- 圆锥曲线与方程
- 共14739题
在平面直角坐标系中,已知焦距为4的椭圆C:(a>b>0)的右焦点为F,过F作一条垂直于x轴的直线与椭圆相交于R,S,若线段RS的长为
,
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)若椭圆C上存在两个不同的点关于直线l:y=9x+m对称,求实数m的取值范围;
(Ⅲ)若P为椭圆C在第一象限的动点,过点P作圆x2+y2=5的两条切线PA,PB,切点为A,B,直线AB与x轴、y轴分别交于点M,N,求△MON(O为坐标原点)面积的最小值。
正确答案
解:(Ⅰ)依题意,椭圆过点,
故,解得
,
椭圆C的方程为;
(Ⅱ)设D,E是椭圆C上关于直线l:y=9x+m对称的两点,
可设直线DE的方程为,
代入椭圆C的方程,得,
由Δ>0得,
线段DE的中点G的坐标为,
点G在直线l上,故,解得
,
把代入
,解得
;
(Ⅲ)设A(x1,y1),B(x2,y2),P(x0,y0),
则直线PA的方程为x1x+y1y=5,
直线PB的方程为x2x+y2y=5,
直线PA,PB均过点P,故x1x0+y1y0=5,x2x0+y2y0=5,
因此,直线AB的方程为x0x+y0y=5,
故,
△MON的面积,
而,所以
,
当且仅当时等号成立,
此时,,即△MON面积的最小值为
。
已知在平面直角坐标系xOy中的一个椭圆,它的中心在原点,左焦点为F(,0),右顶点为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;
(3)过原点O的直线交椭圆于点B,C,求△ABC面积的最大值。
正确答案
解:(1)由已知得椭圆的半长轴a=2,半焦距c=,
则半短轴b=1,
又椭圆的焦点在x轴上,
∴椭圆的标准方程为;
(2)设线段PA的中点为M(x,y),点P的坐标是(x0,y0),
由x=,得x0=2x-1,
由y=,得y0=2y-
,
由点P在椭圆上,得,
∴线段PA中点M的轨迹方程是;
(3)当直线BC垂直于x轴时,BC=2,
因此△ABC的面积S△ABC=1;
当直线BC不垂直于x轴时,设该直线方程为y=kx,代入,
解得B(,
),C(-
,-
),
则,
又点A到直线BC的距离d=,
∴△ABC的面积S△ABC=,
于是S△ABC=,
由≥-1,得S△ABC≤
,其中,当k=
时,等号成立;
∴S△ABC的最大值是。
已知椭圆C的方程为,椭圆C的左、右焦点分别为F1(-1,0)、F2(1,0),斜率为k(k≠0)的直线l经过点F2,交椭圆于A、B两点,且△ABF1的周长为8,
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)设点E为x轴上一点,(λ∈R),若
,求点E的坐标。
正确答案
解:(Ⅰ)依题意,A、B不与椭圆C长轴两端点重合,
因为的周长为8,即
,
又,
所以,
根据椭圆的定义,得,
所以,,
又因为c=1,所以,
所以椭圆C的方程为;
(Ⅱ)设点E的坐标为(m,0),由已知可得直线l的方程为y=k(x-1),
代入椭圆方程,
消去y整理得:, (*)
,
设,
则是方程(*)的两个实根,
由根与系数的关系可知:,
,
由已知,得
,
由已知,
,
,
因为,
,
∴,
∴,
化简得:6m-24=0,m=4,
即E(4,0)。
已知椭圆C的中心在原点,焦点在x轴上,焦距为2,短轴长为2,
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)若直线l:y=kx+m(k≠0)与椭圆交于不同的两点M、N(M、N不是椭圆的左、右顶点),且以MN为直径的圆经过椭圆的右顶点A,求证:直线l过定点,并求出定点的坐标。
正确答案
解:(1)设椭圆的长半轴长为a,短半轴长为b,半焦距为c,
则,解得
,
∴椭圆C的标准方程为。
(2)由方程组消去y,得(3+4k2)x2+8kmx+4m2-12=0,
由题意Δ=(8km)2-4(3+4k2)(4m2-12)>0,
整理得:3+4k2-m2>0, ①
设M(x1,y1)、N(x2,y2),
则,
由已知,AM⊥AN,且椭圆的右顶点为A(2,0),
∴(x1-2)(x2-2)+y1y2=0,
即(1+k2)x1x2+(km-2)(x1+x2)+m2+4=0,
也即,
整理得7m2+16mk+4k2=0,解得m=-2k或,均满足①.
当m=-2k时,直线l的方程为y=kx-2k,过定点(2,0),不符合题意,舍去;
当时,直线l的方程为
,过定点
,故直线l过定点,且定点的坐标为
。
已知F1,F2是椭圆(a>b>0)的左、右焦点,点P(-1,
)在椭圆上,线段PF2与y轴的交点M满足
。
(1)求椭圆的标准方程;
(2)过F1作不与x轴重合的直线l,l与圆x2+y2=a2+b2相交于A、B。并与椭圆相交于C、D,当=λ,且λ∈[
,1]时,求△F2CD的面积S的取值范围。
正确答案
解:(1)∵
∴M是线段PF2的中点
∴OM是△PF1F2的中位线
又OM⊥F1F2∴PF1⊥F1F2∴
解得
∴椭圆方程为;
(2)设l方程为,
由
得
由得
由得
设
则
设
则
S关于M在上是减函数
所以。
已知椭圆E的中心在原点,焦点在x轴上,椭圆上的点到焦点的距离的最小值为-1,离心率e=
,
(Ⅰ)求椭圆E的方程;
(Ⅱ)过点(1,0)作直线交E于P、Q两点,试问在x轴上是否存在一定点M,使为定值?若存在,求出定点M的坐标;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(1),
∴所求椭圆E的方程为:。
(2)当直线l不与x轴重合时,可设直线l的方程为:x=ky+1,
,
把(2)代入(1)整理得:,(3)
∴,
假设存在定点M(m,0),使得为定值,
=
,
当且仅当5-4m=0,即时,
(为定值).这时
。
再验证当直线l的倾斜角α=0时的情形,此时取,
,
,
∴存在定点使得对于经过(1,0)点的任意一条直线l 均有
(恒为定值).
如图,已知椭圆E:(a>b>0)的离心率为
,E的左顶点为A、上顶点为B,点P在椭圆上,且△PF1F2的周长为4+2
,
(Ⅰ)求椭圆的方程;
(Ⅱ)设C,D是椭圆E上两不同点,CD∥AB,直线CD与x轴、y轴分别交于M,N两点,且,求λ+μ的取值范围。
正确答案
解:(Ⅰ)由题意得,
所以椭圆的方程为;
(Ⅱ)又A(-2,0),B(0,1),所以,
由CD∥AB,可设直线CD的方程为,
由已知得M(-2m,0),N(0,m),
设C(x1,y1),D(x2,y2),
由得x2+2mx+2m2-2=0,
Δ=(2m)2-4(2m2-2)>0m2<2,
所以x1+x2=-2m,x1x2=2m2-2,
由得(x1+2m,y1)=λ(-x1,m-y1),
所以x1+2m=-λx1即,
同理由,
所以,
由,
所以λ+μ∈(-∞,-2]∪(2,+∞)。
设椭圆(a>b>0)的焦点分别为F1(-1,0)、F2(1,0),直线l:x=a2交x轴于点A,且
。
(1)试求椭圆的方程;
(2)过F1、F2分别作互相垂直的两直线与椭圆分别交于D、 E、M、N四点(如图所示),试求四边形DMEN面积的最大值和最小值。
正确答案
解:(1)由题意,,
∵
∴F2为AF1的中点
∴a2=3,b2=2
即椭圆方程为。
(2)当直线DE与x轴垂直时
,此时|MN|=2a =2,
四边形DMEN的面积
同理当MN与x轴垂直时,也有四边形DMEN的面积S=
当直线DE,MN均与x轴不垂直时,
设DE:y= k(x+1),代入中
消去y得:(2+3k2)x2+ 6k2x+(3k2-6)=0
设D(x1,y1),E(x2,y2),则
所以
所以
同理
所以四边形DMEN的面积
令,得
因为,当且仅当k=±1时,u=2,
且S是以u为自变量的增函数,
所以
综上可知
故四边形DMEN面积的最大值为4,最小值为。
已知P为圆x2+y2=4上任意一点,Q为点P在x轴上的射影,M为线段PQ的中点,
(1)求点M的轨迹C的方程;
(2)过点E(0,2)的直线l与曲线C交于A、B两点,若点O在以AB为直径的圆上或圆外(O为坐标原点),求直线l的斜率k的取值范围。
正确答案
解:(1)设M(x,y),则P(x,2y),
∵点P在圆x2+y2=4上,
∴x2+(2y)2=4,
所以点M的轨迹C的方程为+y2=1;
(2)依题意,显然l的斜率存在,设l:y=kx+2,
由方程组,消y得(1+4k2)x2+16kx+12=0,
∵直线l与C有两交点,
∴△=(16k)2-4×12·(1+4k2)>0,解得k2>,
且xA+xB=,xA·xB=
;
又∠AOB为直角或锐角,xA·xB+yA·yB≥0,
即xA·xB+(kxA+2)(kxB+2)≥0,
(1+k2)xA·xB+2k(xA+xB)+4≥0,
所以(1+k2)-2k
+4≥0,解得k2≤4,
故直线l的斜率k的取值范围是k∈。
设双曲线的左、右顶点分别为A1、A2,点P(x1,y1)、Q(x2,-y1)是双曲线上不同的两个动点。
(1)求直线A1P与A2Q交点的轨迹E的方程;
(2)是否存在圆心在原点的圆,使得该圆的任意一条切线与轨迹E恒有两个交点A、B,且?若存在,求出该圆的方程;若不存在,说明理由。
正确答案
解:(1)由A1、A2分别为双曲线的左、右顶点知
两式相乘得
∵点P(x1,y1)在双曲线上
∴
即
∴
∴
即直线A1P与A2Q交点的轨迹E的方程为。
(2)假设存在圆心在原点的圆,使得该圆的任意一条切线与轨迹E恒有两个交点A、B,且,又设该圆的切线方程为y=kx+m
由
消去y,得(1+2k2)x2+4kmx+2m2-2=0,
则Δ=16k2m2-4(1+2k2 )(2m2-2)=8(2k2-m2+1)>0,
即2k2-m2+1>0
设A(x1',y1'),B(x2,y2)
则
∴ y1'y2=k2x1'x2+km(x1′+x2)+m2=
要使
需使x1′x2+y1′y2=0
即
∴
又2k2-m2+1>0,解得或
∵直线y=kx+m为圆心在原点的圆的一条切线
∴圆的半径为
所求的圆为
此时圆的切线y=kx+m都满足或
而当切线的斜率不存在时,切线为
与椭圆的两个交点为
或
满足
综上,存在圆心在原点的圆,使得该圆的任意一条切线与轨迹E恒有两个交点A、B,且
。
如图,椭圆C:(a>b>0)的离心率为
,其左焦点到点P(2,1)的距离为
.不过原点O的直线l与C相交于A,B两点,且线段AB被直线OP平分。
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)求△ABP的面积取最大时直线l的方程
正确答案
解:(Ⅰ)由题:; (1)
左焦点(-c,0)到点P(2,1)的距离为:(2)
由(1)(2)可解得:
∴所求椭圆C的方程为:。
(Ⅱ)易得直线OP的方程:y=x,
设A(xA,yA),B(xB,yB),R(x0,y0)
其中y0=x0∵A,B在椭圆上,
∴
设直线AB的方程为l:y=﹣(m≠0),
代入椭圆:
显然
∴﹣<m<
且m≠0
由上又有:=m,
=
∴|AB|=|
|=
=
∵点P(2,1)到直线l的距离为:
∴S△ABP=d|AB|=
|m+2|
,
当|m+2|=,即m=-3 or m=0(舍去)时,
(S△ABP)max=
此时直线l的方程y=-。
已知中心在原点的椭圆C的右焦点为(,0),右顶点为(2,0),
(1)求椭圆C的方程;
(2)若直线l:y=kx+与椭圆C恒有两个不同的交点A和B,且
(其中O为原点),求k的取值范围。
正确答案
解:(1)由题意可得:,
∴,
所求的椭圆方程为:;
(2)设,
由,
∴,(*)
,
解得:,
由,
,
整理得:,
把(*)代入得:,
即:,
综上:k的取值范围是。
已知椭圆的方程为,点P(a,b)的坐标满足
,过点P的直线l与椭圆交于A、B两点,点Q为线段AB的中点,求:
(Ⅰ)点Q的轨迹方程;
(Ⅱ)点Q的轨迹与坐标轴的交点的个数.
正确答案
解:(Ⅰ)设点A、B的坐标分别为,点Q的坐标为Q(x,y),
当时,设直线l的斜率为k,则l的方程为y=k(x-a)+b,
由已知, (1)
,(2)
由(1)得, (3)
由(2)得, (4)
由(3)、(4)及,
得点Q的坐标满足方程, (5)
当时,k不存在,此时l平行于y轴,因此AB的中点Q一定落在x轴上,即Q的坐标为(a,0)显然点Q的坐标满足方程(5);
综上所述,点Q的坐标满足方程,
设方程(5)所表示的曲线为L,
则由得
,
因为,由已知
,
所以当时,△=0,曲线L与椭圆C有且只有一个交点P(a,b);
当时,△<0,曲线L与椭圆C没有交点,
因为(0,0)在椭圆C内,又在曲线L上,
所以曲线L在椭圆C内,故点Q的轨迹方程为。
(Ⅱ)由,解得曲线L与y轴交于点(0,0),(0,b);
由,解得曲线L与x轴交于点(0,0),(a,0),
当a=0,b=0,即点P(a,b)为原点时,(a,0)、(0,b)与(0,0)重点,曲线L与坐标轴只有一个交点(0,0);
当a=0且,即点P(a,b)不在椭圆C外且在除去原点的y轴上时,点(a,0)与(0,0)重合,曲线L与坐标轴有两个交点(0,b)与(0,0);
同理,当b=0且,即点P(a,b)不在椭圆C外且在除去原点的x轴上时,曲线L与坐标轴有两个交点(a,0)与(0,0);
当,即点P(a,b)在椭圆C内且不在坐标轴上时,曲线L与坐标轴有三个交点(a,0)、(0,b)与(0,0)。
已知椭圆C:,两直线l1:x=-
,l2:x=
,直线l1为抛物线E:y2=16x的准线,直线l:x+2y-4=0与椭圆相切。
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)如果椭圆C的左顶点为A,右焦点为F,过F的直线与椭圆C交于P,Q两点,直线AP,AQ与直线l2分别交于N,M两点,求证:四边形MNPQ的对角线的交点是定点。
正确答案
(Ⅰ)解:由题知,抛物线y2=16x的准线方程为x=-4,
设椭圆的右焦点为F(c,0),其中
,
则,即
,①
由,消去x,得
,
由于直线x+2y-4=0与椭圆C相切,
所以,
即4b2+a2-16=0,
所以4(a2-c2)+a2-16=0,
整理得5a2-4c2-16=0, ②
将①代人②,得5×4c-4c2-16=0,即c2-5c+4=0,解得c=1或4,
由于,所以c=1,
所以,所以椭圆C的方程为。
(Ⅱ)证明:由(Ⅰ)知,A(-2,0),F(1,0),
直线l2的方程为x=4,
根据椭圆的对称性,当直线PQ⊥x轴时,四边形MNPQ是等腰梯形,对角线PM,ON的交点在x轴上,
此时,直线PQ的方程为x=1,
由,得
,
不妨取,故直线AP的方程为
,
将x=4代入,得N(4,3),所以,直线QN的方程为,
令y=0,得x=2,即直线QN与x轴的交点为R(2,0),
此点恰为椭圆的右顶点.
下面只要证明,在一般情况下Q,N,R三点共线即可.
设P(x1,y1),Q(x2,y2),N(4,y3),M(4,y4),直线PQ的方程为x=my+1,
由消去x,得
,
所以,,
因为三点共线,
所以,与
共线,
所以,即
,
由于,,
所以,
所以,共线,即Q,N,R三点共线。
同理可证,P,M,R三点共线。
所以,四边形MNPQ的对角线的交点是定点,此定点恰为椭圆的右顶点。
如图,椭圆的离心率为
,直线
和
所围成的矩形的面积为8。
(Ⅰ)求椭圆M的标准方程;
(Ⅱ)设直线与椭圆M有两个不同的交点P,Q,l与矩形ABCD有两个不同的交点S,T,求
的最大值及取得最大值时m的值。
正确答案
解:(I)……①
矩形面积为8,即……②
由①②解得:,
∴椭圆的标准方程是。
(II),
设,
则,
由得
当l过A点时,m=1,
当l过点时,m=-1
①当时,有
,
,其中
,
由此知当,即
时,
取得最大值
②由对称性,可知若,则当
时,
取得最大值
③当时,
,
,
由此知,当时,
取得最大值
综上可知,当和0时,
取得最大值
。
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