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简答题

(2015•宁夏校级一模)已知椭圆C:(a>b>0)过点(2,0),且椭圆C的离心率为

(Ⅰ)求椭圆C的方程;

(Ⅱ)若动点P在直线x=-1上,过P作直线交椭圆C于M、N两点,且,再过P作直线l⊥MN.证明:直线l恒过定点,并求出该定点的坐标.

正确答案

(Ⅰ)解:因为点(2,0)在椭圆C上,所以,所以a2=4,…(1分)

因为椭圆C的离心率为,所以,即,…(2分)

解得b2=3,…(4分)

所以椭圆C的方程为.…(5分)

(Ⅱ)证明:设P(-1,y0),

①当直线MN的斜率存在时,设直线MN的方程为y-y0=k(x+1),M(x1,y1),N(x2,y2),

,…(7分)

所以,…(8分)

因为,即P为MN中点,所以,即

所以,…(9分)

因为直线l⊥MN,所以,所以直线l的方程为

,显然直线l恒过定点.…(11分)

②当直线MN的斜率不存在时,直线MN的方程为x=-1,

此时直线l为x轴,也过点.…(13分)

综上所述直线l恒过定点.…(14分)

解析

(Ⅰ)解:因为点(2,0)在椭圆C上,所以,所以a2=4,…(1分)

因为椭圆C的离心率为,所以,即,…(2分)

解得b2=3,…(4分)

所以椭圆C的方程为.…(5分)

(Ⅱ)证明:设P(-1,y0),

①当直线MN的斜率存在时,设直线MN的方程为y-y0=k(x+1),M(x1,y1),N(x2,y2),

,…(7分)

所以,…(8分)

因为,即P为MN中点,所以,即

所以,…(9分)

因为直线l⊥MN,所以,所以直线l的方程为

,显然直线l恒过定点.…(11分)

②当直线MN的斜率不存在时,直线MN的方程为x=-1,

此时直线l为x轴,也过点.…(13分)

综上所述直线l恒过定点.…(14分)

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简答题

已知抛物线C:x2=4y的焦点为F,直线l过点F交抛物线C于A、B两点.

(Ⅰ)设A(x1,y1),B(x2,y2),求的取值范围;

(Ⅱ)是否存在定点Q,使得无论AB怎样运动都有∠AQF=∠BQF?证明你的结论.

正确答案

解:(Ⅰ)设直线l方程为y=kx+1代入x2=4y得x2-4kx-4=0

设A(x1,y1)、B(x2,y2),则x1+x2=4k,x1x2=-4

所以的取值范围是[2,+∞).(7分)

(Ⅱ)当l平行于x轴时,要使∠AQF=∠BQF,则Q必在y轴上.

设点Q(0,b),由题意得

,∴

∴Q(0,-1)

∵以上每步可逆,

∴存在定点Q(0,-1),使得∠AQF=∠BQF(15分)

解析

解:(Ⅰ)设直线l方程为y=kx+1代入x2=4y得x2-4kx-4=0

设A(x1,y1)、B(x2,y2),则x1+x2=4k,x1x2=-4

所以的取值范围是[2,+∞).(7分)

(Ⅱ)当l平行于x轴时,要使∠AQF=∠BQF,则Q必在y轴上.

设点Q(0,b),由题意得

,∴

∴Q(0,-1)

∵以上每步可逆,

∴存在定点Q(0,-1),使得∠AQF=∠BQF(15分)

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简答题

已知椭圆(a>b>0)的焦距为4,且与椭圆有相同的离心率,斜率为k的直线l经过点M(0,1),与椭圆C交于不同两点A、B.

(1)求椭圆C的标准方程;

(2)当椭圆C的右焦点F在以AB为直径的圆内时,求k的取值范围.

正确答案

解:(1)∵焦距为4,∴c=2…(1分)

又∵的离心率为…(2分)

,∴a=,b=2…(4分)

∴标准方程为…(6分)

(2)设直线l方程:y=kx+1,A(x1,y1),B(x2,y2),由得(1+2k2)x2+4kx-6=0…(7分)

∴x1+x2=,x1x2=

由(1)知右焦点F坐标为(2,0),∵右焦点F在圆内部,∴<0…(8分)

∴(x1-2)(x2-2)+y1y2<0即x1x2-2(x1+x2)+4+k2 x1x2+k(x1+x2)+1<0…(9分)

<0…(11分)

∴k<…(12分)

经检验得k<时,直线l与椭圆相交,∴直线l的斜率k的范围为(-∞,)…(13分)

解析

解:(1)∵焦距为4,∴c=2…(1分)

又∵的离心率为…(2分)

,∴a=,b=2…(4分)

∴标准方程为…(6分)

(2)设直线l方程:y=kx+1,A(x1,y1),B(x2,y2),由得(1+2k2)x2+4kx-6=0…(7分)

∴x1+x2=,x1x2=

由(1)知右焦点F坐标为(2,0),∵右焦点F在圆内部,∴<0…(8分)

∴(x1-2)(x2-2)+y1y2<0即x1x2-2(x1+x2)+4+k2 x1x2+k(x1+x2)+1<0…(9分)

<0…(11分)

∴k<…(12分)

经检验得k<时,直线l与椭圆相交,∴直线l的斜率k的范围为(-∞,)…(13分)

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简答题

已知定点A(0,-1),点B在圆F:x2+(y-1)2=16上运动,F为圆心,线段AB的垂直平分线交BF于P.

(I)求动点P的轨迹E的方程;若曲线Q:x2-2ax+y2+a2=1被轨迹E包围着,求实数a的最小值.

(II)已知M(-2,0)、N(2,0),动点G在圆F内,且满足|MG|•|NG|=|OG|2,求的取值范围.

正确答案

解:(I)由题意得|PA|=|PB|,

∴|PA|+|PF|=|PB|+|PF|=r=4>|AF|=2

∴P点轨迹是以A、F为焦点的椭圆.

设椭圆方程为=1(a>b>0),

则2a=4,a=2,a2-b2=c2=1,故b2=3,

∴点p的轨迹方程为=1

曲线Q:x2-2ax+y2+a2=1化为(x-a)2+y2=1,

则曲线Q是圆心在(a,0),半径为1的圆.

而轨迹E:=1为焦点在Y轴上的椭圆,短轴上的顶点为

结合它们的图象知:若曲线Q被轨迹E包围着,则--1

∴a的最小值为-+1;

(II)设G(x,y),由|MG|•|NG|=|OG|2

得:

化简得x2-y2=2,即x2=y2+2

=(x+2,y)•(x-2,y)=x2+y2-4=2(y2-1).

∵点G在圆F内:x2+(y-1)2=16内,∴x2+(y-1)2<16

又G满足x2=y2+2

∴y2+2+(y-1)2<16⇒<y<⇒0≤y2

∴-2≤2(y2-1)<12+3

的取值范围为).

解析

解:(I)由题意得|PA|=|PB|,

∴|PA|+|PF|=|PB|+|PF|=r=4>|AF|=2

∴P点轨迹是以A、F为焦点的椭圆.

设椭圆方程为=1(a>b>0),

则2a=4,a=2,a2-b2=c2=1,故b2=3,

∴点p的轨迹方程为=1

曲线Q:x2-2ax+y2+a2=1化为(x-a)2+y2=1,

则曲线Q是圆心在(a,0),半径为1的圆.

而轨迹E:=1为焦点在Y轴上的椭圆,短轴上的顶点为

结合它们的图象知:若曲线Q被轨迹E包围着,则--1

∴a的最小值为-+1;

(II)设G(x,y),由|MG|•|NG|=|OG|2

得:

化简得x2-y2=2,即x2=y2+2

=(x+2,y)•(x-2,y)=x2+y2-4=2(y2-1).

∵点G在圆F内:x2+(y-1)2=16内,∴x2+(y-1)2<16

又G满足x2=y2+2

∴y2+2+(y-1)2<16⇒<y<⇒0≤y2

∴-2≤2(y2-1)<12+3

的取值范围为).

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简答题

设抛物线C的方程为x2=4y,M(x0,y0)为直线l:y=-m(m>0)上任意一点,过点M作抛物线C的两条切线MA,MB,切点分别为A,B.

(1)当M的坐标为(0,-1)时,求过M,A,B三点的圆的方程,并判断直线l与此圆的位置关系;

(2)求证:直线AB恒过定点(0,m).

正确答案

(1)解:当M的坐标为(0,-1)时,设过M点的切线方程为y=kx-1,代入x2=4y,整理得x2-4kx+4=0,

令△=(4k)2-4×4=0,解得k=±1,

代入方程得x=±2,故得A(2,1),B(-2,1),…(2分)

因为M到AB的中点(0,1)的距离为2,

从而过M,A,B三点的圆的方程为x2+(y-1)2=4.

∵圆心坐标为(0,1),半径为2,∴圆与直线l:y=-1相切…(4分)

(2)证法一:设切点分别为A(x1,y1),B(x2,y2),过抛物线上点A(x1,y1)的切线方程为,代入x2=4y,整理得x2-4kx+4(kx1-y1)=0△=(4k)2-4×4(kx1-y1)=0,又因为,所以…(6分)

从而过抛物线上点A(x1,y1)的切线方程为

又切线过点M(x0,y0),所以得①即…(8分)

同理可得过点B(x2,y2)的切线为

又切线过点M(x0,y0),所以得②…(10分)

…(6分)

即点A(x1,y1),B(x2,y2)均满足即x0x=2(y0+y),故直线AB的方程为x0x=2(y0+y)…(12分)

又M(x0,y0)为直线l:y=-m(m>0)上任意一点,故x0x=2(y-m)对任意x0成立,所以x=0,y=m,从而直线AB恒过定点(0,m)…(14分)

证法二:设过M(x0,y0)的抛物线的切线方程为(k≠0),代入x2=4y,消去y,得x2-4kx-4(y0-kx0)=0△=(4k)2+4×4(y0-kx0)=0即:k2+x0k+y0=0…(6分)

从而此时

所以切点A,B的坐标分别为…(8分)

因为

所以AB的中点坐标为…(11分)

故直线AB的方程为,即x0x=2(y0+y)…(12分)

又M(x0,y0)为直线l:y=-m(m>0)上任意一点,故x0x=2(y-m)对任意x0成立,所以x=0,y=m,从而直线AB恒过定点(0,m)…(14分)

证法三:由已知得,求导得,切点分别为A(x1,y1),B(x2,y2),故过点A(x1,y1)的切线斜率为,从而切线方程为

…(7分)

又切线过点M(x0,y0),所以得①即…(8分)

同理可得过点B(x2,y2)的切线为

又切线过点M(x0,y0),所以得②即…(10分)

即点A(x1,y1),B(x2,y2)均满足即x0x=2(y0+y),故直线AB的方程为x0x=2(y0+y)…(12分)

又M(x0,y0)为直线l:y=-m(m>0)上任意一点,故x0x=2(y-m)对任意x0成立,所以x=0,y=m,从而直线AB恒过定点(0,m)…(14分)

解析

(1)解:当M的坐标为(0,-1)时,设过M点的切线方程为y=kx-1,代入x2=4y,整理得x2-4kx+4=0,

令△=(4k)2-4×4=0,解得k=±1,

代入方程得x=±2,故得A(2,1),B(-2,1),…(2分)

因为M到AB的中点(0,1)的距离为2,

从而过M,A,B三点的圆的方程为x2+(y-1)2=4.

∵圆心坐标为(0,1),半径为2,∴圆与直线l:y=-1相切…(4分)

(2)证法一:设切点分别为A(x1,y1),B(x2,y2),过抛物线上点A(x1,y1)的切线方程为,代入x2=4y,整理得x2-4kx+4(kx1-y1)=0△=(4k)2-4×4(kx1-y1)=0,又因为,所以…(6分)

从而过抛物线上点A(x1,y1)的切线方程为

又切线过点M(x0,y0),所以得①即…(8分)

同理可得过点B(x2,y2)的切线为

又切线过点M(x0,y0),所以得②…(10分)

…(6分)

即点A(x1,y1),B(x2,y2)均满足即x0x=2(y0+y),故直线AB的方程为x0x=2(y0+y)…(12分)

又M(x0,y0)为直线l:y=-m(m>0)上任意一点,故x0x=2(y-m)对任意x0成立,所以x=0,y=m,从而直线AB恒过定点(0,m)…(14分)

证法二:设过M(x0,y0)的抛物线的切线方程为(k≠0),代入x2=4y,消去y,得x2-4kx-4(y0-kx0)=0△=(4k)2+4×4(y0-kx0)=0即:k2+x0k+y0=0…(6分)

从而此时

所以切点A,B的坐标分别为…(8分)

因为

所以AB的中点坐标为…(11分)

故直线AB的方程为,即x0x=2(y0+y)…(12分)

又M(x0,y0)为直线l:y=-m(m>0)上任意一点,故x0x=2(y-m)对任意x0成立,所以x=0,y=m,从而直线AB恒过定点(0,m)…(14分)

证法三:由已知得,求导得,切点分别为A(x1,y1),B(x2,y2),故过点A(x1,y1)的切线斜率为,从而切线方程为

…(7分)

又切线过点M(x0,y0),所以得①即…(8分)

同理可得过点B(x2,y2)的切线为

又切线过点M(x0,y0),所以得②即…(10分)

即点A(x1,y1),B(x2,y2)均满足即x0x=2(y0+y),故直线AB的方程为x0x=2(y0+y)…(12分)

又M(x0,y0)为直线l:y=-m(m>0)上任意一点,故x0x=2(y-m)对任意x0成立,所以x=0,y=m,从而直线AB恒过定点(0,m)…(14分)

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简答题

如图,已知F1,F2分别是椭圆C:+=1(a>b>0)的左、右焦点,且椭圆C的离心率e=,F1也是抛物线C1:y2=-4x的焦点.

(Ⅰ)求椭圆C的方程;

(Ⅱ)过点F2的直线l交椭圆C于D,E两点,且2=,点E关于x轴的对称点为G,求直线GD的方程.

正确答案

解:(Ⅰ)因为抛物线C1的焦点是F1(-1,0),

,得a=2,则b=

故椭圆C的方程为…(4分)

(II)当直线l的斜率不存在时,不符合题意,

故可设直线l:y=k(x-1),设D(x1,y1),E(x2,y2),由于2=,则:

,得(+)x2-k2x+-1=0,

则x1+x2=,①,x1x2=,②

将x2=3-2x1代入①②,得:

3-x1=,…③3x1-2x=,…④

由③、④得k=

x1==,x2=3-2x1=-,…(10分)

(i)若k=-时,y1=-

y2=-(--1)=

即G(-,-),D(,-),

直线GD的方程是y+=(x+);

(ii)当k=时,同理可求直线GD的方程是

y-=-(x+);…(12分)

解析

解:(Ⅰ)因为抛物线C1的焦点是F1(-1,0),

,得a=2,则b=

故椭圆C的方程为…(4分)

(II)当直线l的斜率不存在时,不符合题意,

故可设直线l:y=k(x-1),设D(x1,y1),E(x2,y2),由于2=,则:

,得(+)x2-k2x+-1=0,

则x1+x2=,①,x1x2=,②

将x2=3-2x1代入①②,得:

3-x1=,…③3x1-2x=,…④

由③、④得k=

x1==,x2=3-2x1=-,…(10分)

(i)若k=-时,y1=-

y2=-(--1)=

即G(-,-),D(,-),

直线GD的方程是y+=(x+);

(ii)当k=时,同理可求直线GD的方程是

y-=-(x+);…(12分)

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简答题

已知点F1(0,-1)和抛物线C1:x2=2py的焦点F关于x轴对称,点M是以点F为圆心,4为半径的⊙F上任意一点,线段MF1的垂直平分线与线段MF交于点P,设点P的轨迹为曲线C2

(1)求抛物线C1和曲线C2的方程;

(2)是否存在直线l,使得直线l分别与抛物线C1及曲线C2均只有一个公共点,若存在,求出所有这样的直线l的方程,若不存在,请说明理由.

正确答案

解:(1)依题意,抛物线C1:x2=2py的焦点F的坐标为F(0,1),

所以抛物线C1的方程为x2=4y,

由于|MF|=4,即|MP|+|PF|=4,

而线段MF1的垂直平分线与线段MF交于点P,

则|MP|=|PF1|,

因此,|PF1|+|PF|=4,

且4>|FF1|=2,则点P的轨迹C2为以F1、F为焦点的椭圆,

设C2的方程为

则2a=4,且a2-b2=1,解得a2=4,b2=3,

所求曲线C2的方程为

(2)若直线l的斜率不存在,

则直线与抛物线C1及曲线C2均只有一个公共点,

若直线l斜率存在,设其方程为y=kx+m,

若l与抛物线C1及曲线C2均只有一个公共点,

均只有一组解,

消去y得 x2-4kx-4m=0,

则△=16k2+16m=0①

消去y得 (4+3k2)x2+6kmx+3m2-12=0,

则△=36k2m2-4(3m2-12)(3k2+4)=0,

即m2-3k2-4=0②

由①②得m=-4,k=±2,

即存在直线y=±2x-4与抛物线C1及曲线C2均只有一个公共点,

综上:存在四条直线,y=±2x-4与抛物线C1及曲线C2均只有一个公共点.

解析

解:(1)依题意,抛物线C1:x2=2py的焦点F的坐标为F(0,1),

所以抛物线C1的方程为x2=4y,

由于|MF|=4,即|MP|+|PF|=4,

而线段MF1的垂直平分线与线段MF交于点P,

则|MP|=|PF1|,

因此,|PF1|+|PF|=4,

且4>|FF1|=2,则点P的轨迹C2为以F1、F为焦点的椭圆,

设C2的方程为

则2a=4,且a2-b2=1,解得a2=4,b2=3,

所求曲线C2的方程为

(2)若直线l的斜率不存在,

则直线与抛物线C1及曲线C2均只有一个公共点,

若直线l斜率存在,设其方程为y=kx+m,

若l与抛物线C1及曲线C2均只有一个公共点,

均只有一组解,

消去y得 x2-4kx-4m=0,

则△=16k2+16m=0①

消去y得 (4+3k2)x2+6kmx+3m2-12=0,

则△=36k2m2-4(3m2-12)(3k2+4)=0,

即m2-3k2-4=0②

由①②得m=-4,k=±2,

即存在直线y=±2x-4与抛物线C1及曲线C2均只有一个公共点,

综上:存在四条直线,y=±2x-4与抛物线C1及曲线C2均只有一个公共点.

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简答题

已知圆C:(x+1)2+y2=8,定点A(1,0),M为圆上一动点,点P在AM上,点N在CM上,且满足=2=0,点N的轨迹为曲线E.

(1)求曲线E的方程;

(2)若直线y=kx+与(1)中所求点N的轨迹E交于不同两点F,H,O是坐标原点,且,求k2的取值范围.

正确答案

解:(1)=2=0

所以NP为线段AM的垂直平分线,|NA|=|NM|

|NC|+|NA|=|NC|+|MN|=2>2=|CA|

所以动点N的轨迹是以C(-1,0),A(1,0)为焦点的椭圆,

且长轴长为2a=2,焦距2c=2,所以a=,c=1,b2=1

曲线E的方程为

(2)设F(x1,y1)H(x2,y2),则由,消去y得

(2k2+1)x2+4kx+2k2=0,△=8k2>0 (k≠0)

=(k2+1)x1x2+k(x1+x2)+k2+1

=-=

∴k2的取值范围为[]

解析

解:(1)=2=0

所以NP为线段AM的垂直平分线,|NA|=|NM|

|NC|+|NA|=|NC|+|MN|=2>2=|CA|

所以动点N的轨迹是以C(-1,0),A(1,0)为焦点的椭圆,

且长轴长为2a=2,焦距2c=2,所以a=,c=1,b2=1

曲线E的方程为

(2)设F(x1,y1)H(x2,y2),则由,消去y得

(2k2+1)x2+4kx+2k2=0,△=8k2>0 (k≠0)

=(k2+1)x1x2+k(x1+x2)+k2+1

=-=

∴k2的取值范围为[]

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简答题

已知双曲线y2-x2=1,过上焦点F2的直线与下支交于A、B两点,且线段AF2、BF2的长度分别为m、n.

(1)证明mn≥1;

(2)若m>n,当直线AB的斜率时,求的取值范围.

正确答案

解:(1)由题设知双曲线上焦点为

设直线AB的方程为

当k=0时,A、B两点的横坐标分别为1和-1,

此时mn=1.

代入双曲线方程,消去x得.(2分)由,解得k2<1,(4分)

由双曲线的第二定义,知(8分)

综上,知mn≥1.(10分)

(2)设直线AB的方程为,代入双曲线方程,消去y并整理得

.(8分)

,①

.②

由①②,消去

③(12分)

,即为所求.(14分)

解析

解:(1)由题设知双曲线上焦点为

设直线AB的方程为

当k=0时,A、B两点的横坐标分别为1和-1,

此时mn=1.

代入双曲线方程,消去x得.(2分)由,解得k2<1,(4分)

由双曲线的第二定义,知(8分)

综上,知mn≥1.(10分)

(2)设直线AB的方程为,代入双曲线方程,消去y并整理得

.(8分)

,①

.②

由①②,消去

③(12分)

,即为所求.(14分)

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简答题

已知定点F(1,0)和定直线l:x=-1,动圆P过定点F且与定直线l相切,动圆圆心P的轨迹为曲线C.

(1)求曲线C的方程;

(2)若过点F(1,0)的一条直线m与曲线C交于不同的两点A,B,且|AB|=8,求直线m的方程.

正确答案

解:(1)因为动圆P过定点F(1,0),且与定直线l:x=-1相切,

所以由抛物线定义知:圆心P的轨迹是以定点F(1,0)为焦点,定直线l:x=-1为准线的抛物线,

所以圆心P的轨迹方程为y2=4x;

(2)直线m垂直于x轴时,|AB|=4,不合题意,

∴直线m不垂直于x轴,设方程为y=k(x-1)

代入方程y2=4x得kx2-(2k2+4)x+k2=0,

设A(x1,y1),B(x2,y2),得x1+x2=2+       

∵|AB|=x1+x2+2,|AB|=8,

∴2++2=8,

∴k=±1,此时△>0成立,

∴直线m的方程为y=x-1或y=-x+1.

解析

解:(1)因为动圆P过定点F(1,0),且与定直线l:x=-1相切,

所以由抛物线定义知:圆心P的轨迹是以定点F(1,0)为焦点,定直线l:x=-1为准线的抛物线,

所以圆心P的轨迹方程为y2=4x;

(2)直线m垂直于x轴时,|AB|=4,不合题意,

∴直线m不垂直于x轴,设方程为y=k(x-1)

代入方程y2=4x得kx2-(2k2+4)x+k2=0,

设A(x1,y1),B(x2,y2),得x1+x2=2+       

∵|AB|=x1+x2+2,|AB|=8,

∴2++2=8,

∴k=±1,此时△>0成立,

∴直线m的方程为y=x-1或y=-x+1.

百度题库 > 高考 > 数学 > 直线与圆锥曲线

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