- 直线与圆锥曲线
- 共2643题
已知动点P到直线x=2的距离等于P到圆x2-7x+y2+4=0的切线长,设点P的轨迹为曲线E;
(1)求曲线E的方程;
(2)是否存在一点Q(m,n),过点Q任作一直线与轨迹E交于M、N两点,点 (,
)都在以原点为圆心,定值r为半径的圆上?若存在,求出m、n、r的值;若不存在,说明理由.
正确答案
解:(1)设P(x,y),圆方程x2-7x+y2+4=0化为标准式:
则有
∴(x-2)2=x2-7x+y2+4,整理可得y2=3x
∴曲线E的方程为y2=3x.
(2)过点Q任作的直线方程可设为:为直线的倾斜角)
代入曲线E的方程y2=3x,得(n+tsinα)2=3(m+tcosα),sin2αt2+(2nsinα-3cosα)t+n2-3m=0
由韦达定理得,
,
=
=
═
令-12n与2n2+6m-9同时为0
得n=0,,此时
为定值
故存在.
解析
解:(1)设P(x,y),圆方程x2-7x+y2+4=0化为标准式:
则有
∴(x-2)2=x2-7x+y2+4,整理可得y2=3x
∴曲线E的方程为y2=3x.
(2)过点Q任作的直线方程可设为:为直线的倾斜角)
代入曲线E的方程y2=3x,得(n+tsinα)2=3(m+tcosα),sin2αt2+(2nsinα-3cosα)t+n2-3m=0
由韦达定理得,
,
=
=
═
令-12n与2n2+6m-9同时为0
得n=0,,此时
为定值
故存在.
已知椭圆C:+
=1(a>b>0)的离心率为
,左焦点为F(-1,0),
(1)设A,B分别为椭圆的左、右顶点,过点F且斜率为k的直线L与椭圆C交于M,N两点,若•
+
•
=7求直线L的方程;
(2)椭圆C上是否存在三点P,E,G,使得S△OPE=S△OPG=S△OEG=?
正确答案
解:(1)∵椭圆C:+
=1(a>b>0)的离心率为
,左焦点为F(-1,0),
∴c=1,=
,
∴a=,
∴b=,
∴椭圆的方程为.
设点M(x1,y1),N(x2,y2),由F(-1,0)得直线MN的方程为y=k(x+1).
代入椭圆方程,消去y,整理得(2+3k2)x2+6k2x+3k2-6=0,
可得x1+x2=-,x1x2=
.
∵A(-,0),B(
,0),
∴=(x1+
,y1)•(
-x2,-y2)+(x2+
,y2)•(
-x1,-y1)
=6-2x1x2-2y1y2
=6-2x1x2-2k2(x1+1)(x2+1)
=6-(2+2k2)x1x2-2k2(x1+x2)-2k2
=6+.
由已知得6+=7,解得k=±
.
故所求直线L的方程为:和
;
(2)假设存在P(u,v),E(x1,y1),G(x2,y2)满足S△OPE=S△OPG=S△OEG=.
不妨设E(x1,y1),G(x2,y2)两点确定的直线为 l,
(ⅰ)当直线l的斜率不存在时,E,G两点关于x轴对称,∴x2=x1,y2=-y1,
∵E (x1,y1)在椭圆上,
∴.①
∵S△OEG=,
∴|x1|•|y1|=,②
由①、②得|x1|=,|y1|=1,
此时x12+x22=3,y12+y22=2.
(ⅱ)当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为y=kx+m,
由题意知m≠0,将其代入得
(2+3k2)x2+6kmx+3(m2-2)=0,
其中△=36k2m2-12(2+3k2)(m2-2)>0,
即3k2+2>m2,(★)
又x1+x2=-,x1x2=
,
∴|EG|=•
=
•
.
∵点O到直线l的距离为d=,
∴S△OEG=|EG|•d=
•
•
•
=
.
又S△OEG=,
整理得3k2+2=2m2,且符合(★)式.
此时x12+x22=(x1+x2)2-2x1x2=3,y12+y22=2
综上所述,x12+x22=3,y12+y22=2,结论成立.
同理可得:u2+x12=3,u2+x22=3,v2+y12=2,v2+y22=2,
解得u2=x12=x22=;v2=y12=y22=1.
因此u,x1,x2只能从±中选取,v,y1,y2只能从±1中选取.
因此P、E、G只能在(,±1)这四点中选取三个不同点,
而这三点的两两连线中必有一条过原点,与S△OPE=S△OPG=S△OEG=矛盾,
∴椭圆C上不存在满足条件的三点P、E、G.
解析
解:(1)∵椭圆C:+
=1(a>b>0)的离心率为
,左焦点为F(-1,0),
∴c=1,=
,
∴a=,
∴b=,
∴椭圆的方程为.
设点M(x1,y1),N(x2,y2),由F(-1,0)得直线MN的方程为y=k(x+1).
代入椭圆方程,消去y,整理得(2+3k2)x2+6k2x+3k2-6=0,
可得x1+x2=-,x1x2=
.
∵A(-,0),B(
,0),
∴=(x1+
,y1)•(
-x2,-y2)+(x2+
,y2)•(
-x1,-y1)
=6-2x1x2-2y1y2
=6-2x1x2-2k2(x1+1)(x2+1)
=6-(2+2k2)x1x2-2k2(x1+x2)-2k2
=6+.
由已知得6+=7,解得k=±
.
故所求直线L的方程为:和
;
(2)假设存在P(u,v),E(x1,y1),G(x2,y2)满足S△OPE=S△OPG=S△OEG=.
不妨设E(x1,y1),G(x2,y2)两点确定的直线为 l,
(ⅰ)当直线l的斜率不存在时,E,G两点关于x轴对称,∴x2=x1,y2=-y1,
∵E (x1,y1)在椭圆上,
∴.①
∵S△OEG=,
∴|x1|•|y1|=,②
由①、②得|x1|=,|y1|=1,
此时x12+x22=3,y12+y22=2.
(ⅱ)当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为y=kx+m,
由题意知m≠0,将其代入得
(2+3k2)x2+6kmx+3(m2-2)=0,
其中△=36k2m2-12(2+3k2)(m2-2)>0,
即3k2+2>m2,(★)
又x1+x2=-,x1x2=
,
∴|EG|=•
=
•
.
∵点O到直线l的距离为d=,
∴S△OEG=|EG|•d=
•
•
•
=
.
又S△OEG=,
整理得3k2+2=2m2,且符合(★)式.
此时x12+x22=(x1+x2)2-2x1x2=3,y12+y22=2
综上所述,x12+x22=3,y12+y22=2,结论成立.
同理可得:u2+x12=3,u2+x22=3,v2+y12=2,v2+y22=2,
解得u2=x12=x22=;v2=y12=y22=1.
因此u,x1,x2只能从±中选取,v,y1,y2只能从±1中选取.
因此P、E、G只能在(,±1)这四点中选取三个不同点,
而这三点的两两连线中必有一条过原点,与S△OPE=S△OPG=S△OEG=矛盾,
∴椭圆C上不存在满足条件的三点P、E、G.
已知双曲线的两个焦点是椭圆的两个顶点,双曲线的两条准线经过椭圆的两个焦点,则此双曲线的方程是( )
正确答案
解析
解:由题意得双曲线的焦点在X轴上且c=10,=6⇒a2=60,b2=c2-a2=40,
所以双曲线的方程是=1.
故选 C.
已知中心在原点O,左焦点为F1(-1,0)的椭圆C的左顶点为A,上顶点为B,F1到直线AB的距离为
|OB|.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若椭圆C1方程为:+
=1(m>n>0),椭圆C2方程为:
+
=λ(λ>0,且λ≠1),则称椭圆C2是椭圆C1的λ倍相似椭圆.已知C2是椭圆C的3倍相似椭圆,若椭圆C的任意一条切线l交椭圆C2于两点M、N,试求弦长|MN|的取值范围.
正确答案
解:(1)设椭圆C1方程为:(a>b>0),
∴直线AB方程为:,
∴F1(-1,0)到直线AB距离为d==
,化为a2+b2=7(a-1)2,
又b2=a2-1,
解得:a=2,b=.
∴椭圆C1方程为:.
(2)椭圆C1的3倍相似椭圆C2的方程为:.
①若切线m垂直于x轴,则其方程为:x=±2,易求得|MN|=2.
②若切线m不垂直于x轴,可设其方程为:y=kx+m.
将y=kx+m代人椭圆C1方程,得:(3+4k2)x2+8kmx+4m2-12=0,
∴△=48(4k2+3-m2)=0,即m2=4k2+3,(*)
记M、N两点的坐标分别为(x1,y1)、(x2,y2).
将y=kx+m代人椭圆C2方程,得:(3+4k2)x2+8kmx+4m2-36=0,
∴x1+x2=-,x1x2=
,
∴|x1-x2|==
=
,
∴|MN|==
=
∵3+4k2≥3,∴,即
,
综合①②,得:弦长|MN|的取值范围为.
解析
解:(1)设椭圆C1方程为:(a>b>0),
∴直线AB方程为:,
∴F1(-1,0)到直线AB距离为d==
,化为a2+b2=7(a-1)2,
又b2=a2-1,
解得:a=2,b=.
∴椭圆C1方程为:.
(2)椭圆C1的3倍相似椭圆C2的方程为:.
①若切线m垂直于x轴,则其方程为:x=±2,易求得|MN|=2.
②若切线m不垂直于x轴,可设其方程为:y=kx+m.
将y=kx+m代人椭圆C1方程,得:(3+4k2)x2+8kmx+4m2-12=0,
∴△=48(4k2+3-m2)=0,即m2=4k2+3,(*)
记M、N两点的坐标分别为(x1,y1)、(x2,y2).
将y=kx+m代人椭圆C2方程,得:(3+4k2)x2+8kmx+4m2-36=0,
∴x1+x2=-,x1x2=
,
∴|x1-x2|==
=
,
∴|MN|==
=
∵3+4k2≥3,∴,即
,
综合①②,得:弦长|MN|的取值范围为.
已知抛物线C1:x2+by=b2经过椭圆C2:
+
=1(a>b>0)的两个焦点.
(1)求椭圆C2的离心率;
(2)设Q(3,b),又M,N为C1与C2不在y轴上的两个交点,若△QMN的重心在抛物线C1上,求C1和C2的方程.
正确答案
解:(1)因为抛物线C1经过椭圆C2的两个焦点F1(-c,0),F2(c,0),
所以c2+b×0=b2,即c2=b2,由a2=b2+c2=2c2
得椭圆C2的离心率.
(2)由(1)可知a2=2b2,椭圆C2的方程为:
联立抛物线C1的方程x2+by=b2得:2y2-by-b2=0,
解得:或y=b(舍去),所以
,
即,所以△QMN的重心坐标为(1,0).
因为重心在C1上,所以12+b×0=b2,得b=1.
所以a2=2.
所以抛物线C1的方程为:x2+y=1,
椭圆C2的方程为:.
解析
解:(1)因为抛物线C1经过椭圆C2的两个焦点F1(-c,0),F2(c,0),
所以c2+b×0=b2,即c2=b2,由a2=b2+c2=2c2
得椭圆C2的离心率.
(2)由(1)可知a2=2b2,椭圆C2的方程为:
联立抛物线C1的方程x2+by=b2得:2y2-by-b2=0,
解得:或y=b(舍去),所以
,
即,所以△QMN的重心坐标为(1,0).
因为重心在C1上,所以12+b×0=b2,得b=1.
所以a2=2.
所以抛物线C1的方程为:x2+y=1,
椭圆C2的方程为:.
如图,在等边△ABC中,O为边AB的中点,AB=4,D、E为△ABC的高线上的点,且
,
.若以A,B为焦点,O为中心的椭圆过点D,建立适当的直角坐标系,记椭圆为M.
(1)求椭圆M的方程;
(2)过点E的直线l与椭圆M交于不同的两点P,Q,点P在点E,Q之间,且=λ
,求实数λ的取值范围.
正确答案
解:(1)建立如图所示的直角坐标系,
由于,
,
,
∴D(0,1),E(0,2)
设椭圆方程为
∴2c=4⇒c=2,b=1
即椭圆方程为;…(6分)
(2)设p(x1,y1)Q(x2,y2)
∵E(0,2),即.λ
=
∴①…(7分)
又∵P,Q都在椭圆上
∴②…(8分)
由①②得∴
消去x2得…(10分)
∵-1≤y2≤1,
∴
又∵P在E,Q之间,又,
∴0<λ<1,
∴λ范围为.…(12分)
解析
解:(1)建立如图所示的直角坐标系,
由于,
,
,
∴D(0,1),E(0,2)
设椭圆方程为
∴2c=4⇒c=2,b=1
即椭圆方程为;…(6分)
(2)设p(x1,y1)Q(x2,y2)
∵E(0,2),即.λ
=
∴①…(7分)
又∵P,Q都在椭圆上
∴②…(8分)
由①②得∴
消去x2得…(10分)
∵-1≤y2≤1,
∴
又∵P在E,Q之间,又,
∴0<λ<1,
∴λ范围为.…(12分)
椭圆C的中心在原点,并以双曲线的焦点为焦点,以抛物线
的准线到原点的距离为
(1)求椭圆C的方程;
(2)设直线l:y=kx+2(k≠0)与椭圆C相交于A、B两点,使A、B两点关于直线l′:y=mx+1(m≠0)对称,求k的值.
正确答案
解:(1)在双曲线中,
,
∴焦点为.
在抛物线中,
,∴准线为
.
∴在椭圆中,.从而
.
∴所求椭圆C的方程为.
(2)设弦AB的中点为P(x0,y0),则点P是直线l与直线l′的交点,且直线l⊥l′,∴.
由得:
,∴ky0=-3x0.…①
由得:ky0=-x0+k.…②
由①、②得:.
又∵y0=kx0+2,∴,即k2=1,∴k=±1.
在y=kx+2中,当x=0时,y=2,即直线l经过定点M(0,2).
而定点M(0,2)在椭圆的内部,故直线l与椭圆一定相交于两个不同的交点,
∴k的值为±1.
解析
解:(1)在双曲线中,
,
∴焦点为.
在抛物线中,
,∴准线为
.
∴在椭圆中,.从而
.
∴所求椭圆C的方程为.
(2)设弦AB的中点为P(x0,y0),则点P是直线l与直线l′的交点,且直线l⊥l′,∴.
由得:
,∴ky0=-3x0.…①
由得:ky0=-x0+k.…②
由①、②得:.
又∵y0=kx0+2,∴,即k2=1,∴k=±1.
在y=kx+2中,当x=0时,y=2,即直线l经过定点M(0,2).
而定点M(0,2)在椭圆的内部,故直线l与椭圆一定相交于两个不同的交点,
∴k的值为±1.
在直角坐标系xOy中,椭圆C1:=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2.F2也是抛物线C2:y2=4x的焦点,点M为C1与C2在第一象限的交点,且|MF2|=
.
(Ⅰ)求C1的方程;
(Ⅱ)平面上的点N满足,直线l∥MN,且与C1交于A,B两点,若
,求直线l的方程.
正确答案
解:(Ⅰ)由C2:y2=4x知F2(1,0).
设M(x1,y1),M在C2上,因为,
所以,得
,
.M在C1上,且椭圆C1的半焦距c=1,
于是
消去b2并整理得9a4-37a2+4=0,解得a=2(不合题意,舍去).
故椭圆C1的方程为.
(Ⅱ)由知四边形MF1NF2是平行四边形,其中心为坐标原点O,
因为l∥MN,所以l与OM的斜率相同,
故l的斜率.设l的方程为
.
由
消去y并化简得9x2-16mx+8m2-4=0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),,
.
因为,所以x1x2+y1y2=0.
x1x2+y1y2
=x1x2+6(x1-m)(x2-m)
=7x1x2-6m(x1+x2)+6m2
==
.
所以.此时△=(16m)2-4×9(8m2-4)>0,
故所求直线l的方程为,或
.
解析
解:(Ⅰ)由C2:y2=4x知F2(1,0).
设M(x1,y1),M在C2上,因为,
所以,得
,
.M在C1上,且椭圆C1的半焦距c=1,
于是
消去b2并整理得9a4-37a2+4=0,解得a=2(不合题意,舍去).
故椭圆C1的方程为.
(Ⅱ)由知四边形MF1NF2是平行四边形,其中心为坐标原点O,
因为l∥MN,所以l与OM的斜率相同,
故l的斜率.设l的方程为
.
由
消去y并化简得9x2-16mx+8m2-4=0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),,
.
因为,所以x1x2+y1y2=0.
x1x2+y1y2
=x1x2+6(x1-m)(x2-m)
=7x1x2-6m(x1+x2)+6m2
==
.
所以.此时△=(16m)2-4×9(8m2-4)>0,
故所求直线l的方程为,或
.
在平面直角坐标,直线l:y=x-3经过椭圆E:
(a>b>0)的一个焦点,且点(0,b)到直线l的距离为2.
(1)求椭圆E的方程;
(2)A、B、C是椭圆上的三个动点A与B关于原点对称,且|AC|=|CB|.问△ABC的面积是否存在最小值?若存在,求此时点C的坐标;若不存在,说明理由.
正确答案
解:(1)对于直线l:y=x-3,令y=0,可得x=
,
∴焦点为(,0),
∴c=,
∵点(0,b)到直线l的距离为2,
∴=2,
∵b>0,
∴b=1,
∴a=2,
∴椭圆E的方程;
(2)①当AB为长轴(或短轴)时,由题意,C是椭圆的上下顶点(或左右顶点),;
②当直线AB的斜率存在且不为0时,设AB:y=kx,代入椭圆方程,可得,
∵|AC|=|CB|,O为AB的中点,
∴OC⊥AB,
∴直线OC的方程为y=-,
同理可得,
∴,
,
∴S△ABC=2S△OAC=|OA||OC|=≥
=
,
当且仅当1+4k2=4+k2,即k=±1时取等号,
∴k=±1时,△ABC的面积最小值,
此时,C(,±
)或C(-
,±
).
解析
解:(1)对于直线l:y=x-3,令y=0,可得x=
,
∴焦点为(,0),
∴c=,
∵点(0,b)到直线l的距离为2,
∴=2,
∵b>0,
∴b=1,
∴a=2,
∴椭圆E的方程;
(2)①当AB为长轴(或短轴)时,由题意,C是椭圆的上下顶点(或左右顶点),;
②当直线AB的斜率存在且不为0时,设AB:y=kx,代入椭圆方程,可得,
∵|AC|=|CB|,O为AB的中点,
∴OC⊥AB,
∴直线OC的方程为y=-,
同理可得,
∴,
,
∴S△ABC=2S△OAC=|OA||OC|=≥
=
,
当且仅当1+4k2=4+k2,即k=±1时取等号,
∴k=±1时,△ABC的面积最小值,
此时,C(,±
)或C(-
,±
).
P(x,y)是椭圆+
=1上的动点,过P作椭圆长轴的垂线PD,D是垂足,M是PD的中点,则M的轨迹方程是( )
正确答案
解析
解:设点P坐标(x0,y0),PD中点坐标(x,y),
因为P是椭圆+
=1上的动点,∴
+
=1 ①
则由中点公式知,,即
,
代入①化简得:+
=1.
故选C.
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