- 直线与圆锥曲线的综合问题
- 共2643题
已知椭圆G:
+
=1(a>b>0)的离心率为
,右焦点F(1,0).过点F作斜率为k(k≠0)的直线l,交椭圆G于A、B两点,M(2,0)是一个定点.如图所示,连AM、BM,分别交椭圆G于C、D两点(不同于A、B),记直线CD的斜率为k1.
(Ⅰ)求椭圆G的方程;
(Ⅱ)在直线l的斜率k变化的过程中,是否存在一个常数λ,使得k1=λk恒成立?若存在,求出这个常数λ;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)设c2=a2-b2,由题意c=1,=
.解得a=
,b=1.
∴椭圆G的方程为. …(5分)
(Ⅱ)存在常数λ=-1.
设A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3),D(x4,y4).
联立,可得(1+2k2)x2-4k2x+2(k2-1)=0
于是x1+x2=,x1•x2=
.
直线AM的斜率t1=,联立
,可得
()x2-8
x+2(4
-1)=0
则x1•x3=,进一步可得x3=
.
将t1=代入,则x3=
同理可得x4=.
则y3=,y4=
由,
两式相减可得,
k1=-k综上可知,存在常数λ=-1. …(15分)
解析
解:(Ⅰ)设c2=a2-b2,由题意c=1,=
.解得a=
,b=1.
∴椭圆G的方程为. …(5分)
(Ⅱ)存在常数λ=-1.
设A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3),D(x4,y4).
联立,可得(1+2k2)x2-4k2x+2(k2-1)=0
于是x1+x2=,x1•x2=
.
直线AM的斜率t1=,联立
,可得
()x2-8
x+2(4
-1)=0
则x1•x3=,进一步可得x3=
.
将t1=代入,则x3=
同理可得x4=.
则y3=,y4=
由,
两式相减可得,
k1=-k综上可知,存在常数λ=-1. …(15分)
设椭圆C:+
(a>b>0)的左焦点为F,离心率为
,过点F且与x轴垂直的直线被椭圆截得的线段长为1.
(1)求椭圆C的方程;
(2)已知p为非零常数,若过点P(p,0)的直线l与椭圆C相交于不同于椭圆长轴顶点的两点M,N,且=
,问在x轴上是否存在定点Q,使
与x轴垂直?若存在,求定点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(1)由题意,=
,
=1,
∴a=2,b=1,
∴椭圆C的方程为;
(2)设在x轴上存在定点Q(t,0),使与x轴垂直.
设直线l的方程为x-p=ky,M(x1,y1),N(x2,y2).
由=
,得y1+λy2=0.
即λ=-①
∵=(4,0),
=(x1-t-λx2+λt,y1-λy2),
∴x1-t-λx2+λt=0,
∴x1-t=λ(x2-t),
即ky1+p-t=λ(ky2+p-t)②
①代入②得2ky1y2+(p-t)(y1+y2)=0③
把x=p+ky代入椭圆,消去x可得(k2+4)y2+2kpy+p2-4=0,
∴y1+y2=-,y1y2=
,
代入③化简可得pt=4,当t=时,上式恒成立,
因此,在x轴上存在定点Q(,0),使
与x轴垂直.
解析
解:(1)由题意,=
,
=1,
∴a=2,b=1,
∴椭圆C的方程为;
(2)设在x轴上存在定点Q(t,0),使与x轴垂直.
设直线l的方程为x-p=ky,M(x1,y1),N(x2,y2).
由=
,得y1+λy2=0.
即λ=-①
∵=(4,0),
=(x1-t-λx2+λt,y1-λy2),
∴x1-t-λx2+λt=0,
∴x1-t=λ(x2-t),
即ky1+p-t=λ(ky2+p-t)②
①代入②得2ky1y2+(p-t)(y1+y2)=0③
把x=p+ky代入椭圆,消去x可得(k2+4)y2+2kpy+p2-4=0,
∴y1+y2=-,y1y2=
,
代入③化简可得pt=4,当t=时,上式恒成立,
因此,在x轴上存在定点Q(,0),使
与x轴垂直.
已知点H(-3,0),点P在y轴上,点Q在x轴的正半轴上,点M在直线PQ上,且满足
,
.
(Ⅰ)当点P在y轴上移动时,求点M的轨迹C;
(Ⅱ)过定点D(m,0)(m>0)作直线l交轨迹C于A、B两点,E是D点关于坐标原点O的对称点,求证:∠AED=∠BED;
(Ⅲ)在(Ⅱ)中,是否存在垂直于x轴的直线l‘被以AD为直径的圆截得的弦长恒为定值?若存在求出l'的方程;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)设M(x,y),P(0,y‘),Q(x',0)(x'>0)∵,
.
∴且(3,y')•(x,y-y')=0…(2分)
∴.…(3分)∴y2=4x(x>0)…(4分)
∴动点M的轨迹C是以O(0,0)为顶点,以(1,0)为焦点的抛物线(除去原点).…(5分)
(Ⅱ):(1)当直线l垂直于x轴时,根据抛物线的对称性,有∠AED=∠BED;…(6分)
(2)当直线l与x轴不垂直时,依题意,可设直线l的方程为y=k(x-m)(k≠0,m>0),A(x1,y1),B(x2,y2),则A,B两点的坐标满足方程组
消去x并整理,得ky2-4y-4km=0∴…(7分)
设直线AE和BE的斜率分别为k1、k2,则k1+k2==
=
=
=
…(9分)
∴tan∠AED+tan(180°-∠BED)=0∴tan∠AED=tan∠BED∵,
∴∠AED=∠BED.综合(1)、(2)可知∠AED=∠BED.…(10分)
(Ⅲ)假设存在满足条件的直线l',其方程为x=a,AD的中点为O',
l'与AD为直径的圆相交于点F、G,FG的中点为H,则O'H⊥FG,O'点的坐标为.
∵=
,
,
∴|FH|2=|O'F|2-|O'H|2==(a-m+1)x1+a(m-a)…(12分)
∴|FG|2=(2|FH|)2=4[(a-m+1)x1+a(m-a)]
令a-m+1=0,得a=m-1
此时,|FG|2=4(m-1)
∴当m-1>0,即m>1时,(定值)
∴当m>1时,满足条件的直线l'存在,其方程为x=m-1;当0<m≤1时,满足条件的直线l'不存在.…(14分)
解析
解:(Ⅰ)设M(x,y),P(0,y‘),Q(x',0)(x'>0)∵,
.
∴且(3,y')•(x,y-y')=0…(2分)
∴.…(3分)∴y2=4x(x>0)…(4分)
∴动点M的轨迹C是以O(0,0)为顶点,以(1,0)为焦点的抛物线(除去原点).…(5分)
(Ⅱ):(1)当直线l垂直于x轴时,根据抛物线的对称性,有∠AED=∠BED;…(6分)
(2)当直线l与x轴不垂直时,依题意,可设直线l的方程为y=k(x-m)(k≠0,m>0),A(x1,y1),B(x2,y2),则A,B两点的坐标满足方程组
消去x并整理,得ky2-4y-4km=0∴…(7分)
设直线AE和BE的斜率分别为k1、k2,则k1+k2==
=
=
=
…(9分)
∴tan∠AED+tan(180°-∠BED)=0∴tan∠AED=tan∠BED∵,
∴∠AED=∠BED.综合(1)、(2)可知∠AED=∠BED.…(10分)
(Ⅲ)假设存在满足条件的直线l',其方程为x=a,AD的中点为O',
l'与AD为直径的圆相交于点F、G,FG的中点为H,则O'H⊥FG,O'点的坐标为.
∵=
,
,
∴|FH|2=|O'F|2-|O'H|2==(a-m+1)x1+a(m-a)…(12分)
∴|FG|2=(2|FH|)2=4[(a-m+1)x1+a(m-a)]
令a-m+1=0,得a=m-1
此时,|FG|2=4(m-1)
∴当m-1>0,即m>1时,(定值)
∴当m>1时,满足条件的直线l'存在,其方程为x=m-1;当0<m≤1时,满足条件的直线l'不存在.…(14分)
抛物线的顶点在原点,焦点在x轴上,准线l与x轴相交于点A(-1,0),过点A的直线与抛物线相交于P、Q两点.
(1)求抛物线的方程;
(2)若•
=0,求直线PQ的方程.
正确答案
解:(1)抛物线的顶点在原点,焦点在x轴上,
可设抛物线方程为y2=2px,准线为x=-,
由于准线l与x轴相交于点A(-1,0),则=1,解得p=2,
则抛物线方程为y2=4x;
(2)显然直线AP的斜率不为0,则设直线AP:y=k(x+1),代入抛物线方程,
消去y,得,k2x2+(2k2-4)x+k2=0,
则判别式△=(2k2-4)2-4k4>0,解得,-1<k<1.
x1+x2=,x1x2=1,y1y2=
=4,
由于,则(x1-1)(x2-1)+y1y2=0,
即有x1x2-(x1+x2)+1+4=0,
即6-=0,解得,k2=
,即k=
.
检验满足-1<k<1,
则所求直线PQ的方程为:y=(x+1).
解析
解:(1)抛物线的顶点在原点,焦点在x轴上,
可设抛物线方程为y2=2px,准线为x=-,
由于准线l与x轴相交于点A(-1,0),则=1,解得p=2,
则抛物线方程为y2=4x;
(2)显然直线AP的斜率不为0,则设直线AP:y=k(x+1),代入抛物线方程,
消去y,得,k2x2+(2k2-4)x+k2=0,
则判别式△=(2k2-4)2-4k4>0,解得,-1<k<1.
x1+x2=,x1x2=1,y1y2=
=4,
由于,则(x1-1)(x2-1)+y1y2=0,
即有x1x2-(x1+x2)+1+4=0,
即6-=0,解得,k2=
,即k=
.
检验满足-1<k<1,
则所求直线PQ的方程为:y=(x+1).
设F1、F2分别为双曲线-
=1(a,b>0)的左、右焦点,动点P满足
•
=0,若直线l:3x-4y-10=0与点P的轨迹有且只有一个公共点,则下列结论正确的是( )
正确答案
解析
解:∵动点P满足•
=0,∴
.
∴点P的轨迹是以线段F1F2为直径的圆,其轨迹方程为x2+y2=c2.
由于直线l:3x-4y-10=0与点P的轨迹有且只有一个公共点,
因此直线l与圆相切:∴=c,化为c=2.
∴a2+b2=4.
故选:C.
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