- 圆锥曲线与方程
- 共14739题
直线l:2x+by+3=0过椭圆C:10x2+y2=10的一个焦点,则b的值是( )
正确答案
解析
解:∵10x2+y2=10
x2=1,c=
=3,
焦点在y轴上
∴焦点(0.±3)
∵直线l:2x+by+3=0过椭圆C:10x2+y2=10的一个焦点
∴把点的坐标代入直线方程可得:b=±1,
故选:C
已知双曲线中心在原点,且一个焦点为,直线y=x-1与其相交于M,N两点,MN中点的横坐标为
,则此双曲线的方程是______.
正确答案
解析
解:设双曲线方程为 -
=1.
将y=x-1代入 -
=1,整理得(b2-a2)x2+2a2x-a2-a2b2=0.
由韦达定理得x1+x2=,则
=
=-
.
又c2=a2+b2=7,解得a2=2,b2=5,
所以双曲线的方程是 .
故答案为:.
已知F1(-2,0),F2(2,0),点P满足|PF1|-|PF2|=2,记点P的轨迹为E.
(1)求轨迹E的方程;
(2)若直线l过点F2且与轨迹E交于P、Q两点.
(i)无论直线l绕点F2怎样转动,在x轴上总存在定点M(m,0),使MP⊥MQ恒成立,求实数m的值.
(ii)过P、Q作直线的垂线PA、OB,垂足分别为A、B,记
,求λ的取值范围.
正确答案
解:(1)由|PF1|-|PF2|=2<|F1F2|知,点P的轨迹E是以F1、F2为焦点的双曲线右支,由c=2,2a=2,
∴b2=3,故轨迹E的方程为.
(2)当直线l的斜率存在时,设直线方程为y=k(x-2),P(x1,y1),Q(x2,y2),与双曲线方程联立消y得(k2-3)x2-4k2x+4k2+3=0,
∴
解得k2>3
(i)∵
=(x1-m)(x2-m)+k2(x1-2)(x2-2)
=(k2+1)x1x2-(2k2+m)(x1+x2)+m2+4k2
=
=.
∵MP⊥MQ,
∴,
故得3(1-m2)+k2(m2-4m-5)=0对任意的k2>3恒成立,
∴.
∴当m=-1时,MP⊥MQ.
当直线l的斜率不存在时,由P(2,3),Q(2,-3)及M(-1,0)知结论也成立,
综上,当m=-1时,MP⊥MQ.
(ii)∵a=1,c=2,
∴是双曲线的右准线,
由双曲线定义得:|PA|=,
方法一:∴=
.
∵k2>3,∴,
注意到直线的斜率不存在时,,
综上,.
方法二:设直线PQ的倾斜角为θ,由于直线PQ与双曲线右支有二个交点,
∴,过Q作QC⊥PA,垂足为C,则
,
∴.
由,
故:.
解析
解:(1)由|PF1|-|PF2|=2<|F1F2|知,点P的轨迹E是以F1、F2为焦点的双曲线右支,由c=2,2a=2,
∴b2=3,故轨迹E的方程为.
(2)当直线l的斜率存在时,设直线方程为y=k(x-2),P(x1,y1),Q(x2,y2),与双曲线方程联立消y得(k2-3)x2-4k2x+4k2+3=0,
∴
解得k2>3
(i)∵
=(x1-m)(x2-m)+k2(x1-2)(x2-2)
=(k2+1)x1x2-(2k2+m)(x1+x2)+m2+4k2
=
=.
∵MP⊥MQ,
∴,
故得3(1-m2)+k2(m2-4m-5)=0对任意的k2>3恒成立,
∴.
∴当m=-1时,MP⊥MQ.
当直线l的斜率不存在时,由P(2,3),Q(2,-3)及M(-1,0)知结论也成立,
综上,当m=-1时,MP⊥MQ.
(ii)∵a=1,c=2,
∴是双曲线的右准线,
由双曲线定义得:|PA|=,
方法一:∴=
.
∵k2>3,∴,
注意到直线的斜率不存在时,,
综上,.
方法二:设直线PQ的倾斜角为θ,由于直线PQ与双曲线右支有二个交点,
∴,过Q作QC⊥PA,垂足为C,则
,
∴.
由,
故:.
斜率为的直线l经过抛物线x2=4y的焦点,且与抛物线相交于A,B两点,求线段AB的长.
正确答案
解:由抛物线x2=4y的焦点为F(0,1),
所以斜率为的直线l的方程为
.
由得(2y-2)2=4y,
即y2-3y+1=0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),则y1+y2=3,
所以|AB|=y1+y2+p=3+2=5.
解析
解:由抛物线x2=4y的焦点为F(0,1),
所以斜率为的直线l的方程为
.
由得(2y-2)2=4y,
即y2-3y+1=0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),则y1+y2=3,
所以|AB|=y1+y2+p=3+2=5.
已知直线y=k(x-m)与抛物线y2=2px(p>0)交于A、B两点,且OA⊥OB,OD⊥AB于点D,若动点D的坐标满足方程x2+y2-4x=0,则m等于( )
正确答案
解析
解:∵点D在直线AB:y=k(x-m)上,∴设D坐标为(x,k(x-m)),
则OD的斜率为k′=;
又∵OD⊥AB,AB的斜率为k,
∴k•k′==-1,即k(x-m)=-
;
又∵动点D的坐标满足x2+y2-4x=0,即x2+[k(x-m)]2-4x=0,
将k(x-m)=-代入上式,得x=
;
再把x代入到=-1中,
化简得4k2-mk2+4-m=0,即(4-m)•(k2+1)=0,
∵k2+1≠0,∴4-m=0,∴m=4.
故选:D.
设直线y=x+b与椭圆相交于A,B两个不同的点.
(1)求实数b的取值范围;
(2)当b=1时,求.
正确答案
解:(1)将y=x+b 代入,消去y,整理得3x2+4bx+2b2-2=0.①…(2分)
因为直线y=x+b 与椭圆 相交于A,B 两个不同的点,
∴△=16b2-12(2b2-2)=24-8b2>0(4分)
∴(6分)
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),当b=1 时,方程①为3x2+4x=0.…(8分)
解得.
此时(10分)
∴=
=
(12分)
(利用弦长公式也可以)
解析
解:(1)将y=x+b 代入,消去y,整理得3x2+4bx+2b2-2=0.①…(2分)
因为直线y=x+b 与椭圆 相交于A,B 两个不同的点,
∴△=16b2-12(2b2-2)=24-8b2>0(4分)
∴(6分)
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),当b=1 时,方程①为3x2+4x=0.…(8分)
解得.
此时(10分)
∴=
=
(12分)
(利用弦长公式也可以)
如图,抛物线E:y2=2px(p>0)的焦点为F,其准线l与x轴交于点A,过抛物线E上的动点p作PD⊥l于点D.当∠DPF=
时,|PF|=4.
(Ⅰ)求抛物线E的方程;
(Ⅱ)过点P作直线m⊥DF,求直线m与抛物线E的交点个数;
(Ⅲ)点C是△DPF的外心,是否存在点P,使得△CDP的面积最小.若存在,请求出面积的最小值及P的坐标;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)过点P作PQ⊥x轴于点Q,当∠DPF=
时,|PF|=4,
∴|PF|=|PD|=4,
则∠FPQ=,
RT△PQF中,|QF|=|PF|sin=2,
又|DP|=|PF|,即有|AF|=|DP|+|QF|=6,即 p=6,
则抛物线E的方程:y2=12x,
(Ⅱ)当点P为原点O时,直线m的方程:x=0与抛物线E切于点O;
设P(x0,y0),则D(-3,y0),F(3,0),kDF=-,即有直线m的斜率为k=
,
直线m:y-y0=(x-x0),化简得:6x=y0y-y02+6x0,
代入y2=12x得y2=2(y0y-y02+6x0),
即有y2-2y0y+y02=0,则y=y0(△=0),
则直线m与抛物线E有且只有一个交点P.
(Ⅲ)由已知得DP的中垂线:x=,与直线m:6x=y0y-y02+6x0联立,
得到圆心C的纵坐标yC=,
即有|BC|=|y0-yC|=|y0-|=|
|,
又|DP|=x0+3,则S△CDP=|BC|•|DP|=|
|=
|y03+72y0+
|
不妨设f(y0)=y03+72y0+(y0>0),
由f′(y0)=3y02+72-=
由f′(y0)<0,得0<y0<2,由f′(y0)>0,得y0>2
,
则当y0=2时,函数f(y0)有最小值;
故当点P的坐标为(1,2)或(1,-2
)时,
S△CDP取得最小值4.
解析
解:(Ⅰ)过点P作PQ⊥x轴于点Q,当∠DPF=
时,|PF|=4,
∴|PF|=|PD|=4,
则∠FPQ=,
RT△PQF中,|QF|=|PF|sin=2,
又|DP|=|PF|,即有|AF|=|DP|+|QF|=6,即 p=6,
则抛物线E的方程:y2=12x,
(Ⅱ)当点P为原点O时,直线m的方程:x=0与抛物线E切于点O;
设P(x0,y0),则D(-3,y0),F(3,0),kDF=-,即有直线m的斜率为k=
,
直线m:y-y0=(x-x0),化简得:6x=y0y-y02+6x0,
代入y2=12x得y2=2(y0y-y02+6x0),
即有y2-2y0y+y02=0,则y=y0(△=0),
则直线m与抛物线E有且只有一个交点P.
(Ⅲ)由已知得DP的中垂线:x=,与直线m:6x=y0y-y02+6x0联立,
得到圆心C的纵坐标yC=,
即有|BC|=|y0-yC|=|y0-|=|
|,
又|DP|=x0+3,则S△CDP=|BC|•|DP|=|
|=
|y03+72y0+
|
不妨设f(y0)=y03+72y0+(y0>0),
由f′(y0)=3y02+72-=
由f′(y0)<0,得0<y0<2,由f′(y0)>0,得y0>2
,
则当y0=2时,函数f(y0)有最小值;
故当点P的坐标为(1,2)或(1,-2
)时,
S△CDP取得最小值4.
已知点F是抛物线C:y2=4x的焦点,过点F且斜率为的直线交抛物线C于A、B两点,设|FA|>|FB|,则
的值等于( )
正确答案
解析
解:∵点F是抛物线C:y2=4x的焦点,∴F(1,0),
∴过点F且斜率为的直线方程为:y=
(x-1),
联立方程组,得3(x-1)2=4x,
解得x1=3,x2=,
∵|FA|>|FB|,
∴=
=
=3.
故选B.
已知抛物线D:y2=2px(p>0)的焦点为F,P是抛物线上一动点,Q是圆M:(x+1)2+(y-2)2=上一动点,且|PF|+|PQ|最小值为
.
(1)求抛物线D的方程;
(2)已知动直线l过点N(4,0),交抛物线D与A,B两点,坐标原点O为线段NG中点,求证:∠AGN=∠BGN.
正确答案
解:(1)圆M:(x+1)2+(y-2)2=的圆心坐标为M(-1,2),半径为
,
∵|PF|+|PQ|最小值为,Q是圆M:(x+1)2+(y-2)2=
上一动点,
∴当Q、P、F三点共线时,|QF|最小,M、Q、P、F四点共线时,|MF|最小为2,
∴=2
,
∴p=2,
∴抛物线D的方程是y2=4x;
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),
由于O为NG之中点,故当l⊥x轴时,由抛物线的对称性知,一定有:∠AGN=∠BGN,
当l不垂直x轴时,设l:y=k(x-4),
代入抛物线方程得k2x2-4(2k2+1)x+16k2=0,
∴x1+x2=,x1x2=16,
∴kAG+kBG=+
=0,
∴∠AGN=∠BGN.
解析
解:(1)圆M:(x+1)2+(y-2)2=的圆心坐标为M(-1,2),半径为
,
∵|PF|+|PQ|最小值为,Q是圆M:(x+1)2+(y-2)2=
上一动点,
∴当Q、P、F三点共线时,|QF|最小,M、Q、P、F四点共线时,|MF|最小为2,
∴=2
,
∴p=2,
∴抛物线D的方程是y2=4x;
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),
由于O为NG之中点,故当l⊥x轴时,由抛物线的对称性知,一定有:∠AGN=∠BGN,
当l不垂直x轴时,设l:y=k(x-4),
代入抛物线方程得k2x2-4(2k2+1)x+16k2=0,
∴x1+x2=,x1x2=16,
∴kAG+kBG=+
=0,
∴∠AGN=∠BGN.
已知F1,F2分别为双曲线的左右焦点,P为双曲线上除顶点外的任意一点,且△F1PF2的内切圆交实轴于点M,则|F1M|•|MF2|的值为( )
正确答案
解析
解:由已知,得|PF1|-|PF2|=±2a,即|F1M|-|F2M|=±2a.
又|F1M|+|F2M|=2c,
∴|F1M|=c+a或c-a,|F2M|=c-a或c+a.
因此|F1M|•|MF2|=(c+a)(c-a)=c2-a2=b2.
故选A.
已知椭圆C:的右焦点为F,点P在椭圆上,且PF⊥x轴,|PF|=
,椭圆C的离心率为
.
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)若P1P2是椭圆上不同的两点,P1P2⊥x轴,圆E过F,P1,P2三点,且椭圆上任意一点都不在圆E内,求圆E的方程.
正确答案
解:(Ⅰ)设F(c,0),令x=c,代入椭圆方程,可得
y2=b2(1-),解得y=±
,
由题意可得,=
,
=
,a2-b2=c2,
解得a=2,b=1,c=.
∴椭圆方程是+y2=1;
(Ⅱ)由椭圆的对称性,可以设P1(m,n),P2(m,-n),
点E在x轴上,设点E(t,0),
则圆E的方程为:(x-t)2+y2=(m-t)2+n2,
由内切圆定义知道,椭圆上的点到点E距离的最小值是|P1E|,
设点M(x,y)是椭圆C上任意一点,
则|ME|2=(x-t)2+y2=x2-2tx+t2+1,
当x=m时,|ME|2最小,∴m=-=
,①,
又圆E过点F,所以(--t)2=(m-t)2+n2,②,
点P1在椭圆上,∴n2=1-,③,
由①②③解得:t=-或t=-
,
又t=-时,m=-
<-2,不合题意,
综上:圆心E(-,0),m=-
,n2=
,
即有圆E的方程为(x+)2+y2=
.
解析
解:(Ⅰ)设F(c,0),令x=c,代入椭圆方程,可得
y2=b2(1-),解得y=±
,
由题意可得,=
,
=
,a2-b2=c2,
解得a=2,b=1,c=.
∴椭圆方程是+y2=1;
(Ⅱ)由椭圆的对称性,可以设P1(m,n),P2(m,-n),
点E在x轴上,设点E(t,0),
则圆E的方程为:(x-t)2+y2=(m-t)2+n2,
由内切圆定义知道,椭圆上的点到点E距离的最小值是|P1E|,
设点M(x,y)是椭圆C上任意一点,
则|ME|2=(x-t)2+y2=x2-2tx+t2+1,
当x=m时,|ME|2最小,∴m=-=
,①,
又圆E过点F,所以(--t)2=(m-t)2+n2,②,
点P1在椭圆上,∴n2=1-,③,
由①②③解得:t=-或t=-
,
又t=-时,m=-
<-2,不合题意,
综上:圆心E(-,0),m=-
,n2=
,
即有圆E的方程为(x+)2+y2=
.
已知椭圆+
=1,则以点M(-1,1)为中点的弦所在直线方程为( )
正确答案
解析
解:设弦的两个端点为A(x1,y1),B(x2,y2),
∴=1,
,两式相减得
,
∴,①
又∵M(-1,1)为AB的中点,
∴x1+x2=-2,y1+y2=2代入①式得
,即kAB=
,
∴直线AB方程为,即3x-4y+7=0.
故选A
若直线y=kx+b与抛物线x2=4y相交于A、B两点,且|AB|=4,
(1)试用k来表示b;
(2)求中点M离x轴的最短距离.
正确答案
解:(1)设A(x1,y1),B(x2,y2),化简得:x2-4kx-4b=0,x1+x2=4k,x1x2=4b,
∵|AB|=4,∴=4,即(1+k2)(k2+b)=1,
b=,
(2)x1+x2=4k,x1+x2=4k,AB中点M,
中点M离x轴的距离
=
=2k2+b=k2+
=k2+1+
-1≥2-1=1
所以中点M离x轴的最短距离为1.
解析
解:(1)设A(x1,y1),B(x2,y2),化简得:x2-4kx-4b=0,x1+x2=4k,x1x2=4b,
∵|AB|=4,∴=4,即(1+k2)(k2+b)=1,
b=,
(2)x1+x2=4k,x1+x2=4k,AB中点M,
中点M离x轴的距离
=
=2k2+b=k2+
=k2+1+
-1≥2-1=1
所以中点M离x轴的最短距离为1.
设椭圆C:(a,b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,若P 是椭圆上的一点,
,离心率
.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若P 是第一象限内该椭圆上的一点,,求点P的坐标;
(3)设过定点P(0,2)的直线与椭圆交于不同的两点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.
正确答案
解:(1)∵,离心率
∴2a=4,e==
∴a=2,c=
∴b2=1
∴椭圆C的方程为
(2)由(1)可得
∴,
∴=(
)(
)+(-y)(-y)
=x2+y2-3
=-3
==
∵x>0
∴x=1
∵y>0
∴y=,故P(1,
)
(3)显然直线x=0不满足题设,可设直线y=kx+2,A(x1,y1),B(x2,y2)
联立整理可得,(
)x2+4kx+3=0
∴x1+x2=-,
,
y1y2=(kx1+2)(kx2+2)=k2x1x2+2k(x1+x2)+4=
由可得,k
或k
∵∠AOB为锐角
∴>0
∴
∴-2<k<2
综上可得,或-2
解析
解:(1)∵,离心率
∴2a=4,e==
∴a=2,c=
∴b2=1
∴椭圆C的方程为
(2)由(1)可得
∴,
∴=(
)(
)+(-y)(-y)
=x2+y2-3
=-3
==
∵x>0
∴x=1
∵y>0
∴y=,故P(1,
)
(3)显然直线x=0不满足题设,可设直线y=kx+2,A(x1,y1),B(x2,y2)
联立整理可得,(
)x2+4kx+3=0
∴x1+x2=-,
,
y1y2=(kx1+2)(kx2+2)=k2x1x2+2k(x1+x2)+4=
由可得,k
或k
∵∠AOB为锐角
∴>0
∴
∴-2<k<2
综上可得,或-2
已知F1,F2分别是椭圆C:的上、下焦点,其中F1也是抛物线C1:x2=4y的焦点,点M是C1与C2在第二象限的交点,且
.
(1)求椭圆C1的方程;
(2)已知A(b,0),B(0,a),直线y=kx(k>0)与AB相交于点D,与椭圆C1相交于点E,F两点,求四边形AEBF面积的最大值.
正确答案
解:(1)由抛物线C1:x2=4y的焦点,得焦点F1(0,1).
设M(x0,y0)(x0<0),由点M在抛物线上,
∴,
,解得
,
.
而点M在椭圆C1上,∴,化为
,
联立,解得
,
故椭圆的方程为.
(2)由(1)可知:|AO|=,|BO|=2.设E(x1,y1),F(x2,y2),其中x1<x2,
把y=kx代入,可得
,x2>0,y2=-y1>0,且
.
,
,
故四边形AEBF的面积S=S△BEF+S△AEF==
=≤
=
.
当且仅当时上式取等号.
∴四边形AEBF面积的最大值为.
解析
解:(1)由抛物线C1:x2=4y的焦点,得焦点F1(0,1).
设M(x0,y0)(x0<0),由点M在抛物线上,
∴,
,解得
,
.
而点M在椭圆C1上,∴,化为
,
联立,解得
,
故椭圆的方程为.
(2)由(1)可知:|AO|=,|BO|=2.设E(x1,y1),F(x2,y2),其中x1<x2,
把y=kx代入,可得
,x2>0,y2=-y1>0,且
.
,
,
故四边形AEBF的面积S=S△BEF+S△AEF==
=≤
=
.
当且仅当时上式取等号.
∴四边形AEBF面积的最大值为.
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