- 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
扫码查看完整答案与解析