- 椭圆
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给定椭圆C:+
=1(a>b>0),称圆心在原点O、半径是
的圆为椭圆C的“准圆”.已知椭圆C的一个焦点为F(
,0),其短轴的一个端点到点F的距离为
.
(1)求椭圆C和其“准圆”的方程;
(2)若点A是椭圆C的“准圆”与x轴正半轴的交点,B,D是椭圆C上的两相异点,且BD⊥x轴,求•
的取值范围;
(3)在椭圆C的“准圆”上任取一点P,过点P作直线l1,l2,使得l1,l2与椭圆C都只有一个交点,试判断l1,l2是否垂直?并说明理由.
正确答案
(1)由题意可得:a=,c=
,b=1,∴r=
=2.
∴椭圆C的方程为+y2=1,其“准圆”的方程为x2+y2=4;
(2)由“准圆”的方程为x2+y2=4,令y=0,解得x=±2,取点A(2,0).
设点B(x0,y0),则D(x0,-y0).
∴•
=(x0-2,y0)•(x0-2,-y0)=(x0-2)2-y02,
∵点B在椭圆+y2=1上,∴
+y02=1,∴y02=1-
,
∴•
=(x0-2)2-1+
=
(x0-
)2,
∵-<x0<
,∴0≤
(x0-
)2<7+4
,
∴0≤•
<7+4
,即
•
的取值范围为[0,7+4
)
(3)①当过准圆上点P的直线l与椭圆相切且其中一条直线的斜率为0而另一条斜率不存在时,则点P为(±,±1),此时l1⊥l2;
②当过准圆上的点P的直线l的斜率存在不为0且与椭圆相切时,设点P(x0,y0),直线l的方程为m(y-y0)=x-x0.
联立消去x得到关于y的一元二次方程:
(3+m2)y2+(2mx0-2m2y0)y+m2y02+x02-2mx0y0-3=0,
∴△=(2mx0-2m2y0)2-4(3+m2)(m2y02+x02-2mx0y0-3)=0,
化为(y02-1)m2-2mx0y0+x02-3=0,
∵y02-1≠0,m存在,∴m1m2=.
∵点P在准圆上,∴x02+y02=4,∴x02-3=1-y02,
∴m1m2═-1.
即直线l1,l2的斜率kl1•kl2=-1,因此当过准圆上的点P的直线l的斜率存在不为0且与椭圆相切时,直线l1⊥l2.
综上可知:在椭圆C的“准圆”上任取一点P,过点P作直线l1,l2,使得l1,l2与椭圆C都只有一个交点,l1⊥l2.
已知F1,F2是椭圆x2+2y2=4的焦点,B(0,),则
•
的值为______.
正确答案
椭圆x2+2y2=4的a=2,b=,c=
,
F1(-,0),F2(
,0),
∴=(-
,-
),
=(
,-
),
则•
=-2+2=0.
故答案为:0.
点A、B分别是以双曲线-
=1的焦点为顶点,顶点为焦点的椭圆C长轴的左、右端点,点F是椭圆的右焦点,点P在椭圆C上,且位于x轴上方,
•
=0
(I)求椭圆C的方程;
(II)求点P的坐标;
(III)设M是椭圆长轴AB上的一点,点M到直线AP的距离等于|MB|,求椭圆上的点到M的距离d的最小值.
正确答案
解(I)已知双曲线实半轴a1=4,虚半轴b1=2,半焦距c1=
=6,
∴椭圆的长半轴a2=c1=6,椭圆的半焦距c2=a1=4,椭圆的短半轴b2==
,
∴所求的椭圆方程为+
=1
(II)由已知A(-6,0),F(4,0),
设点P的坐标为(x,y),则=(x+6,y),
=(x-4,y),由已知得
则2x2+9x-18=0,解之得x=或x=-6,
由于y>0,所以只能取x=,于是y=
,所以点P的坐标为(
,
)(9分)
(Ⅲ)直线AP:x-y+6=0,设点M是(m,0),则点M到直线AP的距离是
,于是
=|m-6|,
又∵点M在椭圆的长轴上,即-6≤m≤6∴m=2
∴当m=2时,椭圆上的点到M(2,0)的距离d2=(x-2)2+y2=x2-4x+4+20-=
(x-
)2+15
又-6≤x≤6∴当x=时,d取最小值
抛物线的顶点在原点,焦点在射线x-y+1=0(x≥0)上
(1)求抛物线的标准方程
(2)过(1)中抛物线的焦点F作动弦AB,过A、B两点分别作抛物线的切线,设其交点为M,求点M的轨迹方程,并求出的值.
正确答案
(1)∵是标准方程,∴其焦点应该在坐标轴上,
∴令x=0,代入射线x-y+1=0,解得其焦点坐标为(0,1)
当焦点为(0,1)时,可知P=2,∴其方程为x2=4y.
(2)设A(x1,),B(x2,
x2
4
2)
过抛物线A,B两点的切线方程分别是y=x-
x12,y=
x-
x2
4
2
其交点坐标M(,
)
设AB的直线方程y=kx+1代入x2=4y,得x2-4kx-4=0
∴x1x2=-4,M(,-1),所以点M的轨迹为y=-1
∵=(x1,
-1),
=(x2,
-1)
∴•
=x1x2+(
-1)(
-1)=-
(
+
)-2
而=(
-0)2+(-1-1)2=
(
+
)+2
∴=-1.
椭圆+
=1(a>b>0)的两焦点为F1,F2,P为以椭圆长轴为直径的圆上任一点,则
•
=______.
正确答案
设P(m,n),∵F1 (-c,0 ),F2( c,0),m2+n2=a2,
∴•
=(-c-m,-n)•(c-m,-n)=m2-c2+n2=a2-c2=b2.
故答案为b2.
已知向量=(2,0),
=
=(0,1),动点M到定直线y=1的距离等于d,并且满足
•
=k(
•
-d2),其中O是坐标原点,k是参数.
(1)求动点M的轨迹方程,并判断曲线类型;
(2)当k=时,求|
+2
|的最大值和最小值;
(3)如果动点M的轨迹是圆锥曲线,其离心率e满足≤e≤
,求实数k的取值范围.
正确答案
(1)设M(x,y),由题设可得A(2,0),B(2,1),C(0,1)
∴=(x,y),
=(x-2,y),
=(x,y-1),
=(x-2,y-1),d=|y-1|,
因•
=k(
•
-d2)
∴(x,y)•(x-2,y)=
k[(x,y-1)•(x-2,y-1)-|y-1|2]
即(1-k)(x2-2x)+y2=0为所求轨迹方程.
当k=1时,y=0,动点M的轨迹是一条直线;
当k=0时,x2-2x+y2=0,动点M的轨迹是圆;
当k≠1时,方程可化为(x-1)2+=1,当k>1时,动点M的轨迹是双曲线;
当0<k<1或k<0时,动点M的轨迹是椭圆.
(2)当k=时,M的轨迹方程为(x-1)2+
=1,.得:0≤x≤2,y2=
-
(x-1)2.
∵|+2
|2=|(x,y)+2(x-2,y)|2=|(3x-4,3y)|2
=(3x-4)2+9y2=(3x-4)2+9[-
(x-1)2]
=(x-
)2+
.
∴当x=时,|
+2
|2取最小值
当x=0时,|+2
|2取最大值16.
因此,|+2
|的最小值是
,最大值是4.
(3)由于≤e≤
,即e<1,此时圆锥曲线是椭圆,其方程可化为(x-1)2+
=1,
①当0<k<1时,a2=1,b2=1-k,c2=1-(1-k)=k,e2==k,∵
≤e≤
,∴
≤k≤
;
②当k<0时,a2=1-k,b2=1,c2=(1-k)-1=-k,e2==
=
,∵
≤e≤
,∴
≤
≤
,而k<0得,-1≤k≤-
.
综上,k的取值范围是[-1,-]∪[
,
].
已知中心在原点,长轴在x轴上的椭圆的一个顶点是点(0,),离心率为
,左、右焦点分别为F1和F2.
(1)求椭圆方程;
(2)点M在椭圆上,求△MF1F2面积的最大值;
(3)试探究椭圆上是否存在一点P,使•
=0,若存在,请求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
正确答案
(1)由题意设椭圆标准方程为+
=1.
由已知得,b=,e=
=
.(2分)
则e2==
=1-
,∴1-
=
.解得a2=6(4分)
∴所求椭圆方程为+
=1(5分)
(2)令M(x1,y1),则S△MF1F2=|F1F2|•|y1|=
•2•|y1|(7分)
∵点M在椭圆上,∴-≤y1≤
,故|y1|的最大值为
(8分)
∴当y1=±时,S△MF1F2的最大值为
.(9分)
(3)假设存在一点P,使•
=0,
∵≠
,
≠
,∴
⊥
,(10分)
∴△PF1F2为直角三角形,∴|PF1|2+|PF2|2=|F1F2|2=4 ①(11分)
又∵|PF1|+|PF2|=2a=2 ②(12分)
∴②2-①,得2|PF1|•|PF2|=20,∴|PF1|•|PF2|=5,(13分)
即S△PF1F2=5,由(1)得S△PF1F2最大值为,故矛盾,
∴不存在一点P,使•
=0.(14分)
椭圆+
=1(a>b>0)且满足a≤
b,若离心率为e,则e2+
的最小值为______.
正确答案
∵a≤b,
e2+=
+
=+
=2+•
∵a≤b,,∴a2≤3b2,
∴≥
,且
≥
=
∴•
≥
×
=
∴e2+≥
故答案为:
(理科做:)已知A(1,1)是椭圆+
=1 (a>b>0)上一点,F1、F2是椭圆的两个焦点,且满足|AF1|+|AF2|=4.
(I)求两焦点的坐标;
(II)设点C、D是椭圆上的两点,直线AC、AD的倾斜角互补,直线CD的斜率是否为定值?若是定值,求出其值;若不是定值,则说明理由.
正确答案
(I)∵|AF1|+|AF2|=4,
∴2a=4,∴a=2,
设椭圆方程为+
=1,
把(1,1)代入,得+
=1,
∴b2=,
∴c2=4-=
,
∴两焦点的坐标F1(-,0),F2(
,0).
(II)设AC:y=k(x-1)+1,
联立,
得(1+3k2)x2-6k(k-1)x+3k2-6k-1=0,
∵A(1,1)在椭圆上,方程有一个根为xA=1,
∴xC=,
∵AC与AD的倾斜角互补,
∴AD为:y=-k(x-1)+1,
同理,xD=,
∵yC=k(xC-1)+1,
yD=-k(xD-1)+1,
yC-yD=k(xC+xD)-2k,
∴kCD==
.
故CD的斜率为定值.
已知正方形ABCD的坐标分别是(-1,0),(0,1),(1,0),(0,-1),动点M满足:kMB•kMD=-则MA+MC=______.
正确答案
设点M的坐标为(x,y),∵kMB•kMD=-,∴
⋅
=-
.
整理,得+y2=1(x≠0),发现动点M的轨迹方程是椭圆,其焦点恰为A,C两点,
∴MA+MC=2
故答案为2
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