- 直线与圆锥曲线的综合问题
- 共2643题
椭圆E的中心在原点O,焦点在x轴上,离心率,过点C(-1,0)的直线l交椭圆于A、B两点,且满足:
(λ≥2).
(1)若λ为常数,试用直线l的斜率k(k≠0)表示三角形OAB的面积;
(2)若λ为常数,当三角形OAB的面积取得最大值时,求椭圆E的方程;
(3)若λ变化,且λ=k2+1,试问:实数λ和直线l的斜率k(k∈R)分别为何值时,椭圆E的短半轴长取得最大值?并求出此时的椭圆方程.
正确答案
解:设椭圆方程为:(a>b>0),
由及a2=b2+c2得a2=3b2,
故椭圆方程为x2+3y2=3b2①
(1)∵直线L:y=k(x+1)交椭圆于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,
并且(λ≥2)
∴(x1+1,y1)=λ(-1-x2,-y2),
即②
把y=k(x+1)代入椭圆方程,
得:(3k2+1)x2+6k2x+3k2-3b2=0,且△=k2(3b2-1)+b2>0,
∴③
④
∴
联立②、③得:
∴
(2)
当且仅当即
时,S△OAB取得最大值.
此时x1+x2=-1,
又∵x1+1=-λ(x2+1),
∴,代入④得:
故此时椭圆的方程为
(3)由②.③联立得:,
,将x1.x2代入④得:
,
由k2=λ-1
得:
易知:当λ≥2时,3b2是λ的减函数,
故当λ=2时,(3b2)max=3.
故当λ=2,
k=±1时,椭圆短半轴长取得最大值,此时椭圆方程为x2+3y2=3.
解析
解:设椭圆方程为:(a>b>0),
由及a2=b2+c2得a2=3b2,
故椭圆方程为x2+3y2=3b2①
(1)∵直线L:y=k(x+1)交椭圆于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,
并且(λ≥2)
∴(x1+1,y1)=λ(-1-x2,-y2),
即②
把y=k(x+1)代入椭圆方程,
得:(3k2+1)x2+6k2x+3k2-3b2=0,且△=k2(3b2-1)+b2>0,
∴③
④
∴
联立②、③得:
∴
(2)
当且仅当即
时,S△OAB取得最大值.
此时x1+x2=-1,
又∵x1+1=-λ(x2+1),
∴,代入④得:
故此时椭圆的方程为
(3)由②.③联立得:,
,将x1.x2代入④得:
,
由k2=λ-1
得:
易知:当λ≥2时,3b2是λ的减函数,
故当λ=2时,(3b2)max=3.
故当λ=2,
k=±1时,椭圆短半轴长取得最大值,此时椭圆方程为x2+3y2=3.
已知椭圆C焦点在x轴上,其长轴长为4,离心率为,
(1)设过定点M(0,2)的直线l与椭圆C交于不同的两点A、B,且∠AOB为锐角(其中O为坐标原点),求直线l的斜率k的取值范围;
(2)如图,过原点O任意作两条互相垂直的直线与椭圆(a>b>0)相交于P,S,R,Q四点,设原点O到四边形PQSR一边的距离为d,试求d=1时a,b满足的条件.
正确答案
解:(1)∵椭圆C焦点在x轴上,其长轴长为4,离心率为,
∴.解得a=2,b=1,∴
显然直线x=0不满足题设条件,可设直线l:y=kx+2,A(x1,y1),B(x2,y2).(5分)
由得(1+4k2)x2+16kx+12=0.∵△=(16k)2-4×12(1+4k2)>0,
∴
又
由.∴
.
所以=
∴-2<k<2.
由此得:.
(2)由椭圆的对称性可知PQSR是菱形,原点O到各边的距离相等.
当P在y轴上,Q在x轴上时,直线PQ的方程为,由d=1得
,
当P不在y轴上时,设直线PS的斜率为k,P(x1,kx1),则直线RQ的斜率为,
由,得
(1),同理
在Rt△OPQ中,由,即|PQ|2=|OP|2•|OQ|2
所以,化简得
,
分,
即.
综上,d=1时a,b满足条件
解析
解:(1)∵椭圆C焦点在x轴上,其长轴长为4,离心率为,
∴.解得a=2,b=1,∴
显然直线x=0不满足题设条件,可设直线l:y=kx+2,A(x1,y1),B(x2,y2).(5分)
由得(1+4k2)x2+16kx+12=0.∵△=(16k)2-4×12(1+4k2)>0,
∴
又
由.∴
.
所以=
∴-2<k<2.
由此得:.
(2)由椭圆的对称性可知PQSR是菱形,原点O到各边的距离相等.
当P在y轴上,Q在x轴上时,直线PQ的方程为,由d=1得
,
当P不在y轴上时,设直线PS的斜率为k,P(x1,kx1),则直线RQ的斜率为,
由,得
(1),同理
在Rt△OPQ中,由,即|PQ|2=|OP|2•|OQ|2
所以,化简得
,
分,
即.
综上,d=1时a,b满足条件
已知双曲线C的中心在坐标原点,焦点在x轴上,离心率e=,虚轴长为2.
(Ⅰ)求双曲线C的标准方程;
(Ⅱ)若直线l:y=kx+m与双曲线C相交于A,B两点(A,B均异于左、右顶点),且以AB为直径的圆过双曲线C的左顶点D,求证:直线l过定点,并求出该定点的坐标.
正确答案
解:(Ⅰ)由题设双曲线的标准方程为,
由已知得:,2b=2,又a2+b2=c2,解得a=2,b=1,
∴双曲线的标准方程为.
(Ⅱ)设A(x1,y1),B(x2,y2),联立,得(1-4k2)x2-8mkx-4(m2+1)=0,
有,
,
以AB为直径的圆过双曲线C的左顶点D(-2,0),
∴kADkBD=-1,即,
∴y1y2+x1x2+2(x1+x2)+4=0,
∴,
∴3m2-16mk+20k2=0.
解得m=2k或m=.
当m=2k时,l的方程为y=k(x+2),直线过定点(-2,0),过双曲线的左顶点,与已知矛盾;
当m=时,l的方程为y=k(x+
),直线过定点(-
,0),经检验符合已知条件.
故直线l过定点,定点坐标为(-,0).
解析
解:(Ⅰ)由题设双曲线的标准方程为,
由已知得:,2b=2,又a2+b2=c2,解得a=2,b=1,
∴双曲线的标准方程为.
(Ⅱ)设A(x1,y1),B(x2,y2),联立,得(1-4k2)x2-8mkx-4(m2+1)=0,
有,
,
以AB为直径的圆过双曲线C的左顶点D(-2,0),
∴kADkBD=-1,即,
∴y1y2+x1x2+2(x1+x2)+4=0,
∴,
∴3m2-16mk+20k2=0.
解得m=2k或m=.
当m=2k时,l的方程为y=k(x+2),直线过定点(-2,0),过双曲线的左顶点,与已知矛盾;
当m=时,l的方程为y=k(x+
),直线过定点(-
,0),经检验符合已知条件.
故直线l过定点,定点坐标为(-,0).
设F是抛物线G:x2=4y的焦点.
(Ⅰ)过点P(0,-4)作抛物线G的切线,求切线方程;
(Ⅱ)设A,B为抛物线G上异于原点的两点,且满足,延长AF,BF分别交抛物线G于点C,D,求四边形ABCD面积的最小值.
正确答案
解:(I)设切点
由,知抛物线在Q点处的切线斜率为
,
故所求切线方程为
即
因为点P(0,-4)在切线上
所以,x02=16,x0=±4
所求切线方程为y=±2x-4
(II)设A(x1,y1),C(x2,y2)
由题意知,直线AC的斜率k存在,由对称性,不妨设k>0
因直线AC过焦点F(0,1),所以直线AC的方程为y=kx+1
点A,C的坐标满足方程组
得x2-4kx-4=0,
由根与系数的关系知
因为AC⊥BD,所以BD的斜率为,从而BD的方程为
同理可求得
当k=1时,等号成立.
所以,四边形ABCD面积的最小值为32.
解析
解:(I)设切点
由,知抛物线在Q点处的切线斜率为
,
故所求切线方程为
即
因为点P(0,-4)在切线上
所以,x02=16,x0=±4
所求切线方程为y=±2x-4
(II)设A(x1,y1),C(x2,y2)
由题意知,直线AC的斜率k存在,由对称性,不妨设k>0
因直线AC过焦点F(0,1),所以直线AC的方程为y=kx+1
点A,C的坐标满足方程组
得x2-4kx-4=0,
由根与系数的关系知
因为AC⊥BD,所以BD的斜率为,从而BD的方程为
同理可求得
当k=1时,等号成立.
所以,四边形ABCD面积的最小值为32.
如图,F1,F2为椭圆E:
+
=1(a>b>0)的左、右焦点,过F2的直线交椭圆E于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,且|y1-y2|=4,若△AF1B的面积为2
a,则椭圆E的离心率为______.
正确答案
解析
解:∵△AF1B的面积为2a,
∴×2c×|y1-y2|=2
a,
∵|y1-y2|=4,
∴4c=2a,
∴e==
.
故答案为:.
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