- 椭圆的标准方程及图象
- 共1400题
已知椭圆E的两个焦点分别为F1(-1,0),F2(1,0),点(1,)在椭圆E上.
(1)求椭圆E的方程
(2)若椭圆E上存在一点 P,使∠F1PF2=30°,求△PF1F2的面积.
正确答案
(1)设椭圆E的方程为 +
=1(a>b>0).
∵c=1,
∴a2-b2=1①,
∵点(1,)在椭圆E上,
∴+
=1②,
由①、②得:a2=4,b2=3,
∴椭圆E的方程为:+
=1.
(2)由题意知,a=2,b=、∴c=1
又∵点P在椭圆上,∴|PF1|+|PF2|=2a=4、①
由余弦定理知:|PF1|2+|PF2|2-2|PF1||PF2|cos30°=|F1F2|2=(2c)2=4②
把①两边平方得|PF1|2+|PF2|2+2|PF1|•|PF2|=16,③
③-②得(2+)|PF1|•|PF2|=12,
∴|PF1|•|PF2|=12(2-),
∴S△PF1F2=|PF1|•|PF2|sin30°=6-3
、
已知椭圆C的焦点为F1(-5,0),F2(5,0),焦点到短轴端点的距离为2.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)设点P是椭圆C上的一点,且在第一象限.若△PF1F2为直角三角形,试判断直线PF1与圆O:x2+y2=的位置关系.
正确答案
(1)由题意可得a=2,c=5,
∴b2=a2-c2=15.
∴椭圆C的方程为+
=1.
(2)圆O:x2+y2=的圆心为原点,半径r=
.
①当∠PF2F1为直角时,点P的坐标为(5,).
直线PF1的方程为y=(x+5).此时圆心到直线PF1的距离为
<
.
∴直线PF1与圆O:x2+y2=相交.
②当∠F1PF2为直角时,设点P的坐标为(x,y).联立解得
∵点P的坐标为(4,3).
则点P到椭圆右焦点(5,0)的距离为.
利用三角形的中位线定理可得圆心O到直线PF1的距离为.
所以直线PF1与圆O:x2+y2=相切.
(理)设斜率为k1的直线L交椭圆C:+y2=1于A、B两点,点M为弦AB的中点,直线OM的斜率为k2(其中O为坐标原点,假设k1、k2都存在).
(1)求k1⋅k2的值.
(2)把上述椭圆C一般化为+
=1
(a>b>0),其它条件不变,试猜想k1与k2关系(不需要证明).请你给出在双曲线-
=1(a>0,b>0)中相类似的结论,并证明你的结论.
(3)分析(2)中的探究结果,并作出进一步概括,使上述结果都是你所概括命题的特例.
如果概括后的命题中的直线L过原点,P为概括后命题中曲线上一动点,借助直线L及动点P,请你提出一个有意义的数学问题,并予以解决.
正确答案
(解一):(1)设直线方程为y=k1x+b,代入椭圆方程并整理得:(1+2k12)x2+4k1bx+2b2-2=0,(2分)
x1+x2=-,又中点M在直线上,所以
=k1•
)+b
从而可得弦中点M的坐标为(-,
),k2=-
,所以k1k2=-
.(4分)
(解二)设点A(x1,y1),B(x2,y2),中点M(x0,y0) 则x0=,y0=
K2==
,k1=
(2分)
又x12+y12=1与
x22+y22=1作差得 -
=
所以 K1K2=- (4分)
(2)对于椭圆,K1K2=- (6分)
已知斜率为K1的直线L交双曲线+
=1(a>0,b>0)于A,B两点,点M 为弦AB的中点,直线OM的斜率为k2(其中O为坐标原点,假设K1、k2都存在).
则k1,k2⋅的值为. (8分)
(解一)设直线方程为y=k1x+d,代入+
=1((a>0,b>0)方程并整理得:(b2-a2k12)x2-2k1a2dx-(ad)2-(ab)2=0
(y1+y2)=
,
所以K2==
=
,k1=
(2分),即k1k2=
(10分)
(解二)设点A(x1,y1),B(x2,y2),中点中点M(x0,y0)
则x0=,y0=
,K2=
=
,k1=
(2分)
又因为点A,B在双曲线上,则
-
=1与
-
=1作差得
=
=k1k2 即k1k2=
(10分)
(3)对(2)的概括:设斜率为k1的直线L交二次曲线C:mx2+ny2=1(mn≠0)于A,B两点,点M为弦AB的中点,直线OM的斜率为k2(其中O为坐标原点,假设k1,k2、都存在),则k1k2=-.(12分)
提出问题与解决问题满分分别为(3分),提出意义不大的问题不得分,解决问题的分值不得超过提出问题的分值.
提出的问题例如:直线L过原点,P为二次曲线线mx2+ny2=1(mn≠0)上一动点,设直线L交曲线于A,B两点,当P异于A,B两点时,如果直线PA,PB的斜率都存在,则它们斜率的积为与点P无关的定值.(15分)
解法1:设直线方程为y=kx,A,B两点坐标分别为(x1,y1)、(-x1,-y1),则y1=kx1
把y=kx代入mx2+ny2=1得(m+nk2)x2=1,
KPA•KPB==
,
所以KPA•KPB==
=-
(18分)
提出的问题的例如:直线L:y=x,P为二次曲线mx2+ny2=1(mn≠0)上一动点,设直线L交曲线于A,B两点.试问使∠APB=30°的点P是否存在?(13分)
问题例如:1)直线L过原点,P为二次曲线线mx2+ny2=1(mn≠0)上一动点,设直线L交曲线于A,B两点,求PA+PB的值.
2)直线l过原点,P为二次曲线mx2+ny2=1(mn≠0)上一动点,设直线L交曲线于A,B两点,求S△PAB的最值.
已知方程+
=1表示焦点在x轴上的椭圆,则m的取值范围是______.
正确答案
椭圆的焦点在x轴上
∴m2>2+m,即m2-2-m>0
解得m>2或m<-1
又∵2+m>0
∴m>-2
∴m的取值范围:m>2或-2<m<-1
故答案为m>2或-2<m<-1
已知椭圆C的中心在坐标原点,焦点在x轴上,离心率为,它的一个顶点恰好是抛物线x2=4
y的焦点.
(I)求椭圆C的标准方程;
(II)若A、B是椭圆C上关x轴对称的任意两点,设P(-4,0),连接PA交椭圆C于另一点E,求证:直线BE与x轴相交于定点M;
(III)设O为坐标原点,在(II)的条件下,过点M的直线交椭圆C于S、T两点,求•
的取值范围.
正确答案
(1)由抛物线x2=4y得焦点(0,
).
设椭圆方程为+
=1(a>b>0).
由题意可得,解得
,
∴椭圆的方程为+
=1.
(2)证明:由题意可知直线PA的斜率存在,设直线PA的方程为y=k(x+4),
联立,消去y得到(4k2+3)x2+32k2x+64k2-12=0 ①
设点A(x1,y1),E(x2,y2),则B(x1,-y1).
直线BE的方程为y-(-y2)=(x-x2).
令y=0,则x=x2-,
把y1=k(x1+4),y2=k(x2+4)代入上式并整理得x=.②
由①得x1+x2=-,x1x2=
,将其代入②并整理得x=
=-1.
∴直线BE与x轴相交于定点M(-1,0).
(3)当过点M的直线斜率存在时,设直线ST的方程为y=m(x+1),且S(x3,y3),T(x4,y4)在椭圆C上,
联立得(4m2+3)x2+8m2x+4m2-12=0,
则△=(8m2)2-4(4m2+3)(4m2-12)=144(m2+1)>0.
∴x3+x4=-,x3x4=
,
∴y3y4=m2(x3+1)(x4+1)=m2(x3x4+x3+x4+1)=-.
∴•
=x3x4+y3y4=-
=-
-
.
由m2≥0得•
∈[-4,-
).
当过点M的直线斜率不存在时,直线ST的方程为x=-1,S(-1,),T(-1,-
),
此时,•
=-
,
∴•
的取值范围为[-4,-
].
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