- 直线、圆及圆锥曲线的交汇问题
- 共263题
设双曲线C:(a>0,b>0)的一个焦点坐标为(
,0),离心率
, A、B是双曲线上的两点,AB的中点M(1,2)。
(1)求双曲线C的方程;
(2)求直线AB方程;
(3)如果线段AB的垂直平分线与双曲线交于C、D两点,那么A、B、C、D四点是否共圆?为什么?
正确答案
见解析。
解析
(1)依题意得,解得a=1.
所以,
故双曲线C的方程为.
(2)设,则有
。
两式相减得: ,
由题意得,
,
,
所以,即
.
故直线AB的方程为.
(3)假设A、B、C、D四点共圆,且圆心为P. 因为AB为圆P的弦,所以圆心P在AB垂直平分线CD上;又CD为圆P的弦且垂直平分AB,故圆心P为CD中点M.
下面只需证CD的中点M满足|MA|=|MB|=|MC|=|MD|即可。
由得:A(-1,0),B(3,4).
由(1)得直线CD方程:,
由得:C(-3+
,6-
),D(-3-
,6+
),
所以CD的中点M(-3,6).
因为,
,
,
,
所以,
即 A、B、C、D四点在以点M(-3,6)为圆心,为半径的圆上.
知识点
如图,已知平面内一动点到两个定点
、
的距离之和为
,线段
的长为
(1)求动点的轨迹
;
(2)当时,过点
作直线
与轨迹
交于
、
两点,且点
在线段
的上方,线段
的垂直平分线为
①求的面积的最大值;
②轨迹上是否存在除
、
以外的两点
、
关于直线
对称,请说明理由。
正确答案
见解析
解析
(1)当即
时,轨迹是以
、
为焦点的椭圆
当时,轨迹是线段
当时,轨迹不存在
(2)以线段的中点为坐标原点,以
所在直线为
轴建立平面直角坐标系,
可得轨迹的方程为
①解法1:设表示点
到线段
的距离
,
要使的面积有最大值,只要
有最大值
当点与椭圆的上顶点重合时,
的最大值为
解法2:在椭圆中,设
,记
点
在椭圆上,
由椭圆的定义得:
在中,由余弦定理得:
配方,得:
从而
得
根据椭圆的对称性,当最大时,
最大
当点与椭圆的上顶点重合时,
最大值为
②结论:当时,显然存在除
、
外的两点
、
关于直线
对称
下证当与
不垂直时,不存在除
、
外的两点
、
关于直线
对称
证法1:假设存在这样的两个不同的点
设线段的中点为
直线
由于在
上,故
①
又在椭圆上,所以有
两式相减,得
将该式写为,
并将直线的斜率
和线段
的中点,表示代入该表达式中,
得 ②
①、②得,由(1)
代入
得
即的中点为点
,而这是不可能的.
此时不存在满足题设条件的点和
.
证法2:假设存在这样的两个不同的点
,
则,故直线
经过原点。
直线的斜率为
,则假设不成立,
故此时椭圆上不存在两点(除了点、点
外)关于直线
对称
知识点
如图,椭圆的左焦点为
,过点
的直线交椭圆于
,
两点,当直线
经过椭圆的一个顶点时,其倾斜角恰为
。
(1)求该椭圆的离心率;
(2)设线段的中点为
,
的中垂线与
轴和
轴分别交于
两点,记△
的面积为
,△
(
为原点)的面积为
,求
的取值范围。
正确答案
(1)
(2)
解析
(1)解:依题意,当直线经过椭圆的顶点
时,其倾斜角为
。 ………………1分
设 ,
则 。 ………………2分
将 代入
,
解得 。 ………………3分
所以椭圆的离心率为 。 ………………4分
(2)解:由(1),椭圆的方程可设为。 ………………5分
设,
。
依题意,直线不能与
轴垂直,故设直线
的方程为
,将其代入
,整理得
。 ………………7分
则 ,
,
。
………………8分
因为 ,
所以 ,
。 ………………9分
因为 △∽△
,
所以 ………………11分
。 ………………13分
所以的取值范围是
。 ………………14分
知识点
已知椭圆的四个顶点恰好是一边长为2,一内角为
的菱形的四个顶点。
(1)求椭圆的方程;
(2)直线与椭圆
交于
,
两点,且线段
的垂直平分线经过点
,求
(
为原点)面积的最大值。
正确答案
(1)
(2)
解析
(1)因为椭圆的四个顶点恰好是一边长为2,
一内角为 的菱形的四个顶点,
所以,椭圆
的方程为
…………………4分
(2)设因为
的垂直平分线通过点
, 显然直线
有斜率,
当直线的斜率为
时,则
的垂直平分线为
轴,则
所以
因为,
所以,当且仅当
时,
取得最大值为
………………6分
当直线的斜率不为
时,则设
的方程为
所以,代入得到
当, 即
方程有两个不同的解
又,
…………………9分
所以,又
,化简得到
代入,得到
…………………10分
又原点到直线的距离为
所以
化简得到 …………………12分
因为,所以当
时,即
时,
取得最大值
综上,面积的最大值为
…………………14分
知识点
给定椭圆:
,称圆心在原点
,半径为
的圆是椭圆
的“准圆”,若椭圆
的一个焦点为
,其短轴上的一个端点到
的距离为
。
(1)求椭圆的方程和其“准圆”方程;
(2)点是椭圆
的“准圆”上的动点,过点
作椭圆的切线
交“准圆”于点
。
(ⅰ)当点为“准圆”与
轴正半轴的交点时,求直线
的方程并证明
;
(ⅱ)求证:线段的长为定值。
正确答案
见解析
解析
(1),
椭圆方程为
,………………………………2分
准圆方程为,………………………………3分
(2)(ⅰ)因为准圆与
轴正半轴的交点为
,
设过点且与椭圆相切的直线为
,
所以由得
。
因为直线与椭圆相切,
所以,解得
,………………………………6分
所以方程为
,………………………………7分
,
,………………………………8分
(ⅱ)①当直线中有一条斜率不存在时,不妨设直线
斜率不存在,
则:
,
当:
时,
与准圆交于点
,
此时为
(或
),显然直线
垂直;
同理可证当:
时,直线
垂直,………………………………10分
②当斜率存在时,设点
,其中
。
设经过点与椭圆相切的直线为
,
所以由
得。
由化简整理得
,
因为,所以有
。
设的斜率分别为
,因为
与椭圆相切,
所以满足上述方程
,
所以,即
垂直,………………………………12分
综合①②知:因为经过点
,又分别交其准圆于点
,且
垂直。
所以线段为准圆
的直径,
,
所以线段的长为定值,………………………………14分
知识点
已知椭圆(a>b>0)的离心率为
,且过点(
)。
(1)求椭圆E的方程;
(2)设直线l:y=kx+t 与圆(1<R<2)相切于点A,且l与椭圆E只有一个公共点B.
①求证:;
②当R为何值时,取得最大值?并求出最大值。
正确答案
见解析
解析
(1) 椭圆E的方程为.
(2) ①因为直线与圆C:
相切于A, 得
,
即 ① 又因为
与椭圆E只有一个公共点B,
由 ,得
,且此方程有唯一解.
则 即
.
②由①②,得 ② 设
,由
得
,由韦达定理,
,∵
点在椭圆上, ∴
∴, 在直角三角形OAB中,
当且仅当
,
∴
知识点
已知椭圆的右焦点为
,短轴的端点分别为
,且
.
(1)求椭圆的方程;
(2)过点且斜率为
的直线
交椭圆于
两点,弦
的垂直平分线与
轴相交于点
.设弦
的中点为
,试求
的取值范围。
正确答案
(1)
(2)
解析
(1)依题意不妨设,
,则
,
.
由,得
.又因为
,
解得.
所以椭圆的方程为
. ……………4分
(2)依题直线的方程为
.
由得
.
设,
,则
,
. …………6分
所以弦的中点为
. ……………7分
所以
. ……………9分
直线的方程为
,
由,得
,则
,
所以. …………11分
所以.……………12分
又因为,所以
.
所以.
所以的取值范围是
. ……………………14分
知识点
已知椭圆E:与直线
:
交于A,B两点,O为坐标原点。
(1)若直线l椭圆的左焦点,且k=1,求△ABC的面积;
(2)若,且直线l与圆O:
相切,求圆O的半径r的值。
正确答案
见解析
解析
知识点
已知动圆与圆
相切,且与圆
相内切,记圆心
的轨迹为曲线
;设
为曲线
上的一个不在
轴上的动点,
为坐标原点,过点
作
的平行线交曲线
于
两个不同的点。
(1)求曲线的方程;
(2)试探究和
的比值能否为一个常数?若能,求出这个常数;若不能,请说明理由;
(3)记的面积为
,
的面积为
,令
,求
的最大值。
正确答案
见解析。
解析
(1)设圆心的坐标为
,半径为
由于动圆与圆
相切,且与圆
相内切,所以动
圆与圆
只能内切
………………………………………2分
圆心
的轨迹为以
为焦点的椭圆,其中
,
故圆心的轨迹
:
…………………………………………………………4分
(2)设,直线
,则直线
由可得:
,
……………………………6分
由可得:
………………………………8分
和
的比值为一个常数,这个常数为
……………………………………9分
(3),
的面积
的面积,
到直线
的距离
…………………………11分
令,则
(当且仅当
,即
,亦即
时取等号)
当
时,
取最大值
……………………………………………………13分
知识点
已知中心在原点,焦点在轴上的椭圆
过点
,离心率为
,点
为其右顶点.过点
作直线
与椭圆
相交于
两点,直线
,
与直线
分别交于点
,
.
(1)求椭圆的方程;
(2)求的取值范围。
正确答案
(1)
(2)
解析
(1)设椭圆的方程为,
依题意得解得
,
.
所以椭圆的方程为
. ………………………………………………4分
(2)显然点.
(1)当直线的斜率不存在时,不妨设点
在
轴上方,易得
,
,所以
. …………………………………………6分
(2)当直线的斜率存在时,由题意可设直线
的方程为
,显然
时,不符合题意。
由得
.
设,则
.
直线,
的方程分别为:
,
令,则
.
所以,
. ……………………10分
所以
. ……………………………………………12分
因为,所以
,所以
,即
.
综上所述,的取值范围是
. ……………………………………14分
知识点
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