- 直线与圆锥曲线的综合问题
- 共2643题
如图所示,在Rt△ABC中,∠CAB=90°,AB=2,AC=
.一曲线E过点C,动点P在曲线E上运动,且保持|PA|+|PB|的值不变,直线l经过A与曲线E交于M,N两点.
(1)建立适当的直角坐标系,求曲线E的方程;
(2)设直线l的斜率为k,若∠MBN为钝角,求k的取值范围.
正确答案
解:(1)以AB所在直线为x轴,AB的中点O为坐标原点,建立直角坐标系,则A(-1,0),B(1,0),
由题意,可得|PA|+|PB|=|CA|+|CB|=
∴P的轨迹为椭圆
设它的方程为(a>b>0),则a=
,c=1
∴=1
∴椭圆的方程为;
(2)直线MN的方程为y=k(x+1),设M(x1,y1),N(x2,y2)
直线与椭圆方程联立,可得(1+2k2)x2+4k2x+2(k2-1)=0
∵△=8k2+8>0
∴方程有两个不等的实数根
∴,
∴=(x1-1,y1),
=(x2-1,y2)
∴=(x1-1,y1)•(x2-1,y2)=
∵∠MBN是钝角
∴,即
解得:
又M、B、N三点不共线
∴k≠0
综上所述,k的取值范围是.
解析
解:(1)以AB所在直线为x轴,AB的中点O为坐标原点,建立直角坐标系,则A(-1,0),B(1,0),
由题意,可得|PA|+|PB|=|CA|+|CB|=
∴P的轨迹为椭圆
设它的方程为(a>b>0),则a=
,c=1
∴=1
∴椭圆的方程为;
(2)直线MN的方程为y=k(x+1),设M(x1,y1),N(x2,y2)
直线与椭圆方程联立,可得(1+2k2)x2+4k2x+2(k2-1)=0
∵△=8k2+8>0
∴方程有两个不等的实数根
∴,
∴=(x1-1,y1),
=(x2-1,y2)
∴=(x1-1,y1)•(x2-1,y2)=
∵∠MBN是钝角
∴,即
解得:
又M、B、N三点不共线
∴k≠0
综上所述,k的取值范围是.
在平面直角坐标系xOy中,抛物线C的焦点在y轴上,且抛物线上的点P(x0,4)到焦点F的距离为5.斜率为2的直线l与抛物线C交于A,B两点.
(Ⅰ)求抛物线C的标准方程,及抛物线在P点处的切线方程;
(Ⅱ)若AB的垂直平分线分别交y轴和抛物线于M,N两点(M,N位于直线l两侧),当四边形AMBN为菱形时,求直线l的方程.
正确答案
解:(Ⅰ)依题意设抛物线C:x2=2py(p>0),
因为点P到焦点F的距离为5,所以点P到准线的距离为5.
因为P(x0,4),所以由抛物线准线方程可得,∴p=2.
所以抛物线的标准方程为x2=4y. …(4分)
即,所以
,点P(±4,4),
所以,
.
所以点P(-4,4)处抛物线切线方程为y-4=-2(x+4),即2x+y+4=0;点P(4,4)处抛物线切线方程为y-4=2(x-4),即2x-y-4=0.
所以P点处抛物线切线方程为2x+y+4=0,或2x-y-4=0. …(7分)
(Ⅱ)设直线l的方程为y=2x+m,A(x1,y1),B(x2,y2),
联立,消y得x2-8x-4m=0,△=64+16m>0.
所以x1+x2=8,x1x2=-4m,
所以,
,
即AB的中点为Q(4,8+m).
所以AB的垂直平分线方程为.
因为四边形AMBN为菱形,所以M(0,m+10),
因为M,N关于Q(4,8+m)对称,所以N点坐标为N(8,m+6),
因为N在抛物线上,所以64=4×(m+6),即m=10,
所以直线l的方程为y=2x+10. …(14分)
解析
解:(Ⅰ)依题意设抛物线C:x2=2py(p>0),
因为点P到焦点F的距离为5,所以点P到准线的距离为5.
因为P(x0,4),所以由抛物线准线方程可得,∴p=2.
所以抛物线的标准方程为x2=4y. …(4分)
即,所以
,点P(±4,4),
所以,
.
所以点P(-4,4)处抛物线切线方程为y-4=-2(x+4),即2x+y+4=0;点P(4,4)处抛物线切线方程为y-4=2(x-4),即2x-y-4=0.
所以P点处抛物线切线方程为2x+y+4=0,或2x-y-4=0. …(7分)
(Ⅱ)设直线l的方程为y=2x+m,A(x1,y1),B(x2,y2),
联立,消y得x2-8x-4m=0,△=64+16m>0.
所以x1+x2=8,x1x2=-4m,
所以,
,
即AB的中点为Q(4,8+m).
所以AB的垂直平分线方程为.
因为四边形AMBN为菱形,所以M(0,m+10),
因为M,N关于Q(4,8+m)对称,所以N点坐标为N(8,m+6),
因为N在抛物线上,所以64=4×(m+6),即m=10,
所以直线l的方程为y=2x+10. …(14分)
直线y=2x+m和圆x2+y2=1交于点A、B,以x轴的正方向为始边,OA为终边(O是坐标原点)的角为α,OB为终边的角为β,那么sin(α+β)是______.
正确答案
-
解析
解:联立,消元得:5x2+4mx+m2-1=0,5y2-2my+m2-4=0,
于是x1x2=cosαcosβ=,y1y2=sinαsinβ=
.
所以cos(α+β)=cosαcosβ-sinαsinβ=,
由题意可知π<α+β<2π.
从而sin(α+β)=.
故答案为-.
过点P(0,-a)作直线l与抛物线C:x2=4ay(a>0)相交于A、B两点,F为C的焦点,若|FA|=2|FB|,则直线l的斜率为______.
正确答案
解析
解:设抛物线x2=4ay(a>0)准线为m:y=-a
直线过定点P(0,-a)
过A、B分别作AM⊥m于M,BN⊥m于N,
由|FA|=2|FB|,则|AM|=2|BN|,
设B(),A(
),
∴,
解得A(),B(
),
∵P(0,-a),B是AP的中点,
∴4-a=2,解得a=2,
∴,
∴直线l的斜率k==
.
故答案为:.
已知椭圆C:+
=1(a>
)的离心率为
.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若P是椭圆C上任意一点,Q为圆E:x2+(y-2)2=1上任意一点,求PQ的最大值.
正确答案
解:(1)∵e==
,又b2=2,a2=b2+c2.
解得a2=6.
∴椭圆C的方程为.
(2)由圆E:x2+(y-2)2=1可得圆心为E(0,2),又点Q在圆E上,
∴|PQ|≤|EP|+|EQ|=|EP|+1(当且仅当直线PQ过点E时取等号).
设P(x1,y1)是椭圆C上的任意一点,
则,即
=6-
.
∴|EP|2=+
=6-
+
=
.
∵,∴当y1=-1时,|EP|2取得最大值12,即|PQ|
+1.
∴|PQ|的最大值为+1.
解析
解:(1)∵e==
,又b2=2,a2=b2+c2.
解得a2=6.
∴椭圆C的方程为.
(2)由圆E:x2+(y-2)2=1可得圆心为E(0,2),又点Q在圆E上,
∴|PQ|≤|EP|+|EQ|=|EP|+1(当且仅当直线PQ过点E时取等号).
设P(x1,y1)是椭圆C上的任意一点,
则,即
=6-
.
∴|EP|2=+
=6-
+
=
.
∵,∴当y1=-1时,|EP|2取得最大值12,即|PQ|
+1.
∴|PQ|的最大值为+1.
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