- 曲线与方程
- 共922题
如图,椭圆Q:(a>b>0)的右焦点为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为线段AB的中点。
(1)求点P的轨迹H的方程;
(2)若在Q的方程中,令a2=1+cosθ+sinθ,b2=sinθ(0<θ≤),设轨迹H的最高点和最低点分别为M和N,当θ为何值时,△MNF为一个正三角形?
正确答案
解:(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)因为轨迹H的方程可化为:
∴M(,
),N(
,-
),F(c,0),
使△MNF为一个正三角形时,则
tan=
=
,即a2=3b2由于
,
,
则1+cosθ+sinθ=3sinθ,
得θ=arctan。
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。
已知曲线C:x2+y2﹣4ax+2ay﹣20+20a=0.
(1)证明:不论a取何实数,曲线C必过一定点;
(2)当a≠2时,证明曲线C是一个圆,且圆心在一条直线上;
(3)若曲线C与x轴相切,求a的值.
正确答案
(1)证明:曲线C的方程可变形为(x2+y2﹣20)+(﹣4x+2y+20)a=0.
由,
解得
∴点(4,﹣2)满足C的方程,
故曲线C过定点(4,﹣2).
(2)证明:原方程配方得(x﹣2a)2+(y+a)2=5(a﹣2)2,
∵a≠2,
∴5(a﹣2)2>0
∴C的方程表示圆心是(2a,﹣a),半径是|a﹣2|的圆
设圆心坐标为(x,y),则有,
消去a可得y=﹣x,
故圆心必在直线y=﹣x上.
(3)解:由题意得5|a﹣2|=|a|,解得a=.
求过定点(0,1)的直线被双曲线截得的弦中点轨迹方程。
正确答案
解:若该直线的斜率不存在时与双曲线无交点,
则设直线的方程为y=kx+1,
它被双曲线截得的弦为AB对应的中点为P(x,y),
由得
,(*)
设方程(*)的解为,
则,
∴,且
,
∴,
,
得或
。
设F1、F2分别为椭圆C:(a>b>0)的左、右两个焦点。
(1)若椭圆C上的点A(1,)到F1、F2两点的距离之和等于4,写出椭圆C的方程和焦点坐标;
(2)设点K是(1)中所得椭圆上的动点,求线段F1K的中点的轨迹方程;
(3)已知椭圆具有性质:若M、N是椭圆C上关于原点对称的两个点,点P是椭圆上任意一点,当直线PM、PN的斜率都存在,并记为kPM、kPN时,那么kPM与kPN之积是与点P位置无关的定值,试对双曲线写出具有类似特性的性质,并加以证明。
正确答案
解:(1)椭圆C的焦点在x轴上,由椭圆上的点A到F1、F2两点的距离之和是4,得2a=4,即a=2,
又点A(1,)在椭圆上,
因此,得b2=3,于是c2=1,
所以椭圆C的方程为,焦点F1(-1,0),F2(1,0)。
(2)设椭圆C上的动点为K(x1,y1),线段F1K的中点Q(x,y)满足:,
即x1=2x+1,y1=2y,
因此,
即为所求的轨迹方程。
(3)类似的性质为:若M、N是双曲线:上关于原点对称的两个点,点P是双曲线上任意一点,当直线PM、PN的斜率都存在,并记为kPM、kPN时,那么kPM与kPN之积是与点P位置无关的定值,
设点M的坐标为(m,n),则点N的坐标为(-m,-n),其中,
又设点P的坐标为(x,y),
由,得
kPMkPN=,
将代入,得kPM
kPN=
。
已知曲线C:y=x2与直线l:x-y+2=0交于两点A(xA,yA)和B(xB,yB),且xA<xB。记曲线C在点A和点B之间那一段L与线段AB所围成的平面区域(含边界)为D。设点P(s,t)是L上的任一点,且点P与点A和点B均不重合,
(1)若点Q是线段AB的中点,试求线段PQ的中点M的轨迹方程;
(2)若曲线G:x2-2ax+y2-4y+a2+=0与点D有公共点,试求a的最小值。
正确答案
解:(1)联立y=x2与y=x+2得,
则AB中点,
设线段PQ的中点M坐标为(x,y),
则,
又点P在曲线C上,
∴,
化简可得,
又点P是L上的任一点,且不与点A和点B重合,
则,
∴中点M的轨迹方程为。
(2)曲线G:,
即圆E:,其圆心坐标为E(a,2),半径
,
由图可知,当时,曲线G:
与点D有公共点;
当a<0时,要使曲线G:与点D有公共点,
只需圆心E到直线l:x-y+2=0的距离,得
,
则a的最小值为。
已知曲线C的方程为x2+ay2=1(a∈R).
(1)讨论曲线C所表示的轨迹形状;
(2)若a≠﹣1时,直线y=x﹣1与曲线C相交于两点M,N,且|MN|= ,求曲线C的方程.
正确答案
解:(1)当a<0时,曲线C的轨迹是焦点在x轴上的双曲线;
当a=0时,曲线C的轨迹是两条平行的直线x=1和x=﹣1;
当0<a<1时,曲线C的轨迹是焦点在y轴上的椭圆;
当a=1时,曲线C的轨迹是圆 x2+y2=1;
当a>1时,曲线C的轨迹是焦点在x轴上的椭圆.
(2)由 ,得(a+1)x2﹣2ax+a﹣1=0…①
因为a≠﹣1,
所以方程①为一元二次方程,△=4a2﹣4(a+1)(a﹣1)=4>0,
所以直线l与曲线C必有两个交点.
设M(x1,y1),N(x2,y2),则x1,x2为方程①的两根,
所以x1+x2= ,x1x2=
,
所以|MN|= |x1﹣x2|=
×
=
,
所以a2+2a﹣3=0,解得a=1或a=﹣3.
因此曲线C的方程为x2+y2=1或x2﹣3y2=1.
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。
确定方程3+4
+5
=
的解集______.
正确答案
由题意,,∴x≥5
∴≥4,
≥3,
≥0,
∴3+4
+5
≥24
∵3+4
+5
=
∴≥24
∵x≥5,∴≤24
∴=24
∴x=5
故答案为:{5}
在平面直角坐标系xOy中,曲线C1的参数方程为(φ为参数),曲线C2的参数方程为
(a>b>0,φ为参数)在以O为极点,x轴的正半轴为极轴的极坐标系中,射线l:θ=α与C1,C2各有一个交点.当α=0时,这两个交点间的距离为2,当α=
时,这两个交点重合.
(I)分别说明C1,C2是什么曲线,并求出a与b的值;
(II)设当α=时,l与C1,C2的交点分别为A1,B1,当α=﹣
时,l与C1,C2的交点为A2,B2,求四边形A1A2B2B1的面积.
正确答案
解:(Ⅰ)C1是圆,C2是椭圆.
当α=0时,射线l与C1,C2交点的直角坐标分别为(1,0),(a,0),
因为这两点间的距离为2,
所以a=3当时,射线l与C1,C2交点的直角坐标分别为(0,1)(0,b),
因为这两点重合所以b=1.
(Ⅱ)C1,C2的普通方程为x2+y2=1和.
当时,射线l与C1交点A1的横坐标为
,与C2交点B1的横坐标为
.
当时,射线l与C1,C2的两个交点A2,B2分别与A1,B1关于x轴对称,
因此四边形A1A2B2B1为梯形.
故四边形A1A2B2B1的面积为.
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