- 直线与圆锥曲线的综合问题
- 共2643题
已知椭圆E:
+
=1(a>b>0)过点
,且离心率e为
.
(1)求椭圆E的方程;
(2)设直线x=my-1(m∈R)交椭圆E于A,B两点,判断点G与以线段AB为直径的圆的位置关系,并说明理由.
正确答案
解法一:(1)由已知得,解得
,
∴椭圆E的方程为.
(2)设点A(x1y1),B(x2,y2),AB中点为H(x0,y0).
由,化为(m2+2)y2-2my-3=0,
∴y1+y2=,y1y2=
,∴y0=
.
G,
∴|GH|2==
+
=
+
+
.
=
=
=
,
故|GH|2-=
+
=
-
+
=
>0.
∴,故G在以AB为直径的圆外.
解法二:(1)同解法一.
(2)设点A(x1y1),B(x2,y2),则=
,
=
.
由,化为(m2+2)y2-2my-3=0,
∴y1+y2=,y1y2=
,
从而=
=+y1y2
=+
=-
+
=
>0.
∴>0,又
,
不共线,
∴∠AGB为锐角.
故点G在以AB为直径的圆外.
解析
解法一:(1)由已知得,解得
,
∴椭圆E的方程为.
(2)设点A(x1y1),B(x2,y2),AB中点为H(x0,y0).
由,化为(m2+2)y2-2my-3=0,
∴y1+y2=,y1y2=
,∴y0=
.
G,
∴|GH|2==
+
=
+
+
.
=
=
=
,
故|GH|2-=
+
=
-
+
=
>0.
∴,故G在以AB为直径的圆外.
解法二:(1)同解法一.
(2)设点A(x1y1),B(x2,y2),则=
,
=
.
由,化为(m2+2)y2-2my-3=0,
∴y1+y2=,y1y2=
,
从而=
=+y1y2
=+
=-
+
=
>0.
∴>0,又
,
不共线,
∴∠AGB为锐角.
故点G在以AB为直径的圆外.
已知抛物线C:y2=2px(p>0)上任意一点到焦点F的距离比到y轴的距离大1.
(1)求抛物线C的方程;
(2)若过焦点F的直线交抛物线于M、N两点,M在第一象限,且|MF|=2|NF|,求直线MN的方程;
(3)求出一个数学问题的正确结论后,将其作为条件之一,提出与原来问题有关的新问题,我们把它称为原来问题的一个“逆向”问题.
例如,原来问题是“若正四棱锥底面边长为4,侧棱长为3,求该正四棱锥的体积”.求出体积后,它的一个“逆向”问题可以是“若正四棱锥底面边长为4,体积为
,求侧棱长”;也可以是“若正四棱锥的体积为
,求所有侧面面积之和的最小值”.
现有正确命题:过点的直线交抛物线C:y2=2px(p>0)于P、Q两点,设点P关于x轴的对称点为R,则直线RQ必过焦点F.
试给出上述命题的“逆向”问题,并解答你所给出的“逆向”问题.
正确答案
解:(1)由已知及抛物线的定义可得:=1,即p=2,所以抛物线C的方程为:y2=4x(4分)
(2)设(t>0),则M(t2,2t),F(1,0).
因为M、F、N共线,则有kFM=kNF,(6分)
所以,解得
,(8分)
所以,(10分)
因而,直线MN的方程是.(11分)
(3)“逆向问题”一:
①已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,过点F的直线交抛物线C于P、Q两点,
设点P关于x轴的对称点为R,则直线RQ必过定点.(13分)
证明:设过F的直线为y=k(x),P(x1,y1),Q(x2,y2),则R(x1,-y1)
由得
,
所以,(14分)
,(15分)
=kRA,(16分)
所以直线RQ必过焦点A.(17分)
②过点的直线交抛物线C于P、Q两点,FP与抛物线交于另一点R,则RQ垂直于x轴.
③已知抛物线C:y2=2px(p>0),过点B(m,0)(m>0)的直线交抛物线C于P、Q两点,设点P关于x轴的对称点为R,则直线RQ必过定点A(-m,0).
“逆向问题”二:已知椭圆C:的焦点为F1(-c,0),F2(c,0),
过F2的直线交椭圆C于P、Q两点,设点P关于x轴的对称点为R,则直线RQ必过定点.
“逆向问题”三:已知双曲线C:的焦点为F1(-c,0),F2(c,0),
过F2的直线交双曲线C于P、Q两点,设点P关于x轴的对称点为R,则直线RQ必过定点.
解析
解:(1)由已知及抛物线的定义可得:=1,即p=2,所以抛物线C的方程为:y2=4x(4分)
(2)设(t>0),则M(t2,2t),F(1,0).
因为M、F、N共线,则有kFM=kNF,(6分)
所以,解得
,(8分)
所以,(10分)
因而,直线MN的方程是.(11分)
(3)“逆向问题”一:
①已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,过点F的直线交抛物线C于P、Q两点,
设点P关于x轴的对称点为R,则直线RQ必过定点.(13分)
证明:设过F的直线为y=k(x),P(x1,y1),Q(x2,y2),则R(x1,-y1)
由得
,
所以,(14分)
,(15分)
=kRA,(16分)
所以直线RQ必过焦点A.(17分)
②过点的直线交抛物线C于P、Q两点,FP与抛物线交于另一点R,则RQ垂直于x轴.
③已知抛物线C:y2=2px(p>0),过点B(m,0)(m>0)的直线交抛物线C于P、Q两点,设点P关于x轴的对称点为R,则直线RQ必过定点A(-m,0).
“逆向问题”二:已知椭圆C:的焦点为F1(-c,0),F2(c,0),
过F2的直线交椭圆C于P、Q两点,设点P关于x轴的对称点为R,则直线RQ必过定点.
“逆向问题”三:已知双曲线C:的焦点为F1(-c,0),F2(c,0),
过F2的直线交双曲线C于P、Q两点,设点P关于x轴的对称点为R,则直线RQ必过定点.
已知点P在双曲线
上,且它到双曲线一个焦点F的距离是1.
(1)求双曲线方程;
(2)过F的直线L1交双曲线于A,B两点,若弦长|AB|不超过4,求L1的斜率的取值范围.
正确答案
解:(1)∵点P在双曲线
上,
且它到双曲线一个焦点F的距离是1,
∴=1,即c=
,
设双曲线方程为,
把点P代入,得
,
整理,得a4-5a2+4=0,解得a2=1,或a2=4(舍),
∴双曲线方程是x2-y2=1.
(2)∵双曲线方程是x2-y2=1,∴F(),
∴直线L1的方程是:,
由,得(1-k2)x2+
,
当k=±1时,直线与双曲线的渐近线平行,弦长为0,成立.
当k≠±1时,设A(x1,y1),B(x2,y2),
则,
,
|AB|=≤4,
∴(1+k2)•≤16,
整理,得3k4-10k2+3≥0,
解得k2≥3,或,
∴,或
,或
,
综上所述,L1的斜率的取值范围是{k|,或
,或
,或k=±1}.
解析
解:(1)∵点P在双曲线
上,
且它到双曲线一个焦点F的距离是1,
∴=1,即c=
,
设双曲线方程为,
把点P代入,得
,
整理,得a4-5a2+4=0,解得a2=1,或a2=4(舍),
∴双曲线方程是x2-y2=1.
(2)∵双曲线方程是x2-y2=1,∴F(),
∴直线L1的方程是:,
由,得(1-k2)x2+
,
当k=±1时,直线与双曲线的渐近线平行,弦长为0,成立.
当k≠±1时,设A(x1,y1),B(x2,y2),
则,
,
|AB|=≤4,
∴(1+k2)•≤16,
整理,得3k4-10k2+3≥0,
解得k2≥3,或,
∴,或
,或
,
综上所述,L1的斜率的取值范围是{k|,或
,或
,或k=±1}.
设椭圆=1(a>b>0)的短轴为AB,离心率为
,M为椭圆上非A,B的点,MA,MB与x轴交于点E,F,且|OE|•|OF|=4
(Ⅰ)求椭圆的标准方程;
(Ⅱ)若P,Q为椭圆上两点,连接OP,OQ,满足kOP•kOQ=-,求证:|OP|2+|OQ|2为定值.
正确答案
解:(Ⅰ)由e==
,a2-b2=c2,则a=2b,①
设M(m,n),则+
=1,即b2m2=a2b2-a2n2,②
kAM=,AM:y=
x-b,可得|OE|=|
|,
同理可得|OF|=||,则|OE|•|OF|=
=4③
由①②③可得a2=4,b2=1,
即椭圆方程为+y2=1;
(Ⅱ)证明:设P(x1,y1),Q(x2,y2),由P,Q为椭圆上的点,
可设,
,又kOP•kOQ=-
,
可得=-
,即有cos(α-β)=0,即有α=β+kπ+
,k∈Z,
则|OP|2+|OQ|2=4cos2α+sin2α+4cos2β+sin2β=2+3(cos2α+cos2β)
=2+3[cos2(β+kπ+)+cos2β]=2+3(sin2β+cos2β)=2+3=5.
即有|OP|2+|OQ|2为定值.
解析
解:(Ⅰ)由e==
,a2-b2=c2,则a=2b,①
设M(m,n),则+
=1,即b2m2=a2b2-a2n2,②
kAM=,AM:y=
x-b,可得|OE|=|
|,
同理可得|OF|=||,则|OE|•|OF|=
=4③
由①②③可得a2=4,b2=1,
即椭圆方程为+y2=1;
(Ⅱ)证明:设P(x1,y1),Q(x2,y2),由P,Q为椭圆上的点,
可设,
,又kOP•kOQ=-
,
可得=-
,即有cos(α-β)=0,即有α=β+kπ+
,k∈Z,
则|OP|2+|OQ|2=4cos2α+sin2α+4cos2β+sin2β=2+3(cos2α+cos2β)
=2+3[cos2(β+kπ+)+cos2β]=2+3(sin2β+cos2β)=2+3=5.
即有|OP|2+|OQ|2为定值.
已知动圆C过定点(1,0)且与直线x=-1相切
(1)求动圆圆心C的轨迹方程;
(2)设过定点M (-4,0)的直线ℓ与圆心C的轨迹有两个交点A,B,坐标原点为O,设∠xOA=α,∠xOB=β,试探究α+β是否为定值,若是定值,求定值,若不是定值,说明理由.
正确答案
解:(1)设圆的圆心为(x,y),
由动圆C过定点(1,0)且与直线x=-1相切,
可得=|x+1|,
化简可得y2=4x;
(2)设过定点M(-4,0)的直线l的方程为x=my-4,
代入抛物线方程可得,y2-4my+16=0,
设A(,y1),B(
,y2),
则y1+y2=4m,y1y2=16,
由题意当m>0,可得OA的斜率为k1=tanα=,
OA的斜率为k2=tanβ=,
即有tanαtanβ=1,
则α+β=90°;
当m<0时,同样有tanαtanβ=1,
则α+β=90°.
故α+β为定值,且为90°.
解析
解:(1)设圆的圆心为(x,y),
由动圆C过定点(1,0)且与直线x=-1相切,
可得=|x+1|,
化简可得y2=4x;
(2)设过定点M(-4,0)的直线l的方程为x=my-4,
代入抛物线方程可得,y2-4my+16=0,
设A(,y1),B(
,y2),
则y1+y2=4m,y1y2=16,
由题意当m>0,可得OA的斜率为k1=tanα=,
OA的斜率为k2=tanβ=,
即有tanαtanβ=1,
则α+β=90°;
当m<0时,同样有tanαtanβ=1,
则α+β=90°.
故α+β为定值,且为90°.
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