- 圆锥曲线与方程
- 共14739题
已知抛物线C:x2=2py(p>0)的焦点为
,准线为l,点P(x0,y0)(y0>p)为抛物线C上的一点,且△FOP的外接圆圆心到准线的距离为
.
(Ⅰ)求抛物线C的方程;
(Ⅱ)若圆F的方程为x2+(y-1)2=1,过点P作圆F的2条切线分别交x轴于点M,N,求△PMN面积的最小值及此事y0的值.
正确答案
解:(I)△FOP的外接圆的圆心在线段OF,FP的中垂线的交点上,且线段OF的中垂线为直线,
则圆心的纵坐标为,故圆心到准线的距离为
,解得p=2,即抛物线C的方程为x2=4y.
(II)由题意知过点P的圆x2+(y-1)2=1的切线的斜率存在,设切线方程为y-y0=k(x-x0),即kx-y-kx0+y0=0.
则点F(0,1)到直线的距离.令d=1,则
,
整理得.
设两条切线PM,PN的斜率分别为k1,k2,则,
,
且直线PM:y-y0=k1(x-x0),直线PN:y-y0=k2(x-x0),故,
.
因此.
所以.
设(t>2),则
,
令t2-3t-6=0,则(舍),或
.
当t∈时,f′(t)<0,f(t)在
上单点递减,
当t∈时,f′(t)>0,f(t)在
上单调递增,
因此=
=.
所以△PMN面积的最小值为.
此时.
解析
解:(I)△FOP的外接圆的圆心在线段OF,FP的中垂线的交点上,且线段OF的中垂线为直线,
则圆心的纵坐标为,故圆心到准线的距离为
,解得p=2,即抛物线C的方程为x2=4y.
(II)由题意知过点P的圆x2+(y-1)2=1的切线的斜率存在,设切线方程为y-y0=k(x-x0),即kx-y-kx0+y0=0.
则点F(0,1)到直线的距离.令d=1,则
,
整理得.
设两条切线PM,PN的斜率分别为k1,k2,则,
,
且直线PM:y-y0=k1(x-x0),直线PN:y-y0=k2(x-x0),故,
.
因此.
所以.
设(t>2),则
,
令t2-3t-6=0,则(舍),或
.
当t∈时,f′(t)<0,f(t)在
上单点递减,
当t∈时,f′(t)>0,f(t)在
上单调递增,
因此=
=.
所以△PMN面积的最小值为.
此时.
过抛物线y2=8x的焦点F作倾斜角为135°的直线交抛物线于A,B两点,则弦AB的长为( )
正确答案
解析
解:由y2=8x得其焦点F(2,0).
则过抛物线y2=8x的焦点F且倾斜角为135°的直线方程为y=-1×(x-2),即x+y-2=0.
由,得x2-12x+4=0.
设A(x1,y1),(x2,y2)
则x1+x2=12,x1x2=4.
所以|AB|==
=
.
故选D.
已知m,n,s,t∈R+,m+n=2,,其中m、n是常数,当s+t取最小值
时,m、n对应的点(m,n)是双曲线
一条弦的中点,则此弦所在的直线方程为______.
正确答案
x-2y+1=0
解析
解:由已知得=
,由于s+t的最小值是
,因此
,又m+n=2,所以m=n=1.设以点(m,n)为中点的弦的两个端点的坐标分别是(x1,y1),(x2,y2),则有
①.又该两点在双曲线上,则有
,
,两式相减得
②,把①代入②得
,即所求直线的斜率是
,所求直线的方程是
,即x-2y+1=0.
故答案为x-2y+1=0
已知一直线l过点为P(2,1),且与椭圆相交于A、B两点.
(Ⅰ)若弦AB的中点为P,求直线l的方程;
(Ⅱ)求△AOB面积的最大值及面积最大时直线l的方程(O为坐标原点).
正确答案
解:(1)若斜率不存在,若弦AB的中点为P(2,1),与题意不符,不成立.
若斜率存在,设斜率为k则直线的方程为:y-1=k(x-2),即y=kx+1-2k,
代入椭圆方程得:x2-2(kx+1)-2k2=8,
整理得:(1+2k2)x2+4k(1-2k)x+2(1-2k)2-8=0,①
设,
解得:k=-1,
即l的方程为:x+y-3=0.
(2)由方程①可求得,弦长|AB|==
,
原点到直线l的距离为,
∴;
当且仅当时取等号,此时直线l的方程为x+4y-6=0.
当斜率不存在时,求得S△AOB=.
所以三角形面积的最大值为,此时直线方程为x+4y-6=0或x=2.
解析
解:(1)若斜率不存在,若弦AB的中点为P(2,1),与题意不符,不成立.
若斜率存在,设斜率为k则直线的方程为:y-1=k(x-2),即y=kx+1-2k,
代入椭圆方程得:x2-2(kx+1)-2k2=8,
整理得:(1+2k2)x2+4k(1-2k)x+2(1-2k)2-8=0,①
设,
解得:k=-1,
即l的方程为:x+y-3=0.
(2)由方程①可求得,弦长|AB|==
,
原点到直线l的距离为,
∴;
当且仅当时取等号,此时直线l的方程为x+4y-6=0.
当斜率不存在时,求得S△AOB=.
所以三角形面积的最大值为,此时直线方程为x+4y-6=0或x=2.
若抛物线y2=-2px(p>0)的焦点与双曲线的左焦点重合,则p的值______.
正确答案
4
解析
解:双曲线的左焦点为(-2,0)
∵抛物线y2=-2px(p>0)的焦点与双曲线的左焦点重合,
∴
∴p=4
故答案为:4
已知抛物线的顶点在坐标原点,对称轴为y轴,且与圆x2+y2=4相交的公共弦长等于,则此抛物线的方程为______.
正确答案
x2=±3y
解析
解:由题意,开口向上时,设抛物线方程为x2=2py(p>0)
∵抛物线与圆x2+y2=4相交的公共弦长等于,
∴弦的端点的坐标为(±,1)
代入抛物线方程可得2p=3,∴抛物线方程为x2=3y
同理可得开口向下时,设抛物线方程为x2=-2py(p>0)
∵抛物线与圆x2+y2=4相交的公共弦长等于,
∴弦的端点的坐标为(±,-1)
代入抛物线方程可得2p=3,∴抛物线方程为x2=-3y
故答案为:x2=±3y.
已知抛物线y=ax2与直线y=kx+1交于两点,其中一点坐标为(1,4),则另一个点的坐标为______.
正确答案
(-,
)
解析
解:∵抛物线y=ax2与直线y=kx+1交于两点,其中一点坐标为(1,4),
∴a=4,k+1=4
∴a=4,k=3
∴抛物线为y=4x2,直线为y=3x+1
联立可得4x2-3x-1=0,∴x=1或x=-
∴y=4或y=,
∴另一个点的坐标为(-,
)
故答案为(-,
).
直线l:y=kx+1与双曲线c:3x2-y2=1相交于A、B两点.
(1)若以AB为直径的圆过原点,求直线l的方程;
(2)若A、B两点在双曲线的右支上,求直线l的倾斜角的范围.
正确答案
解:(1)直线l:y=kx+1代入双曲线c:3x2-y2=1,消去y得(3-k2)x2-2kx-2=0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=,x1x2=-
,
∵以AB为直径的圆过原点,
∴x1x2+y1y2=0,
∴x1x2+(kx1+1)(kx2+1)=0,
∴(1+k2)x1x2+k(x1+x2)+1=0,
∴-(1+k2)•+k•
+1=0,
∴k=±1,
∴直线l的方程为y=±x+1;
(2)∵A.B在双曲线的右支上,
∴x1+x2=>0,x1x2=-
>0且3-k2≠0,△>0
解得-<k<-
,
∴直线l的倾斜角的范围为(-arctan,
).
解析
解:(1)直线l:y=kx+1代入双曲线c:3x2-y2=1,消去y得(3-k2)x2-2kx-2=0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=,x1x2=-
,
∵以AB为直径的圆过原点,
∴x1x2+y1y2=0,
∴x1x2+(kx1+1)(kx2+1)=0,
∴(1+k2)x1x2+k(x1+x2)+1=0,
∴-(1+k2)•+k•
+1=0,
∴k=±1,
∴直线l的方程为y=±x+1;
(2)∵A.B在双曲线的右支上,
∴x1+x2=>0,x1x2=-
>0且3-k2≠0,△>0
解得-<k<-
,
∴直线l的倾斜角的范围为(-arctan,
).
已知抛物线y2=2px(p>0)的焦点F与椭圆的一个焦点重合,它们在第一象限内的交点为T,且TF与x轴垂直,则椭圆的离心率为( )
正确答案
解析
解:依题意抛物线y2=2px(p>0)的焦点F与椭圆的一个焦点重合,
得:,
由TF=及TF=p,得
,
∴b2=2ac,
又c2 +b2 -a2=0,∴c2+2ac-a2=0,∴e2+2e-1=0,
解得 .
故选B.
已知双曲线方程为,过双曲线的右焦点作直线与双曲线相交,所得弦长为8的直线有( )条.
正确答案
解析
解:双曲线右焦点为(5,0),
(1)当直线不存在斜率时,弦端点为(5,),(5,-
),此时弦长为
,不合题意,
因为该弦是直线交双曲线于同支最短的弦,根据双曲线的对称性知交于同支为8的弦必有两条;
(2)当斜率为0时,弦长为实轴长为8,由此可知交双曲线两支且弦长为8的只有一条;
综上,过双曲线的右焦点作直线与双曲线相交,所得弦长为8的直线有3条.
故选B.
已知椭圆C1:+
=1的离心率为e=
且与双曲线C2:
-
=1有共同焦点.
(1)求椭圆C1的方程;
(2)在椭圆C1落在第一象限的图象上任取一点作C1的切线l,求l与坐标轴围成的三角形的面积的最小值;
(3)设椭圆C1的左、右顶点分别为A,B,过椭圆C1上的一点D作x轴的垂线交x轴于点E,若C点满足⊥
,
∥
,连结AC交DE于点P,求证:PD=PE.
正确答案
(1)解:由e=,可得:
,即
,
∴,a2=4b2 ①
又∵c2=2b2+1,即a2-b2=2b2+1 ②
联立①②解得:a2=4,b2=1,
∴椭圆C1的方程为:;
(2)解:∵l与椭圆C1相切于第一象限内的一点,
∴直线l的斜率必存在且为负,
设直线l的方程为:y=kx+m(k<0),
联立,消去y整理可得:
③
根据题意可得方程③只有一实根,
∴△=,
整理可得:m2=4k2+1 ④
∵直线l与两坐标轴的交点分别为且k<0,
∴l与坐标轴围成的三角形的面积 ⑤
④代入⑤可得:(当且仅当k=-
时取等号);
(3)证明:由(1)得A(-2,0),B(2,0),
设D(x0,y0),∴E(x0,0),
∵,
∴可设C(2,y1),
∴,
由可得:(x0+2)y1=2y0,即
,
∴直线AC的方程为:,整理得:
,
点P在DE上,令x=x0代入直线AC的方程可得:,
即点P的坐标为,
∴P为DE的中点
∴PD=DE.
解析
(1)解:由e=,可得:
,即
,
∴,a2=4b2 ①
又∵c2=2b2+1,即a2-b2=2b2+1 ②
联立①②解得:a2=4,b2=1,
∴椭圆C1的方程为:;
(2)解:∵l与椭圆C1相切于第一象限内的一点,
∴直线l的斜率必存在且为负,
设直线l的方程为:y=kx+m(k<0),
联立,消去y整理可得:
③
根据题意可得方程③只有一实根,
∴△=,
整理可得:m2=4k2+1 ④
∵直线l与两坐标轴的交点分别为且k<0,
∴l与坐标轴围成的三角形的面积 ⑤
④代入⑤可得:(当且仅当k=-
时取等号);
(3)证明:由(1)得A(-2,0),B(2,0),
设D(x0,y0),∴E(x0,0),
∵,
∴可设C(2,y1),
∴,
由可得:(x0+2)y1=2y0,即
,
∴直线AC的方程为:,整理得:
,
点P在DE上,令x=x0代入直线AC的方程可得:,
即点P的坐标为,
∴P为DE的中点
∴PD=DE.
过定点P(0,1),且与抛物线y2=2x只有一个公共点的直线方程为______.
正确答案
y=1,或 x=0,或 x-2y+2=0
解析
解:①设直线l的斜率等于k,则当 k=0时,直线l的方程为 y=1,满足直线与抛物线y2=2x仅有一个公共点,
当k≠0时,直线l是抛物线的切线,设直线l的方程为 y=kx+1,
代入抛物线的方程可得:
k2x2+(2k-2)x+1=0,根据判别式等于0,求得 k=,故切线方程为 y=
x+1.
②当斜率不存在时,直线方程为x=0,经过检验可得此时直线也与抛物线y2=2x相切.
故答案为:y=1,或 x=0,或 x-2y+2=0.
已知圆的方程为x2+y2=4,过点M(2,4)作圆的两条切线,切点分别为A1、A2,直线A1A2恰好经过椭圆
的右顶点和上顶点.
(Ⅰ)求椭圆的方程;
(Ⅱ)设直线x=-1与椭圆相交于A、B两点,P是椭圆上异于A、B的任意一点,直线AP、BP分别交定直线l:x=-4于两点Q、R,求证为定值.
正确答案
解:(Ⅰ) 观察知,x=2是圆的一条切线,切点为A1(2,0),
设O为圆心,根据圆的切线性质,MO⊥A1A2,
∴,
∴直线A1A2的方程为.
直线A1A2与y轴相交于(0,1),依题意a=2,b=1,
所求椭圆的方程为.
(Ⅱ)椭圆方程为,设P(x0,y0),A(-1,t),B(-1,-t),
则有,
,
在直线AP的方程中,令x=-4,整理得
.①
同理,.②
①×②,并将,
代入得yQ•yR=
==
=-3.
而=13为定值.
解析
解:(Ⅰ) 观察知,x=2是圆的一条切线,切点为A1(2,0),
设O为圆心,根据圆的切线性质,MO⊥A1A2,
∴,
∴直线A1A2的方程为.
直线A1A2与y轴相交于(0,1),依题意a=2,b=1,
所求椭圆的方程为.
(Ⅱ)椭圆方程为,设P(x0,y0),A(-1,t),B(-1,-t),
则有,
,
在直线AP的方程中,令x=-4,整理得
.①
同理,.②
①×②,并将,
代入得yQ•yR=
==
=-3.
而=13为定值.
已知椭圆C1:
(a>b>0)的左、右顶点分别是A、B,P是双曲线C2:
=1右支x轴上方的一点,连接AP交椭圆于点C,连接PB并延长交椭圆于点D.
(1)若a=2b,求椭圆C1及双曲线C2的离心率;
(2)若△ACD和△PCD的面积相等,求点P的坐标(用a,b表示).
正确答案
解:(1)∵a=2b,∴在椭圆C1:(a>b>0)中,
∴椭圆C1的离心率为;
在双曲线C2中,,
∴双曲线C2的离心率为;
(2)设P、C的坐标分别为(x0,y0),(x1,y1)
由题意知A,B的坐标分别为(-a,0),(a,0)
∵△ACD和△PCD的面积相等,
∴|AC|=|PC|
∴,
代入椭圆C1:得
①
∵P(x0,y0)是双曲线C2:=1右支x轴上方的一点,
∴②
②代入①化简可得
∴x0=2a或-a(舍去)
∴
∴点P的坐标为(2a,b).
解析
解:(1)∵a=2b,∴在椭圆C1:(a>b>0)中,
∴椭圆C1的离心率为;
在双曲线C2中,,
∴双曲线C2的离心率为;
(2)设P、C的坐标分别为(x0,y0),(x1,y1)
由题意知A,B的坐标分别为(-a,0),(a,0)
∵△ACD和△PCD的面积相等,
∴|AC|=|PC|
∴,
代入椭圆C1:得
①
∵P(x0,y0)是双曲线C2:=1右支x轴上方的一点,
∴②
②代入①化简可得
∴x0=2a或-a(舍去)
∴
∴点P的坐标为(2a,b).
如图,点F1(-c,0),F2(c,0)分别是椭圆C:
(a>b>0)的左右焦点,经过F1做x轴的垂线交椭圆C的上半部分于点P,过点F2作直线PF2垂线交直线
于点Q.
(Ⅰ)如果点Q的坐标是(4,4),求此时椭圆C的方程;
(Ⅱ)证明:直线PQ与椭圆C只有一个交点.
正确答案
(Ⅰ)解:将点P(-c,y1)(y1>0)代入得
∴P
∵点Q的坐标是(4,4),PF2⊥QF2
∴
∵
∴a=2,c=1,b=
∴椭圆C的方程为;
(Ⅱ)证明:设Q,∵PF2⊥QF2
∴
∴y2=2a
∴
∵P,∴
∵,∴
∴y′=
∴当x=-c时,y′==
∴直线PQ与椭圆C只有一个交点.
解析
(Ⅰ)解:将点P(-c,y1)(y1>0)代入得
∴P
∵点Q的坐标是(4,4),PF2⊥QF2
∴
∵
∴a=2,c=1,b=
∴椭圆C的方程为;
(Ⅱ)证明:设Q,∵PF2⊥QF2
∴
∴y2=2a
∴
∵P,∴
∵,∴
∴y′=
∴当x=-c时,y′==
∴直线PQ与椭圆C只有一个交点.
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