- 圆锥曲线与方程
- 共14739题
在平面直角坐标系xOy中,经过点(0,)且斜率为k的直线l与椭圆
+y2=1有两个不同的交点P和Q.
(1)求k的取值范围;
(2)设椭圆与x轴正半轴、y轴正半轴的交点分别为A,B,是否存在常数k,使得向量+
与
共线?如果存在,求k的值;如果不存在,请说明理由.
正确答案
(1)∪
(2)不存在,理由见解析
解:(1)由已知条件知直线l的方程为
y=kx+,
代入椭圆方程得+(kx+
)2=1.
整理得x2+2
kx+1=0.①
直线l与椭圆有两个不同的交点P和Q等价于Δ=8k2-4=4k2-2>0,
解得k<-或k>
,
即k的取值范围为∪
.
(2)设P(x1,y1),Q(x2,y2),
则+
=(x1+x2,y1+y2),
由方程①得x1+x2=-.②
又y1+y2=k(x1+x2)+2=
,③
而A(,0),B(0,1),
=(-
,1),
所以+
与
共线等价于x1+x2=-
(y1+y2).
将②③代入上式,解得k=.
由(1)知k<-或k>
,故没有符合题意的常数k.
如图,在轴上方有一段曲线弧
,其端点
、
在
轴上(但不属于
),对
上任一点
及点
,
,满足:
.直线
,
分别交直线
于
,
两点.
(Ⅰ)求曲线弧的方程;
(Ⅱ)求的最小值(用
表示);
正确答案
(I).(II)
.
试题分析:(I)由椭圆的定义,曲线是以
,
为焦点的半椭圆,
利用的关系,得到
的方程为
.
要特别注意有限制.
(II)设并代入椭圆方程得到
,根据
,
,可以得到直线
的方程,进一步令可
得
,
的纵坐标分别,将
用纵坐标表出,应用“基本不等式”,得到其最小值.
本解答即体现此类问题的一般解法“设而不求”,又反映数学知识的灵活应用.
试题解析:(I)由椭圆的定义,曲线是以
,
为焦点的半椭圆,
.
∴的方程为
. 4分
(注:不写区间“”扣1分)
(II)由(I)知,曲线的方程为
,设
,
则有,即
①
又,
,从而直线
的方程为
AP:; BP:
6分
令得
,
的纵坐标分别为
;
.
∴② 将①代入②, 得
. 8分
∴.
当且仅当,即
时,取等号.
即的最小值是
. 12分
已知椭圆C:的四个顶点恰好是一边长为2,一内角为
的菱形的四个顶点.
(I)求椭圆C的方程;
(II)若直线y =kx交椭圆C于A,B两点,在直线l:x+y-3=0上存在点P,使得 ΔPAB为等边三角形,求k的值.
正确答案
(I); (II)
或
.
试题分析:(I)由图形的对称性及椭圆的几何性质,易得,进而写出方程; (II) 先找到AB中垂线与l的交点,保证ΔPAB为等腰三角形,再满足
即可保证ΔPAB为等边三角形,此外,注意对于特殊情形的讨论.
试题解析:
(I)因为椭圆的四个顶点恰好是一边长为2,
一内角为的菱形的四个顶点,
所以,椭圆
的方程为
. 4分
(II)设则
当直线的斜率为
时,
的垂直平分线就是
轴,
轴与直线
的交点为
,
又因为,所以
,
所以是等边三角形,所以
满足条件; 6分
当直线的斜率存在且不为
时,设
的方程为
所以,化简得
所以 ,则
8分
设的垂直平分线为
,它与直线
的交点记为
所以,解得
,
则 10分
因为为等边三角形, 所以应有
代入得到,解得
(舍),
13分
综上可知, 或
14分
设椭圆的左、右焦点分别为
,,右顶点为A,上顶点为B.已知
=
.
(1)求椭圆的离心率;
(2)设P为椭圆上异于其顶点的一点,以线段PB为直径的圆经过点,经过点
的直线
与该圆相切与点M,
=
.求椭圆的方程.
正确答案
(1) (2)
试题分析:(1)求椭圆离心率,就是列出关于a,b,c的一个等量关系.由,可得
,又
,则
所以椭圆离心率为
(2) 由(1)知
所以求椭圆方程只需再确定一个独立条件即可.由切线长
=
可列出所需的等量关系.先确定圆心:设
,由
,有
由已知,有
即
,故有
,因为点P在椭圆上,故
,消
可得
,而点P不是椭圆的顶点,故
,即点P的坐标为
设圆的圆心为
,则
再由
得
,即
所以所求椭圆的方程为
试题解析:解(1)设椭圆右焦点的坐标为(c,0), 由
,可得
,又
,则
所以椭圆离心率为
(2)由(1)知
故椭圆方程为
,设
,由
,有
由已知,有
即
,故有
,因为点P在椭圆上,故
,消
可得
,而点P不是椭圆的顶点,故
,即点P的坐标为
设圆的圆心为
,则
,进而圆的半径
,由已知,有
,
=
,故有
,解得
,所以所求椭圆的方程为
椭圆C: 左右焦
,若椭圆C上恰有4个不同的点P,使得
为等腰三角形,则C的离心率的取值范围是 _______
正确答案
(,
)∪(
,1)
试题分析:分两种情况:第一种情况,当点P与短轴的顶点重合时,△F1F2P构成以F1F2为底边的等腰三角形,此种情况有2个满足条件的等腰△F1F2P;第二种情况,当△F1F2P构成以F1F2为一腰的等腰三角形时,以F2P作为等腰三角形的底边为例,∵F1F2=F1P,∴点P在以F1为圆心,半径为焦距2c的圆上,因此,当以F1为圆心,半径为2c的圆与椭圆C有2交点时,存在2个满足条件的等腰△F1F2P,此时a-c<2c,解得a<3c,所以离心率e,当e=
时,△F1F2P是等边三角形,与①中的三角形重复,故e≠
,同理,当F1P为等腰三角形的底边时,在e
且e≠
时也存在2个满足条件的等腰△F1F2P这样,又因为椭圆C上恰有4个不同的点P,使得
为等腰三角形,故第一种情况不成立,综上所述,离心率的取值范围是:e∈(
,
)∪(
,1).
已知抛物线的焦点为F2,点F1与F2关于坐标原点对称,以F1,F2为焦点的椭圆C过点
.
(Ⅰ)求椭圆C的标准方程;
(Ⅱ)设点,过点F2作直线
与椭圆C交于A,B两点,且
,若
的取值范围.
正确答案
(Ⅰ)椭圆的标准方程为
;(Ⅱ)
.
试题分析:(Ⅰ)由抛物线的焦点为
,点
与
关于坐标原点对称,以
,
为焦点的椭圆C过点
,故可用待定系数法求椭圆方程,设椭圆
的标准方程为
,由条件求出
即可;(Ⅱ)设点
,过点F2作直线
与椭圆C交于A,B两点,且
,若
的取值范围,这是直线与圆锥曲线交点问题,可采用设而不求的解题思想,设出直线
的方程(注意需讨论斜率不存在情况),与A,B两点坐标,利用根与系数关系来解,当直线斜率不存在时,直接求解A,B的坐标得到
的值,当直线斜率存在时,设出直线方程,和椭圆方程联立后,利用
,消掉点的坐标得到λ与k的关系,根据λ的范围求k的范围,然后把
转化为含有k的函数式,最后利用基本不等式求出
的取值范围.
试题解析:(Ⅰ)设椭圆的半焦距为,由题意得
,
设椭圆的标准方程为
,
则 ③
④
将④代入③,解得或
(舍去)
所以
故椭圆的标准方程为
4分
(Ⅱ)方法一:
容易验证直线的斜率不为0,设直线
的方程为
将直线的方程代入
中得:
. 6分
设,则由根与系数的关系,
可得: ⑤
⑥ 7分
因为,所以
,且
.
将⑤式平方除以⑥式,得:
由
所以 10分
因为,所以
,
又,所以
,
故
,
令,因为
所以,即
,
所以.
而,所以
.
所以. 13分
方法二:
1)当直线的斜率不存在时,即
时,
,
,
又,所以
6分
2)当直线的斜率存在时,即
时,设直线
的方程为
由得
设,显然
,则由根与系数的关系,
可得:,
7分
⑤
⑥
因为,所以
,且
.
将⑤式平方除以⑥式得:
由得
即
故,解得
10分
因为,
所以,
又,
故
11分
令,因为
所以,即
,
所以.
所以 12分
综上所述:. 13分
已知中心在原点,焦点在轴上的椭圆C的离心率为
,且经过点
,过点P(2,1)的直线
与椭圆C在第一象限相切于点M .
(1)求椭圆C的方程;
(2)求直线的方程以及点M的坐标;
(3)是否存过点P的直线与椭圆C相交于不同的两点A、B,满足
?若存在,求出直线l1的方程;若不存在,请说明理由.
正确答案
,
,
解(Ⅰ)设椭圆C的方程为,由题意得
解得,故椭圆C的方程为
.……………………4分
(Ⅱ)因为过点P(2,1)的直线l与椭圆在第一象限相切,所以l的斜率存在,故可调直线l的议程为
由 得
.①
因为直线与椭圆相切,所以
整理,得 解得
所以直线l方程为
将代入①式,可以解得M点横坐标为1,故切点M坐标为
……8分
(Ⅲ)若存在直线l1满足条件,的方程为,代入椭圆C的方程得
因为直线l1与椭圆C相交于不同的两点A,B,设A,B两点的坐标分别为
所以
所以.
又,
因为即
,
所以.
即
所以,解得
因为A,B为不同的两点,所以
.
于是存在直线1满足条件,其方程为
………………………………12分
已知椭圆C的中心在原点,焦点在轴上,左右焦点分别为
,且
,点(1,
)在椭圆C上.
(1)求椭圆C的方程;
(2)过的直线
与椭圆
相交于
两点,且
的面积为
,求以
为圆心且与直线
相切的圆的方程
正确答案
,
.解:(1)
已知椭圆E:+
=1(a>b>0),以抛物线y2=8x的焦点为顶点,且离心率为
.
(1)求椭圆E的方程;
(2)若F为椭圆E的左焦点,O为坐标原点,直线l:y=kx+m与椭圆E相交于A、B两点,与直线x=-4相交于Q点,P是椭圆E上一点且满足=
+
,证明
·
为定值,并求出该值.
正确答案
(1)+
=1 (2)
,证明见解析
解:(1)抛物线y2=8x的焦点为(2,0),
又椭圆以抛物线焦点为顶点,
∴a=2,
又e==
,
∴c=1,∴b2=3.
∴椭圆E的方程为+
=1.
(2)由(1)知,F(-1,0),
由
消去y,得(3+4k2)x2+8kmx+4m2-12=0.
∵l与椭圆交于两点,
∴Δ=(8km)2-4(3+4k2)(4m2-12)>0,
即m2<4k2+3.
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则x1、x2是上述方程的两个根,
∴x1+x2=-,x1·x2=
,
又y1+y2=kx1+m+kx2+m
=k(x1+x2)+2m
=
∴=
+
=(-
,
),
由点P在椭圆上,得+
=1.
整理得4m2=3+4k2,
又Q(-4,-4k+m),
∴=(-3,-4k+m).
∴·
=(-
,
)·(-3,m-4k)
=+
=
=.
即·
为定值
.
根据指令,机器人在平面上能完成下列动作:先从原点O沿正东偏北(
)方向行走一段时间后,再向正北方向行走一段时间,但何时改变方向不定。假定机器人行走速度为10米/分钟,则机器人行走2分钟时的可能落点区域的面积是 。
正确答案
平方米
如图,
设机器人行走2分钟时的位置为P
。设机器人改变方向的点为A,
,
。则由已知条件有
,以及
.所以有
即所求平面图形为弓形,其面积为
平方米。
已知点A(-1,0),B(1,0),动点P满足PA+PB=3,则动点P的轨迹是______.
正确答案
由PA+PB=3>AB结合椭圆的定义有:动点P的轨迹是以A(-1,0),B(1,0)为焦点的椭圆.
答案:以A(-1,0),B(1,0)为焦点的椭圆.
已知是椭圆
上的点,则
的取值范围是 .
正确答案
试题分析:由于,令x+y=t,则y=t-x,所以
,
,得
,故
.
如图,在平面直角坐标系xOy中,椭圆C:=1(a>b>0)的左焦点为F,右顶点为A,动点M为右准线上一点(异于右准线与x轴的交点),设线段FM交椭圆C于点P,已知椭圆C的离心率为
,点M的横坐标为
.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)设直线PA的斜率为k1,直线MA的斜率为k2,求k1·k2的取值范围.
正确答案
(1)=1(2)
(1)由已知,得解得
∴
∴椭圆C的标准方程为
=1.
(2)设点P(x1,y1)(-2.∵点F、P、M三点共线,x1≠-2,
∴,y2=
,∴点M
.
∵k1=,k2=
,∴k1·k2=
.
∵点P在椭圆C上,∴=1,∴
=-
(
-9).
∴k1·k2=.
∵-2.∴k1·k2的取值范围是
已知椭圆C的左、右焦点坐标分别是(-,0),(
,0),离心率是
.直线y=t与椭圆C交于不同的两点M,N,以线段MN为直径作圆P,圆心为P.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若圆P与x轴相切,求圆心P的坐标;
(3)设Q(x,y)是圆P上的动点,当t变化时,求y的最大值.
正确答案
(1)+y2=1 (2)(0,±
) (3)2
解:(1)因为=
,且c=
,
所以a=,b=
=1.
所以椭圆C的方程为+y2=1.
(2)由题意知P(0,t)(-1
由
得x=±.
所以圆P的半径为.
当圆P与x轴相切时,|t|=.
解得t=±.
所以圆心P的坐标是(0,±).
(3)由(2)知,圆P的方程为x2+(y-t)2=3(1-t2).
因为点Q(x,y)在圆P上,
所以y=t±≤t+
.
设t="cos" θ,θ∈(0,π),
则t+="cos" θ+
sin θ=2sin(θ+
).
当θ=,即t=
,且x=0时,y取最大值2.
已知点、
,若动点
满足
.
(1)求动点的轨迹曲线
的方程;
(2)在曲线上求一点
,使点
到直线:
的距离最小.
正确答案
(1);(2)
试题分析:(1)属直接法求轨迹问题:根据已知列出方程,化简即可。(2)设直线
平行的直线
的方程为:
,当直线
与曲线
相切即有一个公共点时切点即为所求点
。将直线
与曲线
方程联立消掉
(或
)整理为关于
的一元二次函数,直线
与曲线
相切其判别式应为为零。解得
之后代入上式即可求点
的坐标。
试题解析:解:(1)设点坐标为
,
则,
,
,
.
因为,所以
,化简得
.
所以动点的轨迹为
6分
(2) 设与椭圆相切并且直线
平行的直线
的方程为:
由得
故当时,直线
与已知直线的距离
最小,
并且 12分
将代入
中得
代入
中得
即点坐标为
. 14分
扫码查看完整答案与解析