- 圆锥曲线与方程
- 共14739题
已知椭圆的右准线l与x轴相交于点E,过椭圆右焦点F的直线与椭圆相交于A、B两点,点C在右准线l上,且BC∥x轴,求证直线AC经过线段EF的中点。
正确答案
证明:依设,得椭圆的半焦距c=1,右焦点为F(1,0),右准线方程为x=2,点E的坐标为(2,0),
EF的中点为N(,0),
若AB垂直于x轴,则A(1,y1),B(1,-y1),C(2,-y1),
∴AC中点为N(,0),即AC过EF中点N;
若AB不垂直于x轴,由直线AB过点F,且由BC∥x轴知点B不在x轴上,
故直线AB的方程为y=k(x-1),k≠0,
记A(x1,y1)和B(x2,y2),则C(2,y2)且x1,x2满足二次方程,
即(1+2k2)x2-4k2x+2(k2-1)=0,
∴,
又x12=2-2y12<2,得x1-≠0,
故直线AN,CN的斜率分别为,
∴k1-k2=2k·,
∵(x1-1)-(x2-1)(2x1-3)=3(x1+x2)-2x1x2-4=,
∴k1-k2=0,即k1=k2,
故A、C、N三点共线;
所以,直线AC经过线段EF的中点N。
已知椭圆(a>b>0)的左、右焦点分别为F1、F2,离心率e=
,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与该椭圆相交于M、N两点,且,求直线l的方程式。
正确答案
解:(Ⅰ)由条件有,解得a=
,c=1,
∴,
所以,所求椭圆的方程为;
(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M、N
,
∴,
∴,与题设矛盾;
∴直线l的斜率存在,设直线l的斜率为k,则直线l的方程为y=k(x+1),
设,
联立,消y得
,
由根与系数的关系知,
从而,
又∵,
∴,
∴,
∴,
化简得,
解得(舍),∴k=±1,
∴所求直线l的方程为y=x+1或y=-x-1。
已知椭圆C:过右焦点F且倾斜角为
的直线与椭圆C相交于A、B两点,且
,
(1)求椭圆C的离心率;
(2)若△ABF1的面积小于等于(F1为左焦点),求弦AB长度的取值范围。
正确答案
解:(1)如图,分别过A、B作椭圆C右准线的垂线,垂足为A1、B1,
因为直线AB的倾斜角为,
所以
,
因为,
所以3|AF|=5|BF|,即,得
;
(2)由,消去y,得
,
解得,设
,
不妨令,
所以,
由,
得c≤1,
又因为,
所以。
如图:已知椭圆C:(a>1)的上顶点为A,右焦点为F,直线AF与圆x2+y2-6x-2y+7=0相切。
(1)求椭圆C的方程;
(2)若不过点A的动直线l与椭圆C相交于P、Q两点,且=0,求证:直线l过定点,并求出该定点的坐标。
正确答案
解:(1)由x2+y2-6x-2y+7=0得
∴圆M的圆心为(3,1),半径
由题意知A(0,1),F(c,0)()
得直线AF的方程为,即x+cy-c=0
由直线AF与圆M相切得
∴,
故椭圆C的方程为;
(2)由
知AP⊥AQ,从而直线AP与坐标轴不垂直,
故可设直线AP的方程为y=kx+1,直线AQ的方程为
将y=kx+1代入
整理得
解得x=0或
因此点P的坐标为
同理,点Q的坐标为
∴直线l的斜率为
直线l的方程为
故直线l过定点。
设椭圆方程为,过点M(0,1)的直线l交椭圆于点A、B,O是坐标原点,点P满足
,点N的坐标为
,当l绕点M旋转时,
求:(1)动点P的轨迹方程;
(2)的最小值与最大值。
正确答案
解:(1)直线l过点M(0,1),
设其斜率为k,则l的方程为y=kx+1,
记、
由题设可得点A、B的坐标、
是方程组
的解,
将①代入②并化简得,,
所以,
于是,
设点P的坐标为(x,y),则,
消去参数k得, ③
当k不存在时,A、B中点为坐标原点(0,0),也满足方程③,
所以点P的轨迹方程为。
(2)由点P的轨迹方程化简,得,
知,即
,
所以,
故当时,
取得最小值,最小值为
;
当时,
取得最大值,最大值为
。
点P(4,3),圆C:(x-m)2+y2=3(m<3)与椭圆E:
有一个公共点A(2,
),F1,F2分别是椭圆的左、右焦点,直线PF1与圆C相切,M,N为椭圆上异于A的两点,
(Ⅰ)求m的值与椭圆E的方程;
(Ⅱ)若直线AM的斜率与AN的斜率互为相反数,求证:直线MN的斜率为;
(Ⅲ)在(Ⅱ)条件下△AMN面积是否存在最大值;若存在,请求出其最大值;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)点A代入圆C方程,得(2-m)2+2=3,
∵m<3,
∴m=1,圆C:,
设直线PF1的斜率为k,则PF1:,
即,
∵直线PF1圆C相切,
∴,解得
或
,
当时,直线PF1与x轴的交点横坐标为
,不合题意,舍去;
当时,直线PF1与x轴的交点横坐标为-2,
∴c=2,,
,
∴椭圆E的方程为。
(Ⅱ)记A(s,t),令直线AM的斜率为k,
那么直线AM的方程为y-t=k(x-s),
记M,N两点坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),
由得,
,①
s,x1是方程①的两根,所以有,
∴,
同理可得:,
∴,
∴。
(Ⅲ)不妨设直线MN的方程为,
由得
,②
x1,x2是方程②的两根,所以有,
∴△AMN面积,
∴
,
所以,当m2=4即m=2或m=-2时,S△AMN取得最大值2。
已知中心在原点O,焦点在x轴上,离心率为的椭圆过点(
,
).
(1)求椭圆的方程;
(2)设不过原点O的直线l与该椭圆交于P,Q两点,满足直线OP,PQ,OQ的斜率依次成等比数列,求△OPQ面积的取值范围.
正确答案
解:(1)由题意可设椭圆方程为(a>b>0),
则,故
所以,椭圆方程为.
(2)由题意可知,直线l的斜率存在且不为0,
故可设直线l的方程为 y=kx+m (m≠0),P(x1,y1),Q(x2,y2),
由消去y得,
,
则,
且,
,
故,
因为直线OP,PQ,OQ的斜率依次成等比数列,
所以,=
=k2,
即+m2=0,
又m≠0,所以,k2=,即k=
,
由于直线OP,OQ的斜率存在,且△>0,
得0<m2<2且m2≠1,
设d为点O到直线l的距离,
则S△OPQ=d|PQ|=|x1-x2||m|=
,
所以,S△OPQ的取值范围为 (0,1).
已知椭圆C:=1(a>b>0)的离心率为
,短轴一个端点到右焦点的距离为
。
(1)求椭圆C的方程;
(2)设直线l与椭圆C交于A、B两点,坐标原点O到直线l的距离为,求△AOB面积的最大值。
正确答案
解:(1)设椭圆的半焦距为c,依题意
∴
∴所求椭圆方程为。
(2)设,
(i)当轴时,
;
(ii)当AB与x轴不垂直时,设直线AB的方程为
由已知,得
把代入椭圆方程,整理得
∴
∴
当且仅当,即
时等号成立
当时,
,
综上所述,
∴当最大时,
面积取最大值
。
如图,椭圆C:的顶点为A1,A2,B1,B2,焦点为F1,F2,|A1B1|=
,
。
(1)求椭圆C的方程;
(2)设n是过原点的直线,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:(1)由知
①
由知a=2c ②
又b2=a2-c2, ③
由①②③解得a2=4,b2=3
故椭圆C的方程为;
(2)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
∵
∴
即x1x2+y1y2=0
将y=kx+m代人椭圆方程,得(3+4k2)x2+8kmx+(4m2-12)=0
由求根公式可得 ④
⑤
将④⑤代人上式并化简得(1+k2)(4m2-12)-8k2m2+m2(3+4k2)=0,⑥
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
当x=1时,A,B,P的坐标分别为
∴
∴
当x=-1时,同理可得,矛盾
即此时直线l也不存在
综上可知,使成立的直线l不存在。
已知直线x-2y+4=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P是椭圆C上位于轴上方的动点,直线AP,BP与直线l:x=5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,Q点在椭圆上运动,记△BPQ的面积为S,当S在(0,+∞)上变化时,讨论S的大小与Q点的个数之间的关系。
正确答案
解:(1)由已知得椭圆C的左顶点为A(-4,0),上顶点为D(0,2),
∴a=4,b=2,
故椭圆C的方程为:;
(2)直线AP的斜率k显然存在,且k>0,故可设直线AP的方程为y=k(x+4),从而
设
则
∴直线的方程为:
得
∴
当且仅当即
时等号成立
∴时,线段MN的长度取最小值3;
(3)由(2)知,当线段MN的长度取最小值时
此时直线BP的方程为
,
设与BP平行的直线
联立得
由得
当时,BP与l′的距离为
,此时S△BPQ=
当时,BP与l′的距离为
,此时S△BPQ=
∴当时,这样的Q点有4个
当时,这样的Q点有3个
当时,这样的Q点有2个
当时,这样的Q点有1个
当时,这样的Q点不存在。
已知圆锥曲线C上任意一点到两定点F1(-1,0)、F2(1,0)的距离之和为常数,曲线C的离心率e=. (1)求圆锥曲线C的方程;
(2)设经过点F2的任意一条直线与圆锥曲线C相交于A、B,试证明在x轴上存在一个定点P,使的值是常数.
正确答案
解:(1)依题意,设曲线C的方程为(
),c=1,
,a=2,
,所求方程为
。
(2)当直线AB不与x轴垂直时,设其方程为y=k(x-1),
由,得
,
从而,,
,
设P(t,0),
则
,
当,
时,对
,
;
当AB⊥x轴时,直线AB的方程为x=1,,
对,
,
即存在x轴上的点,使
的值为常数
。
如图所示,已知圆C:,顶点A(1,0),M为圆上一动点,点P在AM上,点N在CM上,且满足
,点N轨迹为曲线E。
(1)求曲线E的方程;
(2)若过定点F(0,2)的直线交曲线E于不同的两点G、H(点G在点F、H之间),且满足,求λ的取值范围。
正确答案
解:(1)∵,
∴P为AM的中点,
又,
∴NP为AM的垂直平分线,∴|NA|=|NM|,
又,
∴,
∴动点N的轨迹是以点C(-1,0),A(1,0)为焦点的椭圆,且椭圆长轴长为,焦距2c=2,∴
,
∴曲线E的方程为。
(2)当直线GH斜率存在时,设直线GH方程为y=kx+2,
代入椭圆方程得
,
由△>0,得,
设,则
,
又,
,
∴,∴
,
∴,
即,整理,得
,
,
∴,∴
,解得:
,
,∴
,
又当直线GH斜率不存在,方程为,
∴,
即所求λ的取值范围是。
如图,椭圆的两顶点为A(,0),B(0,1),该椭圆的左右焦点分别是F1,F2。
(1)在线段AB上是否存在点C,使得CF1⊥CF2?若存在,请求出点C的坐标;若不存在,请说明理由;
(2)设过F1的直线交椭圆于P,Q两点,求△PQF2面积的最大值。
正确答案
解:由已知可得椭圆的方程为,且有:
,
,
,
,
(1)假设存在点C,使得,
则:,
令(
),
而,
故有:,解得
或
,
所以,点C的坐标为C(0,1)或。
(2)若设过的直线
交椭圆于
,
则由焦半径公式可得:,
当轴时,
,此时
;
当PQ与x轴不垂直时,不妨设直线PQ的方程为,(k>0),
则由:,得
,
故,
于是可得,
又由点到直线的距离公式可得点到PQ的距离
,
故,
因为,
所以,
综上可知,当直线PQ⊥x轴时,的面积取到最大值
。
设F1、F2分别是椭圆=1的左、右焦点.。
(Ⅰ)若P是该椭圆上的一个动点,求·
的最大值和最小值;
(Ⅱ)设过定点M(0,2)的直线l与椭圆交于不同的两点A、B,且∠AOB为锐角(其中O为坐标原点),求直线l的斜率的取值范围。
正确答案
解:(Ⅰ)易知a=2,b=1,c=,所以
,设P(x,y),
则=
因为x∈[-2,2],故当x=0,即点P为为椭圆短轴端点时,有最小值-2,
当x=±2时,即点P为椭圆长轴端点时,有最大值1;
(Ⅱ)显然直线x=0不满足题设条件,可设直线l:y=kx+2,A(x1,y1),B(x2,y2)
联立,消去y,整理得:
,
∴
由得:
或
①
又
∴
又=
=
∵即
∴-2
故由①、②得或
。
已知动点A,B分别在x轴、y轴上,且满足|AB|=2,点P在线段AB上,且(t是不为零的常数)。设点P的轨迹为曲线C。
(1)求点P的轨迹方程;
(2)若t=2,点M,N是C上关于原点对称的两个动点(M,N不在坐标轴上),点Q(,3),求△QMN的面积S的最大值。
正确答案
解:(1)设A(a,0),B(0,b),P(x,y),由得
,
由|AB|=2,
得点P轨迹方程为。
(2)当t=2时,C的方程为,
设直线方程为y=kx与C方程联立得,
易得△>0,,
点Q到直线的距离为,
得,
所以,当且仅当k=-2时,S有最大值。
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