- 直线与圆锥曲线的综合问题
- 共2643题
已知F1(-2,0),F2(2,0),点P满足|PF1|-|PF2|=2,记点P的轨迹为E;
(Ⅰ)求轨迹E的方程;
(Ⅱ)若直线l过点F2且与轨迹E交于P、Q两点;
①设点M(m,0),问:是否存在实数m,使得直线l绕点F2无论怎样转动,都有成立?若存在,求出实数m的值;若不存在,请说明理由;
②过P、Q作直线的垂线PA、QB,垂足分别为A、B,记
,求λ的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)由|PF1|-|PF2|=2<|F1F2|知,点P的轨迹E是以F1、F2为焦点的双曲线右支,由c=2,2a=2,∴b2=3,故轨迹E的方程为
.…(3分)
(Ⅱ)当直线l的斜率存在时,设直线l方程为y=k(x-2),与双曲线方程联立消y得(k2-3)x2-4k2x+4k2+3=0,设P(x1,y1)、Q(x2,y2),
∴,解得k2>3
(i)∵=(x1-m)(x2-m)+k2(x1-2)(x2-2)
=(k2+1)x1x2-(2k2+m)(x1+x2)+m2+4k2
==
…(7分)
假设存在实数m,使得,
故得3(1-m2)+k2(m2-4m-5)=0对任意的k2>3恒成立,
∴,解得m=-1.∴当m=-1时,
.
当直线l的斜率不存在时,由P(2,3),Q(2,-3)及M(-1,0)知结论也成立,
综上,存在m=-1,使得.
(ii)∵a=1,c=2,∴直线是双曲线的右准线,
由双曲线定义得:,
,
∴=
=
.
∵k2>3,∴,∴
注意到直线的斜率不存在时,,综上,
.
解析
解:(Ⅰ)由|PF1|-|PF2|=2<|F1F2|知,点P的轨迹E是以F1、F2为焦点的双曲线右支,由c=2,2a=2,∴b2=3,故轨迹E的方程为
.…(3分)
(Ⅱ)当直线l的斜率存在时,设直线l方程为y=k(x-2),与双曲线方程联立消y得(k2-3)x2-4k2x+4k2+3=0,设P(x1,y1)、Q(x2,y2),
∴,解得k2>3
(i)∵=(x1-m)(x2-m)+k2(x1-2)(x2-2)
=(k2+1)x1x2-(2k2+m)(x1+x2)+m2+4k2
==
…(7分)
假设存在实数m,使得,
故得3(1-m2)+k2(m2-4m-5)=0对任意的k2>3恒成立,
∴,解得m=-1.∴当m=-1时,
.
当直线l的斜率不存在时,由P(2,3),Q(2,-3)及M(-1,0)知结论也成立,
综上,存在m=-1,使得.
(ii)∵a=1,c=2,∴直线是双曲线的右准线,
由双曲线定义得:,
,
∴=
=
.
∵k2>3,∴,∴
注意到直线的斜率不存在时,,综上,
.
设双曲线,点A、B分别为双曲线C实轴的左端点和虚轴的上端点,点F1、F2分别为双曲线C的左、右焦点,点M、N是双曲线C的右支上不同两点,点Q为线段MN的中点.已知在双曲线C上存在一点P,使得
.
(Ⅰ)求双曲线C的离心率;
(Ⅱ)设a为正常数,若点Q在直线y=2x上,求直线MN在y轴上的截距的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)由题设,点A(-a,0),B(0,b),F1(-c,0),F2(c,0),其中.(1分)
因为,则
.
设点P(x0,y0)
,则,所以
,
.(3分)
因为点P在双曲线上,所以,即(c-a)2=4a2.(4分)
因为c>a,所以c-a=2a,即c=3a,故离心率.(6分)
(Ⅱ)由(Ⅰ)知c=3a,则b2=c2-a2=8a2.(7分)
若MN⊥x轴,则Q在x轴上,不合题意.
设直线MN的方程为y=kx+m,代入,得8x2-(kx+m)2=8a2,即(8-k2)x2-2kmx-m2-8a2=0.(*)(9分)
若k2=8,则MN与双曲线C的渐近线平行,不合题意.
设点M(x1,y1),N(x2,y2),Q(x0,y0),则,
,
.(10分)
若点Q在直线y=2x上,则.
因为点M、N在双曲线的右支上,所以m≠0,从而k=4.(11分)
此时,方程(*)可化为8x2+8mx+m2+8a2=0.
由△=82m2-4×8(m2+8a2)>0,得m2>8a2.(12分)
又M、N在双曲线C的右支上,则x1+x2=-m>0,所以.
故直线MN在y轴上的截距的取值范围是.(13分)
解析
解:(Ⅰ)由题设,点A(-a,0),B(0,b),F1(-c,0),F2(c,0),其中.(1分)
因为,则
.
设点P(x0,y0)
,则,所以
,
.(3分)
因为点P在双曲线上,所以,即(c-a)2=4a2.(4分)
因为c>a,所以c-a=2a,即c=3a,故离心率.(6分)
(Ⅱ)由(Ⅰ)知c=3a,则b2=c2-a2=8a2.(7分)
若MN⊥x轴,则Q在x轴上,不合题意.
设直线MN的方程为y=kx+m,代入,得8x2-(kx+m)2=8a2,即(8-k2)x2-2kmx-m2-8a2=0.(*)(9分)
若k2=8,则MN与双曲线C的渐近线平行,不合题意.
设点M(x1,y1),N(x2,y2),Q(x0,y0),则,
,
.(10分)
若点Q在直线y=2x上,则.
因为点M、N在双曲线的右支上,所以m≠0,从而k=4.(11分)
此时,方程(*)可化为8x2+8mx+m2+8a2=0.
由△=82m2-4×8(m2+8a2)>0,得m2>8a2.(12分)
又M、N在双曲线C的右支上,则x1+x2=-m>0,所以.
故直线MN在y轴上的截距的取值范围是.(13分)
斜率为2的直线l经过抛物线x2=8y的焦点,且与抛物线相交于A,B两点,则线段AB的长为( )
正确答案
解析
解:设直线l的倾斜解为α,则l与y轴的夹角θ=90°-α,
cotθ=tanα=2,
∴sinθ=,
|AB|=.
故选D.
已知过点A(-1,1)的直线与椭圆=1交于点B、C,当直线l绕点A(-1,1)旋转时,求弦BC中点M的轨迹方程.
正确答案
解:设B(x1,y1)、C(x2,y2)、M(x,y),直线BC:y-1=k(x+1)
由于椭圆=1可化为:x2+2y2=8.
则x12+2y12=8①,x22+2y22=8②°•
①-②得:(x1+x2)(x1-x2)+2(y1+y2)(y1-y2)=0
整理得:•
=-1
化简得:k==-
,代入y-1=k(x+1),
整理得:x2+2y2+x-2y=0,
若BC的斜率不存在,易得中点为(-1,0)上式显然成立,
故即为BC的中点M的轨迹方程为x2+2y2+x-2y=0(椭圆内部部分).
解析
解:设B(x1,y1)、C(x2,y2)、M(x,y),直线BC:y-1=k(x+1)
由于椭圆=1可化为:x2+2y2=8.
则x12+2y12=8①,x22+2y22=8②°•
①-②得:(x1+x2)(x1-x2)+2(y1+y2)(y1-y2)=0
整理得:•
=-1
化简得:k==-
,代入y-1=k(x+1),
整理得:x2+2y2+x-2y=0,
若BC的斜率不存在,易得中点为(-1,0)上式显然成立,
故即为BC的中点M的轨迹方程为x2+2y2+x-2y=0(椭圆内部部分).
已知抛物线y2=2px(p>0)的焦点为F,A是抛物线上横坐标为4、且位于x轴上方的点,A到抛物线准线的距离等于5.
(1)求抛物线方程;
(2)过焦点F作倾斜角为45°的直线,交抛物线于A,B两点,求 A B的中点C到抛物线准线的距离.
正确答案
解:(1)抛物线,
∴p=2.
∴抛物线方程为y2=4x.…(4分)
(2)∵点F的坐标是(1,0),
所以AB的方程为y=x-1,…(6分)
由消y得x2-6x+1=0…(8分)
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则x1+x2=6,
所以C点的横坐标为xC=3…(10分)
所以AB的中点C到抛物线准线的距离为xC+1=4.…(12分)
解析
解:(1)抛物线,
∴p=2.
∴抛物线方程为y2=4x.…(4分)
(2)∵点F的坐标是(1,0),
所以AB的方程为y=x-1,…(6分)
由消y得x2-6x+1=0…(8分)
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则x1+x2=6,
所以C点的横坐标为xC=3…(10分)
所以AB的中点C到抛物线准线的距离为xC+1=4.…(12分)
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