- 圆锥曲线与方程
- 共14739题
已知焦点在轴上的椭圆
过点
,且离心率为
,
为椭圆
的左顶点.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)已知过点的直线
与椭圆
交于
,
两点.
(ⅰ)若直线垂直于
轴,求
的大小;
(ⅱ)若直线与
轴不垂直,是否存在直线
使得
为等腰三角形?如果存在,求出直线
的方程;如果不存在,请说明理由.
正确答案
(1)椭圆的标准方程为
.
(2)不存在,详见解析
解:(1)设椭圆的标准方程为
,且
.
由题意可知:,
.
所以.
所以,椭圆的标准方程为
.
(2)由(1)得.设
.
(ⅰ)当直线垂直于
轴时,直线
的方程为
.
由 解得:
或
即(不妨设点
在
轴上方).
则直线的斜率
,直线
的斜率
.
因为 ,
所以.
所以 .
(ⅱ)当直线与
轴不垂直时,由题意可设直线
的方程为
.
由消去
得:
.
因为 点在椭圆
的内部,显然
.
因为 ,
,
,
所以
.
所以 .
所以 为直角三角形.
假设存在直线使得
为等腰三角形,则
.
取的中点
,连接
,则
.
记点为
.
另一方面,点的横坐标
,
所以 点的纵坐标
.
所以
.
所以 与
不垂直,矛盾.
所以 当直线与
轴不垂直时,不存在直线
使得
为等腰三角形
已知椭圆的离心率与双曲线
的离心率互为倒数,直线
与以原点为圆心,以椭圆
的短半轴长为半径的圆相切.
(1)求椭圆的方程;
(2)设椭圆的左焦点为
,右焦点为
,直线
过点
且垂直于椭圆的长轴,动直线
垂直
于点
,线段
垂直平分线交
于点
,求点
的轨迹
的方程;
(3)设第(2)问中的与
轴交于点
,不同的两点
在
上,且满足
,求
的取值范围.
正确答案
(1);(2)
(3)
试题分析:(1)双曲线的离心率为,所以椭圆的离心率为
。根据题意原点到直线
的距离为
,又因为
可解得
。(2)由题意知
即点
到直线
,和到点
的距离相等,根据椭圆的定义可知点
的轨迹是以
为焦点以直线
为准线的抛物线。(3)由
的方程为
知
设
,根据
得出
的关系,用两点间距离求
,再用配方法求最值。
试题解析:解(1)易知:双曲线的离心率为,
,
即
, 1分
又由题意知:, 2分
椭圆
的方程为
. 3分
(2)
动点
到定直线
的距离等于它到定点
的距离 5分
动点
的轨迹
是以
为准线,
为焦点的抛物线, 6分
点
的轨迹
的方程为
. 7分
(3)由(2)知:,设
,
则, 8分
, 9分
由,左式可化简为:
, 10分
,
当且仅当,即
时取等号, 11分
又,
当
,即
时,
, 13分
故的取值范围是
. 14分
设,
分别是椭圆
:
的左、右焦点,过
作倾斜角为
的直线交椭圆
于
,
两点,
到直线
的距离为
,连结椭圆
的四个顶点得到的菱形面积为
.
(1)求椭圆的方程;
(2)过椭圆的左顶点
作直线
交椭圆
于另一点
, 若点
是线段
垂直平分线上的一点,且满足
,求实数
的值.
正确答案
(1)椭圆的方程为
;(2)满足条件的实数
的值为
或
.
试题分析:(1)利用椭圆的几何性质及到直线
的距离为
,建立
的方程组即得;
(2)由(1)知:, 设
根据题意可知直线的斜率存在,可设直线斜率为
,则直线
的方程为
把它代入椭圆的方程,消去
,整理得:
应用韦达定理以便于确定线段的中点坐标为
.
讨论当,
的情况,确定
的值.
试题解析:(1)设,
的坐标分别为
,其中
由题意得的方程为:
因到直线
的距离为
,所以有
,解得
1分
所以有 ①
由题意知: ,即
②
联立①②解得:
所求椭圆的方程为
5分
(2)由(1)知:, 设
根据题意可知直线的斜率存在,可设直线斜率为
,则直线
的方程为
把它代入椭圆的方程,消去
,整理得:
由韦达定理得,则
,
,
,线段
的中点坐标为
7分
(ⅰ)当时, 则有
,线段
垂直平分线为
轴
于是
由,解得:
9分
(ii)因为点是线段
垂直平分线的一点,
令,得:
,于是
由,解得:
代入,解得:
综上, 满足条件的实数的值为
或
13分
已知椭圆的一个焦点为
,且离心率为
.
(1)求椭圆方程;
(2)过点且斜率为
的直线与椭圆交于
两点,点
关于
轴的对称点为
,求△
面积的最大值.
正确答案
(1);(2)
.
试题分析:本题主要考查椭圆的标准方程及其几何性质、直线与椭圆的相交问题、韦达定理、均值定理等基础知识,考查学生的分析问题解决问题的能力、转化能力、计算能力.第一问,利用椭圆的焦点、离心率的定义列出方程,解出基本量a和b,得到椭圆的标准方程;第二问,利用点斜式先设出直线的方程,令直线与椭圆方程联立,消参得到关于x的方程,利用韦达定理得到
,
,列出
和
的面积,从而得到
的面积表达式,将
,
代入,最后利用均值定理得到最大值,注意要讨论最大值成立的条件.
(1)依题意有,
.
可得,
.
故椭圆方程为. 5分
(2)直线的方程为
.
联立方程组
消去并整理得
. (*)
设,
.
故,
.
不妨设,显然
均小于
.
则,
.
.
等号成立时,可得,此时方程(*)为
,满足
.
所以面积
的最大值为
. 13分
设A1、A2与B分别是椭圆E:=1(a>b>0)的左、右顶点与上顶点,直线A2B与圆C:x2+y2=1相切.
(1)求证:=1;
(2)P是椭圆E上异于A1、A2的一点,若直线PA1、PA2的斜率之积为-,求椭圆E的方程;
(3)直线l与椭圆E交于M、N两点,且·
=0,试判断直线l与圆C的位置关系,并说明理由.
正确答案
(1)见解析(2)=1.(3)直线l与圆C相切
(1)证明:已知椭圆E:=1(a>b>0),A1、A2与B分别为椭圆E的左、右顶点与上顶点,
所以A1(-a,0),A2(a,0),B(0,b),直线A2B的方程是=1.
因为A2B与圆C:x2+y2=1相切,所以=1,即
=1.
(2)解:设P(x0,y0),则直线PA1、PA2的斜率之积为kPA1·kPA2=,
=1,而
=1,所以b2=
a2.结合
=1,得a2=4,b2=
.所以椭圆E的方程为
=1.
(3)解:设点M(x1,y1),N(x2,y2).
①若直线l的斜率存在,设直线l为y=kx+m,由y=kx+m代入=1,得
+
=1.化简得(b2+a2k2)x2+2a2kmx+a2m2-a2b2=0(Δ>0).∴x1x2=
,y1y2=(kx1+m)(kx2+m)=k2x1x2+km(x1+x2)+m2=
.因为
·
=0,所以x1x2+y1y2=0.代入得(a2+b2)m2-a2b2(1+k2)=0.结合(1)的
=1,得m2=1+k2.圆心到直线l的距离为d=
=1,所以直线l与圆C相切.
②若直线l的斜率不存在,设直线l为x=n.代入=1,得y=±b
.∴|n|=b·
,∴a2n2=b2(a2-n2).解得n=±1,所以直线l与圆C相切.
如图,椭圆E:=1(a>b>0)的左焦点为F1,右焦点为F2,离心率e=
.过F1的直线交椭圆于A、B两点,且△ABF2的周长为8.
(1)求椭圆E的方程;
(2)设动直线l:y=kx+m与椭圆E有且只有一个公共点P,且与直线x=4相交于点Q.试探究:在坐标平面内是否存在定点M,使得以PQ为直径的圆恒过点M?若存在,求出点M的坐标;若不存在,说明理由.
正确答案
(1)=1(2)存在定点M(1,0),
学生错解:解:(1)略
(2)由消去y得(4k2+3)x2+8kmx+4m2-12=0.
因为动直线l与椭圆E有且只有一个公共点P(x0,y0),所以m≠0且Δ=0,
即64k2m2-4(4k2+3)(4m2-12)=0,化简得4k2-m2+3=0.(*)
此时x0=-=-
,y0=kx0+m=
,所以P
.
由得Q(4,4k+m).
假设平面内存在定点M满足条件,由图形对称性知,点M必在x轴上.
设M(x1,0),则·
=0对满足(*)式的m,k恒成立.
因为=
,
=(4-x1,4k+m),
由·
=0,得-
-4x1+
+
+3=0,
整理,得(4x1-4)+
-4x1+3=0.(**),方程无解.
故不存在定点M,使得以PQ为直径的圆恒过点M.
审题引导:(1)建立方程组求解参数a,b,c;(2)恒成立问题的求解;(3)探索性问题的一般解题思路.
规范解答:解:(1)因为AB+AF2+BF2=8,
即AF1+F1B+AF2+BF2=8,(1分)
又AF1+AF2=BF1+BF2=2a,(2分)
所以4a=8,a=2.又因为e=,即
=
,所以c=1,(3分)
所以b==
.故椭圆E的方程是
=1.(4分)
(2)由消去y得(4k2+3)x2+8kmx+4m2-12=0.(5分)
因为动直线l与椭圆E有且只有一个公共点P(x0,y0),所以m≠0且Δ=0,(6分)
即64k2m2-4(4k2+3)(4m2-12)=0,化简得4k2-m2+3=0.(*)(7分)
此时x0=-=-
,y0=kx0+m=
,所以P
.(8分)
由得Q(4,4k+m).(9分)
假设平面内存在定点M满足条件,由图形对称性知,点M必在x轴上.(10分)
设M(x1,0),则·
=0对满足(*)式的m,k恒成立.
因为=
,
=(4-x1,4k+m),
由·
=0,得-
-4x1+
+
+3=0,
整理,得(4x1-4)+
-4x1+3=0.(**)(12分)
由于(**)式对满足(*)式的m,k恒成立,所以解得x1=1.(13分)
故存在定点M(1,0),使得以PQ为直径的圆恒过点M.(14分)
错因分析:本题易错之处是忽视定义的应用;在处理第(2)问时,不清楚圆的对称性,从而不能判断出点M必在x轴上.同时不会利用恒成立求解.
如图,已知椭圆C的方程为+y2=1,A、B是四条直线x=±2,y=±1所围成的矩形的两个顶点.
(1)设P是椭圆C上任意一点,若=m
+n
,求证:动点Q(m,n)在定圆上运动,并求出定圆的方程;
(2)若M、N是椭圆C上两个动点,且直线OM、ON的斜率之积等于直线OA、OB的斜率之积,试探求△OMN的面积是否为定值,并说明理由.
正确答案
(1)见解析(2)△OMN的面积为定值1
(1)证明:易知A(2,1),B(-2,1).设P(x0,y0),则+
=1.由
=m
+n
,得
所以
+(m+n)2=1,即m2+n2=
,故点Q(m,n)在定圆x2+y2=
上.
(2)解:(解法1)设M(x1,y1),N(x2,y2),则,平方得
=16
=(4-
)(4-
),即
+
=4.因为直线MN的方程为(y1-y2)x-(x1-x2)y+x1y2-x2y1=0,所以O到直线MN的距离为d=
,所以△OMN的面积S=
MN·d=
|x1y2-x2y1|=
=
=
=1,故△OMN的面积为定值1.
(解法2)设OM的方程为y=kx(k>0),则ON的方程为y=-x(k>0).联立方程组
解得M
.同理可得N
因为点N到直线OM的距离为d=,OM=
=2
,所以△OMN的面积S=
d·OM=
=1,故△OMN的面积为定值.
已知椭圆:
(
)过点
,且椭圆
的离心率为
.
(1)求椭圆的方程;
(2)若动点在直线
上,过
作直线交椭圆
于
两点,且
为线段
中点,再过
作直线
.求直线
是否恒过定点,如果是则求出该定点的坐标,不是请说明理由。
正确答案
(1);(2)直线
恒过定点
.
试题分析:本题主要考查椭圆的标准方程以及几何性质、直线的标准方程、直线与椭圆的位置关系、韦达定理等基础知识,考查学生的分析问题解决问题的能力、转化能力、计算能力.第一问,利用点在椭圆上和离心率得到方程组,解出a和b的值,从而得到椭圆的标准方程;第二问,需要对直线MN的斜率是否存在进行讨论,(ⅰ)若存在点P在MN上,设出直线MN的方程,由于直线MN与椭圆相交,所以两方程联立,得到两根之和,结合中点坐标公式,得到直线MN的斜率,由于直线MN与直线垂直,从而得到直线
的斜率,因为直线
也过点P,写出直线
的方程,经过整理,即可求出定点,(ⅱ)若直线MN的斜率不存在,则直线MN即为
,而直线
为x轴,经验证直线
,也过上述定点,所以综上所述,有定点.
(1)因为点在椭圆
上,所以
, 所以
, 1分
因为椭圆的离心率为
,所以
,即
, 2分
解得, 所以椭圆
的方程为
. 4分
(2)设,
,
①当直线的斜率存在时,设直线
的方程为
,
,
,
由得
,
所以, 因为
为
中点,所以
,即
.
所以, 8分
因为直线,所以
,所以直线
的方程为
,
即 ,显然直线
恒过定点
. 10分
②当直线的斜率不存在时,直线
的方程为
,此时直线
为
轴,也过点
.
综上所述直线恒过定点
. 12分
如图,已知点是离心率为
的椭圆
:
上的一点,斜率为
的直线
交椭圆
于
,两点,且
、
、
三点互不重合.
(1)求椭圆的方程;(2)求证:直线
,
的斜率之和为定值.
正确答案
(1);(2)详见解析
试题分析:(1)根据题意及列方程组可得
的值。即可得此椭圆方程。(2)设出
的坐标及直线
的方程与椭圆方程联立消掉
可得关于
的方程,根据题意可知判别式应大于0,根据韦达定理可得此方程的两根之和与两根之积。即点
横坐标间的关系,代入直线方程,可得点
纵坐标之间的关系。然后根据斜率公式可得斜率之和,将其化简问题即可得证。
试题解析:由题意,可得,代入
得,又
, 2分
解得,
,
,
所以椭圆的方程
. 5分
(2)证明:设直线的方程为
,又
三点不重合,∴
,设
,
,
由得
所以
①
② 8分
设直线,的斜率分别为
,
,
则
(*) 10分
将①、②式代入(*),
整理得,
所以,即直线
的斜率之和为定值
. 12分
(本小题满分12分)如图,椭圆上的点M与椭圆右焦点
的连线
与x轴垂直,且OM(O是坐标原点)与椭圆长轴和短轴端点的连线AB平行.
(1)求椭圆的离心率;
(2)过且与AB垂直的直线交椭圆于P、Q,若
的面积是
,求此时椭圆的方程.
正确答案
(1);(2)
.
试题分析:(1)点M与椭圆右焦点的连线
与x轴垂直,可得
,又
,椭圆中
,可得
;(2)设直线PQ的方程为
,代入椭圆方程整理得
又
,可得
从而解得
,可得椭圆的标准方程.
解:(1)易得
(2)令,设直线PQ的方程为
.代入椭圆方程消去x得:
,
整理得:
∴
因此a2=50,b2=25,所以椭圆方程为
在平面直角坐标系xOy中,已知定点A(-4,0)、B(4,0),动点P与A、B连线的斜率之积为-.
(1)求点P的轨迹方程;
(2)设点P的轨迹与y轴负半轴交于点C.半径为r的圆M的圆心M在线段AC的垂直平分线上,且在y轴右侧,圆M被y轴截得的弦长为r.
(ⅰ)求圆M的方程;
(ⅱ)当r变化时,是否存在定直线l与动圆M均相切?如果存在,求出定直线l的方程;如果不存在,说明理由.
正确答案
(1)=1(x≠±4)(2)(ⅰ)
+(y-r-3)2=r2.(ⅱ)y=3和4x+3y-9=0与动圆M均相切
(1)设P(x,y),则直线PA、PB的斜率分别为k1=、k2=
.
由题意知·
=-
,即
=1(x≠±4).
所以动点P的轨迹方程是=1(x≠±4).
(2)(ⅰ)由题意C(0,-2),A(-4,0),
所以线段AC的垂直平分线方程为y=2x+3.
设M(a,2a+3)(a>0),则圆M的方程为(x-a)2+(y-2a-3)2=r2.
圆心M到y轴的距离d=a,由r2=d2+,得a=
.
所以圆M的方程为+(y-r-3)2=r2.
(ⅱ)假设存在定直线l与动圆M均相切.当定直线的斜率不存在时,不合题意.
设直线l:y=kx+b,则=r对任意r>0恒成立.
由,得
r2+(k-2)(b-3)r+(b-3)2=(1+k2)r2.
所以解得
或
所以存在两条直线y=3和4x+3y-9=0与动圆M均相切
已知椭圆(
)的短轴长为2,离心率为
.过点M(2,0)的直线
与椭圆
相交于
、
两点,
为坐标原点.
(1)求椭圆的方程;
(2)求的取值范围;
(3)若点关于
轴的对称点是
,证明:直线
恒过一定点.
正确答案
(1).(2)
.(3)直线
过定点
.
试题分析:(1)由已知得,得
.
(2)设:
,与椭圆
的方程联立,消去
得
.由△>0得
.
设,则
.
将
表示成为
由,求得范围是
.
(3)由对称性可知N,定点在
轴上.
在直线方程AN:中,令
得:
,得证.
试题解析:(1)易知,
得
,故
.
故方程为.(3分)
(2)设:
,与椭圆
的方程联立,消去
得
.由△>0得
.
设,则
.
∴
=
,∴
,
故所求范围是.(8分)
(3)由对称性可知N,定点在
轴上.
直线AN:,令
得:
,
∴直线过定点
.(13分)
已知椭圆、抛物线
的焦点均在
轴上,
的中心和
的顶点均为原点
,从每条曲线上取两个点,将其坐标记录如下:
、
、
、
.
(1)经判断点,
在抛物线
上,试求出
的标准方程;
(2)求抛物线的焦点
的坐标并求出椭圆
的离心率;
(3)过的焦点
直线与椭圆
交不同两点
且满足
,试求出直线的方程.
正确答案
(1);(2)
;(3)
或
.
试题分析:(1)先设抛物线,然后将
或
代入可得
,从而确定了
的方程,也进一步确定
、
不在
上,只能在
上;设
:
,把点
、
代入得
,求解即可确定
的方程;(2)由(1)中所求得的方程不难得到
的焦点
及椭圆
的离心率
;(3)先假设所求直线的方程
(或
,不过此时要先验证直线斜率不存在的情况),然后联立直线与椭圆的方程,消去消去
,得
,得到
,再得到
,要使
,只须
,从中求解即可得到
,从而可确定直线的方程.
试题解析:(1)设抛物线,则有
,而
、
在抛物线上 2分
将坐标代入曲线方程,得
3分
设:
,把点
、
代入得
解得
∴方程为
6分
(2)显然,,所以抛物线焦点坐标为
由(1)知,,
所以椭圆的离心率为 8分
(3)法一:直线过抛物线焦点,设直线的方程为
,两交点坐标为
,
由消去
,得
10分
∴①
② 12分
由,即
,得
将①②代入(*)式,得,解得
14分
所求的方程为:或
15分
法二:容易验证直线的斜率不存在时,不满足题意 9分
当直线斜率存在时,直线过抛物线焦点,设其方程为
,与
的交点坐标为
由消掉
,得
, 10分
于是,
①
即② 12分
由,即
,得
将①、②代入(*)式,得
解得 14分
故所求的方程为或
15分.
如图,椭圆的焦点在x轴上,左右顶点分别为
,上顶点为B,抛物线
分别以A,B为焦点,其顶点均为坐标原点O,
与
相交于直线
上一点P.
(1)求椭圆C及抛物线的方程;
(2)若动直线与直线OP垂直,且与椭圆C交于不同的两点M,N,已知点
,求
的最小值.
正确答案
(1)椭圆C:,抛物线C1:
抛物线C2:
;(2)
.
试题分析:(1)由题意可得A(a,0),B(0,),而抛物线C1,C2分别是以A、B为焦点,∴可求得C2的解析式:
,设C1的解析式为
,再由C1与C2的交点在直线y=
x上,
;(2)直线OP的斜率为
,所以直线
的斜率为
,设直线
方程为
,
设M()、N(
),将直线方程与椭圆方程联立,利用解析几何中处理直线与圆锥曲线中常用的“设而不求”思想,可以得到
,结合韦达定理,即可得到
的最值.
(1)由题意可得A(a,0),B(0,),故抛物线C1的方程可设为
,C2的方程为
1分
由 得
3分
∴椭圆C:,抛物线C1:
抛物线C2:
5分; (2)由(1)知,直线OP的斜率为
,所以直线
的斜率为
,设直线
方程为
由,整理得
设M()、N(
),则
7分
因为动直线与椭圆C交于不同两点,所以
解得 8分
,
∵,
∴ 11分
∵,所以当
时,
取得最小值,
其最小值等于 13分
已知椭圆的焦距为2,且过点
.
(1)求椭圆C的方程;
(2)设椭圆C的左右焦点分别为,
,过点
的直线
与椭圆C交于
两点.
①当直线的倾斜角为
时,求
的长;
②求的内切圆的面积的最大值,并求出当
的内切圆的面积取最大值时直线
的方程.
正确答案
(1)椭圆C的方程为;(2)(1)
的长为
;(2)当
的内切圆的面积取最大值时直线
的方程为
.
试题分析:(1)由已知得,且
,联立可求得椭圆方程;
(2)(1)联立椭圆与直线方程,由弦长公式可直接求出的长;(2)设直线
的方程为
,与椭圆方程联立消去
,得
,而
;
利用均值不等式和函数单调性的性质可得当时,
有最大值3,这时
的内切圆面积的最大值为
,直线
的方程为
.
试题解析:(1)由已知,得,且
,解得
,
故椭圆C的方程为; 4分
(2)①由,消去
得
, 6分
则; 9分
②设直线的方程为
,由
,得
,显然
,
设,则有
,
设的内切圆半径为
,由
可知,
当最大时,
也最大,
的内切圆面积也最大.
由 12分
令,则
,且
,则
,
令,则
,从而
在区间
上单调递增,故有
所以
,即当
,
时,
有最大值3,即
,
这时的内切圆面积的最大值为
,直线
的方程为
. 14分
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