- 直线与圆锥曲线的综合问题
- 共2643题
如图,在△ABC中,已知A(-
,0),B(
,0),CD⊥AB于D,△ABC的垂心为H,且
.
(Ⅰ)求点H的轨迹方程;
(Ⅱ)若过定点F(0,2)的直线交曲线E于不同的两点G,H(点G在F,H之间),且满足,求λ的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)设点H的坐标为(x,y),C点坐标为(x,m),则D(x,0),
∴,
∴m=2y,故C点为(x,2y),
∵,
∴(2分)
故点H的轨迹方程为.(6分)
(Ⅱ)直线GH斜率存在时,设G(x1,y1),H(x2,y2),
∵,
∴(x1,y1-2)=λ(x2,y2-2),
∴x1=λx2,x1+x2=(1+λ)x2,x1x2=λx22,
∴,
∴,整理,得
,
∵,∴
,∴
,
∴,
又∵0<λ<1,∴.
当直线GH斜率不存在时,方程为x=0,,
∴.
故所求的λ的取值范围是[..
解析
解:(Ⅰ)设点H的坐标为(x,y),C点坐标为(x,m),则D(x,0),
∴,
∴m=2y,故C点为(x,2y),
∵,
∴(2分)
故点H的轨迹方程为.(6分)
(Ⅱ)直线GH斜率存在时,设G(x1,y1),H(x2,y2),
∵,
∴(x1,y1-2)=λ(x2,y2-2),
∴x1=λx2,x1+x2=(1+λ)x2,x1x2=λx22,
∴,
∴,整理,得
,
∵,∴
,∴
,
∴,
又∵0<λ<1,∴.
当直线GH斜率不存在时,方程为x=0,,
∴.
故所求的λ的取值范围是[..
已知椭圆C的中心在原点,焦点在x轴上,以两个焦点和短轴的两个端点为顶点的四边形是一个面积为8的正方形(记为Q).
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)设点P是直线x=-4与x轴的交点,过点P的直线l与椭圆C相交于M,N两点,当线段MN的中点落在正方形Q内(包括边界)时,求直线l斜率的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)依题意,设椭圆C的方程为
,焦距为2c,
由题设条件知,a2=8,b=c
所以=4,
故椭圆的方程为;
(II)椭圆C的左准线方程为x=-4,所以点P的坐标为(-4,0)
显然直线l的斜率存在,所以设直线l的方程为y=k(x+4)
设点M,N的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),线段MN的中点为G(x0,y0)
由直线代入椭圆方程得(1+2k2)x2+16k2x+32k2-8=0.①
由△=(16k2)2-4(1+2k2)(32k2-8)>0解得-<k<
.②
因为x1,x2是方程①的两根,
所以x1+x2=-,于是x0=
=-
,y0=
.
因为x0==-
≤0,所以点G不可能在y轴的右边,
又直线F1B2,F1B1方程分别为y=x+2,y=-x-2
所以点G在正方形Q内(包括边界)的充要条件为,即
解得,此时②也成立.
故直线l斜率的取值范围是.
解析
解:(Ⅰ)依题意,设椭圆C的方程为
,焦距为2c,
由题设条件知,a2=8,b=c
所以=4,
故椭圆的方程为;
(II)椭圆C的左准线方程为x=-4,所以点P的坐标为(-4,0)
显然直线l的斜率存在,所以设直线l的方程为y=k(x+4)
设点M,N的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),线段MN的中点为G(x0,y0)
由直线代入椭圆方程得(1+2k2)x2+16k2x+32k2-8=0.①
由△=(16k2)2-4(1+2k2)(32k2-8)>0解得-<k<
.②
因为x1,x2是方程①的两根,
所以x1+x2=-,于是x0=
=-
,y0=
.
因为x0==-
≤0,所以点G不可能在y轴的右边,
又直线F1B2,F1B1方程分别为y=x+2,y=-x-2
所以点G在正方形Q内(包括边界)的充要条件为,即
解得,此时②也成立.
故直线l斜率的取值范围是.
已知椭圆C两焦点坐标分别为,
,且经过点
.
(Ⅰ)求椭圆C的标准方程;
(Ⅱ)已知点A(0,-1),直线l与椭圆C交于两点M,N.若△AMN是以A为直角顶点的等腰直角三角形,试求直线l的方程.
正确答案
解:(Ⅰ)设椭圆标准方程为.
依题意,所以a=2.
又,所以b2=a2-c2=1.
于是椭圆C的标准方程为. …(5分)
(Ⅱ)依题意,显然直线l斜率存在.设直线l的方程为y=kx+m,则
由得(4k2+1)x2+8kmx+4m2-4=0.
因为△=64k2m2-4(4k2+1)(4m2-4)>0,得4k2-m2+1>0. …①
设M(x1,y1),N(x2,y2),线段MN中点为Q(x0,y0),则
于是.
因为|AM|=|AN|,线段MN中点为Q,所以AQ⊥MN.
(1)当x0≠0,即k≠0且m≠0时,,整理得3m=4k2+1. …②
因为AM⊥AN,,
所以=
,
整理得5m2+2m-3=0,解得或m=-1.
当m=-1时,由②不合题意舍去.
由①②知,时,
.
(2)当x0=0时,
(ⅰ)若k=0时,直线l的方程为y=m,代入椭圆方程中得.
设,
,依题意,若△AMN为等腰直角三角形,则AQ=QN.
即,解得m=-1或
.m=-1不合题意舍去,
即此时直线l的方程为.
(ⅱ)若k≠0且m=0时,即直线l过原点.
依椭圆的对称性有Q(0,0),则依题意不能有AQ⊥MN,即此时不满足△AMN为等腰直角三角形.
综上,直线l的方程为或
或
.…(14分)
解析
解:(Ⅰ)设椭圆标准方程为.
依题意,所以a=2.
又,所以b2=a2-c2=1.
于是椭圆C的标准方程为. …(5分)
(Ⅱ)依题意,显然直线l斜率存在.设直线l的方程为y=kx+m,则
由得(4k2+1)x2+8kmx+4m2-4=0.
因为△=64k2m2-4(4k2+1)(4m2-4)>0,得4k2-m2+1>0. …①
设M(x1,y1),N(x2,y2),线段MN中点为Q(x0,y0),则
于是.
因为|AM|=|AN|,线段MN中点为Q,所以AQ⊥MN.
(1)当x0≠0,即k≠0且m≠0时,,整理得3m=4k2+1. …②
因为AM⊥AN,,
所以=
,
整理得5m2+2m-3=0,解得或m=-1.
当m=-1时,由②不合题意舍去.
由①②知,时,
.
(2)当x0=0时,
(ⅰ)若k=0时,直线l的方程为y=m,代入椭圆方程中得.
设,
,依题意,若△AMN为等腰直角三角形,则AQ=QN.
即,解得m=-1或
.m=-1不合题意舍去,
即此时直线l的方程为.
(ⅱ)若k≠0且m=0时,即直线l过原点.
依椭圆的对称性有Q(0,0),则依题意不能有AQ⊥MN,即此时不满足△AMN为等腰直角三角形.
综上,直线l的方程为或
或
.…(14分)
直线y=x-3与抛物线y2=4x交于A、B两点,过A、B两点向抛物线的准线作垂线,垂足分别为P、Q,则梯形APQB的面积为( )
正确答案
解析
解:直线y=x-3与抛物线y2=4x交于A,B两点,过A,B两点向抛物线的准线作垂线,垂足分别为P,Q,
联立方程组得,
消元得x2-10x+9=0,
解得,和
,
∴|AP|=10,|BQ|=2,|PQ|=8,梯形APQB的面积为48,
故选A.
已知椭圆E:
+
=1(a>b>0)的右焦点为F(1,0),设左顶点为A,上顶点为B,且
•
=
•
,如图所示.
(Ⅰ)求椭圆E的方程;
(Ⅱ)若点A与椭圆上的另一点C(非右顶点)关于直线l对称,直线l上一点N(0,y0)满足•
=0,求点C的坐标.
正确答案
解:(Ⅰ)由题意,A(-a,0),B(0,b),F(1,0),
∵•
=
•
,
∴b2-a-1=0,
∵b2=a2-1,∴a2-a-2=0,解得a=2,
∴a2=4,b2=3,
∴椭圆E的方程为;
(Ⅱ)设C(x1,y1)(y1≠0),且A(-2,0),则AC的中点M(,
),
由已知kAC=,则kl=-
,
∴l:y-=-
(x-
),
令x=0,则y0==-
,
即N(0,-),
∴•
=(-2,
)•(x1,
)=-2x1+
=0,
∴7x12+96x1-28=0
∴x1=(x1=-14舍去),
∴y1=±,
∴C(,±
).
解析
解:(Ⅰ)由题意,A(-a,0),B(0,b),F(1,0),
∵•
=
•
,
∴b2-a-1=0,
∵b2=a2-1,∴a2-a-2=0,解得a=2,
∴a2=4,b2=3,
∴椭圆E的方程为;
(Ⅱ)设C(x1,y1)(y1≠0),且A(-2,0),则AC的中点M(,
),
由已知kAC=,则kl=-
,
∴l:y-=-
(x-
),
令x=0,则y0==-
,
即N(0,-),
∴•
=(-2,
)•(x1,
)=-2x1+
=0,
∴7x12+96x1-28=0
∴x1=(x1=-14舍去),
∴y1=±,
∴C(,±
).
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