- 直线与圆锥曲线的综合问题
- 共2643题
给定椭圆C:=1(>b>0),将圆心在原点O、半径是
的圆称为椭圆C的“准圆”.已知椭圆C的方程为
+y2=1.
(Ⅰ)过椭圆C的“准圆”与y轴正半轴的交点P作直线l1,l2,使得l1,l2与椭圆C都只有一个交点,求l1,l2的方程;
(Ⅱ)若点A是椭圆C的“准圆”与X轴正半轴的交点,B,D是椭圆C上的两相异点,且BD⊥x轴,求•
的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)由椭圆C的方程为+y2=1.
得其“准圆”方程为x2+y2=4.
则P点坐标为(0,2),∵直线l过P且与椭圆C只有一个交点,
则直线l的方程可设为y=kx+2,将其代入椭圆方程可得:
x2+3(kx+2)2=3,即(3k2+1)x2+12kx+9=0.
由△=(12k)2-36(3k2+1)=0,解得k=±1,
∴直线l1 的方程为y=x+2,l2 的方程为y=-x+2,
或直线l1 的方程为y=-x+2,l2 的方程为y=x+2;
(Ⅱ)如图,
由题意可设B(m,n),D(m,-n)(),
则有,
又点A的坐标为(2,0),故.
故
=.
又,
故.
∴的取值范围是[0,7+4
).
解析
解:(Ⅰ)由椭圆C的方程为+y2=1.
得其“准圆”方程为x2+y2=4.
则P点坐标为(0,2),∵直线l过P且与椭圆C只有一个交点,
则直线l的方程可设为y=kx+2,将其代入椭圆方程可得:
x2+3(kx+2)2=3,即(3k2+1)x2+12kx+9=0.
由△=(12k)2-36(3k2+1)=0,解得k=±1,
∴直线l1 的方程为y=x+2,l2 的方程为y=-x+2,
或直线l1 的方程为y=-x+2,l2 的方程为y=x+2;
(Ⅱ)如图,
由题意可设B(m,n),D(m,-n)(),
则有,
又点A的坐标为(2,0),故.
故
=.
又,
故.
∴的取值范围是[0,7+4
).
已知椭圆上任一点P到两个焦点的距离的和为
,P与椭圆长轴两顶点连线的斜率之积为
.设直线l过椭圆C的右焦点F,交椭圆C于两点A(x1,y1),B(x2,y2).
(Ⅰ)若(O为坐标原点),求|y1-y2|的值;
(Ⅱ)当直线l与两坐标轴都不垂直时,在x轴上是否总存在点Q,使得直线QA、QB的倾斜角互为补角?若存在,求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)由椭圆的定义知a=,又
,∴b2=2,c2=a2-b2=1.
∴椭圆P(x0,y0)的方程是.
∵,∴
,
∴,
∴,
又,故|y1-y2|=4.
(Ⅱ)假设存在一点Q(m,0),使得直线QA、QB的倾斜角互为补角,
依题意可知直线l、QA、QB斜率存在且不为零.
设直线l的方程为y=k(x-1)代入椭圆的方程消去y得(3k2+2)x2-6k2x+3k2-6=0,
设A(x1,y1),B(x2,y2)则
∵直线QA、QB的倾斜角互为补角,
∴kQA+kQB=0,∴.
又y1=k(x1-1),y2=k(x2-1),
代入上式可得2x1x2+2m-(m+1)(x1+x2)=0,
∴,
化为2m-6=0,解得m=3,
∴存在Q(3,0)使得直线QA、QB的倾斜角互为补角.
解析
解:(Ⅰ)由椭圆的定义知a=,又
,∴b2=2,c2=a2-b2=1.
∴椭圆P(x0,y0)的方程是.
∵,∴
,
∴,
∴,
又,故|y1-y2|=4.
(Ⅱ)假设存在一点Q(m,0),使得直线QA、QB的倾斜角互为补角,
依题意可知直线l、QA、QB斜率存在且不为零.
设直线l的方程为y=k(x-1)代入椭圆的方程消去y得(3k2+2)x2-6k2x+3k2-6=0,
设A(x1,y1),B(x2,y2)则
∵直线QA、QB的倾斜角互为补角,
∴kQA+kQB=0,∴.
又y1=k(x1-1),y2=k(x2-1),
代入上式可得2x1x2+2m-(m+1)(x1+x2)=0,
∴,
化为2m-6=0,解得m=3,
∴存在Q(3,0)使得直线QA、QB的倾斜角互为补角.
已知椭圆C:+
=1(a>b>0)的离心率与等轴双曲线的离心率互为倒数关系,直线l:x-y+
=0与以原点为圆心,以椭圆C的短半轴长为半径的圆相切.
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)设M是椭圆的上顶点,过点M分别作直线MA,MB交椭圆于A,B两点,设两直线的斜率分别为k1,k2,且k1+k2=4,求证:直线AB过定点;
(Ⅲ)过点P(0,2)的直线l与椭圆交于不同的两点D、E,当△ODE面积最大时,求|DE|.
正确答案
(Ⅰ)解:∵等轴双曲线的离心率为,
∴由离心率互为倒数,得椭圆的离心率为e=,即e2=
=
=
,
即a2=2b2,
∵直线l:x-y+=0与以原点为圆心,以椭圆C的短半轴长为半径的圆x2+y2=b2相切.
∴b=1,a2=2,
即椭圆的方程为:+y2=1.
(Ⅱ)证明:①若直线AB的斜率存在,设直线AB::y=kx+m,m≠±1,M(0,1)
设A(x1,y1),B(x2,y2),联立椭圆方程和直线方程,消去y,得(1+2k2)x2+4kmx+2m2-2=0,
x1+x2=-,x1x2=
,由已知k1+k2=4,可得
=4
即=4,2k-4+(m-1)
=0,
将x1+x2,x1x2代入得到,k=2(m+1),即m=-1,
则AB:y=kx+-1,即y=k(x+
)-1,AB恒过定点(-
,-1);
②若直线AB斜率不存在,设AB:x=x0,则A(x0,y0),B(x0,-y0),由=4,
得x0=-,故直线AB:x=-
,故直线AB也过定点(-
,-1).
综上,直线AB恒过定点(-,-1).
(Ⅲ)设直线l:y=tx+2,设D(x3,y3),E(x4,y4),联立椭圆方程和直线l的方程,
得到(1+2t2)x2+8tx+6=0
由△>0得t2>,x3+x4=-
,x3x4=
,
则|DE|=|x3-x4|=
由O到直线l的距离d=,
故△ODE的面积S=d•|DE|=
,
令u=>0,则2t2=u2+3,
则S==
≤
=
.
当且仅当u=2,即t=,|DE|=
,△ODE的面积最大.
解析
(Ⅰ)解:∵等轴双曲线的离心率为,
∴由离心率互为倒数,得椭圆的离心率为e=,即e2=
=
=
,
即a2=2b2,
∵直线l:x-y+=0与以原点为圆心,以椭圆C的短半轴长为半径的圆x2+y2=b2相切.
∴b=1,a2=2,
即椭圆的方程为:+y2=1.
(Ⅱ)证明:①若直线AB的斜率存在,设直线AB::y=kx+m,m≠±1,M(0,1)
设A(x1,y1),B(x2,y2),联立椭圆方程和直线方程,消去y,得(1+2k2)x2+4kmx+2m2-2=0,
x1+x2=-,x1x2=
,由已知k1+k2=4,可得
=4
即=4,2k-4+(m-1)
=0,
将x1+x2,x1x2代入得到,k=2(m+1),即m=-1,
则AB:y=kx+-1,即y=k(x+
)-1,AB恒过定点(-
,-1);
②若直线AB斜率不存在,设AB:x=x0,则A(x0,y0),B(x0,-y0),由=4,
得x0=-,故直线AB:x=-
,故直线AB也过定点(-
,-1).
综上,直线AB恒过定点(-,-1).
(Ⅲ)设直线l:y=tx+2,设D(x3,y3),E(x4,y4),联立椭圆方程和直线l的方程,
得到(1+2t2)x2+8tx+6=0
由△>0得t2>,x3+x4=-
,x3x4=
,
则|DE|=|x3-x4|=
由O到直线l的距离d=,
故△ODE的面积S=d•|DE|=
,
令u=>0,则2t2=u2+3,
则S==
≤
=
.
当且仅当u=2,即t=,|DE|=
,△ODE的面积最大.
已知F1是椭圆C1:+
=1(a>b>0)与抛物线C2:x2=4y共同的焦点,M是C1与C2在第二象限的交点,且|MF1|=
.
(1)试求椭圆C1的方程;
(2)已知点P是椭圆C1上的动点,GH是圆x2+(y+1)2=1的直径,试求•
的最大值;
(3)与圆x2+(y+1)2=1相切的直线l:y=k(x+t)(t≠0)交椭圆于A、B两点,若椭圆上的点P满足+
=λ
,求实数λ的取值范围.
正确答案
解:(1)由已知F1(0,1),
∴a2-b2=1,①
设M(x0,y0),(x0<0),
则|MF1|=,解得
,
,
∴.②
由①②得a2=4,b2=3.
故椭圆的方程为.
(2)由题意,圆过原点,设G(x1,y1),H(x2,y2),
∵GH是圆的直径,
∴x1x2+y1y2=0.
设P(x3,y3),则,
∴-
;
又GH的中心是(0,-1),
∴x1+x2=0,y1+y2=-2,而,
∴,
∴,
又∵-2≤y3≤2,
∴当y3=2时,最大,并且最大值为8.
(3)∵直线l:y=k(x+t),(t≠0)与圆x2+(y+1)2=1相切,
∴⇒k=
,(t≠0).③
将直线y=k(x+t)代入椭圆方程,整理得
(4+3k2)x2+6k2tx+3k2t2-12=0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则=k(x1+t)+k(x2+t)=k(x1+x2)+2kt=
,
∵,
∴P(),
又P在椭圆上,
∴,解得
,
将③代入整理得:(t≠0)
∴0<λ2<4,
∴λ的取值范围是(-2,0)∪(0,2).
解析
解:(1)由已知F1(0,1),
∴a2-b2=1,①
设M(x0,y0),(x0<0),
则|MF1|=,解得
,
,
∴.②
由①②得a2=4,b2=3.
故椭圆的方程为.
(2)由题意,圆过原点,设G(x1,y1),H(x2,y2),
∵GH是圆的直径,
∴x1x2+y1y2=0.
设P(x3,y3),则,
∴-
;
又GH的中心是(0,-1),
∴x1+x2=0,y1+y2=-2,而,
∴,
∴,
又∵-2≤y3≤2,
∴当y3=2时,最大,并且最大值为8.
(3)∵直线l:y=k(x+t),(t≠0)与圆x2+(y+1)2=1相切,
∴⇒k=
,(t≠0).③
将直线y=k(x+t)代入椭圆方程,整理得
(4+3k2)x2+6k2tx+3k2t2-12=0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则=k(x1+t)+k(x2+t)=k(x1+x2)+2kt=
,
∵,
∴P(),
又P在椭圆上,
∴,解得
,
将③代入整理得:(t≠0)
∴0<λ2<4,
∴λ的取值范围是(-2,0)∪(0,2).
如图,在平面直角坐标系xOy中,椭圆C:
+
=1(a>b>0)的离心率为
,短轴长是2.
(1)求a,b的值;
(2)设椭圆C的下顶点为D,过点D作两条互相垂直的直线l1,l2,这两条直线与椭圆C的另一个交点分别为M,N.设l1的斜率为k(k≠0),△DMN的面积为S,当>
时,求k的取值范围.
正确答案
解:(1)设椭圆C的半焦距为c,则由题意得,
又a2=b2+c2,
联立解得a=2,b=1. …(4分)
(2)由(1)知,椭圆C的方程为+y2=1,所以椭圆C与y轴负半轴交点为D(0,-1).
因为l1的斜率存在,所以设l1的方程为y=kx-1,
代入+y2=1,得M(
,
),
从而DM=. …(6分)
用-代k得DN=
.
所以△DMN的面积S=⋅
×
=
. …(8分)
则=
,
因为>
,即
>
,
整理得4k4-k2-14<0,解得-<k2<2
所以0<k2<2,即-<k<0或0<k<
.
从而k的取值范围为(-,0)∪(0,
).
解析
解:(1)设椭圆C的半焦距为c,则由题意得,
又a2=b2+c2,
联立解得a=2,b=1. …(4分)
(2)由(1)知,椭圆C的方程为+y2=1,所以椭圆C与y轴负半轴交点为D(0,-1).
因为l1的斜率存在,所以设l1的方程为y=kx-1,
代入+y2=1,得M(
,
),
从而DM=. …(6分)
用-代k得DN=
.
所以△DMN的面积S=⋅
×
=
. …(8分)
则=
,
因为>
,即
>
,
整理得4k4-k2-14<0,解得-<k2<2
所以0<k2<2,即-<k<0或0<k<
.
从而k的取值范围为(-,0)∪(0,
).
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