- 圆锥曲线与方程
- 共14739题
已知椭圆C:+
=1(a>b>0)的两个焦点为F1(-1,0),F2(1,0),点P(
,
)在椭圆C上.
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)记O为坐标原点,过F2(1,0)的直线l与椭圆C相交于E,F两点,若△OEF的面积为,求直线l的方程.
正确答案
(Ⅰ)依题意得,解得,a2=4,b2=3…(3分)
∴椭圆C的方程是+
=1…(5分)
(Ⅱ):若直线l⊥x轴,则直线l的方程为x=1,易知E(1,),F(1,-
)∴△OEF的面积S=
×1×3=
≠
,所以直线l的率存在且不为0,可设l:y=k(x-1),
由得,(3+4k2)x2-8k2x+4k2-12=0,设E(x1,y1),F(x2,y2)∴
,
∴|x1-x2|==
…(8分)∴|y1-y2|=|k(x1-x2)|=
∵△OEF的面积为,|OF2|=1,∴
×|OF2|×|y1-y2|=
,
解得k=±1,所以直线l的方程为:x±y-1=0…(10分).
设椭圆C:+
=1(a>b>0)的离心率为
,过原点O斜率为1的直线l与椭圆C相交于M,N两点,椭圆右焦点F到直线l的距离为
.
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)设P是椭圆上异于M,N外的一点,当直线PM,PN的斜率存在且不为零时,记直线PM的斜率为k1,直线PN的斜率为k2,试探究k1•k2是否为定值?若是,求出定值;若不是,说明理由.
正确答案
(I)设椭圆的焦距为2c(c>0),F(c,0),直线l:x-y=0,F到l的距离为=
,解得c=2.又∵e=
=
,∴a=2
,∴b=2.
∴椭圆C的方程为+
=1.(6分)
(Ⅱ)由解得x=y=
,或x=y=-
,
不妨设M(,
), N(-
,-
),P(x,y),
∴kPM•kPN=•
=
,
由+
=1,即x2=8-2y2,代入化简得k1•k2=kPM•kPN=-
为定值.(12分)
已知椭圆的中心在原点,它在x轴上的一个焦点F与短轴的两个端点B1,B2的连线互相垂直,这个焦点与较近的长轴端点A的距离为-
.求椭圆的方程.
正确答案
设椭圆的方程为+
=1(a>b>0)
由题意得 b=c
a-c=-
∵a2=b2+c2
∴a= b=c=
∴椭圆的方程为 +
=1
已知椭圆C的中心在坐标原点,焦点在x轴上,长轴长为2,离心率为
,经过其左焦点F1的直线l交椭圆C于P、Q两点.
(I)求椭圆C的方程;
(II)在x轴上是否存在一点M,使得•
恒为常数?若存在,求出M点的坐标和这个常数;若不存在,说明理由.
正确答案
(I)设椭圆C的方程为+
=1 (a>b>0).
由题意,得,解得
,所以b2=2.(3分)
所求的椭圆方程为+
=1.(4分)
(II)由(I)知F1(-1,0).
假设在x轴上存在一点M(t,0),使得•
恒为常数.
①当直线l与x轴不垂直时,设其方程为y=k(x+1),P(x1,y1)、Q(x2,y2).
由得(2+3k2)x2+6k2x+(3k2-6)=0.(6分)
所以x1+x2=-,x1x2=
.(7分)
•
=(x1-t)(x2-t)+y1y2
=(x1-t)(x2-t)+k2(x1+1)(x2+1)
=(k2+1)x1x2+(k2-t)(x1+x2)+k2+t2
=-
+k2+t2=
+t2
=+t2=t2+2t-
-
.
因为•
是与k无关的常数,从而有4t+
=0,即t=-
.(10分)
此时•
=-
.(11分)
②当直线l与x轴垂直时,此时点P、Q的坐标分别为(-1,)、(-1,-
),
当t=-时,亦有
•
=-
.(13分)
综上,在x轴上存在定点M(-,0),使得
•
恒为常数,且这个常数为-
.(14分)
已知中心在原点、焦点在x轴上的椭圆的离心率是,椭圆上任意一点到两个焦点距离之和为4.
(1)求椭圆标准方程;
(2)设椭圆长轴的左端点为A,P是椭圆上且位于第一象限的任意一点,AB∥OP,点B在椭圆上,R为直线AB与y轴的交点,证明:•
=2
OP
2.
正确答案
(1)根据题设,可设椭圆标准方程为:+
=1(a>b>0)
则离心率e==
,c2=a2-b2(c>0),由椭圆定义,得2a=4
解得a=2,b=1,c=
所以椭圆标准方程为:+y2=1
(2)证明:由题意得A(-2,0),设P(x1,y1),B(x2,y2),R(0,y3),其中x1>0,y1>0,
点P和点B都在椭圆上,则有+
=1①
+
=1②
由AB∥OP,有kOP==kAB=
,
即=
③
由x1>0,y1>0可知x2≠-2.
AB直线方程为:y-0=kAB[x-(-2)],即y=(x+2).
把R(0,y3)代入,得y3=
所以有=(x2+2,y2),
=(x2,y2),
=(2,
),
可得:•
=2(x2+2)+
④
2||2=2(
+
)⑤
由①,②,③得:=x2+2⑥
由①,⑤得:2||2=2(
+
)=2+
⑦
由②,④得:•
=2(x2+2)+
=5+
x2⑧
由⑦,⑥得:2||2=2(
+
)=2+
=5+
x2⑨
由⑧,⑨可证得:•
=2
OP
2.
已知椭圆G的中心在坐标原点,长轴在x轴上,离心率为,两个焦点分别为F1和F2,椭圆G上一点到F1和F2的距离之和为12.圆C:x2+y2+2x-4y-20=0的圆心为点A.
(1)求椭圆G的方程;
(2)求△AF1F2面积;
(3)求经过点(-3,4)且与圆C相切的直线方程;
(4)椭圆G是否在圆C的内部,请说明理由.
正确答案
(1)设椭圆G的方程为:+
=1(a>b>0),半焦距为c,
则,解得
,∴b2=a2-c2=36-27=9
所求椭圆G的方程为:+
=1;
(2 )点A的坐标为(-1,2),所以 S△AF1F2=×F1F2×2=
×6
×2=6
;
(3)由题意,圆C:x2+y2+2x-4y-20=0可化为:(x+1)2+(y-2)2=25,圆心坐标为(-1,2),半径为5,
所以经过点(-3,4)且与圆C相切的直线方程为x=-3,y=4;
(4)把点(6,0)代入圆C方程可知道,(6,0)在圆C外,
若k<0,由(-6)2+02-12k-0-21=5-12k>0,可知点(-6,0)在圆Ck外,
∴不论k为何值,圆Ck都不能包围椭圆G.
已知椭圆C:+
=1(a>b>0)的左右焦点分别为F1(-1,0)、F2(1,0),且经过点P(1,
),M为椭圆上的动点,以M为圆心,MF2为半径作圆M.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若圆M与y轴有两个交点,求点M横坐标的取值范围.
正确答案
(1)由椭圆定义得|PF1|+|PF2|=2a,…(1分)
即2a=+
=4,…(3分)
∴a=2.又c=1,∴b2=a2-c2=3.…(5分)
故椭圆方程为+
=1.…(6分)
(2)设M(x0,y0),则圆M的半径r=,…(7分)
圆心M到y轴距离d=|x0|,…(8分)
若圆M与y轴有两个交点则有r>d即>|x0|,…(9分)
化简得-2x0+1>0.…(10分)
∵M为椭圆上的点
∴=3-
,…(11分)
代入以上不等式得3+8x0-16<0,
解得-4<x0<.…(12分)
∵-2≤x0≤2,…(13分)
∴-2≤x0<.…(14分)
已知椭圆E:+y2=1(a>1)的上顶点为M(0,1),两条过M点动弦MA、MB满足MA⊥MB.
(1)当坐标原点到椭圆E的准线距离最短时,求此时椭圆E的方程;
(2)若直角三角形MAB的面积的最大值为,求a的值;
(3)对于给定的实数a(a>1),动直线是否经过一个定点?如果经过,求出该定点的坐标(用a表示)否则,说明理由.
正确答案
(1)坐标原点到椭圆E的准线距离为d==
≥2,当且仅当c=1时,坐标原点到椭圆E的准线距离最短
∵c=1,b=1,∴a2=b2+c2,∴a2=2
∴椭圆E的方程为+y2=1
(2)由MA⊥MB,可知直线MA与坐标轴不垂直,
故可设直线MA的方程为y=kx+1,直线MB的方程为y=-x+1
将y=kx+1代入椭圆E的方程,整理得 (1+a2k2)x2+2a2kx=0
解得x=0或x=,故点A的坐标为(
,
)
同理,点B的坐标为(,
)
∴S=×
=
=2a4×
=2a4×=
≤
=
=
,
解得a=3
(3)由(2)知直线l的斜率为=
直线l的方程为y=(x-
)+
,即y=
x-
∴直线l过定点(0,-)
已知双曲线方程为-
=1(a>0,b>0),椭圆C以该双曲线的焦点为顶点,顶点为焦点.
(1)当a=,b=1时,求椭圆C的方程;
(2)在(1)的条件下,直线l:y=kx+与y轴交于点P,与椭圆交与A,B两点,若O为坐标原点,△AOP与△BOP面积之比为2:1,求直线l的方程;
(3)若a=1,椭圆C与直线l':y=x+5有公共点,求该椭圆的长轴长的最小值.
正确答案
(1)设双曲线的焦点为(±c,0)(c>0),则椭圆C的方程为+
=1,其中c2=a2+b2
将a=, b=1代入,可得椭圆C的方程为
+y2=1;
(2)根据题意,设点A,B的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),则|x1|:|x2|=2:1,可知.
联立椭圆和直线的方程,得,消元得(k2+
)x2+kx-
=0,可知x1+x2=
,x1x2=
,即x1与x2异号,所以x1=-2x2.
代入上式,得-x2=, -2
=
,消元,得k=±
.
所以直线方程为l:y=±x+
(3)联立椭圆和直线的方程,得方程组,其中c2=b2+1
消去y,可得(+
)x2+
x+
-1=0
∴△=()2-4(
+
)(
-1)≥0,
解得b2≥12,所以c2≥13,当且仅当b=2, c=
时长轴长最短,是2
.
求与双曲线-y2=1有两个公共焦点,且过点P(
,2)的圆锥曲线的方程.
正确答案
双曲线-y2=1的焦点F1(-
,0),F2(
,0)
(1)设圆锥曲线为椭圆:+
=1(a>b>0)
则⇒
椭圆方程为:+
=1
(2)设圆锥曲线为双曲线-
=1(p>0,q>0)
则⇒
双曲线方程为:x2-=1
已知椭圆E的焦点在x轴上,长轴长为4,离心率为.
(Ⅰ)求椭圆E的标准方程;
(Ⅱ)已知点A(0,1)和直线l:y=x+m,线段AB是椭圆E的一条弦且直线l垂直平分弦AB,求实数m的值.
正确答案
(Ⅰ)∵椭圆E的长轴长为4,∴a=2,离心率为.
∴=
,c=
,∴b=1
∵椭圆E的焦点在x轴上,
∴椭圆E的标准方程为+y2=1;
(Ⅱ)由条件可得直线AB的方程为y=-x+1.于是,有⇒5x2-8x=0⇒xB=
,yB=-xB+1=-
.
设弦AB的中点为M,则由中点坐标公式得xM=,yM=
,由此及点M在直线l得
=
+m⇒m=-
.
设椭圆C:+
=1(a>0)的左、右焦点分别为F1、F2,A是椭圆C上的一点,且
•
=0,坐标原点O到直线AF1的距离为
|OF1|.
(I)求椭圆C的方程;
(II)设Q是椭圆C上的一点,过Q的直线l交x轴于点P(-1,0),较y轴于点M,若=2
,求直线l的方程.
正确答案
(I)由题设知F1(-,0),F2(
,0)
由于•
=0,则有
⊥
,
所以点A的坐标为(,±
),
故AF1所在直线方程为y=±(+
),…(3分)
所以坐标原点O到直线AF1的距离为(a>
),
又|OF1|=,所以
=
,
解得a=2(a>),
所求椭圆的方程为+
=1.…(5分)
(II)由题意知直线l的斜率存在,
设直线l的方程为y=k(x+1),则有M(0,k),
设Q(x1,y1),由于=2
,
∴(x1,y1-k)=2(-1-x1,-y1),
解得x1=-,y1=
…(8分)
又Q在椭圆C上,得+
=1,
解得k=±4,…(10分)
故直线l的方程为y=4(x+1)或y=-4(x+1),
即4x-y+4=0或4x+y+4=0. …(12分)
已知椭圆C1:+
=1(a>b>0)的离心率为
,直线l:y=x+2与以原点为圆心、椭圆C1的短半轴长为半径的圆相切.
(Ⅰ)求椭圆C1的方程;
(Ⅱ)设椭圆C1的左焦点为F1,右焦点为F2,直线l1过点F1且垂直于椭圆的长轴,动直线l2垂直l1于点P,线段PF2的垂直平分线交l2于点M,求动点M的轨迹C2的方程;
(Ⅲ)过椭圆C1的焦点F2作直线l与曲线C2交于A、B两点,当l的斜率为时,直线l1上是否存在点M,使AM⊥BM?若存在,求出M的坐标,若不存在,说明理由.
正确答案
(Ⅰ)∵e=,
∴e2==
=
,
∴2a2=3b2∵直线l:x-y+2=0与圆x2+y2=b2相切,
∴=b,b=
,b2=2,
∴a2=3.
∴椭圆C1的方程是+
=1;
(Ⅱ)由(Ⅰ)知F1(-1,0),F2(1,0),所以l1:x=-1,设M(x,y),
∵|MP|=|MF2|,
∴|x-(-1)|=化简得:y2=4x,
∴点M的轨迹C2的方程为y2=4x.
(Ⅲ)∵直线l的方程为x-2y-1=0,代入y2=4x,得y2-8y-4=0.
由韦达定理得y1+y2=8,y1y2=-4,设A(,y1),B(
,y2),
设直线l1:x=-1上存在点M(-1,m),使得AM⊥BM,则•
=0,
∴(-1-,m-y1)•(-1-
,m-y2)=0,
∴16m2-16m(y1+y2)+4(y12+y22)+y12y22+16y1y2+16=0,
∴m2-8m+16=0,解得m=4,
∴准线上存在点M(-1,4),使AM⊥BM.
已知P、Q、M、N四点都在中心为坐标原点,离心率为,左焦点为F(-1,0)的椭圆C上,已知
与
共线,
与
共线,
•
=0.
(1)求椭圆C的方程;
(2)试用直线PQ的斜率k(k≠0)表示四边形PMQN的面积S,求S的最小值.
正确答案
(1)设椭圆方程为+
=1(a>b>0),则a2=b2+c2
∵c=1,=
∴a=,b=1
∴椭圆的方程为+y2=1;
(2)由题意,PQ与MN垂直于F,设PQ的方程为y=k(x+1),与椭圆方程联立,可得
(1+2k2)x2+4k2x+2k2-2=0
设点P(x1,y1),Q(x2,y2),则x1+x2=-,x1x2=
∴|PQ|=|x1-x2|=
同理,|MN|=
∴SPMQN=|PQ||MN|=2-
=2-
≥
当且仅当k=±1时,取等号
∴四边形PMQN的面积的最小值为.
已知椭圆中心在原点,焦点在x轴上,离心率e=,点F1,F2分别为椭圆的左、右焦点,过右焦点F2且垂直于长轴的弦长为
(1)求椭圆的标准方程;
(2)过椭圆的左焦点F1作直线l,交椭圆于P,Q两点,若•
=2,求直线l的倾斜角.
正确答案
(1)由题意可设椭圆的标准方程为+
=1(a>b>0).
右焦点F2(c,0),把x=c代入椭圆方程得+
=1,解得y=±
.
∴=
.
联立,解得
.
∴椭圆的标准方程为+y2=1.
(2)设直线l与椭圆的交点P(x1,y1),Q(x2,y2).
①当直线l的斜率不为0时,设直线l的方程为my=x+1.
联立,得(2+m2)y2-2my-1=0.
∴y1+y2=,y1y2=
.
∵2=•
=(x1-1,y1)•(x2-1,y2)=(my1-2,y1)•(my2-2,y2)=(m2+1)y1y2-2m(y1+y2)+4,
∴2=-
+4,
化为m2=1,解得m=±1,
∴直线l的斜率k==±1.
设直线的倾斜角为α,则tanα=±1.
∴α=或
.
②当直线l的斜率为0时,P(-,0),Q(
,0).
•
=(-
-1)×(
-1)=-1≠2,不符合题意,应舍去.
综上可知:直线l的倾斜角α为或
.
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