- 圆锥曲线中的探索性问题
- 共76题
如图,椭圆C:(a>b>0)经过点P
,离心率e=
,直线l的方程为x=4.
(1)求椭圆C的方程;
(2)AB是经过右焦点F的任一弦(不经过点P),设直线AB与直线l相交于点M,记PA,PB,PM的斜率分别为k1,k2,k3.问:是否存在常数λ,使得k1+k2=λk3?若存在,求λ的值;若不存在,说明理由。
正确答案
(1) ; (2) 存在
解析
(1)由P在椭圆上得,
,①
依题设知a=2c,则b2=3c2,②
②代入①解得c2=1,a2=4,b2=3.
故椭圆C的方程为.
(2)方法一:由题意可设AB的斜率为k,
则直线AB的方程为y=k(x-1),③
代入椭圆方程3x2+4y2=12并整理,得(4k2+3)x2-8k2x+4(k2-3)=0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),则有
x1+x2=,x1x2=
,④
在方程③中令x=4得,M的坐标为(4,3k)。
从而,
,
.
注意到A,F,B共线,则有k=kAF=kBF,即有.
所以k1+k2=
.⑤
④代入⑤得k1+k2==2k-1,
又k3=,所以k1+k2=2k3.
故存在常数λ=2符合题意。
(2)方法二:设B(x0,y0)(x0≠1),则直线FB的方程为:,
令x=4,求得M,
从而直线PM的斜率为.
联立
得A,
则直线PA的斜率为:,直线PB的斜率为:
,
所以k1+k2==2k3,
故存在常数λ=2符合题意
知识点
已知椭圆的中心在原点
,焦点在
轴上,离心率为
,右焦点到到右顶点的距离为
。
(1)求椭圆的标准方程;
(2)是否存在与椭圆交于
,
两点的直线
:
,使得
成立?若存在,求出实数
的取值范围,若不存在,请说明理由。
正确答案
见解析
解析
(1)设椭圆的方程为
,半焦距为
.
依题意,由右焦点到右顶点的距离为
,得
。
解得,
。
所以。
所以椭圆的标准方程是
。 ……………4分
(2)解:存在直线,使得
成立.理由如下:
由得
。
,化简得
。
设,则
,
。
若成立,
即,等价于
,所以
。
,
,
,
化简得,。
将代入
中,
,
解得,。
又由,
,
从而,
或
。
所以实数的取值范围是
。 ……………14分
知识点
如图,已知椭圆的离心率为
,以该椭圆上的点和椭圆的左、右焦点
为顶点的三角形的周长为
.一等轴双曲线的顶点是该椭圆的焦点,设
为该双曲线上异于顶点的任一点,直线
和
与椭圆的交点分别为
和
.
(1)求椭圆和双曲线的标准方程;
(2)设直线、
的斜率分别为
、
,证明
;
(3)是否存在常数,使得
恒成立?若存在,求
的值;若不存在,请说明理由。
正确答案
见解析。
解析
(1)设椭圆的半焦距为,由题意知,
,又
,
所以 ,
,
又,因此
。
故椭圆的标准方程为。
由题意设等轴双曲线的方程因为等轴双曲线的顶点是椭圆的焦点,所以
因此 双曲线的标准方程为。
(2)设,
则 ,
因为 点在双曲线
上,所以
。
因此 ,
即 。
(3)由于的方程为
,将其带入椭圆方程得
,
由根与系数的关系得
所以
。
同理可得。
则 ,
又 ,
所以 。
故。
因此 存在,使
恒成立。
知识点
已知中心在原点,左焦点为
的椭圆
的左顶点为
,上顶点为
,
到直线
的距离为
.
(1) 求椭圆的方程;
(2) 过点作直线
,使其交椭圆
于
、
两点,交直线
于
点. 问:是否存在这样的直线
,使
是
、
的等比中项?若存在,求出直线
的方程;若不存在,说明理由。
(3) 若椭圆方程为:
(
),椭圆
方程为:
(
,且
),则称椭圆
是椭圆
的
倍相似椭圆.已知
是椭圆
的
倍相似椭圆,若直线
与两椭圆
、
交于四点(依次为
、
、
、
),且
,试研究动点
的轨迹方程。
正确答案
(1)(2)存在(3)
解析
(1)设椭圆方程为:
(
),
所以直线方程为:
∴到直线
距离为
又,解得:
,
故:椭圆方程为:
.
(2) 当直线与
轴重合时,
,而
,所以
若存在直线,使
是
、
的等比中项,
则可设直线方程为:
代人椭圆的方程,得:
即:
∴
记,
,
∴
,
∵,即
,∴
∴,解得:
,符合
,所以
故存在直线,使
是
、
的等比中项,其方程为
,即:
(3) 椭圆的
倍相似椭圆
的方程为:
设、
、
、
各点坐标依次为
、
、
、
将代人椭圆
方程,得:
∴ (*)
此时:,
将代人椭圆
方程,得:
∴,
∴,可得线段
、
中点相同,所以
由,所以
,可得:
∴(满足(*)式)。
故:动点的轨迹方程为
.
知识点
如图7,直线,抛物线
,已知点
在抛
物线上,且抛物线
上的点到直线
的距离的最小值为
。
(1)求直线及抛物线
的方程;
(2)过点的任一直线(不经过点
)与抛物线
交于
、
两点,直线
与直线
相交于点
,记直线
,
,
的斜率分别为
,
,
,问:是否存在实数
,使得
?若存在,试求出
的值;若不存在,请说明理由。
正确答案
见解析。
解析
(1)(法一)点
在抛物线
上,
。
设与直线平行且与抛物线
相切的直线
方程为
,
由 得
,
,
由
,得
,则直线
方程为
。
两直线
、
间的距离即为抛物线
上的点到直线
的最短距离,
有
,解得
或
(舍去)。
直线
的方程为
,抛物线
的方程为
。
(法二)点
在抛物线
上,
,抛物线
的方程为
。……2分
设为抛物线
上的任意一点,点
到直线
的距离为
,根据图象,有
,
,
,
的最小值为
,由
,解得
。
因此,直线的方程为
,抛物线
的方程为
。
(2)直线
的斜率存在,
设直线
的方程为
,即
,
由 得
,
设点、
的坐标分别为
、
,则
,
,
,
,
.
由 得
,
,
,
。
因此,存在实数,使得
成立,且
。
知识点
已知点是平面直角坐标系上的一个动点,点
到直线
的距离等于点
到点
的距离的2倍,记动点
的轨迹为曲线
.
(1)求曲线的方程;
(2)斜率为的直线
与曲线
交于
两个不同点,若直线
不过点
,设直线
的斜率分别为
,求
的数值;
(3)试问:是否存在一个定圆,与以动点
为圆心,以
为半径的圆相内切?若存在,求出这个定圆的方程;若不存在,说明理由。
正确答案
见解析
解析
(1)由题知,有.
化简,得曲线的方程:
,
(2)∵直线的斜率为
,且不过
点,
∴可设直线:
。
联立方程组得
。
又交点为,
∴,
∴
(3)答:一定存在满足题意的定圆.
理由:∵动圆与定圆
相内切,
∴两圆的圆心之间距离与其中一个圆的半径之和或差必为定值.
又恰好是曲线(椭圆)
的右焦点,且
是曲线
上的动点,
记曲线的左焦点为
,联想椭圆轨迹定义,有
,
∴若定圆的圆心与点
重合,定圆的半径为4时,则定圆
满足题意.
∴定圆的方程为:
.
知识点
已知抛物线的方程为,直线
的方程为
,点A
关于直线
的对称点在抛物线上。
(1)求抛物线的方程;
(2)已知,点
是抛物线的焦点,M是抛物线上的动点,求
的最小值及此时点M的坐标;
(3)设点B、C是抛物线上的动点,点D是抛物线与轴正半轴交点,△BCD是以D为直角顶点的直角三角形,试探究直线BC是否经过定点?若经过,求出定点的坐标;若不经过,请说明理由,
正确答案
见解析。
解析
(1)
设点A(3,-1)关于直线的对称点为坐标为
(x,y),
则解得
-
把点(1,3)代入
,解得a = 4,
所以抛物线的方程为
(2)∵是抛物线的焦点,抛物线的顶点为(0,-1),
∴抛物线的准线为,
过点M作准线的垂线,垂足为A,由抛物线的定义知,
∴=
,当且仅当P、M、A三点共线时“=”成立,
即当点M为过点P所作的抛物线准线的垂线与抛物线的交点时,取最小值,
∴,这时点M的坐标为
。
(3)BC所在的直线经过定点,该定点坐标为,
令,可得D点的坐标为
设,显然
,
则-
--
∵,∴
,即
直线BC的方程为
即-
所以直线BC经过定点.--
知识点
在平面直角坐标系中,已知椭圆
:
的离心率
,且椭圆
上的点到点
的距离的最大值为
。
(1)求椭圆的方程
(2) 在椭圆上,是否存在点
,使得直线
与圆
相交于不同的两点
,且
的面积最大?若存在,求出点
的坐标及对应的
的面积;若不存在,请说明理由。
正确答案
(1) 的方程为
.
(2) 存在,面积最大为,点
的坐标为
或
或
或
.
解析
(1)依题意,所以
,
设是椭圆
上任意一点,则
,所以
,
所以
当时,
有最大值
,可得
,所以
故椭圆的方程为
.
(2)[韦达定理法]因为在椭圆
上,所以
,
,设
,
由,得
所以,可得
,
由韦达定理得,
所以
所以
设原点到直线
的距离为
,则
所以
设,由
,得
,所以,
,
所以,当时,
面积最大,且最大为
,
此时,点的坐标为
或
或
或
.
[垂径定理切入]因为点在椭圆
上运动,所以
,
,
圆心到直线
的距离
,
直线被圆
所截的弦长为
所以,接下来做法同上。
知识点
已知椭圆的长轴长是焦距的两倍,其左、右焦点依次为
、
,抛物线
的准线与
轴交于
,椭圆
与抛物线
的一个交点为
.
(1)当时, ①求椭圆
的方程;②直线
过焦点
,与抛物线
交于
两点,若弦长
等于
的周长,求直线
的方程;
(2)是否存在实数,使得
的边长为连续的自然数.
正确答案
(1)(2)
解析
(1)①设椭圆的实半轴长为a,短半轴长为b,半焦距为c,
当=1时,由题意得,a=2c=2,
,
所以椭圆的方程为.
②依题意知直线的斜率存在,设
,由
得,
,由直线
与抛物线
有两个交点,可知
.
设,由韦达定理得
,
则=
因为的周长为
,所以
,
解得,从而可得直线
的方程为
(2)假设存在满足条件的实数,由题意得
,又设
,设
,对于抛物线M,有
对于椭圆C,由
得
由解得:
,所以
,从而
,因此,
的边长分别为
、
、
,
当时,使得
的边长为连续的自然数.
知识点
设椭圆的离心率为
,其左焦点
与抛物线
的焦点相同.(Ⅰ)求此椭圆的方程;(Ⅱ)若过此椭圆的右焦点
的直线
与曲线
只有一个交点
,则
(1)求直线的方程;
(2)椭圆上是否存在点,使得
,若存在,请说明一共有几个点;若不存在,请说明理由。
正确答案
见解析。
解析
(1)抛物线的焦点为
,它是题设椭圆的左焦点.离心率为
,
所以,.由
求得
.
因此,所求椭圆的方程为 (*)
(2)椭圆的右焦点为,过点
与
轴平行的直线显然与曲线
没有交点.设直线
的斜率为
,
① 若,则直线
过点
且与曲线
只有一个交点
,此时直线
的方程为;
② 若,因直线
过点
,故可设其方程为
,将其代入
消去
,得
.因为直线
与曲线
只有一个交点
,所以判别式
,于是
,从而直线
的方程为
或
.因此,所求的直线
的方程为
或
或
.
可求出点的坐标是
或
或
.
①若点的坐标是
,则
.于是
=
,从而
,代入(*)式联立:
或
,求得
,此时满足条件的点
有4个:
.
②若点的坐标是
,则
,点M到直线
:
的距离是
,
于是有,从而
,
与(*)式联立:或
解之,可求出满足条件的点
有4个:
,
,
,
.
③ 若点的坐标是
,则
,点
到直线
:
的距离是
,于是有
,从而
,
与(*)式联立:或
,解之,可求出满足条件的点
有4个:
,
,
,
.
综合①②③,以上12个点各不相同且均在该椭圆上,因此,满足条件的点共有12个.图上椭圆上的12个点即为所求。
知识点
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