- 圆锥曲线与方程
- 共14739题
在直角坐标坐标系中,已知一个圆心在坐标原点,半径为2的圆,从这个圆上任意一点P向y轴作垂线段PP′,P′为垂足,
(1)求线段PP′中点M的轨迹C的方程;
(2)过点Q(-2,0)作直线l与曲线C交于A、B两点,设N是过点(,0),且以
为方向向量的直线上一动点,满足
(O为坐标原点),问是否存在这样的直线l,使得四边形OANB为矩形?若存在,求出直线l的方程;若不存在,说明理由。
正确答案
解:(1)设M(x,y)是所求曲线上的任意一点,
P()是方程
的圆上的任意一点,则
,
则有:,即
,
代入得,轨迹C 的方程为
;
(2)当直线l的斜率不存在时,与椭圆无交点,
所以设直线l的方程为y=k(x+2),与椭圆交于两点,
N点所在直线方程为,
由得(4+
)
,
由∴
,
即,
,
,即
,
∴四边形OANB为平行四边形,
假设存在矩形OANB,
则,即
,
即,
于是有,得
,
设N(),由
得
,
即点N在直线x=-上;
∴存在直线l使四边形OANB为矩形,直线l的方程为。
在平面直角坐标系xOy中,已知△ABC的顶点A,B的坐标分别为A(-3,0),B(3,0),△ABC的周长为16,
(Ⅰ)求顶点C的轨迹方程;
(Ⅱ)过点A作直线,与(Ⅰ)中的曲线交于M,N两点,试判断是否存在最小值,若存在,求出最小值;若不存在,请说明理由。
正确答案
解:(Ⅰ)∵|CA|+|CB|=10为定值,
所以C点的轨迹是以A,B为焦点的椭圆,焦距2c=6,
设椭圆为方程,且2a=10,
易得a=5,c=3,b=4,
所以C点的轨迹方程为。
(Ⅱ)设M(x1,y1),N(x2,y2),
当直线MN的倾斜角不为90°时,设其方程为y=k(x+3)(k≠0),
代入椭圆方程化简,得,
显然有,
又,
同理,
所以
,
只要考虑的最小值,即考虑
取最小值,
而k≠0,所以上式无最小值,
显然k=0时,取最小值16;
当直线MN的倾斜角为90°时,x1=x2=-3,
得;
∴的最小值不存在。
已知椭圆C的中心在原点,焦点在x轴上,长轴长是短轴长的倍且经过点
。
(1)求椭圆C的方程;
(2)过圆O:上的任意一点作圆的一条切线交椭圆C于A、B两点,
①求证:OA⊥OB;
②求|AB|的取值范围。
正确答案
解:(1)设椭圆C的方程为
∵长轴长是短轴长的倍
∴椭圆方程为
∵在椭圆C上
∴椭圆C的方程为。
(2)①当切线l的斜率不存在时切线方程为
与椭圆的两个交点为
或
满足
当切线l斜率存在时,可设l的方程为y=kx+m
解方程组
得x2+2(kx+m)2=8,
即(1+2k2)x2+4kmx+2m2-8 =0,
则Δ=16k2m2-4(1+2k2)(2m2-8) =8(8k2-m2+4)>0,
即8k2-m2+4>0
y1y2=(kx1+m)(kx2+m)=k2x1x2+km(x1+x2)+m2=
∵l与圆相切
∴
∴3m2=8k2+8
∴=
∴OA⊥OB。
②由①可知(x1-x2)2=(x1+x2)2-4x1x2=
=
当k≠0时,|AB|=
因为
所以
所以
所以
当且仅当时取“=”,
当k=0时,
当AB的斜率不存在时,两个交点为或
所以此时
综上,|AB|的取值范围为
即。
椭圆的一个焦点F与抛物线y2=4x的焦点重合,且截抛物线的准线所得弦长为
,倾斜角为45°的直线l过点F.
(Ⅰ)求该椭圆的方程;
(Ⅱ)设椭圆的另一个焦点为F1,问抛物线y2=4x上是否存在一点M,使得M与F1关于直线l对称,若存在,求出点M的坐标,若不存在,说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)抛物线y2=4x的焦点为F(1,0),准线方程为x=﹣1,
∵a2﹣b2=1 ①
又椭圆截抛物线的准线x=﹣1所得弦长为,
∴得上交点为,
∴ ②
由①代入②得2b4﹣b2﹣1=0,
解得b2=1或(舍去),
从而a2=b2+1=2
∴该椭圆的方程为
(Ⅱ)∵倾斜角为45°的直线l过点F,
∴直线l的方程为y=x﹣1,
由(Ⅰ)知椭圆的另一个焦点为F1(﹣1,0),设M(x0,y0)与F1关于直线l对称,
则得
解得,
即M(1,﹣2)
又M(1,﹣2)满足y2=4x,
故点M在抛物线上.
所以抛物线y2=4x上存在一点M(1,﹣2),使得M与F1关于直线l对称.
在平面直角坐标系中,已知,若实数
使得
(
为坐标原点)
(1)求点的轨迹方程,并讨论
点的轨迹类型;
(2)当时,若过点
的直线与(1)中
点的轨迹交于不同的两点
(
在
之间),试求
与
面积之比的取值范围。
正确答案
解:(1)
化简得:
当时方程为
轨迹为一条直线
当时方程为
轨迹为圆
当时方程为
轨迹为椭圆
当时方程为
轨迹为双曲线。
(2)点轨迹方程为
,
直线方程为
,联立方程可得:
。
由题意可知:,所以
设椭圆C:的左、右焦点分别为F1,F2,上顶点为A,过点A与AF2垂直的直线交x轴负半轴于点Q,且
,若过A,Q,F2三点的圆恰好与直线l:
相切。过定点M(0,2)的直线l1与椭圆C交于G,H两点(点G在点M,H之间),
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)设直线l1的斜率k>0,在x轴上是否存在点 P(m,0),使得以PG,PH为邻边的平行四边形是菱形,如果存在,求出m的取值范围,如果不存在,请说明理由;
(Ⅲ)若实数λ满足,求λ的取值范围。
正确答案
解:(Ⅰ)因为,
所以的中点,
设Q的坐标为(-3c,0),
因为,
所以,且过
三点的圆的圆心为
,半径为2c,
因为该圆与直线l相切,所以,解得c=1,
所以,
故所求椭圆方程为;
(Ⅱ)设l1的方程为y=kx+2(k>0),
由得
,
设,则
,
所以
,
,
由于菱形对角线互相垂直,则,
所以,
故,
因为k>0,所以,
所以,
即,
所以,
解得,即
,
因为k>0,所以,
故存在满足题意的点P且m的取值范围是。
(Ⅲ)①当直线l1斜率存在时,设直线l1方程为y=kx+2,
代入椭圆方程得
,
由△>0,得,
设,
则,
又,
所以,
所以,
所以,
所以,
所以,整理得
,
因为,
所以,即
,
所以,
解得,
又0<λ<1,所以;
②又当直线l1斜率不存在时,直线l1的方程为x=0,
此时,
,
所以,
所以,
即所求λ的取值范围是。
已知椭圆C:(a>b>0)的离心率为
,其左、右焦点分别为F1,F2,点P是坐标平面内一点,且|OP|=
,
(O为坐标原点)。
(1)求椭圆C的方程;
(2)过点S(0,-)且斜率为k的动直线l交椭圆于A、B两点,在y轴上是否存在定点M,使以AB为直径的圆恒过这个点?若存在,求出M的坐标;若不存在,说明理由。
正确答案
解:(1)设
则由得
由得
即
所以
又因为
所以
因此所求椭圆的方程为:;
(2)动直线l的方程为:
由得
设
则
假设在y上存在定点M(0,m),满足题设,则
由假设得对于任意的,
恒成立
即
解得m=1。
因此,在y轴上存在定点M,使得以AB为直径的圆恒过这个点,点M的坐标为(0,1)。
已知椭圆C的中心在坐标原点,焦点在x轴上,椭圆C上的点到焦点距离的最大值为3,最小值为1.
(Ⅰ)求椭圆C的标准方程;
(Ⅱ)若直线l:y=kx+m与椭圆C相交于A,B两点(A,B不是左右顶点),且以AB为直径的圆过椭圆C的右顶点,求证:直线l过定点,并求出该定点的坐标。
正确答案
解:(Ⅰ)由题意设椭圆的标准方程为,
由已知得:a+c=3,a-c=1,
∴a=2,c=1,
∴b2=a2-c2=3,
∴椭圆的标准方程为。
(Ⅱ)设A(x1,y1),B(x2,y2),
联立,得(3+4k2)x2+8mkx+4(m2-3)=0,
则,
又y1y2=(kx1+m)(kx2+m)=k2x1x2+mk(x1+x2)+m2,
因为以AB为直径的圆过椭圆的右顶点D(2,0),
∴,即
,
∴y1y2+x1x2-2(x1+x2)+4=0,
∴,
∴7m2+16mk+4k2=0,
解得:,且均满足3+4k2-m2>0,
当m1=-2k时,l的方程为y=k(x-2),直线过定点(2,0),与已知矛盾;
当时,l的方程为
,直线过定点
。
所以,直线l过定点,定点坐标为。
以F1(0 ,-1),F2(0 ,1)为焦点的椭圆C过点P(,1)。
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)过点S(,0)的动直线l交椭圆C于A、B两点,试问:在坐标平面上是否存在一个定点T,使得无论l如何转动,以AB为直径的圆恒过点T?若存在,求出点T的坐标;若不存在,请说明理由。
正确答案
解:(Ⅰ)设椭圆方程为(a>b>0),
由已知c =1,又2a=,
则a=,b2=a2-c2=1,
椭圆C的方程是+x2=1;
(Ⅱ)若直线l与x轴重合,则以AB为直径的圆是x2+y2=1,
若直线l垂直于x轴,则以AB为直径的圆是,
由解得
即两圆相切于点(1,0),
因此所求的点T如果存在,只能是(1,0),
事实上,点T(1,0)就是所求的点,证明如下:
当直线l垂直于x轴时,以AB为直径的圆过点T(1,0),
若直线l不垂直于x轴,可设直线l:y=k(x+),
由
即,
记点A(x1,y1),B(x2,y2),
则
又因为=(x1,1,y1),
=(x2,1,y2),
=(x1-1)(x2-1)+y1y2=(x1-1)(x2-1)+k2(x1+
)(x2+
)
=(k2+1)x1x2+(k2-1)(x1+x2)+
k2+1
=(k2+1)+(
k2-1)
+
+1=0,
则TA⊥TB,故以AB为直径的圆恒过点T(1,0),所以在坐标平面上存在一个定点T(1,0)满足条件。
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,
(Ⅰ)求动点R的轨迹E的方程;
(Ⅱ)过曲线E的右焦点作直线l交曲线E于M,N两点,交y轴于P点,且记,求证:λ1+λ2为定值。
正确答案
解:(Ⅰ)设点H的坐标为,则
,
由题意,可知,且以H为切点的圆的切线的斜率为
,
故切线方程为,
展开得,
即以H为切点的圆的切线方程为,
∵,将x=±2代入上述方程可得点C,D的坐标分别为
,
则, ①
及,②
将两式相乘并化简可得动点R的轨迹E的方程为,即
。
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,轨迹E为焦点在x轴上的椭圆且其右焦点为,
(ⅰ)当直线l斜率为0时,M,N,P三点在x轴上,不妨设,且
,
此时有,
,
所以,。
(ⅱ)当斜率不为0时,设直线MN的方程为,
则点P的坐标为,
且设点,
联立,消去x,得
,
则,
(定值)。
已知椭圆C的中心在原点,F1、F2分别为它的左、右焦点,直线x=4为它的一条准线,又知椭圆C上存在点M,使得,
(1)求椭圆C的方程;
(2)若PQ为过椭圆焦点F2的弦,且,求△PF1Q的内切圆面积最大时实数λ的值.
正确答案
解:(1)据题意,设椭圆C的方程为,
,
∵直线x=4为椭圆C的准线,
∴,
又,
∴M为椭圆C短轴上的顶点,
∵,
∴,
∴∠F1MF2=60°,则△F1MF2为等边三角形,
∴, 故a2=4c=2a,
∴a=2,c=1,
∴b2=a2-c2=22-12=3,
∴椭圆C的方程为。
(2)显然直线PQ不与x轴重合,当PQ与x轴垂直,
即直线PQ斜率不存在时,,
∴;
当直线PQ斜率存在时,设它的斜率为k,则直线PQ的方程为y=k(x-1)(k≠0),
代入椭圆C的方程,消去x并整理得:(4k2+3)y2+6ky-9k2=0,
Δ=36k2+36k2(4k2+3)>0,
设P(x1,y1),Q(x2,y2),则,
∴,
设4k2+3=t,则t>3,此时,
又∵F1到直线PQ的距离,
∴,
,
∴0<<3,
综上,直线PQ与x轴垂直时,△PF1Q的面积最大,且最大面积为3,
设△PF1Q的内切圆半径为r,
则=4r,
∴,即
时,△PF1Q的内切圆面积最大,
此时直线PQ的斜率不存在,直线PQ与x轴垂直,
∴,即λ=1。
已知椭圆的离心率为
,
(1)若原点到直线x+y-b=0的距离为,求椭圆的方程;
(2)设过椭圆的右焦点且倾斜角为45°的直线l和椭圆交于A、B两点,
①当|AB|=时,求b的值;
②对于椭圆上任一点M,若,求实数λ、μ满足的关系式。
正确答案
解:(1),∴b=2,
∵,∴
,
,
∴,
解得,
∴椭圆的方程为。
(2)①,∴
,
椭圆的方程可化为:,①
易知右焦点为,据题意有直线AB的方程为:
,②
由①,②有:,③
设A(x1,y1),B(x2,y2),则,
∴b=1.
②显然与
可作为平面向量的一组基底,
由平面向量基本定理,对于这一平面内的向量,有且只有一对实数λ,μ,使得
成立.
设M(x,y),,
∴,
又点M在椭圆上,∴,④
由③有:,
则
,⑤
又A,B在椭圆上,故有,⑥
将⑤,⑥代入④可得:。
设A(x1,y1),B(x2,y2)是椭圆(a>b>0)上的两点,已
,
,若
且椭圆的离心率e=
,短轴长为2,O为坐标原点。
(1)求椭圆的方程;
(2)试问:△AOB的面积是否为定值?如果是,请给予证明;如果不是,请说明理由。
正确答案
解:(1)
椭圆的方程为。
(2)①当直线AB斜率不存在时,即
由得
又在椭圆上
所以
所以三角形的面积为定值。
②当直线AB斜率存在时:设AB的方程为y=kx+b
得到,
代入整理得
所以三角形的面积为定值。
设点M(x,y)到直线x=4的距离与它到定点(1,0)的距离之比为2,并记点M的轨迹曲线为C,
(Ⅰ)求曲线C的方程;
(Ⅱ)设过定点(0,2)的直线l与曲线C交于不同的两点E,F,且∠EOF=90°(其中O为坐标原点),求直线l的斜率k的值;
(Ⅲ)设A(2,0),B(0,)是曲线C的两个顶点,直线y=mx(m>0)与线段AB相交于点D,与椭圆相交于E,F两点,求四边形AEBF面积的最大值。
正确答案
解:(Ⅰ)设曲线C上的任意一点P(x,y),
则有,
化简得;
(Ⅱ)设直线l的方程为y=kx+2,与椭圆的交点E(x1,y1),F(x2,y2),
,
,
,
因为l与椭圆交于不同的两点E,F且∠EOF=90°得
,x1x2+y1y2=0,
x1x2+(kx1+2)(kx2+2)=0,
(1+k2)x1x2+2k(x1+x2)+4=0,,
解得(满足
)。
(Ⅲ)解方程组得
,
即,
S四边形AEBF=2S△BOE+2S△FOM=|BO|·x1+|AO|·y1
,
因为,
所以(当且仅当
时取等号),
即S四边形AEBF的最大面积为(当
时取得)。
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
,
(Ⅰ)试求椭圆的方程;
(Ⅱ)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),若四边形DMEN的面积为,求DE的直线方程。
正确答案
解:(Ⅰ)由题意,=2c=2,∴A(a2,0),
∵,
∴F2为AF1的中点,
∴a2=3,b2=2,
即椭圆方程为;
(Ⅱ)当直线DE与x轴垂直时,,此时
,
四边形DMEN的面积不符合题意,故舍掉;
同理当MN与x轴垂直时,也有四边形DMEN的面积不符合题意,故舍掉;
当直线DE,MN均与x轴不垂直时,
设DE:y=k(x+1),
代入消去y得(2+3k2)x2+6k2x+(3k2-6)=0,
设 D(x1,y1),E(x2,y2),
则,
所以,
所以,
同理,
所以四边形的面积
,
由或
,
所以直线lDE:或lDE:
或lDE:
或lDE:。
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