- 圆锥曲线与方程
- 共14739题
已知点M(4,0)、N(1,0),若动点P满足 •
=6|
|.
(1)求动点P的轨迹C;
(2)在曲线C上求一点Q,使点Q到直线l:x+2y-12=0的距离最小.
正确答案
(1)设动点P(x,y),又点M(4,0)、N(1,0),
∴=( x-4 , y ),
=( -3 , 0 ),
=( x-1 , y ). …(3分)
由 •
=6|
|,得-3( x-4 )=6
,…(4分)
∴(x2-8x+16)=4(x2-2x+1)+4y2,故3x2+4y2=12,即+
=1,
∴轨迹C是焦点为(±1,0)、长轴长2a=4的椭圆; …(7分)
评分说明:只求出轨迹方程,没有说明曲线类型或交代不规范的扣(1分).
(2)椭圆C上的点Q到直线l的距离的最值等于平行于直线l:x+2y-12=0且与椭圆C相切的直线l1与直线l的距离.
设直线l1的方程为x+2y+m=0(m≠-12). …(8分)
由,消去y得4x2+2mx+m2-12=0(*).
依题意得△=0,即4m2-16(m2-12)=0,故m2=16,解得m=±4.
当m=4时,直线l1:x+2y+4=0,直线l与l1的距离d==
.
当m=-4时,直线l1:x+2y-4=0,直线l与l1的距离d==
.
由于<
,故曲线C上的点Q到直线l的距离的最小值为
.…(12分)
当m=-4时,方程(*)化为4x2-8x+4=0,即(x-1)2=0,解得x=1.
由1+2y-4=0,得y=,故Q( 1 ,
). …(13分)
∴曲线C上的点Q( 1 , )到直线l的距离最小. …(14分)
已知椭圆+
=1(a>b>0)的离心率为
,长轴长为4,M为右顶点,过右焦点F的直线与椭圆交于A、B两点,直线AM、BM与x=4分别交于P、Q两点,(P、Q两点不重合).
(1)求椭圆的标准方程;
(2)当直线AB与x轴垂直时,求证:•
=0
(3)当直线AB的斜率为2时,(2)的结论是否还成立,若成立,请证明;若不成立,说明理由.
正确答案
(1)由题意有2a=4,a=2,e==
,c=1,b2=3
∴椭圆的标准方程为 +
=1…(3分)
(2)直线AB与x轴垂直,则直线AB的方程是x=1
则A(1,)B(1,-
),M(2,0)
AM、BM与x=1分别交于P、Q两点,A,M,P三点共线,
,
共线 …(4分)
可求P(4,-3),∴=(3,-3),
同理:Q(4,3),=(3,3)
∴•
=0命题成立. …(5分)
(3)若直线AB的斜率为2,∴直线AB的方程为y=2(x-1),
又设A(x1,y1),B(x2,y2),P(x3,y3),Q(x4,y4)
联立消y得 19x2-32x+4=0
∴x1+x2=,x1x2=
∴y1y2=4(x1-1)(x2-1)=…(7分)
又∵A、M、P三点共线,
∴y3=同理y4=
∴=(3,
),
=(3,
)
∴•
=9+
=0
综上所述:•
=0,结论仍然成立…(10分)
已知椭圆C的两个焦点为F1(-1,0),F2(1,0),点A(1,)在椭圆C上.
(1)求椭圆C的方程;
(2)已知点B(2,0),设点P是椭圆C上任一点,求
PF
1•的取值范围.
正确答案
(1)设椭圆C的方程为+
=1(a>b>0)…(1分)
由椭圆定义,2a=|AF1|+|AF2|=+
=2
…(4分)
∴a=,∵c=1,∴b2=a2-c2=1.…(5分)
故所求的椭圆方程为+y2=1.…(6分)
(2)设P(x,y).=(-1-x,-y),
=(2-x,-y)…(7分)
∴•
=(-1-x,-y)•(2-x,-y)=(-1-x)(2-x)+y2=x2-x-2+y2…(9分)
∵点P在椭圆上,
∴y2=1-…(10分)
∴•
=
x2-x-1=
(x-1)2-
∵-≤x≤
…(12分)
∴x=1,•
有最小值-
;
x=-,
•
有最大值
×(-
)2+
-1=
∴-≤
•
≤
,
∴•
的范围是[-
,
]…(14分)
已知椭圆的中心在坐标原点,且经过点M(1,),N(-2,
),若圆C的圆心与椭圆的右焦点重合,圆的半径恰好等于椭圆的短半轴长,已知点A(x,y)为圆C上的一点.
(1)求椭圆的标准方程和圆的标准方程;
(2)求•
+2|
-
|(O为坐标原点)的取值范围;
(小)求x2+y2的最大值和最小值.
正确答案
(1)设椭圆的标准方程为m我g+nyg=1,依题意可得,可得m=
,n=1,
所以,所求椭圆的标准方程为+yg=1.(小分)
因为圆的圆心C和椭圆的右焦点重合,圆的半径恰为椭圆的短半轴长,
故园的标准方程为(我-g)g+yg=1.(5分)
(g)由(1)得圆心C(1,g),所以,而我g+yg-4我+小=0,则我^+yg=4我-小,
所以•
+g|
-
|=g我+1,(7分)
而(我-g)g+yg=1,则(我-g)g≤1,即-1≤我-g≤1,即1≤我≤小,
因此,从而•
+g|
-
|(O为坐标原点)的取值范围为[小,7].(10分)
(小)我g+yg表示圆上点P(我,y)与坐标原点O的距离的平方,因为原点O到圆心C(g,0)的距离为g,
圆的半径为1,所以P(我,y)与坐标原点O的距离的最小值为g-1=1,
与坐标原点O的距离的最大值为g+1=小,故我g+yg的最大值为9,最小值1.(14分)
已知椭圆C的长轴长与短轴长之比为,焦点坐标分别为F1(-2,0),F2(2,0).
(1)求椭圆C的方程;
(2)已知A(-3,0),B(3,0),p(xp,yp)是椭圆C在第一象限部分上的一动点,且∠APB是钝角,求xp的取值范围;
正确答案
(1)∵=
,c=2,a2=b2+c2
∴a2=9,b2=5
所以椭圆C的标准方程为+
=1.
(2)∵=(-3-xp,-yp),
=(3-xp,-yp)
且∠APB是钝角
∴•
=xp2-9+yp2<0
又∵+
=1
∴-3<xp<3
又∵点p在第一象限
所以:0<xp<3
椭圆+
=1(a>b>0)的离心率为
,右焦点到直线x+y+
=0的距离为2
,过M(0,-1)的直线l交椭圆于A,B两点.
(Ⅰ) 求椭圆的方程;
(Ⅱ) 若直线l交x轴于N,=-
,求直线l的方程.
正确答案
(Ⅰ)设右焦点为(c,0)(c>0)
∵右焦点到直线x+y+=0的距离为2
,
∴=2
∴c=
∵椭圆+
=1(a>b>0)的离心率为
,
∴=
∴a=2
∴b==
∴椭圆的方程为+
=1;
(Ⅱ)设A (x1,y1),B(x2,y2),N(x0,0)
∵=-
,
∴(x1-x0,y1)=-(x2-x0,y2)
∴y1=-y2①
易知直线斜率不存在时或斜率为0时①不成立
于是设直线l的方程为y=kx-1(k≠0).
与椭圆方程联立,消去x可得(4k2+1)y2+2y+1-8k2=0②
∴y1+y2=-③y1y2=
④
由①③可得y2=,y1=-
代入④整理可得:8k4+k2-9=0
∴k2=1
此时②为5y2+2y-7=0,判别式大于0
∴直线l的方程为y=±x-1
已知椭圆C的中心在原点,焦点在x轴上,长轴长是短轴长的倍,且椭圆C经过点M(2,
).
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)过圆O:x2+y2=上的任意一点作圆的一条切线l与椭圆C交于A、B两点.求证:
•
为定值.
正确答案
(1)设椭圆C的方程为+
=1(a>b>0)
∵长轴长是短轴长的倍,
∴椭圆方程为+
=1
∵M(2,)在椭圆C上
∴+
=1
∴b2=4
∴椭圆C的方程为+
=1;
(2)证明:当切线l的斜率不存在时切线方程为x=±
与椭圆的两个交点为(,±
)或(-
,±
)
此时•
=0;
当切线l斜率存在时,可设l的方程为y=kx+m,与椭圆方程联立,可得(1+2k2)x2+4kmx+2m2-8=0
则△=8k2-m2+4>0
设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=-,x1x2=
∴y1y2=(kx1+m)(kx2+m)=
∵l与圆x2+y2=相切
∴d==
∴3m2=8k2+8
∴•
=x1x2+y1y2=
=0
综上所述•
=0为定值.
已知A,B,C均在椭圆M:+y2=1(a>1)上,直线AB、AC分别过椭圆的左右焦点F1、F2,当
•
=0时,有9
•
=
AF1
2.
(Ⅰ)求椭圆M的方程;
(Ⅱ)设是椭圆M上的任一点,EF为圆N:x2+(y-2)2=1的任一条直径,求•
的最大值.
正确答案
(Ⅰ)因为•
=0,所以有
⊥
所以△AF1F2为直角三角形;
∴||cos∠F1AF2=|
|
则有9•
=9|
||
|cos∠F1AF2=9|
|2=
AF1
2=||2
所以,||=3|
|
又||+|
|=2a,
∴||=
,|
|=
在△AF1F2中有||2=|
|2+|
|2
即()2=(
)2+4(a2-1),解得a2=2
所求椭圆M方程为+y2=1
(Ⅱ)由题意可知N(0,2),E,F关于点N对称,
设E(x0,y0),则F(-x0,4-y0)有x02+(y0-2)2=1,
∴•
=x2-x02+4y0-4y-y02+y2=x2+2y2-(x02+(y0-2)2)-y2+4-4y=-(y+2)2+9
P是椭圆M上的任一点,y∈[-1,1],
所以当y=-1时,•
的最大值为8.
已知中心在原点,长轴在x轴上的椭圆的一个顶点是点(0,),离心率为
,左、右焦点分别为F1和F2.
(1)求椭圆方程;
(2)点M在椭圆上,求△MF1F2面积的最大值;
(3)试探究椭圆上是否存在一点P,使•
=0,若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
正确答案
(1)由题意设椭圆标准方程为+
=1.
由已知得,b=,e=
=
.(2分)
则e2==
=1-
,∴1-
=
.解得a2=6(4分)
∴所求椭圆方程为+
=1(5分)
(2)令M(x1,y1),则S△MF1F2=|F1F2|•|y1|=
•2•|y1|(7分)
∵点M在椭圆上,∴-≤y1≤
,故|y1|的最大值为
(8分)
∴当y1=±时,S△MF1F2的最大值为
.(9分)
(3)假设存在一点P,使•
=0,
∵≠
,
≠
,∴
⊥
,(10分)
∴△PF1F2为直角三角形,∴|PF1|2+|PF2|2=|F1F2|2=4 ①(11分)
又∵|PF1|+|PF2|=2a=2 ②(12分)
∴②2-①,得2|PF1|•|PF2|=20,∴|PF1|•|PF2|=5,(13分)
即S△PF1F2=5,由(1)得S△PF1F2最大值为,故矛盾,
∴不存在一点P,使•
=0.(14分)
已知椭圆E:+
=1(a>b>0)过点P(3,1),其左、右焦点分别为F1,F2,且
•
=-6.
(1)求椭圆E的方程;
(2)若M,N是直线x=5上的两个动点,且F1M⊥F2N,圆C是以MN为直径的圆,其面积为S,求S的最小值以及当S取最小值时圆C的方程.
正确答案
(1)设点F1,F2的坐标分别为(-c,0),(c,0)(c>0),
则=(3+c,1),
=(3-c,1),
故•
=(3+c)(3-c)+1=10-c2=-6,可得c=4,
所以2a=|PF1|+|PF2|=+
=6
,
故a=3,b2=a2-c2=18-16=2,
所以椭圆E的方程为+
=1.
(2)设M,N的坐标分别为(5,m),(5,n),
则=(9,m),
=(1,n),又
⊥
,
可得•
=9+mn=0,即mn=-9,
又|MN|=|m-n|=|m|+|n|≥2=2
=6,(当且仅当|m|=|n|时取等号)
故Smin=π()2=9π,且当S取最小值时,
有m=3,n=-3或m=-3,n=3,
此时圆C的方程为(x-5)2+y2=9.
抛物线C1:y2=4mx(m>0)的准线与x轴交于F1,焦点为F2,以F1、F2为焦点、离心率e=的椭圆C2与抛物线C1的一个交点为P.
(1)当m=1时求椭圆的方程;
(2)在(1)的条件下,直线L经过椭圆C2的右焦点F2与抛物线L1交于A1,A2两点.如果弦长|A1A2|等于△PF1F2的周长,求直线L的斜率;
(3)是否存在实数m,使△PF1F2的边长是连续的自然数.
正确答案
(1)m=1时,抛物线C1:y2=4x,焦点为F2 (1,0). 由于椭圆离心率e=,c=1,
故 a=2,b=,故所求的椭圆方程为
+
=1.
(2)由于△PF1F2周长为 2a+2c=6,故弦长|A1A2|=6,设直线L的斜率为k,则直线L的方程为 y-0=k(x-2),
代入抛物线C1:y2=4x 化简得 k2x2-(4k2+4)x+4k2=0,∴x1+x2= 4+,x1x2=4,
∴|A1A2|=•
=
=6,解得 K=±
.
(3)假设存在实数m,△PF1F2的边长是连续自然数,经分析在△PF1F2中|PF1|最长,|PF2|最短,令|F1F2|=2c=2m,
则|PF1|=2m+1,|PF2|=2m-1. 由抛物线的定义可得|PF2|=2m-1=xP-(-m),∴xP=m-1.
把P(m-1,)代入椭圆
+
=1,解得m=3.故存在实数m=3 满足条件.
设椭圆+
=1(a>b>0)的左焦点为F1(-2,0),左准线l1与x轴交于点N(-3,0),过点N且倾斜角为30°的直线l交椭圆于A、B两点.
(1)求直线l和椭圆的方程;
(2)求证:点F1(-2,0)在以线段AB为直径的圆上;
(3)在直线l上有两个不重合的动点C、D,以CD为直径且过点F1的所有圆中,求面积最小的圆的半径长.
正确答案
(1)直线l:y=(x+3),
由已知c=2及=3,解得a2=6,
∴b2=6-22=2.
x2+3y2-6=0,①
∴椭圆方程为+
=1.
(2) y=(x+3),②
将②代入①,整理得2x2+6x+3=0.③
设A(x1,y1)、B(x2,y2),
则x1+x2=-3,x1x2=.
∵•
=(x1+2,y1)•(x2+2,y2)=(x1+2)(x2+2)+y1y2
=x1x2+2(x1+x2)+4+[x1x2+3(x1+x2)+9]=
x1x2+3(x1+x2)+7=0,
∴F1A⊥F1B.则∠AF1B=90°.
∴点F1(-2,0)在以线段AB为直径的圆上.
(3)面积最小的圆的半径长应是点F1到直线l的距离,设为r.
∴r==
为所求.
椭圆E的中心在坐标原点O,焦点在x轴上,离心率为.点P(1,
)、A、B在椭圆E上,且
+
=m
(m∈R);
(Ⅰ)求椭圆E的方程及直线AB的斜率;
(Ⅱ)求证:当△PAB的面积取得最大值时,原点O是△PAB的重心.
正确答案
(Ⅰ)由e2=1-=
及
+
=1,
解得a2=4,b2=3,…(1分)
椭圆方程为+
=1; …(2分)
设A(x1,y1)、B(x2,y2),
由+
=m
得
(x1+x2-2,y1+y2-3)=m(1,),
即…(3分)
又+
=1,
+
=1,
两式相减得kAB==-
×
=-
×
=-
;…(5分)
(Ⅱ)证明:设AB的方程为 y=-x+t,
代入椭圆方程得:x2-tx+t2-3=0,…(6分)
△=3(4-t2),|AB|=×
=
×
,
点P到直线AB的距离为d=,
S△PAB=|2-t|
=
(-2<t<2). …(8分)
令f(t)=3(2-t)3(2+t),
则f’(t)=-12(2-t)2(t+1),
由f’(t)=0得t=-1或2(舍),
当-2<t<-1时,f’(t)>0,
当-1<t<2时f’(t)<0,
所以当t=-1时,f(t)有最大值81,
即△PAB的面积的最大值是; …(10分)
根据韦达定理得 x1+x2=t=-1,
而x1+x2=2+m,所以2+m=-1,得m=-3,
于是x1+x2+1=3+m=0,y1+y2+=3+
+
=0,
因此△PAB的重心坐标为(0,0). …(12分)
已知A1,A2为双曲线C:-y2=1的左右两个顶点,一条动弦垂直于x轴,且与双曲线交于P,Q(P点位于x轴的上方),直线A1P与直线A2Q相交于点M,
(1)求出动点M(2)的轨迹方程
(2)设点N(-2,0),过点N的直线交于M点的轨迹上半部分A,B两点,且满足=λ
,其中λ∈[
,
],求出直线AB斜率的取值范围.
正确答案
(1)设P(x0,y0),Q(x0,-y0),A1(-,0),A2(
,0)
直线A1P的方程为:=
,(1)
直线A2Q的方程为:=
,(2)
将(1)×(2)得到:=
,又因为
-y02=1.
所以得到M的轨迹方程为:+y2=1,(y≠0)
(2)=λ
,∴A,B,N三点共线,而点N的坐标为(-2,0).
设直线AB的方程为y=k(x+2),其中k为直线AB的斜率,依条件知k≠0.
由消去x得(
y-2)2+2 y2=2,即
y2-
y+2=0
根据条件可知解得0<|k|<
(5分)
设A(x1,y1),B(x2,y2),则根据韦达定理,得
又由=λ
得(x1+2,y1)=λ(x2+2,y2)
从而
消去y2得
=
消去
令∅(λ)=,λ∈[
,
]则∅′(λ)=1-
=
由于≤λ≤
所以∅(λ)是区间[
,
]上的减函数,
从而∅()≤∅(λ)≤∅(
),即
≤∅(λ)≤
,
≤
≤
,∴
≤
≤
解得
≤|k|≤
而0<k<,∴
≤k≤
因此直线AB的斜率的取值范围是[,
]
已知椭圆w的中心在原点,焦点在x轴上,长轴长为4,离心率为,△ABC的顶点A,B在椭圆w上,C在直线l:y=x+2上,且AB∥l.
(1)求椭圆w的方程;
(2)当AB边通过坐标原点O时,求AB的长及△ABC的面积;
(3)当∠ABC=90°,且斜边AC的长最大时,求AB所在直线的方程.
正确答案
(Ⅰ)设椭圆方程为+
=1,依题意可知a=2,
=
,∴b=
=
∴椭圆w的方程为x2+3y2=4.
(Ⅱ)因为AB∥l,且AB边通过点(0,0),所以AB所在直线的方程为y=x.
设A,B两点坐标分别为(x1,y1),(x2,y2).
由得x=±1.
所以|AB|=|x1-x2|=2
.
又因为AB边上的高h等于原点到直线l的距离.
所以h=,S△ABC=
|AB|•h=2.
(Ⅲ)设AB所在直线的方程为y=x+m,
由得4x2+6mx+3m2-4=0.
因为A,B在椭圆上,
所以△=-12m2+64>0.
设A,B两点坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),
则x1+x2=-,x1x2=
,
所以|AB|=|x1-x2|=
.
又因为BC的长等于点(0,m)到直线l的距离,即|BC|=.
所以|AC|2=|AB|2+|BC|2=-m2-2m+10=-(m+1)2+11.
所以当m=-1时,AC边最长,(这时△=-12+64>0)
此时AB所在直线的方程为y=x-1.
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