- 直线与圆锥曲线的综合问题
- 共2643题
已知两定点E(,0),F(
,0),动点P满足
•
=0,由点P向x轴作垂线PQ,垂足为Q,点M满足
=(
-1)
,点M的轨迹为C.
(I)求曲线C的方程;
(II)若线段AB是曲线C的一条动弦,且|AB|=2,求坐标原点O到动弦AB距离的最大值.
正确答案
解:(Ⅰ)设动点P(x0,y0),则,
.
∵动点P满足=0,∴
,化为
即动点P的轨迹方程为.
设动点M(x,y),则Q(x,0),如图所示,
∵,
,
,
∴,化为
,
代入动点P的轨迹方程得x2+2y2=2,即曲线C的方程为.
(Ⅱ)当直线AB的斜率不存在时,∵|AB|=2=短轴长,∴直线AB经过原点,此时原点到直线的距离=0;
当直线AB的斜率存在时,设直线AB的方程为y=kx+t,
联立,消去y得(1+2k2)x2+4ktx+2t2-2=0,
∵直线与椭圆有两个交点,∴△=16k2t2-4(1+2k2)(2t2-2)>0,化为t2<1+2k2.(*)
∴,
,
∴|AB|=,
∴22=,
化为.(**)
原点O到直线AB的距离d=,∴
,
把(**)代入上式得=
,当且仅当
,即k2=0,k=0时取等号.
此时,满足(*)式.
∴,∴
,即原点O到直线AB的最大距离d=
.
综上可知:坐标原点O到动弦AB距离的最大值是.
解析
解:(Ⅰ)设动点P(x0,y0),则,
.
∵动点P满足=0,∴
,化为
即动点P的轨迹方程为.
设动点M(x,y),则Q(x,0),如图所示,
∵,
,
,
∴,化为
,
代入动点P的轨迹方程得x2+2y2=2,即曲线C的方程为.
(Ⅱ)当直线AB的斜率不存在时,∵|AB|=2=短轴长,∴直线AB经过原点,此时原点到直线的距离=0;
当直线AB的斜率存在时,设直线AB的方程为y=kx+t,
联立,消去y得(1+2k2)x2+4ktx+2t2-2=0,
∵直线与椭圆有两个交点,∴△=16k2t2-4(1+2k2)(2t2-2)>0,化为t2<1+2k2.(*)
∴,
,
∴|AB|=,
∴22=,
化为.(**)
原点O到直线AB的距离d=,∴
,
把(**)代入上式得=
,当且仅当
,即k2=0,k=0时取等号.
此时,满足(*)式.
∴,∴
,即原点O到直线AB的最大距离d=
.
综上可知:坐标原点O到动弦AB距离的最大值是.
已知椭圆C:+
=1(a>b>0)的离心率是
,且点P(1,
)在椭圆上.
(1)求椭圆的方程;
(2)若过点D(0,2)的直线l与椭圆C交于不同的两点E,F,试求△OEF面积的取值范围(O为坐标原点).
正确答案
解:(1)∵椭圆C:
+
=1(a>b>0)的离心率是
,
∴e==
,∴a=
,c=b,
∴椭圆的方程,
∵点P(1,)在椭圆上,∴
,解得b2=1,
∴.…(5分)
(2)由题意知直线l的斜率存在,
设l的方程为y=kx+2,代入,得:
(2k2+1)x2+8kx+6=0,
由△>0,解得k2,
设E(x1,y1),F(x2,y2),则,…(7分)
S△OEF=S△OED-S△OFD
=
=
=|x1-x2|
=|x1-x2|,
|x1-x2|=
=
==
,
令,∴
,(t>0)
∴S△OEF=|x1-x2|=
==2
=2≤2
=
.
∴.
解析
解:(1)∵椭圆C:
+
=1(a>b>0)的离心率是
,
∴e==
,∴a=
,c=b,
∴椭圆的方程,
∵点P(1,)在椭圆上,∴
,解得b2=1,
∴.…(5分)
(2)由题意知直线l的斜率存在,
设l的方程为y=kx+2,代入,得:
(2k2+1)x2+8kx+6=0,
由△>0,解得k2,
设E(x1,y1),F(x2,y2),则,…(7分)
S△OEF=S△OED-S△OFD
=
=
=|x1-x2|
=|x1-x2|,
|x1-x2|=
=
==
,
令,∴
,(t>0)
∴S△OEF=|x1-x2|=
==2
=2≤2
=
.
∴.
设F为椭圆E:=1(a>b>0)的右焦点,点
在椭圆E上,直线l0:3x-4y-10=0与以原点为圆心、以椭圆E的长半轴长为半径的圆相切.
(1)求椭圆E的方程;
(2)过点F的直线l与椭圆相交于A,B两点,过点P且平行于AB的直线与椭圆交于另一点Q.问是否存在直线l,使得四边形PABQ的对角线互相平分?若存在,求出l的方程;若不存在,说明理由.
正确答案
解:(1)由题意知
所以椭圆E 的方程为…(4分)
(2)结论:存在直线l,使得四边形PABQ的对角线互相平分.…(5分)
理由如下:由题可知直线l、PQ的斜率存在.
设直线l的方程为y=k(x-1),直线PQ的方程为
由消去y得(3+4k2)x2-8k2x+(4k2-12)=0
则,…(7分)
由消去y得(3+4k2)x2-(8k2-12k)x+(4k2-12k-3)=0
则,…(9分)
若四边形PABQ的对角线互相平分,则四边形PABQ为平行四边形,
∴|AB|=|PQ|,
∴
∴直线l的方程为3x-4y-3=0时,四边形PABQ的对角线互相平分.…(12分)
解析
解:(1)由题意知
所以椭圆E 的方程为…(4分)
(2)结论:存在直线l,使得四边形PABQ的对角线互相平分.…(5分)
理由如下:由题可知直线l、PQ的斜率存在.
设直线l的方程为y=k(x-1),直线PQ的方程为
由消去y得(3+4k2)x2-8k2x+(4k2-12)=0
则,…(7分)
由消去y得(3+4k2)x2-(8k2-12k)x+(4k2-12k-3)=0
则,…(9分)
若四边形PABQ的对角线互相平分,则四边形PABQ为平行四边形,
∴|AB|=|PQ|,
∴
∴直线l的方程为3x-4y-3=0时,四边形PABQ的对角线互相平分.…(12分)
已知椭圆C的离心率e=,长轴的左右端点分别为A1(-
,0),A2(
,0).
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)设动直线l:y=kx+b与曲线C有且只有一个公共点P,且与直线x=2相交于点Q.问在x轴上是否存在定点N,使得以PQ为直径的圆恒过定点N,若存在,求出N点坐标;若不存在,说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)由已知,
----(2分)
∴c=1,,
∴椭圆C的方程为;----(4分)
(Ⅱ)消去y得(2k2+1)x2+4kbx+2b2-2=0,
∵曲线C与直线l只有一个公共点,∴△=0,
可得b2=2k2+1(*)----(6分)
设P(xP,yP),
∴,
,∴
.---(8分)
又由,
∴Q(2,2k+b)----(9分)
设在x轴上存在定点N(x1,0),使得以PQ为直径的圆恒过定点N.
∴NP⊥NQ,即----(10分)
∴,
∴对满足b2=2k2+1恒成立,
∴,∴x1=1
故在x轴上存在定点N(1,0),使得以PQ为直径的圆恒过定点N.--(14分)
解析
解:(Ⅰ)由已知,
----(2分)
∴c=1,,
∴椭圆C的方程为;----(4分)
(Ⅱ)消去y得(2k2+1)x2+4kbx+2b2-2=0,
∵曲线C与直线l只有一个公共点,∴△=0,
可得b2=2k2+1(*)----(6分)
设P(xP,yP),
∴,
,∴
.---(8分)
又由,
∴Q(2,2k+b)----(9分)
设在x轴上存在定点N(x1,0),使得以PQ为直径的圆恒过定点N.
∴NP⊥NQ,即----(10分)
∴,
∴对满足b2=2k2+1恒成立,
∴,∴x1=1
故在x轴上存在定点N(1,0),使得以PQ为直径的圆恒过定点N.--(14分)
如图,
为半圆,AB为半圆直径,O为半圆圆心,且OD⊥AB,Q为线段OD的中点,已知|AB|=4,曲线C过Q点,动点P在曲线C上运动且保持|PA|+|PB|的值不变.
(Ⅰ)建立适当的平面直角坐标系,求曲线C的方程;
(Ⅱ)过点B的直线l与曲线C交于M、N两点,与OD所在直线交于E点,若为定值.
正确答案
解:(Ⅰ)以AB、OD所在直线分别为x轴、y轴,O为原点,建立平面直角坐标系,
∵动点P在曲线C上运动且保持|PA|+|PB|的值不变、且点Q在曲线C上,
∴|PA|+|PB|=|QA|+|QB|=2>|AB|=4、
∴曲线C是为以原点为中心,A、B为焦点的椭圆
设其长半轴为a,短半轴为b,半焦距为c,则2a=2,∴a=
,c=2,b=1、
∴曲线C的方程为+y2=1(5分)
(Ⅱ):设M,N,E点的坐标分别为M(x1,y1),N(x2,y2),E(0,y0),
又易知B点的坐标为(2,0)、且点B在椭圆C内,故过点B的直线l必与椭圆C相交、
∵,∴(x1,y1-y0)=λ1(2-x1,-y1)、
∴,
、(7分)
将M点坐标代入到椭圆方程中得:,
去分母整理,得λ12+10λ1+5-5y02=0、(10分)
同理,由可得:λ22+10λ2+5-5y02=0、
∴λ1,λ2是方程x2+10x+5-5y02=0的两个根,
∴λ1+λ2=-10、(12分)
解析
解:(Ⅰ)以AB、OD所在直线分别为x轴、y轴,O为原点,建立平面直角坐标系,
∵动点P在曲线C上运动且保持|PA|+|PB|的值不变、且点Q在曲线C上,
∴|PA|+|PB|=|QA|+|QB|=2>|AB|=4、
∴曲线C是为以原点为中心,A、B为焦点的椭圆
设其长半轴为a,短半轴为b,半焦距为c,则2a=2,∴a=
,c=2,b=1、
∴曲线C的方程为+y2=1(5分)
(Ⅱ):设M,N,E点的坐标分别为M(x1,y1),N(x2,y2),E(0,y0),
又易知B点的坐标为(2,0)、且点B在椭圆C内,故过点B的直线l必与椭圆C相交、
∵,∴(x1,y1-y0)=λ1(2-x1,-y1)、
∴,
、(7分)
将M点坐标代入到椭圆方程中得:,
去分母整理,得λ12+10λ1+5-5y02=0、(10分)
同理,由可得:λ22+10λ2+5-5y02=0、
∴λ1,λ2是方程x2+10x+5-5y02=0的两个根,
∴λ1+λ2=-10、(12分)
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