- 圆锥曲线的综合问题
- 共478题
设双曲线C:(a>0,b>0)的一个焦点坐标为(
,0),离心率
, A、B是双曲线上的两点,AB的中点M(1,2)。
(1)求双曲线C的方程;
(2)求直线AB方程;
(3)如果线段AB的垂直平分线与双曲线交于C、D两点,那么A、B、C、D四点是否共圆?为什么?
正确答案
见解析。
解析
(1)依题意得,解得a=1.
所以,
故双曲线C的方程为.
(2)设,则有
。
两式相减得: ,
由题意得,
,
,
所以,即
.
故直线AB的方程为.
(3)假设A、B、C、D四点共圆,且圆心为P. 因为AB为圆P的弦,所以圆心P在AB垂直平分线CD上;又CD为圆P的弦且垂直平分AB,故圆心P为CD中点M.
下面只需证CD的中点M满足|MA|=|MB|=|MC|=|MD|即可。
由得:A(-1,0),B(3,4).
由(1)得直线CD方程:,
由得:C(-3+
,6-
),D(-3-
,6+
),
所以CD的中点M(-3,6).
因为,
,
,
,
所以,
即 A、B、C、D四点在以点M(-3,6)为圆心,为半径的圆上.
知识点
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
已知椭圆C的中点在原点,焦点在轴上,离心率等于
,它的一个顶点恰好是抛物线
的焦点.
(1)求椭圆C的方程;
(2)已知点在椭圆上,点A、B是椭圆上不同的两个动点,且满足
,试问直线AB的斜率是否为定值,请说明理由.
正确答案
见解析。
解析
知识点
给定椭圆:
,称圆心在原点
,半径为
的圆是椭圆
的“准圆”,若椭圆
的一个焦点为
,其短轴上的一个端点到
的距离为
。
(1)求椭圆的方程和其“准圆”方程;
(2)点是椭圆
的“准圆”上的动点,过点
作椭圆的切线
交“准圆”于点
。
(ⅰ)当点为“准圆”与
轴正半轴的交点时,求直线
的方程并证明
;
(ⅱ)求证:线段的长为定值。
正确答案
见解析
解析
(1),
椭圆方程为
,………………………………2分
准圆方程为,………………………………3分
(2)(ⅰ)因为准圆与
轴正半轴的交点为
,
设过点且与椭圆相切的直线为
,
所以由得
。
因为直线与椭圆相切,
所以,解得
,………………………………6分
所以方程为
,………………………………7分
,
,………………………………8分
(ⅱ)①当直线中有一条斜率不存在时,不妨设直线
斜率不存在,
则:
,
当:
时,
与准圆交于点
,
此时为
(或
),显然直线
垂直;
同理可证当:
时,直线
垂直,………………………………10分
②当斜率存在时,设点
,其中
。
设经过点与椭圆相切的直线为
,
所以由
得。
由化简整理得
,
因为,所以有
。
设的斜率分别为
,因为
与椭圆相切,
所以满足上述方程
,
所以,即
垂直,………………………………12分
综合①②知:因为经过点
,又分别交其准圆于点
,且
垂直。
所以线段为准圆
的直径,
,
所以线段的长为定值,………………………………14分
知识点
在直角坐标系xOy中,椭圆C1:的左、右焦点分别为F1、F2.其中F2也是抛物线C2:
的焦点,点M为C1与C2在第一象限的交点,且
.
(1)求C1的方程;
(2)平面上的点N满足,直线l∥MN,且与C1交于A、B两点,若
·
=0,求直线l的方程.
正确答案
(1)椭圆的方程为
(2)直线的方程为
,或
解析
(1)由:
知
,……………………………………………1分
设,
在
上,因为
,所以
,
得,
,………………………………………………………………… 3分
在
上,且椭圆
的半焦距
,于是
………………………5分
消去并整理得
, 解得
(
不合题意,舍去)。
故椭圆的方程为
。 ………………………………………………… 7分
(2)由知四边形
是平行四边形,其中心为坐标原点
,
因为,所以
与
的斜率相同,
故的斜率
。
设的方程为
,……………………………………………………… 8分
由 ………………………………………………………………… 9分
消去并化简得
,…………………………………… 10分
设,
,
,
.……………………11分
因为,所以
。
,……………… 12分
所以,此时
,
故所求直线的方程为
,或
。 …………………… 14分
知识点
已知椭圆的左右焦点分别为
,点
为短轴的一个端点,
。
(1)求椭圆的方程;
(2)如图,过右焦点,且斜率为
的直线
与椭圆
相交于
两点,
为椭圆的右顶点,直线
分别交直线
于点
,线段
的中点为
,记直线
的斜率为
。
求证: 为定值。
正确答案
见解析
解析
(1)由条件可知, …………2分
故所求椭圆方程为, …………4分
(2)设过点的直线
方程为:
, …………5分
由可得:
…………6分
因为点在椭圆内,所以直线
和椭圆都相交,即
恒成立。
设点,则
, …………8分
因为直线的方程为:
,
直线的方程为:
, ………9分
令,可得
,
,
所以点的坐标
, ………10分
直线的斜率为
…………12分
所以为定值
, …………13分
知识点
以椭圆的中心O为圆心,
为半径的圆称为该椭圆的“准圆”.设椭圆C的左顶点为P,左焦点为F,上顶点为Q,且满足
.
(1)求椭圆C及其“准圆”的方程;
(2)若椭圆C的“准圆”的一个弦ED(不与坐标轴垂直)与椭圆C交于M、N两点,试证明:当时,试问弦ED的长是否为定值,若是,求出该定值;若不是,请说明理由.
正确答案
见解析
解析
知识点
如图6,圆,P是圆C上的任意一动点,A点坐标为(2,0),线段PA的垂直平分线l与半径CP交于点Q.
(1)求点Q的轨迹G的方程;
(2)已知B,D是轨迹G上不同的两个任意点,M为BD的中点. ①若M的坐标为M
(2,1),求直线BD所在的直线方程;②若BD不经过原点,且不垂直于x轴,点O为轨迹G的中心. 求证:直线BD和直线OM的斜率之积是常数(定值).
正确答案
见解析。
解析
(1)圆C的圆心为C(-2,0),半径r=6,.
连结,由已知得
,
所以.
根据椭圆的定义,点Q的轨迹G是中心在原点,以C、A为焦点,长轴长等于的椭圆,
即a=3,c=2,,
所以,点Q的轨迹G的方程为.
(2)①设B、D的坐标分别为、
,
则
两式相减,得,
当BD的中点M的坐标为(2,1)时,有,
所以,即
.
故BD所在的直线方程为,即
.
②证明:设,且
,
由①可知,
又
所以(定值).
知识点
已知椭圆E:与直线
:
交于A,B两点,O为坐标原点。
(1)若直线l椭圆的左焦点,且k=1,求△ABC的面积;
(2)若,且直线l与圆O:
相切,求圆O的半径r的值。
正确答案
见解析
解析
知识点
已知动圆与圆
相切,且与圆
相内切,记圆心
的轨迹为曲线
;设
为曲线
上的一个不在
轴上的动点,
为坐标原点,过点
作
的平行线交曲线
于
两个不同的点。
(1)求曲线的方程;
(2)试探究和
的比值能否为一个常数?若能,求出这个常数;若不能,请说明理由;
(3)记的面积为
,
的面积为
,令
,求
的最大值。
正确答案
见解析。
解析
(1)设圆心的坐标为
,半径为
由于动圆与圆
相切,且与圆
相内切,所以动
圆与圆
只能内切
………………………………………2分
圆心
的轨迹为以
为焦点的椭圆,其中
,
故圆心的轨迹
:
…………………………………………………………4分
(2)设,直线
,则直线
由可得:
,
……………………………6分
由可得:
………………………………8分
和
的比值为一个常数,这个常数为
……………………………………9分
(3),
的面积
的面积,
到直线
的距离
…………………………11分
令,则
(当且仅当
,即
,亦即
时取等号)
当
时,
取最大值
……………………………………………………13分
知识点
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