- 圆锥曲线与方程
- 共14739题
已知抛物线C1:y2=2px(p>0)的焦点F以及椭圆C2:的上、下焦点及左、右顶点均在圆O:x2+y2=1上.
(1)求抛物线C1和椭圆C2的标准方程;
(2)过点F的直线交抛物线C1于A、B两不同点,交y轴于点N,已知,求证:λ1+λ2为定值.
(3)直线l交椭圆C2于P、Q两不同点,P、Q在x轴的射影分别为P'、Q',,若点S满足:
,证明:点S在椭圆C2上.
正确答案
(1)解:由C1:y2=2px(p>0)焦点F(,0)在圆O:x2+y2=1上得:
,
∴p=2
∴抛物线C1:y2=4x
同理由椭圆C2:的上、下焦点(0,c),(0,﹣c)及左、右顶点(﹣b,0),(b,0)均在圆O:x2+y2=1上可解得:b=c=1,a=
∴椭圆C2:
(2)证明:设直线AB的方程为y=k(x﹣1),A(x1,y1),B(x2,y2),则N(0,﹣k)直线与抛物线联立,消元可得
k2x2﹣(2k2+4)x+k2=0
∴x1+x2=,x1x2=1
∵
∴λ1(1﹣x1)=x1,λ2(1﹣x2)=x2∴,
∴λ1+λ2=为定值;
(3)证明:设P(x3,y3),Q(x4,y4),则P'(x3,0),Q'(x4,0),
∵,
∴S(x3+x4,y3+y4)
∵
∴2x3x4+y3y4=﹣1①
∵P,Q在椭圆上,
∴②,
③
由①+②+③得(x3+x4)2+=1
∴点S在椭圆C2上
已知椭圆C1:的离心率为
,直线l:y=x+2与以原点为圆心、椭圆C1的短半轴长为半径的圆O相切。
(Ⅰ)求椭圆C1的方程;
(Ⅱ)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垂直于l1,垂足为点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;
(Ⅲ)过椭圆C1的左顶点A做直线m,与圆O相交于两点R、S,若△ORS是钝角三角形,求直线m的斜率k的取值范围。
正确答案
解:(Ⅰ)由,得
,
由直线l:x-y+2=0与圆相切得
,
所以,
所以椭圆的方程是。
(Ⅱ)由条件,知|MF2|=|MP|,
即动点M到定点F2的距离等于它到直线l1:x=-1的距离,
由抛物线的定义得点M的轨迹C2的方程是。
(Ⅲ)由(Ⅰ),得圆O的方程是,
直线m的方程是,
设,
由得
,
则,
由得
, ①
因为△ORS是钝角三角形,
所以,
即
,
所以, ②
由A、R、S三点不共线,知k≠0, ③
由①、②、③,得直线m的斜率k的取值范围是。
如图,椭圆,
轴被曲线
截得的线段长等于
的长半轴长.
(1)求实数的值
(2)设与
轴的交点为
,过坐标原点
的直线
与
相交于点
,直线
分别与
相交与
.
①证明:
②记△,△
的面积分别是
.若
=
,求
的取值范围.
正确答案
解:(1)由题意知:半长轴为2,则有
(2)①由题意知,直线的斜率存在,
设为,则直线
的方程为
.
由得
,
设,则
是上述方程的两个实根,
于是。
又点的坐标为
,所以
故
,即
,
故
②设直线的斜率为,则直线的方程为
,
由解得
或
,
则点的坐标为
又直线的斜率为
,同理可得点B的坐标为
.
于是
由得
,
解得或
,
则点的坐标为
;
又直线的斜率为,
同理可得点的坐标
于是
因此,
又由点的坐标可知,
,
平方后代入上式,
所以
故的取值范围为
如图,已知椭圆的中心在原点,焦点在x轴上,长轴长是短轴长的2倍且经过点M(2,1),平行于OM的直线l在y轴上的截距为m(m≠0),l交椭圆于A、B两个不同点.
(1)求椭圆的方程;
(2)求m的取值范围;
(3)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
则,解得
∴椭圆方程
(2)∵直线l平行于OM,且在y轴上的截距为m又
∴l的方程为:
由,
∴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,
∴m的取值范围是{m|﹣2<m<2且m≠0}
(3)设直线MA、MB的斜率分别为k1,k2,只需证明k1+k2=0
即可设
由x2+2mx+2m2﹣4=0可得x1+x2=﹣2m,x1x2=2m2﹣4
而k1+k2==
=
=
=
=
∴k1+k2=0
故直线MA、MB与x轴始终围成一个等腰三角形.
已知椭圆C:的离心率为
,过右焦点F的直线l与C相交于A、B两点,当l的斜率为1时,坐标原点O到l的距离为
,
(Ⅰ)求a,b的值;
(Ⅱ)C上是否存在点P,使得当l绕F转到某一位置时,有成立?若存在,求出所有的P的坐标与l的方程;若不存在,说明理由.
正确答案
解:(I)设F(c,0),当l的斜率为1时,其方程为x-y-c=0,
O到l的距离为,故
,
由,得
。
(Ⅱ)C上存在点P,使得当l绕F转到某一位置时,有成立,
由(I)知C的方程为2x2+3y2=6,
设A(x1,y1),B(x2,y2),
(i)当l不垂直于x轴时,设l的方程为y=k(x-1),
C上的点P使成立的充要条件是P点的坐标为(x1+x2,y1+y2),
且2(x1+x2)2+3(y1+y2)2=6,
整理得2x12+3y12+2x22+3y22+4x1x2+6y1y2=6,
又A、B在C上,即2x12+3y12=6,2x22+3y22=6,
故2x1x2+3y1y2+3=0, ①
将y=k(x-1)代入2x2+3y2=6,
并化简得(2+3k2)x2-6k2x+3k2-6=0,
于是,
,
代入①解得,k2=2,此时,
于是,即
,
因此,当时,
,l的方程为
;
当时,
,l的方程为
。
(ⅱ)当l垂直于x轴时,由知,C上不存在点P使
成立;
综上,C上存在点使
成立,
此时l的方程为。
已知椭圆方程为,长轴两端点为A、B,短轴上端点为C.
(1)若椭圆焦点坐标为,点M在椭圆上运动,当△ABM的最大面积为3时,求其椭圆方程;
(2)对于(1)中的椭圆方程,作以C为直角顶点的内接于椭圆的等腰直角三角形CDE,设直线CE的斜率为k(k<0),试求k满足的关系等式;
(3)过C任作垂直于
,点P、Q在椭圆上,试问在y轴上是否存在一点T使得直线TP的斜率与TQ的斜率之积为定值,如果存在,找出点T的坐标和定值,如果不存在,说明理由.
正确答案
解:(1)由已知:,
,
联立方程组求得:a=3,b=1,
所求方程为:
(2)依题意设CE所在的直线方程为y=kx+1(k<0),
代入椭圆方程并整理得:(1+9k2)x2+18kx=0,则,
同理
由|CE|=|CD|得k3+9k2+9k+1=0,即(k+1)(k2+8k+1)=0
(3)由题意得:T(0,﹣b),又知,
设P(x1,y1),Q(x2,y2)
x1x2=﹣(y1﹣b)(y2﹣b)
又由得
,
同理,
所以.
从而得
所以
而(为定值).
对比上式可知:选取T(0,﹣b),则得直线TP的斜率与TQ的斜率之积为
已知椭圆的中心为坐标原点O,焦点在x轴上,斜率为1且过椭圆右焦点F的直线交椭圆于A、B两点,与a=(3,﹣1)共线.
(1)求椭圆的离心率;
(2)设M为椭圆上任意一点,且,证明λ2+μ2为定值.
正确答案
解:(1)设椭圆方程为则
直线AB的方程为y=x﹣c,
代入,
化简得(a2+b2)x2﹣2a2cx+a2c2﹣a2b2=0.
令A(x1,y1),B(x2,y2),则
.
∵与
共线,
∴3(y1+y2)+(x1+x2)=0,
又y1=x1﹣c,y2=x2﹣c,
∴3(x1+x2﹣2c)+(x1+x2)=0,
∴.
即,所以a2=3b2.
∴,
故离心率.
(2)证明:由(1)知a2=3b2,
所以椭圆可化为x2+3y2=3b2.
设M(x,y),由已知得(x,y)=λ(x1,y1)+μ(x2,y2),
∴
∵M(x,y)在椭圆上,
∴(λx1+μx2)2+3(λy1+μy2)2=3b2.
即λ2(x12+3y12)+μ2(x22+3y22)+2λμ(x1x2+3y1y2)=3b2.①
由(1)知.
∴,
∴x1x2+3y1y2=x1x2+3(x1﹣c)(x2﹣c)=4x1x2﹣3(x1+x2)c+3c2==0.
又x12+3y12=3b2,x22+3y22=3b2,
代入①得λ2+μ2=1.
故λ2+μ2为定值,定值为1.
如图,椭圆C:的顶点为A1,A2,B1,B2,焦点为F1,F2,
,
,
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)设n为过原点的直线,l是与n垂直相交于P点、与椭圆相交于A,B两点的直线,,是否存在上述直线l使
成立?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)由知
,①
由知a=2c,②
又b2=a2-c2,
由①,②,③解得a2=4,b2=3,
故椭圆C的方程为。
(Ⅱ)设A,B两点的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),
假设使成立的直线l存在,
(ⅰ)当l不垂直于x轴时,设l的方程为y=kx+m,
由l与n垂直相交于P点且,得
,
即,
由得
,
将y=kx+m代入椭圆方程,得(3+4k2)x2+8kmx+(4m2-12)=0,
由求根公式可得,
,
0=x1x2+y1y2=x1x2+(kx1+m)(kx2+m)=x1x2+k2x1x2+km(x1+x2)+m2=(1+k2)x1x2+km(x1+x2)+m2,
将④,⑤代入上式并化简得(1+k2)(4m2-12)-8k2m2+m2(3+4k2)=0,
将m2=1+k2代入⑥并化简得-5(k2+1)=0,矛盾,即此时直线l不存在;
(ⅱ)当l垂直于x轴时,满足的直线l的方程为x=1或x=-1,
则A,B两点的坐标为或
,
,
当x=1时,;
当x=-1时,,
∴此时直线l也不存在;
综上可知,使成立的直线l不存在。
已知椭圆E:的左焦点F1(
,0),若椭圆上存在一点D,满足以椭圆短轴为直径的圆与线段DF1相切于线段DF1的中点F。
(Ⅰ)求椭圆E的方程;
(Ⅱ)已知两点Q(-2,0),M(0,1)及椭圆G:,过点Q作斜率为k的直线l交椭圆G于H,K两点,设线段HK的中点为N,连结MN,试问当k为何值时,直线MN过椭圆G的顶点?
(Ⅲ)过坐标原点O的直线交椭圆W:于P、A两点,其中P在第一象限,过P作x轴的垂线,垂足为C,连结AC并延长交椭圆W于B,求证:PA⊥PB。
正确答案
解:(Ⅰ)连接(O为坐标原点,
为右焦点),
由题意知:椭圆的右焦点为,
因为FO是的中位线,且
,
所以,
所以,
故,
在中,
,
即,
又,
解得,
所求椭圆的方程为
。
(Ⅱ)由(Ⅰ)得椭圆G:,
设直线l的方程为y=k(x+2)并代入,
整理得:,
由得:
,
设,
则由中点坐标公式得:,
①当k=0时,有N(0,0),直线MN显然过椭圆的两个顶点
;
②当时,则
,直线
的方程为
,
此时直线显然不能过椭圆
的两个顶点
;
若直线过椭圆
的顶点
,
则,即
,
所以,解得:
(舍去);
若直线过椭圆
的顶点
,
则,即
,
所以,解得:
(舍去);
综上,当或
或
时, 直线
过椭圆
的顶点。
(Ⅲ)由(Ⅰ)得椭圆的方程为
,
根据题意可设,则
,
则直线的方程为
,…①
过点P且与AP垂直的直线方程为,…②
①×②并整理得:,
又P在椭圆W上,
所以,所以
,
即①、②两直线的交点B在椭圆W上,
所以PA⊥PB。
已知直线x-2y+2=0经过椭圆C:(a>b>0)的左顶点A和上顶点D,椭圆C的右顶点为B,点S是椭圆C上位于x轴上方的动点,直线AS,BS与直线l:
分别交于M,N两点。
(1)求椭圆C的方程;
(2)求线段MN的长度的最小值;
(3)当线段MN的长度最小时,在椭圆C上是否存在这样的点T,使得△TSB的面积为?若存在,确定点T的个数,若不存在,说明理由。
正确答案
解:(1)由已知得,椭圆C的左顶点为上顶点为
∴
故椭圆C的方程为。
(2)直线AS的斜率k显然存在,且,故可设直线AS的方程为
,
从而
由得
0
设则(-2)×
得
,
从而
即
又
由得
∴
故
又
∴
当且仅当,即
时等号成立
∴时,线段MN的长度取最小值
。
(3)由(2)可知,当MN取最小值时,
此时的方程为
,S
∴
要使椭圆C上存在点T,使得的面积等于
,只须T到直线BS的距离等于
,
所以T在平行于且与
距离等于
的直线l′上。
设直线l′:
则由解得
或
当由
得
由于
故直线与椭圆C有两个不同的交点
当由
得
由于,故直线l′与椭圆C没有交点
综上所述,当线段MN的长度最小时,椭圆上仅存在两个不同的点T,使得的面积等于
。
已知中心在原点,焦点在x轴上的椭圆,离心率,且经过抛物线x2=4y的焦点.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若过点B(0,﹣2)的直线l(斜率不等于零)与椭圆交于不同的两点E,F(E在B,F之间),△OBE与△OBF面积之比为λ,求λ的取值范围.
正确答案
解:(1)由已知得F(0,1),设椭圆方程为(a>b>0),则b=1
∵椭圆的离心率为,
∴,
∵a2=b2+c2,
∴a2=2,c=1
∴椭圆方程为+y2=1;
(2)由题意知l的斜率存在且不为零,
设l方程为y=mx﹣2(m≠0)①,
代入+y2=1,
整理得(2m2+1)x2﹣8mx+6=0,
由△>0得m2>.
设E(x1,y1),F(x2,y2),则
x1+x2=,x1x2=
②
∵△OBE与△OBF面积之比为λ
∴,
∴
∴x2=λx1.
代入②得,消去x1得,
∵m2>.
∴
∴
∴且λ≠1
已知点F1,F2分别为椭圆的左、右焦点,点P为椭圆上任意一点,P到焦点F2的距离的最大值为
,且△PF1F2的最大面积为1.
(1)求椭圆C的方程.
(2)点M的坐标为,过点F2且斜率为k的直线L与椭圆C相交于A,B两点.对于任意的
是否为定值?若是求出这个定值;若不是说明理.
正确答案
解:(1)由题意可知:a+c=+1,
×2c×b=1,
∵a2=b2+c2∴a2=2,b2=1,c2=1
∴所求椭圆的方程为:
(2)设直线l的方程为:y=k(x﹣1)
A(x1,y1),B(x2,y2),M(,0)
联立直线与椭圆方程,消去y可得(2k2+1)x2﹣4k2x+2(k2﹣1)=0
则
∴对于任意的=
为定值.
已知椭圆右顶点与右焦点的距离为
,短轴长为
.
(I)求椭圆的方程;
(Ⅱ)过左焦点F的直线与椭圆分别交于A、B两点,若三角形OAB的面积为,求直线AB的方程.
正确答案
解:(Ⅰ)由题意,,解得
.
即椭圆方程为
(Ⅱ)当直线AB与x轴垂直时,,此时
不符合题意,故舍掉;
当直线AB与x轴不垂直时,
设直线 AB的方程为:y=k(x+1),
代入消去y得:(2+3k2)x2+6k2x+(3k2﹣6)=0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则,
所以 .
原点到直线的AB距离,
所以三角形的面积.
由可得k2=2,∴
,
所以直线或
.
已知椭圆C的中心在原点,焦点在x轴上,离心率等于,它的一个顶点恰好是抛物线
的焦点.
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)P(2,3),Q(2,﹣3)是椭圆上两点,A、B是椭圆位于直线PQ两侧的两动点,
(i)若直线AB的斜率为,求四边形APBQ面积的最大值;
(ii)当A、B运动时,满足∠APQ=∠BPQ,试问直线AB的斜率是否为定值,请说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)设C方程为,则
.
由,得a=4
∴椭圆C的方程为.
(Ⅱ)(i)解:设A(x1,y1),B(x2,y2),
直线AB的方程为,
代入,得x2+tx+t2﹣12=0
由△>0,解得﹣4<t<4
由韦达定理得x1+x2=﹣t,x1x2=t2﹣12.
四边形APBQ的面积
∴当t=0,.
(ii)解:当∠APQ=∠BPQ,则PA、PB的斜率之和为0,
设直线PA的斜率为k则PB的斜率为﹣k,
PA的直线方程为y﹣3=k(x﹣2)
由
(1)代入(2)整理得
(3+4k2)x2+8(3﹣2k)kx+4(3﹣2k)2﹣48=0
同理PB的直线方程为y﹣3=﹣k(x﹣2),
可得
∴
所以AB的斜率为定值.
如图,已知椭圆的中心在原点,焦点在x轴上,长轴长是短轴长的2倍且经过点M(2,1),平行于OM的直线l在y轴上的截距为m(m≠0),l交椭圆于A、B两个不同点.
(1)求椭圆的方程;
(2)求m的取值范围;
(3)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
则,解得
∴椭圆方程
(2)∵直线l平行于OM,且在y轴上的截距为m
又
∴l的方程为:
由,
∴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,
∴m的取值范围是{m|﹣2<m<2且m≠0}
(3)设直线MA、MB的斜率分别为k1,k2,
只需证明k1+k2=0即可
设
由x2+2mx+2m2﹣4=0可得x1+x2=﹣2m,x1x2=2m2﹣4
而
=
=
=
=
∴k1+k2=0
故直线MA、MB与x轴始终围成一个等腰三角形.
扫码查看完整答案与解析