- 圆锥曲线中的探索性问题
- 共76题
如图,已知平面内一动点到两个定点
、
的距离之和为
,线段
的长为
(1)求动点的轨迹
;
(2)当时,过点
作直线
与轨迹
交于
、
两点,且点
在线段
的上方,线段
的垂直平分线为
①求的面积的最大值;
②轨迹上是否存在除
、
以外的两点
、
关于直线
对称,请说明理由。
正确答案
见解析
解析
(1)当即
时,轨迹是以
、
为焦点的椭圆
当时,轨迹是线段
当时,轨迹不存在
(2)以线段的中点为坐标原点,以
所在直线为
轴建立平面直角坐标系,
可得轨迹的方程为
①解法1:设表示点
到线段
的距离
,
要使的面积有最大值,只要
有最大值
当点与椭圆的上顶点重合时,
的最大值为
解法2:在椭圆中,设
,记
点
在椭圆上,
由椭圆的定义得:
在中,由余弦定理得:
配方,得:
从而
得
根据椭圆的对称性,当最大时,
最大
当点与椭圆的上顶点重合时,
最大值为
②结论:当时,显然存在除
、
外的两点
、
关于直线
对称
下证当与
不垂直时,不存在除
、
外的两点
、
关于直线
对称
证法1:假设存在这样的两个不同的点
设线段的中点为
直线
由于在
上,故
①
又在椭圆上,所以有
两式相减,得
将该式写为,
并将直线的斜率
和线段
的中点,表示代入该表达式中,
得 ②
①、②得,由(1)
代入
得
即的中点为点
,而这是不可能的.
此时不存在满足题设条件的点和
.
证法2:假设存在这样的两个不同的点
,
则,故直线
经过原点。
直线的斜率为
,则假设不成立,
故此时椭圆上不存在两点(除了点、点
外)关于直线
对称
知识点
如图,已知点是椭圆
=1上的动点,以
为切点的切线
与直线
相交于点
。
(1)过点且
与垂直的直线为
,求
与
轴交点纵坐标的取值范围;
(2)在轴上是否存在定点
,使得以
为直径的圆恒过点
?若存在,求出点
的坐标;若不存在,说明理由。(注:参考定理:若点
在椭圆
上,则以
为切点的椭圆的切线方程是:
)
正确答案
见解析。
解析
解:
知识点
已知两点、
,点
是直角坐标平面上的动点,若将点
的横坐标保持不变、纵坐标扩大到
倍后得到点
满足
。
(1) 求动点所在曲线
的轨迹方程;
(2)过点作斜率为
的直线
交曲线
于
两点,且满足
,又点
关于原点O的对称点为点
,试问四点
是否共圆,若共圆,求出圆心坐标和半径;若不共圆,请说明理由。
正确答案
见解析
解析
(1)依据题意,有。
∵,
∴。
∴动点P所在曲线C的轨迹方程是。
(2)因直线过点
,且斜率为
,
故有,联立方程组
,得
。
设两曲线的交点为、
,可算得
。
又,点
与点
关于原点对称,
于是,可得点、
。
若线段、
的中垂线分别为
和
,则有
,
。
联立方程组,解得
和
的交点为
。
因此,可算得,
。
所以,四点共圆,圆心坐标为
,半径为
。
知识点
已知椭圆:
的右焦点为
,且点
在椭圆
上。
(1)求椭圆的标准方程;
(2)已知动直线过点
,且与椭圆
交于
,
两点.试问
轴上是否存在定点
,使得
恒成立?若存在,求出点
的坐标;若不存在,请说明理由。
正确答案
见解析
解析
(1)由题意知:.
根据椭圆的定义得:,即
.
……………………………………3分
所以 .
所以 椭圆的标准方程为
. ……………………………………4分
(2)假设在轴上存在点
,使得
恒成立。
当直线的斜率为0时,
.
则 .
解得 . ……………………………………6分
当直线的斜率不存在时,
.
由于,所以
.
下面证明时,
恒成立. ……………………8分
显然 直线的斜率为0时,
.
当直线的斜率不为0时,设直线
的方程为:
,
.
由可得:
.
显然
.
………………………10分
因为 ,
,
所以
.
综上所述:在轴上存在点
,使得
恒成立.…………………13分
知识点
已知:椭圆(
),过点
,
的直线倾斜角为
,原点到该直线的距离为
。
(1)求椭圆的方程;
(2)斜率大于零的直线过与椭圆交于
,
两点,若
,求直线
的方程;
(3)是否存在实数,直线
交椭圆于
,
两点,以
为直径的圆过点
?若存在,求出
的值;若不存在,请说明理由。
正确答案
见解析
解析
(1)由,
,得
,
,
所以椭圆方程是:-----------------4分
(2)设EF:(
)代入
,得
,
设,
,由
,得
。
由,
--------------6分
得,
,
(舍去),(没舍去扣1分)
直线的方程为:
即
--------------------9分
(3)将代入
,得
(*)
记,
,PQ为直径的圆过
,则
,即
,又
,
,得
。
解得,此时(*)方程
,
存在
,满足题设条件。-----------------14分
知识点
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