- 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
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
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
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