- 椭圆的定义
- 共1868题
已知椭圆C1的中心在坐标原点,两个焦点分别为F1(-2,0),F2(2,0),点A(2,3)在椭圆C1上,过点A的直线L与抛物线C2:x2=4y交于B,C两点,抛物线C2在点B,C处的切线分别为l1,l2,且l1与l2交于点P.
(1)求椭圆C1的方程;
(2)是否存在满足|PF1|+|PF2|=|AF1|+|AF2|的点P?若存在,指出这样的点P有几个(不必求出点P的坐标);若不存在,说明理由.
正确答案
(1)+
=1 (2)存在,有2个
解:(1)设椭圆方程为+
=1(a>b>0),
由题意可知2a=+
=8.
∴a=4,b2=a2-c2=12.
∴椭圆方程为+
=1.
(2)设B(x1,),C(x2,
),
直线BC的斜率为k,则k=.
由y=x2,得y′=
x.
∴点B、C处的切线l1、l2的斜率分别为x1,
x2,
∴l1的方程为y-=
x1(x-x1),
即y=x1x-
,
同理,l2的方程为y=x2x-
.
由
解得
∴P(2k,2k-3).
∵|PF1|+|PF2|=|AF1|+|AF2|,
∴点P在椭圆C1:+
=1上,
∴+
=1.
化简得7k2-12k-3=0.(*)
由Δ=122-4×7×(-3)=228>0,
可得方程(*)有两个不等的实数根.
∴满足条件的点P有两个.
如图,梯形ABCD的底边AB在y轴上,原点O为AB的中点,M为CD的中点.
(1)求点M的轨迹方程;
(2)过M作AB的垂线,垂足为N,若存在正常数,使
,且P点到A、B 的距离和为定值,求点P的轨迹E的方程;
(3)过的直线与轨迹E交于P、Q两点,求
面积的最大值.
正确答案
(1)(2)
(3)
试题分析:(1)求动点轨迹方程的步骤,一是设动点坐标M(x, y),二是列出动点满足的条件
,三是化简,
,四是去杂,x≠0;(2)涉及两个动点问题,往往是通过相关点法求对应轨迹方程,设P(x, y),则
,代入M的轨迹方程有
,利用椭圆定义解出
相关点法也叫转移法,即将未知转移到已知,用未知点坐标表示已知点坐标,是一种化归思想,(3)直线与椭圆位置关系,一般先分析其几何性,再用代数进行刻画.本题中的三角形可分解为两个同底三角形,底长都为,所以三角形面积最大值决定于高,即横坐标差的绝对值,这可结合韦达定理进行列式分析
试题解析:解:(1)设点M的坐标为M(x, y)(x≠0),则
又由AC⊥BD有
,即
,
∴x2+y2=1(x≠0). (4分)
(2)设P(x, y),则,代入M的轨迹方程有
即,∴P的轨迹为椭圆(除去长轴的两个端点).
要P到A、B的距离之和为定值,则以A、B为焦点,故.
∴ 从而所求P的轨迹方程为
. 9分
(3)易知l的斜率存在,设方程为联立9x2+y2=1,有
设P(x1,y1),Q(x2,y2),则
令
,则
且
,
所以当,即
也即
时,
面积取最大值,最大值为
. 12分
已知椭圆C:+
=1(a>b>0).
(1)若椭圆的长轴长为4,离心率为,求椭圆的标准方程.
(2)在(1)的条件下,设过定点M(0,2)的直线l与椭圆C交于不同的两点A,B,且∠AOB为锐角(其中O为坐标原点),求直线l的斜率k的取值范围.
(3)过原点O任意作两条互相垂直的直线与椭圆+
=1(a>b>0)相交于P,S,R,Q四点,设原点O到四边形PQSR一边的距离为d,试求d=1时a,b满足的条件.
正确答案
(1) +y2=1 (2) k∈(-2,-
)∪(
,2) (3)
+
=1
(1)由已知2a=4,∴a=2,
又e==
,∴c=
.
因此,b2=a2-c2=4-3=1,
∴椭圆的标准方程为+y2=1.
(2)显然直线x=0不满足题设条件,
可设直线l:y=kx+2,A(x1,y1),B(x2,y2).
由消去y得(1+4k2)x2+16kx+12=0.
∵Δ=(16k)2-4×12(1+4k2)>0,
∴k∈(-∞,-)∪(
,+∞) ①
又x1+x2=,x1x2=
,
由0°<∠AOB<90°⇒·
>0,
∴·
=x1x2+y1y2>0,
所以·
=x1x2+y1y2
=x1x2+(kx1+2)(kx2+2)
=(1+k2)x1x2+2k(x1+x2)+4,
∴-2
由①②得k∈(-2,-)∪(
,2).
(3)由椭圆的对称性可知PQSR是菱形,原点O到各边的距离相等.
当P在y轴上,Q在x轴上时,直线PQ的方程为+
=1,由d=1得
+
=1,
当P不在y轴上时,设直线PS的斜率为k,P(x1,kx1),则直线RQ的斜率为-,Q(x2,-
x2),
由得
=
+
①
同理=
+
②
在Rt△OPQ中,由d·|PQ|=
|OP|·|OQ|,
即|PQ|2=|OP|2·|OQ|2.
所以(x1-x2)2+(kx1+)2
=[+(kx1)2]·[
+(
)2],
化简得+
=1+k2,
k2(+
)+
+
=1+k2,
即+
=1.
综上,+
=1.
【方法技巧】平面向量在平面解析几何中的应用
平面向量作为数学解题的工具,常与平面解析几何结合综合考查,主要涉及向量的数量积、夹角、长度、距离等方面的知识,应用方向主要是平面内点的坐标与对应向量数量积的转化,通过数量积运算寻找等量关系,使问题转化,从而使问题获解.
如图,F是椭圆的右焦点,以点F为圆心的圆过原点O和椭圆的右顶点,设P是椭圆上的动点,P到椭圆两焦点的距离之和等于4.
(1)求椭圆和圆的标准方程;
(2)设直线l的方程为x=4,PM⊥l,垂足为M,是否存在点P,使得△FPM为等腰三角形?若存在,求出点P的坐标;若不存在,请说明理由.
正确答案
(1)+
=1 (x-1)2+y2=1
(2) 存在点P或
,使得△FPM为等腰三角形
解:(1)由题意,设椭圆的标准方程为+
=1,由已知可得2a=4,a=2c,解得a=2,c=1,b2=a2-c2=3.
∴椭圆的标准方程为+
=1,圆的标准方程为(x-1)2+y2=1.
(2)设P(x,y),则M(4,y),F(1,0),-2≤x≤2,
∵P(x,y)在椭圆上,∴+
=1,
∴y2=3-x2.
∴|PF|2=(x-1)2+y2=(x-1)2+3-x2=
(x-4)2,
|PM|2=|x-4|2,|FM|2=32+y2=12-x2.
①若|PF|=|FM|,则 (x-4)2=12-
x2,解得x=-2或x=4(舍去),x=-2时,P(-2,0),此时P,F,M三点共线,不合题意.∴|PF|≠|FM|;
②若|PM|=|PF|,则(x-4)2= (x-4)2,解得x=4,不合题意;
③若|PM|=|FM|,则(x-4)2=12-x2,解得x=4(舍去)或x=
,x=
时y=±
,
∴P.
综上可得,存在点P或
,使得△FPM为等腰三角形.
已知椭圆C的中心在原点,焦点y在轴上,焦距为,且过点M
。
(1)求椭圆C的方程;
(2)若过点的直线l交椭圆C于A、B两点,且N恰好为AB中点,能否在椭圆C上找到点D,使△ABD的面积最大?若能,求出点D的坐标;若不能,请说明理由。
正确答案
(1)(2)存在,
试题分析:(1)用椭圆的定义可求
,根据焦距
和
可求
;也可将点代入设出的椭圆方程解方程组求
。(2)用点差法求直线
的斜率,设与直线
平行且与椭圆相切的直线方程为
,直线
与椭圆的焦点即为所求点
。
试题解析:(1)(方法一)依题意,设椭圆方程为, 1分
则,
2分
因为椭圆两个焦点为,所以
="4" 4分
5分
椭圆
的方程为
6分
(方法二)依题意,设椭圆方程为, 1分
则,即
,解之得
5分
椭圆C的方程为
6分
(2)如图
(方法一)设两点的坐标分别为
,
则 7分
①
②
①-②,得,
9分
设与直线平行且与椭圆相切的直线方程为
联立方程组,消去
整理得
由判别式得
12分
由图知,当时,
与椭圆的切点为
,此时
的面积最大
所以点的坐标为
14分
(方法二)设直线的方程为
,联立方程组
,
消去整理得
设两点的坐标分别为
,则
所以直线AB的方程为,即
9分(以下同法一)
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