- 圆锥曲线与方程
- 共14739题
已知椭圆C:+
=1(a>b>0)的长轴长是4,离心率为
.
(Ⅰ)求椭圆方程;
(Ⅱ)设过点P(0,-2)的直线l交椭圆于M,N两点,且M,N不与椭圆的顶点重合,若以MN为直径的圆过椭圆C的右顶点A,求直线l的方程.
正确答案
(Ⅰ)由已知2a=4,=
.解得a=2,c=1,所以b2=a2-c2=3,
故椭圆的方程为+
=1.…(5分)
(Ⅱ)由M,N不与椭圆的顶点重合,设直线l的方程为y=kx-2,代入椭圆方程可得(4k2+3)x2-16kx+4=0,
由△=(-16k)2-16(4k2+3)=12k2-3>0,得k<-或k>
…(8分)
设M(x1,y1),N(x2,y2),则x1+x2=,x1x2=
,y1y2=
+4
由(Ⅰ)得椭圆C的右顶点A(2,0),
因为以MN为直径的圆过椭圆C的右顶点A,
所以kAMkAN=-1,
∴•
=-1,
∴y1y2+x1x2-2(x1+x2)+4=0,
∴+4+
-
+4=0,
∴k2-8k+7=0,解得k=7或k=1
当k=1时,l:y=x-2,直线过椭圆C的右顶点A(2,0),舍去;
当k=7时,l:y=7x-2.
综上可知,直线l的方程是y=7x-2 …(14分)
焦点分别为F1,F2的椭圆C2+
=1过点M(2,1),抛物线y2=4
的准线过椭圆C的左焦点.
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)不过M的动直线l交椭圆C于A、B两点,若•
=0,求证:直线l恒过定点,并求出该定点的坐标.
正确答案
(Ⅰ)由2p=4,∴p=2
,∴抛物线y2=4
的准线方程为x=-
.
故F1(-,0),F2(
,0),
∴椭圆方程可化为+
=1,又椭圆过点M(2,1),
∴+
=1,则a4-8a2+12=0,
∵a2>3,解得:a2=6.
∴所求椭圆的方程为+
=1.
(Ⅱ)证明:①若直线l⊥x轴,直线l可设为x=m(m≠2),则直线l与椭圆交于
A(m,),B(m,-
),
由•
=0,得(m-2)2+(1-
)(1+
)=0,
即3m2-8m+4=0.
解得:m=2(舍)或m=,
故直线l的方程为x=.
②若直线l与x轴不垂直,可设直线l的方程为y=kx+n.
直线l与椭圆+
=1交于A(x1,y1),B(x2,y2).
由⇒(1+2k2)x2+4knx+2n2-6=0.
由△>0,得:(4kn)2-4(1+2k2)(2n2-6)>0,即6k2-n2+3>0.
由根与系数关系得:x1+x2=-,x1•x2=
.
由•
=0得:(x1-2)(x2-2)+(y1-1)(y2-1)=0,
即x1x2-2(x1+x2)+y1y2-(y1+y2)+5=0,
又y1=kx1+n,y2=kx2+n,
故(1+k2)x1x2+(kn-k-2)(x1+x2)+n2-2n+5=0,
即(1+k2)•-(kn-k-2)•
+n2-2n+5=0.
∴4k2+8kn+(3n+1)(n-1)=0,即(2k+3n+1)(2k+n-1)=0.
∴n=-k-
或n=-2k+1.
而n=-k-
或n=-2k+1满足△>0.
∴直线l为y=kx-k-
=k(x-
)-
或y=kx-2k+1=k(x-2)+1.
由于直线l不过M,∴直线y=kx-2k+1=k(x-2)+1不合题意.
∴直线l为y=k(x-)-
.
综合①②,直线l为为y=k(x-)-
或x=
.
故直线l恒过定点(,-
).
在Rt△ABC中,∠CAB=90°,AB=2,AC=,一曲线E过C点,动点P在曲线E上运动,且保持|PA|+|PB|的值不变.
(1)建立适当的坐标系,求曲线E的方程;
(2)直线l:y=x+t与曲线E交于M,N两点,求四边形MANB的面积的最大值.
正确答案
(1)以AB为x轴,以AB中点为原点O建立直角坐标系.
∵|PA|+|PB|=|CA|+|CB|=+
=2
,
∴动点轨迹为椭圆,且a=,c=1,从而b=1.
∴方程为+y2=1
(2)将y=x+t代入方程+y2=1,得3x2+4tx+2t2-2=0.
设M(x1,y1)、N(x2,y2),
∴△=16t2-4•3•(2t2-2)>0①,
x1+x2=-②,
x1x2=③,
由①得t2<3,
∴SMANB=|AB||y1-y2|=|y1-y2|=|x1-x2|=
.
已知动点P在以F1(0,)、F2(0,-
)为焦点的椭圆上C,且cos∠F1PF2的最小值为0,直线l与y轴交于点Q(0,m),与椭圆C交于相异两点A,B,且
=3
(1)求椭圆C的方程;
(2)实数m的取值范围.
正确答案
解(1)由题意c2=.设|PF1|+|PF2|=2a(a>
),由余弦定理,
得cos∠F1PF2=
=
==
-1.
又|PF1|•|PF2|≤()2=a2,
当且仅当|PF1|=|PF2|时,|PF1|•|PF2|取最大值,
此时cos∠F1PF2取最小值-1,
令-1=0,
解得a2=1,∵c=,∴b2=
,
故所求P的轨迹方程为+
=1.即y2+2x2=1;
(2)设直线l的方程为y=kx+m(k≠0),l与椭圆C的交点坐标为A(x1,y1),B(x2,y2),
由,得(k2+2)x2+2kmx+(m2-1)=0.
则△=(2km)2-4(k2+2)(m2-1)=4(k2-2m2+2)>0.
x1+x2=,x1x2=
,
因为=3
,所以-x1=3x2,所以
,
所以3(x1+x2)2+4x1x2=0,即k2(4m2-1)+(2m2-2)=0
当m2=时,上式不成立;
当m2≠时,k2=
>0;
把k2=代入△=4(k2-2m2+2)>0,
得:4(-2m2+2)>0.
解得m的取值范围为(-1,-)∪(
,1).
已知椭圆C1:+
=1(a>b>0)的长轴长为4,离心率为
,F1、F2分别为其左右焦点.一动圆过点F2,且与直线x=-1相切.
(Ⅰ)(ⅰ)求椭圆C1的方程; (ⅱ)求动圆圆心C轨迹的方程;
(Ⅱ)在曲线上C有两点M、N,椭圆C1上有两点P、Q,满足MF2与共线,
与
共线,且
•
=0,求四边形PMQN面积的最小值.
正确答案
(Ⅰ)(ⅰ)由题设知:,
∴a=2,c=1,b==
,
∴所求的椭圆方程为+
=1.
(ⅱ)由已知可得动圆圆心轨迹为抛物线,
且抛物线C的焦点为(1,0),
准线方程为x=1,则动圆圆心轨迹方程为C:y2=4x.
(Ⅱ)当直线斜率不存在时,|MN|=4,
此时PQ的长即为椭圆长轴长,|PQ|=4,
从而SPMQN=|MN|•|PQ|=
×4×4=8,
设直线MN的斜率为k,直线MN的方程为:y=k(x-1),
直线PQ的方程为y=(x-1),
设M(x1,y1),N(x2,y2),P(x3,y3),Q(x4,y4),
由,消去y可得k2x2-(2k2+4)x+k2=0,
由抛物线定义可知:
|MN|=|MF2|+|NF2|=x1+1+x2+1
=+2=4+
,
由,消去y得(3k2+4)x2-8x+4-12k2=0,
从而|PQ|=|x3-x4|=
,
∴SPMQN=|MN|•|PQ|=
|MN|•|PQ|
=(4+
)•
=24•,
令1+k2=t,∵k2>0,则t>1,
则SPMQN=
=
=.
因为3--
=4-(1+
)2∈(0,3),
所以SPMQN=>8,
所以四边形PMQN面积的最小值为8.
设椭圆+
=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2.点P(a,b)满足|PF2|=|F1F2|.
(Ⅰ)求椭圆的离心率e;
(Ⅱ)设直线PF2与椭圆相交于A,B两点,若直线PF2与圆(x+1)2+(y-
3
)2=16相交于M,N两点,且|MN|=|AB|,求椭圆的方程.
正确答案
(Ⅰ)设F1(-c,0),F2(c,0) (c>0).
由题得|PF2|=|F1F2|,即=2c,整理得2(
c
a
)2+-1=0,得
=-1(舍),或
=
,
所以e=.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知a=2c,b=c,可得椭圆方程为3x2+4y2=12c2,直线方程PF2为y=
(x-c).
A,B的坐标满足方程组,
消y并整理得5x2-8xc=0,
解得x=0,x=c,得方程组的解为
c,
,
不妨设A(c,
c),B(0,-
c).
所以|AB|==
c,于是|MN|=
|AB|=2c.
圆心(-1,)到直线PF2的距离d=
,
因为d2+(
|MN|
2
)2=42,所以(2+c)2+c2=16,整理得c=-
(舍)或c=2.
所以椭圆方程为+
=1.
过点(2,
),且2c=8的椭圆的标准方程为______.
正确答案
(1)当椭圆的焦点在x轴上时,∵2c=8,∴c=4,
∴b2=a2-16.
∴椭圆方程为 +
=1,
由+
=1,解得a2=25,
∴椭圆的标准方程为 +
=1.
(2)当椭圆的焦点在y轴上时,同理得椭圆的标准方程为+
=1.
综上知,所求椭圆的方程为:+
=1和
+
=1.
故答案:+
=1和
+
=1.
如图,F是中心在原点、焦点在x轴上的椭圆C的右焦点,\直线l:x=4是椭圆C的右准线,F到直线l的距离等于3.
(1)求椭圆C的方程;
(2)点P是椭圆C上动点,PM⊥l,垂足为M.是否存在点P,使得△FPM为等腰三角形?若存在,求出点P的坐标;若不存在,说明理由.
正确答案
(1)设椭圆C的方程为+
=1(a>b>0),
由已知,得∴
∴b=
.
所以椭圆C的方程为+
=1.
(2)由=e=
,得PF=
PM.∴PF≠PM.
①若PF=FM,则PF+FM=PM,与“三角形两边之和大于第三边”矛盾,∴PF不可能与PM相等.
②若FM=PM,设P(x,y)(x≠±2),则M(4,y).
∴=4-x,∴9+y2=16-8x+x2,又由
+
=1,得y2=3-
x2.
∴9+3-x2=16-8x+x2,∴
x2-8x+4=0.∴7x2-32x+16=0.
∴x=或x=4.∵x∈(-2,2),∴x=
.∴P(
,±
).
综上,存在点P(,±
),使得△PFM为等腰三角形.
已知椭圆+
=1(a>b>0)的左右焦点分别为F1和F2,由4个点M(-a,b)、N(a,b)、F2和F1组成了一个高为
,面积为3
的等腰梯形.
(1)求椭圆的方程;
(2)过点F1的直线和椭圆交于两点A、B,求△F2AB面积的最大值.
正确答案
(1)由题意知b=,
(2a+2c)b=3
,所以a+c=3①,
又a2=b2+c2,即a2=3+c2②,
联立①②解得a=2,c=1,
所以椭圆方程为:+
=1;
(2)由(1)知F1(-1,0),
设A(x1,y1),B(x2,y2),过点F1的直线方程为x=ky-1,
由得(3k2+4)y2-6ky-9=0,△>0成立,
且y1+y2=,y1y2=
,
△F2AB的面积S=×|F1F2|(|y1|+|y2|)=|y1-y2|=
==12
=
,
又k2≥0,所以9(k2+1)++6递增,
所以9(k2+1)++6≥9+1+6=16,
所以≤
=3,当且仅当k=0时取得等号,
所以△F2AB面积的最大值为3.
在平面直角坐标系xOy中,曲线C1为(1<a<6,φ为参数).在以O为原点,x轴正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C2的极坐标方程为ρ=6cosθ,射线为θ=α,与C1的交点为A,与C2除极点外的一个交点为B.当α=0时,|AB|=4.
(1)求C1,C2的直角坐标方程;
(2)设C1与y轴正半轴交点为D,当a=时,设直线BD与曲线C1的另一个交点为E,求|BD|+|BE|.
正确答案
(1)由ρ=6cosφ,得ρ2=6ρcosφ,所以C2的直角坐标方程是x2+y2-6x=0
由已知得C1 的直角坐标方程是+y2=1,
当α=0时射线与曲线C1,C2交点的直角坐标为(a,0),(6,0),
∵|AB|=4,∴a=2,C1 的直角坐标方程是+y2=1①
(2)联立x2+y2-6x=0与y=x得B(3,3)或B(0,0),∵B不是极点,∴B(3,3).
又可得D(1,0),∴kBD=,∴BD的参数方程为
(t为参数)②
将②带入①得t2+
t+41=0,设D,E点的参数是t1,t2,则
t1+t2=,t1t2=
,|BD|+|BE|=|t1+t2|=
.
已知椭圆G:+
=1(a>b>0)的离心率e=
,且经过点P(1,
).
(Ⅰ)求椭圆G的方程;
(Ⅱ)设直线l:y=x+m与椭圆G交于A、B两点,线段AB的垂直平分线交x轴于点T,当m变化时,求△TAB面积的最大值.
正确答案
(Ⅰ)由已知,解得
----(2分)
∴椭圆G的方程为:+
=1.----(4分)
(Ⅱ)消去y得:x2+mx+m2-3=0,----(5分)
∵椭圆与直线有两个不同的交点,∴△>0,即m2<4,----(6分)
设A(x1,y1),B(x2,y2),AB的中点M(x0,y0)
∴x1+x2=-m,x1x2=m2-3,
∴|AB|==
,
x0==-
,y0=
x0+m=
m,∴M(-
,
m)----(8分)
设T(t,0),∵MT⊥AB,∴KATKAB=-1,解得t=-,----(10分)
∴T(-,0),MT=
|m|,
∴S△TAB=|AB|•|MT|=
,
∵0<m2<4----(12分)
∴当m2=2即m=±时,△TAB面积最大为
----(14分)
已知椭圆C:+
=1(a>b>0)的离心率为
,F1、F2分别为椭圆C的左、右焦点,过F2的直线l与C相交于A、B两点,△F1AB的周长为4
.
(I)求椭圆C的方程;
(II)若椭圆C上存在点P,使得四边形OAPB为平行四边形,求此时直线l的方程.
正确答案
(I)∵椭圆离心率为,∴
=
,∴a=
c,
又△F1AB周长为4,∴4a=4
,解得a=
,∴c=1,b=
,
∴椭圆C的标准方程为:+
=1;
(II)设点A(x1,y1),B(x2,y2),P(x0,y0),
当斜率不存在时,这样的直线不满足题意,
∴设直线l的斜率为k,则直线l的方程为:y=k(x-1),
将直线l的方程代入椭圆方程,整理得:(2+3k2)x2-6k2x+3k2-6=0,∴x1+x2=-2k=
,
故y1+y2=k(x1+x2)-2k=-2k=
,
∵四边形PAPB为平行四边形,∴=
+
,
从而x0=x1+x2=,y0=y1+y2=
,
又P(x0,y0)在椭圆上,∴+
=1,
整理得:+
=1,12k4+8k2=4+12k2+9k4,3k4-4k2-4=0,解得k=±
,
故所求直线l的方程为:y=±(x-1).
已知曲线C的方程为kx2+(4-k)y2=k+1(k∈R).
(1)若曲线C是椭圆,求k的取值范围;
(2)若曲线C是双曲线,且有一条渐近线的倾斜角是60°,求此双曲线的方程;
(3)满足(2)的双曲线上是否存在两点P、Q关于直线l:y=x-1对称,若存在,求出过P、Q的直线方程;若不存在,说明理由.
正确答案
(1)当k=0或k=-1或k=4时,C表示直线;
当k≠0且k≠-1且k≠4时方程为
+
=1,①
方程①表示椭圆的充要条件是
即是0<k<2或2<k<4.
(2)方程①表示双曲线的充要条件是•
<0,
即k<-1或-1<k<0或k>4.
①当k<-1或k>4时,双曲线焦点在x轴上,
a2=,b2=
,
其一条渐近线的斜率为=
=
,得k=6.
②当-1<k<0时,双曲线焦点在y轴上,
a2=,b2=-
,
其一条渐近线的斜率为=
=
,得k=6(舍),
综上得双曲线方程为-
=1.
(3)若存在,设直线PQ的方程为:y=-x+m.
由=7,
消去y,
得4x2+4mx-2m2-7=0.②
设P、Q的中点是M(x0,y0),则
M在直线l上,
∴=-
-1,解得m=-
,方程②的△>0,
∴存在满足条件的P、Q,直线PQ的方程为y=-x-.
椭圆+
=1(a>b>0)的离心率为
,椭圆与直线x+2y+8=0相交于点P,Q,且|PQ|=
,求椭圆的方程.
正确答案
e==
,则c=
a.由c2=a2-b2,得a2=4b2.
由消去x,得2y2+8y+16-b2=0.
由根与系数关系,得y1+y2=-4,y1y2=.
|PQ|2=(x2-x1)2+(y2-y1)2 =5(y1-y2)2 =5[(y1+y2)2-4y1y2]=10,
即5[16-2(16-b2)]=10,解得b2=9,则a2=36.
所以椭圆的方程为+
=1.
已知直线l:x-y+4=0,一个圆的圆心E在x轴正半轴
上,且该圆与直线l和直线x=-2轴均相切.
(Ⅰ)求圆E的方程;
(Ⅱ)设P(1,1),过P作圆E的两条互相垂直的弦AB、CD,求AC中点M的轨迹方程.
正确答案
(1)设圆心c(a,0),a>0,半径为r,
∵该圆与直线l和直线x=-2轴均相切,
则⇒
,所求圆的方程为.x2+y2=4;
(2)设M(x,y),由得|OM|2+|MP|2=|OC|2
即x2+y2+(x-1)2+(y-1)2=4,整理得x2+y2-x-y-1=0即为所求轨迹方程.
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