- 直线与圆锥曲线的综合问题
- 共2643题
已知椭圆C:
的右顶点A(2,0),离心率为
,O为坐标原点.
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)已知P(异于点A)为椭圆C上一个动点,过O作线段AP的垂线l交椭圆C于点E,D,求的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)因为 A(2,0)是椭圆C的右顶点,所以a=2.
又,所以
.
所以 b2=a2-c2=4-3=1.
所以椭圆C的方程为.…(3分)
(Ⅱ)当直线AP的斜率为0时,|AP|=4,DE为椭圆C的短轴,则|DE|=2,所以.…(5分)
当直线AP的斜率不为0时,设直线AP的方程为y=k(x-2),P(x0,y0),
则直线DE的方程为.…(6分)
由得x2+4[k(x-2)]2-4=0,即(1+4k2)x2-16k2x+16k2-4=0.
所以,所以
.…(8分)
所以 ,即
.
类似可求.
所以.…(11分)
设,则k2=t2-4,t>2.
∴.
令,则
.所以 g(t)是一个增函数.
所以 .
综上,的取值范围是
.…(13分)
解析
解:(Ⅰ)因为 A(2,0)是椭圆C的右顶点,所以a=2.
又,所以
.
所以 b2=a2-c2=4-3=1.
所以椭圆C的方程为.…(3分)
(Ⅱ)当直线AP的斜率为0时,|AP|=4,DE为椭圆C的短轴,则|DE|=2,所以.…(5分)
当直线AP的斜率不为0时,设直线AP的方程为y=k(x-2),P(x0,y0),
则直线DE的方程为.…(6分)
由得x2+4[k(x-2)]2-4=0,即(1+4k2)x2-16k2x+16k2-4=0.
所以,所以
.…(8分)
所以 ,即
.
类似可求.
所以.…(11分)
设,则k2=t2-4,t>2.
∴.
令,则
.所以 g(t)是一个增函数.
所以 .
综上,的取值范围是
.…(13分)
已知点P是直角坐标平面内的动点,点P到直线l1:x=-2的距离为d1,到点F(-1,0)的距离为d2,且.
(1)求动点P所在曲线C的方程;
(2)直线l过点F且与曲线C交于不同两点A、B(点A或B不在x轴上),分别过A、B点作直线l1:x=-2的垂线,对应的垂足分别为M、N,试判断点F与以线段MN为直径的圆的位置关系(指在圆内、圆上、圆外等情况);
(3)记S1=S△FAM,S2=S△FMN,S3=S△FBN(A、B、M、N是(2)中的点),问是否存在实数λ,使S22=λS1S3成立.若存在,求出λ的值;若不存在,请说明理由.
进一步思考问题:若上述问题中直线、点F(-c,0)、曲线C:
,则使等式S22=λS1S3成立的λ的值仍保持不变.请给出你的判断______ (填写“不正确”或“正确”)(限于时间,这里不需要举反例,或证明).
正确答案
解:(1)设动点为P(x,y),(1分)
依据题意,有,化简得
.(3分) 因此,动点P所在曲线C的方程是:
.(4分)
(2)点F在以MN为直径的圆的外部.
理由:由题意可知,当过点F的直线l的斜率为0时,不合题意,故可设直线l:x=my-1,
如图所示.(5分)
联立方程组,可化为(2+m2)y2-2my-1=0,
则点A(x1,y1)、B(x2,y2)的坐标满足.(7分)
又AM⊥l1、BN⊥l1,可得点M(-2,y1)、N(-2,y2).
点与圆的位置关系,可以比较点到圆心的距离与半径的大小来判断,也可以计算点与直径形成的张角是锐角、直角、钝角来加以判断.
因,
,则
=
.(9分)
于是,∠MFN为锐角,即点F在以MN为直径的圆的外部.(10分)
(3)依据(2)可算出,
,
则=
=
,
=
=
.(14分)
所以,S22=4S1S3,即存在实数λ=4使得结论成立.(15分)
对进一步思考问题的判断:正确.(18分)
解析
解:(1)设动点为P(x,y),(1分)
依据题意,有,化简得
.(3分) 因此,动点P所在曲线C的方程是:
.(4分)
(2)点F在以MN为直径的圆的外部.
理由:由题意可知,当过点F的直线l的斜率为0时,不合题意,故可设直线l:x=my-1,
如图所示.(5分)
联立方程组,可化为(2+m2)y2-2my-1=0,
则点A(x1,y1)、B(x2,y2)的坐标满足.(7分)
又AM⊥l1、BN⊥l1,可得点M(-2,y1)、N(-2,y2).
点与圆的位置关系,可以比较点到圆心的距离与半径的大小来判断,也可以计算点与直径形成的张角是锐角、直角、钝角来加以判断.
因,
,则
=
.(9分)
于是,∠MFN为锐角,即点F在以MN为直径的圆的外部.(10分)
(3)依据(2)可算出,
,
则=
=
,
=
=
.(14分)
所以,S22=4S1S3,即存在实数λ=4使得结论成立.(15分)
对进一步思考问题的判断:正确.(18分)
已知定点F1(-1,0),F2(1,0),P为圆F1:(x+1)2+y2=8上一动点,点M满足(+
)•
=0,
=λ
(0≤λ≤1).
(Ⅰ)求动点M的轨迹C的方程;
(Ⅱ)设点M坐标为(x,y),求证:|MF2|=-
x;
(Ⅲ)过点F2作直线l交C于A,B两点,求+
的值.
正确答案
解:(Ⅰ)∵点M满足(+
)•
=0,
∴(+
)•(
-
)=(
+
)•(
+
)=
2-
2=0,
即||=|
|.
又=λ
,∴F1,M,P三点共线,
由题意知M在线段F1P上,∴|F1M|+|MP|=2
∴|F1M|+|MF2|=2,
∴M的轨迹是以F1,F2为焦点,长轴长为2的椭圆,
∴M的轨迹C的方程为; (4分)
(Ⅱ)设M(x,y),|F1M|=,
又∵,
∴|F1M|==
|x-2|
∴-2≤x≤2,
∴|MF2|=-
x;
(Ⅲ)(1)当直线l斜率不存在时,|AF2|=|BF2|=,
∴+
=2
,(8分)
(1)当直线l斜率存在时,设直线l:y=k(x-1),A(x1,y1),B(x2,y2)
直线l与联立得:(1+2k2)x2-4k2x+2k2-2=0,
韦达定理得:x1+x2=,x1x2=
由(Ⅱ)问结论知|AF2|=-
x1;|BF2|=
-
x2;
∴+
=
+
=
=
=2
.
综上+
=2
(12分)
解析
解:(Ⅰ)∵点M满足(+
)•
=0,
∴(+
)•(
-
)=(
+
)•(
+
)=
2-
2=0,
即||=|
|.
又=λ
,∴F1,M,P三点共线,
由题意知M在线段F1P上,∴|F1M|+|MP|=2
∴|F1M|+|MF2|=2,
∴M的轨迹是以F1,F2为焦点,长轴长为2的椭圆,
∴M的轨迹C的方程为; (4分)
(Ⅱ)设M(x,y),|F1M|=,
又∵,
∴|F1M|==
|x-2|
∴-2≤x≤2,
∴|MF2|=-
x;
(Ⅲ)(1)当直线l斜率不存在时,|AF2|=|BF2|=,
∴+
=2
,(8分)
(1)当直线l斜率存在时,设直线l:y=k(x-1),A(x1,y1),B(x2,y2)
直线l与联立得:(1+2k2)x2-4k2x+2k2-2=0,
韦达定理得:x1+x2=,x1x2=
由(Ⅱ)问结论知|AF2|=-
x1;|BF2|=
-
x2;
∴+
=
+
=
=
=2
.
综上+
=2
(12分)
椭圆的左、右焦点分别为F1、F2,过F1的直线l与椭圆交于A、B两点.
(1)如果点A在圆x2+y2=c2(c为椭圆的半焦距)上,且|F1A|=c,求椭圆的离心率;
(2)若函数,(m>0且m≠1)的图象,无论m为何值时恒过定点(b,a),求
的取值范围.
正确答案
解:(1)∵点A在圆x2+y2=c2上,
∴△AF1F2为一直角三角形,
∵,∴
由椭圆的定义知:|AF1|+|AF2|=2a,∴c+c=2a
∴e==
=
-1
(2)∵函数x的图象恒过点
∴,
点F1(-1,0),F2(1,0),
①若AB⊥x轴,则A,
∴
②若AB与x轴不垂直,设直线AB的斜率为k,则AB的方程为y=k(x+1)
由消去y得(1+2k2)x2+4k2x+2(k2-1)=0(*)
∵△=8k2+8>0,∴方程(*)有两个不同的实根.
设点A(x1,y1),B(x2,y2),
则x1,x2是方程(*)的两个根
,
=
∵,∴
,
由①②知.
解析
解:(1)∵点A在圆x2+y2=c2上,
∴△AF1F2为一直角三角形,
∵,∴
由椭圆的定义知:|AF1|+|AF2|=2a,∴c+c=2a
∴e==
=
-1
(2)∵函数x的图象恒过点
∴,
点F1(-1,0),F2(1,0),
①若AB⊥x轴,则A,
∴
②若AB与x轴不垂直,设直线AB的斜率为k,则AB的方程为y=k(x+1)
由消去y得(1+2k2)x2+4k2x+2(k2-1)=0(*)
∵△=8k2+8>0,∴方程(*)有两个不同的实根.
设点A(x1,y1),B(x2,y2),
则x1,x2是方程(*)的两个根
,
=
∵,∴
,
由①②知.
已知△AOB的顶点A在射线上,A,B两点关于x轴对称,O为坐标原点,且线段AB上有一点M满足|AM|•|MB|=3.当点A在l上移动时,记点M的轨迹为W.
(Ⅰ)求轨迹W的方程;
(Ⅱ)设P(-1,0),Q(2,0),求证:∠MQP=2∠MPQ.
正确答案
(Ⅰ)解:因为A,B两点关于x轴对称,
所以AB边所在直线与y轴平行.
设M(x,y),由题意,得,
所以,
因为|AM|•|MB|=3,
所以,即
,
所以点M的轨迹W的方程为.
(Ⅱ)证明:设M(x0,y0)(x0>0),
因为曲线关于x轴对称,
所以只要证明“点M在x轴上方及x轴上时,∠MQP=2∠MPQ”成立即可.
以下给出“当y0≥0时,∠MQP=2∠MPQ”的证明过程.
因为点M在上,所以x0≥1.
当x0=2时,由点M在W上,得点M(2,3),
此时MQ⊥PQ,|MQ|=3,|PQ|=3,
所以,则∠MQP=2∠MPQ;
当x0≠2时,直线PM、QM的斜率分别为,
因为x0≥1,x0≠2,y0≥0,所以,且
,
又tan∠MPQ=kPM,所以,且
,
所以=
,
因为点M在W上,所以,即y02=3x02-3,
所以tan2∠MPQ=,
因为tan∠MQP=-kQM,
所以tan∠MQP=tan2∠MPQ,
在△MPQ中,因为,且
,∠MQP∈(0,π),
所以∠MQP=2∠MPQ.
综上,得当y0≥0时,∠MQP=2∠MPQ.
所以对于轨迹W的任意一点M,∠MQP=2∠MPQ成立.
解析
(Ⅰ)解:因为A,B两点关于x轴对称,
所以AB边所在直线与y轴平行.
设M(x,y),由题意,得,
所以,
因为|AM|•|MB|=3,
所以,即
,
所以点M的轨迹W的方程为.
(Ⅱ)证明:设M(x0,y0)(x0>0),
因为曲线关于x轴对称,
所以只要证明“点M在x轴上方及x轴上时,∠MQP=2∠MPQ”成立即可.
以下给出“当y0≥0时,∠MQP=2∠MPQ”的证明过程.
因为点M在上,所以x0≥1.
当x0=2时,由点M在W上,得点M(2,3),
此时MQ⊥PQ,|MQ|=3,|PQ|=3,
所以,则∠MQP=2∠MPQ;
当x0≠2时,直线PM、QM的斜率分别为,
因为x0≥1,x0≠2,y0≥0,所以,且
,
又tan∠MPQ=kPM,所以,且
,
所以=
,
因为点M在W上,所以,即y02=3x02-3,
所以tan2∠MPQ=,
因为tan∠MQP=-kQM,
所以tan∠MQP=tan2∠MPQ,
在△MPQ中,因为,且
,∠MQP∈(0,π),
所以∠MQP=2∠MPQ.
综上,得当y0≥0时,∠MQP=2∠MPQ.
所以对于轨迹W的任意一点M,∠MQP=2∠MPQ成立.
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