- 圆锥曲线与方程
- 共14739题
已知直线,圆O:x2+y2=5,椭圆
的离心率
,直线l被圆O截得的弦长与椭圆的短轴长相等.
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)过椭圆右焦点F的直线l与椭圆C交于A,B两点.
(1)若=2
求直线l的方程;
(2)若动点P满足=
+
,问动点P的轨迹能否与椭圆C存在公共点?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)设椭圆的半焦距为c,圆心O到直线l的距离为,
∴.由题意得
,解得a2=3,b2=2.
故椭圆C的方程为.
(Ⅱ)(1)当直线l的斜率为0时,检验知.
设A(x1,y1),B(x2,y2),
由,得(1-x1,-y1)=2(x2-1,y2),则有y1=-2y2①,
设直线l:x=my+1,联立消去x,整理得(2m2+3)y2+4my-4=0.
∴.
结合①,得.
代入,得
×
,即
,解得
,
故直线l的方程是.
(2)问题等价于在椭圆上是否存在点P,使得成立.
当直线l的斜率为0时,可以验证不存在这样的点,故设直线l的方程为x=my+1,
用(1)的设法,可得P(x1+x2,y1+y2).
若点P在椭圆C上,则,即
.
又点A,B在椭圆上,有,
则,即2x1x2+3y1y2+3=0②,
由(1)知x1x2=(my1+1)(my2+1)=m2y1y2+m(y1+y2)+1=,
代入②式得,解得
,即
.
当时,
,
;
当时,
,
.
故椭圆C上存在点P,使得
成立,即动点P的轨迹与椭圆C存在公共点,公共点的坐标是
.
解析
解:(Ⅰ)设椭圆的半焦距为c,圆心O到直线l的距离为,
∴.由题意得
,解得a2=3,b2=2.
故椭圆C的方程为.
(Ⅱ)(1)当直线l的斜率为0时,检验知.
设A(x1,y1),B(x2,y2),
由,得(1-x1,-y1)=2(x2-1,y2),则有y1=-2y2①,
设直线l:x=my+1,联立消去x,整理得(2m2+3)y2+4my-4=0.
∴.
结合①,得.
代入,得
×
,即
,解得
,
故直线l的方程是.
(2)问题等价于在椭圆上是否存在点P,使得成立.
当直线l的斜率为0时,可以验证不存在这样的点,故设直线l的方程为x=my+1,
用(1)的设法,可得P(x1+x2,y1+y2).
若点P在椭圆C上,则,即
.
又点A,B在椭圆上,有,
则,即2x1x2+3y1y2+3=0②,
由(1)知x1x2=(my1+1)(my2+1)=m2y1y2+m(y1+y2)+1=,
代入②式得,解得
,即
.
当时,
,
;
当时,
,
.
故椭圆C上存在点P,使得
成立,即动点P的轨迹与椭圆C存在公共点,公共点的坐标是
.
直线y=kx+b与抛物线y=x2+ax+1相切于点(2,3),则b的值为______.
正确答案
-3
解析
解:∵y=x2+ax+1,∴y′=2x+a,k=f′(2)=4+a,
∵y=kx+b与抛物线y=x2+ax+1相切于点(2,3),
∴3=4+2a+1,3=2k+b
∴a=-1,k=3,
∴b=-3.
故答案为:-3.
已知中心在坐标原点O,焦点在x轴上的椭圆C的离心率为,且经过点M(1,
).
(1)求椭圆C的方程;
(2)若F是椭圆C的右焦点,过F的直线交椭圆C于M、N两点,T为直线x=4上任意一点,且T不在x轴上,
(ⅰ)求•
的取值范围;
(ⅱ)若OT平分线段MN,证明:TF⊥MN(其中O为坐标原点).
正确答案
解:(1)设椭圆C的方程为=1a>0,b>0,则
解得a2=4,b2=3,所以椭圆C:
=1,
(2)(ⅰ)易得F(1,0)
①若直线l斜率不存在,则l:x=1,此时M(1,),n(1,-
),
=
,
②若直线l斜率存在,设l:y=k(x-1),M(x1,y1),N(x2,y2),则
由消去y得:(4k2+3)x2-8k2x+4k2-12=0,
∴x1+x2=,x1x2=
,
∴=(x1-1,y1)•(x2-1,y2)=(1+k2)[x1x2-(x1+x2)+1]=
,
∵k2≥0∴0≤1∴3
<4
∴-3≤
综上,的取值范围为[-3,
),
(ⅱ)线段MN的中点为Q,则由(ⅰ)可得,xQ==
,yQ=k(xQ-1)=
,
所以直线OT的斜率k′==
,所以直线OT的方程为:y=-
x,
从而T(4,-),此时TF的斜率kTF=
=-
,
所以kTFkMN=-•k=-1,所以TF⊥MN.
解析
解:(1)设椭圆C的方程为=1a>0,b>0,则
解得a2=4,b2=3,所以椭圆C:
=1,
(2)(ⅰ)易得F(1,0)
①若直线l斜率不存在,则l:x=1,此时M(1,),n(1,-
),
=
,
②若直线l斜率存在,设l:y=k(x-1),M(x1,y1),N(x2,y2),则
由消去y得:(4k2+3)x2-8k2x+4k2-12=0,
∴x1+x2=,x1x2=
,
∴=(x1-1,y1)•(x2-1,y2)=(1+k2)[x1x2-(x1+x2)+1]=
,
∵k2≥0∴0≤1∴3
<4
∴-3≤
综上,的取值范围为[-3,
),
(ⅱ)线段MN的中点为Q,则由(ⅰ)可得,xQ==
,yQ=k(xQ-1)=
,
所以直线OT的斜率k′==
,所以直线OT的方程为:y=-
x,
从而T(4,-),此时TF的斜率kTF=
=-
,
所以kTFkMN=-•k=-1,所以TF⊥MN.
设F为抛物线C:y2=2px的焦点,过F且倾斜角为60°的直线交曲线C于A,B两点(B点在第一象限,A点在第四象限),O为坐标原点,过A作C的准线的垂线,垂足为M,则|OB|与|OM|的比为( )
正确答案
解析
解:抛物线C:y2=2px的焦点F(,0),
准线为x=-,
设直线AB:y=(x-
),
联立抛物线方程,消去x,可得
y2-2py-
p2=0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则y1=-p,y2=
p,
由M(-,y1),
则|OM|==
=
p,
|OB|==
=
=
p,
即有|OB|=3|OM|.
故选C.
已知抛物线C的顶点在原点,焦点F在x轴上,抛物线上的点A到F的距离为2,且A的横坐标为1.
(1)求抛物线C的方程;
(2)若点M(a,0),P是抛物线C上一动点,求|MP|的最小值.
正确答案
解:(1)设抛物线方程为C:y2=2px(p>0),
由其定义知,又|AF|=2,
所以p=2,y2=4x
(2)设P(x,y),
则,
因为x≥0,
所以(ⅰ)当a-2≤0即a≤2时,|MP|的值最小为|a|;
(ⅱ)当a-2>0,即a>2时,x=a-2时,|MP|的值最小为.
解析
解:(1)设抛物线方程为C:y2=2px(p>0),
由其定义知,又|AF|=2,
所以p=2,y2=4x
(2)设P(x,y),
则,
因为x≥0,
所以(ⅰ)当a-2≤0即a≤2时,|MP|的值最小为|a|;
(ⅱ)当a-2>0,即a>2时,x=a-2时,|MP|的值最小为.
已知抛物线C:y2=4x 的焦点为F.
(1)点A,P满足.当点A在抛物线C上运动时,求动点P的轨迹方程;
(2)在x轴上是否存在点Q,使得点Q关于直线y=2x的对称点在抛物线C上?如果存在,求所有满足条件的点Q的坐标;如果不存在,请说明理由.
正确答案
解:(1)设动点P的坐标为(x,y),点A的坐标为(xA,yA),则,
因为F的坐标为(1,0),所以,
由,得(x-xA,y-yA)=-2(xA-1,yA).
即,解得
代入y2=4x,得到动点P的轨迹方程为y2=8-4x.
(2)设点Q的坐标为(t,0).点Q关于直线y=2x的对称点为Q′(x,y),
则,解得
.
若Q′在C上,将Q′的坐标代入y2=4x,得4t2+15t=0,即t=0或.
所以存在满足题意的点Q,其坐标为(0,0)和().
解析
解:(1)设动点P的坐标为(x,y),点A的坐标为(xA,yA),则,
因为F的坐标为(1,0),所以,
由,得(x-xA,y-yA)=-2(xA-1,yA).
即,解得
代入y2=4x,得到动点P的轨迹方程为y2=8-4x.
(2)设点Q的坐标为(t,0).点Q关于直线y=2x的对称点为Q′(x,y),
则,解得
.
若Q′在C上,将Q′的坐标代入y2=4x,得4t2+15t=0,即t=0或.
所以存在满足题意的点Q,其坐标为(0,0)和().
抛物线将坐标平面分成两部分,我们将焦点所在的部分(不包括抛物线本身)称为抛物线的内部.若点N(a,b)在抛物线C:y2=2px(p>0)的内部,则直线l:by=p(x+a)与抛物线C的公共点的个数为( )
正确答案
解析
解:根据题意,点N(a,b)在抛物线C:y2=2px(p>0)的内部,
∴|b|<,且a>0;
又直线l:by=p(x+a)与抛物线C的方程联立,
得;
消去y,得;
px2+(2pa-2b2)x+pa2=0,
∵p>0,
且△=(2pa-2b2)2-4p•pa2=4(2pa-b2)(-b2)=4b2(b2-2pa)<0,
∴方程组无解;
∴直线与抛物线无公共点.
胡选:A.
已知以原点为对称中心、F(2,0)为右焦点的椭圆C过P(2,),直线l:y=kx+m(k≠0)交椭圆C于不同的两点A,B.
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)是否存在实数k,使线段AB的垂直平分线经过点Q(0,3)?若存在求出 k的取值范围;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)设椭圆C的方程为(a>b>0),
∵c=2,且椭圆过点P(2,),所以
,解得a2=8,b2=4,
所以椭圆C的方程为;
(Ⅱ)假设存在斜率为k的直线,其垂直平分线经过点Q(0,3),
设A(x1,y1)、B(x2,y2),AB的中点为N(x0,y0),
由,得(1+2k2)x2+4mkx+2m2-8=0,
则△=16m2k2-4(1+2k2)(2m2-8)=64k2-8m2+32>0,所以8k2-m2+4>0,
又,∴
,
,
∵线段AB的垂直平分线过点Q(0,3),∴kNQ•k=-1,即,∴-m=3+6k2,
代入△>0整理,得36k4+28k2+5<0,此式显然不成立.
∴不存在满足题意的k的值.
解析
解:(Ⅰ)设椭圆C的方程为(a>b>0),
∵c=2,且椭圆过点P(2,),所以
,解得a2=8,b2=4,
所以椭圆C的方程为;
(Ⅱ)假设存在斜率为k的直线,其垂直平分线经过点Q(0,3),
设A(x1,y1)、B(x2,y2),AB的中点为N(x0,y0),
由,得(1+2k2)x2+4mkx+2m2-8=0,
则△=16m2k2-4(1+2k2)(2m2-8)=64k2-8m2+32>0,所以8k2-m2+4>0,
又,∴
,
,
∵线段AB的垂直平分线过点Q(0,3),∴kNQ•k=-1,即,∴-m=3+6k2,
代入△>0整理,得36k4+28k2+5<0,此式显然不成立.
∴不存在满足题意的k的值.
已知椭圆E的中心在坐标原点O,焦点在坐标轴上,且经过两点.
(1)求椭圆E的方程;
(2)若平行于OM的直线l在y轴上的截距为b(b<0),直线l交椭圆E于两个不同点A、B,直线MA与MB的斜率分别为k1、k2,求证:k1+k2=0.
正确答案
解:(1)设椭圆E的方程为mx2+ny2=1(m>0,n>0,m≠n)
将代入椭圆E的方程,得
解得,所以椭圆E的方程为
.
(2)∵直线l平行于OM,且在y轴上的截距为b,又,
∴直线l的方程为.
由得x2+2bx+2b2-4=0,
设A(x1,y1)、B(x2,y2),则.
又,
,
故=
.
又,
所以上式分子=
=
故k1+k2=0.
解析
解:(1)设椭圆E的方程为mx2+ny2=1(m>0,n>0,m≠n)
将代入椭圆E的方程,得
解得,所以椭圆E的方程为
.
(2)∵直线l平行于OM,且在y轴上的截距为b,又,
∴直线l的方程为.
由得x2+2bx+2b2-4=0,
设A(x1,y1)、B(x2,y2),则.
又,
,
故=
.
又,
所以上式分子=
=
故k1+k2=0.
在矩形ABCD中,|AB|=2
,|AD|=2,E、F、G、H分别为矩形四条边的中点,以HF、GE所在直线分别为x,y轴建立直角坐标系(如图所示).若R、R′分别在线段0F、CF上,且
.
(Ⅰ)求证:直线ER与GR′的交点P在椭圆Ω:+y2=1上;
(Ⅱ)若M、N为椭圆Ω上的两点,且直线GM与直线GN的斜率之积为,求证:直线MN过定点;并求△GMN面积的最大值.
正确答案
解:(Ⅰ)∵,∴
,
.
又n>0,则直线GR‘的方程为①
又E(0,-1)则直线ER的方程为
②
由①②得
∵点P的坐标满足:
∴直线MN与MN的交点MN在椭圆上.
(Ⅱ)①当直线MN的斜率不存在时,设MN:x=t.
不妨取,N
,∴
,不合题意.
②当直线MN的斜率存在时,设MN的方程为y=kx+b,M(x1,y1),N(x2,y2).
联立方程 得(1+3k2)x2+6kbx+3b2-3=0
则△=12(3k2-b2+1)>0,
∴.
又kGM•kGN==
=
.
即
将代入上式得b2+2b-3=0
解得b=-3或b=1(舍)
∴直线过定点(0,-3).
∵,点G到直线MN的距离为
∴
由b=-3及△>0知:3k2-8>0,令 即3k2=t2+8.
∴ 当且仅当t=3时,
S△GMN=.
解析
解:(Ⅰ)∵,∴
,
.
又n>0,则直线GR‘的方程为①
又E(0,-1)则直线ER的方程为
②
由①②得
∵点P的坐标满足:
∴直线MN与MN的交点MN在椭圆上.
(Ⅱ)①当直线MN的斜率不存在时,设MN:x=t.
不妨取,N
,∴
,不合题意.
②当直线MN的斜率存在时,设MN的方程为y=kx+b,M(x1,y1),N(x2,y2).
联立方程 得(1+3k2)x2+6kbx+3b2-3=0
则△=12(3k2-b2+1)>0,
∴.
又kGM•kGN==
=
.
即
将代入上式得b2+2b-3=0
解得b=-3或b=1(舍)
∴直线过定点(0,-3).
∵,点G到直线MN的距离为
∴
由b=-3及△>0知:3k2-8>0,令 即3k2=t2+8.
∴ 当且仅当t=3时,
S△GMN=.
在直线和曲线上各任取一点,若把这两点间距离的最小值定义为直线与曲线间的距离,则直线2x+4y+13=0与椭圆间的距离为______.
正确答案
解析
解:设椭圆上任意一点(3cosθ,2sinθ),则
=
∴直线2x+4y+13=0与椭圆间的距离为
故答案为
已知椭圆E的中心在坐标原点O,其焦点与双曲线C:的焦点重合,且椭圆E的短轴的两个端点与其一个焦点构成正三角形.
(Ⅰ)求椭圆E的方程;
(Ⅱ)过双曲线C的右顶点A作直线l与椭圆E交于不同的两点P、Q.
①设M(m,0),当为定值时,求m的值;
②设点N是椭圆E上的一点,满足ON∥PQ,记△NAP的面积为S1,△OAQ的面积为S2,求S1+S2的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)由题意椭圆的焦点在x轴上,设方程为,其左右焦点为F1(-
,0),F2(
,0),∴c=
,
∵椭圆E的短轴的两个端点与其一个焦点构成正三角形,
∴a=2b,
∵a2=b2+c2,
∴a=2,b=1,
∴椭圆E的方程为;
(Ⅱ)①双曲线C右顶点为A(1,0),
当直线l的斜率存在时,设l的方程为y=k(x-1),
代入椭圆方程得(4k2+1)x2-8k2x+4k2-4=0,
设直线l与椭圆E交点P(x1,y1),Q(x2,y2),
则x1+x2=,x1x2=
,
∴•
=m2-m(x1+x2)+x1x2+y1y2=
=(4m2-8m+1)+
,
当2m-=0,即m=
时,
•
=
.
当直线l的斜率不存在时,直线l的方程为x=1,代入椭圆方程可得x=1,y=±.
不妨设P(1,),Q(1,-
),
由M(,0)可得
=(
,-
),
=(
,
),
∴•
=
,
综上所述,m=时,
•
为定值
;
②∵ON∥PQ,
∴S△NAP=S△OAP,
∴S1+S2=S△OPQ,
∵|PQ|=4•
,
∵原点O到直线PQ的距离为d=(k≠0),
∴S△OPQ==
令t=4k2+1,则k2=(t>1),
∴S==
,
∵t>1,
∴0<<1,
∴0<-+4<3,
∴0<S<.
当直线l的斜率不存在时,S△OPQ==
,
综上所述,S1+S2的取值范围是(0,].
解析
解:(Ⅰ)由题意椭圆的焦点在x轴上,设方程为,其左右焦点为F1(-
,0),F2(
,0),∴c=
,
∵椭圆E的短轴的两个端点与其一个焦点构成正三角形,
∴a=2b,
∵a2=b2+c2,
∴a=2,b=1,
∴椭圆E的方程为;
(Ⅱ)①双曲线C右顶点为A(1,0),
当直线l的斜率存在时,设l的方程为y=k(x-1),
代入椭圆方程得(4k2+1)x2-8k2x+4k2-4=0,
设直线l与椭圆E交点P(x1,y1),Q(x2,y2),
则x1+x2=,x1x2=
,
∴•
=m2-m(x1+x2)+x1x2+y1y2=
=(4m2-8m+1)+
,
当2m-=0,即m=
时,
•
=
.
当直线l的斜率不存在时,直线l的方程为x=1,代入椭圆方程可得x=1,y=±.
不妨设P(1,),Q(1,-
),
由M(,0)可得
=(
,-
),
=(
,
),
∴•
=
,
综上所述,m=时,
•
为定值
;
②∵ON∥PQ,
∴S△NAP=S△OAP,
∴S1+S2=S△OPQ,
∵|PQ|=4•
,
∵原点O到直线PQ的距离为d=(k≠0),
∴S△OPQ==
令t=4k2+1,则k2=(t>1),
∴S==
,
∵t>1,
∴0<<1,
∴0<-+4<3,
∴0<S<.
当直线l的斜率不存在时,S△OPQ==
,
综上所述,S1+S2的取值范围是(0,].
椭圆ax2+by2=1与直线y=1-2x相交于A、B两点,过原点与线段AB中点的直线的斜率为,则
的值为( )
正确答案
解析
解:设:点A(x1,y1),B(x2,y2),
把y=1-2x代入椭圆ax2+by2=1得:(a+4b)x2-4bx+b-1=0
△=(-4b)2-4(a+4b)(b-1)=4a+16b-4ab①.
.
,
=
.
设M是线段AB的中点,∴M().
∴直线OM的斜率为.
则.代入①满足△>0(a>0,b>0).
故选A.
已知椭圆E:的左顶点为A,左、右焦点分别为F1、F2,且圆C:
过A,F2两点.
(1)求椭圆E的方程;
(2)设直线PF2的倾斜角为α,直线PF1的倾斜角为β,当β-α=时,证明:点P在一定圆上.
正确答案
(1)解:圆与x轴交点坐标为
,
,
故,所以b=3,∴椭圆方程是:
.
(2)证明:设点P(x,y),因为F1(-,0),F2(
,0),
设点P(x,y),则=tanβ=
,
=tanα=
,
因为β-α=,所以tan(β-α)=-
.
因为tan(β-α)==
,
所以=-
,化简得x2+y2-2y=3.
所以点P在定圆x2+y2-2y=3上.
解析
(1)解:圆与x轴交点坐标为
,
,
故,所以b=3,∴椭圆方程是:
.
(2)证明:设点P(x,y),因为F1(-,0),F2(
,0),
设点P(x,y),则=tanβ=
,
=tanα=
,
因为β-α=,所以tan(β-α)=-
.
因为tan(β-α)==
,
所以=-
,化简得x2+y2-2y=3.
所以点P在定圆x2+y2-2y=3上.
已知O为坐标原点,点F的坐标为(1,0),点P是直线m:x=-1上一动点,
点M为PF的中点,点Q满足QM⊥PF,且QP⊥m.
(Ⅰ)求点Q的轨迹方程;
(Ⅱ)设过点(2,0)的直线l与点Q的轨迹交于A、B两点,
且∠AFB=θ.试问角θ能否等于?若能,求出相应的直线l的方程;若不能,请说明理由.
正确答案
解:(I)设点Q(x,y),由已知得点Q在FP的中垂线上,(1分)
即|QP|=|QF|,(2分)
根据抛物线的定义知,动点Q在以F为焦点,以直线m为准线的抛物线上,(4分)
∴点Q的轨迹方程为y2=4x(x≠0).(6分)
(注:没有写出x≠0扣1分)
(Ⅱ)当直线l的斜率不存在时,点A坐标为,点B坐标为
,
∵点F坐标为(1,0),可以推出∠AFB.(8分)
当直线l的斜率存在时,
设l的方程为y=k(x-2),它与抛物线y2=4x的交点坐标分别为A(x1,y1)、B(x2,y2).
由得k2x2-(4k2+4)x+4k2=0(k≠0).
得x1x2=4,y1y2=-8.(10分)
假定θ=p,则有cosθ=,
如图,即(*)
由定义得|AF|=x1+1,|BF|=x2+1.
从而有|AF|2+|BF|2-|AB|2
=(x1+1)2+(x2+1)2-(x1-x2)2-(y1-y2)2
=-2(x1+x2)-6.
∴|AF|•|BF|=(x1+1)(x2+1)=x1x2+x1+x2+1=x1+x2+5,(12分)
将上式代入(*)得,即x1+x2+1=0.
这与x1>0且x2>0相矛盾.
综上,θ角不能等于.(14分)
解析
解:(I)设点Q(x,y),由已知得点Q在FP的中垂线上,(1分)
即|QP|=|QF|,(2分)
根据抛物线的定义知,动点Q在以F为焦点,以直线m为准线的抛物线上,(4分)
∴点Q的轨迹方程为y2=4x(x≠0).(6分)
(注:没有写出x≠0扣1分)
(Ⅱ)当直线l的斜率不存在时,点A坐标为,点B坐标为
,
∵点F坐标为(1,0),可以推出∠AFB.(8分)
当直线l的斜率存在时,
设l的方程为y=k(x-2),它与抛物线y2=4x的交点坐标分别为A(x1,y1)、B(x2,y2).
由得k2x2-(4k2+4)x+4k2=0(k≠0).
得x1x2=4,y1y2=-8.(10分)
假定θ=p,则有cosθ=,
如图,即(*)
由定义得|AF|=x1+1,|BF|=x2+1.
从而有|AF|2+|BF|2-|AB|2
=(x1+1)2+(x2+1)2-(x1-x2)2-(y1-y2)2
=-2(x1+x2)-6.
∴|AF|•|BF|=(x1+1)(x2+1)=x1x2+x1+x2+1=x1+x2+5,(12分)
将上式代入(*)得,即x1+x2+1=0.
这与x1>0且x2>0相矛盾.
综上,θ角不能等于.(14分)
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