- 圆锥曲线与方程
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(本题满分12分)已知在平面直角坐标系中的一个椭圆,它的中心在原点,左焦点为,且过
,设点
.
(1)求该椭圆的标准方程;
(2)若是椭圆上的动点,求线段
中点
的轨迹方程;
正确答案
解:(1)由已知得椭圆的长半轴a=2,
半焦距c=,则短半轴b=1.
又椭圆的焦点在x轴上, ∴椭圆的标准方程为…………… 6分
(2)设线段PA的中点为M(x,y) ,点P的坐标是(x0,y0),
由,得
由,点P在椭圆上,得,
∴线段PA中点M的轨迹方程是
…………… 12分
略
已知椭圆的中心为坐标原点
,一个长轴端点为
,短轴端点和焦点所组成的四边形为正方形,直线
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
(1)(2)所求m的取值范围为(-1,-
)∪(
,1)
【解题思路】通过,沟通A、B两点的坐标关系,再利用判别式和根与系数关系得到一个关于m的不等式。
(1)由题意可知椭圆为焦点在
轴上的椭圆,可设
由条件知且
,又有
,解得
故椭圆的离心率为
,其标准方程为:
(2)设l与椭圆C交点为A(x1,y1),B(x2,y2)
得(k2+2)x2+2kmx+(m2-1)=0
Δ=(2km)2-4(k2+2)(m2-1)=4(k2-2m2+2)>0 (*)
x1+x2=,x1x2=
∵=3∴-x1=3x2∴
消去x2,得3(x1+x2)2+4x1x2=0,∴3()2+4=0
整理得4k2m2+2m2-k2-2=0
m2=时,上式不成立;m2≠时,k2=,
因λ=3 ∴k≠0 ∴k2=>0,∴-1<m<- 或
<m<1
容易验证k2>2m2-2成立,所以(*)成立
即所求m的取值范围为(-1,-)∪(
,1)
【名师指引】椭圆与向量、解三角形的交汇问题是高考热点之一,应充分重视向量的功能
是椭圆
上一点,
、
是椭圆的两个焦点,求
的最大值与最小值
正确答案
的最大值是
,最小值是
当时,
取得最大值
,
当时,
取得最小值
若方程+
=1表示椭圆,则k的取值范围是______.
正确答案
∵方程+
=1表示椭圆,
∴9-k>0,k-1>0,9-k≠k-1
∴k∈(1,5)∪(5,9)
故答案为:(1,5)∪(5,9).
若椭圆C的焦点和顶点分别是双曲线的顶点和焦点,则椭圆C的方程是_________
正确答案
双曲线的顶点和焦点坐标分别为(±
,0)、(±3,0)
∵椭圆C的焦点和顶点分别是双曲线的顶点和焦点,
∴椭圆C的焦点和顶点坐标分别为(±,0)、(±3,0)
∴a=3,b=
∴
∴椭圆C的方程是
故答案为:
(本小题满分15分)
如图,已知椭圆=1(2≤m≤5),过其左焦点且斜率为1的直线与椭圆及
直线
的交点从左到右的顺序为A、B、C、D,设
.
(Ⅰ)求的解析式;
(Ⅱ)求的最值.
正确答案
(Ⅰ)f(m)=,m∈[2,5]
(Ⅱ)f(m)的最大值为,此时m=2;f(m)的最小值为
,此时m=5
解 (Ⅰ)设椭圆的半长轴、半短轴及半焦距依次为a、b、c,则a2=m,b2=m-1,c2=a2-b2=1
∴椭圆的焦点为F1(-1,0),F2(1,0)
故直线的方程为y=x+1,又椭圆的准线方程为x=±,即x=±m
∴A(-m,-m+1),D(m,m+1)
考虑方程组,消去y得 (m-1)x2+m(x+1)2=m(m-1)
整理得 (2m-1)x2+2mx+2m-m2=0
Δ=4m2-4(2m-1)(2m-m2)=8m(m-1)2
∵2≤m≤5,∴Δ>0恒成立,xB+xC=
又∵A、B、C、D都在直线y=x+1上
∴|AB|=|xB-xA|==(xB-xA)·
,|CD|=
(xD-xC)
∴||AB|-|CD||=|xB-xA+xD-xC|=
|(xB+xC)-(xA+xD)|
又∵xA=-m,xD=m,∴xA+xD=0
∴||AB|-|CD||=|xB+xC|·=|
|·
=
(2≤m≤5)
故f(m)=,m∈[2,5]
(Ⅱ)由f(m)=,可知f(m)=
又2-≤2-
≤2-
,∴f(m)
∈[
]
故f(m)的最大值为,此时m=2;f(m)的最小值为
,此时m=5
(本小题满分12分)
已知椭圆的离心率为
,焦点到相应准线的距离为
(1)求椭圆C的方程
(2)设直线与椭圆C交于A、B两点,坐标原点到直线
的距离为
,求
面积的最大值。
正确答案
(1)(2)
解:(1)解得
椭圆C的方程为
(2)当轴时,
,
当AB与x轴不垂直时,设直线l的方程为,
则
由
,
当且仅当,
当
最大时,
椭圆经过点
,对称轴为坐标轴,焦点
在
轴上,离心率
。
(Ⅰ)求椭圆的方程;
(Ⅱ)求的角平分线所在直线的方程。
正确答案
,
略
设椭圆M:(a>b>0)的离心率为
,长轴长为
,设过右焦点F倾斜角为
的直线交椭圆M于A,B两点。
(Ⅰ)求椭圆M的方程;
(Ⅱ)求证| AB | =;
(Ⅲ)设过右焦点F且与直线AB垂直的直线交椭圆M于C,D,求|AB| + |CD|的最小值。
正确答案
(Ⅰ);(Ⅱ)略;(Ⅲ)
。
解:(Ⅰ)所求椭圆M的方程为
…4分
(Ⅱ)当≠
,设直线AB的斜率为k = tan
,焦点F ( 3 , 0 ),则直线AB的方程为
y = k ( x – 3 ) 有( 1 + 2k2 )x2 – 12k2x + 18( k2 – 1 ) =" 0"
设点A ( x1 , y1 ) , B ( x2 , y2 ) 有x1 + x2 =, x1x2 =
|AB| = ** … 6分
又因为 k = tan=
代入**式得
|AB| = ………… 8分
当=
时,直线AB的方程为x = 3,此时|AB| =
……………… 10分
而当=
时,|AB| =
=
综上所述:所以|AB| =……………… 11分
(Ⅲ)过右焦点F且与直线AB垂直的直线交椭圆M于C,D,
同理可得 |CD| ==
……………………… 12分
有|AB| + |CD| =+
=
因为sin2∈[0,1],所以 当且仅当sin2
=1时,|AB|+|CD|有最小值是
…… 16分
点P是椭圆+
=1上第二象限的一点,以点P以及焦点F1,F2为顶点的三角形的面积等于1,则点P的坐标为______.
正确答案
∵是椭圆的标准方程为+
=1
故|F1F2|=2
设P点坐标为(x,y)
∵P是椭圆+
=1上第二象限的一点,
∴x<0,y>0
又由以点P以及焦点F1,F2为顶点的三角形的面积等于1,
则y=1,x=-
故点P的坐标为(-,1)
故答案为:(-,1)
已知椭圆的中心为坐标原点,短轴长为2,一条准线的方程为l:x=2.
(1)求椭圆的标准方程.
(2)设O为坐标原点,F是椭圆的右焦点,点M是直线l上的动点,过点F作OM的垂线与以OM为直径的圆交于点N,求证:线段ON的长为定值.
正确答案
(1) +y2=1 (2)见解析
(1)∵椭圆C的短轴长为2,椭圆C的一条准线为l:x=2,
∴不妨设椭圆C的方程为+y2=1.
∴=
=2,即c=1.
∴椭圆C的方程为+y2=1.
(2)F(1,0),右准线为l:x=2.设N(x0,y0),
则直线FN的斜率为kFN=,直线ON的斜率为kON=
.
∵FN⊥OM,∴直线OM的斜率为kOM=-.
∴直线OM的方程为y=-x,
点M的坐标为M(2,-).
∴直线MN的斜率为kMN=.
∵MN⊥ON,∴kMNkON=-1.
∴·
=-1.
∴+2(x0-1)+x0(x0-2)=0,即
+
=2.
∴ON=为定值.
设椭圆方程为x2+=1,过点M(0,1)的直线l交椭圆于A,B两点,O是坐标原点,点P满足
=
(
+
),当l绕点M旋转时,动点P的轨迹方程为 .
正确答案
4x2+y2-y=0
【思路点拨】设直线l的斜率为k,用参数法求解,但需验证斜率不存在时是否符合要求.
直线l过点M(0,1),当斜率存在时,设其斜率为k,则l的方程为y=kx+1.
设A(x1,y1),B(x2,y2),
由题设可得点A,B的坐标(x1,y1),(x2,y2)是方程组的解,
将①代入②并化简得(4+k2)x2+2kx-3=0,
所以
于是=
(
+
)=(
,
)
=(,
).
设点P的坐标为(x,y),则消去参数k得4x2+y2-y=0, ③
当斜率不存在时,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4x2+y2-y=0.
【方法技巧】利用参数法求轨迹方程的技巧
参数法是求轨迹方程的一种重要方法,其关键在于选择恰当的参数.一般来说,选参数时要注意:
①动点的变化是随着参数的变化而变化的,即参数要能真正反映动点的变化特征;②参数要与题设的已知量有着密切的联系;③参数要便于轨迹条件中的各种相关量的计算,也要便于消去.常见的参数有角度、斜率、点的横坐标、纵坐标等.
根据下列条件求椭圆的标准方程:
(1)两准线间的距离为,焦距为2
;
(2)已知P点在以坐标轴为对称轴的椭圆上,点P到两焦点的距离分别为和
,过P点作长轴的垂线恰好过椭圆的一个焦点.
正确答案
(1)=1或
=1.(2)
=1或
=1
(1)设椭圆长轴长为2a,短轴长为2b,焦距为2c,则
故该椭圆的方程为
=1或
=1.
(2)由题设,2a=|PF1|+|PF2|=2a=
.又
b2=
,故该椭圆的方程为
=1或
=1.
已知、
分别是椭圆
:
的左、右焦点,点
在直线
上,线段
的垂直平分线经过点
.直线
与椭圆
交于不同的两点
、
,且椭圆
上存在点
,使
,其中
是坐标原点,
是实数.
(Ⅰ)求的取值范围;
(Ⅱ)当取何值时,
的面积最大?最大面积等于多少?
正确答案
(Ⅰ);(Ⅱ)当
时,
的面积最大,最大面积为
.
试题分析:1.由于题目较长,一些考生不能识别有效信息,未能救出椭圆的方程求.2. 第(Ⅰ)问,求
的取值范围.其主要步骤与方法为:由
,得关于
、
的不等式
…… ①.由根与系数的关系、
,
在椭圆
上,可以得到关于
、
、
的等式
…… ②.把等式②代入①,可以达到消元的目的,但问题是这里一共有三个变量,就是消了
,那还有关于
和
的不等式,如何求出
的取值范围呢?这将会成为难点.事实上,在把等式②代入①的过程中,
和
一起被消掉,得到了关于
的不等式.解之即可.
3.第(Ⅱ)问要把的面积函数先求出来.用弦长公式求底,用点到直线的距离公式求高,得到
的面积
,函数中有两个自变量
和
,如何求函数的最大值呢?这又成为难点.这里很难想到把②代入面积函数中,因为②中含有三个变量,即使代入消掉一个后,面积函数依然有两个自变量.但这里很巧合的是:代入消掉
后,事实上,
也自动地消除了,于是得到了面积
和自变量
的函数关系
,再由第(Ⅰ)中所得到的
的取值范围
,利用均值不等式,即可求出面积的最大值了.
试题解析::(Ⅰ)设椭圆的半焦距为
,根据题意得
解方程组得
∴椭圆的方程为
.
由,得
.
根据已知得关于的方程
有两个不相等的实数根.
∴,
化简得:.
设、
,则
.
(1)当时,点
、
关于原点对称,
,满足题意;
(2)当时,点
、
关于原点不对称,
.
由,得
即
∵在椭圆
上,∴
,
化简得:.
∵,∴
.
∵,
∴,即
且
.
综合(1)、(2)两种情况,得实数的取值范围是
.
(Ⅱ)当时,
,此时,
、
、
三点在一条直线上,不构成
.
∴为使的面积最大,
.
∵
∴.
∵原点到直线
的距离
,
∴的面积
.
∵,
,
∴.
∴.
∵,
∴.
“” 成立
,即
.
∴当时,
的面积最大,最大面积为
(本小题满分13分)
椭圆的离心率为
分别是左、右焦点,过F1的直线与圆
相切,且与椭圆E交于A、B两点。
(1)当时,求椭圆E的方程;
(2)求弦AB中点的轨迹方程。
正确答案
解:由椭圆E:(
)的离心率为
,可设椭圆E:
根据已知设切线AB为:,
(Ⅰ)圆的圆心
到直线
的距离为
∴切线AB为:,
联立方程: ,
∴,
∴椭圆E的方程为:。……………………………9分
(Ⅱ)由(Ⅰ)得,AB的中点或
故弦AB的中点轨迹方程为和
。………13分
略
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