- 椭圆
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如图,椭圆Q:(a>b>0)的右焦点F(c,0),过点F的一动直线m绕点F转动,并且交椭圆于A、B两点,P是线段AB的中点。
(1)求点P的轨迹H的方程;
(2)在Q的方程中,令a2=1+cosθ+sinθ,b2=sinθ(0<θ≤),确定θ的值,使原点距椭圆的右准线l最远,此时,设l与x轴交点为D,当直线m绕点F转动到什么位置时,三角形ABD的面积最大?
正确答案
解:如图,(1)设椭圆Q:(a>b>0)上的点A(x1,y1)、B(x2,y2),又设P点坐标为P(x,y),
则
1°当AB不垂直x轴时,x1≠x2,
由(1)-(2)得b2(x1-x2)2x+a2(y1-y2)2y=0
∴
∴b2x2+a2y2-b2cx=0(3);
2°当AB垂直于x轴时,点P即为点F,满足方程(3)
故所求点P的轨迹方程为:b2x2+a2y2-b2cx=0。
(2)因为,椭圆Q右准线l方程是x=,原点距l的距离为
由于c2=a2-b2,a2=1+cosθ+sinθ,b2=sinθ(0<θ≤)
则=
=2sin(
+
)
当θ=时,上式达到最大值。
此时a2=2,b2=1,c=1,D(2,0),|DF|=1
设椭圆Q:上的点 A(x1,y1)、B(x2,y2),
三角形ABD的面积S=|y1|+
|y2|=
|y1-y2|
设直线m的方程为x=ky+1,代入中,得
(2+k2)y2+2ky-1=0
由韦达定理得y1+y2=,y1y2=
令t=k2+1≥1,得
当t=1,k=0时取等号
因此,当直线m绕点F转到垂直x轴位置时,三角形ABD的面积最大。
已知点P是⊙O:x2+y2=9上的任意一点,过P作PD垂直x轴于D,动点Q满足.
(1)求动点Q的轨迹方程;
(2)已知点E(1,1),在动点Q的轨迹上是否存在两个不重合的两点M、N,使(O是坐标原点),若存在,求出直线MN的方程,若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(1)设P(x0,y0),Q(x,y),依题意,则点D的坐标为D(x0,0)
∴
又
∴
∵P在⊙O上,故x02+y02=9
∴
∴点Q的轨迹方程为
(2)假设椭圆上存在两个不重合的两点M(x1,y1),N(x2,y2)满足
,则
E(1,1)是线段MN的中点,且有
又M(x1,y1),N(x2,y2)在椭圆上
∴
两式相减,得
∴
∴直线MN的方程为4x+9y﹣13=0
将直线MN的方程代入椭圆方程检验得:
52x2﹣104x﹣155=0则△>0有实根
∴椭圆上存在点M、N满足,
此时直线MN的方程为4x+9y﹣13=0。
在直角坐标坐标系中,已知一个圆心在坐标原点,半径为2的圆,从这个圆上任意一点P向y轴作垂线段PP′,P′为垂足,
(1)求线段PP′中点M的轨迹C的方程;
(2)过点Q(-2,0)作直线l与曲线C交于A、B两点,设N是过点(,0),且以
为方向向量的直线上一动点,满足
(O为坐标原点),问是否存在这样的直线l,使得四边形OANB为矩形?若存在,求出直线l的方程;若不存在,说明理由。
正确答案
解:(1)设M(x,y)是所求曲线上的任意一点,
P()是方程
的圆上的任意一点,则
,
则有:,即
,
代入得,轨迹C 的方程为
;
(2)当直线l的斜率不存在时,与椭圆无交点,
所以设直线l的方程为y=k(x+2),与椭圆交于两点,
N点所在直线方程为,
由得(4+
)
,
由∴
,
即,
,
,即
,
∴四边形OANB为平行四边形,
假设存在矩形OANB,
则,即
,
即,
于是有,得
,
设N(),由
得
,
即点N在直线x=-上;
∴存在直线l使四边形OANB为矩形,直线l的方程为。
在平面直角坐标系xOy中,已知△ABC的顶点A,B的坐标分别为A(-3,0),B(3,0),△ABC的周长为16,
(Ⅰ)求顶点C的轨迹方程;
(Ⅱ)过点A作直线,与(Ⅰ)中的曲线交于M,N两点,试判断是否存在最小值,若存在,求出最小值;若不存在,请说明理由。
正确答案
解:(Ⅰ)∵|CA|+|CB|=10为定值,
所以C点的轨迹是以A,B为焦点的椭圆,焦距2c=6,
设椭圆为方程,且2a=10,
易得a=5,c=3,b=4,
所以C点的轨迹方程为。
(Ⅱ)设M(x1,y1),N(x2,y2),
当直线MN的倾斜角不为90°时,设其方程为y=k(x+3)(k≠0),
代入椭圆方程化简,得,
显然有,
又,
同理,
所以
,
只要考虑的最小值,即考虑
取最小值,
而k≠0,所以上式无最小值,
显然k=0时,取最小值16;
当直线MN的倾斜角为90°时,x1=x2=-3,
得;
∴的最小值不存在。
如图所示,已知圆O:x2+y2=1,直线l:y=kx+b(k>0,b>0)是圆的一条切线,且l与椭圆交于不同的两点A,B。
(1)若弦AB的长为,求直线l的方程;
(2)当直线l满足条件(1)时,求的值。
正确答案
解:(1)由题意可知:
∴
由
得(1+2k2)x2+4kbx+2b2-2=0
∴
得k=1或k=-1(舍)
所以直线l的方程为。
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2)
∴
根据韦达定理得:
代入上式得:。
在平面直角坐标系xOy中,点P到点F(3,0)的距离的4倍与它到直线x=2的距离的3倍之和记为d,当P点运动时,d恒等于点P的横坐标与18之和,
(Ⅰ)求点P的轨迹C;
(Ⅱ)设过点F的直线l与轨迹C相交于M,N两点,求线段MN长度的最大值。
正确答案
解:(Ⅰ)设点P的坐标为(x,y),
则,
由题设当x>2时,
由①得,
化简得;
当x≤2时,由①得,
化简得;
故点P的轨迹C是椭圆在直线x=2的右侧部分
与抛物线在直线x=2的左侧部分
(包括它与直线x=2的交点)所组成的曲线,参见图1;
(Ⅱ)如图2所示,易知直线x=2与的
交点都是,
直线AF,BF的斜率分别为,
当点P在C1上时,由②知,④
当点P在C2上时,由③知|PF|=3+x,⑤
若直线l的斜率k存在,则直线l的方程为y=k(x-3),
(1)当k≤时,
直线l与轨迹C的两个交点都在C1上,
此时由④知,
从而∣MN∣=∣MF∣+∣NF∣
=,
由得
,
则是这个方程的两根,
所以*
∣MN∣=,
因为当,
,
当且仅当时,等号成立。
(2)当时,
直线l与轨迹C的两个交点分别在
上,
不妨设点M在C1上,点C2上,
则④⑤知,,
设直线AF与椭圆C1的另一交点为E,
,
所以,
而点A,E都在C1上,且,
有(1)知,
若直线l的斜率不存在,则=3,
此时,;
综上所述,线段MN长度的最大值为。
已知动点P(x,y)与两定点M(-1,0),N(1,0)连线的斜率之积等于常数λ(λ≠0)。
(Ⅰ)求动点P的轨迹C的方程;
(Ⅱ)试根据λ的取值情况讨论轨迹C的形状:
(Ⅲ)当λ=-2时,过定点F(0,1)的直线l与轨迹C交于A、B两点,求△AOB的面积的最大值。
正确答案
解:(Ⅰ)由题设知直线PM与PN的斜率存在且均不为零,
所以,
整理得(λ≠0,x≠±1)。
(Ⅱ)①当λ>0时,轨迹C为中心在原点,焦点在x轴上的双曲线(除去顶点);
②当-1<λ<0时,轨迹C为中心在原点,焦点在x轴上的椭圆(除去长轴两个端点);
③当λ=-1时,轨迹C为以原点为圆心,1的半径的圆除去点(-1,0),(1,0);
④当λ<-1时,轨迹C为中心在原点,焦点在y轴上的椭圆(除去短轴的两个端点)。
(Ⅲ)当λ=-2时,轨迹C为椭圆(x≠±1) ,
由题意知,l的斜率存在,设l的方程为y=kx+1,
代入椭圆方程中整理,得, (*)
设,
,则x1,x2的方程(*)的两个实根,
∴,
,
∴
,
当k=0时,取“=”,
∴k=0时,△OAB的面积取最大值为。
在平面直角坐标系中,已知,若实数
使得
(
为坐标原点)
(1)求点的轨迹方程,并讨论
点的轨迹类型;
(2)当时,若过点
的直线与(1)中
点的轨迹交于不同的两点
(
在
之间),试求
与
面积之比的取值范围。
正确答案
解:(1)
化简得:
当时方程为
轨迹为一条直线
当时方程为
轨迹为圆
当时方程为
轨迹为椭圆
当时方程为
轨迹为双曲线。
(2)点轨迹方程为
,
直线方程为
,联立方程可得:
。
由题意可知:,所以
设椭圆C:的左、右焦点分别为F1,F2,上顶点为A,过点A与AF2垂直的直线交x轴负半轴于点Q,且
,若过A,Q,F2三点的圆恰好与直线l:
相切。过定点M(0,2)的直线l1与椭圆C交于G,H两点(点G在点M,H之间),
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)设直线l1的斜率k>0,在x轴上是否存在点 P(m,0),使得以PG,PH为邻边的平行四边形是菱形,如果存在,求出m的取值范围,如果不存在,请说明理由;
(Ⅲ)若实数λ满足,求λ的取值范围。
正确答案
解:(Ⅰ)因为,
所以的中点,
设Q的坐标为(-3c,0),
因为,
所以,且过
三点的圆的圆心为
,半径为2c,
因为该圆与直线l相切,所以,解得c=1,
所以,
故所求椭圆方程为;
(Ⅱ)设l1的方程为y=kx+2(k>0),
由得
,
设,则
,
所以
,
,
由于菱形对角线互相垂直,则,
所以,
故,
因为k>0,所以,
所以,
即,
所以,
解得,即
,
因为k>0,所以,
故存在满足题意的点P且m的取值范围是。
(Ⅲ)①当直线l1斜率存在时,设直线l1方程为y=kx+2,
代入椭圆方程得
,
由△>0,得,
设,
则,
又,
所以,
所以,
所以,
所以,
所以,整理得
,
因为,
所以,即
,
所以,
解得,
又0<λ<1,所以;
②又当直线l1斜率不存在时,直线l1的方程为x=0,
此时,
,
所以,
所以,
即所求λ的取值范围是。
已知椭圆C:(a>b>0)的离心率为
,其左、右焦点分别为F1,F2,点P是坐标平面内一点,且|OP|=
,
(O为坐标原点)。
(1)求椭圆C的方程;
(2)过点S(0,-)且斜率为k的动直线l交椭圆于A、B两点,在y轴上是否存在定点M,使以AB为直径的圆恒过这个点?若存在,求出M的坐标;若不存在,说明理由。
正确答案
解:(1)设
则由得
由得
即
所以
又因为
所以
因此所求椭圆的方程为:;
(2)动直线l的方程为:
由得
设
则
假设在y上存在定点M(0,m),满足题设,则
由假设得对于任意的,
恒成立
即
解得m=1。
因此,在y轴上存在定点M,使得以AB为直径的圆恒过这个点,点M的坐标为(0,1)。
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