- 直线与圆锥曲线
- 共2643题
曲线C上任意一点到E(-4,0),F(4,0)的距离的和为12,C与x轴的负半轴、正半轴依次交于A、B两点,点P在C上,且位于x轴上方,.
(1)求曲线C的方程;
(2)求点P的坐标;
(3)求曲线C的中心为圆心,AB为直径作圆O,过点P的直线l截圆O的弦MN长为,求直线l的方程.
正确答案
解:(1)设G是曲线C上任意一点,依题意,|GE|+|GF|=12.
所以曲线C是以E、F为焦点的椭圆,且椭圆的长半袖a=6,半焦距c=4,
所以短半轴,
所以所求的椭圆方程为;
(2)由已知A(-6,0),F(4,0),设点P的坐标为(x,y)
则
由已知得
则,
由于y>0,所以只能取,
所以点P的坐标为;
(3)圆O的圆心为(0,0),半径为6,其方程为x2+y2=36,
若过P的直线l与x轴垂直,则直线l的方程为,
这时,圆心到l的距离,
所以,
符合题意;
若过P的直线l不与x轴垂直,设其斜率为k,
则直线l的方程为,
即
这时,圆心到l的距离d=,
所以,
化简得,
所以直线l的方程为,
综上,所求的直线l的方程为.
解析
解:(1)设G是曲线C上任意一点,依题意,|GE|+|GF|=12.
所以曲线C是以E、F为焦点的椭圆,且椭圆的长半袖a=6,半焦距c=4,
所以短半轴,
所以所求的椭圆方程为;
(2)由已知A(-6,0),F(4,0),设点P的坐标为(x,y)
则
由已知得
则,
由于y>0,所以只能取,
所以点P的坐标为;
(3)圆O的圆心为(0,0),半径为6,其方程为x2+y2=36,
若过P的直线l与x轴垂直,则直线l的方程为,
这时,圆心到l的距离,
所以,
符合题意;
若过P的直线l不与x轴垂直,设其斜率为k,
则直线l的方程为,
即
这时,圆心到l的距离d=,
所以,
化简得,
所以直线l的方程为,
综上,所求的直线l的方程为.
已知抛物线C:y2=2px(p>0),M点的坐标为(12,8),N点在抛物线C上,且满足
=
,O为坐标原点.
(Ⅰ)求抛物线C的方程;
(Ⅱ)过点M作倾斜角互补的两条直线l1,l2,l1与抛物线C交于不同两点A,B,l2与抛物线C交于不同两点D,E,弦AB,DE的中点分别为G,H.求当直线l1的倾斜角在[,
]时,直线GH被抛物线截得的弦长的最大值.
正确答案
解:(I)由=
,M点的坐标为(12,8),得出
=(9,6)代入y2=2px,得到2p=4,
所以抛物线C的方程为y2=4x…(4分)
(II)由题意知直线l1,l2的斜率存在,且不为零,设l1斜率为k,方程为y=k(x-12)+8,
则l2方程为y=-k(x-12)+8
由y=k(x-12)+8与y2=4x联立,得:ky2-4y+32-48k=0…(5分)
△=16-4k(32-48k)>0,∴k>或k<
.
设A(x1,y1),B(x2,y2),中点G(xG,yG),则y1+y2=,即yG=
…(7分)
又yG=k(xG-12)+8,∴xG=-
+12
∴G的坐标为(-
+12,
).
用-k代替k,同理得-k>或-k<
,H的坐标(
+
+12,-
).
∴k>或-
<k<0,0<k<
.或k<-
,
又∵直线l1的倾斜角在[,
],即
≤k≤1…(9分)
而kGH==-
∴GH:y=-(x-xG)+yG,…(11分)
代入抛物线方程得:y2+16y-4(xG+4yG)=0
△=162+16(xG+4yG)=16(16++12)>0
设直线GH与抛物线C交于P,Q两点,
则弦长|PQ|=4•
…(13分)
∵,∴1≤
≤3,
∴|PQ|max=68
∴直线GH被抛物线截得的弦长的最大值为68.…(15分)
解析
解:(I)由=
,M点的坐标为(12,8),得出
=(9,6)代入y2=2px,得到2p=4,
所以抛物线C的方程为y2=4x…(4分)
(II)由题意知直线l1,l2的斜率存在,且不为零,设l1斜率为k,方程为y=k(x-12)+8,
则l2方程为y=-k(x-12)+8
由y=k(x-12)+8与y2=4x联立,得:ky2-4y+32-48k=0…(5分)
△=16-4k(32-48k)>0,∴k>或k<
.
设A(x1,y1),B(x2,y2),中点G(xG,yG),则y1+y2=,即yG=
…(7分)
又yG=k(xG-12)+8,∴xG=-
+12
∴G的坐标为(-
+12,
).
用-k代替k,同理得-k>或-k<
,H的坐标(
+
+12,-
).
∴k>或-
<k<0,0<k<
.或k<-
,
又∵直线l1的倾斜角在[,
],即
≤k≤1…(9分)
而kGH==-
∴GH:y=-(x-xG)+yG,…(11分)
代入抛物线方程得:y2+16y-4(xG+4yG)=0
△=162+16(xG+4yG)=16(16++12)>0
设直线GH与抛物线C交于P,Q两点,
则弦长|PQ|=4•
…(13分)
∵,∴1≤
≤3,
∴|PQ|max=68
∴直线GH被抛物线截得的弦长的最大值为68.…(15分)
已知椭圆的方程为=1(a>b>0),它的一个焦点与抛物线y2=8x的焦点重合,离心率e=
,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(1,0),且,求直线l的方程.
正确答案
解:(1)设椭圆的右焦点为(c,0),
因为y2=8x的焦点坐标为(2,0),所以c=2
因为,则a2=5,b2=1
故椭圆方程为:
(2)由(I)得F(2,0),
设l的方程为y=k(x-2)(k≠0)
代入,得(5k2+1)x2-20k2x+20k2-5=0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则,
∴y1+y2=k(x1+x2-4),y1-y2=k(x1-x2)
∴
∵,∴(x1+x2-2)(x2-x1)+(y2-y1)(y1+y2)=0∴
,
∴
所以直线l的方程为.
解析
解:(1)设椭圆的右焦点为(c,0),
因为y2=8x的焦点坐标为(2,0),所以c=2
因为,则a2=5,b2=1
故椭圆方程为:
(2)由(I)得F(2,0),
设l的方程为y=k(x-2)(k≠0)
代入,得(5k2+1)x2-20k2x+20k2-5=0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则,
∴y1+y2=k(x1+x2-4),y1-y2=k(x1-x2)
∴
∵,∴(x1+x2-2)(x2-x1)+(y2-y1)(y1+y2)=0∴
,
∴
所以直线l的方程为.
已知A,B分别为x轴,y轴上的两个动点,且|AB|=3,动点P满足=
(1)求点P的轨迹E的方程;
(2)已知点M(1,0),直线y=kx+m(k≠0)与曲线E交于点C、D两个不同的点,以MC,MD为邻边的四边形是菱形,求k的取值范围.
正确答案
解:(1)设A(x0,0),B(0,y0),P(x,y)
由|AB|=3得,
∵,解得
,代入上述方程可得
.
(2)设C(x1,y1),D(x2,y2)
由,
由△>0解得m2<4k2+1.
∴.
设线段CD中点为.
∵四边形是菱形,∴,
代入化简得,代入m2<4k2+1
解得.
∴k的取值范围是∪
.
解析
解:(1)设A(x0,0),B(0,y0),P(x,y)
由|AB|=3得,
∵,解得
,代入上述方程可得
.
(2)设C(x1,y1),D(x2,y2)
由,
由△>0解得m2<4k2+1.
∴.
设线段CD中点为.
∵四边形是菱形,∴,
代入化简得,代入m2<4k2+1
解得.
∴k的取值范围是∪
.
已知a>b>0F是方程的椭圆E的一个焦点,P、A,B是椭圆E上的点,
与x轴平行,
=
,设A(x1,y1),B(x2,y2),
,
,
原点O与A、B两点构成的△AOB的面积为S
(I )求椭圆E的离心率
(II)设椭圆E上的点与椭圆£的长轴的两个端点构成的三角形的面积的最大值等于2,S是否为定值?如果是,求出这个定值:如果不是,请说明理由.
正确答案
解:(I )∵a>b>0,P是椭圆E上的点,与x轴平行,
∴,
∵=
,
∴,
∴,
∴.
(II)∵椭圆E上的点与椭圆E的长轴的两个端点构成的三角形的面积的最大值等于2,
∴ab=2,解方程组,得
,
∴椭圆E的方程为.
若直线AB与x轴垂直,则由椭圆的对称性得A(x1,y1),B(x1,-y1),
∵,
∴,
即y1=±2x1.
此时S=.
当直线AB的斜率存在时,设直线AB为:kx-y+m=0,
设A(x1,kx1+m),B(x2,kx2+m),
则,
,
∵,
∴,
即(4+k2)x1x2+mk(x1+x2)+m2=0x1x2+mk(x1+x2)+m2=0,
由,得(4+k2)x2+2kmx+m2-4=0,
∴,
∴,
∵(4+k2)x1x2+mk(x1+x2)+m2=0,
∴8m2-4k2-16=0,即mk(x1+x2)+m2=0.
∵
=
=.
原点O到kx-y+m=0的距离,
∴.
综上所述,△AOB的面积是定值,等于1.
解析
解:(I )∵a>b>0,P是椭圆E上的点,与x轴平行,
∴,
∵=
,
∴,
∴,
∴.
(II)∵椭圆E上的点与椭圆E的长轴的两个端点构成的三角形的面积的最大值等于2,
∴ab=2,解方程组,得
,
∴椭圆E的方程为.
若直线AB与x轴垂直,则由椭圆的对称性得A(x1,y1),B(x1,-y1),
∵,
∴,
即y1=±2x1.
此时S=.
当直线AB的斜率存在时,设直线AB为:kx-y+m=0,
设A(x1,kx1+m),B(x2,kx2+m),
则,
,
∵,
∴,
即(4+k2)x1x2+mk(x1+x2)+m2=0x1x2+mk(x1+x2)+m2=0,
由,得(4+k2)x2+2kmx+m2-4=0,
∴,
∴,
∵(4+k2)x1x2+mk(x1+x2)+m2=0,
∴8m2-4k2-16=0,即mk(x1+x2)+m2=0.
∵
=
=.
原点O到kx-y+m=0的距离,
∴.
综上所述,△AOB的面积是定值,等于1.
如图,以椭圆
的中心O为圆心,分别以a和b为半径作大圆和小圆.过椭圆右焦点F(c,0)(c>b)作垂直于x轴的直线交大圆于第一象限内的点A.连接OA交小圆于点B.设直线BF是小圆的切线.
(1)求证c2=ab,并求直线BF与y轴的交点M的坐标;
(2)设直线BF交椭圆于P、Q两点,求证•
=
b2.
正确答案
解:(1)由题设条件知,Rt△OFA∽Rt△OBF,
故,即
,因此c2=ab.①(2分)
在Rt△OFA中,FA==
=b
于是,直线OA的斜KOA=.设直线BF的斜率为k,k=-
=-
.
所以直线BF的方程为:(5分)
直线BF与y轴的交点为.(6分)
(2)由(1),得直线BF得方程为y=kx+a,②
由已知,P(x1,y1),Q(x2,y2),则它们的坐标满足方程③
由方程组③消y,并整理得(b2+a2k2)x2+2a3x2+2a3kx+a4-a2b2=0,④
由式①、②和④,.
综上,得到,(12分)
又因a2-ab+b2=a2-c2+b2=2b2,得
•
=
=
=
=
=
a(a-b)
═b2.(15分)
解析
解:(1)由题设条件知,Rt△OFA∽Rt△OBF,
故,即
,因此c2=ab.①(2分)
在Rt△OFA中,FA==
=b
于是,直线OA的斜KOA=.设直线BF的斜率为k,k=-
=-
.
所以直线BF的方程为:(5分)
直线BF与y轴的交点为.(6分)
(2)由(1),得直线BF得方程为y=kx+a,②
由已知,P(x1,y1),Q(x2,y2),则它们的坐标满足方程③
由方程组③消y,并整理得(b2+a2k2)x2+2a3x2+2a3kx+a4-a2b2=0,④
由式①、②和④,.
综上,得到,(12分)
又因a2-ab+b2=a2-c2+b2=2b2,得
•
=
=
=
=
=
a(a-b)
═b2.(15分)
在平面直角坐标系xOy中,已知点A(-1,0)、B(1,0),动点C满足条件:△ABC的周长为.记动点C的轨迹为曲线W.
(Ⅰ)求W的方程;
(Ⅱ)经过点(0,)且斜率为k的直线l与曲线W有两个不同的交点P和Q,求k的取值范围;
(Ⅲ)已知点M(),N(0,1),在(Ⅱ)的条件下,是否存在常数k,使得向量
与
共线?如果存在,求出k的值;如果不存在,请说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)设C(x,y),
∵|AC|+|BC|+|AB|=2+2,|AB|=2,
∴|AC|+|BC|=2>2,
∴由定义知,动点C的轨迹是以A、B为焦点,长轴长为2的椭圆除去与x轴的两个交点.
∴a=,c=1.∴b2=a2-c2=1.
∴W:=1(y≠0).(2分)
(Ⅱ)设直线l的方程为y=kx+,代入椭圆方程,得
=1.
整理,得kx+1=0.①(5分)
因为直线l与椭圆有两个不同的交点P和Q等价于-2>0,解得k<-
或k>
.
∴满足条件的k的取值范围为(7分)
(Ⅲ)设P(x1,y1),Q(x2,y2),则=(x1+x2,y1+y2),
由①得x1+x2=-.②
又y1+y2=k(x1+x2)+2③
因为,N(0,1),所以
.(11分)
所以与
共线等价于x1+x2=-
.
将②③代入上式,解得k=.
所以不存在常数k,使得向量与
共线.(13分)
解析
解:(Ⅰ)设C(x,y),
∵|AC|+|BC|+|AB|=2+2,|AB|=2,
∴|AC|+|BC|=2>2,
∴由定义知,动点C的轨迹是以A、B为焦点,长轴长为2的椭圆除去与x轴的两个交点.
∴a=,c=1.∴b2=a2-c2=1.
∴W:=1(y≠0).(2分)
(Ⅱ)设直线l的方程为y=kx+,代入椭圆方程,得
=1.
整理,得kx+1=0.①(5分)
因为直线l与椭圆有两个不同的交点P和Q等价于-2>0,解得k<-
或k>
.
∴满足条件的k的取值范围为(7分)
(Ⅲ)设P(x1,y1),Q(x2,y2),则=(x1+x2,y1+y2),
由①得x1+x2=-.②
又y1+y2=k(x1+x2)+2③
因为,N(0,1),所以
.(11分)
所以与
共线等价于x1+x2=-
.
将②③代入上式,解得k=.
所以不存在常数k,使得向量与
共线.(13分)
已知椭圆+
=1(a>b>0)的离心率是
.
(1)若点P(2,1)在椭圆上,求椭圆的方程;
(2)若存在过点A(1,0)的直线l,使点C(2,0)关于直线l的对称点在椭圆上,求椭圆的焦距的取值范围.
正确答案
解:(1)∵椭圆+
=1(a>b>0)的离心率是
,点P(2,1)在椭圆上,
∴,
∴a2=8,b2=2,
∴椭圆的方程为;
(2)依题意,直线l的斜率存在且不为0,则直线l的方程为:y=k(x-1).
设点C(2,0)关于直线l的对称点为C′(a,b),则,
∴,
,
若点C′(a,b)在椭圆上,则
,
∴b2k4+(2b2-4)k2+(b2-1)=0,
设k2=t,因此原问题转化为关于t的方程b2t2+(2b2-4)t+(b2-1)=0有正根.
①当b2-1<0时,方程一定有正根;
②当b2-1≥0时,则有,
∴b2≤
∴综上得0<b≤.
又椭圆的焦距为2c=2b,
∴0<2c≤4.
故椭圆的焦距的取值范围是(0,4]
解析
解:(1)∵椭圆+
=1(a>b>0)的离心率是
,点P(2,1)在椭圆上,
∴,
∴a2=8,b2=2,
∴椭圆的方程为;
(2)依题意,直线l的斜率存在且不为0,则直线l的方程为:y=k(x-1).
设点C(2,0)关于直线l的对称点为C′(a,b),则,
∴,
,
若点C′(a,b)在椭圆上,则
,
∴b2k4+(2b2-4)k2+(b2-1)=0,
设k2=t,因此原问题转化为关于t的方程b2t2+(2b2-4)t+(b2-1)=0有正根.
①当b2-1<0时,方程一定有正根;
②当b2-1≥0时,则有,
∴b2≤
∴综上得0<b≤.
又椭圆的焦距为2c=2b,
∴0<2c≤4.
故椭圆的焦距的取值范围是(0,4]
若F1、F2分别是椭圆的左右焦点,P是该椭圆上的一个动点,且
.
(1)求出这个椭圆的方程;
(2)是否存在过定点N(0,2)的直线l与椭圆交于不同两点A、B,使∠AOB=90°(其中O为坐标原点)?若存在,求出直线l的斜率k,若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(1)∵F1、F2分别是椭圆的左右焦点,
P是该椭圆上的一个动点,且|PF1|+|PF2|=4,|F1F2|=2,
∴,
即a=2,c=,∴
,
∴椭圆方程为.
(2)当l的斜率不存在时,即x=0不满足题设条件…3
设l为y=kx+2,A(x1,y1),B(x2,y2),
则,
∴,
∴,
∵∠AOB=90°,∴,
∴k2=4,k=±2.
解析
解:(1)∵F1、F2分别是椭圆的左右焦点,
P是该椭圆上的一个动点,且|PF1|+|PF2|=4,|F1F2|=2,
∴,
即a=2,c=,∴
,
∴椭圆方程为.
(2)当l的斜率不存在时,即x=0不满足题设条件…3
设l为y=kx+2,A(x1,y1),B(x2,y2),
则,
∴,
∴,
∵∠AOB=90°,∴,
∴k2=4,k=±2.
动点P到定点F(1,0)和定直线x=3的距离之和为4;
(1)求动点P的轨迹方程;
(2)过点F做斜率为k的直线交P点的轨迹于AB两点|AB|=f(k),求f(k)的最大值.
正确答案
解:(1)设P(x,y),由题意有
当x≥3时,有,整理得y2=-12(x-4);
当x<3时,有,整理得y2=4x
故点P的轨迹方程为
(2)设直线AB的方程为y=k(x-1),易求得曲线y2=4x与曲线y2=-12(x-4)的交点为和
,从而可得到,当A、B两点都在曲线y2=4x(0≤x≤3)上时,
;当点A在曲线y2=4x(0≤x≤3)上,点B在曲线y2=-12(x-4)(3≤x≤4)上时,
.
(i)当A、B两点都在曲线y2=4x(0≤x≤3)上时,设A(x1,y1),B(x2,y2)
由
于是,,所以
,当且仅当
时取等号.
(ii)当点A在曲线y2=4x(0≤x≤3)上,点B在曲线y2=-12(x-4)(3≤x≤4)上时,
设A(x1,y1),B(x2,y2),
当时,由
,解得
由,解得
因为曲线y2=4x(0≤x≤3)的准线为x=-1,焦点为F(1,0),曲线y2=-12(x-4)(3≤x≤4)的准线为x=7,焦点为F(1,0),所以|FA|=x1+1,|FB|=7-x2,所以
故,当且仅当
时取等号.
当k=0时,易知|AB|=4.
综上知,f(k)的最大值为.
解析
解:(1)设P(x,y),由题意有
当x≥3时,有,整理得y2=-12(x-4);
当x<3时,有,整理得y2=4x
故点P的轨迹方程为
(2)设直线AB的方程为y=k(x-1),易求得曲线y2=4x与曲线y2=-12(x-4)的交点为和
,从而可得到,当A、B两点都在曲线y2=4x(0≤x≤3)上时,
;当点A在曲线y2=4x(0≤x≤3)上,点B在曲线y2=-12(x-4)(3≤x≤4)上时,
.
(i)当A、B两点都在曲线y2=4x(0≤x≤3)上时,设A(x1,y1),B(x2,y2)
由
于是,,所以
,当且仅当
时取等号.
(ii)当点A在曲线y2=4x(0≤x≤3)上,点B在曲线y2=-12(x-4)(3≤x≤4)上时,
设A(x1,y1),B(x2,y2),
当时,由
,解得
由,解得
因为曲线y2=4x(0≤x≤3)的准线为x=-1,焦点为F(1,0),曲线y2=-12(x-4)(3≤x≤4)的准线为x=7,焦点为F(1,0),所以|FA|=x1+1,|FB|=7-x2,所以
故,当且仅当
时取等号.
当k=0时,易知|AB|=4.
综上知,f(k)的最大值为.
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