- 圆锥曲线与方程
- 共14739题
如图,椭圆(a>b>0)的一个焦点是F(1,0),O为坐标原点。
(1)已知椭圆短轴的两个三等分点与一个焦点构成正三角形,求椭圆的方程;
(2)设过点F的直线l交椭圆于A、B两点。若直线l绕点F任意转动,恒有|OA|2+|OB|2<|AB|2,求a的取值范围。
正确答案
解:(1)设M,N为短轴的两个三等分点,因为△MNF为正三角形
所以
即1=
解得
因此,椭圆方程为;
(2)设
(i)当直线AB与x轴重合时
因此,恒有。
(ii)当直线AB不与x轴重合时,
设直线AB的方程为代入
整理得
所以
因为
所以∠AOB恒为钝角
即恒成立
又
所以对m∈R恒成立,
即对m∈R成立
当m∈R时,最小值为0
所以
因为a>0,b>0
所以
即
解得a>或a<
(舍去)
即a>
综合(i)(ii),a的取值范围为(,+
)。
已知椭圆的左、右焦点分别为F1、F2,离心率
,右准线方程为x=2,
(Ⅰ)求椭圆的标准方程;
(Ⅱ)过点F1的直线l与该椭圆交于M、N两点,且,求直线l的方程。
正确答案
解:(Ⅰ)由条件有,解得
,
∴,
所以,所求的椭圆方程为。
(Ⅱ)由(Ⅰ)知、
,
若直线l的斜率不存在,则直线l的方程为x=-1,
将x=-1代入椭圆方程得:,
不妨设、
,
∴,
∴,与题设矛盾.
所以,直线l的斜率存在,设直线l的斜率为k,则直线的方程为y=k(x+1),
设、
,联立方程组
,消y得:
,
由根与系数的关系知,从而
,
又∵,
∴,
∴,
∴,化简得:
,
解得k2=1或,∴k=±1,
所以,所求直线l的方程为y=x+1或者y=-x-1。
椭圆C的中心为坐标原点,焦点在y轴上,焦点到相应准线的距离及离心率均为,直线l与y轴交于点P(0,m),与椭圆C交于相异两点A,B。
(1)求椭圆方程;
(2)若,求m的取值范围。
正确答案
解:(1)由得
∴椭圆C的方程为;
(2)设直线l的方程为
由得
由此得 ①
设l与椭圆C的交点为
则
由得
∴整理得
∴
整理得
∵时,上式不成立
∴ ②
由①②式得
或
∴m取值范围是。
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。
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)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:(1)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。
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),联立
得
又
因为以AB为直径的圆过椭圆的右顶点D(2,0)
∴
∴
∴
解得m1=-2k,
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。
如图,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,
(Ⅰ)求椭圆和双曲线的标准方程;
(Ⅱ)设直线PF1、PF2的斜率分别为k1、k2,证明:k1·k2=1;
(Ⅲ)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:(Ⅰ)设椭圆的半焦距为c,由题意知:,
所以,
又a2=b2+c2,因此b=2,
故椭圆的标准方程为,
由题意设等轴双曲线的标准方程为,
因为等轴双曲线的顶点是椭圆的焦点,所以m=2,
因此双曲线的标准方程为。
(Ⅱ)设A(x1,y1),B(x2,y2),P(x0,y0),
则,
因为点P在双曲线x2-y2=4上,所以x02-y02=4,
因此,即k1k2=1。
(Ⅲ)由于PF1的方程为y=k1(x+2),
将其代入椭圆方程得,
由韦达定理得,
所以
,
同理可得,
则,
又k1k2=1,
所以,
故|AB|+|CD|=|AB|·|CD|,
因此,存在λ=,使|AB|+|CD|=λ|AB|·|CD|恒成立.
已知椭圆C的左、右焦点坐标分别是(-,0),(
,0),离心率是
,直线y=t与椭圆C交于不同的两点M,N,以线段MN为直径作圆P,圆心为P,
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)若圆P与x轴相切,求圆心P的坐标;
(Ⅲ)设Q(x,y)是圆P上的动点,当t变化时,求y的最大值.
正确答案
解:(Ⅰ)因为,且c=
,
所以,,
所以椭圆C的方程为。
(Ⅱ)由题意知P(0,t)(-1<t<1),
由得
,
所以圆P的半径为,
当圆P与x轴相切时,,
解得,
所以点P的坐标是。
(Ⅲ)由(Ⅱ)知,圆P的方程为x2+(y-t)2=3(1-t2),
因为点Q(x,y)在圆P上,
所以,,
设,
则,
当,即
,且x=0时,y取最大值2。
已知椭圆M:的面积为πab,且M包含于平面区域Ω:
内,向Ω内随机投一点Q,点Q落在椭圆M内的概率为
,
(1)试求椭圆M的方程;
(2)若斜率为的直线l与椭圆M交于C,D两点,点P(1,
)为椭圆M上一点,记直线PC的斜率为k1,直线PD的斜率为k2,试问:k1+k2是否为定值?请证明你的结论。
正确答案
解:(1)平面区域Ω:是一个矩形区域,如图(1)所示,
依题意及几何概型知识,可得,
故ab=2,因为0<a≤2,0<b≤
,
所以a=2,b=,
所以椭圆M的方程为。
(2)如图(2),设直线l的方程为,
,
联立直线l的方程与椭圆方程得,
将①代入②得,
化简得,③
当△>0,即,
也即|b|<2时,直线l与椭圆有两交点,
由韦达定理得,
所以,
则
,
所以k1+k2为定值。
已知椭圆长轴端点为A、B,O为椭圆中心,F为椭圆的右焦点,且,
,
(1)求椭圆的标准方程;
(2)记椭圆的上顶点为M,直线l交椭圆于P、Q两点,问:是否存在直线l,使点F恰好为△PQM的垂心?若存在,求出直线l的方程;若不存在,请说明理由。
正确答案
解:(1)设椭圆方程为,
由题意,且
,
∴,
椭圆方程为:。
(2)假设存在直线l,使点F恰好为△PQM的垂心,设,
∵M(0,1),F(1,0),
∴,故
,于是设直线l的方程为y=x+m,
由得
,
,即
,且
,
又,且
,
由,
得
,
∴,
化简得,解得:m=1,
,
当m=1时,P、Q、M三点共线,故舍去,经检验符合条件;
故存在直线l满足条件,其方程为。
已知椭圆的离心率
,连接椭圆的四个顶点得到的菱形的面积为4.
(Ⅰ)求椭圆的方程;
(Ⅱ)设直线l与椭圆相交于不同的两点A,B,已知点A的坐标为(-a,0),
(ⅰ)若,求直线l的倾斜角;
(ⅱ)若点Q(0,y0)在线段AB的垂直平分线上,且,求y0的值。
正确答案
解:(Ⅰ)由,得3a2=4c2,再由c2=a2-b2,解得a=2b,
由题意可知,即ab=2,
解方程组,得a=2,b=1,
所以椭圆的方程为。
(Ⅱ)(ⅰ)由(Ⅰ)可知点A的坐标是(-2,0),
设点B的坐标为(x1,y1),直线l的斜率为k,则直线l的方程为y=k(x+2),
于是A,B两点的坐标满足方程组,
消去y并整理,得(1+4k2)x2+16k2x+(16k2-4)=0,
由,得
,从而
,
所以,
由,得
,
整理得32k4-9k2-23=0,
即(k2-1)(32k2+23)=0,
解得k=±1,
所以直线l的倾斜角为或
。
(ⅱ)设线段AB的中点为M,由(ⅰ)得M的坐标为,
以下分两种情况:
(1)当k=0时,点B的坐标是(2,0),线段AB的垂直平分线为y轴,
于是,
由4,得
;
(2)当k≠0时;线段AB的垂直平分线方程为,
令x=0,解得,
由,
整理得,
,
故,故
,
所以;
综上,或
。
已知A,B分别是直线y=x和y=-
x上的两个动点,线段AB的长为2
,P是AB的中点.
(Ⅰ)求动点P的轨迹C的方程;
(Ⅱ)过点Q(l,0)作直线l(与x轴不垂直)与轨迹C交于M,N两点,与y轴交于点R,若,证明:λ+μ为定值。
正确答案
解:(Ⅰ)设P(x,y),A(x1,y1),B(x2,y2),
∵P是线段AB的中点,
∴,
∵A,B分别是直线y=x和y=-
x上的点,
∴和
,
∴,
又,
∴,
∴,
∴动点P的轨迹C的方程为。
(Ⅱ)依题意,直线l的斜率存在,故可设直线l的方程为y=k(x-1),
设M(x3,y3),N(x4,y4),R(0,y5),
则M,N两点坐标满足方程组,
消去y并整理,得,
∴,①
,②,
∵,
∴,
即,
∴,
∵l不与x轴垂直,
∴,∴
,同理
,
∴,
将①②代入上式,可得。
已知椭圆C:(a>b>0)的离心率e=
,点F为椭圆的右焦点,点A,B分别为椭圆长轴的左、右顶点,点M为椭圆的上顶点,且满足
-1。
(Ⅰ)求椭圆C的方程:
(Ⅱ)是否存在直线l,当直线l交椭圆于P,Q两点时,使点F恰为△POM的垂心。若存在,求出直线l的方程;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)根据题意,得,
∴,
∴,
又,∴
,
∴,
∴,
∴椭圆C的方程为。
(Ⅱ)假设存在直线l满足条件F是三角形MPQ的垂心,
∵kMF=-1,且FM⊥l,
∴k=1,
∴设直线PQ方程为y=x+m,且设P(x1,y1),Q(x2,y2),
由,消y得,
,
,
且,
∴
,
又F为△MPQ的垂心,∴,
∴,
又,
∴
,
∴,
∴3m2+m-4=0,m=,m=1,满足m2<3,但m=1时P与M点重合,舍去,
∴存在满足条件直线l,其方程为3x-3y-4=0。
已知点P为圆x2+y2=4上的动点,且P不在x轴上,PD⊥x轴,垂足为D,线段PD中点Q的轨迹为曲线C,过定点M(t,0)(0<t<2)任作一条与y轴不垂直的直线l,它与曲线C交于A、B两点。
(1)求曲线C的方程;
(2)试证明:在x轴上存在定点N,使得∠ANB总能被x轴平分。
正确答案
解:(1)设Q(x,y)为曲线C上的任意一点,则点P(x,2y)在圆上,
∴,曲线C的方程为
.
(2)设点N的坐标为(n,0),直线l的方程为x=sy+t,
代入曲线C的方程,可得
,
∵0<t<2,
∴,
∴直线l与曲线C总有两个公共点.(也可根据点M在椭圆C的内部得到此结论)
设点A,B的坐标分别,则
,
要使∠ANB被x轴平分,只要,
即,
,
也就是,
,
即,即只要(nt-4)s=0,
当时,(*)对任意的s都成立,从而∠ANB总能被x轴平分,
所以在x轴上存在定点,使得∠ANB总能被x轴平分。
已知,椭圆C过点,两个焦点为(-1,0),(1,0)。
(1) 求椭圆C的方程;
(2) E,F是椭圆C上的两个动点,如果直线AE的斜率与AF的斜率互为相反数,证明直线EF的斜率为定值,并求出这个定值。
正确答案
解:(1)由题意,c=1,可设椭圆方程为,
解得,
(舍去),
所以,椭圆方程为。
(2)设直线AE方程为:,
代入得
,
设E(xE,yE),F(xF,yF),
因为点在椭圆上,
所以,
,
又直线AF的斜率与AE的斜率互为相反数,在上式中以-k代k,可得
,
,
所以直线EF的斜率为,
即直线EF的斜率为定值,其值为。
已知椭圆(a>b>0)的离心率
,过点A(0,-b)和B(a,0)的直线与原点的距离为
。
(1)求椭圆的方程;
(2)已知定点E(-1,0),若直线y=kx+2(k≠0)与椭圆交于C 、D两点,问:是否存在k的值,使以CD为直径的圆过E点?请说明理由。
正确答案
解:(1)直线AB的方程为:bx-ay-ab=0,
依题意得,解得:
,
∴椭圆方程为。
(2)假若存在这样的k值,
由得
,
∴, ①
设,则
, ②
而,
要使以CD为直径的圆过点E(-1,0),当且仅当CE⊥DE时,则,
即,
∴, ③
将②式代入③整理,解得 经验证,
,使①成立;
综上可知,存在,使得以CD为直径的圆过点E。
已知直线:x=my+1过椭圆C:
的右焦点F,抛物线:
的焦点为椭圆C的上顶点,且直线
交椭圆C于A、B两点,点A、F、B在直线g:x=4上的射影依次为点D、K、E。
(1)求椭圆C的方程;
(2)若直线交y轴于点M,且
,当m变化时,探求
的值是否为定值?若是,求出
的值;否则,说明理由;
(3)连接AE、BD,试探索当m变化时,直线AE与BD是否相交于定点?若是,请求出定点的坐标,并给予证明;否则,说明理由。
正确答案
解:(1)易知椭圆右焦点F(1,0),
∴c=1,
又抛物线的焦点坐标为
,
∴b=,b2=3,
∴,
∴椭圆C的方程为。
(2)易知,且
与y轴交于
,
设直线与椭圆交于
,
由,
∴,
∴,
又由,
∴,
∴,同理
,
∴,
∵,
∴,
所以,当m变化时,的值为定值
。
(3)先探索,当m=0时,直线轴,
则ABED为矩形,由对称性知,AE与BD相交,FK的中点N,且,
猜想:当m变化时,AE与BD相交于定点,
证明:由(2)知,,
∴,
当m变化时,首先证直线AE过定点,
∵:
,
当时,
,
∴点在直线
上,
同理可证也在直线
上,
∴当m变化时,AE与BD相交于定点。
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