- 直线与圆锥曲线
- 共2643题
已知椭圆C:
的短轴的端点分别为A,B,直线AM,BM分别与椭圆C交于E,F两点,其中点M (m,
) 满足m≠0,且
.
(Ⅰ)求椭圆C的离心率e;
(Ⅱ)用m表示点E,F的坐标;
(Ⅲ)若△BME面积是△AMF面积的5倍,求m的值.
正确答案
解:(Ⅰ)依题意知a=2,,∴
;
(Ⅱ)∵A(0,1),B(0,-1),M (m,),且m≠0,
∴直线AM的斜率为k1=,直线BM斜率为k2=
,
∴直线AM的方程为y=,直线BM的方程为y=
,
由得(m2+1)x2-4mx=0,
∴,∴
,
由得(9+m2)x2-12mx=0,
∴,∴
;
(Ⅲ)∵,
,∠AMF=∠BME,5S△AMF=S△BME,
∴5|MA||MF|=|MB||ME|,∴,
∴,
∵m≠0,∴整理方程得,即(m2-3)(m2-1)=0,
又∵,∴m2-3≠0,∴m2=1,∴m=±1为所求.
解析
解:(Ⅰ)依题意知a=2,,∴
;
(Ⅱ)∵A(0,1),B(0,-1),M (m,),且m≠0,
∴直线AM的斜率为k1=,直线BM斜率为k2=
,
∴直线AM的方程为y=,直线BM的方程为y=
,
由得(m2+1)x2-4mx=0,
∴,∴
,
由得(9+m2)x2-12mx=0,
∴,∴
;
(Ⅲ)∵,
,∠AMF=∠BME,5S△AMF=S△BME,
∴5|MA||MF|=|MB||ME|,∴,
∴,
∵m≠0,∴整理方程得,即(m2-3)(m2-1)=0,
又∵,∴m2-3≠0,∴m2=1,∴m=±1为所求.
抛物线y=x2到直线x-y-2=0的最短距离为( )
正确答案
解析
解:抛物线上设点P(x,y),则
点P到直线x-y-2=0的距离为
∵点P(x,y)在抛物线y=x2上
∴y=x2,
∴
∴当时,
即抛物线y=x2到直线x-y-2=0的最短距离为
故选B.
已知抛物线y2=2px(p>0)与过焦点且斜率为1的直线交于A,B两点,若|AB|=2.
(1)求抛物线的方程;
(2)过点P(1,)作两条直线PE,PF交抛物线于点E、F,若两直线互相垂直,求证:EF恒过定点,并求出此点的坐标.
正确答案
(1)解:由抛物线y2=2px(p>0)的焦点为(,0),
设直线AB:y=x-,
由得x2-3px
=0,设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=3p,
由抛物线的定义得,|AB|=x1+x2+p=4p,
又|AB|=2,则p=,
即抛物线方程是y2=x;
(2)证明:由题设可设E(y12,y1),F(y22,y2),且P(1,1),
由PE与PF垂直,得=0,即(y1-1)(y2-1)+(y12-1)(y22-1)=0,
即(y1-1)(y2-1)[1+(y1+1)(y2+1)]=0,
即有y1y2=-(y1+y2)-2,
当y1+y2≠0时,直线EF:y-y1=(x-y12).
即y=(x+y1y2)=
[x-(y1+y2)-2],
则直线恒过定点(2,-1).
当y1+y2=0时,y1=-y2,由y1y2=-(y1+y2)-2=-2,
y12=2,直线EF:x=2,
故EF恒过定点,此点的坐标为(2,-1).
解析
(1)解:由抛物线y2=2px(p>0)的焦点为(,0),
设直线AB:y=x-,
由得x2-3px
=0,设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=3p,
由抛物线的定义得,|AB|=x1+x2+p=4p,
又|AB|=2,则p=,
即抛物线方程是y2=x;
(2)证明:由题设可设E(y12,y1),F(y22,y2),且P(1,1),
由PE与PF垂直,得=0,即(y1-1)(y2-1)+(y12-1)(y22-1)=0,
即(y1-1)(y2-1)[1+(y1+1)(y2+1)]=0,
即有y1y2=-(y1+y2)-2,
当y1+y2≠0时,直线EF:y-y1=(x-y12).
即y=(x+y1y2)=
[x-(y1+y2)-2],
则直线恒过定点(2,-1).
当y1+y2=0时,y1=-y2,由y1y2=-(y1+y2)-2=-2,
y12=2,直线EF:x=2,
故EF恒过定点,此点的坐标为(2,-1).
已知双曲线C的中心在原点,焦点在x轴上,且它的离心率为,实半轴长为
.
(Ⅰ)求双曲线C的方程;
(Ⅱ)过的直线与双曲线C有两个不同的交点A和B,且
(其中O为原点),试求出这条直线.
正确答案
解:(Ⅰ)由题意,设双曲线的方程为,
∵,
∴b=1,
故双曲线方程为.
(Ⅱ)设直线方程为,
代入得,
,
由得
,且k2<1,
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则由韦达定理可得,
x1+x2=,x1x2=
;
又∵,
∴
=
=,
解得,
又∵k2<1,
∴,
∴直线方程为或
.
解析
解:(Ⅰ)由题意,设双曲线的方程为,
∵,
∴b=1,
故双曲线方程为.
(Ⅱ)设直线方程为,
代入得,
,
由得
,且k2<1,
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则由韦达定理可得,
x1+x2=,x1x2=
;
又∵,
∴
=
=,
解得,
又∵k2<1,
∴,
∴直线方程为或
.
已知抛物线C:x2=2py(p>0),其焦点F到准线的距离为.
(1)试求抛物线C的方程;
(2)设抛物线C上一点P的横坐标为t(t>0),过P的直线交C于另一点Q,交x轴于M,过点Q作PQ的垂线交C于另一点N,若MN是C的切线,求t的最小值.
正确答案
解:(1)因为:焦点F到准线的距离为.
所以:p=.
所以所求方程为:x2=y
(2)设P(t,t2),Q(x,x2),N(x0x02),则直线MN的方程为y-x02=2x0(x-x0)
令y=0,得,
∴
∵NQ⊥QP,且两直线斜率存在,
∴kPM•kNQ=-1,即,
整理得,又Q(x,x2)在直线PM上,
则与
共线,得
由(1)、(2)得=
,
∴,
∴或
(舍)
∴所求t的最小值为.
解析
解:(1)因为:焦点F到准线的距离为.
所以:p=.
所以所求方程为:x2=y
(2)设P(t,t2),Q(x,x2),N(x0x02),则直线MN的方程为y-x02=2x0(x-x0)
令y=0,得,
∴
∵NQ⊥QP,且两直线斜率存在,
∴kPM•kNQ=-1,即,
整理得,又Q(x,x2)在直线PM上,
则与
共线,得
由(1)、(2)得=
,
∴,
∴或
(舍)
∴所求t的最小值为.
已知圆O:x2+y2=34,椭圆C:=1.
(Ⅰ)若点P在圆O上,线段OP的垂直平分线经过椭圆的右焦点,求点P的横坐标;
(Ⅱ)现有如下真命题:“过圆x2+y2=52+32上任意一点Q(m,n)作椭圆=1的两条切线,则这两条切线互相垂直”;“过圆x2+y2=42+72上任意一点Q(m,n)作椭圆
=1的两条切线,则这两条切线互相垂直”.据此,写出一般结论,并加以证明.
正确答案
解:(Ⅰ)设点P(x0,y0),则
,(1)…(1分)
设线段OP的垂直平分线与OP相交于点M,则M,…(2分)
椭圆的右焦点F(4,0),…(3分)
∵MF⊥OP,∴kOP•kMF=-1,
∴,
∴,(2)…(4分)
由(1),(2),解得,
∴点P的横坐标为. …(5分)
(Ⅱ)一般结论为:“过圆x2+y2=a2+b2上任意一点Q(m,n)作椭圆的两条切线,则这两条切线互相垂直.”…(6分)
证明如下:
(ⅰ)当过点Q与椭圆相切的一条切线的斜率不存在时,此时切线方程为x=±a,
∵点Q在圆x2+y2=a2+b2上,
∴Q(±a,±b),
∴直线y=±b恰好为过点Q与椭圆相切的另一条切线,
∴两切线互相垂直.…(7分)
(ⅱ)当过点Q(m,n)与椭圆相切的切线的斜率存在时,可设切线方程为y-n=k(x-m),
由得 b2x2+a2[k(x-m)+n]2-a2b2=0,
整理得(b2+a2k2)x2+2a2k(n-km)x+a2(n-km)2-a2b2=0,…(8分)
∵直线与椭圆相切,∴△=4a4k2(n-km)2-4(b2+a2k2)[a2(n-km)2-a2b2]=0,
整理得(m2-a2)k2-2mnk+(n2-b2)=0,…(9分)
∴,…(10分)
∵点Q(m,n)在圆x2+y2=a2+b2上,
∴m2+n2=a2+b2,
∴m2-a2=b2-n2,
∴k1k2=-1,
∴两切线互相垂直,
综上所述,命题成立.…(13分)
解析
解:(Ⅰ)设点P(x0,y0),则
,(1)…(1分)
设线段OP的垂直平分线与OP相交于点M,则M,…(2分)
椭圆的右焦点F(4,0),…(3分)
∵MF⊥OP,∴kOP•kMF=-1,
∴,
∴,(2)…(4分)
由(1),(2),解得,
∴点P的横坐标为. …(5分)
(Ⅱ)一般结论为:“过圆x2+y2=a2+b2上任意一点Q(m,n)作椭圆的两条切线,则这两条切线互相垂直.”…(6分)
证明如下:
(ⅰ)当过点Q与椭圆相切的一条切线的斜率不存在时,此时切线方程为x=±a,
∵点Q在圆x2+y2=a2+b2上,
∴Q(±a,±b),
∴直线y=±b恰好为过点Q与椭圆相切的另一条切线,
∴两切线互相垂直.…(7分)
(ⅱ)当过点Q(m,n)与椭圆相切的切线的斜率存在时,可设切线方程为y-n=k(x-m),
由得 b2x2+a2[k(x-m)+n]2-a2b2=0,
整理得(b2+a2k2)x2+2a2k(n-km)x+a2(n-km)2-a2b2=0,…(8分)
∵直线与椭圆相切,∴△=4a4k2(n-km)2-4(b2+a2k2)[a2(n-km)2-a2b2]=0,
整理得(m2-a2)k2-2mnk+(n2-b2)=0,…(9分)
∴,…(10分)
∵点Q(m,n)在圆x2+y2=a2+b2上,
∴m2+n2=a2+b2,
∴m2-a2=b2-n2,
∴k1k2=-1,
∴两切线互相垂直,
综上所述,命题成立.…(13分)
设椭圆的两个焦点是F1(-c,0),F2(c,0)(c>0),且椭圆上存在点P,使得直线PF1与直线PF2垂直.
(I)求实数m的取值范围.
(II)设l是相应于焦点F2的准线,直线PF2与l相交于点Q.若,求直线PF2的方程.
正确答案
解:(1)∵直线PF1⊥直线PF2
∴以O为圆心以c为半径的圆:x2+y2=c2与椭圆:有交点.即
有解
又∵c2=a2-b2=m+1-1=m>0
∴
∴m≥1
(2)设P(x,y),直线PF2方程为:y=k(x-c)
∵直线l的方程为:
准线L的方程为x=,
设点Q的坐标为(x1,y1),则x1=,
=
=m+
=2-
②
解可得m=2,从而x0=-,y0=±
,c=
,
得到PF2的方程y=±(-2)(x-
)
解析
解:(1)∵直线PF1⊥直线PF2
∴以O为圆心以c为半径的圆:x2+y2=c2与椭圆:有交点.即
有解
又∵c2=a2-b2=m+1-1=m>0
∴
∴m≥1
(2)设P(x,y),直线PF2方程为:y=k(x-c)
∵直线l的方程为:
准线L的方程为x=,
设点Q的坐标为(x1,y1),则x1=,
=
=m+
=2-
②
解可得m=2,从而x0=-,y0=±
,c=
,
得到PF2的方程y=±(-2)(x-
)
在平面直角坐标系xOy中,已知曲线C1为到定点的距离与到定直线
的距离相等的动点P的轨迹,曲线C2是由曲线C1绕坐标原点O按顺时针方向旋转30°形成的.
(1)求曲线C1与坐标轴的交点坐标,以及曲线C2的方程;
(2)过定点M0(m,0)(m>2)的直线l2交曲线C2于A、B两点,已知曲线C2上存在不同的两点C、D关于直线l2对称.问:弦长|CD|是否存在最大值?若存在,求其最大值;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(1)设P(x,y),由题意,可知曲线C1为抛物线,并且有,
化简,得抛物线C1的方程为:.
令x=0,得y=0或,
令y=0,得x=0或,
∴曲线C1与坐标轴的交点坐标为(0,0)和,
.
由题意可知,曲线C1为抛物线,过焦点与准线垂直的直线为,化为
.
可知此对称轴过原点,倾斜角为30°.
又焦点到
的距离为
.
∴C2是以(1,0)为焦点,以x=-1为准线的抛物线,其方程为:y2=4x.
(2)设C(x1,y1),D(x2,y2),
由题意知直线l2的斜率k存在且不为零,设直线l2的方程为y=k(x-m),则直线CD的方程为,
则得y2+4ky-4kb=0,
∴△=16k(k+b)>0①
∴y1+y2=-4k,y1•y2=-4kb,
设弦CD的中点为G(x3,y3),则y3=-2k,x3=k(b+2k).
∵G(x3,y3)在直线l2上,-2k=k(bk+2k2-m),即②
将②代入①,得0<k2<m-2,
=
=
设t=k2,则0<t<m-2.
构造函数,0<t<m-2.
由已知m>2,当,即2<m≤3时,f(t)无最大值,所以弦长|CD|不存在最大值.
当m>3时,f(t)有最大值2(m-1),即弦长|CD|有最大值2(m-1).
解析
解:(1)设P(x,y),由题意,可知曲线C1为抛物线,并且有,
化简,得抛物线C1的方程为:.
令x=0,得y=0或,
令y=0,得x=0或,
∴曲线C1与坐标轴的交点坐标为(0,0)和,
.
由题意可知,曲线C1为抛物线,过焦点与准线垂直的直线为,化为
.
可知此对称轴过原点,倾斜角为30°.
又焦点到
的距离为
.
∴C2是以(1,0)为焦点,以x=-1为准线的抛物线,其方程为:y2=4x.
(2)设C(x1,y1),D(x2,y2),
由题意知直线l2的斜率k存在且不为零,设直线l2的方程为y=k(x-m),则直线CD的方程为,
则得y2+4ky-4kb=0,
∴△=16k(k+b)>0①
∴y1+y2=-4k,y1•y2=-4kb,
设弦CD的中点为G(x3,y3),则y3=-2k,x3=k(b+2k).
∵G(x3,y3)在直线l2上,-2k=k(bk+2k2-m),即②
将②代入①,得0<k2<m-2,
=
=
设t=k2,则0<t<m-2.
构造函数,0<t<m-2.
由已知m>2,当,即2<m≤3时,f(t)无最大值,所以弦长|CD|不存在最大值.
当m>3时,f(t)有最大值2(m-1),即弦长|CD|有最大值2(m-1).
如图,F是椭圆
(a>b>0)的一个焦点,A,B是椭圆的两个顶点,椭圆的离心率为
.点C在x轴上,BC⊥BF,B,C,F三点确定的圆M恰好与直线l1:
相切.
(Ⅰ)求椭圆的方程:
(Ⅱ)过点A的直线l2与圆M交于PQ两点,且 ,求直线l2的方程.
正确答案
解:(Ⅰ)∵F是椭圆(a>b>0)的一个焦点,A,B是椭圆的两个顶点,
椭圆的离心率为,
∴,∴
=
,∴b=
,c=
,
设F(-c,0),B(0,)=(0,
),
∵kBF==
,BC⊥BF,
∴kBC=-,∴
=
,∴xC=
=
=
=3c,
∴C(3c,0),
设圆M的方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0,
把B(0,),C(3c,0),F(-c,0)代入,得:
,
解得D=-2c,E=0,F=-3c2,
∴圆M的方程为(x-c)2+y2=4c2,
∵圆M与直线l1:x+y+3=0相切,
∴,解得c=1,
∴a=2,b=,
∴所求的椭圆方程为.
(Ⅱ)∵A是椭圆方程为的左顶点,∴A(-2,0),
∵圆M的方程为(x-1)2+y2=4,
∴过点A斜率不存在的直线与圆不相交,
∴设直线l2的方程为y=k(x+2),
∵,又|
|=|
|=2,
∴cos<>=
=-
,
∴∠PMQ=120°,
圆心M到直线l2的距离d=,
∴,解得k=
,
∴直线l2的方程为y=(x+2).
解析
解:(Ⅰ)∵F是椭圆(a>b>0)的一个焦点,A,B是椭圆的两个顶点,
椭圆的离心率为,
∴,∴
=
,∴b=
,c=
,
设F(-c,0),B(0,)=(0,
),
∵kBF==
,BC⊥BF,
∴kBC=-,∴
=
,∴xC=
=
=
=3c,
∴C(3c,0),
设圆M的方程为x2+y2+Dx+Ey+F=0,
把B(0,),C(3c,0),F(-c,0)代入,得:
,
解得D=-2c,E=0,F=-3c2,
∴圆M的方程为(x-c)2+y2=4c2,
∵圆M与直线l1:x+y+3=0相切,
∴,解得c=1,
∴a=2,b=,
∴所求的椭圆方程为.
(Ⅱ)∵A是椭圆方程为的左顶点,∴A(-2,0),
∵圆M的方程为(x-1)2+y2=4,
∴过点A斜率不存在的直线与圆不相交,
∴设直线l2的方程为y=k(x+2),
∵,又|
|=|
|=2,
∴cos<>=
=-
,
∴∠PMQ=120°,
圆心M到直线l2的距离d=,
∴,解得k=
,
∴直线l2的方程为y=(x+2).
直线y=kx-2k与双曲线有两个不同的交点,则实数k的取值范围是______.
正确答案
解析
解:将直线y=kx-2k代入双曲线,化简得
(4-3k2)x2+12k2x-12k2-12=0
∵直线y=kx-2k与双曲线有两个不同的交点
∴△>0且4-3k2≠0
∴
故答案为
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