- 直线与圆锥曲线
- 共2643题
已知两定点E(,0),F(
,0),动点P满足
•
=0,由点P向x轴作垂线PQ,垂足为Q,点M满足
=(
-1)
,点M的轨迹为C.
(I)求曲线C的方程;
(II)若线段AB是曲线C的一条动弦,且|AB|=2,求坐标原点O到动弦AB距离的最大值.
正确答案
解:(Ⅰ)设动点P(x0,y0),则,
.
∵动点P满足=0,∴
,化为
即动点P的轨迹方程为.
设动点M(x,y),则Q(x,0),如图所示,
∵,
,
,
∴,化为
,
代入动点P的轨迹方程得x2+2y2=2,即曲线C的方程为.
(Ⅱ)当直线AB的斜率不存在时,∵|AB|=2=短轴长,∴直线AB经过原点,此时原点到直线的距离=0;
当直线AB的斜率存在时,设直线AB的方程为y=kx+t,
联立,消去y得(1+2k2)x2+4ktx+2t2-2=0,
∵直线与椭圆有两个交点,∴△=16k2t2-4(1+2k2)(2t2-2)>0,化为t2<1+2k2.(*)
∴,
,
∴|AB|=,
∴22=,
化为.(**)
原点O到直线AB的距离d=,∴
,
把(**)代入上式得=
,当且仅当
,即k2=0,k=0时取等号.
此时,满足(*)式.
∴,∴
,即原点O到直线AB的最大距离d=
.
综上可知:坐标原点O到动弦AB距离的最大值是.
解析
解:(Ⅰ)设动点P(x0,y0),则,
.
∵动点P满足=0,∴
,化为
即动点P的轨迹方程为.
设动点M(x,y),则Q(x,0),如图所示,
∵,
,
,
∴,化为
,
代入动点P的轨迹方程得x2+2y2=2,即曲线C的方程为.
(Ⅱ)当直线AB的斜率不存在时,∵|AB|=2=短轴长,∴直线AB经过原点,此时原点到直线的距离=0;
当直线AB的斜率存在时,设直线AB的方程为y=kx+t,
联立,消去y得(1+2k2)x2+4ktx+2t2-2=0,
∵直线与椭圆有两个交点,∴△=16k2t2-4(1+2k2)(2t2-2)>0,化为t2<1+2k2.(*)
∴,
,
∴|AB|=,
∴22=,
化为.(**)
原点O到直线AB的距离d=,∴
,
把(**)代入上式得=
,当且仅当
,即k2=0,k=0时取等号.
此时,满足(*)式.
∴,∴
,即原点O到直线AB的最大距离d=
.
综上可知:坐标原点O到动弦AB距离的最大值是.
已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,A为C上异于原点的任意一点,过点A的直线l交C于另一点B,交x轴的正半轴于点D,且有丨FA丨=丨FD丨.当点A的横坐标为3时,△ADF为正三角形.
(Ⅰ)求C的方程;
(Ⅱ)若直线l1∥l,且l1和C有且只有一个公共点E,
(ⅰ)证明直线AE过定点,并求出定点坐标;
(ⅱ)△ABE的面积是否存在最小值?若存在,请求出最小值;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(1)当点A的横坐标为3时,过点A作AG⊥x轴于G,
A(3,),F(
,0),
,
∴.
∵△ADF为正三角形,
∴.
又∵,
∴,
∴p=2.
∴C的方程为y2=4x.
当D在焦点F的左侧时,.
又|FD|=2|FG|=2(-3)=p-6,
∵△ADF为正三角形,
∴3+=p-6,解得p=18,
∴C的方程为y2=36x.此时点D在x轴负半轴,不成立,舍.
∴C的方程为y2=4x.
(2)(ⅰ)设A(x1,y1),|FD|=|AF|=x1+1,
∴D(x1+2,0),
∴kAD=-.
由直线l1∥l可设直线l1方程为,
联立方程,消去x得
①
由l1和C有且只有一个公共点得△=64+32y1m=0,∴y1m=-2,
这时方程①的解为,代入
得x=m2,∴E(m2,2m).
点A的坐标可化为,直线AE方程为y-2m=
(x-m2),
即,
∴,
∴,
∴,
∴直线AE过定点(1,0);
(ⅱ)直线AB的方程为,即
.
联立方程,消去x得
,
∴,
∴=
,
由(ⅰ)点E的坐标为,点E到直线AB的距离为:
=
,
∴△ABE的面积=
,
当且仅当y1=±2时等号成立,
∴△ABE的面积最小值为16.
解析
解:(1)当点A的横坐标为3时,过点A作AG⊥x轴于G,
A(3,),F(
,0),
,
∴.
∵△ADF为正三角形,
∴.
又∵,
∴,
∴p=2.
∴C的方程为y2=4x.
当D在焦点F的左侧时,.
又|FD|=2|FG|=2(-3)=p-6,
∵△ADF为正三角形,
∴3+=p-6,解得p=18,
∴C的方程为y2=36x.此时点D在x轴负半轴,不成立,舍.
∴C的方程为y2=4x.
(2)(ⅰ)设A(x1,y1),|FD|=|AF|=x1+1,
∴D(x1+2,0),
∴kAD=-.
由直线l1∥l可设直线l1方程为,
联立方程,消去x得
①
由l1和C有且只有一个公共点得△=64+32y1m=0,∴y1m=-2,
这时方程①的解为,代入
得x=m2,∴E(m2,2m).
点A的坐标可化为,直线AE方程为y-2m=
(x-m2),
即,
∴,
∴,
∴,
∴直线AE过定点(1,0);
(ⅱ)直线AB的方程为,即
.
联立方程,消去x得
,
∴,
∴=
,
由(ⅰ)点E的坐标为,点E到直线AB的距离为:
=
,
∴△ABE的面积=
,
当且仅当y1=±2时等号成立,
∴△ABE的面积最小值为16.
抛物线M:y2=2px(p>0)的准线过椭圆N:
+y2=1的左焦点,以坐标原点为圆心,以t(t>0)为半径的圆分别与抛物线M在第一象限的部分以及y轴的正半轴相交于点A与点B,直线AB与x轴相交于点C.
(1)求抛物线M的方程;
(2)设点A的横坐标为x1,点C的横坐标为x2,曲线M上点D的横坐标为x1+2,求直线CD的斜率.
正确答案
解:(1)∵椭圆N:+y2=1,
∴,
∴椭圆的左焦点为,
∴,则p=1.
故M:y2=2x;
(2)由题意知,A,
∵|OA|=t,
∴.
由于t>0,故有 ①
由点B(0,t),C(x2,0)的坐标知,
直线BC的方程为.
又∵A在直线BC上,故有.
将①代入上式,得
,解得
.
又∵D(x1+2,),
∴直线CD的斜率为:
=
=.
解析
解:(1)∵椭圆N:+y2=1,
∴,
∴椭圆的左焦点为,
∴,则p=1.
故M:y2=2x;
(2)由题意知,A,
∵|OA|=t,
∴.
由于t>0,故有 ①
由点B(0,t),C(x2,0)的坐标知,
直线BC的方程为.
又∵A在直线BC上,故有.
将①代入上式,得
,解得
.
又∵D(x1+2,),
∴直线CD的斜率为:
=
=.
已知椭圆C:+
=1(a>b>0)的离心率是
,且点P(1,
)在椭圆上.
(1)求椭圆的方程;
(2)若过点D(0,2)的直线l与椭圆C交于不同的两点E,F,试求△OEF面积的取值范围(O为坐标原点).
正确答案
解:(1)∵椭圆C:
+
=1(a>b>0)的离心率是
,
∴e==
,∴a=
,c=b,
∴椭圆的方程,
∵点P(1,)在椭圆上,∴
,解得b2=1,
∴.…(5分)
(2)由题意知直线l的斜率存在,
设l的方程为y=kx+2,代入,得:
(2k2+1)x2+8kx+6=0,
由△>0,解得k2,
设E(x1,y1),F(x2,y2),则,…(7分)
S△OEF=S△OED-S△OFD
=
=
=|x1-x2|
=|x1-x2|,
|x1-x2|=
=
==
,
令,∴
,(t>0)
∴S△OEF=|x1-x2|=
==2
=2≤2
=
.
∴.
解析
解:(1)∵椭圆C:
+
=1(a>b>0)的离心率是
,
∴e==
,∴a=
,c=b,
∴椭圆的方程,
∵点P(1,)在椭圆上,∴
,解得b2=1,
∴.…(5分)
(2)由题意知直线l的斜率存在,
设l的方程为y=kx+2,代入,得:
(2k2+1)x2+8kx+6=0,
由△>0,解得k2,
设E(x1,y1),F(x2,y2),则,…(7分)
S△OEF=S△OED-S△OFD
=
=
=|x1-x2|
=|x1-x2|,
|x1-x2|=
=
==
,
令,∴
,(t>0)
∴S△OEF=|x1-x2|=
==2
=2≤2
=
.
∴.
设F为椭圆E:=1(a>b>0)的右焦点,点
在椭圆E上,直线l0:3x-4y-10=0与以原点为圆心、以椭圆E的长半轴长为半径的圆相切.
(1)求椭圆E的方程;
(2)过点F的直线l与椭圆相交于A,B两点,过点P且平行于AB的直线与椭圆交于另一点Q.问是否存在直线l,使得四边形PABQ的对角线互相平分?若存在,求出l的方程;若不存在,说明理由.
正确答案
解:(1)由题意知
所以椭圆E 的方程为…(4分)
(2)结论:存在直线l,使得四边形PABQ的对角线互相平分.…(5分)
理由如下:由题可知直线l、PQ的斜率存在.
设直线l的方程为y=k(x-1),直线PQ的方程为
由消去y得(3+4k2)x2-8k2x+(4k2-12)=0
则,…(7分)
由消去y得(3+4k2)x2-(8k2-12k)x+(4k2-12k-3)=0
则,…(9分)
若四边形PABQ的对角线互相平分,则四边形PABQ为平行四边形,
∴|AB|=|PQ|,
∴
∴直线l的方程为3x-4y-3=0时,四边形PABQ的对角线互相平分.…(12分)
解析
解:(1)由题意知
所以椭圆E 的方程为…(4分)
(2)结论:存在直线l,使得四边形PABQ的对角线互相平分.…(5分)
理由如下:由题可知直线l、PQ的斜率存在.
设直线l的方程为y=k(x-1),直线PQ的方程为
由消去y得(3+4k2)x2-8k2x+(4k2-12)=0
则,…(7分)
由消去y得(3+4k2)x2-(8k2-12k)x+(4k2-12k-3)=0
则,…(9分)
若四边形PABQ的对角线互相平分,则四边形PABQ为平行四边形,
∴|AB|=|PQ|,
∴
∴直线l的方程为3x-4y-3=0时,四边形PABQ的对角线互相平分.…(12分)
已知椭圆C的离心率e=,长轴的左右端点分别为A1(-
,0),A2(
,0).
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)设动直线l:y=kx+b与曲线C有且只有一个公共点P,且与直线x=2相交于点Q.问在x轴上是否存在定点N,使得以PQ为直径的圆恒过定点N,若存在,求出N点坐标;若不存在,说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)由已知,
----(2分)
∴c=1,,
∴椭圆C的方程为;----(4分)
(Ⅱ)消去y得(2k2+1)x2+4kbx+2b2-2=0,
∵曲线C与直线l只有一个公共点,∴△=0,
可得b2=2k2+1(*)----(6分)
设P(xP,yP),
∴,
,∴
.---(8分)
又由,
∴Q(2,2k+b)----(9分)
设在x轴上存在定点N(x1,0),使得以PQ为直径的圆恒过定点N.
∴NP⊥NQ,即----(10分)
∴,
∴对满足b2=2k2+1恒成立,
∴,∴x1=1
故在x轴上存在定点N(1,0),使得以PQ为直径的圆恒过定点N.--(14分)
解析
解:(Ⅰ)由已知,
----(2分)
∴c=1,,
∴椭圆C的方程为;----(4分)
(Ⅱ)消去y得(2k2+1)x2+4kbx+2b2-2=0,
∵曲线C与直线l只有一个公共点,∴△=0,
可得b2=2k2+1(*)----(6分)
设P(xP,yP),
∴,
,∴
.---(8分)
又由,
∴Q(2,2k+b)----(9分)
设在x轴上存在定点N(x1,0),使得以PQ为直径的圆恒过定点N.
∴NP⊥NQ,即----(10分)
∴,
∴对满足b2=2k2+1恒成立,
∴,∴x1=1
故在x轴上存在定点N(1,0),使得以PQ为直径的圆恒过定点N.--(14分)
如图,
为半圆,AB为半圆直径,O为半圆圆心,且OD⊥AB,Q为线段OD的中点,已知|AB|=4,曲线C过Q点,动点P在曲线C上运动且保持|PA|+|PB|的值不变.
(Ⅰ)建立适当的平面直角坐标系,求曲线C的方程;
(Ⅱ)过点B的直线l与曲线C交于M、N两点,与OD所在直线交于E点,若为定值.
正确答案
解:(Ⅰ)以AB、OD所在直线分别为x轴、y轴,O为原点,建立平面直角坐标系,
∵动点P在曲线C上运动且保持|PA|+|PB|的值不变、且点Q在曲线C上,
∴|PA|+|PB|=|QA|+|QB|=2>|AB|=4、
∴曲线C是为以原点为中心,A、B为焦点的椭圆
设其长半轴为a,短半轴为b,半焦距为c,则2a=2,∴a=
,c=2,b=1、
∴曲线C的方程为+y2=1(5分)
(Ⅱ):设M,N,E点的坐标分别为M(x1,y1),N(x2,y2),E(0,y0),
又易知B点的坐标为(2,0)、且点B在椭圆C内,故过点B的直线l必与椭圆C相交、
∵,∴(x1,y1-y0)=λ1(2-x1,-y1)、
∴,
、(7分)
将M点坐标代入到椭圆方程中得:,
去分母整理,得λ12+10λ1+5-5y02=0、(10分)
同理,由可得:λ22+10λ2+5-5y02=0、
∴λ1,λ2是方程x2+10x+5-5y02=0的两个根,
∴λ1+λ2=-10、(12分)
解析
解:(Ⅰ)以AB、OD所在直线分别为x轴、y轴,O为原点,建立平面直角坐标系,
∵动点P在曲线C上运动且保持|PA|+|PB|的值不变、且点Q在曲线C上,
∴|PA|+|PB|=|QA|+|QB|=2>|AB|=4、
∴曲线C是为以原点为中心,A、B为焦点的椭圆
设其长半轴为a,短半轴为b,半焦距为c,则2a=2,∴a=
,c=2,b=1、
∴曲线C的方程为+y2=1(5分)
(Ⅱ):设M,N,E点的坐标分别为M(x1,y1),N(x2,y2),E(0,y0),
又易知B点的坐标为(2,0)、且点B在椭圆C内,故过点B的直线l必与椭圆C相交、
∵,∴(x1,y1-y0)=λ1(2-x1,-y1)、
∴,
、(7分)
将M点坐标代入到椭圆方程中得:,
去分母整理,得λ12+10λ1+5-5y02=0、(10分)
同理,由可得:λ22+10λ2+5-5y02=0、
∴λ1,λ2是方程x2+10x+5-5y02=0的两个根,
∴λ1+λ2=-10、(12分)
设椭圆Γ:+
=1(a>b>0)的左顶点A(-2,0),离心率e=
,过点G(1,0)的直线交椭圆Γ于B,C两点,直线AB,AC分别交直线x=3于M,N两点.
(Ⅰ)求椭圆Γ的标准方程;
(Ⅱ)以线段MN为直径的圆是否过定点,若是,求出所有定点的坐标;若不是,请说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)∵椭圆Γ:+
=1(a>b>0)的左顶点A(-2,0),离心率e=
,
∴a=2,=
,
∴c=,
∴b=1,
∴椭圆Γ的标准方程为;
(Ⅱ)设直线BC的方程为x=ty+1,B(x1,y1),C(x2,y2),
直线BC的方程代入代入椭圆可得(4+t2)y2+2ty-3=0.
∴y1+y2=,y1y2=
.
∴x1x2=(ty1+1)(ty2+1)=t2y1y2+t(y1+y2)+1=,
x1x+2=(ty1+1)+(ty2+1)=t(y1+y2)+2=,
∵直线AB的方程为y=,
∴M(3,),
同理N(3,),
∴以线段MN为直径的圆的方程为(x-3)(x-3)+(y-)(y-
)=0,
∴(x-3)2+y2-(+
)y+
•
=0,
∵+
=-
,
•
=-
,
∴以线段MN为直径的圆的方程为(x-3)2+y2+-
=0,
令y=0,可得x=3±,
∴以线段MN为直径的圆过定点(3±,0).
解析
解:(Ⅰ)∵椭圆Γ:+
=1(a>b>0)的左顶点A(-2,0),离心率e=
,
∴a=2,=
,
∴c=,
∴b=1,
∴椭圆Γ的标准方程为;
(Ⅱ)设直线BC的方程为x=ty+1,B(x1,y1),C(x2,y2),
直线BC的方程代入代入椭圆可得(4+t2)y2+2ty-3=0.
∴y1+y2=,y1y2=
.
∴x1x2=(ty1+1)(ty2+1)=t2y1y2+t(y1+y2)+1=,
x1x+2=(ty1+1)+(ty2+1)=t(y1+y2)+2=,
∵直线AB的方程为y=,
∴M(3,),
同理N(3,),
∴以线段MN为直径的圆的方程为(x-3)(x-3)+(y-)(y-
)=0,
∴(x-3)2+y2-(+
)y+
•
=0,
∵+
=-
,
•
=-
,
∴以线段MN为直径的圆的方程为(x-3)2+y2+-
=0,
令y=0,可得x=3±,
∴以线段MN为直径的圆过定点(3±,0).
在直角坐标系xoy中,曲线C1上的点均在C2:(x-5)2+y2=9外,且对C1上任意一点M,M到直线x=-2的距离等于该点与圆C2上点的距离的最小值.
(Ⅰ)求曲线C1的方程
(Ⅱ)设P(x0,y0)(y0≠±3)为圆C2外一点,过P作圆C2的两条切线,分别于曲线C1相交于点A,B和C,D.证明:当P在直线x=-4上运动时,四点A,B,C,D的纵坐标之积为定值.
正确答案
(Ⅰ)解:设M的坐标为(x,y),由已知得|x+2|=且圆C2上的点位于直线x=-2的右侧
∴=x+5
化简得曲线C1的方程为y2=20x
(Ⅱ)证明:当点P在直线x=-4上运动时,P的坐标为(-4,y0),
∵y0≠±3,∴过P且与圆C2相切的直线的斜率k存在且不为0,每条切线都与抛物线有两个交点,切线方程为
y-y0=k(x+4),即kx-y+y0+4k=0,
∴,整理得
①
设过P所作的两条切线PA,PC的斜率分别为k1,k2,则k1,k2是方程①的两个实根
∴②
由,消元可得
③
设四点A,B,C,D的纵坐标分别为y1,y2,y3,y4,
∴y1,y2是方程③的两个实根
∴④
同理可得⑤
由①②④⑤可得=
=6400
∴当P在直线x=-4上运动时,四点A,B,C,D的纵坐标之积为定值为6400.
解析
(Ⅰ)解:设M的坐标为(x,y),由已知得|x+2|=且圆C2上的点位于直线x=-2的右侧
∴=x+5
化简得曲线C1的方程为y2=20x
(Ⅱ)证明:当点P在直线x=-4上运动时,P的坐标为(-4,y0),
∵y0≠±3,∴过P且与圆C2相切的直线的斜率k存在且不为0,每条切线都与抛物线有两个交点,切线方程为
y-y0=k(x+4),即kx-y+y0+4k=0,
∴,整理得
①
设过P所作的两条切线PA,PC的斜率分别为k1,k2,则k1,k2是方程①的两个实根
∴②
由,消元可得
③
设四点A,B,C,D的纵坐标分别为y1,y2,y3,y4,
∴y1,y2是方程③的两个实根
∴④
同理可得⑤
由①②④⑤可得=
=6400
∴当P在直线x=-4上运动时,四点A,B,C,D的纵坐标之积为定值为6400.
如图,在平面直角坐标系xOy中,M、N分别是椭圆
的顶点,过坐标原点的直线交椭圆于P,A两点,其中点P在第一象限,过P作x轴的垂线,垂足为C,连接AC,并延长交椭圆于点B,设直线PA的斜率为k
(1)若直线PA平分线段MN,求k的值;
(2)当k=2时,求点P到直线AB的距离d;
(3)对任意k>0,求证:PA⊥PB.
正确答案
解:(1)由题设知,a=2,b=,
故M(-2,0),N(0,-),所以线段MN中点坐标为(-1,-
).
由于直线PA平分线段MN,故直线PA过线段MN的中点,又直线PA过原点,
所以k=.
(2)直线PA的方程为y=2x,代入椭圆方程得,解得x=±
,
因此P(,
),A(-
,-
)
于是C(,0),直线AC的斜率为1,故直线AB的方程为x-y-
=0.
因此,d=.
(3)设P(x1,y1),B(x2,y2),则x1>0,x2>0,x1≠x2,
A(-x1,-y1),C(x1,0).
设直线PB,AB的斜率分别为k1,k2.
因为C在直线AB上,所以k2=,
从而kk1+1=2k1k2+1=2•=
==
.
因此kk1=-1,所以PA⊥PB.
解析
解:(1)由题设知,a=2,b=,
故M(-2,0),N(0,-),所以线段MN中点坐标为(-1,-
).
由于直线PA平分线段MN,故直线PA过线段MN的中点,又直线PA过原点,
所以k=.
(2)直线PA的方程为y=2x,代入椭圆方程得,解得x=±
,
因此P(,
),A(-
,-
)
于是C(,0),直线AC的斜率为1,故直线AB的方程为x-y-
=0.
因此,d=.
(3)设P(x1,y1),B(x2,y2),则x1>0,x2>0,x1≠x2,
A(-x1,-y1),C(x1,0).
设直线PB,AB的斜率分别为k1,k2.
因为C在直线AB上,所以k2=,
从而kk1+1=2k1k2+1=2•=
==
.
因此kk1=-1,所以PA⊥PB.
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