- 直线与圆锥曲线
- 共2643题
已知椭圆C:+
=1(a>b>0)经过点(1,
),离心率为
.
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)直线y=k(x-1)(k≠0)与椭圆C交于A,B两点,点M是椭圆C的右顶点.直线AM与直线BM分别与y轴交于点P,Q,试问以线段PQ为直径的圆是否过x轴上的定点?若是,求出定点坐标;若不是,说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)由题意得,解得a=2,b=1.
所以椭圆C的方程是. …(4分)
(Ⅱ)以线段PQ为直径的圆过x轴上的定点.
直线y=k(x-1)(k≠0)代入椭圆可得(1+4k2)x2-8k2x+4k2-4=0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),则有x1+x2=,x1x2=
.
又因为点M是椭圆C的右顶点,所以点M(2,0).
由题意可知直线AM的方程为y=(x-2),故点P(0,-
).
直线BM的方程为y=(x-2),故点Q(0,-
).
若以线段PQ为直径的圆过x轴上的定点N(x0,0),则等价于=0恒成立.
又因为=(x0,
),
=(x0,
),
所以•
=x02+
•
=0恒成立.
又因为(x1-2)(x2-2)=x1x2-2(x1+x2)+4=,
y1y2=k(x1-1)(x2-1)=,
所以x02+•
=
-3=-0.
解得x0=.
故以线段PQ为直径的圆过x轴上的定点(,0). …(14分)
解析
解:(Ⅰ)由题意得,解得a=2,b=1.
所以椭圆C的方程是. …(4分)
(Ⅱ)以线段PQ为直径的圆过x轴上的定点.
直线y=k(x-1)(k≠0)代入椭圆可得(1+4k2)x2-8k2x+4k2-4=0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),则有x1+x2=,x1x2=
.
又因为点M是椭圆C的右顶点,所以点M(2,0).
由题意可知直线AM的方程为y=(x-2),故点P(0,-
).
直线BM的方程为y=(x-2),故点Q(0,-
).
若以线段PQ为直径的圆过x轴上的定点N(x0,0),则等价于=0恒成立.
又因为=(x0,
),
=(x0,
),
所以•
=x02+
•
=0恒成立.
又因为(x1-2)(x2-2)=x1x2-2(x1+x2)+4=,
y1y2=k(x1-1)(x2-1)=,
所以x02+•
=
-3=-0.
解得x0=.
故以线段PQ为直径的圆过x轴上的定点(,0). …(14分)
在平面直角坐标系xOy中,已知双曲线C1:2x2-y2=1.
(1)过C1的左顶点引C1的一条渐近线的平行线,求该直线与另一条渐近线及x轴围成的三角形的面积;
(2)设斜率为1的直线l交C1于P、Q两点,若l与圆x2+y2=1相切,求证:OP⊥OQ;
(3)设椭圆C2:4x2+y2=1,若M、N分别是C1、C2上的动点,且OM⊥ON,求证:O到直线MN的距离是定值.
正确答案
解:(1)双曲线C1:左顶点A(-
),
渐近线方程为:y=±x.
过A与渐近线y=x平行的直线方程为y=
(x+
),即y=
,
所以,解得
.
所以所求三角形的面积为S=.
(2)设直线PQ的方程为y=kx+b,
因直线PQ与已知圆相切,故,
即b2=2,由,
得x2-2bx-b2-1=0,
设P(x1,y1),Q(x2,y2),则,
又y1y2=(x1+b)(x2+b).
所以=x1x2+y1y2=2x1x2+b(x1+x2)+b2
=2(-1-b2)+2b2+b2
=b2-2=0.
故PO⊥OQ.
(3)当直线ON垂直x轴时,|ON|=1,|OM|=,则O到直线MN的距离为
.
当直线ON不垂直x轴时,设直线ON的方程为:y=kx,(显然|k|>),
则直线OM的方程为y=,由
得
,
所以.
同理,
设O到直线MN的距离为d,
因为(|OM|2+|ON|2)d2=|OM|2|ON|2,
所以=
=3,
即d=.
综上,O到直线MN的距离是定值.
解析
解:(1)双曲线C1:左顶点A(-
),
渐近线方程为:y=±x.
过A与渐近线y=x平行的直线方程为y=
(x+
),即y=
,
所以,解得
.
所以所求三角形的面积为S=.
(2)设直线PQ的方程为y=kx+b,
因直线PQ与已知圆相切,故,
即b2=2,由,
得x2-2bx-b2-1=0,
设P(x1,y1),Q(x2,y2),则,
又y1y2=(x1+b)(x2+b).
所以=x1x2+y1y2=2x1x2+b(x1+x2)+b2
=2(-1-b2)+2b2+b2
=b2-2=0.
故PO⊥OQ.
(3)当直线ON垂直x轴时,|ON|=1,|OM|=,则O到直线MN的距离为
.
当直线ON不垂直x轴时,设直线ON的方程为:y=kx,(显然|k|>),
则直线OM的方程为y=,由
得
,
所以.
同理,
设O到直线MN的距离为d,
因为(|OM|2+|ON|2)d2=|OM|2|ON|2,
所以=
=3,
即d=.
综上,O到直线MN的距离是定值.
过点P(-4,0)的直线l与曲线C:x2+2y2=4交于A,B两点;则AB中点Q的轨迹方程为( )
正确答案
解析
解:设A(x1,y1),B(x2,y2),Q(x,y),
则x1+x2=2x,y1+y2=2y,
,
∴,
整理得:.
∴,
∴,
得:(x+2)2+2y2=4.
∴AB中点Q的轨迹方程为(x+2)2+2y2=4(-1<x≤0).
故选:B.
已知离心率为的双曲线C的中心在坐标原点,左、右焦点F1、F2在x轴上,双曲线C的右支上一点A使
且△F1AF2的面积为1.
(1)求双曲线C的标准方程;
(2)若直线l:y=kx+m与双曲线C相交于E、F两点(E、F不是左右顶点),且以EF为直径的圆过双曲线C的右顶点D.求证:直线l过定点,并求出该定点的坐标.
正确答案
(1)解:由题意设双曲线的标准方程为,
由已知得:解得a=2b,
∵且△F1AF2的面积为1,
∴,|F1A|2+|F2A|2=|F1F2|2
∴(|F1A|-|F2A|)2=4c2-4=4a2
∴b=1,a=2,
∴双曲线C的标准方程为.
(2)证明:设E(x1,y1),F(x2,y2) 联立y=kx+m与双曲线-y2=1
得(4k2-1)x2+8kmx+4(m2+1)=0
△=(8km)2-4(4m2+4)(4k2-1)>0
即4k2-m2-1<0
则,
又y1y2=(kx1+m)(kx2+m)=,
∵以EF为直径的圆过双曲线C的右顶点D(2,0)
∴,即(x1-2,y1)•(x2-2,y2)=0,
∴+m2+4=0,
化简,得3m2+16km+20k2=0,
∴m1=-2k,,且均满足4k2-m2-1<0,
当m1=-2k时,直线l的方程为y=k(x-2),
直线过定点(2,0),与已知矛盾.
当m2=-k时,直线l的方程为y=k(x-
),过定点(
,0).
解析
(1)解:由题意设双曲线的标准方程为,
由已知得:解得a=2b,
∵且△F1AF2的面积为1,
∴,|F1A|2+|F2A|2=|F1F2|2
∴(|F1A|-|F2A|)2=4c2-4=4a2
∴b=1,a=2,
∴双曲线C的标准方程为.
(2)证明:设E(x1,y1),F(x2,y2) 联立y=kx+m与双曲线-y2=1
得(4k2-1)x2+8kmx+4(m2+1)=0
△=(8km)2-4(4m2+4)(4k2-1)>0
即4k2-m2-1<0
则,
又y1y2=(kx1+m)(kx2+m)=,
∵以EF为直径的圆过双曲线C的右顶点D(2,0)
∴,即(x1-2,y1)•(x2-2,y2)=0,
∴+m2+4=0,
化简,得3m2+16km+20k2=0,
∴m1=-2k,,且均满足4k2-m2-1<0,
当m1=-2k时,直线l的方程为y=k(x-2),
直线过定点(2,0),与已知矛盾.
当m2=-k时,直线l的方程为y=k(x-
),过定点(
,0).
已知动点M(x,y)到直线l:x=4的距离是它到点N(1,0)的距离的2倍.
(Ⅰ) 求动点M的轨迹C的方程;
(Ⅱ) 过点P(0,3)的直线m与轨迹C交于A,B两点.若A是PB的中点,求直线m的斜率.
正确答案
解:(Ⅰ)点M(x,y)到直线x=4的距离是它到点N(1,0)的距离的2倍,则
|x-4|=2,即(x-4)2=4[(x-1)2+y2],
整理得.
所以,动点M的轨迹是椭圆,方程为;
(Ⅱ)P(0,3),设A(x1,y1),B(x2,y2),由A是PB的中点,得2x1=0+x2,2y1=3+y2.
椭圆的上下顶点坐标分别是和
,经检验直线m不经过这两点,即直线m的斜率k存在.
设直线m的方程为:y=kx+3.
联立,
整理得:(3+4k2)x2+24kx+24=0.
.
因为2x1=x2.
则,得
,
所以.
即,解得
.
所以,直线m的斜率.
解析
解:(Ⅰ)点M(x,y)到直线x=4的距离是它到点N(1,0)的距离的2倍,则
|x-4|=2,即(x-4)2=4[(x-1)2+y2],
整理得.
所以,动点M的轨迹是椭圆,方程为;
(Ⅱ)P(0,3),设A(x1,y1),B(x2,y2),由A是PB的中点,得2x1=0+x2,2y1=3+y2.
椭圆的上下顶点坐标分别是和
,经检验直线m不经过这两点,即直线m的斜率k存在.
设直线m的方程为:y=kx+3.
联立,
整理得:(3+4k2)x2+24kx+24=0.
.
因为2x1=x2.
则,得
,
所以.
即,解得
.
所以,直线m的斜率.
已知椭圆C:
+
=1(a>b>0)的离心率为
,短轴长为4,F1、F2为椭圆左、右焦点,点B为下顶点.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)点P(x0,y0)是椭圆C上第一象限的点.
①若M为线段BF1上一点,且满足=
•
,求直线OP的斜率;
②设点O到直线PF1、PF2的距离分别为d1、d2,求证:+
为定值,并求出该定值.
正确答案
解:(1)由题意知,2b=4,∴b=2,又∵e==
,且a2=b2+c2,
解得:a=,c=1,
∴椭圆C的标准方程为=1; …4分
(2)①由(1)知:B(0,-2),F1(-1,0),∴BF1:y=-2x-2 …5分
设M(t,-2t-2),由=
•
,得
…7分
代入椭圆方程得:+6(t+1)2=1,
∴36t2+60t+25=0,∴(6t+5)2=0,∴t=-,∴M(-
,-
) …9分
∴OM的斜率为,即直线OP的斜率为
; …10分
②由题意,PF1:y=(x+1),即y0x-(x0+1)y+y0=0 …11分
∴d1=,同理可得:d2=
∴+
=PF1+PF2=2a=
…15分
解析
解:(1)由题意知,2b=4,∴b=2,又∵e==
,且a2=b2+c2,
解得:a=,c=1,
∴椭圆C的标准方程为=1; …4分
(2)①由(1)知:B(0,-2),F1(-1,0),∴BF1:y=-2x-2 …5分
设M(t,-2t-2),由=
•
,得
…7分
代入椭圆方程得:+6(t+1)2=1,
∴36t2+60t+25=0,∴(6t+5)2=0,∴t=-,∴M(-
,-
) …9分
∴OM的斜率为,即直线OP的斜率为
; …10分
②由题意,PF1:y=(x+1),即y0x-(x0+1)y+y0=0 …11分
∴d1=,同理可得:d2=
∴+
=PF1+PF2=2a=
…15分
设F是抛物线G:x2=4y的焦点.
(Ⅰ)过点P(0,-4)作抛物线G的切线,求切线方程;
(Ⅱ)过抛物线G的焦点F,作两条互相垂直的直线,分别交抛物线于A,C,B,D点,求四边形ABCD面积的最小值.
正确答案
解:(I)由题设切线y=kx-4(k显然存在)
又x2=4y联立得x2-4kx+16=0
∴△=0即16k2-4×16=0,解得k=±2
∴切线方程为y=±2x-4
(II)由题意,直线AC斜率存在,又对称性,不妨k>0
∴AC:y=kx+1∴x2-4kx-4=0
又x2=4y
∴x1+x2=4kx1•x2=-4
∴=4(1+k2)
同理
∴=
当k=1时,“=”成立,∴Smin=32
解析
解:(I)由题设切线y=kx-4(k显然存在)
又x2=4y联立得x2-4kx+16=0
∴△=0即16k2-4×16=0,解得k=±2
∴切线方程为y=±2x-4
(II)由题意,直线AC斜率存在,又对称性,不妨k>0
∴AC:y=kx+1∴x2-4kx-4=0
又x2=4y
∴x1+x2=4kx1•x2=-4
∴=4(1+k2)
同理
∴=
当k=1时,“=”成立,∴Smin=32
(2015秋•临沭县期末)已知椭圆的焦点在x轴上,它的一个顶点恰好是抛物线x2=4y的焦点,离心率,过椭圆的右焦点F作与坐标轴不垂直的直线l,交椭圆于A、B两点.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)设点M(m,0)是线段OF上的一个动点,且,求m的取值范围;
(3)设点C是点A关于x轴的对称点,在x轴上是否存在一个定点N,使得C、B、N三点共线?若存在,求出定点N的坐标,若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(1)设椭圆C的方程为(a>b>0),
抛物线方程化为x2=4y,其焦点为(0,1)则椭圆C的一个顶点为(0,1),即b=1
由e==
,∴a2=5,
所以椭圆C的标准方程为+y2=1;
(2)由(1)得F(2,0),则0≤m≤2
设直线l的方程为y=k(x-2)(k≠0),代入椭圆方程,消去y可得(5k2+1)x2-20k2x+20k2-5=0
设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=,x1x2=
∴y1+y2=k(x1+x2-4),y1-y2=k(x1-x2)
∵
∴=0
∴(x1+x2-2m)(x2-x1)+(y2-y1)(y1+y2)=0
∴=0
∴
∴
∴
∴当时,
;
(3)在x轴上存在一个定点N,使得C、B、N三点共线
由题意C(x1,-y1),∴直线BC的方程为
令y=0,则x=
∵A,B在l的方程y=k(x-2)上
∴y1=k(x1-2),y2=k(x2-2)
∴x==
=
=
∴在x轴上存在一个定点N(,0),使得C、B、N三点共线.
解析
解:(1)设椭圆C的方程为(a>b>0),
抛物线方程化为x2=4y,其焦点为(0,1)则椭圆C的一个顶点为(0,1),即b=1
由e==
,∴a2=5,
所以椭圆C的标准方程为+y2=1;
(2)由(1)得F(2,0),则0≤m≤2
设直线l的方程为y=k(x-2)(k≠0),代入椭圆方程,消去y可得(5k2+1)x2-20k2x+20k2-5=0
设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=,x1x2=
∴y1+y2=k(x1+x2-4),y1-y2=k(x1-x2)
∵
∴=0
∴(x1+x2-2m)(x2-x1)+(y2-y1)(y1+y2)=0
∴=0
∴
∴
∴
∴当时,
;
(3)在x轴上存在一个定点N,使得C、B、N三点共线
由题意C(x1,-y1),∴直线BC的方程为
令y=0,则x=
∵A,B在l的方程y=k(x-2)上
∴y1=k(x1-2),y2=k(x2-2)
∴x==
=
=
∴在x轴上存在一个定点N(,0),使得C、B、N三点共线.
如图,已知椭圆
,点B是其下顶点,过点B的直线交椭圆C于另一点A(A点在x轴下方),且线段AB的中点E在直线y=x上.
(1)求直线AB的方程;
(2)若点P为椭圆C上异于A、B的动点,且直线AP,BP分别交直线y=x于点M、N,证明:OM•ON为定值.
正确答案
(1)解:设点E(m,m),∵B(0,-2),∴A(2m,2m+2),
∵点A在椭圆C上,∴,
解得m=-或m=0(舍去),
∴A(-3,-1),
∴直线AB的方程为:x+3y+6=0;
(2)证明:设P(x0,y0),则,
①直线AP方程为:y+1=(x+3),
联立直线AP与直线y=x的方程,解得:xM=,
同理xN=,
∴OM•ON=|xM|•
|xN|=2|
•
|=2|
|=6
解析
(1)解:设点E(m,m),∵B(0,-2),∴A(2m,2m+2),
∵点A在椭圆C上,∴,
解得m=-或m=0(舍去),
∴A(-3,-1),
∴直线AB的方程为:x+3y+6=0;
(2)证明:设P(x0,y0),则,
①直线AP方程为:y+1=(x+3),
联立直线AP与直线y=x的方程,解得:xM=,
同理xN=,
∴OM•ON=|xM|•
|xN|=2|
•
|=2|
|=6
已知椭圆经过点A(2,1),离心率为
.过点B(3,0)的直线l与椭圆C交于不同的两点M,N.
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)求的取值范围;
(Ⅲ)设直线AM和直线AN的斜率分别为kAM和kAN,求证:kAM+kAN为定值.
正确答案
解:(Ⅰ)由题意得,解得
,
.故椭圆C的方程为
.
(Ⅱ)由题意显然直线l的斜率存在,设直线l方程为y=k(x-3),
由得(1+2k2)x2-12k2x+18k2-6=0.
因为直线l与椭圆C交于不同的两点M,N,所以△=144k4-4(1+2k2)(18k2-6)=24(1-k2)>0,解得-1<k<1.
设M,N的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),则,
,
y1=k(x1-3),y2=k(x2-3).
所以
=(1+k2)[x1x2-3(x1+x2)+9]==
.
因为-1<k<1,所以.
故的取值范围为(2,3].
(Ⅲ)由(Ⅱ)得kAM+kAN=
==
==
.
所以kAM+kAN为定值-2.
解析
解:(Ⅰ)由题意得,解得
,
.故椭圆C的方程为
.
(Ⅱ)由题意显然直线l的斜率存在,设直线l方程为y=k(x-3),
由得(1+2k2)x2-12k2x+18k2-6=0.
因为直线l与椭圆C交于不同的两点M,N,所以△=144k4-4(1+2k2)(18k2-6)=24(1-k2)>0,解得-1<k<1.
设M,N的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),则,
,
y1=k(x1-3),y2=k(x2-3).
所以
=(1+k2)[x1x2-3(x1+x2)+9]==
.
因为-1<k<1,所以.
故的取值范围为(2,3].
(Ⅲ)由(Ⅱ)得kAM+kAN=
==
==
.
所以kAM+kAN为定值-2.
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