- 直线与圆锥曲线的综合问题
- 共2643题
已知a>b>0F是方程的椭圆E的一个焦点,P、A,B是椭圆E上的点,
与x轴平行,
=
,设A(x1,y1),B(x2,y2),
,
,
原点O与A、B两点构成的△AOB的面积为S
(I )求椭圆E的离心率
(II)设椭圆E上的点与椭圆£的长轴的两个端点构成的三角形的面积的最大值等于2,S是否为定值?如果是,求出这个定值:如果不是,请说明理由.
正确答案
解:(I )∵a>b>0,P是椭圆E上的点,与x轴平行,
∴,
∵=
,
∴,
∴,
∴.
(II)∵椭圆E上的点与椭圆E的长轴的两个端点构成的三角形的面积的最大值等于2,
∴ab=2,解方程组,得
,
∴椭圆E的方程为.
若直线AB与x轴垂直,则由椭圆的对称性得A(x1,y1),B(x1,-y1),
∵,
∴,
即y1=±2x1.
此时S=.
当直线AB的斜率存在时,设直线AB为:kx-y+m=0,
设A(x1,kx1+m),B(x2,kx2+m),
则,
,
∵,
∴,
即(4+k2)x1x2+mk(x1+x2)+m2=0x1x2+mk(x1+x2)+m2=0,
由,得(4+k2)x2+2kmx+m2-4=0,
∴,
∴,
∵(4+k2)x1x2+mk(x1+x2)+m2=0,
∴8m2-4k2-16=0,即mk(x1+x2)+m2=0.
∵
=
=.
原点O到kx-y+m=0的距离,
∴.
综上所述,△AOB的面积是定值,等于1.
解析
解:(I )∵a>b>0,P是椭圆E上的点,与x轴平行,
∴,
∵=
,
∴,
∴,
∴.
(II)∵椭圆E上的点与椭圆E的长轴的两个端点构成的三角形的面积的最大值等于2,
∴ab=2,解方程组,得
,
∴椭圆E的方程为.
若直线AB与x轴垂直,则由椭圆的对称性得A(x1,y1),B(x1,-y1),
∵,
∴,
即y1=±2x1.
此时S=.
当直线AB的斜率存在时,设直线AB为:kx-y+m=0,
设A(x1,kx1+m),B(x2,kx2+m),
则,
,
∵,
∴,
即(4+k2)x1x2+mk(x1+x2)+m2=0x1x2+mk(x1+x2)+m2=0,
由,得(4+k2)x2+2kmx+m2-4=0,
∴,
∴,
∵(4+k2)x1x2+mk(x1+x2)+m2=0,
∴8m2-4k2-16=0,即mk(x1+x2)+m2=0.
∵
=
=.
原点O到kx-y+m=0的距离,
∴.
综上所述,△AOB的面积是定值,等于1.
如图,以椭圆
的中心O为圆心,分别以a和b为半径作大圆和小圆.过椭圆右焦点F(c,0)(c>b)作垂直于x轴的直线交大圆于第一象限内的点A.连接OA交小圆于点B.设直线BF是小圆的切线.
(1)求证c2=ab,并求直线BF与y轴的交点M的坐标;
(2)设直线BF交椭圆于P、Q两点,求证•
=
b2.
正确答案
解:(1)由题设条件知,Rt△OFA∽Rt△OBF,
故,即
,因此c2=ab.①(2分)
在Rt△OFA中,FA==
=b
于是,直线OA的斜KOA=.设直线BF的斜率为k,k=-
=-
.
所以直线BF的方程为:(5分)
直线BF与y轴的交点为.(6分)
(2)由(1),得直线BF得方程为y=kx+a,②
由已知,P(x1,y1),Q(x2,y2),则它们的坐标满足方程③
由方程组③消y,并整理得(b2+a2k2)x2+2a3x2+2a3kx+a4-a2b2=0,④
由式①、②和④,.
综上,得到,(12分)
又因a2-ab+b2=a2-c2+b2=2b2,得
•
=
=
=
=
=
a(a-b)
═b2.(15分)
解析
解:(1)由题设条件知,Rt△OFA∽Rt△OBF,
故,即
,因此c2=ab.①(2分)
在Rt△OFA中,FA==
=b
于是,直线OA的斜KOA=.设直线BF的斜率为k,k=-
=-
.
所以直线BF的方程为:(5分)
直线BF与y轴的交点为.(6分)
(2)由(1),得直线BF得方程为y=kx+a,②
由已知,P(x1,y1),Q(x2,y2),则它们的坐标满足方程③
由方程组③消y,并整理得(b2+a2k2)x2+2a3x2+2a3kx+a4-a2b2=0,④
由式①、②和④,.
综上,得到,(12分)
又因a2-ab+b2=a2-c2+b2=2b2,得
•
=
=
=
=
=
a(a-b)
═b2.(15分)
已知椭圆+
=1(a>b>0)的离心率是
.
(1)若点P(2,1)在椭圆上,求椭圆的方程;
(2)若存在过点A(1,0)的直线l,使点C(2,0)关于直线l的对称点在椭圆上,求椭圆的焦距的取值范围.
正确答案
解:(1)∵椭圆+
=1(a>b>0)的离心率是
,点P(2,1)在椭圆上,
∴,
∴a2=8,b2=2,
∴椭圆的方程为;
(2)依题意,直线l的斜率存在且不为0,则直线l的方程为:y=k(x-1).
设点C(2,0)关于直线l的对称点为C′(a,b),则,
∴,
,
若点C′(a,b)在椭圆上,则
,
∴b2k4+(2b2-4)k2+(b2-1)=0,
设k2=t,因此原问题转化为关于t的方程b2t2+(2b2-4)t+(b2-1)=0有正根.
①当b2-1<0时,方程一定有正根;
②当b2-1≥0时,则有,
∴b2≤
∴综上得0<b≤.
又椭圆的焦距为2c=2b,
∴0<2c≤4.
故椭圆的焦距的取值范围是(0,4]
解析
解:(1)∵椭圆+
=1(a>b>0)的离心率是
,点P(2,1)在椭圆上,
∴,
∴a2=8,b2=2,
∴椭圆的方程为;
(2)依题意,直线l的斜率存在且不为0,则直线l的方程为:y=k(x-1).
设点C(2,0)关于直线l的对称点为C′(a,b),则,
∴,
,
若点C′(a,b)在椭圆上,则
,
∴b2k4+(2b2-4)k2+(b2-1)=0,
设k2=t,因此原问题转化为关于t的方程b2t2+(2b2-4)t+(b2-1)=0有正根.
①当b2-1<0时,方程一定有正根;
②当b2-1≥0时,则有,
∴b2≤
∴综上得0<b≤.
又椭圆的焦距为2c=2b,
∴0<2c≤4.
故椭圆的焦距的取值范围是(0,4]
若F1、F2分别是椭圆的左右焦点,P是该椭圆上的一个动点,且
.
(1)求出这个椭圆的方程;
(2)是否存在过定点N(0,2)的直线l与椭圆交于不同两点A、B,使∠AOB=90°(其中O为坐标原点)?若存在,求出直线l的斜率k,若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(1)∵F1、F2分别是椭圆的左右焦点,
P是该椭圆上的一个动点,且|PF1|+|PF2|=4,|F1F2|=2,
∴,
即a=2,c=,∴
,
∴椭圆方程为.
(2)当l的斜率不存在时,即x=0不满足题设条件…3
设l为y=kx+2,A(x1,y1),B(x2,y2),
则,
∴,
∴,
∵∠AOB=90°,∴,
∴k2=4,k=±2.
解析
解:(1)∵F1、F2分别是椭圆的左右焦点,
P是该椭圆上的一个动点,且|PF1|+|PF2|=4,|F1F2|=2,
∴,
即a=2,c=,∴
,
∴椭圆方程为.
(2)当l的斜率不存在时,即x=0不满足题设条件…3
设l为y=kx+2,A(x1,y1),B(x2,y2),
则,
∴,
∴,
∵∠AOB=90°,∴,
∴k2=4,k=±2.
动点P到定点F(1,0)和定直线x=3的距离之和为4;
(1)求动点P的轨迹方程;
(2)过点F做斜率为k的直线交P点的轨迹于AB两点|AB|=f(k),求f(k)的最大值.
正确答案
解:(1)设P(x,y),由题意有
当x≥3时,有,整理得y2=-12(x-4);
当x<3时,有,整理得y2=4x
故点P的轨迹方程为
(2)设直线AB的方程为y=k(x-1),易求得曲线y2=4x与曲线y2=-12(x-4)的交点为和
,从而可得到,当A、B两点都在曲线y2=4x(0≤x≤3)上时,
;当点A在曲线y2=4x(0≤x≤3)上,点B在曲线y2=-12(x-4)(3≤x≤4)上时,
.
(i)当A、B两点都在曲线y2=4x(0≤x≤3)上时,设A(x1,y1),B(x2,y2)
由
于是,,所以
,当且仅当
时取等号.
(ii)当点A在曲线y2=4x(0≤x≤3)上,点B在曲线y2=-12(x-4)(3≤x≤4)上时,
设A(x1,y1),B(x2,y2),
当时,由
,解得
由,解得
因为曲线y2=4x(0≤x≤3)的准线为x=-1,焦点为F(1,0),曲线y2=-12(x-4)(3≤x≤4)的准线为x=7,焦点为F(1,0),所以|FA|=x1+1,|FB|=7-x2,所以
故,当且仅当
时取等号.
当k=0时,易知|AB|=4.
综上知,f(k)的最大值为.
解析
解:(1)设P(x,y),由题意有
当x≥3时,有,整理得y2=-12(x-4);
当x<3时,有,整理得y2=4x
故点P的轨迹方程为
(2)设直线AB的方程为y=k(x-1),易求得曲线y2=4x与曲线y2=-12(x-4)的交点为和
,从而可得到,当A、B两点都在曲线y2=4x(0≤x≤3)上时,
;当点A在曲线y2=4x(0≤x≤3)上,点B在曲线y2=-12(x-4)(3≤x≤4)上时,
.
(i)当A、B两点都在曲线y2=4x(0≤x≤3)上时,设A(x1,y1),B(x2,y2)
由
于是,,所以
,当且仅当
时取等号.
(ii)当点A在曲线y2=4x(0≤x≤3)上,点B在曲线y2=-12(x-4)(3≤x≤4)上时,
设A(x1,y1),B(x2,y2),
当时,由
,解得
由,解得
因为曲线y2=4x(0≤x≤3)的准线为x=-1,焦点为F(1,0),曲线y2=-12(x-4)(3≤x≤4)的准线为x=7,焦点为F(1,0),所以|FA|=x1+1,|FB|=7-x2,所以
故,当且仅当
时取等号.
当k=0时,易知|AB|=4.
综上知,f(k)的最大值为.
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