- 直线与圆锥曲线
- 共2643题
已知椭圆C1:
+
=1(a>b>0)的一个顶点为B(0,1),过焦点且垂直于长轴的弦长为
,直线l交椭圆C1于M,N两点.
(Ⅰ) 求椭圆C1的方程;
(Ⅱ)若△BMN的重心恰好为椭圆的右焦点F,求直线l的方程;
(Ⅲ)直线l与椭圆C2:+
=λ(λ∈R,λ>1)交于P,Q两点(如图),求证|PM|=|NQ|.
正确答案
解:(Ⅰ)由题意,椭圆的焦点在x轴上,
可得,∴a=
,b=1,c=
=1,
∴椭圆C1的方程为+y2=1;
(Ⅱ)设M(x1,y1),N(x2,y2),又F(1,0),
则△BMN的重心为(,
),
由题意可得x1+x2=3,y1+y2=-1,
设直线l:y=kx+t,代入椭圆C1的方程,可得
(1+2k2)x2+4ktx+2t2-2=0,
即有x1+x2=-,
即4kt=-3(1+2k2),
又k(x1+x2)+2t=-1,即有+2t=-1,
解得k=,t=-
,
代入判别式(4kt)2-4(1+2k2)(2t2-2)>0成立,
即有直线l的方程为y=x-
;
(Ⅲ)证明:设直线l:y=kx+t,代入椭圆C1的方程,可得
(1+2k2)x2+4ktx+2t2-2=0,
设M(x1,y1),N(x2,y2),
即有x1+x2=-,
则有MN的中点的横坐标为-;
设直线l:y=kx+t,代入椭圆C2:+y2=λ的方程,可得
(1+2k2)x2+4ktx+2t2-2λ=0,
设P(x3,y3),Q(x4,y4),
即有x3+x4=-,
则有PQ的中点的横坐标为-.
即有MN和PQ的中点重合,
即有|PM|=|NQ|.
解析
解:(Ⅰ)由题意,椭圆的焦点在x轴上,
可得,∴a=
,b=1,c=
=1,
∴椭圆C1的方程为+y2=1;
(Ⅱ)设M(x1,y1),N(x2,y2),又F(1,0),
则△BMN的重心为(,
),
由题意可得x1+x2=3,y1+y2=-1,
设直线l:y=kx+t,代入椭圆C1的方程,可得
(1+2k2)x2+4ktx+2t2-2=0,
即有x1+x2=-,
即4kt=-3(1+2k2),
又k(x1+x2)+2t=-1,即有+2t=-1,
解得k=,t=-
,
代入判别式(4kt)2-4(1+2k2)(2t2-2)>0成立,
即有直线l的方程为y=x-
;
(Ⅲ)证明:设直线l:y=kx+t,代入椭圆C1的方程,可得
(1+2k2)x2+4ktx+2t2-2=0,
设M(x1,y1),N(x2,y2),
即有x1+x2=-,
则有MN的中点的横坐标为-;
设直线l:y=kx+t,代入椭圆C2:+y2=λ的方程,可得
(1+2k2)x2+4ktx+2t2-2λ=0,
设P(x3,y3),Q(x4,y4),
即有x3+x4=-,
则有PQ的中点的横坐标为-.
即有MN和PQ的中点重合,
即有|PM|=|NQ|.
如图,在直角三角形ABC中,∠BAC=90°,D为BC的中点,
,
,以A、B为焦点的椭圆经过点C.
(I)建立适当的直角坐标系,求椭圆的方程;
(II)是否存在不平行于AB的直线l与(I)中椭圆交于不同两点M、N,使?若存在,求出直线l斜率的取值范围;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(I)以AB所在的直线为x轴,AB的垂直平分线为y轴建立直角坐标系,则.
设椭圆方程为,
,于是
解得
,
∴所求椭圆方程为.(6分)
(II)∵条件等价于
∴若存在符合条件的直线,该直线的斜率一定存在,否则与点D(0,)不在x轴上矛盾.
∴可设直线l:y=kx+m(k≠0)
由
得(1+4k2)x2+8kmx+4m2-4=0
由△=64k2m2-4(1+4k2)(4m2-4)>0得4k2+1>m2.(10分)
设M(x1,y1),N(x2,y2),MN的中点为Q(x0,y0),
则.
∵,∴
,即
.
解得:(12分)
(将点的坐标代入亦可得到此结果)
由4k2+1>m2,得4k2<143
∴
∴存在满足条件的直线l,其斜率的取值范围是.(14分)
解析
解:(I)以AB所在的直线为x轴,AB的垂直平分线为y轴建立直角坐标系,则.
设椭圆方程为,
,于是
解得
,
∴所求椭圆方程为.(6分)
(II)∵条件等价于
∴若存在符合条件的直线,该直线的斜率一定存在,否则与点D(0,)不在x轴上矛盾.
∴可设直线l:y=kx+m(k≠0)
由
得(1+4k2)x2+8kmx+4m2-4=0
由△=64k2m2-4(1+4k2)(4m2-4)>0得4k2+1>m2.(10分)
设M(x1,y1),N(x2,y2),MN的中点为Q(x0,y0),
则.
∵,∴
,即
.
解得:(12分)
(将点的坐标代入亦可得到此结果)
由4k2+1>m2,得4k2<143
∴
∴存在满足条件的直线l,其斜率的取值范围是.(14分)
(本小题满分12分>
设平面直角坐标中,O为原点,N为动点,||=6,
=
•
.过点M作MM1丄y轴于M1,过N作NN1⊥x轴于点N1,
=
+
,记点T的轨迹为曲线C.
(I)求曲线C的方程:
(II)已知直线L与双曲线C:5x2-y2=36的右支相交于P、Q两点(其中点P在第-象限).线段OP交轨迹C于A,若=3
,S△PAQ=-26tan∠PAQ求直线L的方程.
正确答案
解:(Ⅰ)设T(x,y),点N(x1,y1),则N1(x1,0),
又,
∴,
,
,
于是,
即(x,y)=,
∴,代入
,得5x2+y2=36.
∴曲线C的方程是5x2+y2=36.
(Ⅱ)设A(x,y),由=3
及P在第一象限知P(3m,3n),m>0,n>0,
∵A∈C1,P∈C2,
∴5m2+n2=36,5m2-n2=4,
解得m=2,n=4,即A(2,4),P(6,12),
设Q(x,y),则5x2-y2=36①,
由S=-26tan∠PAQ,得,
∴,
即(4,8)•(x-2,y-4)=-52x+2y+3=0②
联立①②,解得,或
,
∵Q在双曲线的右支,∴Q(3,-3).
由P(6,12),Q(3,-3)得l的方程为,
即5x-y-18=0.
解析
解:(Ⅰ)设T(x,y),点N(x1,y1),则N1(x1,0),
又,
∴,
,
,
于是,
即(x,y)=,
∴,代入
,得5x2+y2=36.
∴曲线C的方程是5x2+y2=36.
(Ⅱ)设A(x,y),由=3
及P在第一象限知P(3m,3n),m>0,n>0,
∵A∈C1,P∈C2,
∴5m2+n2=36,5m2-n2=4,
解得m=2,n=4,即A(2,4),P(6,12),
设Q(x,y),则5x2-y2=36①,
由S=-26tan∠PAQ,得,
∴,
即(4,8)•(x-2,y-4)=-52x+2y+3=0②
联立①②,解得,或
,
∵Q在双曲线的右支,∴Q(3,-3).
由P(6,12),Q(3,-3)得l的方程为,
即5x-y-18=0.
已知双曲线焦点在x轴上、中心在坐标原点O,左、右焦点分别为F1、F2,P为双曲线右支上一点,且,∠F1F2P=90°.
(Ⅰ)求双曲线的离心率;
(Ⅱ)若过F1且斜率为1的直线l与双曲线的两渐近线分别交于A、B两点,△AOB的面积为,求双曲线的方程.
正确答案
解:(Ⅰ)设双曲线方程为,
,
由,∠F1F2P=90°及勾股定理得
,
由双曲线定义得 .
则.
(Ⅱ)∵,∴
,双曲线的两渐近线方程为
.
由题意,设l的方程为y=x+c,l与y轴的交点为M(0,c).
若l与y=交于点A,l与y=-
交于点B,
由,得
;由
,得
,
=
=,
∴c=4,
∴a=2,则,
故双曲线方程为.
解析
解:(Ⅰ)设双曲线方程为,
,
由,∠F1F2P=90°及勾股定理得
,
由双曲线定义得 .
则.
(Ⅱ)∵,∴
,双曲线的两渐近线方程为
.
由题意,设l的方程为y=x+c,l与y轴的交点为M(0,c).
若l与y=交于点A,l与y=-
交于点B,
由,得
;由
,得
,
=
=,
∴c=4,
∴a=2,则,
故双曲线方程为.
如图,已知椭圆E:
+
=1(a>b>0)的离心率为
,且经过点P(1,
).
(1)求椭圆E的方程;
(2)O为坐标原点,A,B,C是椭圆E上不同的三点,并且O为△ABC的重心,试探究△ABC的面积是否为定值,若是,求出这个定值,若不是,说明理由.
正确答案
解:(1)依题意,e==
,且
,a2-b2=c2,
∴a=2,b=,c=1,
∴椭圆E的方程为;
(2)设直线AB的方程为y=kx+m,
由得,(3+4k2)x2+8kmx+4m2-12=0,
∴,∴y1+y2=k(x1+x2)+2m=
,
∵O为重心,∴=
,
∵C在椭圆上,∴,
可得,4m2=4k2+3,
而|AB|==
d==
(或利用d是O到AB的距离的3倍得到)
∴S△ABC=|AB|•d=
=
=
若直线AB的斜率不存在时,|AB|=3,d=3,S△ABC=,
∴△ABC的面积为定值.
解析
解:(1)依题意,e==
,且
,a2-b2=c2,
∴a=2,b=,c=1,
∴椭圆E的方程为;
(2)设直线AB的方程为y=kx+m,
由得,(3+4k2)x2+8kmx+4m2-12=0,
∴,∴y1+y2=k(x1+x2)+2m=
,
∵O为重心,∴=
,
∵C在椭圆上,∴,
可得,4m2=4k2+3,
而|AB|==
d==
(或利用d是O到AB的距离的3倍得到)
∴S△ABC=|AB|•d=
=
=
若直线AB的斜率不存在时,|AB|=3,d=3,S△ABC=,
∴△ABC的面积为定值.
已知直线l:x=my+1过椭圆的右焦点F,抛物线
的焦点为椭圆C的上顶点,且直线l交椭圆C于A,B两点,点A,F,B在直线x=4上的射影依次为点D,K,E.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若直线l交y轴于点M,且,当m变化时,证明:
;
(3)连接AE,BD,试探索当m变化时,直线AE与BD是否相交于定点?若是,求出定点的坐标,并给出证明;否则,请说明理由.
正确答案
(1)解:椭圆右焦点F(1,0),∴c=1,
抛物线的焦点坐标(0,
),∴b=
∴b2=3
∴a2=b2+c2=4
∴椭圆C:…(3分)
(2)证明:由题意,m≠0,,设A(x1,y1),B(x2,y2)
由,∴△=(6m)2+36(3m2+4)=144(m2+1)>0
∴…(6分)
又由得:
,
∴…(8分)
(3)解:m=0时,得N(,0),猜想:m变化时,直线AE与BD相交于定点N(
,0),
由(2)知A(x1,y1),B(x2,y2)于是 D(4,y1),E(4,y2),
先证直线AE过定点N:直线AE的方程为:
当x=时
所以,点N在直线AE上,同理可得点N在直线BD上.
即m变化时,直线AE与BD相交于定点N(,0)…(13分)
解析
(1)解:椭圆右焦点F(1,0),∴c=1,
抛物线的焦点坐标(0,
),∴b=
∴b2=3
∴a2=b2+c2=4
∴椭圆C:…(3分)
(2)证明:由题意,m≠0,,设A(x1,y1),B(x2,y2)
由,∴△=(6m)2+36(3m2+4)=144(m2+1)>0
∴…(6分)
又由得:
,
∴…(8分)
(3)解:m=0时,得N(,0),猜想:m变化时,直线AE与BD相交于定点N(
,0),
由(2)知A(x1,y1),B(x2,y2)于是 D(4,y1),E(4,y2),
先证直线AE过定点N:直线AE的方程为:
当x=时
所以,点N在直线AE上,同理可得点N在直线BD上.
即m变化时,直线AE与BD相交于定点N(,0)…(13分)
已知椭圆E:的离心率e=
,且过点
M(2,1),又椭圆E上存在A、B两点关于直线l:y=x+m对称.
(Ⅰ)求椭圆E的方程,
(Ⅱ)求实数m的取值范围,
(Ⅲ)设点P在直线l上,若,求S△APB的最大值.
正确答案
解:(Ⅰ)∵且
∴
∴椭圆E得方程为:
(Ⅱ)设直线AB的方程为y=-x+n,设A(x1,y1)B(x2,y2)
由得3x2-4nx+2n2-6=0
∵△>0∴-3<n<3
∵设A.B的中点C(x0,y0),
则点C在ly=-x+n上
∴n=3m即-3<3m<3得-1<m<1
(Ⅲ)依题意得:△APB是等腰三角形,
∴
∵
∴
∴当n=0时,S△APB取最大值
解析
解:(Ⅰ)∵且
∴
∴椭圆E得方程为:
(Ⅱ)设直线AB的方程为y=-x+n,设A(x1,y1)B(x2,y2)
由得3x2-4nx+2n2-6=0
∵△>0∴-3<n<3
∵设A.B的中点C(x0,y0),
则点C在ly=-x+n上
∴n=3m即-3<3m<3得-1<m<1
(Ⅲ)依题意得:△APB是等腰三角形,
∴
∵
∴
∴当n=0时,S△APB取最大值
已知抛物线D的顶点是椭圆的中心,焦点与该椭圆的右焦点重合.
(Ⅰ)求抛物线D的方程;
(Ⅱ)已知动直线l过点P(4,0),交抛物线D于A、B两点.
(i)若直线l的斜率为1,求AB的长;
(ii)是否存在垂直于x轴的直线m被以AP为直径的圆M所截得的弦长恒为定值?如果存在,求出m的方程;如果不存在,说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)由题意,可设抛物线方程为y2=2px(p>0).…(1分)
椭圆中a2-b2=4-3=1,得c=1,∴抛物线的焦点为(1,0),
∴=1,∴p=2,∴抛物线D的方程为y2=4x.…(3分)
(Ⅱ)设A(x1,y1),B(x2,y2).
(i)直线l的方程为:y=x-4,…(4分)
联立,整理得:x2-12x+16=0…(5分)
∴x1+x2=12,x1x2=16
∴|AB|==
.…(7分)
(ⅱ) 设存在直线m:x=a满足题意,则圆心,过M作直线x=a的垂线,垂足为E,设直线m与圆M的一个交点为G,可得:|EG|2=|MG|2-|ME|2,…(9分)
即|EG|2=|MA|2-|ME|2=
=
==
…(11分)
当a=3时,|EG|2=3,此时直线m被以AP为直径的圆M所截得的弦长恒为定值.…(12分)
因此存在直线m:x=3满足题意 …(13分)
解析
解:(Ⅰ)由题意,可设抛物线方程为y2=2px(p>0).…(1分)
椭圆中a2-b2=4-3=1,得c=1,∴抛物线的焦点为(1,0),
∴=1,∴p=2,∴抛物线D的方程为y2=4x.…(3分)
(Ⅱ)设A(x1,y1),B(x2,y2).
(i)直线l的方程为:y=x-4,…(4分)
联立,整理得:x2-12x+16=0…(5分)
∴x1+x2=12,x1x2=16
∴|AB|==
.…(7分)
(ⅱ) 设存在直线m:x=a满足题意,则圆心,过M作直线x=a的垂线,垂足为E,设直线m与圆M的一个交点为G,可得:|EG|2=|MG|2-|ME|2,…(9分)
即|EG|2=|MA|2-|ME|2=
=
==
…(11分)
当a=3时,|EG|2=3,此时直线m被以AP为直径的圆M所截得的弦长恒为定值.…(12分)
因此存在直线m:x=3满足题意 …(13分)
已知椭圆的中心为坐标原点,斜率为1且过椭圆右焦点F(2,0)的直线交椭圆于A,B两点,与
共线,则该椭圆的长半轴长为______.
正确答案
解析
解:设椭圆方程为(a>b>0)
∵直线AB的斜率为1且过椭圆右焦点F(2,0),
∴直线AB的方程为y=x-2,
代入椭圆方程消去y,化简得(a2+b2)x2-4a2x+4a2-a2b2=0.
令A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=,x1•x2=
.
∵=(x1+x2,y1+y2),
与
共线,
∴3(y1+y2)+(x1+x2)=0,
结合y1=x1-2且y2=x2-2,化简得3(x1+x2-4)+(x1+x2)=0,解之得x1+x2=3.
即=3,解之得a2=3b2.
又∵a2-b2=c2=4,∴a2-a2=4,解之得a=
,即该椭圆的长半轴长为
.
故答案为:
如图,设抛物线方程为x2=2py(p>0),M为直线y=-2p上任意一点,过M引抛物线的切线,切点分别为A,B.
(Ⅰ)求证:A,M,B三点的横坐标成等差数列;
(Ⅱ)已知当M点的坐标为(2,2p)时,,求此时抛物线的方程.
正确答案
解:(Ⅰ)证明:由题意设
.
由x2=2py得,得
,
所以,
.
因此直线MA的方程为,直线MB的方程为
.
所以,①
.②
由①、②得,因此
,即2x0=x1+x2.
所以A,M,B三点的横坐标成等差数列.
(Ⅱ)解:由(Ⅰ)知,当x0=2时,
将其代入①、②并整理得:x12-4x1-4p2=0,x22-4x2-4p2=0,所以x1,x2是方程x2-4x-4p2=0的两根,
因此x1+x2=4,x1x2=-4p2,又,所以
.
由弦长公式得.又
,
所以p=1或p=2,因此所求抛物线方程为x2=2y或x2=4y.
解析
解:(Ⅰ)证明:由题意设
.
由x2=2py得,得
,
所以,
.
因此直线MA的方程为,直线MB的方程为
.
所以,①
.②
由①、②得,因此
,即2x0=x1+x2.
所以A,M,B三点的横坐标成等差数列.
(Ⅱ)解:由(Ⅰ)知,当x0=2时,
将其代入①、②并整理得:x12-4x1-4p2=0,x22-4x2-4p2=0,所以x1,x2是方程x2-4x-4p2=0的两根,
因此x1+x2=4,x1x2=-4p2,又,所以
.
由弦长公式得.又
,
所以p=1或p=2,因此所求抛物线方程为x2=2y或x2=4y.
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