- 圆锥曲线与方程
- 共14739题
如图,椭圆C:的中心在原点,焦点在x轴上,离心率为
,点F1,F2分别是椭圆的左右焦点,直线x=2是椭圆的准线方程,直线L:y=kx+m与椭圆C交于不同的A、B两点。
(1)求椭圆C的方程;
(2)若在椭圆C上存在点Q,满足(O为坐标原点),求实数λ的取值范围。
正确答案
解:(1)依题意有
解得
∴
∴所求椭圆C的方程为。
(2)由得
∴
由得
①
设点A、B坐标分别为
则
当时,易知点A、B关于原点对称,则
;
当时,易知点A、B不关于原点对称,则
由,得
则
∵点Q在椭圆上,
∴有
化简得
∵
∴有 ②
由①②两式得,则
且
综上可得实数的取值范围是
。
如图,椭圆C:(a>b>0)的一个焦点为F(1,0),且过点(2,0)。
(1)求椭圆C的方程;
(2)若AB为垂直于x轴的动弦,直线l:x=4与x轴交于点N,直线AF与BN交于点M。
(i)求证:点M恒在椭圆C上;
(ii)求△AMN面积的最大值。
正确答案
解:(1)由题设a=2,c=1,从而b2=a2-c2=3,
所以椭圆C的方程为;
(2)(i)由题意得F(1,0),N(4,0)
设A(m,n),则B(m,-n)(n≠0),=1 ①
AF与BN的方程分别为:n(x-1)-(m-1)y=0,
n(x-4)-(m-4)y=0
设M(x0,y0),则有n(x0-1)-(m-1)y0=0,②
n(x0-4)+(m-4)y0=0,③
由②,③得
x0=,
由于
=1
所以点M恒在椭圆G上。
(ii)设AM的方程为x=ty+1,代入=1得(3t2+4)y2+6ty-9=0
设设A(x1,y1),M(x2,y2),则有
y1+y2=,
|y1-y2|=
令3t2+4=λ(λ≥4),
则|y1-y2|=
∵λ≥4,
∴当,即
时
|y1-y2|有最大值3,此时AM过点F
△AMN的面积S△AMN=有最大值
。
已知椭圆的中心在原点O,离心率,短轴的一个端点为(0,
),点M为直线
与该椭圆在第一象限内的交点,平行于OM的直线l交椭圆于A,B两点。
(1)求椭圆的方程;
(2)求证:直线MA,MB与x轴始终围成一个等腰三角形。
正确答案
解:(1)设椭圆方程为(a>b>0)
则
解得
所以椭圆的方程为。
(2)由题意M(2,1),设直线l的方程为
由可得x2+2mx+2m2-4=0
设直线MA,MB的斜率分别为k1,k2,
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则
由x2+2mx+2m2-4=0,
可得x1+x2=-2m,x1x2=2m2-4
=0
即k1+k2=0
故直线MA,MB与x轴始终围成一个等腰三角形。
如图,椭圆与过A(2,0)、B(0,1)的直线有且只有一个公共点T,且椭圆的离心率e=
,
(Ⅰ)求椭圆的方程;
(Ⅱ)设F1,F2分别为椭圆的左、右焦点,求证|AT|2=|AF1|·|AF2|。
正确答案
解:(Ⅰ)过A、B的直线方程为,
因为由题意得有惟一解,
即有惟一解,
所以(ab≠0),
故a2+4b2-4=0,
又因为,
所以a2=4b2, 从而得,
故所求的椭圆方程为。
(Ⅱ)由(Ⅰ)得,
所以,
由,解得x1=x2=1,因此
,
从而,
因为,
所以。
如图,过圆x2+y2=4与x轴的两个交点A、B,作圆的切线AC、BD,再过圆上任意一点H作圆的切线,交AC、BD于C、D两点,设AD、BC的交点为R,
(1)求动点R的轨迹E的方程;
(2)过曲线E的右焦点F作直线l交曲线E于M、N两点,交y轴于P点,且记=λ1
,
=λ2
,求证:λ1+λ2为定值.
正确答案
解:(1)设点H的坐标为(x0,y0),则x+y=4,
由题意可知y0≠0,且以H为切点的圆的切线的斜率为:-,
故切线方程为:y-y0=-(x-x0),
展开得x0x+y0y=x02+y02=4,
即以H为切点的圆的切线方程为:x0x+y0y=4,
∵A(-2,0),B(2,0),
将x=±2代入上述方程可得点C,D的坐标分别为C(-2,),D(2,
),
则lAD:,①,
及lBC:,②
将两式相乘并化简可得动点R的轨迹E的方程为:x2+4y2=4,即+y2=1。
(2)由(1)知轨迹E为焦点在x轴上的椭圆且其右焦点为F(,0),
(ⅰ)当直线l的斜率为0时,M、N、P三点在x轴上,
不妨设M(2,0),N(-2,0),且P(0,0),
此时有|PM|=2,|MF|=2-,|PN|=2,|NF|=2+
,
所以λ1+λ2=;
(ⅱ)当直线l的斜率不为0时,设直线MN的方程是:x=my+(m≠0),
则点P的坐标为(0,-),
且设点M(x1,y1),N(x2,y2),
联立消去x可得:(m2+4)y2+2
my-1=0,
则y1+y2=,y1y2=
,
λ1+λ2==-8(定值).
已知椭圆E的中心在坐标原点,焦点在x轴上,离心率为,且椭圆E上一点到两个焦点距离之和为4,l1,l2是过点P(0,2)且互相垂直的两条直线,l1交E于A,B两点,l2交E于C,D两点,AB,CD的中点分别为M,N,
(1)求椭圆E的方程;
(2)求l1的斜率k的取值范围;
(3)求的取值范围.
正确答案
解:(1)设椭圆方程为,
由得
,
∴椭圆方程为。
(2)由题意知,直线l1的斜率存在且不为零,
∵l1:y=kx+2,
∴l2:y=-x+2,
由消去y并化简整理,得(3+4k2)x2+16kx+4=0,
根据题意,Δ=(16k)2-16(3+4k2)>0,解得k2>,
同理得,k2<4,
∴<k2<4,k∈(-2,-
)∪(
,2);
(3)设A(x1,y1),B(x2,y2),M(x0,y0),
那么x1+x2=-,
∴x0=,y0=kx0+2=
,
∴M,
同理得N,即N
,
∴=
,
∵<k2<4,
∴2≤k2+,
∴,
即的取值范围是
。
已知椭圆C:(a>b>0)的离心率为
,其左、右焦点分别是F1、F2,点P是坐标平面内的一点,且|OP|=
,
·
=
(点O为坐标原点)。
(1)求椭圆C的方程;
(2)直线y=x与椭圆C在第一象限交于A点,若椭圆C上两点M、N使+
=λ
,λ∈(0,2)求△OMN面积的最大值。
正确答案
解:(1)设
由得
由得
即
所以
又因为
所以
椭圆C的方程为;
(2)由得
设直线的方程为
,联立方程组
消去y得
设
则
∴
∵
∴,
得
于是
∴
又到直线的距离为
∴
当,即
时等号成立,
的最大值为
。
某公园的大型中心花园的边界为椭圆,花园内种植各种花草,为增强观赏性,在椭圆内以其中心为直角顶点且关于中心对称的两个直角三角形内种植名贵花草,并以该直角三角形斜边开辟观赏小道(不计小道的宽度),某园林公司承接了该中心花园的施工建设,在施工时发现,椭圆边界上任意一点到椭圆两焦点距离和为4(单位:百米),且椭圆上点到焦点的最近距离为1(单位:百米),
(1)试以椭圆中心为原点建立适当的坐标系,求出该椭圆的标准方程;
(2)请计算观赏小道的长度(不计小道宽度)的最大值。
正确答案
解:(1)如图,以两焦点连线为x轴,中心为坐标原点建立直角坐标系,
设椭圆的方程为1(a>b>0),
由已知,2a=4,a-c=1,
∴a=2,c=1,
∴,
故椭圆的标准方程为。
(2)①若该直角三角形斜边所在的直线的斜率存在且不为0,
设直角三角形斜边所在直线方程为y=kx+m,
该直线与椭圆的交点为A(x1,y1),B(x2,y2),
联立方程组得3x2+4(kx+m)2=12,
即(3+4k2)x2+8kmx+4m2-12=0,
则Δ=64k2m2-4(3+4k2)(4m2-12)=48(4k2-m2+3)>0,即4k2-m2+3>0,
,
y1y2=(kx1+m)(kx2+m)=k2x1x2+km(x1+x2)+m2,
要使△AOB为直角三角形,需使x1x2+y1y2=0,
即,
所以7m2-12k2-12=0,
即,
故4k2-m2+3=4k2+3-,
所以
,
当且仅当时,等号成立;
②若该直角三角形斜边所在的直线的斜率不存在或斜率为0,
则斜边长为;
综上可知,观赏小道长度的最大值为百米。
在直角坐标系xOy中,椭圆C1:(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,其中F2也是抛物线C2:y2=4x的焦点,点M为C1与C2在第一象限的交点,且|MF2|=
,
(1)求椭圆C1的方程;
(2)平面上的点N满足,直线l∥MN,且与C1交于A,B两点,若
,求直线l的方程.
正确答案
解:(1)由C2:y2=4x知F2(1,0),设M(x1,y1),
因为,所以
,得
,
又M在C1上,且椭圆C1的半焦距c=1,于是,
消去b2并整理得9a4-37a2+4=0,解得a=2(不合题意,舍去),
,
故椭圆C1的方程为。
(2)由知四边形MF1NF2是平行四边形,
其中心为坐标原点O,因为l∥MN,
所以l与OM的斜率相同,故l的斜率,
设l的方程为,
由消去y并化简得9x2-16mx+8m2-4=0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),则,
因为,
所以x1x2+y1y2=0,
即x1x2+y1y2=x1x2+6(x1-m)(x2-m)
=7x1x2-6m(x1+x2)+6m2,
所以,
此时Δ=(-16m)2-4×9(8m2-4)>0,
故所求直线l的方程为或
。
椭圆C的中心为坐标原点O,焦点在y轴上,短轴长为,离心率为
,直线l与y轴交于点P(0,m),与椭圆C交于相异两点A、B,且
。
(1)求椭圆方程;
(2)求m的取值范围。
正确答案
解:(1)设C:(a>b>0),
设c>0,c2=a2-b2,
由条件知
∴a=1,
故C的方程为:。
(2)设直线l的方程为y=kx+m,且与椭圆C的交点为A(x1,y1),B(x2,y2)
由得(k2+2)x2+2kmx+(m2-1)=0
∵
∴-x1=3x2
∴
消去x2,得
整理得
时,上式不成立
时,
由(*)式得k2>2m2-2
∴
∴或
即所求m的取值范围为。
已知椭圆的离心率为
,以该椭圆上的点和椭圆的左、右焦点F1、F2为顶点的三角形的周长为4(
+1)。一等轴双曲线的顶点是该椭圆的焦点,设P为该双曲线上异于顶点的任一点,直线PF1和PF2与椭圆的交点分别为A、B和C、D,
(1)求椭圆和双曲线的标准方程;
(2)设直线PF1、PF2的斜率分别为k1、k2,证明k1·k2=1;
(3)是否存在常数λ,使得|AB|+|CD|=λ|AB|·|CD|恒成立?若存在,求λ的值;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(1)由题意知,椭圆离心率为,
则,
又,所以可解得
,
所以c2=4,
所以椭圆的标准方程为;
所以椭圆的焦点坐标为(±2,0),因为双曲线为等轴双曲线,且顶点是该椭圆的焦点,
所以该双曲线的标准方程为。
(2)设点P(x0,y0),则,
所以,
又点P(x0,y0)在双曲线上,所以有,
即,所以
;
(3)假设存在实数λ,使得|AB|+|CD|=λ|AB|·|CD|恒成立,
则由(2)知k1·k2=1,所以设直线AB的方程为y=k(x+2),
则直线CD的方程为,
由方程组,消y得:
,
设,
则由韦达定理得:,
所以,
同理可得,
又因为|AB|+|CD|=λ|AB|·|CD|,
所以有,
所以存在常数,使得|AB|+|CD|=λ|AB|·|CD|恒成立.
过椭圆(a>b>0)右焦点 F(1,0)的直线(长轴除外)与椭圆相交于M、N两点,自M、 N向右准线l:x=4作垂线,垂足分别为M1、N1。
(1)求此椭圆的方程;
(2)记△FMM1、△FM1N1、△FNN1的面积分别为S1、S2、S3,是否存在A,使得对任意的a>0,都有S22=λS1S3成立? 若存在,求出λ的值;若不存在,说明理由。
正确答案
解:(1)易得椭圆方程为。
(2)如图,设M(x1,y1),N(x2,y2),直线MN的方程为x=my+1,则M1(4,y1),N1(4,y2),x1=my1+1,x2=my2+1
联立方程
消去x得
由韦达定理得
因为
所以有
即存在这样的λ,此时λ=4。
设椭圆C:的离心率e=
,右焦点到直线
的距离
,O为坐标原点,
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)过点O作两条互相垂直的射线,与椭圆C分别交于A,B两点,证明:点O到直线AB的距离为定值,并求弦AB长度的最小值。
正确答案
解:(Ⅰ)由得
,即a=2c,∴
,
由右焦点到直线的距离为
,得:
,解得
,
所以椭圆C的方程为。
(Ⅱ)设,直线AB的方程为y=kx+m,
与椭圆联立消去y得
,
,
∵OA⊥OB,∴,
∴,
即,
∴,整理得
,
所以O到直线AB的距离,
∵OA⊥OB,
∴,当且仅当OA=OB时取“=”号。
由得
,
∴,即弦AB的长度的最小值是
。
已知椭圆C1:的离心率为
,直线l:y=x+2与以原点为圆心、以椭圆C1的短半轴长为半径的圆相切,
(1)求椭圆C1的方程;
(2)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,求点M的轨迹C2的方程;
(3)若AC、BD为椭圆C1的两条相互垂直的弦,垂足为右焦点F2,求四边形ABCD的面积的最小值.
正确答案
解:(1),∴
,∴
,
∵直线l:x-y+2=0与圆相切,
∴,∴
,∴
,
∴椭圆C1的方程是;
(2)∵MP=MF2,∴动点M到定直线l2:x=-1的距离等于它到定点F2(1,0)的距离,
∴动点M的轨迹C是以l1为准线,F2为焦点的抛物线,
∴点M的轨迹C3的方程为;
(3)当直线AC的斜率存在且不为零时,设直线AC的斜率为k,,
则直线AC的方程为y=k(x-1),
联立及y=k(x-1)得
,
所以,
,
由于直线BD的斜率为,用
代换上式中的k可得
,
因为AC⊥BD,所以四边形ABCD的面积为,
由,所以
,
当时,k=±1时取等号;
易知,当直线AC的斜率不存在或斜率为零时,四边形ABCD的面积S=4;
综上可得,四边形ABCD面积的最小值为。
已知椭圆C:(a>b>0)的离心率为
,以原点O为圆心,椭圆的短半轴长为半径的圆与直线x-y+
=0相切。
(1)求椭圆C的方程;
(2)设P(4,0),A,B是椭圆C上关于x轴对称的任意两个不同的点,连结PB交椭圆C于另一点E,证明直线AE与x轴交于定点Q;
(3)在(2)条件下,过点Q的直线与椭圆C交于M,N两点,求的取值范围。
正确答案
解:(1)由题意知
所以
即
又因为
所以
故椭圆C的方程为。
(2)由题意知直线PB的斜率存在,设直线PB的方程为
由
得 ①
设点
则
直线AE的方程为
令,得
将代入
整理得 ②
由①得代入②整理得
x=1
所以直线AE与x轴相交于定点Q(1,0)。
(3)当过点Q的直线MN的斜率存在时,设直线MN的方程为
且在椭圆C上
由得
①
易知
所以
则,
因为
所以
所以,
当过点Q的直线MN的斜率不存在时,其方程为x=1
解得
此时;
所以的取值范围是
。
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