- 直线与圆锥曲线的综合问题
- 共2643题
已知抛物线y2=4x,焦点为F,顶点为O,点P在抛物线上移动,Q是OP的中点,M是FQ的中点,求点M的轨迹方程.
正确答案
解:设M(x,y),P(x1,y1),Q(x2,y2),易求y2=4x的焦点F的坐标为(1,0)
∵M是FQ的中点,
∴⇒
,又Q是OP的中点
∴⇒
,
∵P在抛物线y2=4x上,∴(4y)2=4(4x-2),
所以M点的轨迹方程为
解析
解:设M(x,y),P(x1,y1),Q(x2,y2),易求y2=4x的焦点F的坐标为(1,0)
∵M是FQ的中点,
∴⇒
,又Q是OP的中点
∴⇒
,
∵P在抛物线y2=4x上,∴(4y)2=4(4x-2),
所以M点的轨迹方程为
已知曲线C1的方程(a>b>0),且离心率等于
,曲线C2的方程为x2+y2=8,若曲线C1与C2的四个交点围成面积为16的矩形.
(1)求曲线C1的标准方程;
(2)若曲线C1上总存在关于直线l:y=x+m对称的两点,求实数m的取值范围.
正确答案
解:(1)设交点为(x,y),则
由题意,=
,可得a=2b,代入
,可得x2+4y2=4b2①,
又x2+y2=8②,2x•2y=16③,
∴由①②③可得x=y=2,b=,
∴曲线C1的标准方程;
(2)设椭圆上存在关于直线y=x+m对称的两点为A(x1,y1),B(x2,y2)
根据对称性可知线段AB被直线y=x+m垂直平分,且AB的中点M(x0,y0)在直线y=x+m上,且KAB=-1
故可设直线AB的方程为y=-x+b
联立方程,整理可得5x2-8bx+4b2-20=0
∴x1+x2=,y1+y2=2b-(x1+x2)=
由△=64b2-20(4b2-20)>0可得-5<b<5
∴x0=,y0=
∵AB的中点在直线y=x+m上
∴,
∴m=-
∴-3<m<3.
解析
解:(1)设交点为(x,y),则
由题意,=
,可得a=2b,代入
,可得x2+4y2=4b2①,
又x2+y2=8②,2x•2y=16③,
∴由①②③可得x=y=2,b=,
∴曲线C1的标准方程;
(2)设椭圆上存在关于直线y=x+m对称的两点为A(x1,y1),B(x2,y2)
根据对称性可知线段AB被直线y=x+m垂直平分,且AB的中点M(x0,y0)在直线y=x+m上,且KAB=-1
故可设直线AB的方程为y=-x+b
联立方程,整理可得5x2-8bx+4b2-20=0
∴x1+x2=,y1+y2=2b-(x1+x2)=
由△=64b2-20(4b2-20)>0可得-5<b<5
∴x0=,y0=
∵AB的中点在直线y=x+m上
∴,
∴m=-
∴-3<m<3.
已知点(p>0,p是常数),且动点P到x轴的距离比到点F的距离小
.
(1)求动点P的轨迹E的方程;
(2)(i)已知点M(2,2),若曲线E上存在不同两点A、B满足,求实数p的取值范围;
(ii)当p=2时,抛物线L上是否存在异于A、B的点C,使得经过A、B、C三点的圆和抛物线L在点C处有相同的切线,若存在,求出点C的坐标,若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(1)设P(x,y),则
∵点(p>0,p是常数),且动点P到x轴的距离比到点F的距离小
,
∴|y|=+
,化简可得x2=2py;
(2)(i)设A,B两点的坐标为A(x1,y1),B(x2,y2),且x1<x2.
∵,可得M为AB的中点,即x1+x2=4.
显然直线AB与x轴不垂直,设直线AB的方程为y-2=k(x-2),即y=kx+2-2k,
将y=kx+2-2k代入x2=2py中,得x2-2pkx+4(k-1)p=0.…(2分)
∴,∴p>1,故p的取值范围为(1,+∞).
(ii)当p=2时,由(i)求得A,B的坐标分别为A(0,0),B(4,4).
假设抛物线L:x2=4y上存在点(t≠0且t≠4),使得经过A、B、C三点的圆和抛物线L在点C处有相同的切线.
设圆的圆心坐标为N(a,b),
∵,∴
,
即,解得
∵抛物线L在点C处切线的斜率为,而t≠0,且该切线与NC垂直,
∴,即
.
将,
代入上式,得t3-2t2-8t=0.
即t(t-4)(t+2)=0.∵t≠0且t≠4,∴t=-2.
故满足题设的点C存在,其坐标为 (-2,1).
解析
解:(1)设P(x,y),则
∵点(p>0,p是常数),且动点P到x轴的距离比到点F的距离小
,
∴|y|=+
,化简可得x2=2py;
(2)(i)设A,B两点的坐标为A(x1,y1),B(x2,y2),且x1<x2.
∵,可得M为AB的中点,即x1+x2=4.
显然直线AB与x轴不垂直,设直线AB的方程为y-2=k(x-2),即y=kx+2-2k,
将y=kx+2-2k代入x2=2py中,得x2-2pkx+4(k-1)p=0.…(2分)
∴,∴p>1,故p的取值范围为(1,+∞).
(ii)当p=2时,由(i)求得A,B的坐标分别为A(0,0),B(4,4).
假设抛物线L:x2=4y上存在点(t≠0且t≠4),使得经过A、B、C三点的圆和抛物线L在点C处有相同的切线.
设圆的圆心坐标为N(a,b),
∵,∴
,
即,解得
∵抛物线L在点C处切线的斜率为,而t≠0,且该切线与NC垂直,
∴,即
.
将,
代入上式,得t3-2t2-8t=0.
即t(t-4)(t+2)=0.∵t≠0且t≠4,∴t=-2.
故满足题设的点C存在,其坐标为 (-2,1).
记平面内与两定点A1(-2,0),A2(2,0)连线的斜率之积等于常数m(其中m<0)的动点B的轨迹,加上A1,A2两点所构成的曲线为C
(I)求曲线C的方程,并讨论C的形状与m的值的关系;
(Ⅱ)当m=时,过点F(1,0)且斜率为k(k#0)的直线l1交曲线C于M.N两点,若弦MN的中点为P,过点P作直线l2交x轴于点Q,且满足
•
.试求
的取值范围.
正确答案
解:(I)设动点B(x,y).
当x≠±2时,由条件可得•
=
•
=
=m
即mx2-y2=4m(x≠±2).
又A1(-2,0)、A2(2,0)的坐标满足mx2-y2=4m.
当m<-1时,曲线C的方程为+
=1,曲线C是焦点在y轴上的椭圆;
当m=-1时,曲线C的方程为x2+y2=4,曲线C是圆心在原点上的圆;
当-1<m<0时,曲线C的方程为+
=1,曲线C是焦点在x轴上的椭圆;
(Ⅱ)由(I)知,曲线C的方程为+
=1.
依题意,直线l1的方程为y=k(x-1).
代入椭圆方程可得:(3+4k2)x2-8k2x+4k2-12=0
设M(x1,y1),N(x2,y2),则
由韦达定理得:x1+x2=-,x1x2=
∴弦MN的中点为P(,
)
∴|MN|==
直线l2的方程为
由y=0,可得x=,则Q(
,0),
∴|PQ|=
∴=
∵k2+1>1,∴0<<1
∴
∴的取值范围为(0,
).
解析
解:(I)设动点B(x,y).
当x≠±2时,由条件可得•
=
•
=
=m
即mx2-y2=4m(x≠±2).
又A1(-2,0)、A2(2,0)的坐标满足mx2-y2=4m.
当m<-1时,曲线C的方程为+
=1,曲线C是焦点在y轴上的椭圆;
当m=-1时,曲线C的方程为x2+y2=4,曲线C是圆心在原点上的圆;
当-1<m<0时,曲线C的方程为+
=1,曲线C是焦点在x轴上的椭圆;
(Ⅱ)由(I)知,曲线C的方程为+
=1.
依题意,直线l1的方程为y=k(x-1).
代入椭圆方程可得:(3+4k2)x2-8k2x+4k2-12=0
设M(x1,y1),N(x2,y2),则
由韦达定理得:x1+x2=-,x1x2=
∴弦MN的中点为P(,
)
∴|MN|==
直线l2的方程为
由y=0,可得x=,则Q(
,0),
∴|PQ|=
∴=
∵k2+1>1,∴0<<1
∴
∴的取值范围为(0,
).
如图,设P是圆x2+y2=2上的动点,PD⊥x轴,垂足为D,M为线段PD上一点,且|PD|=
|MD|,点A、F1的坐标分别为(0,
),(-1,0).
(1)求点M的轨迹方程;
(2)求|MA|+|MF1|的最大值,并求此时点M的坐标.
正确答案
解:(1)设M的坐标为(x,y),P的坐标为(xp,yp)
∵PD⊥x轴,垂足为D,M为线段PD上一点,且|PD|=|MD|,
∴xp=x,yp=y
∵P是圆x2+y2=2上的动点,
∴x2+2y2=2;
(2)由(1)知,M的轨迹方程是椭圆,F1是左焦点,设右焦点为F2,坐标为(1,0)
∴|MA|+|MF1|=2+|MA|-|MF2|≤2
+|AF2|=2
+
当A,F2,M三点共线,且M在AF2延长线上时,取等号
直线AF2的方程为,与椭圆方程联立,解得
∴所求最大值为2+
,此时M的坐标为(
).
解析
解:(1)设M的坐标为(x,y),P的坐标为(xp,yp)
∵PD⊥x轴,垂足为D,M为线段PD上一点,且|PD|=|MD|,
∴xp=x,yp=y
∵P是圆x2+y2=2上的动点,
∴x2+2y2=2;
(2)由(1)知,M的轨迹方程是椭圆,F1是左焦点,设右焦点为F2,坐标为(1,0)
∴|MA|+|MF1|=2+|MA|-|MF2|≤2
+|AF2|=2
+
当A,F2,M三点共线,且M在AF2延长线上时,取等号
直线AF2的方程为,与椭圆方程联立,解得
∴所求最大值为2+
,此时M的坐标为(
).
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