- 椭圆
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如图,椭圆(a>b>0)的一个焦点是F(1,0),O为坐标原点。
(1)已知椭圆短轴的两个三等分点与一个焦点构成正三角形,求椭圆的方程;
(2)设过点F的直线l交椭圆于A、B两点。若直线l绕点F任意转动,恒有|OA|2+|OB|2<|AB|2,求a的取值范围。
正确答案
解:(1)设M,N为短轴的两个三等分点,因为△MNF为正三角形
所以
即1=
解得
因此,椭圆方程为;
(2)设
(i)当直线AB与x轴重合时
因此,恒有。
(ii)当直线AB不与x轴重合时,
设直线AB的方程为代入
整理得
所以
因为
所以∠AOB恒为钝角
即恒成立
又
所以对m∈R恒成立,
即对m∈R成立
当m∈R时,最小值为0
所以
因为a>0,b>0
所以
即
解得a>或a<
(舍去)
即a>
综合(i)(ii),a的取值范围为(,+
)。
已知椭圆的左、右焦点分别为F1、F2,离心率
,右准线方程为x=2,
(Ⅰ)求椭圆的标准方程;
(Ⅱ)过点F1的直线l与该椭圆交于M、N两点,且,求直线l的方程。
正确答案
解:(Ⅰ)由条件有,解得
,
∴,
所以,所求的椭圆方程为。
(Ⅱ)由(Ⅰ)知、
,
若直线l的斜率不存在,则直线l的方程为x=-1,
将x=-1代入椭圆方程得:,
不妨设、
,
∴,
∴,与题设矛盾.
所以,直线l的斜率存在,设直线l的斜率为k,则直线的方程为y=k(x+1),
设、
,联立方程组
,消y得:
,
由根与系数的关系知,从而
,
又∵,
∴,
∴,
∴,化简得:
,
解得k2=1或,∴k=±1,
所以,所求直线l的方程为y=x+1或者y=-x-1。
椭圆C的中心为坐标原点,焦点在y轴上,焦点到相应准线的距离及离心率均为,直线l与y轴交于点P(0,m),与椭圆C交于相异两点A,B。
(1)求椭圆方程;
(2)若,求m的取值范围。
正确答案
解:(1)由得
∴椭圆C的方程为;
(2)设直线l的方程为
由得
由此得 ①
设l与椭圆C的交点为
则
由得
∴整理得
∴
整理得
∵时,上式不成立
∴ ②
由①②式得
或
∴m取值范围是。
已知椭圆C的中心在坐标原点,焦点在x轴上,椭圆C上的点到焦点距离的最大值为3,最小值为1。
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)若直线l:y=kx+m与椭圆C相交于A,B两点(A,B不是左右顶点),且以AB 为直径的圆过椭圆C的右顶点,求证:直线l过定点,并求出该定点的坐标。
正确答案
解:(1)由题意设椭圆的标准方程为
由已知得a+c=3,a-c=1,
∴a=2,c=1,
∴b2=a2-c2=3
∴椭圆的标准方程为。
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),联立
得
又
因为以AB为直径的圆过椭圆的右顶点D(2,0)
∴
∴
∴
解得m1=-2k,
且均满足3+4k2-m2>0
当m1=-2k时,l的方程为y=k(x-2),直线过定点(2,0),与已知矛盾;
当时,l的方程为
直线过定点
所以,直线l过定点,定点坐标为。
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F1、F2为顶点的三角形的周长为4(
+1)。一等轴双曲线的顶点是该椭圆的焦点,设P为该双曲线上异于顶点的任一点,直线PF1和PF2与椭圆的交点分别为A、B和C、D,
(Ⅰ)求椭圆和双曲线的标准方程;
(Ⅱ)设直线PF1、PF2的斜率分别为k1、k2,证明:k1·k2=1;
(Ⅲ)是否存在常数λ,使得|AB|+|CD|=λ|AB|·|CD|恒成立?若存在,求λ的值;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)设椭圆的半焦距为c,由题意知:,
所以,
又a2=b2+c2,因此b=2,
故椭圆的标准方程为,
由题意设等轴双曲线的标准方程为,
因为等轴双曲线的顶点是椭圆的焦点,所以m=2,
因此双曲线的标准方程为。
(Ⅱ)设A(x1,y1),B(x2,y2),P(x0,y0),
则,
因为点P在双曲线x2-y2=4上,所以x02-y02=4,
因此,即k1k2=1。
(Ⅲ)由于PF1的方程为y=k1(x+2),
将其代入椭圆方程得,
由韦达定理得,
所以
,
同理可得,
则,
又k1k2=1,
所以,
故|AB|+|CD|=|AB|·|CD|,
因此,存在λ=,使|AB|+|CD|=λ|AB|·|CD|恒成立.
已知椭圆C的左、右焦点坐标分别是(-,0),(
,0),离心率是
,直线y=t与椭圆C交于不同的两点M,N,以线段MN为直径作圆P,圆心为P,
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)若圆P与x轴相切,求圆心P的坐标;
(Ⅲ)设Q(x,y)是圆P上的动点,当t变化时,求y的最大值.
正确答案
解:(Ⅰ)因为,且c=
,
所以,,
所以椭圆C的方程为。
(Ⅱ)由题意知P(0,t)(-1<t<1),
由得
,
所以圆P的半径为,
当圆P与x轴相切时,,
解得,
所以点P的坐标是。
(Ⅲ)由(Ⅱ)知,圆P的方程为x2+(y-t)2=3(1-t2),
因为点Q(x,y)在圆P上,
所以,,
设,
则,
当,即
,且x=0时,y取最大值2。
已知椭圆M:的面积为πab,且M包含于平面区域Ω:
内,向Ω内随机投一点Q,点Q落在椭圆M内的概率为
,
(1)试求椭圆M的方程;
(2)若斜率为的直线l与椭圆M交于C,D两点,点P(1,
)为椭圆M上一点,记直线PC的斜率为k1,直线PD的斜率为k2,试问:k1+k2是否为定值?请证明你的结论。
正确答案
解:(1)平面区域Ω:是一个矩形区域,如图(1)所示,
依题意及几何概型知识,可得,
故ab=2,因为0<a≤2,0<b≤
,
所以a=2,b=,
所以椭圆M的方程为。
(2)如图(2),设直线l的方程为,
,
联立直线l的方程与椭圆方程得,
将①代入②得,
化简得,③
当△>0,即,
也即|b|<2时,直线l与椭圆有两交点,
由韦达定理得,
所以,
则
,
所以k1+k2为定值。
已知椭圆长轴端点为A、B,O为椭圆中心,F为椭圆的右焦点,且,
,
(1)求椭圆的标准方程;
(2)记椭圆的上顶点为M,直线l交椭圆于P、Q两点,问:是否存在直线l,使点F恰好为△PQM的垂心?若存在,求出直线l的方程;若不存在,请说明理由。
正确答案
解:(1)设椭圆方程为,
由题意,且
,
∴,
椭圆方程为:。
(2)假设存在直线l,使点F恰好为△PQM的垂心,设,
∵M(0,1),F(1,0),
∴,故
,于是设直线l的方程为y=x+m,
由得
,
,即
,且
,
又,且
,
由,
得
,
∴,
化简得,解得:m=1,
,
当m=1时,P、Q、M三点共线,故舍去,经检验符合条件;
故存在直线l满足条件,其方程为。
已知椭圆的离心率
,连接椭圆的四个顶点得到的菱形的面积为4.
(Ⅰ)求椭圆的方程;
(Ⅱ)设直线l与椭圆相交于不同的两点A,B,已知点A的坐标为(-a,0),
(ⅰ)若,求直线l的倾斜角;
(ⅱ)若点Q(0,y0)在线段AB的垂直平分线上,且,求y0的值。
正确答案
解:(Ⅰ)由,得3a2=4c2,再由c2=a2-b2,解得a=2b,
由题意可知,即ab=2,
解方程组,得a=2,b=1,
所以椭圆的方程为。
(Ⅱ)(ⅰ)由(Ⅰ)可知点A的坐标是(-2,0),
设点B的坐标为(x1,y1),直线l的斜率为k,则直线l的方程为y=k(x+2),
于是A,B两点的坐标满足方程组,
消去y并整理,得(1+4k2)x2+16k2x+(16k2-4)=0,
由,得
,从而
,
所以,
由,得
,
整理得32k4-9k2-23=0,
即(k2-1)(32k2+23)=0,
解得k=±1,
所以直线l的倾斜角为或
。
(ⅱ)设线段AB的中点为M,由(ⅰ)得M的坐标为,
以下分两种情况:
(1)当k=0时,点B的坐标是(2,0),线段AB的垂直平分线为y轴,
于是,
由4,得
;
(2)当k≠0时;线段AB的垂直平分线方程为,
令x=0,解得,
由,
整理得,
,
故,故
,
所以;
综上,或
。
已知A,B分别是直线y=x和y=-
x上的两个动点,线段AB的长为2
,P是AB的中点.
(Ⅰ)求动点P的轨迹C的方程;
(Ⅱ)过点Q(l,0)作直线l(与x轴不垂直)与轨迹C交于M,N两点,与y轴交于点R,若,证明:λ+μ为定值。
正确答案
解:(Ⅰ)设P(x,y),A(x1,y1),B(x2,y2),
∵P是线段AB的中点,
∴,
∵A,B分别是直线y=x和y=-
x上的点,
∴和
,
∴,
又,
∴,
∴,
∴动点P的轨迹C的方程为。
(Ⅱ)依题意,直线l的斜率存在,故可设直线l的方程为y=k(x-1),
设M(x3,y3),N(x4,y4),R(0,y5),
则M,N两点坐标满足方程组,
消去y并整理,得,
∴,①
,②,
∵,
∴,
即,
∴,
∵l不与x轴垂直,
∴,∴
,同理
,
∴,
将①②代入上式,可得。
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