- 直线与圆锥曲线
- 共2643题
如图,在平面直角坐标系xOy中,椭圆
(a>b>0)的两焦点分别为F1(
,0),F2(
,0),且经过点(
,
).
(1)求椭圆的方程及离心率;
(2)设点B,C,D是椭圆上不同于椭圆顶点的三点,点B与点D关于原点O对称.设直线CD,CB,OB,OC的斜率分别为k1,k2,k3,k4,且k1k2=k3k4.
①求k1k2的值;
②求OB2+OC2的值.
正确答案
解:(1)依题意,c=,a2=b2+3,…2分
由,解得b2=1(b2=
,不合,舍去),从而a2=4.
故所求椭圆方程为:,离心率e=
.…5分
(2)①设B(x1,y1),C(x2,y2),则D(-x1,-y1),
于是k1k2==
=
.…8分
②由①知,k3k4=k1k2=,故x1x2=-4y1y2.
所以(x1x2)2=(-4y1y2)2,即(x1x2)2==
,
所以,=4.…11分
又2==
,故
.
所以,OB2+OC2==5.…14分
解析
解:(1)依题意,c=,a2=b2+3,…2分
由,解得b2=1(b2=
,不合,舍去),从而a2=4.
故所求椭圆方程为:,离心率e=
.…5分
(2)①设B(x1,y1),C(x2,y2),则D(-x1,-y1),
于是k1k2==
=
.…8分
②由①知,k3k4=k1k2=,故x1x2=-4y1y2.
所以(x1x2)2=(-4y1y2)2,即(x1x2)2==
,
所以,=4.…11分
又2==
,故
.
所以,OB2+OC2==5.…14分
在直角坐标系xOy中,点P到两点,
的距离之和等于4,设点P的轨迹为C.
(1)求曲线C的方程;
(2)过点作两条互相垂直的直线l1、l2分别与曲线C交于A、B和C、D,以线段AB为直径的圆过能否过坐标原点,若能,求直线AB的斜率,若不能说明理由.
正确答案
解:(1)设P(x,y),由椭圆定义可知,点P的轨迹C是以为焦点,长半轴为2的椭圆.它的短半轴
,故曲线C的方程为
.
(2)设直线,分别交曲线C于A(x1,y1),B(x2,y2),其坐标满足
消去y并整理得
,
故.
以线段AB为直径的圆过能否过坐标原点,则,即x1x2+y1y2=0.
而,
于是,化简得-4k2+11=0,所以
解析
解:(1)设P(x,y),由椭圆定义可知,点P的轨迹C是以为焦点,长半轴为2的椭圆.它的短半轴
,故曲线C的方程为
.
(2)设直线,分别交曲线C于A(x1,y1),B(x2,y2),其坐标满足
消去y并整理得
,
故.
以线段AB为直径的圆过能否过坐标原点,则,即x1x2+y1y2=0.
而,
于是,化简得-4k2+11=0,所以
直线与椭圆
相交于A、B两点,椭圆上的点P使△PAB的面积等于12,这样的点P共有( )个.
正确答案
解析
解:由已知可得A(4,0),B(0,3),AB=5,由12=AB•h,可得P到AB的距离 h=
.
作与AB平行的直线l,使l与椭圆相切,设直线l的方程为
,
把l的方程代入椭圆方程化简可得 x2-4kx+8k2-8=0,由判别式等于0 解得 k=,或 k=-
,
故直线l的方程为 ,或
.
因为 与AB的距离为
=
<
,
与AB的距离为
=
>
.故这样的点P共有 2个,
故选 B.
已知直线l:y=k(x-1),双曲线:x2-y2=4,试讨论下列情况下实数k的取值范围:
(1)直线l与双曲线有两个公共点;
(2)直线l与双曲线有且只有一个公共点;
(3)直线l与双曲线没有公共点.
正确答案
解:联立直线y=k(x-1)和双曲线:x2-y2=4,消去y得,(1-k2)x2+2k2x-k2-4=0,
判别式△=4k4+4(1-k2)(k2+4)=4(4-3k2).
(1)1-k2≠0,且△>0,解得-<k<
且k≠±1,
则k的取值范围是:(-,-1)∪(-1,1)∪(1,
);
(2)1-k2=0或1-k2≠0,且△=0,解得k=±1,或k=±,则k的取值范围是k=±1,或k=±
;
(3)1-k2≠0,且△<0,解得k>或k<-
,则k的取值范围是(-∞,-
)∪(
,+∞).
解析
解:联立直线y=k(x-1)和双曲线:x2-y2=4,消去y得,(1-k2)x2+2k2x-k2-4=0,
判别式△=4k4+4(1-k2)(k2+4)=4(4-3k2).
(1)1-k2≠0,且△>0,解得-<k<
且k≠±1,
则k的取值范围是:(-,-1)∪(-1,1)∪(1,
);
(2)1-k2=0或1-k2≠0,且△=0,解得k=±1,或k=±,则k的取值范围是k=±1,或k=±
;
(3)1-k2≠0,且△<0,解得k>或k<-
,则k的取值范围是(-∞,-
)∪(
,+∞).
设直线y=kx与椭圆相交于A、B两点,分别过A、B向x轴作垂线,若垂足恰为椭圆的两个焦点,则k等于______.
正确答案
解析
解:由题意,椭圆的焦点坐标为(±1,0)
x=1时,y=,代入y=kx,可得k=
故答案为:
已知
是平面上的两个定点,动点P满足
.
(1)求动点P的轨迹方程;
(2)已知圆方程为x2+y2=2,过圆上任意一点作圆的切线,切线与(1)中的轨迹交于A,B两点,O为坐标原点,设Q为AB的中点,求|OQ|长度的取值范围.
正确答案
解:(1)∵是平面上的两个定点,动点P满足
.
依椭圆的定义知,点P的轨迹为焦点在x轴上的椭圆,
且,
所以动点P的轨迹方程为.
(2)如果圆的切线斜率不存在,则AB方程为,此时,
.
如果圆的切线斜率存在,设圆的切线方程为y=kx+m,
代入椭圆方程得:(1+2k2)x2+4mkx+2m2-6=0①
设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1,x2为方程①的解,
所以②
因为x1x2+y1y2=x1x2+(kx1+m)(kx2+m)=,
把②式代入得:③
又因为直线AB与圆x2+y2=2相切,
所以,即m2=2(1+k2),
代入③式得x1x2+y1y2=0,
因此OA⊥OB,
所以.
由m2=2(1+k2)得,
因为,所以
(当且仅当k=0时取等号).
k≠0时,,
因此|AB|≤3(当且仅当时取等号).
综上,,所以
.
解析
解:(1)∵是平面上的两个定点,动点P满足
.
依椭圆的定义知,点P的轨迹为焦点在x轴上的椭圆,
且,
所以动点P的轨迹方程为.
(2)如果圆的切线斜率不存在,则AB方程为,此时,
.
如果圆的切线斜率存在,设圆的切线方程为y=kx+m,
代入椭圆方程得:(1+2k2)x2+4mkx+2m2-6=0①
设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1,x2为方程①的解,
所以②
因为x1x2+y1y2=x1x2+(kx1+m)(kx2+m)=,
把②式代入得:③
又因为直线AB与圆x2+y2=2相切,
所以,即m2=2(1+k2),
代入③式得x1x2+y1y2=0,
因此OA⊥OB,
所以.
由m2=2(1+k2)得,
因为,所以
(当且仅当k=0时取等号).
k≠0时,,
因此|AB|≤3(当且仅当时取等号).
综上,,所以
.
(1)过点P(-3,0)且倾斜角为30°的直线l和曲线C:(s为参数)相交于A,B两点,求线段AB的长.
(2)若不等式|a-1|≥x+2y+2z,对满足x2+y2+z2=1的一切实数x,y,z恒成立,求实数a的取值范围.
正确答案
解:(1)解:直线的参数方程为 (s 为参数),曲线
可以化为 x2-y2=4.
将直线的参数方程代入上式,得 .
设A、B对应的参数分别为 s1,s2,∴,s1•s2=10.
∴AB=|s1-s2|==2
.
(2)解:由柯西不等式9=(12+22+22)•(x2+y2+z2)≥(1•x+2•y+2•z)2
即x+2y+2z≤3,当且仅当
即 ,
,
时,x+2y+2z取得最大值3.
∵不等式|a-1|≥x+2y+2z,对满足x2+y2+z2=1的一切实数x,y,z恒成立,
只需|a-1|≥3,解得a-1≥3或a-1≤-3,∴a≥4或∴a≤-2.
即实数的取值范围是(-∞,-2]∪[4,+∞).
故答案为:a≥4或a≤-2.
解析
解:(1)解:直线的参数方程为 (s 为参数),曲线
可以化为 x2-y2=4.
将直线的参数方程代入上式,得 .
设A、B对应的参数分别为 s1,s2,∴,s1•s2=10.
∴AB=|s1-s2|==2
.
(2)解:由柯西不等式9=(12+22+22)•(x2+y2+z2)≥(1•x+2•y+2•z)2
即x+2y+2z≤3,当且仅当
即 ,
,
时,x+2y+2z取得最大值3.
∵不等式|a-1|≥x+2y+2z,对满足x2+y2+z2=1的一切实数x,y,z恒成立,
只需|a-1|≥3,解得a-1≥3或a-1≤-3,∴a≥4或∴a≤-2.
即实数的取值范围是(-∞,-2]∪[4,+∞).
故答案为:a≥4或a≤-2.
已知椭圆的焦点在x轴上,短轴长为4,离心率为.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若直线L方程为y=x+1,L交椭圆于M、N两点,求|MN|的长.
正确答案
解:(1)设椭圆方程为(a>b>0),
由椭圆短轴长为4得2b=4,解得b=2,
由离心率为,得
,即a2=5c2=5(a2-4),解得a2=5,
所以椭圆的标准方程为;
(2)由得9x2+10x-15=0,
设M(x1,y1),N(x2,y2),则,
,
所以|MN|=|x1-x2|=
=
=
;
解析
解:(1)设椭圆方程为(a>b>0),
由椭圆短轴长为4得2b=4,解得b=2,
由离心率为,得
,即a2=5c2=5(a2-4),解得a2=5,
所以椭圆的标准方程为;
(2)由得9x2+10x-15=0,
设M(x1,y1),N(x2,y2),则,
,
所以|MN|=|x1-x2|=
=
=
;
已知椭圆C:+
=1(a>b>0)的长轴长是2
,且过点(1,
).
(Ⅰ)求椭圆C的标准方程;
(Ⅱ)设直线l:y=kx+m(k≠0)与椭圆C交于M,N两点,F为椭圆的右焦点,直线MF与NF关于x轴对称.求证:直线l过定点,并求出该定点的坐标.
正确答案
(Ⅰ)解:由题意可得,解得a=
,b=1.
故椭圆C的方程为+y2=1. …5分
(Ⅱ)证明:椭圆的右焦点F(1,0),
由 消y,并整理得(2k2+1)x2+4kmx+2m2-2=0,
设M(x1,y1),N(x2,y2)
则有△=(4km)2-4(2k2+1)(2m2-2)=8(2k2-m2+1)>0,
且x1+x2=-,x1x2=
因为直线MA与NA 关于 x轴对称,所以这两条直线的斜率互为相反数,
则有kMA+kNA=0,即+
=0,
则有2kx1x2+(m-k)(x1+x2)-2m=0,…11分
所以2k•-(m-k)•
-2m=0,
整理得m=-2k,…13分
此时k满足<k<
且k≠0,直线l的方程是y=k(x-2),
故直线l过定点,且该定点为(2,0). …14分
解析
(Ⅰ)解:由题意可得,解得a=
,b=1.
故椭圆C的方程为+y2=1. …5分
(Ⅱ)证明:椭圆的右焦点F(1,0),
由 消y,并整理得(2k2+1)x2+4kmx+2m2-2=0,
设M(x1,y1),N(x2,y2)
则有△=(4km)2-4(2k2+1)(2m2-2)=8(2k2-m2+1)>0,
且x1+x2=-,x1x2=
因为直线MA与NA 关于 x轴对称,所以这两条直线的斜率互为相反数,
则有kMA+kNA=0,即+
=0,
则有2kx1x2+(m-k)(x1+x2)-2m=0,…11分
所以2k•-(m-k)•
-2m=0,
整理得m=-2k,…13分
此时k满足<k<
且k≠0,直线l的方程是y=k(x-2),
故直线l过定点,且该定点为(2,0). …14分
如图,过抛物线y2=2px(p>0)的焦点F的直线与抛物线相交于M、N两点,自M、N向准线l作垂线,垂足分别为M1、N1
(1)求证:FM1⊥FN1;
(2)记△FMM1、△FM1N1,△FNN1的面积分别为S1、S2、S3,试判断S22=4S1S3是否成立,并证明你的结论.
正确答案
(1)证明:由抛物线的定义得
|MF|=|MM1|,|NF|=|NN1|,
∴∠MFM1=∠MM1F,∠NFN1=∠NN1F
如图,设准线l与x的交点为F1
∴MM1∥NN1∥FF1
∴∠F1FM1=∠MM1F,∠F1FN1=∠NN1F
而∠F1FM1+∠MFM1+∠F1FN1+∠N1FN=180°
即2∠F1FM1+2∠F1FN1=180°
∴∠F1FM1+∠F1FN1=90°
故FM1⊥FN1.
(2)S22=4S1S3成立,证明如下:
证:设M(x1,y1),N(x2,y2)
则由抛物线的定义得
|MM1|=|MF|=,|NN1|=|NF|=
,
于是
S1=|MM1||F1M1|=
,
S2=|M1N2||FF1|=
,
S3=|NN1||F1N1|=
,
∵S22=4S1S3⇔•
⇔=
,
将与
代入上式,
得:=[(my1+
)(my2+
)+
(
)+
]•|-p2|
化简可得
p2(m2p2+p2)=p2(m2p2+p2),此式恒成立.
故S22=4S1S3成立.
解析
(1)证明:由抛物线的定义得
|MF|=|MM1|,|NF|=|NN1|,
∴∠MFM1=∠MM1F,∠NFN1=∠NN1F
如图,设准线l与x的交点为F1
∴MM1∥NN1∥FF1
∴∠F1FM1=∠MM1F,∠F1FN1=∠NN1F
而∠F1FM1+∠MFM1+∠F1FN1+∠N1FN=180°
即2∠F1FM1+2∠F1FN1=180°
∴∠F1FM1+∠F1FN1=90°
故FM1⊥FN1.
(2)S22=4S1S3成立,证明如下:
证:设M(x1,y1),N(x2,y2)
则由抛物线的定义得
|MM1|=|MF|=,|NN1|=|NF|=
,
于是
S1=|MM1||F1M1|=
,
S2=|M1N2||FF1|=
,
S3=|NN1||F1N1|=
,
∵S22=4S1S3⇔•
⇔=
,
将与
代入上式,
得:=[(my1+
)(my2+
)+
(
)+
]•|-p2|
化简可得
p2(m2p2+p2)=p2(m2p2+p2),此式恒成立.
故S22=4S1S3成立.
扫码查看完整答案与解析