- 圆锥曲线与方程
- 共14739题
已知椭圆中心在原点,焦点在x轴上,离心率e=,过椭圆的右焦点且垂直于长轴的弦长为
(1)求椭圆的标准方程;
(2)已知直线l与椭圆相交于P、Q两点,O为原点,且OP⊥OQ,试探究点O到直线l的距离是否为定值?若是,求出这个定值;若不是,请说明理由.
正确答案
(1)设椭圆的方程为+
=1(a>b>0),焦距为2c,
∵e==
,且根据题意可知:点(c,
)在椭圆上,
∴+
=1,则
+
=1,解得b=1,
∵a=c,且a2-c2=b2=1,则c=1,a=
,
故椭圆方程为:+y2=1;
(2)当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为y=kx+m,点P(x1,y1),Q(x2,y2),
由,消去y得:(2k2+1)x2+4kmx+2m2-2=0,
∴x1+x2=-,x1x2=
,
于是y1y2=(kx1+m)(kx2+m)=k2x1x2+km(x1+x2)+m2=,
因为⊥
,所以x1x2+y1y2=
+
=
=0,(10分)
即3m2-2k2-2=0,所以m2=,(11分)
设原点O到直线l的距离为d,则d==
=
=
,(12分)
当直线l的斜率不存在时,因为⊥
,根据椭圆的对称性,
不妨设直线OP,OQ的方程分别为y=x,y=-x,
可得P(,
),Q(
,-
)或P(-
,-
),Q(-
,
),
此时,原点O到直线l的距离仍为,
综上,点O到直线l的距离为定值.(14分)
(Ⅰ)求经过点(-,
),且与椭圆9x2+5y2=45有共同焦点的椭圆方程;
(Ⅱ)已知椭圆以坐标轴为对称轴,且长轴长是短轴长的3倍,点P(3,0)在该椭圆上,求椭圆的方程.
正确答案
(1)椭圆9x2+5y2=45化成标准方程,得+
=1,
∴椭圆的焦点在y轴,且c2=9-5=4,得c=2,焦点为(0,±2).
∵所求椭圆经过点(-,
),且与已知椭圆有共同的焦点,
∴设椭圆方程为+
=1(a>b>0),
可得,解之得a2=10,b2=6,
∴所求的椭圆方程为+
=1;
(2)设椭圆方程为Ax2+By2=1(A>0,B>0,A≠B).
∵点P(3,0)在该椭圆上,∴9A=1,即A=,
又a=3b,∴B=1或,
∴椭圆的方程为+y2=1或
+
=1.
已知在平面直角坐标系中的一个椭圆,它的中心在原点,左焦点为F(-,0),且过D(2,0),设点A(1,
).
(1)求该椭圆的标准方程;
(2)若P是椭圆上的动点,求线段PA中点M的轨迹方程.
正确答案
(1)∵在平面直角坐标系中的一个椭圆,
它的中心在原点,左焦点为F(-,0),且过D(2,0),
∴椭圆的半长轴a=2,半焦距c=,则半短轴b=1.
∵椭圆的焦点在x轴上,
∴椭圆的标准方程为+y2=1.
(2)椭圆+y2=1的参数方程是:
,α为参数.
∴P(2cosα,sinα),
设线段PA的中点为M(x,y),
∵A(1,),P(2cosα,sinα),
∴x=,y=
,
∴cosα=2x-1,
sinα=2y-,
∴(2x-1)2+(2y-)2=1.
∴线段PA中点M的轨迹方程是(2x-1)2+(2y-)2=1.
与椭圆+
=1有相同的焦点且过点(-3,
)的椭圆方程为______.
正确答案
∵椭圆+
=1,
∴焦点坐标为:( 3,0),(-3,0),c=3,
∵所求椭圆与椭圆+
=1有相同焦点
∴椭圆的半焦距c=3,即a2-b2=9①
∵椭圆过点(-3,),
∴+
=1②
联立①②解得:a2=16,b2=7
∴椭圆的标准方程为 +
=1
故答案为:+
=1.
若方程+
=1表示椭圆,则实数m的取值范围是______.
正确答案
方程 +
=1表示椭圆,
则 ,
解可得 (0,1)∪(1,)[或0<m<
且m≠1],
故答案为:(0,1)∪(1,)[或0<m<
且m≠1].
设椭圆+
=1(a>b>0)的离心率为
,短轴一个端点到右焦点的距离为2.
(1)求椭圆的方程.
(2)若P是该椭圆上的一个动点,F1、F2分别是椭圆的左、右焦点,求•
的最大值和最小值.
正确答案
(1)设所求的椭圆方程为 +
=1(a>b>0),
由离心率e==
则 解得a=2,b=1,c=
故所求椭圆的方程为 +y2=1,
(2)由(1)知F1(-,0),设P(x,y),
则 •
=(-
-x,-y)•(
-x,-y)=x2+y2-3=
(3x2-8)
∵x∈[-2,2],∴0≤x2≤4,
故 •
∈[-2,1]
故最大值1,最小值-2.
设直线l:y=x+1与椭圆+
=1(a>b>0)相交于A、B两个不同的点,与x轴相交于点F.
(Ⅰ)证明:a2+b2>1;
(Ⅱ)若F是椭圆的一个焦点,且=2
,求椭圆的方程.
正确答案
证明:(Ⅰ)将y=x+1代入+
=1,消去x,得(a2+b2)y2-2b2y+b2(1-a2)=0①
由直线l与椭圆相交于两个不同的点,得△=4b4-4b2(a2+b2)(1-a2)=4a2b2(a2+b2-1)>0
所以a2+b2>1.
(Ⅱ)设A(x1,y1),B(x2,y2)
由①,得y1+y2=,y1y2=
因为=2
,得y1=-2y2
所以,y1+y2==-y2,y1y2=
=-2
消去y2,得=-2(
)2
化简,得(a2+b2)(a2-1)=8b2
若F是椭圆的一个焦点,则c=1,b2=a2-1,
代入上式,解得a2=,b2=
,
所以,椭圆的方程为:+
=1.
已知椭圆C:+
=1(a>b>0)的经过焦点且垂直于长轴的弦长为3,离心率为
(I)求椭圆C的方程;
(II)设直线l:y=kx+m(|k|≤)与椭圆C相交于点A、B两点,且
=
+
,其中P在椭圆C上,O为坐标原点,求|OP|的取值范围.
正确答案
(I)∵椭圆的经过焦点且垂直于长轴的弦长为3,离心率为
∴=
,
=
∴a2=4,b2=3
∴椭圆C的方程为+
=1;
(Ⅱ)当k=0时,P(0,2m)在椭圆C上,解得m=±,
所以|OP|=
当k≠0时,则由,消y化简整理得:(3+4k2)x2+8kmx+4m2-12=0,
△=64k2m2-4(3+4k2)(4m2-12)=48(3+4k2-m2)>0③
设A,B,P点的坐标分别为(x1,y1)、(x2,y2)、(x0,y0),
则x0=x1+x2=-,y0=y1+y2=k(x1+x2)+2m=
.
由于点P在椭圆C上,所以+
=1.
从而+
=1,化简得4m2=3+4k2,经检验满足③式.
又|OP|==
=
因为0<|k|≤,得3<4k2+3≤4,有
≤
<1,
故<|OP|≤
.
综上,所求|OP|的取值范围是[,
].
已知点(x,y)在曲线C上,将此点的纵坐标变为原来的2倍,对应的横坐标不变,得到的点满足方程x2+y2=8;定点M(2,1),平行于OM的直线l在y轴上的截距为m(m≠0),直线l与曲线C交于A、B两个不同点.
(1)求曲线C的方程;
(2)求m的取值范围.
正确答案
(1)在曲线C上任取一个动点P(x,y),
则点(x,2y)在圆x2+y2=8上.
所以有x2+(2y)2=8.
整理得曲线C的方程为+
=1.
(2)∵直线l平行于OM,且在y轴上的截距为m,
又KOM=,
∴直线l的方程为y=x+m.
由,
得x2+2mx+2m2-4=0
∵直线l与椭圆交于A、B两个不同点,
∴△=(2m)2-4(2m2-4)>0,
解得-2<m<2且m≠0.
∴m的取值范围是-2<m<0或0<m<2.
已知离心率为的椭圆C:
+
=1过(1,
)
(1)求椭圆C的方程;
(2)是否存在实数m,使得在此椭圆C上存在不同两点关于直线y=4x+m对称,若存在请求出m,若不存在请说明理由.
正确答案
(1)∵离心率为的椭圆C:
+
=1过(1,
),
∴,解得a2=4,b2=3,c2=1,
∴椭圆C的方程为+
=1
(2)假设存在实数m,使得在此椭圆C上存在不同两点关于直线y=4x+m对称.
设A(x1,y1),B(x2,y2),AB的中点M(x0,y0),
∵在此椭圆C上存在不同两点关于直线y=4x+m对称,
∴kAB==-
,
∵3x12+4y12=12,3x22+4y22=12,
相减得3(x22-x12)+4(y22-y12)=0,即y1+y2=3(x1+x2),
∴y0=3x0,3x0=4x0+m,x0=-m,y0=-3m
而M(x0,y0)在椭圆内部,则+
<1,即-
<m<
.
故存在实数m∈(-,
),使得在此椭圆C上存在不同两点关于直线y=4x+m对称.
若平移椭圆4(x+3)2+9y2=36,使平移后的椭圆中心在第一象限,且它与x轴、y轴分别只有一个交点,则平移后的椭圆方程是______.
正确答案
先整理4(x+3)2+9y2=36,得+
=1
∴椭圆的长半轴为3,短半轴为2,
∵平移后的椭圆中心在第一象限,且它与x轴、y轴分别只有一个交点,
∴椭圆的中心到y轴的距离为椭圆的长半轴的长度3,到x轴的距离为短半轴的长度2
∴平移后椭圆的中心坐标(3,2),长半轴和短半轴的长度不变,
∴平移后的椭圆方程是+
=1
(1)设椭圆+
=1(m>0,n>0)的右焦点与抛物线y2=8x的焦点相同,离心率为
,求椭圆的标准方程.
(2)设双曲线与椭圆+
=1有相同的焦点,且与椭圆相交,一个交点A的纵坐标为4,求此双曲线的标准方程.
正确答案
(1)∵抛物线y2=8x的焦点坐标为F(2,0)
∴椭圆+
=1(m>0,n>0)的右焦点为F(2,0),可得m2-n2=4…①
∵椭圆的离心率e==
,∴
=
…②
联解①②,得m2=16,n2=12
∴该椭圆的标准方程为+
=1;
(2)∵椭圆+
=1经过点A的纵坐标为4
∴设A(t,4),可得+
=1,解之得t=±
,A(±
,4)
∵椭圆+
=1的焦点为(0,±3),双曲线与椭圆
+
=1有相同的焦点,
∴双曲线的焦点为(0,±3),因此设双曲线方程为-
=1(0<k<9)
将点A(±,4)代入,得
-
=1,解之得k=4(舍负)
∴双曲线方程为-
=1
已知椭圆C:+
=1 (a>b>0)以双曲线
-y2=1的焦点为顶点,其离心率与双曲线的离心率互为倒数.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若椭圆C的左、右顶点分别为点A,B,点M是椭圆C上异于A,B的任意一点.
①求证:直线MA,MB的斜率之积为定值;
②若直线MA,MB与直线x=4分别交于点P,Q,求线段PQ长度的最小值.
正确答案
(1)易知双曲线-y2=1的焦点为(-2,0),(2,0),离心率为
,
则在椭圆C中a=2,e=,故在椭圆C中c=
,b=1,∴椭圆C的方程为
+y2=1.
(2)①设M(x0,y0)(x0≠±2),由题易知A(-2,0),B(2,0),则kMA=,kMB=
,
∴kMA•kMB=×
=
,
∵点M在椭圆C上,∴+
=1,即
=1-
=-
(
-4),故kMA•kMB=-
,即直线MA,MB的斜率之积为定值.
②设P(4,y1),Q(4,y2),则kMA=kPA=,kMB=kBQ=
,
由①得×
=-
,即y1y2=-3,当y1>0,y2<0时,|PQ|=|y1-y2|≥2
=2
,当且仅当y1=
,y2=-
时等号成立.
同理,当y1<0,y2>0时,当且仅当y1=-,y2=
时,|PQ|有最小值2
.
在△ABC中,A、B为定点,C为动点,记∠A、∠B、∠C的对边分别为a、b、c,已知c=2,且存在常数λ
(λ>0),使得abcos2=λ.
(1)求动点C的轨迹,并求其标准方程;
(2)设点O为坐标原点,过点B作直线l与(1)中的曲线交于M,N两点,若OM⊥ON,试确定λ的范围.
正确答案
(1)在△PAB中,由余弦定理,有22=a2+b2-2abcosC,|a+b|==2
=2
>2,
所以,点P的轨迹C是以A,B为焦点,长轴长2a=2的椭圆.(除去长轴上的顶点)
如图,以A、B所在的直线为x轴,以A、B的中点为坐标原点建立直角坐标系.
则,A(-1,0)和B(1,0).
椭圆C的标准方程为:+
=1(y≠0).
(2)设M(x1,y1),N(x2,y2),
①当MN垂直于x轴时,MN的方程为x=1,由题意,有M(1,1),N(1,-1)在椭圆上.
即+
=1⇒λ=
,由λ>0,得λ=
.
②当MN不垂直于x轴时,设MN的方程为y=k(x-1).
由得:[λ+(1+λ)k2]x2-2(1+λ)k2x+(1+λ)(k2-λ)=0,
由题意知:λ+(1+λ)k2>0,
所以x1+x2=,x1•x2=
.
于是:y1•y2=k2(x1-1)(x2-1)=k2[x1x2-(x1+x2)+1]=.
因为OM⊥ON,所以•
=0,
所以x1•x2+y1•y2==0,
所以,k2=≥0,
由λ>0得1+λ-λ2>0,解得0<λ<.
综合①②得:0<λ≤.
在直角坐标系xOy中,已知椭圆C:+
=1(a>b>0)的离心率e=
,左右两个焦分别为F1,F2.过右焦点F2且与x轴垂直的直线与椭圆C相交M、N两点,且|MN|=2.
(1)求椭圆C的方程;
(2)设椭圆C的一个顶点为B(0,-b),是否存在直线l:y=x+m,使点B关于直线l 的对称点落在椭圆C上,若存在,求出直线l的方程,若不存在,请说明理由.
正确答案
(1)∵椭圆C:+
=1(a>b>0)的离心率e=
,
左右两个焦分别为F1,F2.过右焦点F2且与轴垂直的直线与椭圆C相交M、N两点,且|MN|=2,
∴,解得a=2,b=
,c=
,
∴椭圆C的方程为+
=1.
(2)∵椭圆C的方程为+
=1,椭圆C的一个顶点为B(0,-b),
∴B(0,-),
若存在存在直线l:y=x+m,使点B关于直线l的对称点B′落在椭圆C上,
则直线BB′过点B(0,-),且BB′⊥l,直线l垂直平分线段BB′,
∴直线BB′的方程为:y+=-x,即x+y+
=0,
联立,解得B(0,-
),B′(-
,
),
∵直线l:y=x+m垂直平分线段BB′,
∴直线l:y=x+m过BB′的中点(-,-
),
∴m=-+
=
.
∴直线l的方程为y=x+.
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