- 圆锥曲线与方程
- 共14739题
已知抛物线 x2=4y的焦点是椭圆 C:+
=1(a>b>0)一个顶点,椭圆C的离心率为
.另有一圆O圆心在坐标原点,半径为
(I)求椭圆C和圆O的方程;
(Ⅱ)已知过点P(0,)的直线l与椭圆C在第一象限内只有一个公共点,求直线l被圆O截得的弦长;
(Ⅲ)已知M(x0,y0)是圆O上任意一点,过M点作直线l1,l2,使得l1,l2与椭圆C都只有一个公共点,求证:l1⊥l2.
正确答案
(I)由x2=4y可得抛物线焦点坐标为(0,1),∴b=1,
又∵e=,∴
=
,∵a2=b2+c2,∴a2=4,
∴=
,
∴椭圆C的方程为+y2=1,圆O的方程为x2+y2=5.
(Ⅱ)∵过点P(0,)的直线l与椭圆C在第一象限内只有一个公共点,
∴直线l的斜率存在,设l的方程为y=kx+,k<0
由,得x2+4(kx+
)2=4,
即(1+4k2)x2+8kx+16=0,
则△=(8k)2-64(1+4k2)=0,
∴k2=1,又k<0,k=-1,
∴直线l方程为y=-x+,
圆心O到直线l方程为y=-x+,
圆心O到直线l的距离d==
,
∴直线l被圆O截得的弦长为2=
.
(Ⅲ)证明:若点M的坐标为(2,1),(2,-1),(-2,-1),(-2,1),
则过这四点分别作满足条件的直线l1,l2,
若一条直线斜率为0,则另一条斜率不存在,则l1⊥l2
若直线l1,l2斜率都存在,则设过M与椭圆只有一个公共点的直线方程为y-y0=k(x-x0),
由,得x2+4[kx+(y0-kx0)]2=4,
即(1+4k2)x2+8k(y0-kx0)•x+4(y0-kx0)2-4=0,
则△=[8k(y0-kx0)]2-4(1+4k2)[4(y0-kx0)2-4]=0,
化简得(4-x02)k2+2x0y0k+1-y02=0,
∵x02+y02=5,
∴(4-x02)k2+2x0yk+x02-4=0,
设l1,l2的斜率分别为k1,k2,因为l1,l2与椭圆都只有一个公共点,
所以k1,k2满足(4-x02)k2+2x0yk+x02-4=0,
∴k1•k2==-1,
∴l1⊥l2.
已知曲线E:ax2+by2=1(a>0,b>0),经过点M(,0)的直线l与曲线E交与点A、B,且
=-2
.
(1)若点B的坐标为(0,2),求曲线E的方程.
(2)若a=b=1,求直线AB的方程.
正确答案
(1)设A(x0,y0),因为B(0,2),M(,0)
故=(-
,2),
=(x0-
,y0).
∵=-2
.
∴(-,2)=-2(x0-
,y0)
∴x0=,y0=-1,即A(
,-1)
∵A,B都在曲线E上,所以
解得a=1,b=
∴曲线E的方程为x2+=1
(2)设AB的中点为T,由条件得|TM|=|TA|-|MA|=|AB|,|OM|=
根据Rt△OTA和Rt△OTM得,
即,解得|AB|=
,|OT|=
∴在Rt△OTM中,tan∠OMT=,
∴直线AB的斜率为或-
∴直线AB的方程为y=x-1或y=-
x+1
椭圆C的中心为坐标原点O,点A1,A2分别是椭圆的左、右顶点,B为椭圆的上顶点,一个焦点为F(,0),离心率为
.点M是椭圆C上在第一象限内的一个动点,直线A1M与y轴交于点P,直线A2M与y轴交于点Q.
(I)求椭圆C的标准方程;
(II)若把直线MA1,MA2的斜率分别记作k1,k2,求证:k1k2=-;
(III) 是否存在点M使|PB|=|BQ|,若存在,求出点M的坐标,若不存在,说明理由.
正确答案
(I)由题意,可设椭圆C的方程为+
=1(a>b>0),则c=
,
=
,
所以a=2,b2=a2-c2=1,
所以椭圆C的方程为+y2=1.
(II)证明:由椭圆C的方程可知,点A1的坐标为(-2,0),点A2的坐标为(2,0),
设动点M的坐标为(x0,y0),由题意可知0<x0<2,y0>0,
直线MA1的斜率k1=>0,直线MA2的斜率k2=
<0,
所以k1k2=,
因为点M(x0,y0)在椭圆+y2=1上,
所以+y02=1,即y02=1-
,
所以k1k2==-
;
(III)设直线MA1的方程为y=k1(x+2),令x=0,得y=2k1,所以点P的坐标为(0,2k1),
设直线MA2的方程为y=k2(x-2),令x=0,得y=-2k2,所以点Q的坐标为(0,-2k2),
由椭圆方程可知,点B的坐标为(0,1),
由|PB|=|BQ|,得|1-2k1|=
|-2k2-1|,
由题意,可得1-2k1=(-2k2-1),
整理得4k1-2k2=3,与k1k2=-联立,消k1可得2k22+3k2+1=0,
解得k2=-1或k2=-,
所以直线MA2的直线方程为y=-(x-2)或y=-(x-2),
因为y=-(x-2)与椭圆交于上顶点,不符合题意.
把y=-(x-2)代入椭圆方程,得5x2-16x+12=0,
解得x=或2,
因为0<x0<2,所以点M的坐标为(,
).
已知椭圆E:+
=1(a>b>0)上任意一点到两焦点距离之和为2
,离心率为
,左、右焦点分别为F1,F2,点P是右准线上任意一点,过F2作直线PF2的垂线F2Q交椭圆于Q点.
(1)求椭圆E的标准方程;
(2)证明:直线PQ与直线OQ的斜率之积是定值;
(3)证明:直线PQ与椭圆E只有一个公共点.
正确答案
:(1)由题意可得,解得a=
,c=1,b=
所以椭圆E:+
=1.
(2)由(1)可知:椭圆的右准线方程为x==3,
设P(3,y0),Q(x1,y1),
因为PF2⊥F2Q,所以kQF2kPF2=•
=
=-1,
所以-y1y0=2(x1-1)
又因为kPQ•kOQ=•
=
且
=2(1-
)代入化简得kPQ•kOQ=-
.
即直线PQ与直线OQ的斜率之积是定值-.
(3)由(2)知,kPQ•kOQ=-,kOQ=
,
∴kPQ=-.
∴直线PQ的方程为y-y1=-(x-x1),即y=-
x+
,
联立得(3
+2
)x2-12x1x+18-9
=0,
∵3+2
=6,18-9
=6
.
∴化简得:x2-2x1x+=0,又△=0,
解得x=x1,所以直线PQ与椭圆C相切,只有一个交点.
设椭圆C:+
=1(a>0)的左右焦点分别为F1、F2A是椭圆C上的一点,且
.
=0,坐标原点O到直线AF1的距离为
|OF1|.
(1)求椭圆C的方程;
(2)设Q是椭圆C上的一点,过点Q的直线l交x轴于点F(-1,0),交y轴于点M,若|MQ|=2|QF|,求直线l的斜率.
正确答案
(1)由题设知F1(-,0),F2(
,0),其中a>
由于.
=0,则有
⊥
,所以点A的坐标为(
±
故AF1所在直线方程为y=±(),所以坐标原点O到直线AF1的距离为
,
又|OF1|=,所以
=|=
,解得:a=2.
∴所求椭圆的方程为+
=1.
(2)由题意可知直线l的斜率存在,设直线斜率为k,则直线l的方程为y=k(x+1),故M(0,k).
设Q(x1,y1),由于Q,F,三点共线,且|MQ|=|2QF|.
根据题意得(x1,y1-k)=±2(x1+1,y1),解得或
又Q在椭圆C上,故+
=1或
+
=1,
解得k=0,k=±4,综上,直线的斜率为0或±4
椭圆一焦点为(0,),且短轴长为4
的椭圆标准方程是______.
正确答案
设椭圆的标准方程为+
=1
∵椭圆一焦点为(0,),∴c=
∵短轴长为4,∴b=2
∵a2=b2+c2
∴a2=25
∴椭圆标准方程是 +
=1
故答案为+
=1
设椭圆的两焦点分别为(0,-2),(0,2),两准线间的距离为13,则椭圆的方程为______.
正确答案
因为椭圆的两焦点分别为(0,-2),(0,2),所以c=2,两准线间的距离为13,即=13,
所以a2=13,b2=13-4=9,则椭圆的方程为 +
=1.
故答案为:+
=1.
求与+
=1有相同的离心率且过点(
,2)的椭圆方程______.
正确答案
由题意可知椭圆离心率e=即
=
①
当椭圆的焦点在x轴上,由题设椭圆方程为:
+
=1(a>b>0)
将点(,2)代入椭圆方程得
+
=1②
又∵c2=a2-b2 ③
联立①②③得,a2=10 b2=8
∴椭圆方程为+
=1
当椭圆的焦点在y轴上,由题设椭圆方程为:
+
=1(a>b>0)
将点(,2)代入椭圆方程得
+
=1④
联立①③④得+
=1
故答案为+
=1或
+
=1
已知椭圆C的焦点与双曲线x2-=1的焦点相同,且离心率为
,则椭圆C的标准方程为______.
正确答案
设椭圆的方程为+
=1(a>b>0),则
∵椭圆C的焦点与双曲线x2-=1的焦点相同,且离心率为
,
∴
∴a2=16,b2=12
∴椭圆C的标准方程为+
=1
故答案为:+
=1
若方程+
=1表示焦点在x轴上的椭圆,则实数a的取值范围是______.
正确答案
∵方程+
=1表示焦点在x轴上的椭圆,
∴a2>a+6>0,
∴a>2或-6<a<-3.
故答案为:a>2或-6<a<-3.
已知椭圆与双曲线-4x2=1有公共的焦点,且椭圆过点P(
,1).
(1)求椭圆方程;
(2)直线l过点M(-1,1)交椭圆于A、B两点,且=
,求直线l的方程.
正确答案
(1)设椭圆方程为+
=1(a>b>0).(1分)
∵双曲线-4x2=1的焦点坐标分别为(0,1)和(0,-1)
∴椭圆焦点坐标分别为(0,1)和(0,-1)(2分)
∴c=1,即a2-b2=1①(3分)
又椭圆过点P(,1),∴
+
=1②(4分)
由①②得a2=4,b2=3,(6分)
∴所求椭圆方程为+
=1.(7分)
(2)若直线l的斜率k不存在,即l⊥x轴,
由椭圆的对称性知,则不满足=2
.(1分)
当直线l的斜率k存在时,设直线l的方程为y=-=k(x+1).(2分)
设A(x1,y1),B(x2,y2),则3y12+4x12=12①3y22+4x22=12②(3分)
由=2
知M为AB的中点
∴x1+x2=-2,y1+y2=2(4分)
①-②得3(y1+y2)(y1-y2)+4(x1+x2)(x1-x2)=0
∴k==
,(5分)
∴直线l的方程为:y-1=(x+1),即4x-3y+7=0.(7分)
已知椭圆+
=1(a>b>0)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=2
求直线MN的方程;
(3)是否存在实数k,使直线y=kx+2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
(1)由点A(a,0),B(0,b)的直线倾斜角为,可得
=
,
∵ab=
×
×
,得a=
,b=1,
∴椭圆方程是:+y2=1 (3分)
(2)设MN:x=ty+1(t<0)代入+y2=1,得(t2+3)y2+2ty-2=0,
设M(x1,y1),N(x2,y2),由=2
,得y1=-2y2.
由y1+y2=-y2=-,y1y2=
(6分)
得-2(
2t
t2+3
)2=,∴t=-1,t=1(舍去)
直线MN的方程为:x=-y+1即x+y-1=0 (8分)
(3)将y=kx+2代入+y2=1,得(3k2+1)x2+12kx+9=0(*)
记P(x3,y3),Q(x4,y4),PQ为直径的圆过D(1,0),则PD⊥QD,即(x3-1)(x4-1)+y3y4=0,
又y3=kx3+2,y4=kx4+2,得(k2+1)x3x4+(2k-1)(x3+x4)+5=0 ①
又x3+x4=-,x3x4=
,代入①解得k=-
(11分)
此时(*)方程△>0,∴存在k=-,满足题设条件. (12分)
已知动点P的轨迹为曲线C,且动点P到两个定点F1(-1,0),F2(1,0)的距离||,|
|的等差中项为
.
(1)求曲线C的方程;
(2)直线l过圆x2+y2+4y=0的圆心Q与曲线C交于M,N两点,且•
=0(O为坐标原点),求直线l的方程;
(3)设点A(1,),点P为曲线C上任意一点,求|
|+
|
|的最小值,并求取得最小值时点P的坐标.
正确答案
(1)据已知||+|
|=2
,
所求曲线C是椭圆,长轴2a=2,a=
,c=1,
所以椭圆的方程为+y2=1.
(2)设M(x1,y1),N(x2,y2),
由•
=0⇒x1x2+y1y2=0,
设l:y=kx-2,
y1=kx1-2,y2=kx2-2,y1y2=k2x1•x2-2k(x1+x2)+4,
(1+k2)x1x2-2k(x1+x2)+4=0(*).
联立+y2=1,得x2+2(kx-2)2=2,
x1,x2为上述方程的两根,
∴x1x2=,x1+x2=
代入(*)得k2=5⇒k=±,
所求直线l为:x-y-2=0或
x+y+2=0
(3)椭圆的右准线为x=2,设点P到右准线的距离为d,
则=
⇒d=
|
|,|
|+
|
|=|
|+d,
此时||+d的最小值为点A到右准线x=2的距离,(|
|+d)min=1,
此时点P的坐标为(,
).
曲线C上任意一点到E(-4,0),F(4,0)的距离的和为12,C与x轴的负半轴、正半轴依次交于A、B两点,点P在C上,且位于x轴上方,•
=0.
(1)求曲线C的方程;
(2)求点P的坐标;
(3)求曲线C的中心为圆心,AB为直径作圆O,过点P的直线l截圆O的弦MN长为3,求直线l的方程.
正确答案
(1)设G是曲线C上任意一点,依题意,|GE|+|GF|=12.
所以曲线C是以E、F为焦点的椭圆,且椭圆的长半袖a=6,半焦距c=4,
所以短半轴b==
,
所以所求的椭圆方程为+
=1;
(2)由已知A(-6,0),F(4,0),设点P的坐标为(x,y)
则=(x+6,y),
=(x-4,y)
由已知得
则2x2+9x-18=0,解之得x=,或x=-6,
由于y>0,所以只能取x=,于是y=
,
所以点P的坐标为(,
);
(3)圆O的圆心为(0,0),半径为6,其方程为x2+y2=36,
若过P的直线l与x轴垂直,则直线l的方程为x=,
这时,圆心到l的距离d=,
所以AB=2=2
=2×
,
符合题意;
若过P的直线l不与x轴垂直,设其斜率为k,
则直线l的方程为y-=k(x-
),
即2kx-2y+5-3k=0
这时,圆心到l的距离d=,
所以MN2=4(r2-d2)=4[62-()2]=(3
)2,
化简得,10k-22=0,所以k=
,=
所以直线l的方程为11x-15y+21
=0,
综上,所求的直线l的方程为x=,或11
x-15y+12
=0.
已知椭圆C:+y2=1(a>1)的上顶点为A,左焦点为F,直线AF与圆M:x2+y2+6x-2y+7=0相切.过点(0,-
)的直线与椭圆C交于P,Q两点.
(I)求椭圆C的方程;
(II)当△APQ的面积达到最大时,求直线的方程.
正确答案
(I)将圆M的一般方程x2+y2+6x-2y+7=0化为标准方程(x+3)2+(y-1)2=3,则圆M的圆心M(-3,1),半径r=.
由A(0,1),F(-c,0)(c=)得直线AF的方程为x-cy+c=0.
由直线AF与圆M相切,得=
,
解得c=或c=-
(舍去).
当c=时,a2=c2+1=3,
故椭圆C的方程为+y2=1.
(II)由题意可知,直线PQ的斜率存在,设直线的斜率为k,则直线PQ的方程为y=kx-.
因为点(0,-)在椭圆内,所以对任意k∈R,直线都与椭圆C交于不同的两点.
由得(1+3k2)x2-3kx-
=0.
设点P,Q的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),则y1=kx1-,y2=kx2-
,x1+x2=
,x1x2=-
,
所以|PQ|==
=
.
又因为点A(0,1)到直线y=kx-的距离d=
,
所以△APQ的面积为S=|PQ|•d=
.
设t=,则0<t≤1且k2=
-
,S=
t•
=
=
.
因为0<t≤1,所以当t=1时,△APQ的面积S达到最大,
此时=1,即k=0.
故当△APQ的面积达到最大时,直线的方程为y=-.
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