- 直线与圆锥曲线的综合问题
- 共2643题
设P(t,0)为x轴上的动点,过P作抛物线y=x2+1的两条切线,切点分别为A、B
(1)求线段AB中点M的轨迹方程;
(2)求证:直线AB过定点,并求出该定点坐标.
(3)设△PAB的面积为S,求的最小值.
正确答案
解:(1)设过P(t,0)与抛物线y=x2+1的相切的直线的斜率是k,
则该切线的方程为:y=k(x-t)
由 ,得,x2-kx+(kt+1)=0
∵直线与抛物线相切,
∴方程x2-kx+(kt+1)=0有一解,
∴△=k2-4(kt+1)=k2-4tk-4=0
则k1,k2都是方程k2-4tk-4=0的解,故k1k2=-4
设A(x1,y1),B(x2,y2),M(x,y)
对函数y=x2+1求导数,得y′=2x,
∴抛物线y=x2+1在A(x1,y1)点处的切线斜率为2x1,在B(x2,y2)点处的切线斜率为2x2,
∴2x1•2x2=-4,即x1x2=-1
∵M为AB中点,∴x=,y=
∵A,B点在抛物线y=x2+1,∴y1=x12+1,y2=x22+1,
∴y1+y2=x12+1+x22+1=(x1+x2)2-2x1x2+2
即2y=(2x)2+2+2,2x2-y+2=0
∴线段AB中点M的轨迹方程为2x2-y+2=0
(2)由(1)知,直线PA的方程为y-y1=2x1(x-x1),直线PB的方程为y-y2=2x2(x-x2),
∵P(t,0)为两条切线的交点,∴-y1=2x1(t-x1),即-y1=2x1t-2x12,
∵y1=x12+1,∴-y1=2x1t-2(y1-1),y1=2x1t+2,同理,y2=2x2t+2,
∴直线AB的方程是y=2tx+2,则直线PQ过定点(0,2).
(3)P点到AB的距离d==
联立直线AB与抛物线y=x2+1,消去y,得,x2-2tx-1=0
∴x1+x2=2t,x1x2=-1,∴|AB|=|x1-x2|=
=
|OP|=|t|
∴=
=
=
=2
(t≠0)
令=m,则m=
对m求导,的m′=,令m′=0,得,t=-
,
∵当t<0时,m′<0.t>0时,m′>0,∴函数m=在t=-
处有极小值,
又∵函数在整个定义域上只有一个极小值,
∴此时函数有最小值,也即有最小值,最小值为
.
解析
解:(1)设过P(t,0)与抛物线y=x2+1的相切的直线的斜率是k,
则该切线的方程为:y=k(x-t)
由 ,得,x2-kx+(kt+1)=0
∵直线与抛物线相切,
∴方程x2-kx+(kt+1)=0有一解,
∴△=k2-4(kt+1)=k2-4tk-4=0
则k1,k2都是方程k2-4tk-4=0的解,故k1k2=-4
设A(x1,y1),B(x2,y2),M(x,y)
对函数y=x2+1求导数,得y′=2x,
∴抛物线y=x2+1在A(x1,y1)点处的切线斜率为2x1,在B(x2,y2)点处的切线斜率为2x2,
∴2x1•2x2=-4,即x1x2=-1
∵M为AB中点,∴x=,y=
∵A,B点在抛物线y=x2+1,∴y1=x12+1,y2=x22+1,
∴y1+y2=x12+1+x22+1=(x1+x2)2-2x1x2+2
即2y=(2x)2+2+2,2x2-y+2=0
∴线段AB中点M的轨迹方程为2x2-y+2=0
(2)由(1)知,直线PA的方程为y-y1=2x1(x-x1),直线PB的方程为y-y2=2x2(x-x2),
∵P(t,0)为两条切线的交点,∴-y1=2x1(t-x1),即-y1=2x1t-2x12,
∵y1=x12+1,∴-y1=2x1t-2(y1-1),y1=2x1t+2,同理,y2=2x2t+2,
∴直线AB的方程是y=2tx+2,则直线PQ过定点(0,2).
(3)P点到AB的距离d==
联立直线AB与抛物线y=x2+1,消去y,得,x2-2tx-1=0
∴x1+x2=2t,x1x2=-1,∴|AB|=|x1-x2|=
=
|OP|=|t|
∴=
=
=
=2
(t≠0)
令=m,则m=
对m求导,的m′=,令m′=0,得,t=-
,
∵当t<0时,m′<0.t>0时,m′>0,∴函数m=在t=-
处有极小值,
又∵函数在整个定义域上只有一个极小值,
∴此时函数有最小值,也即有最小值,最小值为
.
过原点O的直线l与椭圆C:交于M,N两点,P是椭圆C上异于M,N的任一点.若直线PM,PN的斜率之积为
,则椭圆C的离心率为______.
正确答案
解析
解:设P(x,y),M(m,n),N(-m,-n),则直线PM,PN的斜率分别为,
∵直线PM,PN的斜率之积为,∴
,∴
∵M,P是椭圆C上的点
∴,
两式相减可得
∴
∴
∴a=2b,∴=
b
∴e==
故答案为:
已知中心在原点O,焦点在x轴上,离心率为
的椭圆过点(
,
).
(1)求椭圆的方程;
(2)设不过原点O的直线l与该椭圆交于P,Q两点,满足直线OP,PQ,OQ的斜率依次成等比数列,求△OPQ面积的取值范围.
正确答案
解:(1)由题意可设椭圆方程为(a>b>0),则
则故
所以,椭圆方程为.
(2)由题意可知,直线l的斜率存在且不为0,
故可设直线l的方程为y=kx+m(m≠0),P(x1,y1),Q(x2,y2),
由消去y得
(1+4k2)x2+8kmx+4(m2-1)=0,
则△=64k2b2-16(1+4k2b2)(b2-1)=16(4k2-m2+1)>0,
且,
.
故y1y2=(kx1+m)(kx2+m)=k2x1x2+km(x1+x2)+m2.
因为直线OP,PQ,OQ的斜率依次成等比数列,
所以=k2,
即+m2=0,又m≠0,
所以k2=,即k=
.
由于直线OP,OQ的斜率存在,且△>0,得
0<m2<2且m2≠1.
设d为点O到直线l的距离,
则S△OPQ=d|PQ|=
|x1-x2||m|=
,
所以S△OPQ的取值范围为(0,1).
解析
解:(1)由题意可设椭圆方程为(a>b>0),则
则故
所以,椭圆方程为.
(2)由题意可知,直线l的斜率存在且不为0,
故可设直线l的方程为y=kx+m(m≠0),P(x1,y1),Q(x2,y2),
由消去y得
(1+4k2)x2+8kmx+4(m2-1)=0,
则△=64k2b2-16(1+4k2b2)(b2-1)=16(4k2-m2+1)>0,
且,
.
故y1y2=(kx1+m)(kx2+m)=k2x1x2+km(x1+x2)+m2.
因为直线OP,PQ,OQ的斜率依次成等比数列,
所以=k2,
即+m2=0,又m≠0,
所以k2=,即k=
.
由于直线OP,OQ的斜率存在,且△>0,得
0<m2<2且m2≠1.
设d为点O到直线l的距离,
则S△OPQ=d|PQ|=
|x1-x2||m|=
,
所以S△OPQ的取值范围为(0,1).
下列说法中正确的是______.(填序号)
①“m>5”是“=1表示双曲线”的充分不必要条件;
②已知P为双曲线=1上一点,F1,F2分别为双曲线的左,右焦点,若|PF1|=11,则|PF2|=21或1;
③若在双曲线=1(a>0,b>0)右支上存在点P满足|PF1|=3|PF2|,则双曲线的离心率的范围是(1,2];
④直线3x-4y-4=0与双曲线=1有两个不同的交点.
正确答案
①②③
解析
解:对于①,当m>5时,=1表示双曲线,
若=1表示双曲线,则(5-m)(1-m)>0,解得m<1或m>5,
∴“m>5”是“=1表示双曲线”的充分不必要条件,命题①正确;
对于②,已知P为双曲线=1上一点,F1,F2分别为双曲线的左,右焦点,则|PF1|-|PF2|=±10,
若|PF1|=11,则|PF2|=21或1,命题②正确;
对于③,若在双曲线=1(a>0,b>0)右支上存在点P满足|PF1|=3|PF2|,
设P点的横坐标为x,∵|PF1|=3|PF2|,P在双曲线右支(x≥a),
根据双曲线的第二定义,可得3e(x-)=e(x+
),∴ex=2a,
∵x≥a,∴ex≥ea,
∴2a≥ea,∴e≤2,
∵e>1,∴1<e≤2.
则双曲线的离心率的范围是(1,2],命题③正确;
对于④,联立,得
,直线3x-4y-4=0与双曲线
=1有一个交点,命题④错误.
∴正确的命题是①②③.
故答案为:①②③.
设P为抛物线y=x2上一点,当P点到直线x-y+2=0的距离最小时,P点的坐标为______.
正确答案
(2,4)、(-1,1)
解析
解:由 解得
或
,
故抛物线y=x2 和直线x-y+2=0相交于两点(2,4)、(-1,1).
故当P的坐标为(2,4)或(-1,1)时,P点到直线x-y+2=0的距离最小为0,
故答案为 (2,4)、(-1,1).
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