- 直线与圆锥曲线的综合问题
- 共2643题
已知椭圆C的两个焦点是(0,-)和(0,
),并且经过点
,抛物线的顶点E在坐标原点,焦点恰好是椭圆C的右顶点F.
(Ⅰ)求椭圆C和抛物线E的标准方程;
(Ⅱ)过点F作两条斜率都存在且互相垂直的直线l1、l2,l1交抛物线E于点A、B,l2交抛物线E于点G、H,求的最小值.
正确答案
解:(I)设椭圆的标准方程为(a>b>0),焦距为2c,
则由题意得 c=,
,
∴a=2,b2=a2-c2=1,
∴椭圆C的标准方程为. …(4分)
∴右顶点F的坐标为(1,0).
设抛物线E的标准方程为y2=2px(p>0),
∴,
∴抛物线E的标准方程为y2=4x. …(6分)
(Ⅱ)设l1的方程:y=k(x-1),l2的方程,A(x1,y1),B(x2,y2),G(x3,y3),H(x4,y4),
由消去y得:k2x2-(2k2+4)x+k2=0,
∴x1+x2=2+,x1x2=1.
由消去y得:x2-(4k2+2)x+1=0,
∴x3+x4=4k2+2,x3x4=1,…(9分)
∴
=
=||•|
|+|
|•|
|
=|x1+1|•|x2+1|+|x3+1|•|x4+1|
=(x1x2+x1+x2+1)+(x3x4+x3+x4+1)
=8+≥8+
=16.
当且仅当即k=±1时,
有最小值16.…(13分)
解析
解:(I)设椭圆的标准方程为(a>b>0),焦距为2c,
则由题意得 c=,
,
∴a=2,b2=a2-c2=1,
∴椭圆C的标准方程为. …(4分)
∴右顶点F的坐标为(1,0).
设抛物线E的标准方程为y2=2px(p>0),
∴,
∴抛物线E的标准方程为y2=4x. …(6分)
(Ⅱ)设l1的方程:y=k(x-1),l2的方程,A(x1,y1),B(x2,y2),G(x3,y3),H(x4,y4),
由消去y得:k2x2-(2k2+4)x+k2=0,
∴x1+x2=2+,x1x2=1.
由消去y得:x2-(4k2+2)x+1=0,
∴x3+x4=4k2+2,x3x4=1,…(9分)
∴
=
=||•|
|+|
|•|
|
=|x1+1|•|x2+1|+|x3+1|•|x4+1|
=(x1x2+x1+x2+1)+(x3x4+x3+x4+1)
=8+≥8+
=16.
当且仅当即k=±1时,
有最小值16.…(13分)
如图所示,已知A,B,C是椭圆
上的三点,其中点A的坐标为
过椭圆的中心O,且AC⊥BC,|BC|=2|AC|.
(Ⅰ)求点C的坐标及椭圆E的方程;
(Ⅱ)若椭圆E上存在两点P,Q,使得∠PCQ的平分线总是垂直于x轴,试判断向量与
是否共线,并给出证明.
正确答案
解:(Ⅰ)∵|BC|=2|AC|,且BC经过O(0,0),
∴|OC|=|AC|.又,
∴,
∵,将
及C点坐标代入椭圆方程得
,
∴椭圆E的方程为:.
(Ⅱ)对于椭圆上两点P,Q,
∵∠PCQ的平分线总垂直于x轴,
∴PC与CQ所在直线关于直线对称,设直线PC的斜率为k,则直线CQ的斜率为-k,
∴直线PC的方程为,
即.①
直线CQ的方程为.②
将①代入,
得,③
∵在椭圆上,
∴是方程③的一个根.
∴,
∴,
同理可得,,
∴.
∵,
∴,
又,
∴,
∴kAB=kPQ,∴向量与向量
共线.
解析
解:(Ⅰ)∵|BC|=2|AC|,且BC经过O(0,0),
∴|OC|=|AC|.又,
∴,
∵,将
及C点坐标代入椭圆方程得
,
∴椭圆E的方程为:.
(Ⅱ)对于椭圆上两点P,Q,
∵∠PCQ的平分线总垂直于x轴,
∴PC与CQ所在直线关于直线对称,设直线PC的斜率为k,则直线CQ的斜率为-k,
∴直线PC的方程为,
即.①
直线CQ的方程为.②
将①代入,
得,③
∵在椭圆上,
∴是方程③的一个根.
∴,
∴,
同理可得,,
∴.
∵,
∴,
又,
∴,
∴kAB=kPQ,∴向量与向量
共线.
已知离心率为的椭圆
+
=1(a>b>0)与过点A(2,0)、B(0,1)的直线有且只有一个公共点P,点F是椭圆的右焦点.
(Ⅰ)求椭圆的方程;
(Ⅱ)在x轴上是否存在一点M(m,0),使过M且与椭圆交于R、S两点的任意直线l,均满足∠RFP=∠SFP?若存在,求m的值;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)∵e=,∴a=2c,b=
,
设椭圆的方程为,
直线AB的方程为y=-,
由得x2-x+1-3c2=0,
由题意知△=1-4(1-3c2)=0,
∴c=,椭圆的方程为
.
(Ⅱ)假设存在满足条件的点M,易知直线l的斜率不存在时,不合题意,
故设其斜率为k,则l的方程是y=k(x-m),
由,得(3+4k2)x2-8k2mx+4k2m2-3=0,
设R(x1,y1),S(x2,y2),则,
∵,∴PF⊥x轴,
∵∠RFP=∠SFP,∴kRF+kSP=0,
∴=
=
=0,
∴m=2.
∴m=2时,存在满足条件的点M(2,0).
解析
解:(Ⅰ)∵e=,∴a=2c,b=
,
设椭圆的方程为,
直线AB的方程为y=-,
由得x2-x+1-3c2=0,
由题意知△=1-4(1-3c2)=0,
∴c=,椭圆的方程为
.
(Ⅱ)假设存在满足条件的点M,易知直线l的斜率不存在时,不合题意,
故设其斜率为k,则l的方程是y=k(x-m),
由,得(3+4k2)x2-8k2mx+4k2m2-3=0,
设R(x1,y1),S(x2,y2),则,
∵,∴PF⊥x轴,
∵∠RFP=∠SFP,∴kRF+kSP=0,
∴=
=
=0,
∴m=2.
∴m=2时,存在满足条件的点M(2,0).
已知椭圆C:+y2=1(a>1)的上顶点为A,右焦点为F,直线AF与圆M:(x-3)2+(y-1)2=3相切.
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)若不过A的动直线l与椭圆C交于P,Q两点,且•
=0,求证:直线l过定点,并求该定点的坐标.
正确答案
(I)解:圆M的圆心为(3,1),半径.…(2分)
由题意知A(0,1),F(c,0),
直线AF的方程为,即x+cy-c=0,…(4分)
由直线AF与圆M相切,得,
解得c2=2,a2=c2+1=3,
故椭圆C的方程为.…(6分)
(Ⅱ)证法一:由知AP⊥AQ,从而直线AP与坐标轴不垂直,
故可设直线AP的方程为y=kx+1,
直线AQ的方程为.
联立,整理得(1+3k2)x2+6kx=0,…(7分)
解得x=0或,故点P的坐标为
,
同理,点Q的坐标为,…(9分)
∴直线l的斜率为,…(10分)
∴直线l的方程为,
即.…(11分)
所以直线l过定点.…(12分)
(Ⅱ)证法二:由,知AP⊥AQ,从而直线PQ与x轴不垂直,
故可设直线l的方程为y=kx+t(t≠1),
联立,整理得(1+3k2)x2+6ktx+3(t2-1)=0.
设P(x1,y1),Q(x2,y2),则,
,(*)
由△=(6kt)2-4(1+3k2)×3(t2-1)>0,得3k2>t2-1.…(9分)
由,
得,
将(*)代入,得,…(11分)
所以直线l过定点.…(12分)
解析
(I)解:圆M的圆心为(3,1),半径.…(2分)
由题意知A(0,1),F(c,0),
直线AF的方程为,即x+cy-c=0,…(4分)
由直线AF与圆M相切,得,
解得c2=2,a2=c2+1=3,
故椭圆C的方程为.…(6分)
(Ⅱ)证法一:由知AP⊥AQ,从而直线AP与坐标轴不垂直,
故可设直线AP的方程为y=kx+1,
直线AQ的方程为.
联立,整理得(1+3k2)x2+6kx=0,…(7分)
解得x=0或,故点P的坐标为
,
同理,点Q的坐标为,…(9分)
∴直线l的斜率为,…(10分)
∴直线l的方程为,
即.…(11分)
所以直线l过定点.…(12分)
(Ⅱ)证法二:由,知AP⊥AQ,从而直线PQ与x轴不垂直,
故可设直线l的方程为y=kx+t(t≠1),
联立,整理得(1+3k2)x2+6ktx+3(t2-1)=0.
设P(x1,y1),Q(x2,y2),则,
,(*)
由△=(6kt)2-4(1+3k2)×3(t2-1)>0,得3k2>t2-1.…(9分)
由,
得,
将(*)代入,得,…(11分)
所以直线l过定点.…(12分)
如图,双曲线的中心在坐标原点O,焦点在x轴上,两条渐近线分别为l1,l2,经过右焦点F垂直于l1的直线分别交l1,l2于A,B两点.又已知该双曲线的离心率
.
(Ⅰ)求证:依次成等差数列;
(Ⅱ)若,求直线AB在双曲线上所截得的弦CD的长度.
正确答案
解:(Ⅰ)由已知,即
,故
①
从而②,
故
设∠AOF=∠BOF=θ,则
故,
即令
,则
,
,
满足,
所以,依次成等差数列
(Ⅱ)由已知c2=5,代入①,②得a2=4,b2=1,
于是双曲线的方程为
设直线AB的斜率为k,则k=tan∠BFX=tan∠AFO=cotθ=2
于是直线AB的方程为:
联立,消y得
故弦CD的长度
解析
解:(Ⅰ)由已知,即
,故
①
从而②,
故
设∠AOF=∠BOF=θ,则
故,
即令
,则
,
,
满足,
所以,依次成等差数列
(Ⅱ)由已知c2=5,代入①,②得a2=4,b2=1,
于是双曲线的方程为
设直线AB的斜率为k,则k=tan∠BFX=tan∠AFO=cotθ=2
于是直线AB的方程为:
联立,消y得
故弦CD的长度
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