- 圆锥曲线与方程
- 共14739题
已知椭圆(
)右顶点与右焦点的距离为
,短轴长为
.
(I)求椭圆的方程;
(II)过左焦点的直线与椭圆分别交于
、
两点,若三角形
的面积为
,求直线
的方程.
正确答案
(I);(II)
或
试题分析:(I)由题意列关于a、b、c的方程组,解方程得a、b、c的值,既得椭圆的方程;(II)非两种情况讨论:当直线与
轴垂直时,
,此时
不符合题意故舍掉;当直线
与
轴不垂直时,设直线
的方程为:
,代入椭圆方程消去
得:
,再由韦达定理得
,再由点到直线的距离公式得原点到直线的
距离
,所以三角形的面积
从而可得直线的方程.
试题解析:(Ⅰ)由题意, , 解得
即:椭圆方程为
3分
(Ⅱ)当直线与
轴垂直时,
,此时
不符合题意故舍掉; 4分
当直线与
轴不垂直时,设直线
的方程为:
,
代入消去得:
. 6分
设 ,则
, 7分
所以 . 9分
原点到直线的距离
,所以三角形的面积
.
由, 12分
所以直线或
. 13分
已知动点到两个定点
的距离的和等于4.
(1)求动点所在的曲线
的方程;
(2)若点在曲线
上,且
,试求
面积的最大值和最小值.
正确答案
(1)(2)
的最小值为
,最大值为1
(1)根据题意,动点满足椭圆定义,且
因此动点所在的曲线方程为
(2) 设,
,
的斜率为
,则
的方程为
,
的方程为
解方程组得
,
同理可求得,
面积
=
令,则
令
所以,即
当时,可求得
,故
,
故的最小值为
,最大值为1.
已知椭圆的左右焦点分别为
,点
为短轴的一个端点,
.
(1)求椭圆的方程;
(2)如图,过右焦点,且斜率为
的直线
与椭圆
相交于
两点,
为椭圆的右顶点,直线
分别交直线
于点
,线段
的中点为
,记直线
的斜率为
.
求证: 为定值.
正确答案
(1);(2)详见解析
试题分析:(1)由点为短轴的一个端点可知
,在直角三角形
中已知
,从而可得
。因为
,所以
.(2)设过点
的直线
方程为:
,与椭圆方程联立消去
整理为关于
的一元二次方程,设点
即
为方程的两根,可得根与系数的关系。由斜率公式可分别求得直线
和直线
的斜率,根据点斜式可得两直线方程。直线
和直线
分别与直线
联立,求交点
。根据中点坐标公式可得点
坐标。根据斜率公式求
。即可证得
为定值。
解:(1)由条件可知, 2分
故所求椭圆方程为. 4分
(2)设过点的直线
方程为:
. 5分
由可得:
6分
因为点在椭圆内,所以直线
和椭圆都相交,即
恒成立.
设点,则
. 8分
因为直线的方程为:
,
直线的方程为:
, 9分
令,可得
,
,
所以点的坐标
. 10分
直线的斜率为
12分
所以为定值
. 13分
若AB是过二次曲线中心的任一条弦,M是二次曲线上异于A、B的任一点,且AM、BM均与坐标轴不平行,则对于椭圆
有
。类似地,对于双曲线
有
= 。
正确答案
略
已知椭圆.
(1)我们知道圆具有性质:若为圆O:
的弦AB的中点,则直线AB的斜率
与直线OE的斜率
的乘积
为定值。类比圆的这个性质,写出椭圆
的类似性质,并加以证明;
(2)如图(1),点B为在第一象限中的任意一点,过B作
的切线
,
分别与x轴和y轴的正半轴交于C,D两点,求三角形OCD面积的最小值;
(3)如图(2),过椭圆上任意一点
作
的两条切线PM和PN,切点分别为M,N.当点P在椭圆
上运动时,是否存在定圆恒与直线MN相切?若存在,求出圆的方程;若不存在,请说明理由.
图(1) 图(2)
正确答案
(1)见解析 (2) (3)存在,
(1)若A,B为椭圆上相异的两点,
为A,B中点,当直线AB的斜率
与直线OP的斜率
的乘积
必为定值;(1分)
证1:设,则
(2)-(1)得:,(2分)
仅考虑斜率存在的情况
(4分)
证2:设AB:与椭圆
联立得:
, (2分)
所以(4分)
(2)(ⅰ)当点A无限趋近于点B时,割线AB的斜率就等于椭圆上的B的切线的斜率,
即,
所以点B处的切线QB:(6分)
令,
,令
,所以
(8分)
又点B在椭圆的第一象限上,所以
,当且仅当
所以当时,三角形OCD的面积的最小值为
---10分(没写等号成立扣1分)
(ⅱ)设,由(ⅰ)知点
处的切线为:
又过点
,所以
,又可理解为点
在直线
上同理点
在直线
上,所以直线MN的方程为:
(12分)
所以原点O到直线MN的距离,所以直线MN始终与圆
相切. (14分)
如图,椭圆C:=1(a>b>0)的离心率为
,其左焦点到点P(2,1)的距离为
.不过原点O的直线l与C相交于A,B两点,且线段AB被直线OP平分.
(1)求椭圆C的方程;
(2)求△ABP面积取最大值时直线l的方程.
正确答案
(1)=1(2)3x+2y+2
-2=0.
(1)设椭圆左焦点为F(-c,0),则由题意得得
所以椭圆方程为=1.
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),线段AB的中点为M.当直线AB与x轴垂直时,直线AB的方程为x=0,与不过原点的条件不符,舍去.故可设直线AB的方程为y=kx+m(m≠0),由消去y,整理得(3+4k2)x2+8kmx+4m2-12=0,①
则Δ=64k2m2-4(3+4k2)(4m2-12)>0,,
所以线段AB的中点为M.
因为M在直线OP:y=x上,所以
=
,得m=0(舍去)或k=-
.
此时方程①为3x2-3mx+m2-3=0,则Δ=3(12-m2)>0,,所以AB=
·|x1-x2|=
·
,设点P到直线AB的距离为d,则d=
.设△ABP的面积为S,则S=
AB·d=
.其中m∈(-2
,0)∪(0,2
).令u(m)=(12-m2)(m-4)2,m∈[-2
,2
],u′(m)=-4(m-4)(m2-2m-6)=-4(m-4)·(m-1-
)(m-1+
).所以当且仅当m=1-
时,u(m)取到最大值.故当且仅当m=1-
时,S取到最大值.综上,所求直线l的方程为3x+2y+2
-2=0
如图,正方形ABCD内接于椭圆=1(a>b>0),且它的四条边与坐标轴平行,正方形MNPQ的顶点M、N在椭圆上,顶点P、Q在正方形的边AB上,且A、M都在第一象限.
(1)若正方形ABCD的边长为4,且与y轴交于E、F两点,正方形MNPQ的边长为2.
①求证:直线AM与△ABE的外接圆相切;
②求椭圆的标准方程;
(2)设椭圆的离心率为e,直线AM的斜率为k,求证:2e2-k是定值.
正确答案
(1)①见解析②=1(2)见解析
(1)证明:①依题意:A(2,2),M(4,1),E(0,-2),∴=(2,-1),
=(-2,-4),∴
·
=0,∴AM⊥AE.
∵AE为Rt△ABE外接圆直径,∴直线AM与△ABE的外接圆相切.
②解:由解得椭圆标准方程为
=1.
(2)证明:设正方形ABCD的边长为2s,正方形MNPQ的边长为2t,则A(s,s),M(s+2t,t),代入椭圆方程=1,得
即
∴e2=1-.∵k=
,∴2e2-k=2为定值.
(本题满分16分) 已知椭圆:
的离心率为
,
分别为椭圆
的左、右焦点,若椭圆
的焦距为2.
⑴求椭圆的方程;
⑵设为椭圆上任意一点,以
为圆心,
为半径作圆
,当圆
与椭圆的右准线
有公共点时,求△
面积的最大值.
正确答案
⑴.⑵
.
(1)由离心率和b值,不难求出a,从而方程易求。
(2)在(1)的基础上,可知由于圆与
有公共点,所以
到
的距离
小于或等于圆的半径
.因为
,所以
,
即 .然后再借助椭圆方程,消y0转化为
求解即可。
解:⑴因为,且
,所以
.……………………………………2分
所以.………………………………………………………………………………4分
所以椭圆的方程为
.……………………………………………………6分
⑵设点的坐标为
,则
.
因为,
,所以直线
的方程为
.………………………………8分
由于圆与
有公共点,所以
到
的距离
小于或等于圆的半径
.
因为,所以
,………………10分
即 .
又因为,所以
.…………………………12分
解得,又
,∴
.……………………………………14分
当时,
,所以
.…………16分
若椭圆的左、右焦点分别为
,抛物线
的焦点为F。若
,则此椭圆的离心率为 。
正确答案
由题意,有点的坐标为:
,
点的坐标为:
,
点的坐标为:
,又因为
有
,即:
………..①,因为
,
,
三点共线,有:
即:
………②,由①,②有:
,故其离心率
给定椭圆,称圆心在坐标原点O,半径为
的圆是椭圆C的“伴随圆”,已知椭圆C的两个焦点分别是
.
(1)若椭圆C上一动点满足
,求椭圆C及其“伴随圆”的方程;
(2)在(1)的条件下,过点作直线l与椭圆C只有一个交点,且截椭圆C的“伴随圆”所得弦长为
,求P点的坐标;
(3)已知,是否存在a,b,使椭圆C的“伴随圆”上的点到过两点
的直线的最短距离
.若存在,求出a,b的值;若不存在,请说明理由.
正确答案
(1)椭圆方程,伴随圆方程
;(2)
;(3)存在,
.
试题分析:(1)这是基本题,题设实质已知,要求椭圆标准方程,已知圆心及半径求圆的方程;(2)为了求
点坐标,我们可设直线
方程为
,直线
与椭圆只有一个公共点,即直线
的方程与椭圆的方程联立方程组,这个方程组只有一个解,消元后利用
可得
的一个方程,又直线
截圆所得弦长为
,又得一个关于
的方程,联立可解得
;(3)这是解析几何中的存在性问题,解决方法都是假设存在,然后去求出这个
,能求出就说明存在,不能求出就说明不存在.解法如下,写出过点
的直线方程,求出圆心到这条直线的距离为
,可见当圆半径不小于3时,圆上的点到这条直线的最短距离为0,即当
时,
,但由于
,无解,当圆半径小于3时,圆上的点到这条直线的最短距离为
,由此得
,又有
,可解得
,故存在.
(1)由题意:,则
,所以椭圆
的方程为
, 2分
其“伴随圆”的方程为. 4分
(2)设直线的方程为
由得
6分
则有得
, ① 7分
由直线截椭圆
的“伴随圆”所得弦长为
,可得
,得
② 8分
由①②得,又
,故
,所以
点坐标为
. 9分
(3)过的直线的方程为:
,
即,得
11分
由于圆心到直线
的距离为
, 13分
当时,
,但
,所以,等式不能成立;
当时,
,
由得
所以
因为,所以
,
得.所以
15分
已知曲线C:(5-m)x2+(m-2)y2=8(m∈R).
(1)若曲线C是焦点在x轴上的椭圆,求m的取值范围;
(2)设m=4,曲线C与y轴的交点为A,B(点A位于点B的上方),直线y=kx+4与曲线C交于不同的两点M,N,直线y=1与直线BM交于点G.求证:A,G,N三点共线.
正确答案
(1)(2)见解析
学生错解:解:(1)曲线C是焦点在x轴上的椭圆,当且仅当解得2<m<5,所以m的取值范围是(2,5).
(2)当m=4时,曲线C的方程为x2+2y2=8,点A,B的坐标分别为(0,2),(0,-2).
由得(1+2k2)x2+16kx+24=0.
设点M,N的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),则y1=kx1+4,y2=kx2+4,x1+x2=,x1x2=
.直线BM的方程为y+2=
x,点G的坐标为
.
因为直线AN和直线AG的斜率分别为kAN=,kAG=-
,所以kAN-kAG=
=
=
=
=0.
即kAN=kAG.故A,G,N三点共线.
审题引导:(1)方程的曲线是焦点在x轴上的椭圆;
(2)证明三点共线的常用方法.
规范解答:解:(1)曲线C是焦点在x轴上的椭圆,当且仅当 (3分)
解得<m<5,所以m的取值范围是
.(4分)
(2)当m=4时,曲线C的方程为x2+2y2=8,点A,B的坐标分别为(0,2),(0,-2).(5分)
由得(1+2k2)x2+16kx+24=0.(6分)
因为直线与曲线C交于不同的两点,所以Δ=(16k)2-4(1+2k2)×24>0,即k2>.(7分)
设点M,N的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),则y1=kx1+4,y2=kx2+4,
x1+x2=,x1x2=
.(8分)
直线BM的方程为y+2=x,点G的坐标为
.(9分)
因为直线AN和直线AG的斜率分别为kAN=,kAG=-
,(11分)
所以kAN-kAG==0.
即kAN=kAG.(13分)故A,G,N三点共线.(14分)
错因分析:易忽视焦点在x轴上,漏掉这一条件,从而失误.联立消元后易忽视Δ>0这一前提条件.
已知抛物线的焦点为椭圆
的右焦点,且椭圆的长轴长为4,M、N是椭圆上的的动点.
(1)求椭圆标准方程;
(2)设动点满足:
,直线
与
的斜率之积为
,证明:存在定点
使
得为定值,并求出
的坐标;
(3)若在第一象限,且点
关于原点对称,
垂直于
轴于点
,连接
并延长交椭圆于点
,记直线
的斜率分别为
,证明:
.
正确答案
(1);(2)存在
使得
;(3)证明过程详见试题解析.
试题分析:(1)由双曲线的焦点与椭圆
的焦点重合求出椭圆中的
,再由
,求出所求椭圆方程为
;(2)先设
,由
,结合椭圆的标准方程可以得到
使得
为定值;(3)要证明
就是要考虑
,详见解析.
试题解析:(1)由题设可知:因为抛物线的焦点为
,
所以椭圆中的又由椭圆的长轴为4得
故
故椭圆的标准方程为:
(2)设,
由可得:
由直线OM与ON的斜率之积为可得:
,即
由①②可得:
M、N是椭圆上的点,故
故,即
由椭圆定义可知存在两个定点,
使得动点P到两定点距离和为定值;
(3)设,由题设可知
,
由题设可知斜率存在且满足
.
将③代入④可得:⑤
点在椭圆
,
故
(本小题满分12分)已知椭圆过点A(a,0),B(0,b)的直
线倾斜角为,原点到该直线的距离为
.
(1)求椭圆的方程;
(2)斜率小于零的直线过点D(1,0)与椭圆交于M,N两点,若求直线MN的方程;
(3)是否存在实数k,使直线交椭圆于P、Q两点,以PQ为直径的圆过点D(1,0)?若存在,求出k的值;若不存在,请说明理由。
正确答案
解:(Ⅰ)由,
,得
,
,
所以椭圆方程是:……………………3分
(Ⅱ)设MN:代入
,得
,
设,由
,得
.
由,
……………………6分
得,
,
(舍去)
直线的方程为:
即
……………………8分
(Ⅲ)将代入
,得
(*)
记,
,
为直径的圆过
,则
,即
,又
,
,得
………①
又,代入①解得
……………11分
此时(*)方程,
存在
,满足题设条件.…………12分
略
如图,已知焦点在轴上的椭圆
经过点
,直线
交椭圆于不同的两点.
(1)求该椭圆的标准方程;
(2)求实数的取值范围;
(3)是否存在实数,使△
是以
为直角的直角三角形,若存在,求出
的值,若不存,请说明理由.
正确答案
(1)(2)
(3)见解析
试题分析:(1)设出椭圆方程的标准形式,由离心率的值及椭圆过点(4,1)求出待定系数,得到椭圆的标准方程.
(2)把直线方程代入椭圆的方程,由判别式大于0,求出m的范围即可;
(3)对于存在性问题,可先假设存在,即假设存在实数m满足题意,再利用△ABM为直角三角形,结合向量垂直的条件求出m,若出现矛盾,则说明假设不成立,即不存在;否则存在.
试题解析:解:(1)依题意,解得
, 2分
所以椭圆的标准方程是. 3分
(2)由得
, 4分
直线
与椭圆有两个不同的交点,
6分
解得 7分
(3)假设存在实数满足题意,则由
为直角得
, 8分
设,
,由(2)得
,
9分
,
10分
,
11分
12分
得
13分
因为,
综上所述,存在实数使△
为直角三角形. 14分
如图中心在原点,焦点在轴上的椭圆,离心率
,且经过抛物线
的焦点.
(I)求椭圆的标准方程;
(II)若过点B(2,0)的直线L(斜率不等于零)与椭圆交于不同的两点E、F(E在B、F之间),试求OBE与
OBF面积1:2,求直线L的方程。
正确答案
(1)(2)
(I)设椭圆的方程为,则
①,
∵抛物线的焦点为(0, 1), ……………………………………….2分
∴ ②
由①②解得. …………………………………………………………5分
∴椭圆的标准方程为. …………………………………………………6分
(II)如图,由题意知的斜率存在且不为零,
设方程为
①,
将①代入,整理,得
,
由得
…………………………………9分
设、
, 则
②
令, 则
,由此可得
,
,且
.
由②知 ,
.
∴ , 即
…………………………………12分
所求直线L的方程为:……………………………………………………………14分
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