- 直线与圆锥曲线的综合问题
- 共2643题
已知动点P到直线x=2的距离等于P到圆x2-7x+y2+4=0的切线长,设点P的轨迹为曲线E;
(1)求曲线E的方程;
(2)是否存在一点Q(m,n),过点Q任作一直线与轨迹E交于M、N两点,点 (,
)都在以原点为圆心,定值r为半径的圆上?若存在,求出m、n、r的值;若不存在,说明理由.
正确答案
解:(1)设P(x,y),圆方程x2-7x+y2+4=0化为标准式:
则有
∴(x-2)2=x2-7x+y2+4,整理可得y2=3x
∴曲线E的方程为y2=3x.
(2)过点Q任作的直线方程可设为:为直线的倾斜角)
代入曲线E的方程y2=3x,得(n+tsinα)2=3(m+tcosα),sin2αt2+(2nsinα-3cosα)t+n2-3m=0
由韦达定理得,
,
=
=
═
令-12n与2n2+6m-9同时为0
得n=0,,此时
为定值
故存在.
解析
解:(1)设P(x,y),圆方程x2-7x+y2+4=0化为标准式:
则有
∴(x-2)2=x2-7x+y2+4,整理可得y2=3x
∴曲线E的方程为y2=3x.
(2)过点Q任作的直线方程可设为:为直线的倾斜角)
代入曲线E的方程y2=3x,得(n+tsinα)2=3(m+tcosα),sin2αt2+(2nsinα-3cosα)t+n2-3m=0
由韦达定理得,
,
=
=
═
令-12n与2n2+6m-9同时为0
得n=0,,此时
为定值
故存在.
已知椭圆C:+
=1(a>b>0)的离心率为
,左焦点为F(-1,0),
(1)设A,B分别为椭圆的左、右顶点,过点F且斜率为k的直线L与椭圆C交于M,N两点,若•
+
•
=7求直线L的方程;
(2)椭圆C上是否存在三点P,E,G,使得S△OPE=S△OPG=S△OEG=?
正确答案
解:(1)∵椭圆C:+
=1(a>b>0)的离心率为
,左焦点为F(-1,0),
∴c=1,=
,
∴a=,
∴b=,
∴椭圆的方程为.
设点M(x1,y1),N(x2,y2),由F(-1,0)得直线MN的方程为y=k(x+1).
代入椭圆方程,消去y,整理得(2+3k2)x2+6k2x+3k2-6=0,
可得x1+x2=-,x1x2=
.
∵A(-,0),B(
,0),
∴=(x1+
,y1)•(
-x2,-y2)+(x2+
,y2)•(
-x1,-y1)
=6-2x1x2-2y1y2
=6-2x1x2-2k2(x1+1)(x2+1)
=6-(2+2k2)x1x2-2k2(x1+x2)-2k2
=6+.
由已知得6+=7,解得k=±
.
故所求直线L的方程为:和
;
(2)假设存在P(u,v),E(x1,y1),G(x2,y2)满足S△OPE=S△OPG=S△OEG=.
不妨设E(x1,y1),G(x2,y2)两点确定的直线为 l,
(ⅰ)当直线l的斜率不存在时,E,G两点关于x轴对称,∴x2=x1,y2=-y1,
∵E (x1,y1)在椭圆上,
∴.①
∵S△OEG=,
∴|x1|•|y1|=,②
由①、②得|x1|=,|y1|=1,
此时x12+x22=3,y12+y22=2.
(ⅱ)当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为y=kx+m,
由题意知m≠0,将其代入得
(2+3k2)x2+6kmx+3(m2-2)=0,
其中△=36k2m2-12(2+3k2)(m2-2)>0,
即3k2+2>m2,(★)
又x1+x2=-,x1x2=
,
∴|EG|=•
=
•
.
∵点O到直线l的距离为d=,
∴S△OEG=|EG|•d=
•
•
•
=
.
又S△OEG=,
整理得3k2+2=2m2,且符合(★)式.
此时x12+x22=(x1+x2)2-2x1x2=3,y12+y22=2
综上所述,x12+x22=3,y12+y22=2,结论成立.
同理可得:u2+x12=3,u2+x22=3,v2+y12=2,v2+y22=2,
解得u2=x12=x22=;v2=y12=y22=1.
因此u,x1,x2只能从±中选取,v,y1,y2只能从±1中选取.
因此P、E、G只能在(,±1)这四点中选取三个不同点,
而这三点的两两连线中必有一条过原点,与S△OPE=S△OPG=S△OEG=矛盾,
∴椭圆C上不存在满足条件的三点P、E、G.
解析
解:(1)∵椭圆C:+
=1(a>b>0)的离心率为
,左焦点为F(-1,0),
∴c=1,=
,
∴a=,
∴b=,
∴椭圆的方程为.
设点M(x1,y1),N(x2,y2),由F(-1,0)得直线MN的方程为y=k(x+1).
代入椭圆方程,消去y,整理得(2+3k2)x2+6k2x+3k2-6=0,
可得x1+x2=-,x1x2=
.
∵A(-,0),B(
,0),
∴=(x1+
,y1)•(
-x2,-y2)+(x2+
,y2)•(
-x1,-y1)
=6-2x1x2-2y1y2
=6-2x1x2-2k2(x1+1)(x2+1)
=6-(2+2k2)x1x2-2k2(x1+x2)-2k2
=6+.
由已知得6+=7,解得k=±
.
故所求直线L的方程为:和
;
(2)假设存在P(u,v),E(x1,y1),G(x2,y2)满足S△OPE=S△OPG=S△OEG=.
不妨设E(x1,y1),G(x2,y2)两点确定的直线为 l,
(ⅰ)当直线l的斜率不存在时,E,G两点关于x轴对称,∴x2=x1,y2=-y1,
∵E (x1,y1)在椭圆上,
∴.①
∵S△OEG=,
∴|x1|•|y1|=,②
由①、②得|x1|=,|y1|=1,
此时x12+x22=3,y12+y22=2.
(ⅱ)当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为y=kx+m,
由题意知m≠0,将其代入得
(2+3k2)x2+6kmx+3(m2-2)=0,
其中△=36k2m2-12(2+3k2)(m2-2)>0,
即3k2+2>m2,(★)
又x1+x2=-,x1x2=
,
∴|EG|=•
=
•
.
∵点O到直线l的距离为d=,
∴S△OEG=|EG|•d=
•
•
•
=
.
又S△OEG=,
整理得3k2+2=2m2,且符合(★)式.
此时x12+x22=(x1+x2)2-2x1x2=3,y12+y22=2
综上所述,x12+x22=3,y12+y22=2,结论成立.
同理可得:u2+x12=3,u2+x22=3,v2+y12=2,v2+y22=2,
解得u2=x12=x22=;v2=y12=y22=1.
因此u,x1,x2只能从±中选取,v,y1,y2只能从±1中选取.
因此P、E、G只能在(,±1)这四点中选取三个不同点,
而这三点的两两连线中必有一条过原点,与S△OPE=S△OPG=S△OEG=矛盾,
∴椭圆C上不存在满足条件的三点P、E、G.
已知双曲线的两个焦点是椭圆的两个顶点,双曲线的两条准线经过椭圆的两个焦点,则此双曲线的方程是( )
正确答案
解析
解:由题意得双曲线的焦点在X轴上且c=10,=6⇒a2=60,b2=c2-a2=40,
所以双曲线的方程是=1.
故选 C.
如图,在等边△ABC中,O为边AB的中点,AB=4,D、E为△ABC的高线上的点,且
,
.若以A,B为焦点,O为中心的椭圆过点D,建立适当的直角坐标系,记椭圆为M.
(1)求椭圆M的方程;
(2)过点E的直线l与椭圆M交于不同的两点P,Q,点P在点E,Q之间,且=λ
,求实数λ的取值范围.
正确答案
解:(1)建立如图所示的直角坐标系,
由于,
,
,
∴D(0,1),E(0,2)
设椭圆方程为
∴2c=4⇒c=2,b=1
即椭圆方程为;…(6分)
(2)设p(x1,y1)Q(x2,y2)
∵E(0,2),即.λ
=
∴①…(7分)
又∵P,Q都在椭圆上
∴②…(8分)
由①②得∴
消去x2得…(10分)
∵-1≤y2≤1,
∴
又∵P在E,Q之间,又,
∴0<λ<1,
∴λ范围为.…(12分)
解析
解:(1)建立如图所示的直角坐标系,
由于,
,
,
∴D(0,1),E(0,2)
设椭圆方程为
∴2c=4⇒c=2,b=1
即椭圆方程为;…(6分)
(2)设p(x1,y1)Q(x2,y2)
∵E(0,2),即.λ
=
∴①…(7分)
又∵P,Q都在椭圆上
∴②…(8分)
由①②得∴
消去x2得…(10分)
∵-1≤y2≤1,
∴
又∵P在E,Q之间,又,
∴0<λ<1,
∴λ范围为.…(12分)
椭圆C的中心在原点,并以双曲线的焦点为焦点,以抛物线
的准线到原点的距离为
(1)求椭圆C的方程;
(2)设直线l:y=kx+2(k≠0)与椭圆C相交于A、B两点,使A、B两点关于直线l′:y=mx+1(m≠0)对称,求k的值.
正确答案
解:(1)在双曲线中,
,
∴焦点为.
在抛物线中,
,∴准线为
.
∴在椭圆中,.从而
.
∴所求椭圆C的方程为.
(2)设弦AB的中点为P(x0,y0),则点P是直线l与直线l′的交点,且直线l⊥l′,∴.
由得:
,∴ky0=-3x0.…①
由得:ky0=-x0+k.…②
由①、②得:.
又∵y0=kx0+2,∴,即k2=1,∴k=±1.
在y=kx+2中,当x=0时,y=2,即直线l经过定点M(0,2).
而定点M(0,2)在椭圆的内部,故直线l与椭圆一定相交于两个不同的交点,
∴k的值为±1.
解析
解:(1)在双曲线中,
,
∴焦点为.
在抛物线中,
,∴准线为
.
∴在椭圆中,.从而
.
∴所求椭圆C的方程为.
(2)设弦AB的中点为P(x0,y0),则点P是直线l与直线l′的交点,且直线l⊥l′,∴.
由得:
,∴ky0=-3x0.…①
由得:ky0=-x0+k.…②
由①、②得:.
又∵y0=kx0+2,∴,即k2=1,∴k=±1.
在y=kx+2中,当x=0时,y=2,即直线l经过定点M(0,2).
而定点M(0,2)在椭圆的内部,故直线l与椭圆一定相交于两个不同的交点,
∴k的值为±1.
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