- 直线与圆锥曲线的综合问题
- 共2643题
已知抛物线C:y2=4(x-1),椭圆C1的左焦点及左准线与抛物线C的焦点F和准线l分别重合.
(1)设B是椭圆C1短轴的一个端点,线段BF的中点为P,求点P的轨迹C2的方程;
(2)如果直线x+y=m与曲线C2相交于不同两点M、N,求m的取值范围.
正确答案
解:(1)抛物线y2=4(x-1)焦点为F(2,0),准线l:x=0.设P(x,y),
∵P为BF中点,
∴B(2x-2,2y)(x>2,y≠0).设椭圆C1的长半轴、短半轴、半焦距分别为a、b、c,
则c=(2x-2)-2=2x-4,b2=(2y)2=4y2,
∵(-c)-(- )=2,
∴=2,
即b2=2c.∴4y2=2(2x-4),
即y2=x-2(y≠0),此即C2的轨迹方程.
(2)由,y≠0,知y2+y-m+2=0,
令△=1-4(-m+2)>0,知m>.
而当m=2时,直线x+y=2过点(2,0),这时它与曲线C2只有一个交点,
∴所求m的取值范围是( ,2)∪(2,+∞).
解析
解:(1)抛物线y2=4(x-1)焦点为F(2,0),准线l:x=0.设P(x,y),
∵P为BF中点,
∴B(2x-2,2y)(x>2,y≠0).设椭圆C1的长半轴、短半轴、半焦距分别为a、b、c,
则c=(2x-2)-2=2x-4,b2=(2y)2=4y2,
∵(-c)-(- )=2,
∴=2,
即b2=2c.∴4y2=2(2x-4),
即y2=x-2(y≠0),此即C2的轨迹方程.
(2)由,y≠0,知y2+y-m+2=0,
令△=1-4(-m+2)>0,知m>.
而当m=2时,直线x+y=2过点(2,0),这时它与曲线C2只有一个交点,
∴所求m的取值范围是( ,2)∪(2,+∞).
已知圆N:(x+2)2+y2=8和抛物线C:y2=2x,圆的切线l与抛物线C交于不同的两点A,B,
(1)当直线l的斜率为1时,求线段AB的长;
(2)设点M和点N关于直线y=x对称,问是否存在直线l使得?若存在⊥
,求出直线l的方程;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:因为圆N:(x+2)2+y2=8,所以圆心N为(-2,0),半径,…(1分)
设A(x1,y1),B(x2,y2),
(1)当直线l的斜率为1时,设l的方程为y=x+m即x-y+m=0
因为直线l是圆N的切线,所以,解得m=-2或m=6(舍),此时直线l的方程为y=x-2,…(3分)
由消去x得y2-2y-4=0,
所以△>0,y1+y2=2,y1y2=4,…(4分)
所以
所以弦长…(6分)
(2)设直线l的方程为y=kx+m即kx-y+m=0(k≠0)
因为直线l是圆N的切线,所以,得m2-4k2-4mk-8=0…①…(8分)
由消去x得 ky2-2y+2m=0,
所以△=4-4k×2m>0即且k≠0,
,
.
因为点M和点N关于直线y=x对称,所以点M为(0,-2)
所以,
,
因为,所以
=x1x2+(y1+2)(y2+2)=0…(10分)
将A,B在直线y=kx+m上代入化简得
代入,
得
化简得 m2+4k2+2mk+4k=0…②
①+②得 2m2-2mk+4k-8=0,即(m-2)(m-k+2)=0,解得m=2或m=k-2
当m=2时,代入①解得k=-1,满足条件且k≠0,此时直线l的方程为y=-x+2;
当m=k-2时,代入①整理得 7k2-4k+4=0,无解.…(12分)
当直线l的斜率不存在时,因为直线l是圆N的切线,所以l的方程为,
则得,y1+y2=0,
即
由①得:=x1x2+(y1+2)(y2+2)
=
当直线l的斜率不存在时不成立.
综上所述,存在满足条件的直线l,其方程为y=-x+2…(14分)
另解:
(2)设直线l的方程为x=my+a即x-my-a=0(m必存在)
因为直线l是圆N的切线,所以,得a2+4a-8m2-4=0…①…(8分)
由消去x得 y2-2my-2a=0,
所以△=4m2+8a>0即m2+2a>0,y1+y2=2m,y1y2=-2a.…(10分)
因为点M和点N关于直线y=x对称,所以点M为(0,-2)
所以,
,
因为,所以
=x1x2+(y1+2)(y2+2)=0
将A,B在直线x=my+a上代入化简得…(12分)
代入y1+y2=2m,y1y2=-2a得(1+m2)(-2a)+(am+2)(2m)+a2+4=0
化简得 a-2a+4m+4=0…②
①+②得 2a2+2a-8m2+4m=0,即(a+2m)(a-2m+1)=0,解得a=-2m或a=2m-1
当a=-2m时,代入①解得m=-1,a=2,满足条件m2+2a>0;
当a=2m-1时,代入①整理得 4m2-4m+7=0,无解.
综上所述,存在满足条件的直线l,其方程为y=-x+2…(14分)
解析
解:因为圆N:(x+2)2+y2=8,所以圆心N为(-2,0),半径,…(1分)
设A(x1,y1),B(x2,y2),
(1)当直线l的斜率为1时,设l的方程为y=x+m即x-y+m=0
因为直线l是圆N的切线,所以,解得m=-2或m=6(舍),此时直线l的方程为y=x-2,…(3分)
由消去x得y2-2y-4=0,
所以△>0,y1+y2=2,y1y2=4,…(4分)
所以
所以弦长…(6分)
(2)设直线l的方程为y=kx+m即kx-y+m=0(k≠0)
因为直线l是圆N的切线,所以,得m2-4k2-4mk-8=0…①…(8分)
由消去x得 ky2-2y+2m=0,
所以△=4-4k×2m>0即且k≠0,
,
.
因为点M和点N关于直线y=x对称,所以点M为(0,-2)
所以,
,
因为,所以
=x1x2+(y1+2)(y2+2)=0…(10分)
将A,B在直线y=kx+m上代入化简得
代入,
得
化简得 m2+4k2+2mk+4k=0…②
①+②得 2m2-2mk+4k-8=0,即(m-2)(m-k+2)=0,解得m=2或m=k-2
当m=2时,代入①解得k=-1,满足条件且k≠0,此时直线l的方程为y=-x+2;
当m=k-2时,代入①整理得 7k2-4k+4=0,无解.…(12分)
当直线l的斜率不存在时,因为直线l是圆N的切线,所以l的方程为,
则得,y1+y2=0,
即
由①得:=x1x2+(y1+2)(y2+2)
=
当直线l的斜率不存在时不成立.
综上所述,存在满足条件的直线l,其方程为y=-x+2…(14分)
另解:
(2)设直线l的方程为x=my+a即x-my-a=0(m必存在)
因为直线l是圆N的切线,所以,得a2+4a-8m2-4=0…①…(8分)
由消去x得 y2-2my-2a=0,
所以△=4m2+8a>0即m2+2a>0,y1+y2=2m,y1y2=-2a.…(10分)
因为点M和点N关于直线y=x对称,所以点M为(0,-2)
所以,
,
因为,所以
=x1x2+(y1+2)(y2+2)=0
将A,B在直线x=my+a上代入化简得…(12分)
代入y1+y2=2m,y1y2=-2a得(1+m2)(-2a)+(am+2)(2m)+a2+4=0
化简得 a-2a+4m+4=0…②
①+②得 2a2+2a-8m2+4m=0,即(a+2m)(a-2m+1)=0,解得a=-2m或a=2m-1
当a=-2m时,代入①解得m=-1,a=2,满足条件m2+2a>0;
当a=2m-1时,代入①整理得 4m2-4m+7=0,无解.
综上所述,存在满足条件的直线l,其方程为y=-x+2…(14分)
已知直线l:y=x+,圆O:x2+y2=5,椭圆E:
+
=1(a>b>0)的离心率e=
,直线l被圆O截得的弦长与椭圆的短轴长相等.
(Ⅰ)求椭圆E的方程;
(Ⅱ)过圆O上任意一点P作椭圆E的两条切线,若切线都存在斜率,求证两切线斜率之积为定值.
正确答案
(Ⅰ)解:设椭圆半焦距为c,圆心O到l的距离d==
,
∴直线l被圆O截得的弦长为,
由2b=,解得b=
,
∵椭圆E:+
=1(a>b>0)的离心率e=
,
∴
∴,解得a2=3
∴椭圆E的方程为;
(Ⅱ)证明:设P(x0,y0),过点P的椭圆E的切线l0的方程为y-y0=k(x-x0)
与椭圆方程联立,消去y可得(3+2k2)x2+4k(y0-kx0)x+2(kx0-y0)2-6=0
∴△=[4k(y0-kx0)]2-4(3+2k2)[2(kx0-y0)2-6]=0
∴()k2+2kx0y0-(
)=0
设满足题意的椭圆的两条切线的斜率分别为k1,k2,
∴k1k2=-
∵P在圆O上,∴,
∴k1k2=-=-1
∴两切线斜率之积为定值-1.
解析
(Ⅰ)解:设椭圆半焦距为c,圆心O到l的距离d==
,
∴直线l被圆O截得的弦长为,
由2b=,解得b=
,
∵椭圆E:+
=1(a>b>0)的离心率e=
,
∴
∴,解得a2=3
∴椭圆E的方程为;
(Ⅱ)证明:设P(x0,y0),过点P的椭圆E的切线l0的方程为y-y0=k(x-x0)
与椭圆方程联立,消去y可得(3+2k2)x2+4k(y0-kx0)x+2(kx0-y0)2-6=0
∴△=[4k(y0-kx0)]2-4(3+2k2)[2(kx0-y0)2-6]=0
∴()k2+2kx0y0-(
)=0
设满足题意的椭圆的两条切线的斜率分别为k1,k2,
∴k1k2=-
∵P在圆O上,∴,
∴k1k2=-=-1
∴两切线斜率之积为定值-1.
己知椭圆C:+
=1(a>b>0)的离心率为
,其中左焦点F(-2,0).
(1)求椭圆C的方程;
(2)若直线y=x+m(m>0)与椭圆C交于不同的两点A,B,且线段AB的中点M在圆x2+y2=1上,求|AB|.
正确答案
解:(1)由题意,,解得:a2=8,b2=4.
∴椭圆C的方程为;
(2)联立,得3x2+4mx+2m2-8=0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则.
∴,
∴A,B的中点坐标为(),
又线段AB的中点M在圆x2+y2=1上,
∴,解得:
.
∴,
=
.
则|AB|==
=
.
解析
解:(1)由题意,,解得:a2=8,b2=4.
∴椭圆C的方程为;
(2)联立,得3x2+4mx+2m2-8=0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则.
∴,
∴A,B的中点坐标为(),
又线段AB的中点M在圆x2+y2=1上,
∴,解得:
.
∴,
=
.
则|AB|==
=
.
直线y=kx+m(k∈R)与椭圆恒有交点,则m的取值范围是( )
正确答案
解析
解:∵直线y=kx+m(k∈R)过定点(0,m)
若直线y=kx+m(k∈R)与椭圆恒有交点,
则点(0,m)在椭圆内部,∴-<m<
故选A
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