- 直线与圆锥曲线的综合问题
- 共2643题
已知椭圆C:=1(a>b>0)的右焦点为F,离心率为
,过点F且与实轴垂直的直线被椭圆截得的线段长为
,O为坐标原点.
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)设经过点M(0,2)作直线AB交椭圆C于A、B两点,求△AOB面积的最大值;
(Ⅲ)设椭圆的上顶点为N,是否存在直线l交椭圆于P,Q两点,使点F为△PQN的垂心?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:(Ⅰ)设F(c,0),则,∴
.
过点F且与x轴垂直的直线方程为x=c,代入椭圆方程,有,解得
.
于是,解得b=1.
又a2-c2=b2,从而.
所以椭圆C的方程为.
(Ⅱ)设A(x1,y1),B(x2,y2).由题意可设直线AB的方程为y=kx+2.
由消去y并整理,得(2k2+1)x2+8kx+6=0.
由△=(8k)2-24(2k2+1)>0,得.
由韦达定理,得.
∵点O到直线AB的距离为,
,∴
.
设t=2k2-3,由,知t>0.
于是.
由,得
.当且仅当
时等号成立.
∴△AOB面积的最大值为.
(Ⅲ)假设存在直线l交椭圆于P,Q两点,且F为△PQN的垂心.
设P(x1,y1),Q(x2,y2),
∵N(0,1),F(1,0),∴kNF=-1.
由NF⊥PQ,知kPQ=1.
设直线l的方程为y=x+m,
由得3x2+4mx+2m2-2=0.
由△>0,得m2<3,且,
.
由题意,有.
∵,
∴x1(x2-1)+y2(y1-1)=0,即x1(x2-1)+(x2+m)(x1+m-1)=0,
∴.
于是.
解得或m=1.
经检验,当m=1时,△PQN不存在,故舍去m=1.
当时,所求直线l存在,且直线l的方程为
.
解析
解:(Ⅰ)设F(c,0),则,∴
.
过点F且与x轴垂直的直线方程为x=c,代入椭圆方程,有,解得
.
于是,解得b=1.
又a2-c2=b2,从而.
所以椭圆C的方程为.
(Ⅱ)设A(x1,y1),B(x2,y2).由题意可设直线AB的方程为y=kx+2.
由消去y并整理,得(2k2+1)x2+8kx+6=0.
由△=(8k)2-24(2k2+1)>0,得.
由韦达定理,得.
∵点O到直线AB的距离为,
,∴
.
设t=2k2-3,由,知t>0.
于是.
由,得
.当且仅当
时等号成立.
∴△AOB面积的最大值为.
(Ⅲ)假设存在直线l交椭圆于P,Q两点,且F为△PQN的垂心.
设P(x1,y1),Q(x2,y2),
∵N(0,1),F(1,0),∴kNF=-1.
由NF⊥PQ,知kPQ=1.
设直线l的方程为y=x+m,
由得3x2+4mx+2m2-2=0.
由△>0,得m2<3,且,
.
由题意,有.
∵,
∴x1(x2-1)+y2(y1-1)=0,即x1(x2-1)+(x2+m)(x1+m-1)=0,
∴.
于是.
解得或m=1.
经检验,当m=1时,△PQN不存在,故舍去m=1.
当时,所求直线l存在,且直线l的方程为
.
如图,已知过点D(-2,0)的直线l与椭圆
+y2=1交于不同的两点A、B,点M是弦AB的中点
(Ⅰ)若=
+
,求点P的轨迹方程;
(Ⅱ)求||的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)①若直线l∥x轴,则点P为(0,0);
②设直线l:x=my-2,
并设点A,B,M,P的坐标分别是A(x1,y1),B(x2,y2),M(x0,y0),P(x,y),
由消去x,得(m2+2)y2-4my+2=0,①
由直线l与椭圆有两个不同的交点,可得△=(-4m)2-8(m2+2)>0,即8(m2-2)>0,所以m2>2
由=
+
及方程①,得y=y1+y2=
,
x=x1+x2=(my1-2)+(my2-2)=-,
即
由于m≠0(否则,直线l与椭圆无公共点),
将上方程组两式相除得,m=-,代入到方程x=-
,
得x=-,整理,得x2+2y2+4x=0(-2<x<0)
综上所述,点P的轨迹方程为x2+2y2+4x=0(-2<x<0)
(Ⅱ)①当l∥x轴时,A,B分别是椭圆长轴的两个端点,则点M在原点O处,
所以,|MD|=2,|MA|=,所以,
=
②由方程①,得y0==
,
|MD|=|y0-yD|=
|MA|=|=|y0-y1|=
=|=
=
=
m2>2,-∈(1,0),
∈(0,1),
∈[
,+∞)
解析
解:(Ⅰ)①若直线l∥x轴,则点P为(0,0);
②设直线l:x=my-2,
并设点A,B,M,P的坐标分别是A(x1,y1),B(x2,y2),M(x0,y0),P(x,y),
由消去x,得(m2+2)y2-4my+2=0,①
由直线l与椭圆有两个不同的交点,可得△=(-4m)2-8(m2+2)>0,即8(m2-2)>0,所以m2>2
由=
+
及方程①,得y=y1+y2=
,
x=x1+x2=(my1-2)+(my2-2)=-,
即
由于m≠0(否则,直线l与椭圆无公共点),
将上方程组两式相除得,m=-,代入到方程x=-
,
得x=-,整理,得x2+2y2+4x=0(-2<x<0)
综上所述,点P的轨迹方程为x2+2y2+4x=0(-2<x<0)
(Ⅱ)①当l∥x轴时,A,B分别是椭圆长轴的两个端点,则点M在原点O处,
所以,|MD|=2,|MA|=,所以,
=
②由方程①,得y0==
,
|MD|=|y0-yD|=
|MA|=|=|y0-y1|=
=|=
=
=
m2>2,-∈(1,0),
∈(0,1),
∈[
,+∞)
如图,在平面直角坐标系xoy中,已知椭圆C:
+
=1(a>b>0)经过点M(3
,
),椭圆的离心率e=
.
(1)求椭圆C的方程;
(2)过点M作两直线与椭圆C分别交于相异两点A、B.若∠AMB的平分线与y轴平行,试探究直线AB的斜率是否为定值?若是,请给予证明;若不是,请说明理由.
正确答案
解:(1)∵椭圆C:+
=1(a>b>0)经过点M(3
,
),椭圆的离心率e=
.
∴,解得
.
因此椭圆方程为
(2)设直线MA的斜率为k,A(x1,y1),B(x2,y2),
∵∠AMB的平分线与y轴平行,∴直线MA与MB的斜率互为相反数,
设直线MB的斜率为k,联立直线MA与椭圆方程:,
整理得,
解得,
,
可得,
又,
∴为定值.
解析
解:(1)∵椭圆C:+
=1(a>b>0)经过点M(3
,
),椭圆的离心率e=
.
∴,解得
.
因此椭圆方程为
(2)设直线MA的斜率为k,A(x1,y1),B(x2,y2),
∵∠AMB的平分线与y轴平行,∴直线MA与MB的斜率互为相反数,
设直线MB的斜率为k,联立直线MA与椭圆方程:,
整理得,
解得,
,
可得,
又,
∴为定值.
已知椭圆C的中心在原点O,它的短轴长为2,相应的焦点F1(c,0)(c>0)的准线l与x轴相交于A,|OF1|=2|F1A|.
(1)求椭圆的方程;
(2)过椭圆C的左焦点作一条与两坐标轴都不垂直的直线l,交椭圆于P、Q两点,在x轴上是否存在点M,对任意的直线l,MF2为△MPQ的一条角平分线,若存在,求出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(1)由题意,设椭圆的方程为+
=1,
则2b=2,
则b=;
又∵|OF1|=2|F1A|.
∴c=2(-c),
解得,a=,c=2;
故椭圆的方程为+
=1;
(2)设M(m,0),左焦点为F2(-2,0);
可设直线PQ的方程为x=,
与椭圆方程+
=1联立消去x得,
()y2-
-2=0,
设P(x1,y1),Q(x2,y2),
则y1+y2=,
y1y2=,
∵MF2为△MPQ的一条角平分线,
∴+
=0,
化简可得,
y1y2-2(y1+y2)-m(y1+y2)=0,
即•
-(m+2)
=0,
∴(m+3)=0,
∴m=-3.
故M(-3,0).
解析
解:(1)由题意,设椭圆的方程为+
=1,
则2b=2,
则b=;
又∵|OF1|=2|F1A|.
∴c=2(-c),
解得,a=,c=2;
故椭圆的方程为+
=1;
(2)设M(m,0),左焦点为F2(-2,0);
可设直线PQ的方程为x=,
与椭圆方程+
=1联立消去x得,
()y2-
-2=0,
设P(x1,y1),Q(x2,y2),
则y1+y2=,
y1y2=,
∵MF2为△MPQ的一条角平分线,
∴+
=0,
化简可得,
y1y2-2(y1+y2)-m(y1+y2)=0,
即•
-(m+2)
=0,
∴(m+3)=0,
∴m=-3.
故M(-3,0).
如图,已知直线y=2x-2与抛物线x2=2py(p>0)交于M1,M2两点,直线y=
与y轴交于点F.且直线y=
恰好平分∠M1FM2.
(I)求P的值;
(Ⅱ)设A是直线y=上一点,直线AM2交抛物线于另点M3,直线M1M3交直线y=
于点B,求
•
的值.
正确答案
解:(Ⅰ) 由,整理得x2-4px+4p=0,
设M1(x1,y1),M2(x2,y2),
则,
∵直线平分∠M1FM2,∴
,
∴,即
,
整理得:,
则,解得p=4,满足△>0,
∴p=4.
(Ⅱ) 由(1)知抛物线方程为x2=8y,
且,
,
,
设,A(t,2),B(a,2),
由A、M2、M3三点共线得,
∴=
,即:
,
整理得:x2x3-t(x2+x3)=-16 ①
由B、M3、M1三点共线得,
∴,即
x1x3-a(x1+x3)=-16 ②
②式两边同乘x2得:x1x2x3-a(x1x2+x2x3)=-16x2,
即:16x3-a(16+x2x3)=-16x2 ③
由①得:x2x3=t(x2+x3)-16,代入③得:16x3-16a-ta(x2+x3)+16a=-16x2,
即:16(x2+x3)=at(x2+x3),∴at=16.
∴.
解析
解:(Ⅰ) 由,整理得x2-4px+4p=0,
设M1(x1,y1),M2(x2,y2),
则,
∵直线平分∠M1FM2,∴
,
∴,即
,
整理得:,
则,解得p=4,满足△>0,
∴p=4.
(Ⅱ) 由(1)知抛物线方程为x2=8y,
且,
,
,
设,A(t,2),B(a,2),
由A、M2、M3三点共线得,
∴=
,即:
,
整理得:x2x3-t(x2+x3)=-16 ①
由B、M3、M1三点共线得,
∴,即
x1x3-a(x1+x3)=-16 ②
②式两边同乘x2得:x1x2x3-a(x1x2+x2x3)=-16x2,
即:16x3-a(16+x2x3)=-16x2 ③
由①得:x2x3=t(x2+x3)-16,代入③得:16x3-16a-ta(x2+x3)+16a=-16x2,
即:16(x2+x3)=at(x2+x3),∴at=16.
∴.
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