- 圆锥曲线与方程
- 共14739题
已知椭圆E的两个焦点分别为F1(-1,0),F2(1,0),点(1,)在椭圆E上.
(1)求椭圆E的方程
(2)若椭圆E上存在一点 P,使∠F1PF2=30°,求△PF1F2的面积.
正确答案
(1)设椭圆E的方程为 +
=1(a>b>0).
∵c=1,
∴a2-b2=1①,
∵点(1,)在椭圆E上,
∴+
=1②,
由①、②得:a2=4,b2=3,
∴椭圆E的方程为:+
=1.
(2)由题意知,a=2,b=、∴c=1
又∵点P在椭圆上,∴|PF1|+|PF2|=2a=4、①
由余弦定理知:|PF1|2+|PF2|2-2|PF1||PF2|cos30°=|F1F2|2=(2c)2=4②
把①两边平方得|PF1|2+|PF2|2+2|PF1|•|PF2|=16,③
③-②得(2+)|PF1|•|PF2|=12,
∴|PF1|•|PF2|=12(2-),
∴S△PF1F2=|PF1|•|PF2|sin30°=6-3
、
(本小题满分12分,(1)小问4分,(2)小问8分)已知为椭圆
上两动点,
分别为其左右焦点,直线
过点
,且不垂直于
轴,
的周长为
,且椭圆的短轴长为
.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)已知点为椭圆
的左端点,连接
并延长交直线
于点
.求证:直线
过定点.
正确答案
(1);(2)证明详见解析.
试题分析:(1)结合图形及椭圆的定义先得到的周长为
,进而根据条件列出方程组
,从中求解即可得出
的值,进而可写出椭圆的方程;(2)由(1)确定
,进而设点
,设直线
,联立直线与椭圆的方程,解出点
,设直线
,可得
,进而根据
三点共线得出
,将点
的坐标代入并化简得到
,进而求出
点的坐标,
,然后写出直线
的方程并化简得到
,从该直线方程不难得到该直线恒通过定点
,问题得证.
(1)依题意有:的周长为
所以,则椭圆
的方程为
4分
(2)由椭圆方程可知,点
设直线,由
得
,从而
,
,即点
同理设直线,可得
7分
由三点共线可得
,即
,代入
两点坐标化简可得
9分
直线,可得点
,即
从而直线的方程为
化简得,即
,
从而直线过定点
12分.
已知椭圆C1的中心在坐标原点,两个焦点分别为F1(-2,0),F2(2,0),点A(2,3)在椭圆C1上,过点A的直线L与抛物线C2:x2=4y交于B,C两点,抛物线C2在点B,C处的切线分别为l1,l2,且l1与l2交于点P.
(1)求椭圆C1的方程;
(2)是否存在满足|PF1|+|PF2|=|AF1|+|AF2|的点P?若存在,指出这样的点P有几个(不必求出点P的坐标);若不存在,说明理由.
正确答案
(1)+
=1 (2)存在,有2个
解:(1)设椭圆方程为+
=1(a>b>0),
由题意可知2a=+
=8.
∴a=4,b2=a2-c2=12.
∴椭圆方程为+
=1.
(2)设B(x1,),C(x2,
),
直线BC的斜率为k,则k=.
由y=x2,得y′=
x.
∴点B、C处的切线l1、l2的斜率分别为x1,
x2,
∴l1的方程为y-=
x1(x-x1),
即y=x1x-
,
同理,l2的方程为y=x2x-
.
由
解得
∴P(2k,2k-3).
∵|PF1|+|PF2|=|AF1|+|AF2|,
∴点P在椭圆C1:+
=1上,
∴+
=1.
化简得7k2-12k-3=0.(*)
由Δ=122-4×7×(-3)=228>0,
可得方程(*)有两个不等的实数根.
∴满足条件的点P有两个.
如图,梯形ABCD的底边AB在y轴上,原点O为AB的中点,M为CD的中点.
(1)求点M的轨迹方程;
(2)过M作AB的垂线,垂足为N,若存在正常数,使
,且P点到A、B 的距离和为定值,求点P的轨迹E的方程;
(3)过的直线与轨迹E交于P、Q两点,求
面积的最大值.
正确答案
(1)(2)
(3)
试题分析:(1)求动点轨迹方程的步骤,一是设动点坐标M(x, y),二是列出动点满足的条件
,三是化简,
,四是去杂,x≠0;(2)涉及两个动点问题,往往是通过相关点法求对应轨迹方程,设P(x, y),则
,代入M的轨迹方程有
,利用椭圆定义解出
相关点法也叫转移法,即将未知转移到已知,用未知点坐标表示已知点坐标,是一种化归思想,(3)直线与椭圆位置关系,一般先分析其几何性,再用代数进行刻画.本题中的三角形可分解为两个同底三角形,底长都为,所以三角形面积最大值决定于高,即横坐标差的绝对值,这可结合韦达定理进行列式分析
试题解析:解:(1)设点M的坐标为M(x, y)(x≠0),则
又由AC⊥BD有
,即
,
∴x2+y2=1(x≠0). (4分)
(2)设P(x, y),则,代入M的轨迹方程有
即,∴P的轨迹为椭圆(除去长轴的两个端点).
要P到A、B的距离之和为定值,则以A、B为焦点,故.
∴ 从而所求P的轨迹方程为
. 9分
(3)易知l的斜率存在,设方程为联立9x2+y2=1,有
设P(x1,y1),Q(x2,y2),则
令
,则
且
,
所以当,即
也即
时,
面积取最大值,最大值为
. 12分
已知椭圆:
的一个焦点为
,离心率为
.设
是椭圆
长轴上的一个动点,过点
且斜率为
的直线
交椭圆于
,
两点.
(1)求椭圆的方程;
(2)求的最大值.
正确答案
(1);(2)
.
试题分析:(1)由题意,,
,根据
求出
,则椭圆的方程为
. (2)设点
(
),则直线
的方程为
,联立
得
,而
,带入韦达定理
,
,则
,而
, 即
,则当
时,
,
的最大值为
.
试题解析:(1)由已知,,
,
∴,
3分
∴ 椭圆的方程为. 4分
(2)设点(
),则直线
的方程为
, 2分
由 消去
,得
4分
设,
,则
,
6分
∴
8分
∵, 即
∴当时,
,
的最大值为
. 10分
已知椭圆=1(a>b>0)的离心率e=
,连结椭圆的四个顶点得到的菱形的面积为4.
(1)求椭圆的方程;
(2)设直线l与椭圆相交于不同的两点A,B.已知点A的坐标为(-a,0).若|AB|=,求直线l的倾斜角.
正确答案
(1)+y2=1(2)
或
(1)由e==
,解得3a2=4c2.再由c2=a2-b2,解得a=2b.
由题意可知×2a×2b=4,即ab=2.解方程组
得
所以椭圆的方程为+y2=1.
(2)由(1)可知点A(-2,0),设点B的坐标为(x1,y1),直线l的斜率为k,则直线l的方程为y=k(x+2).于是A、B两点的坐标满足方程组
消去y并整理,得(1+4k2)x2+16k2x+(16k2-4)=0,
由-2x1=,得x1=
,从而y1=
,
故|AB|==
.
由|AB|=,得
=
.整理得32k4-9k2-23=0,
即(k2-1)(32k2+23)=0,解得k=±1.所以直线l的倾斜角为或
P为圆A:上的动点,点
.线段PB的垂直平分线与半径PA相交于点M,记点M的轨迹为Γ.
(1)求曲线Γ的方程;
(2)当点P在第一象限,且时,求点M的坐标.
正确答案
(1);(2)
.
试题分析:本题主要考查椭圆的定义和标准方程、圆的方程、直线的方程、直线与曲线的位置关系等基础知识,同时考查解析几何的基本思想方法和运算求解能力. 第一问,根据圆的方程得到圆心A的坐标和半径的长,利用垂直平分线得到,而
,所以
,根据椭圆的定义,判断点M的轨迹为椭圆,得到椭圆的标准方程;根据已知条件先得出P点坐标,从而得到直线AP的方程,利用直线与椭圆相交解出M点坐标,过程中应注意方程根的取舍.
试题解析:(1)圆的圆心为
,半径等于
.
由已知,于是
,
故曲线Γ是以为焦点,以
为长轴长的椭圆,
,
曲线Γ的方程为. 5分
(2)由,
,得
. 8分
于是直线方程为
.
由解得
,
,
.
由于点在线段
上,所以点
坐标为
. 12分
已知椭圆C:+
=1(a>b>0).
(1)若椭圆的长轴长为4,离心率为,求椭圆的标准方程.
(2)在(1)的条件下,设过定点M(0,2)的直线l与椭圆C交于不同的两点A,B,且∠AOB为锐角(其中O为坐标原点),求直线l的斜率k的取值范围.
(3)过原点O任意作两条互相垂直的直线与椭圆+
=1(a>b>0)相交于P,S,R,Q四点,设原点O到四边形PQSR一边的距离为d,试求d=1时a,b满足的条件.
正确答案
(1) +y2=1 (2) k∈(-2,-
)∪(
,2) (3)
+
=1
(1)由已知2a=4,∴a=2,
又e==
,∴c=
.
因此,b2=a2-c2=4-3=1,
∴椭圆的标准方程为+y2=1.
(2)显然直线x=0不满足题设条件,
可设直线l:y=kx+2,A(x1,y1),B(x2,y2).
由消去y得(1+4k2)x2+16kx+12=0.
∵Δ=(16k)2-4×12(1+4k2)>0,
∴k∈(-∞,-)∪(
,+∞) ①
又x1+x2=,x1x2=
,
由0°<∠AOB<90°⇒·
>0,
∴·
=x1x2+y1y2>0,
所以·
=x1x2+y1y2
=x1x2+(kx1+2)(kx2+2)
=(1+k2)x1x2+2k(x1+x2)+4,
∴-2
由①②得k∈(-2,-)∪(
,2).
(3)由椭圆的对称性可知PQSR是菱形,原点O到各边的距离相等.
当P在y轴上,Q在x轴上时,直线PQ的方程为+
=1,由d=1得
+
=1,
当P不在y轴上时,设直线PS的斜率为k,P(x1,kx1),则直线RQ的斜率为-,Q(x2,-
x2),
由得
=
+
①
同理=
+
②
在Rt△OPQ中,由d·|PQ|=
|OP|·|OQ|,
即|PQ|2=|OP|2·|OQ|2.
所以(x1-x2)2+(kx1+)2
=[+(kx1)2]·[
+(
)2],
化简得+
=1+k2,
k2(+
)+
+
=1+k2,
即+
=1.
综上,+
=1.
【方法技巧】平面向量在平面解析几何中的应用
平面向量作为数学解题的工具,常与平面解析几何结合综合考查,主要涉及向量的数量积、夹角、长度、距离等方面的知识,应用方向主要是平面内点的坐标与对应向量数量积的转化,通过数量积运算寻找等量关系,使问题转化,从而使问题获解.
如图,F是椭圆的右焦点,以点F为圆心的圆过原点O和椭圆的右顶点,设P是椭圆上的动点,P到椭圆两焦点的距离之和等于4.
(1)求椭圆和圆的标准方程;
(2)设直线l的方程为x=4,PM⊥l,垂足为M,是否存在点P,使得△FPM为等腰三角形?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
正确答案
(1)+
=1 (x-1)2+y2=1
(2) 存在点P或
,使得△FPM为等腰三角形
解:(1)由题意,设椭圆的标准方程为+
=1,由已知可得2a=4,a=2c,解得a=2,c=1,b2=a2-c2=3.
∴椭圆的标准方程为+
=1,圆的标准方程为(x-1)2+y2=1.
(2)设P(x,y),则M(4,y),F(1,0),-2≤x≤2,
∵P(x,y)在椭圆上,∴+
=1,
∴y2=3-x2.
∴|PF|2=(x-1)2+y2=(x-1)2+3-x2=
(x-4)2,
|PM|2=|x-4|2,|FM|2=32+y2=12-x2.
①若|PF|=|FM|,则 (x-4)2=12-
x2,解得x=-2或x=4(舍去),x=-2时,P(-2,0),此时P,F,M三点共线,不合题意.∴|PF|≠|FM|;
②若|PM|=|PF|,则(x-4)2= (x-4)2,解得x=4,不合题意;
③若|PM|=|FM|,则(x-4)2=12-x2,解得x=4(舍去)或x=
,x=
时y=±
,
∴P.
综上可得,存在点P或
,使得△FPM为等腰三角形.
已知椭圆C的中心在原点,焦点y在轴上,焦距为,且过点M
。
(1)求椭圆C的方程;
(2)若过点的直线l交椭圆C于A、B两点,且N恰好为AB中点,能否在椭圆C上找到点D,使△ABD的面积最大?若能,求出点D的坐标;若不能,请说明理由。
正确答案
(1)(2)存在,
试题分析:(1)用椭圆的定义可求
,根据焦距
和
可求
;也可将点代入设出的椭圆方程解方程组求
。(2)用点差法求直线
的斜率,设与直线
平行且与椭圆相切的直线方程为
,直线
与椭圆的焦点即为所求点
。
试题解析:(1)(方法一)依题意,设椭圆方程为, 1分
则,
2分
因为椭圆两个焦点为,所以
="4" 4分
5分
椭圆
的方程为
6分
(方法二)依题意,设椭圆方程为, 1分
则,即
,解之得
5分
椭圆C的方程为
6分
(2)如图
(方法一)设两点的坐标分别为
,
则 7分
①
②
①-②,得,
9分
设与直线平行且与椭圆相切的直线方程为
联立方程组,消去
整理得
由判别式得
12分
由图知,当时,
与椭圆的切点为
,此时
的面积最大
所以点的坐标为
14分
(方法二)设直线的方程为
,联立方程组
,
消去整理得
设两点的坐标分别为
,则
所以直线AB的方程为,即
9分(以下同法一)
如图所示,已知椭圆=1(a>b>0)的右焦点为F2(1,0),点A
在椭圆上.
(1)求椭圆方程;
(2)点M(x0,y0)在圆x2+y2=b2上,点M在第一象限,过点M作圆x2+y2=b2的切线交椭圆于P、Q两点,问||+|
|+|
|是否为定值?如果是,求出该定值;如果不是,说明理由.
正确答案
(1)=1(2)4
(1)由右焦点为F2(1,0),可知c=1.设左焦点为F1,则F1(-1,0),又点A在椭圆上,则
2a=|AF1|+|AF2|=+
=4,
∴a=2,b=,即椭圆方程为
=1;
(2)设P(x1,y1),Q(x2,y2),则=1(|x1|≤2),
|PF2|2=(x1-1)2+=(x1-1)2+3
=
(x1-4)2,
∴|PF2|=(4-x1)=2-
x1.
连结OM,OP,由相切条件知:
|PM|2=|OP|2-|OM|2=+
-3=
+3
-3=
,
显然x1>0,∴|PM|=x1.
∴|PF2|+|PM|=2-+
=2.同理|QF2|+|QM|=2-
+
=2.
∴||+|
|+|
|=2+2=4为定值.
已知椭圆的一个顶点为,焦点在
轴上,若右焦点到直线
的距离为3.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)设直线与椭圆相交于不同的两点
、
,当
时,求
的取值范围.
正确答案
(1);(2)
.
试题分析:本题考查椭圆的标准方程和几何性质、交点问题、直线的斜率、韦达定理等基础知识,考查数形结合思想,考查运算求解能力、综合分析和解决问题的能力.第一问,根据条件,设椭圆的方程,写出
,得焦点
,代入点到直线的距离公式,得
,得到椭圆的方程;第二问,直线方程与曲线方程联立,消
,得关于
的一元二次方程,据条件有两个不同实根,所以
,解得
,利用韦达定理,求得
得
中点
的横纵坐标,求
,由
,得
,整理得
,最后解方程组得
.
试题解析:(1)依题意可设椭圆方程为, .2分
则右焦点的坐标为
, .3分
由题意得,解得
,
故所求椭圆的标准方程为. .5分
(2)设、
、
,其中
为弦
的中点,
由,得
.7分
因为直线与椭圆相交于不同的两点,所以
即 ①, .8分
,所以
,
从而 , .9分
所以, .10分
又,所以
,
因而,即
②, .11分
把②式代入①式得,解得
, .12分
由②式得,解得
, .13分
综上所述,求得的取值范围为
. .14分
(本小题满分12分)已知圆,圆
,动圆
与圆
外切并且与圆
内切,圆心
的轨迹为曲线
。
(Ⅰ)求的方程;
(Ⅱ)是与圆
,圆
都相切的一条直线,
与曲线
交于
,
两点,当圆
的半径最长是,求
。
正确答案
依题意,圆M的圆心,圆N的圆心
,故
,由椭圆定理可知,曲线C是以M、N为左右焦点的椭圆(左顶点除外),其方程为
;
(2)对于曲线C上任意一点,由于
(R为圆P的半径),所以R=2,所以当圆P的半径最长时,其方程为
;
若直线l垂直于x轴,易得;
若直线l不垂直于x轴,设l与x轴的交点为Q,则,解得
,故直线l:
;有l与圆M相切得
,解得
;当
时,直线
,联立直线与椭圆的方程解得
;同理,当
时,
.
(1)根据椭圆的定义求出方程;(2)先确定当圆P的半径最长时,其方程为,再对直线l进行分类讨论求弦长.
本题考查椭圆的定义、弦长公式、直线的方程,考查学生的运算能力、化简能力以及数形结合的能力.
P是椭圆=1上的任意一点,F1、F2是它的两个焦点,O为坐标原点,有一动点Q满足
=
+
,则动点Q的轨迹方程是________.
正确答案
=1
由=
+
,设Q(x,y),
又+
=
=2
=-2
,∴
=-
=
.
又点P在椭圆
=1上,∴
=1.
如图,椭圆=1(a>b>0)的左、右焦点为F1,F2,上顶点为A,离心率为
,点P为第一象限内椭圆上的一点,若S△PF1A∶S△PF1F2=2∶1,则直线PF1的斜率为________.
正确答案
因为椭圆的离心率为,所以e=
=
,即a=2c,则A(0,b),F2(c,0),
设直线PF1的斜率为k(k>0),则直线PF1的方程为y=k(x+c),因为S△PF1A∶S△PF1F2=2∶1,即S△PF1A=2S△PF1F2,即·|PF1|·
=2×
·|PF1|·
,所以|kc-b|=4|kc|,解得b=-3kc(舍去)或5kc,又a2=b2+c2,即a2=25k2c2+c2,所以4c2=25k2c2+c2,解得k2=
,所以k=
.
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