- 圆锥曲线与方程
- 共14739题
已知过抛物线x2=4y的焦点,斜率为k(k>0)的直线l交抛物线于A(x1,y2),B(x2,y2)(x1<x2)两点,且|AB|=8.
(1)求直线l的方程;
(2)若点C(x3,y3)是抛物线弧AB上的一点,求△ABC面积的最大值,并求出点C的坐标.
正确答案
解:(1)抛物线x2=4y的焦点(0,1),
设直线AB的方程是y=kx+1,
联立,整理得x2-4kx-4=0,
∴x1+x2=4k,
由抛物线定义得:|AB|=y1+y2+2=k(x1+x2)+4=8,
∴k2=1,k=±1.
∵k>0,∴k=1,直线方程为:y=x+1.
(2)设与直线l平行的直线方程为y=x+m,
由题意可知当该直线与抛物线相切时,该切点到直线l的距离最大,
,令
,解得x=2.
∴点C(2,1),点C到直线AB距离,
.
解析
解:(1)抛物线x2=4y的焦点(0,1),
设直线AB的方程是y=kx+1,
联立,整理得x2-4kx-4=0,
∴x1+x2=4k,
由抛物线定义得:|AB|=y1+y2+2=k(x1+x2)+4=8,
∴k2=1,k=±1.
∵k>0,∴k=1,直线方程为:y=x+1.
(2)设与直线l平行的直线方程为y=x+m,
由题意可知当该直线与抛物线相切时,该切点到直线l的距离最大,
,令
,解得x=2.
∴点C(2,1),点C到直线AB距离,
.
已知点(4,2)是直线l被椭圆+
=1所截的线段的中点,则直线l的方程是( )
正确答案
解析
解:设直线l与椭圆相交于两点A(x1,y1),B(x2,y2).
代入椭圆方程可得,
,
两式相减得,
∵x1+x2=2×4=8,y1+y2=2×2=4,,
∴,解得kl=
.
∴直线l的方程是,
即x+2y-8=0.
故选D.
如图所示,从椭圆
+
=1(a>b>0)上一点M向x轴作垂线,垂足为焦点F1,若椭圆长轴一个端点为A,短轴一个端点为B,且OM∥AB.
(1)求椭圆离心率e;
(2)若F2为椭圆的右焦点,直线PQ过F2交椭圆于P,Q两点,且PQ⊥AB,当S=20
时,求椭圆方程.
正确答案
解:(1)设M(-c,y),A(a,0),B(0,b),
则有.解得
.
∵AB∥OM,∴kAB=kOM,
∴-=
,得b=c,则a=
b=
c,
∴e=;
(2)∵kAB=-,kAB=-
,∴kPQ=
.
设lPQ:y=(x-c)=
(x-b),则x=
+b,①
椭圆方程,即x2+2y2=2b2,②
把①代入②得:y2+
by-b2=0,
△=2b2+10b2=12b2,
∴|yQ-yP|==
b.
又=
|yQ-yP|•|F1F2|=
•
b•2b=
b2=20
,
∴b2=25,则a2=50.
∴椭圆方程为.
解析
解:(1)设M(-c,y),A(a,0),B(0,b),
则有.解得
.
∵AB∥OM,∴kAB=kOM,
∴-=
,得b=c,则a=
b=
c,
∴e=;
(2)∵kAB=-,kAB=-
,∴kPQ=
.
设lPQ:y=(x-c)=
(x-b),则x=
+b,①
椭圆方程,即x2+2y2=2b2,②
把①代入②得:y2+
by-b2=0,
△=2b2+10b2=12b2,
∴|yQ-yP|==
b.
又=
|yQ-yP|•|F1F2|=
•
b•2b=
b2=20
,
∴b2=25,则a2=50.
∴椭圆方程为.
设双曲线C:
-y2=1的左、右顶点分别为A1、A2,垂直于x轴的直线m与双曲线C交于不同的两点P、Q.
(1)若直线m与x轴正半轴的交点为T,且•
=1,求点T的坐标;
(2)求直线A1P与直线A2Q的交点M的轨迹E的方程;
(3)过点F(1,0)作直线l与(2)中的轨迹E交于不同的两点A、B,设=λ•
,若λ∈[-2,-1],求|
+
|(T为(1)中的点)的取值范围.
正确答案
解:(1)由题,得A1(-,0),A2(
,0),
设P(x0,y0),Q(x0,-y0),则,
由=1,可得
…①
又P(x0,y0)在双曲线上,则 …②
联立①、②,解得x0=±2
由题意,x0>0,∴x0=2
∴点T的坐标为(2,0)
(2)设直线A1P与直线A2Q的交点M的坐标为(x,y)
由A1、P、M三点共线,得 …③
由A2、Q、M三点共线,得 …④
联立③、④,解得x0=,y0=
∵P(x0,y0)在双曲线上,∴
∴轨迹E的方程为(x≠0,y≠0)
(3)由题意直线l的斜率不为0.故可设直线l的方程为x=ky+1代入中,得(k2+2)y2+2ky-1=0
设A(x1,y1),B(x2,y2),则由根与系数的关系,得y1+y2= …⑤y1y2=
…⑥
∵,∴有
(λ<0)
将⑤式平方除以⑥式,得,即
,
由λ∈[-2,-1],可得
∴,∴
∵=(x1+x2-4,y1+y2)
∴=(x1+x2-4)2+(y1+y2)2=16-
+
令t=,∵
,∴
,即t∈[
,
]
∴=f(t)=8t2-28t+16=8(t-
)2-
而t∈[,
],∴f(t)∈[4,
]
∴|+
|∈[2,
].
解析
解:(1)由题,得A1(-,0),A2(
,0),
设P(x0,y0),Q(x0,-y0),则,
由=1,可得
…①
又P(x0,y0)在双曲线上,则 …②
联立①、②,解得x0=±2
由题意,x0>0,∴x0=2
∴点T的坐标为(2,0)
(2)设直线A1P与直线A2Q的交点M的坐标为(x,y)
由A1、P、M三点共线,得 …③
由A2、Q、M三点共线,得 …④
联立③、④,解得x0=,y0=
∵P(x0,y0)在双曲线上,∴
∴轨迹E的方程为(x≠0,y≠0)
(3)由题意直线l的斜率不为0.故可设直线l的方程为x=ky+1代入中,得(k2+2)y2+2ky-1=0
设A(x1,y1),B(x2,y2),则由根与系数的关系,得y1+y2= …⑤y1y2=
…⑥
∵,∴有
(λ<0)
将⑤式平方除以⑥式,得,即
,
由λ∈[-2,-1],可得
∴,∴
∵=(x1+x2-4,y1+y2)
∴=(x1+x2-4)2+(y1+y2)2=16-
+
令t=,∵
,∴
,即t∈[
,
]
∴=f(t)=8t2-28t+16=8(t-
)2-
而t∈[,
],∴f(t)∈[4,
]
∴|+
|∈[2,
].
如图,设点F是椭圆C:
的左焦点,直线l的方程为
,直线l与x轴交于点P,线段MN为椭圆的长轴,已知|MN|=8,且|PM|=2|MF|.
(1)求椭圆的C的标准方程;
(2)若过点P且斜率为的直线AB与椭圆交于A、B两点,求弦长|AB|
(3)若过点P的直线AB与椭圆交于A、B 两点,求△ABF的面积的最大值.
正确答案
解:(1)由|MN|=8⇒a=4,
|PM|=,
∴c2-6c+8=0⇒c=2或4(舍),
∴b2=a2-c2=16-4=12,
∴椭圆方程为;
(2)由(1)知,点P坐标为(-8,0),得直线AB方程为,
联立,得13x2+16x-128=0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则,
∴
==
;
(3)由已知图形得:S△ABF=S△PBF-S△PAF=,
设过点P的直线方程为x+8=my,
联立,得(3m2+4)y2-48my+144=0.
得△=(48m)2-4×144×(3m2+4)=4×144×(m2-4),
∴m2-4>0.
,
∴
==
.
因此,
变形得:,
当且仅当,即
时等号成立.
解析
解:(1)由|MN|=8⇒a=4,
|PM|=,
∴c2-6c+8=0⇒c=2或4(舍),
∴b2=a2-c2=16-4=12,
∴椭圆方程为;
(2)由(1)知,点P坐标为(-8,0),得直线AB方程为,
联立,得13x2+16x-128=0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则,
∴
==
;
(3)由已知图形得:S△ABF=S△PBF-S△PAF=,
设过点P的直线方程为x+8=my,
联立,得(3m2+4)y2-48my+144=0.
得△=(48m)2-4×144×(3m2+4)=4×144×(m2-4),
∴m2-4>0.
,
∴
==
.
因此,
变形得:,
当且仅当,即
时等号成立.
已知双曲线C1:-
=1,点A、B分别为双曲线C1的左、右焦点,动点C在x轴上方.
(1)若点C的坐标为C(x0,3)(x0>0)是双曲线的一条渐近线上的点,求以A、B为焦点且经过点C的椭圆的方程;
(2)若∠ACB=45°,求△ABC的外接圆的方程;
(3)若在给定直线y=x+t上任取一点P,从点P向(2)中圆引一条切线,切点为Q.问是否存在一个定点M,恒有|PM|=|PQ|?请说明理由.
正确答案
解:(1)双曲线C1的左、右焦点A、B的坐标分别为(-2,0)和(2,0),
∵双曲线的渐进线方程为:y=x,
∴点C的坐标为(x0,3)(x0>0)是渐进线y=x上的点,即点C的坐标为(2,3).
∵|AC|=5,|BC|=3∴椭圆的长轴长2a=|AC|+|BC|=8>|AB|=4,
∵半焦距c=2,∴b2=a2-c2=16-4=12.
∴椭圆的方程为+
=1;
(2)∵=2R,∴2R=4
,即R=2
又圆心在线段AB的垂直平分线上,故可设圆心(0,s)(s>0)
由4+s2=8,s=2.∴△ABC的外接圆的方程为x2+(y-2)2=8;
(3)假设存在这样的定点M(m,n),设点P的坐标为(x,x+t)
∵恒有|PM|=|PQ|,∴(x-m)2+(x+t-n)2=x2+(x+t-2)2-8
即(2m+2n-4)x-(m2+n2-2nt+4t+4)=0对x∈R恒成立.
从而2m+2n-4=0且m2+n2-2nt+4t+4=0,消去m,得n2-(t+2)n+(2t+4)=0①
∵方程①的判别式△=t2-4t-12
∴①当-2<t<6时,方程①无实数解,∴不存在这样的定点M;
②当t≤-2或t≥6时,方程①有实数解,此时≥2
,即直线y=x+t与圆相离或相切,
故此时存在这样的定点M.
解析
解:(1)双曲线C1的左、右焦点A、B的坐标分别为(-2,0)和(2,0),
∵双曲线的渐进线方程为:y=x,
∴点C的坐标为(x0,3)(x0>0)是渐进线y=x上的点,即点C的坐标为(2,3).
∵|AC|=5,|BC|=3∴椭圆的长轴长2a=|AC|+|BC|=8>|AB|=4,
∵半焦距c=2,∴b2=a2-c2=16-4=12.
∴椭圆的方程为+
=1;
(2)∵=2R,∴2R=4
,即R=2
又圆心在线段AB的垂直平分线上,故可设圆心(0,s)(s>0)
由4+s2=8,s=2.∴△ABC的外接圆的方程为x2+(y-2)2=8;
(3)假设存在这样的定点M(m,n),设点P的坐标为(x,x+t)
∵恒有|PM|=|PQ|,∴(x-m)2+(x+t-n)2=x2+(x+t-2)2-8
即(2m+2n-4)x-(m2+n2-2nt+4t+4)=0对x∈R恒成立.
从而2m+2n-4=0且m2+n2-2nt+4t+4=0,消去m,得n2-(t+2)n+(2t+4)=0①
∵方程①的判别式△=t2-4t-12
∴①当-2<t<6时,方程①无实数解,∴不存在这样的定点M;
②当t≤-2或t≥6时,方程①有实数解,此时≥2
,即直线y=x+t与圆相离或相切,
故此时存在这样的定点M.
已知双曲线:,则以A(1,1)为中点的双曲线的弦所在的直线方程为( )
正确答案
解析
解:设以A(1,1)为中点的双曲线的弦BC,B(x1,y1),C(x2,y2),则①,
②
①-③可得-
=0
∵A(1,1)为BC的中点
∴-
=0
∴
∴以A(1,1)为中点的双曲线的弦所在的直线方程为y-1=3(x-1),即y=3x-2
代入双曲线方程可得3x2-6x+8=0,此时△<0,即所求直线不存在
故选D.
给定圆P:x2+y2=2x及抛物线S:y2=4x,过圆心P作直线l,此直线与上述两曲线的四个交点,自上而下顺次记为A、B、C、D,如果线段AB、BC、CD的长按此顺序构成一个等差数列,求直线l的方程.
正确答案
解:圆P的方程为(x-1)2+y2=1,则其直径长|BC|=2,圆心为P(1,0),
设l的方程为ky=x-1,即x=ky+1,代入抛物线方程得:y2=4ky+4,
设A(x1,y1),D(x2,y2),
有,…(2分)
则.…(4分)
故
=,…(7分)
因此|AD|=4(k2+1).…(8分)
因为线段AB、BC、CD的长按此顺序构成一个等差数列,…(10分)
所以|AD|=3|BC|,即4(k2+1)=6
∴k=±…(12分)
∴l方程为或
.…(14分)
解析
解:圆P的方程为(x-1)2+y2=1,则其直径长|BC|=2,圆心为P(1,0),
设l的方程为ky=x-1,即x=ky+1,代入抛物线方程得:y2=4ky+4,
设A(x1,y1),D(x2,y2),
有,…(2分)
则.…(4分)
故
=,…(7分)
因此|AD|=4(k2+1).…(8分)
因为线段AB、BC、CD的长按此顺序构成一个等差数列,…(10分)
所以|AD|=3|BC|,即4(k2+1)=6
∴k=±…(12分)
∴l方程为或
.…(14分)
过点A (4,3)作直线L,如果它与双曲线-
=1只有一个公共点,则直线L的条数为( )
正确答案
解析
解:因为点A(4,3)在双曲线-
=1的右支上,且不是右顶点,
所以要使过A(4,3)的直线与双曲线-
=1只有一个公共点,
则直线L的斜率存在且不等于0,设其斜率为k,
则L的方程为y-3=k(x-4),
联立,得(3-4k2)x2+(32k2-24k)x-64k2+96k-48=0.
当3-4k2≠0时,
由△=(32k2-24k)2-4(3-4k2)(-64k2+96k-48)
=1024k4-1536k3+576k2+768k2-1152k+576-1024k4+1536k3-768k2
=576k2-1152k+576=0,得k=1.
所以过点A(4,3)与双曲线-
=1相切的直线一条;
当3-4k2=0,即k=时,过点A(4,3)与双曲线
-
=1相交于一点的直线有两条,它们是平行于双曲线渐近线的两条直线.
综上,直线L的条数是3.
故选C.
已知抛物线C:y2=2px (p>0)的焦点为F,过点F倾斜角为60°的直线l与抛物线C在第一、四象限分别交于A、B两点,则的值等于______.
正确答案
3
解析
解:设A(x1,y1),B(x2,y2),则y12=2px1,y22=2px2,
|AB|=x1+x2+p==
p,即有x1+x2=
p,
由直线l倾斜角为60°,
则直线l的方程为:y-0=(x-
),
即y=x-
p,联立抛物线方程,
消去y并整理,得
12x2-20px+3p2=0,
则x1x2=,可得x1=
p,x2=
p,
则=
=3,
故答案为:3.
已知双曲线=1(a>0,b>0)的离心率为2,焦点到渐近线的距离为2
.过P(0,-2)的直线l与双曲线C交于不同的两点M、N.
(Ⅰ)求双曲线C的方程;
(Ⅱ)当时,求直线l的方程;
(Ⅲ)设t=(O为坐标原点),求t的取值范围.
正确答案
解:(I)由对称性,不妨设一渐近线为y=x,右焦点为F(c,0),
则 =2
,又
=2,c2=a2+b2,
解得a2=4,b2=12,所以双曲线C的方程是 =1;
(II)设直线l的斜率为k,则l的方程为y=kx-2,设点M(x1,y1),N(x2,y2),
由,得x1=2x2.
由 得:(3-k2)x2+4kx-16=0,
∵l与双曲线C的右支交于不同的两点M,N,
∴,消去x2,解得k=
∴直线l的方程为y=x-2.
(Ⅲ)t==
==
.(10分)
∵0≤k2<4且k2≠3,得 t>52或 .(12分)
解析
解:(I)由对称性,不妨设一渐近线为y=x,右焦点为F(c,0),
则 =2
,又
=2,c2=a2+b2,
解得a2=4,b2=12,所以双曲线C的方程是 =1;
(II)设直线l的斜率为k,则l的方程为y=kx-2,设点M(x1,y1),N(x2,y2),
由,得x1=2x2.
由 得:(3-k2)x2+4kx-16=0,
∵l与双曲线C的右支交于不同的两点M,N,
∴,消去x2,解得k=
∴直线l的方程为y=x-2.
(Ⅲ)t==
==
.(10分)
∵0≤k2<4且k2≠3,得 t>52或 .(12分)
已知过抛物线y2=2px(p>0)的焦点F的直线交抛物线于M、N两点,直线OM、ON(O为坐标原点)分别与准线相交于P、Q两点,则∠PFQ=( )
正确答案
解析
解:由题意,设直线MN的方程为:
代入抛物线y2=2px(p>0),可得y2-2mpy-p2=0
设A(x1,y1),B(x2,y2),则
∵OM的方程为:,ON的方程为:
,直线OM、ON(O为坐标原点)分别与准线
相交于P、Q两点
∴,∴
∵
∴,
∴MQ⊥PQ,NP⊥PQ,
∴∠MQF=∠QFO,∠NPF=∠PFO
∵过抛物线y2=2px(p>0)的焦点F的直线交抛物线于M、N两点
∴MQ=MF,NP=NF
∴∠MQF=∠MFQ,∠NFP=∠NPF
∴∠PFQ=90°
故选D.
如图,在平面直角坐标系xOy中,F1,F2分别是椭圆
+
=1(a>b>0)的左、右焦点,顶点B的坐标为(0,b),且△BF1F2是边长为2的等边三角形.
(1)求椭圆的方程;
(2)过右焦点F2的直线l与椭圆交于A,C两点,记△ABF2,△BCF2的面积分别为S1,S2.若S1=2S2,求直线l的斜率.
正确答案
解:(1)∵△BF1F2是边长为2的等边三角形,
∴a=2c=2,则c=1,b==3,
则椭圆的方程为.
(2)设B到直线AC的距离为h,由S1=2S2,
则,
即AF2=2F2C,
∴,
设A(x1,y1),C(x2,y2),
∵F2(1,0),
∴(1-x1,-y1)=2(x2-1,y2),
即,
由,解得
,
∴直线l的斜率为k=.
解析
解:(1)∵△BF1F2是边长为2的等边三角形,
∴a=2c=2,则c=1,b==3,
则椭圆的方程为.
(2)设B到直线AC的距离为h,由S1=2S2,
则,
即AF2=2F2C,
∴,
设A(x1,y1),C(x2,y2),
∵F2(1,0),
∴(1-x1,-y1)=2(x2-1,y2),
即,
由,解得
,
∴直线l的斜率为k=.
如图,设椭圆中心在原点,焦点在x轴上,A、B分别为椭圆的左、右顶点,F为椭圆的右焦点,已知椭圆的离心率e=
,且
•
=-1.
(Ⅰ)求椭圆的标准方程;
(Ⅱ)若存在斜率不为零的直线l与椭圆相交于C、D两点,且使得△ACD的重心在y轴右侧,求直线l在x轴上的截距m的取值范围.
正确答案
解:(I)设椭圆的标准方程为:(a>b>0).
A(-a,0),B(a,0),F(c,0).
=(c+a,0),
=(c-a,0).
∵•
=-1,∴c2-a2=-1,
又,a2=b2+c2,
联立解得b2=1,a2=4,c2=3.
∴椭圆的标准方程为=1.
(II)设直线l的方程为x=ty+m,联立,
化为(t2+4)y2+2mty+m2-4=0,
设C(x1,y1),D(x2,y2),则.
∵△ACD的重心在y轴右侧,
∴,即x1+x2>2,
∴t(y1+y2)+2m>2,
∴,即4m>t2+4.
∵直线l与椭圆相交,则△=4m2t2-4(m2-4)(t2+4)>0,化为t2+4>m2,
∴4m>m2,解得0<m<4,
又t2≥0,∴4m>t2+4≥4,解得m>1,
∴m的取值范围是(1,4).
解析
解:(I)设椭圆的标准方程为:(a>b>0).
A(-a,0),B(a,0),F(c,0).
=(c+a,0),
=(c-a,0).
∵•
=-1,∴c2-a2=-1,
又,a2=b2+c2,
联立解得b2=1,a2=4,c2=3.
∴椭圆的标准方程为=1.
(II)设直线l的方程为x=ty+m,联立,
化为(t2+4)y2+2mty+m2-4=0,
设C(x1,y1),D(x2,y2),则.
∵△ACD的重心在y轴右侧,
∴,即x1+x2>2,
∴t(y1+y2)+2m>2,
∴,即4m>t2+4.
∵直线l与椭圆相交,则△=4m2t2-4(m2-4)(t2+4)>0,化为t2+4>m2,
∴4m>m2,解得0<m<4,
又t2≥0,∴4m>t2+4≥4,解得m>1,
∴m的取值范围是(1,4).
设a,b是方程x2+x•cotθ-cosθ=0的两个不等的实数根,那么过点A(a,a2)和B(b,b2)的直线与椭圆的位置关系是( )
正确答案
解析
解:由题意可得,a+b=-cotθ,ab=-cosθ,且cot2θ+4cosθ>0
又A(a,a2)、B(b,b2),
得到直线AB的斜率k=a+b,
所以直线lAB:y-b2=(b+a)(x-b)即y=(b+a)x-ab
∴cotθ x+y-cosθ=0
令x=0,y=cosθ,与y轴交点(0,cosθ)在椭圆内
令y=0,x=-sinθ,与y轴交点(0,sinθ)在椭圆内
直线AB与椭圆x2+=1的位置关系是相交
故选C
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