- 直线与圆锥曲线的综合问题
- 共2643题
已知F1,F2为椭圆E:+
=1(a>b>0)的左,右焦点,点P(1,
)在椭圆上,且|PF1|+|PF2|=4.
(Ⅰ)求椭圆E的方程;
(Ⅱ)过F1的直线l1,l2分别交椭圆E于A,C和B,D,且l1⊥l2,问是否存在常数λ,使得,λ,
成等差数列?若存在,求出λ的值,若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(I)∵|PF1|+|PF2|=4,
∴2a=4,a=2.
∴椭圆E:,
将P代入可得b2=3,
∴椭圆E的方程为.
(II)①当AC的斜率为零或斜率不存在时,=
;
②当AC的斜率k存在且k≠0时,AC的方程为y=k(x+1),
代入椭圆方程,并化简得(3+4k2)x2+8k2x+4k2-12=0.
设A(x1,y1),C(x2,y2),
则,
,
∵直线BD的斜率为,
∴|BD|==
,
∴=
,
综上:,
∴,
∴存在常数使得
成等差数列.
解析
解:(I)∵|PF1|+|PF2|=4,
∴2a=4,a=2.
∴椭圆E:,
将P代入可得b2=3,
∴椭圆E的方程为.
(II)①当AC的斜率为零或斜率不存在时,=
;
②当AC的斜率k存在且k≠0时,AC的方程为y=k(x+1),
代入椭圆方程,并化简得(3+4k2)x2+8k2x+4k2-12=0.
设A(x1,y1),C(x2,y2),
则,
,
∵直线BD的斜率为,
∴|BD|==
,
∴=
,
综上:,
∴,
∴存在常数使得
成等差数列.
已知F1(-c,0),F2(c,0)分别是椭圆E:+
=1(b>0)的左、右焦点、椭圆的离心率e=
.
(Ⅰ)求椭圆E的方程;
(Ⅱ)已知直线y=kx+m与椭圆E有且只有一个公共点P,且与直线x=2相交于点Q,求证:以线段PQ为直径的圆恒过定点F2.
正确答案
解:(Ⅰ)由题意可知,
e2==(
)2,则b2=1;
则椭圆E的方程为;
(Ⅱ)证明:由(Ⅰ)知,F2(1,0),
联立动直线和椭圆方程可得,
,
则(2k2+1)x2+4kmx+2m2-2=0;
由△=0可得,
2k2=m2-1,且P(-,
),Q(2,2k+m);
∴•
=(-
-1,
)•(1,2k+m)
=--1+
(2k+m)=0,
∴⊥
,
∴以线段PQ为直径的圆恒过定点F2.
解析
解:(Ⅰ)由题意可知,
e2==(
)2,则b2=1;
则椭圆E的方程为;
(Ⅱ)证明:由(Ⅰ)知,F2(1,0),
联立动直线和椭圆方程可得,
,
则(2k2+1)x2+4kmx+2m2-2=0;
由△=0可得,
2k2=m2-1,且P(-,
),Q(2,2k+m);
∴•
=(-
-1,
)•(1,2k+m)
=--1+
(2k+m)=0,
∴⊥
,
∴以线段PQ为直径的圆恒过定点F2.
已知椭圆+
=1(a>b>0)的左焦点为F(-c,0),离心率为
,点M在椭圆上且位于第一象限,直线FM被圆x2+y2=
截得的线段的长为c,|FM|=
.
(Ⅰ)求直线FM的斜率;
(Ⅱ)求椭圆的方程;
(Ⅲ)设动点P在椭圆上,若直线FP的斜率大于,求直线OP(O为原点)的斜率的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)∵离心率为,∴
=
=
,
∴2a2=3b2,∴a2=3c2,b2=2c2,
设直线FM的斜率为k(k>0),则直线FM的方程为y=k(x+c),
∵直线FM被圆x2+y2=截得的线段的长为c,
∴圆心(0,0)到直线FM的距离d=,
∴d2+=
,即(
)2+
=
,
解得k=,即直线FM的斜率为
;
(Ⅱ)由(I)得椭圆方程为:+
=1,直线FM的方程为y=
(x+c),
联立两个方程,消去y,整理得3x2+2cx-5c2=0,解得x=-c,或x=c,
∵点M在第一象限,∴M(c,c),
∵|FM|=,∴
=
,
解得c=1,∴a2=3c2=3,b2=2c2=2,
即椭圆的方程为+
=1;
(Ⅲ)设动点P的坐标为(x,y),直线FP的斜率为t,
∵F(-1,0),∴t=,即y=t(x+1)(x≠-1),
联立方程组,消去y并整理,得2x2+3t2(x+1)2=6,
又∵直线FP的斜率大于,
∴>
,6-2x2>6(x+1)2,
整理得:x(2x+3)<0且x≠-1,
解得-<x<-1,或-1<x<0,
设直线OP的斜率为m,得m=,即y=mx(x≠0),
联立方程组,消去y并整理,得m2=
-
.
①当x∈(-,-1)时,有y=t(x+1)<0,因此m>0,
∴m=,∴m∈(
,
);
②当x∈(-1,0)时,有y=t(x+1)>0,因此m<0,
∴m=-,∴m∈(-∞,-
);
综上所述,直线OP的斜率的取值范围是:(-∞,-)∪(
,
).
解析
解:(Ⅰ)∵离心率为,∴
=
=
,
∴2a2=3b2,∴a2=3c2,b2=2c2,
设直线FM的斜率为k(k>0),则直线FM的方程为y=k(x+c),
∵直线FM被圆x2+y2=截得的线段的长为c,
∴圆心(0,0)到直线FM的距离d=,
∴d2+=
,即(
)2+
=
,
解得k=,即直线FM的斜率为
;
(Ⅱ)由(I)得椭圆方程为:+
=1,直线FM的方程为y=
(x+c),
联立两个方程,消去y,整理得3x2+2cx-5c2=0,解得x=-c,或x=c,
∵点M在第一象限,∴M(c,c),
∵|FM|=,∴
=
,
解得c=1,∴a2=3c2=3,b2=2c2=2,
即椭圆的方程为+
=1;
(Ⅲ)设动点P的坐标为(x,y),直线FP的斜率为t,
∵F(-1,0),∴t=,即y=t(x+1)(x≠-1),
联立方程组,消去y并整理,得2x2+3t2(x+1)2=6,
又∵直线FP的斜率大于,
∴>
,6-2x2>6(x+1)2,
整理得:x(2x+3)<0且x≠-1,
解得-<x<-1,或-1<x<0,
设直线OP的斜率为m,得m=,即y=mx(x≠0),
联立方程组,消去y并整理,得m2=
-
.
①当x∈(-,-1)时,有y=t(x+1)<0,因此m>0,
∴m=,∴m∈(
,
);
②当x∈(-1,0)时,有y=t(x+1)>0,因此m<0,
∴m=-,∴m∈(-∞,-
);
综上所述,直线OP的斜率的取值范围是:(-∞,-)∪(
,
).
如图,已知椭圆Γ:
=1(a>b>0)的离心率e=
,短轴右端点为A,M(1,0)为线段OA的中点.
(Ⅰ)求椭圆Γ的方程;
(Ⅱ)过点M任作一条直线与椭圆Γ相交于两点P,Q,试问在x轴上是否存在定点N,使得∠PNM=∠QNM,若存在,求出点N的坐标;若不存在,说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)由已知,b=2,又
,即
,解得
,
所以椭圆方程为.…(4分)
(Ⅱ)假设存在点N(x0,0)满足题设条件.
当PQ⊥x轴时,由椭圆的对称性可知恒有∠PNM=∠QNM,即x0∈R; …(6分)
当PQ与x轴不垂直时,设PQ的方程为:y=k(x-1),代入椭圆方程化简得:
(k2+2)x2-2k2x+k2-8=0
设P(x1,y1),Q(x2,y2),则
则
==
…(10分)
若∠PNM=∠QNM,则kPN+kQN=0
即=0,整理得4k(x0-4)=0
因为k∈R,所以x0=4
综上在x轴上存在定点N(4,0),使得∠PNM=∠QNM…(12分)
解析
解:(Ⅰ)由已知,b=2,又
,即
,解得
,
所以椭圆方程为.…(4分)
(Ⅱ)假设存在点N(x0,0)满足题设条件.
当PQ⊥x轴时,由椭圆的对称性可知恒有∠PNM=∠QNM,即x0∈R; …(6分)
当PQ与x轴不垂直时,设PQ的方程为:y=k(x-1),代入椭圆方程化简得:
(k2+2)x2-2k2x+k2-8=0
设P(x1,y1),Q(x2,y2),则
则
==
…(10分)
若∠PNM=∠QNM,则kPN+kQN=0
即=0,整理得4k(x0-4)=0
因为k∈R,所以x0=4
综上在x轴上存在定点N(4,0),使得∠PNM=∠QNM…(12分)
(2014秋•济南校级期末)如果椭圆+
=1的弦被点(2,2)平分,则这条弦所在的直线方程是______.
正确答案
x+4y-10=0
解析
解:设这条弦的两端点为A(x1,y1),B(x2,y2),斜率为k,
∵(2,2)为AB的中点,
∴x1+x2=4,y1+y2=4,
∵x12+4y12=36,x22+4y22=36,
∴两式相减可得(x1+x2)(x1-x2)+4(y1+y2)(y1-y2)=0,
∴4(x1-x2)+16(y1-y2)=0,
∴k==-
,
∴弦所在的直线方程是y-2=-(x-2),即x+4y-10=0.
故答案为:x+4y-10=0.
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