1=(x-y12).
即y=(x+y1y2)=
[x-(y1+y2)-2],
则直线恒过定点(2,-1).
当y1+y2=0时,y1=-y2,由y1y2=-(y1+y2)-2=-2,
y12=2,直线EF:x=2,
故EF恒过定点,此点的坐标为(2,-1).
已知双曲线C的中心在原点,焦点在x轴上,且它的离心率为,实半轴长为
.
(Ⅰ)求双曲线C的方程;
(Ⅱ)过的直线与双曲线C有两个不同的交点A和B,且
(其中O为原点),试求出这条直线.
正确答案
解:(Ⅰ)由题意,设双曲线的方程为,
∵,
∴b=1,
故双曲线方程为.
(Ⅱ)设直线方程为,
代入得,
,
由得
,且k2<1,
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则由韦达定理可得,
x1+x2=,x1x2=
;
又∵,
∴
=
=,
解得,
又∵k2<1,
∴,
∴直线方程为或
.
解析
解:(Ⅰ)由题意,设双曲线的方程为,
∵,
∴b=1,
故双曲线方程为.
(Ⅱ)设直线方程为,
代入得,
,
由得
,且k2<1,
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则由韦达定理可得,
x1+x2=,x1x2=
;
又∵,
∴
=
=,
解得,
又∵k2<1,
∴,
∴直线方程为或
.
已知抛物线C:x2=2py(p>0),其焦点F到准线的距离为.
(1)试求抛物线C的方程;
(2)设抛物线C上一点P的横坐标为t(t>0),过P的直线交C于另一点Q,交x轴于M,过点Q作PQ的垂线交C于另一点N,若MN是C的切线,求t的最小值.
正确答案
解:(1)因为:焦点F到准线的距离为.
所以:p=.
所以所求方程为:x2=y
(2)设P(t,t2),Q(x,x2),N(x0x02),则直线MN的方程为y-x02=2x0(x-x0)
令y=0,得,
∴
∵NQ⊥QP,且两直线斜率存在,
∴kPM•kNQ=-1,即,
整理得,又Q(x,x2)在直线PM上,
则与
共线,得
由(1)、(2)得=
,
∴,
∴或
(舍)
∴所求t的最小值为.
解析
解:(1)因为:焦点F到准线的距离为.
所以:p=.
所以所求方程为:x2=y
(2)设P(t,t2),Q(x,x2),N(x0x02),则直线MN的方程为y-x02=2x0(x-x0)
令y=0,得,
∴
∵NQ⊥QP,且两直线斜率存在,
∴kPM•kNQ=-1,即,
整理得,又Q(x,x2)在直线PM上,
则与
共线,得
由(1)、(2)得=
,
∴,
∴或
(舍)
∴所求t的最小值为.
已知椭圆C:+
=1(a>b>0)的右焦点与抛物线y2=8
x的焦点重合,且椭圆C的离心率e=
.
(Ⅰ)求椭圆C的标准方程;
(Ⅱ)若直线x=t(t>0)与椭圆C交于不同的两点A、B,以线段AB为直径作圆M,若圆M与y轴相切,求直线x-y+1=0被圆M所截得的弦长.
正确答案
解:(Ⅰ)因为抛物线的焦点坐标为(
),所以c=
,…(2分)
又椭圆的离心率,所以a=6,b2=a2-c2=12
所以椭圆方程为:;…(5分)
(Ⅱ)由题意知M,圆心M为线段AB中点,且位于x轴的正半轴,故设M的坐标为(t,0)
因为圆M与y轴相切,不妨设点B在第一象限,又MA=MB=t,所以B(t,t)
∴ 解得t=3,…(8分)
∴圆心M(3,0),半径r=3
∴圆M的方程为:(x-3)2+y2=9;…(10分)
又圆心M到直线x-y+1=0的距离
所以,直线x-y+1=0被圆M所截得的弦长为:
. …(13分)
解析
解:(Ⅰ)因为抛物线的焦点坐标为(
),所以c=
,…(2分)
又椭圆的离心率,所以a=6,b2=a2-c2=12
所以椭圆方程为:;…(5分)
(Ⅱ)由题意知M,圆心M为线段AB中点,且位于x轴的正半轴,故设M的坐标为(t,0)
因为圆M与y轴相切,不妨设点B在第一象限,又MA=MB=t,所以B(t,t)
∴ 解得t=3,…(8分)
∴圆心M(3,0),半径r=3
∴圆M的方程为:(x-3)2+y2=9;…(10分)
又圆心M到直线x-y+1=0的距离
所以,直线x-y+1=0被圆M所截得的弦长为:
. …(13分)
直线y=k(x-1)交抛物线y2=8x于A、B两点,若AB中点的横坐标为3,则弦AB的长为______.
正确答案
解析
解:联立,k2x2-(2k2+8)x+k2=0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),则
,
∵AB的中点的横坐标为2,∴,
解得:k=±2,
当k=-2时,方程k2x2-(2k2+8)x+k2=0化为x2-4x+1=0,
x1+x2=4,x1x2=1,
|AB|=;
当k=2时,方程k2x2-(2k2+8)x+k2=0化为x2-4x+1=0,
x1+x2=4,x1x2=1,
|AB|=.
∴|AB|=2.
故答案为:.
已知椭圆
的离心率为
,点M(2,3),N(2,-3)为C上两点,斜率为
的直线l与椭圆C交于点A,B(A,B在直线MN两侧).
(I)求四边形MANB面积的最大值;
(II)设直线AM,BM的斜率为k1,k2,试判断k1+k2是否为定值.若是,求出这个定值;若不是,说明理由.
正确答案
解:(I),设椭圆
,代入M(2,3),得c=2,
所以椭圆C的方程为
设直线l的方程为(m∈R),A(x1,y1),B(x2,x2)
游,得x2+mx+m2-12=0
则x1+x2=-m,x1x2=m2-12
又
=
显然当m=0时,SMANB=.
(II)设直线MA、MB的方程分别为y=k1(x-2)+3(5)y=k2(x-2)+3(k1,2∈R)
将(5)代入(4)得:(16k12+12)x2+(96k1-64k12)x+64k12-192k1-48=0
则∴
∴,同理:
化简得:k12=k22∵k1≠k2∴k1=-k2
即k1+k2=0为定值.
解析
解:(I),设椭圆
,代入M(2,3),得c=2,
所以椭圆C的方程为
设直线l的方程为(m∈R),A(x1,y1),B(x2,x2)
游,得x2+mx+m2-12=0
则x1+x2=-m,x1x2=m2-12
又
=
显然当m=0时,SMANB=.
(II)设直线MA、MB的方程分别为y=k1(x-2)+3(5)y=k2(x-2)+3(k1,2∈R)
将(5)代入(4)得:(16k12+12)x2+(96k1-64k12)x+64k12-192k1-48=0
则∴
∴,同理:
化简得:k12=k22∵k1≠k2∴k1=-k2
即k1+k2=0为定值.
在平面直角坐标系xOy中,已知曲线C1为到定点的距离与到定直线
的距离相等的动点P的轨迹,曲线C2是由曲线C1绕坐标原点O按顺时针方向旋转30°形成的.
(1)求曲线C1与坐标轴的交点坐标,以及曲线C2的方程;
(2)过定点M0(m,0)(m>2)的直线l2交曲线C2于A、B两点,已知曲线C2上存在不同的两点C、D关于直线l2对称.问:弦长|CD|是否存在最大值?若存在,求其最大值;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(1)设P(x,y),由题意,可知曲线C1为抛物线,并且有,
化简,得抛物线C1的方程为:.
令x=0,得y=0或,
令y=0,得x=0或,
∴曲线C1与坐标轴的交点坐标为(0,0)和,
.
由题意可知,曲线C1为抛物线,过焦点与准线垂直的直线为,化为
.
可知此对称轴过原点,倾斜角为30°.
又焦点到
的距离为
.
∴C2是以(1,0)为焦点,以x=-1为准线的抛物线,其方程为:y2=4x.
(2)设C(x1,y1),D(x2,y2),
由题意知直线l2的斜率k存在且不为零,设直线l2的方程为y=k(x-m),则直线CD的方程为,
则得y2+4ky-4kb=0,
∴△=16k(k+b)>0①
∴y1+y2=-4k,y1•y2=-4kb,
设弦CD的中点为G(x3,y3),则y3=-2k,x3=k(b+2k).
∵G(x3,y3)在直线l2上,-2k=k(bk+2k2-m),即②
将②代入①,得0<k2<m-2,
=
=
设t=k2,则0<t<m-2.
构造函数,0<t<m-2.
由已知m>2,当,即2<m≤3时,f(t)无最大值,所以弦长|CD|不存在最大值.
当m>3时,f(t)有最大值2(m-1),即弦长|CD|有最大值2(m-1).
解析
解:(1)设P(x,y),由题意,可知曲线C1为抛物线,并且有,
化简,得抛物线C1的方程为:.
令x=0,得y=0或,
令y=0,得x=0或,
∴曲线C1与坐标轴的交点坐标为(0,0)和,
.
由题意可知,曲线C1为抛物线,过焦点与准线垂直的直线为,化为
.
可知此对称轴过原点,倾斜角为30°.
又焦点到
的距离为
.
∴C2是以(1,0)为焦点,以x=-1为准线的抛物线,其方程为:y2=4x.
(2)设C(x1,y1),D(x2,y2),
由题意知直线l2的斜率k存在且不为零,设直线l2的方程为y=k(x-m),则直线CD的方程为,
则得y2+4ky-4kb=0,
∴△=16k(k+b)>0①
∴y1+y2=-4k,y1•y2=-4kb,
设弦CD的中点为G(x3,y3),则y3=-2k,x3=k(b+2k).
∵G(x3,y3)在直线l2上,-2k=k(bk+2k2-m),即②
将②代入①,得0<k2<m-2,
=
=
设t=k2,则0<t<m-2.
构造函数,0<t<m-2.
由已知m>2,当,即2<m≤3时,f(t)无最大值,所以弦长|CD|不存在最大值.
当m>3时,f(t)有最大值2(m-1),即弦长|CD|有最大值2(m-1).
如图,F是椭圆
(a>b>0)的一个焦点,A,B是椭圆的两个顶点,椭圆的离心率为
.点C在x轴上,BC⊥BF,B,C,F三点确定的圆M恰好与直线l1:
相切.
(Ⅰ)求椭圆的方程:
(Ⅱ)过点A的直线l2与圆M交于PQ两点,且 ,求直线l2的方程.
正确答案
解:(Ⅰ)∵F是椭圆(a>b>0)的一个焦点,A,B是椭圆的两个顶点,
椭圆的离心率为,
∴,∴
=
,∴b=
,c=
,
设F(-c,0),B(0,)=(0,
),
∵kBF==
,BC⊥BF,
∴kBC=-,∴
=
,∴xC=
=
=
=3c,
∴C(3c,0),
设圆M的方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0,
把B(0,),C(3c,0),F(-c,0)代入,得:
,
解得D=-2c,E=0,F=-3c2,
∴圆M的方程为(x-c)2+y2=4c2,
∵圆M与直线l1:x+y+3=0相切,
∴,解得c=1,
∴a=2,b=,
∴所求的椭圆方程为.
(Ⅱ)∵A是椭圆方程为的左顶点,∴A(-2,0),
∵圆M的方程为(x-1)2+y2=4,
∴过点A斜率不存在的直线与圆不相交,
∴设直线l2的方程为y=k(x+2),
∵,又|
|=|
|=2,
∴cos<>=
=-
,
∴∠PMQ=120°,
圆心M到直线l2的距离d=,
∴,解得k=
,
∴直线l2的方程为y=(x+2).
解析
解:(Ⅰ)∵F是椭圆(a>b>0)的一个焦点,A,B是椭圆的两个顶点,
椭圆的离心率为,
∴,∴
=
,∴b=
,c=
,
设F(-c,0),B(0,)=(0,
),
∵kBF==
,BC⊥BF,
∴kBC=-,∴
=
,∴xC=
=
=
=3c,
∴C(3c,0),
设圆M的方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0,
把B(0,),C(3c,0),F(-c,0)代入,得:
,
解得D=-2c,E=0,F=-3c2,
∴圆M的方程为(x-c)2+y2=4c2,
∵圆M与直线l1:x+y+3=0相切,
∴,解得c=1,
∴a=2,b=,
∴所求的椭圆方程为.
(Ⅱ)∵A是椭圆方程为的左顶点,∴A(-2,0),
∵圆M的方程为(x-1)2+y2=4,
∴过点A斜率不存在的直线与圆不相交,
∴设直线l2的方程为y=k(x+2),
∵,又|
|=|
|=2,
∴cos<>=
=-
,
∴∠PMQ=120°,
圆心M到直线l2的距离d=,
∴,解得k=
,
∴直线l2的方程为y=(x+2).
直线y=kx-2k与双曲线有两个不同的交点,则实数k的取值范围是______.
正确答案
解析
解:将直线y=kx-2k代入双曲线,化简得
(4-3k2)x2+12k2x-12k2-12=0
∵直线y=kx-2k与双曲线有两个不同的交点
∴△>0且4-3k2≠0
∴
故答案为
设抛物线C:x2=2py(p>0)的焦点为F,准线为l,A为C上一点,已知以F为圆心,FA为半径的圆F与l切于B点,且△ABF的面积为2.
(Ⅰ)求p的值及圆F的方程;
(Ⅱ)过B作直线与抛物线C交于M(x1,y1),N(x2,y2)两点,是否存在常数m,使=
恒成立?若存在,求常数m的值;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)∵抛物线C:x2=2py(p>0)的焦点为F,准线为l,A为C上一点,
以F为圆心,FA为半径的圆F与l切于B点,且△ABF的面积为2.
∴设A(,y),由题意知F(0,
),|AF|=p,且
,
解得A(),
由|AF|==p,解得p=2,∴A(2,1),
圆心F(0,1),圆半径r=2,
∴圆F的方程为x2+(y-1)2=4.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,抛物线方程为x2=4y,B(0,-1),
由题意知过B点的直线的斜率必存在,设过B点的直线方程为y=kx-1,(k≠0)
联立,得x2-4kx+4=0,
∵过B作直线与抛物线C交于M(x1,y1),N(x2,y2)两点,
∴△=16k2+16>0恒成立,x1+x2=4k,x1x2=4,
若存在常数m,使=
恒成立,
则=
,
∴=
,
∵,
∴=
,
∴存在常数m=-1,使=
恒成立.
解析
解:(Ⅰ)∵抛物线C:x2=2py(p>0)的焦点为F,准线为l,A为C上一点,
以F为圆心,FA为半径的圆F与l切于B点,且△ABF的面积为2.
∴设A(,y),由题意知F(0,
),|AF|=p,且
,
解得A(),
由|AF|==p,解得p=2,∴A(2,1),
圆心F(0,1),圆半径r=2,
∴圆F的方程为x2+(y-1)2=4.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,抛物线方程为x2=4y,B(0,-1),
由题意知过B点的直线的斜率必存在,设过B点的直线方程为y=kx-1,(k≠0)
联立,得x2-4kx+4=0,
∵过B作直线与抛物线C交于M(x1,y1),N(x2,y2)两点,
∴△=16k2+16>0恒成立,x1+x2=4k,x1x2=4,
若存在常数m,使=
恒成立,
则=
,
∴=
,
∵,
∴=
,
∴存在常数m=-1,使=
恒成立.
如图,在△ABC中,已知A(-
,0),B(
,0),CD⊥AB于D,△ABC的垂心为H,且
.
(Ⅰ)求点H的轨迹方程;
(Ⅱ)若过定点F(0,2)的直线交曲线E于不同的两点G,H(点G在F,H之间),且满足,求λ的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)设点H的坐标为(x,y),C点坐标为(x,m),则D(x,0),
∴,
∴m=2y,故C点为(x,2y),
∵,
∴(2分)
故点H的轨迹方程为.(6分)
(Ⅱ)直线GH斜率存在时,设G(x1,y1),H(x2,y2),
∵,
∴(x1,y1-2)=λ(x2,y2-2),
∴x1=λx2,x1+x2=(1+λ)x2,x1x2=λx22,
∴,
∴,整理,得
,
∵,∴
,∴
,
∴,
又∵0<λ<1,∴.
当直线GH斜率不存在时,方程为x=0,,
∴.
故所求的λ的取值范围是[..
解析
解:(Ⅰ)设点H的坐标为(x,y),C点坐标为(x,m),则D(x,0),
∴,
∴m=2y,故C点为(x,2y),
∵,
∴(2分)
故点H的轨迹方程为.(6分)
(Ⅱ)直线GH斜率存在时,设G(x1,y1),H(x2,y2),
∵,
∴(x1,y1-2)=λ(x2,y2-2),
∴x1=λx2,x1+x2=(1+λ)x2,x1x2=λx22,
∴,
∴,整理,得
,
∵,∴
,∴
,
∴,
又∵0<λ<1,∴.
当直线GH斜率不存在时,方程为x=0,,
∴.
故所求的λ的取值范围是[..
已知椭圆C的中心在原点,焦点在x轴上,以两个焦点和短轴的两个端点为顶点的四边形是一个面积为8的正方形(记为Q).
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)设点P是直线x=-4与x轴的交点,过点P的直线l与椭圆C相交于M,N两点,当线段MN的中点落在正方形Q内(包括边界)时,求直线l斜率的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)依题意,设椭圆C的方程为
,焦距为2c,
由题设条件知,a2=8,b=c
所以=4,
故椭圆的方程为;
(II)椭圆C的左准线方程为x=-4,所以点P的坐标为(-4,0)
显然直线l的斜率存在,所以设直线l的方程为y=k(x+4)
设点M,N的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),线段MN的中点为G(x0,y0)
由直线代入椭圆方程得(1+2k2)x2+16k2x+32k2-8=0.①
由△=(16k2)2-4(1+2k2)(32k2-8)>0解得-<k<
.②
因为x1,x2是方程①的两根,
所以x1+x2=-,于是x0=
=-
,y0=
.
因为x0==-
≤0,所以点G不可能在y轴的右边,
又直线F1B2,F1B1方程分别为y=x+2,y=-x-2
所以点G在正方形Q内(包括边界)的充要条件为,即
解得,此时②也成立.
故直线l斜率的取值范围是.
解析
解:(Ⅰ)依题意,设椭圆C的方程为
,焦距为2c,
由题设条件知,a2=8,b=c
所以=4,
故椭圆的方程为;
(II)椭圆C的左准线方程为x=-4,所以点P的坐标为(-4,0)
显然直线l的斜率存在,所以设直线l的方程为y=k(x+4)
设点M,N的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),线段MN的中点为G(x0,y0)
由直线代入椭圆方程得(1+2k2)x2+16k2x+32k2-8=0.①
由△=(16k2)2-4(1+2k2)(32k2-8)>0解得-<k<
.②
因为x1,x2是方程①的两根,
所以x1+x2=-,于是x0=
=-
,y0=
.
因为x0==-
≤0,所以点G不可能在y轴的右边,
又直线F1B2,F1B1方程分别为y=x+2,y=-x-2
所以点G在正方形Q内(包括边界)的充要条件为,即
解得,此时②也成立.
故直线l斜率的取值范围是.
已知点A、B的坐标分别是(-1,0),(1,0),直线AM、BM相交于点M,且它们的斜率之积为m(m≤-1),记点M的轨迹为曲线C.
(1)求曲线C的方程,并判断曲线C为何种曲线;
(2)若曲线C经过点(,1).
①当点M在曲线C上运动时,求的取值范围;
②过点D(2,0)的直线L与曲线C交于不同的两点E、F(E在D、F之间),求△ODE与△ODF(其中O是直角坐标系的坐标原点)面积之比的取值范围.
正确答案
解:(1)设M(x,y);则
kAM=,kMB=
;
则由题意可得,
•
=m;
故y2=m(x2-1);
若m=-1,则可化为y2+x2=1;
表示了以原点为圆心,1为半径的圆(除A,B点);
若m<-1;则+x2=1;
表示了焦点在y轴,以A、B为短轴端点的椭圆(除A,B点);
(2)由题意,+
=1;
故m=-2;
故C:+x2=1;
①设M(cosa,sina);
则=(cosa+1,
sina),
=(cosa-1,
sina);
=(cosa+1,
sina)•(2cosa,2
sina)
=2cos2a+2cosa+4sin2a
=-2cos2a+2cosa+4;
故-2-2+4≤≤
;
即0≤≤
;
②设直线L的方程为x=my+2;
与椭圆+x2=1联立消x得,
(2m2+1)y2+8my+6=0;
故△=64m2-4×6×(2m2+1)>0,
解得,m2>;
y=;不妨设m<0;
故△ODE与△ODF(其中O是直角坐标系的坐标原点)面积之比为
=
=-1+
=-1+;
∵m2>,
∴0<<4;
故8<8+<12;
故<
<2;
故<-1+
<1;
故△ODE与△ODF(其中O是直角坐标系的坐标原点)面积之比的取值范围为(,1).
解析
解:(1)设M(x,y);则
kAM=,kMB=
;
则由题意可得,
•
=m;
故y2=m(x2-1);
若m=-1,则可化为y2+x2=1;
表示了以原点为圆心,1为半径的圆(除A,B点);
若m<-1;则+x2=1;
表示了焦点在y轴,以A、B为短轴端点的椭圆(除A,B点);
(2)由题意,+
=1;
故m=-2;
故C:+x2=1;
①设M(cosa,sina);
则=(cosa+1,
sina),
=(cosa-1,
sina);
=(cosa+1,
sina)•(2cosa,2
sina)
=2cos2a+2cosa+4sin2a
=-2cos2a+2cosa+4;
故-2-2+4≤≤
;
即0≤≤
;
②设直线L的方程为x=my+2;
与椭圆+x2=1联立消x得,
(2m2+1)y2+8my+6=0;
故△=64m2-4×6×(2m2+1)>0,
解得,m2>;
y=;不妨设m<0;
故△ODE与△ODF(其中O是直角坐标系的坐标原点)面积之比为
=
=-1+
=-1+;
∵m2>,
∴0<<4;
故8<8+<12;
故<
<2;
故<-1+
<1;
故△ODE与△ODF(其中O是直角坐标系的坐标原点)面积之比的取值范围为(,1).
已知椭圆C两焦点坐标分别为,
,且经过点
.
(Ⅰ)求椭圆C的标准方程;
(Ⅱ)已知点A(0,-1),直线l与椭圆C交于两点M,N.若△AMN是以A为直角顶点的等腰直角三角形,试求直线l的方程.
正确答案
解:(Ⅰ)设椭圆标准方程为.
依题意,所以a=2.
又,所以b2=a2-c2=1.
于是椭圆C的标准方程为. …(5分)
(Ⅱ)依题意,显然直线l斜率存在.设直线l的方程为y=kx+m,则
由得(4k2+1)x2+8kmx+4m2-4=0.
因为△=64k2m2-4(4k2+1)(4m2-4)>0,得4k2-m2+1>0. …①
设M(x1,y1),N(x2,y2),线段MN中点为Q(x0,y0),则
于是.
因为|AM|=|AN|,线段MN中点为Q,所以AQ⊥MN.
(1)当x0≠0,即k≠0且m≠0时,,整理得3m=4k2+1. …②
因为AM⊥AN,,
所以=
,
整理得5m2+2m-3=0,解得或m=-1.
当m=-1时,由②不合题意舍去.
由①②知,时,
.
(2)当x0=0时,
(ⅰ)若k=0时,直线l的方程为y=m,代入椭圆方程中得.
设,
,依题意,若△AMN为等腰直角三角形,则AQ=QN.
即,解得m=-1或
.m=-1不合题意舍去,
即此时直线l的方程为.
(ⅱ)若k≠0且m=0时,即直线l过原点.
依椭圆的对称性有Q(0,0),则依题意不能有AQ⊥MN,即此时不满足△AMN为等腰直角三角形.
综上,直线l的方程为或
或
.…(14分)
解析
解:(Ⅰ)设椭圆标准方程为.
依题意,所以a=2.
又,所以b2=a2-c2=1.
于是椭圆C的标准方程为. …(5分)
(Ⅱ)依题意,显然直线l斜率存在.设直线l的方程为y=kx+m,则
由得(4k2+1)x2+8kmx+4m2-4=0.
因为△=64k2m2-4(4k2+1)(4m2-4)>0,得4k2-m2+1>0. …①
设M(x1,y1),N(x2,y2),线段MN中点为Q(x0,y0),则
于是.
因为|AM|=|AN|,线段MN中点为Q,所以AQ⊥MN.
(1)当x0≠0,即k≠0且m≠0时,,整理得3m=4k2+1. …②
因为AM⊥AN,,
所以=
,
整理得5m2+2m-3=0,解得或m=-1.
当m=-1时,由②不合题意舍去.
由①②知,时,
.
(2)当x0=0时,
(ⅰ)若k=0时,直线l的方程为y=m,代入椭圆方程中得.
设,
,依题意,若△AMN为等腰直角三角形,则AQ=QN.
即,解得m=-1或
.m=-1不合题意舍去,
即此时直线l的方程为.
(ⅱ)若k≠0且m=0时,即直线l过原点.
依椭圆的对称性有Q(0,0),则依题意不能有AQ⊥MN,即此时不满足△AMN为等腰直角三角形.
综上,直线l的方程为或
或
.…(14分)
直线y=x-3与抛物线y2=4x交于A、B两点,过A、B两点向抛物线的准线作垂线,垂足分别为P、Q,则梯形APQB的面积为( )
正确答案
解析
解:直线y=x-3与抛物线y2=4x交于A,B两点,过A,B两点向抛物线的准线作垂线,垂足分别为P,Q,
联立方程组得,
消元得x2-10x+9=0,
解得,和
,
∴|AP|=10,|BQ|=2,|PQ|=8,梯形APQB的面积为48,
故选A.
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