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题型:简答题
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简答题

某校同学设计一个如图所示的“蝴蝶形图案(阴影区域)”,其中AC、BD是过抛物线Γ焦点F的两条弦,且其焦点F(0,1),,点E为y轴上一点,记∠EFA=α,其中α为锐角.

①求抛物线Γ方程;

②如果使“蝴蝶形图案”的面积最小,求α的大小?

正确答案

解:①由抛物线Γ焦点F(0,1)得,抛物线Γ方程为x2=4y;

②设AF=m,则点A(-msinα,mcosα+1),

∴(-msinα)2=4(1+mcosα),即m2sin2α-4mcosα-4=0.

解得:

∵m>0,∴

同理:

“蝴蝶形图案”的面积

=

,∴

,∴时,即时“蝴蝶形图案”的面积最小为8.

解析

解:①由抛物线Γ焦点F(0,1)得,抛物线Γ方程为x2=4y;

②设AF=m,则点A(-msinα,mcosα+1),

∴(-msinα)2=4(1+mcosα),即m2sin2α-4mcosα-4=0.

解得:

∵m>0,∴

同理:

“蝴蝶形图案”的面积

=

,∴

,∴时,即时“蝴蝶形图案”的面积最小为8.

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题型:简答题
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简答题

如图,曲线C1是以原点O为中心、F1,F2为焦点的椭圆的一部分,曲线C2是以O为顶点、F2为焦点的抛物线的一部分,A是曲线C1和C2的交点且∠AF2F1为钝角,若|AF1|=,|AF2|=

(1)求曲线C1和C2的方程;

(2)过F2作一条与x轴不垂直的直线,分别与曲线C1、C2依次交于B、C、D、E四点,若G为CD中点、H为BE中点,问是否为定值?若是求出定值;若不是说明理由.

正确答案

解:(1)设椭圆方程为,则2a=|AF1|+|AF2|==6,得a=3

设A(x,y),F1(-c,0),F2(c,0∵|AF1|=,|AF2|=

    ,两式相减得xc=,由抛物线定义可知,|AF2|=x+c=

则c=1,x=或x=1,c=(舍去)

所以椭圆方程为         抛物线方程为y2=4x

(2)设B(x1,y1),E(x2,y2),C(x3,y3),D(x4,y4),

设过F2作一条与x轴不垂直的直线方程为y=k(x-1),代入

得(8+9k2)y2+16ky-64k2=0

∴y1+y2=-,y1y2=-

同理,把y=k(x-1)代入y2=4x,得,ky2-4y-4k=0,y3+y4=,y3y4=-4

   所以 ==

===3

解析

解:(1)设椭圆方程为,则2a=|AF1|+|AF2|==6,得a=3

设A(x,y),F1(-c,0),F2(c,0∵|AF1|=,|AF2|=

    ,两式相减得xc=,由抛物线定义可知,|AF2|=x+c=

则c=1,x=或x=1,c=(舍去)

所以椭圆方程为         抛物线方程为y2=4x

(2)设B(x1,y1),E(x2,y2),C(x3,y3),D(x4,y4),

设过F2作一条与x轴不垂直的直线方程为y=k(x-1),代入

得(8+9k2)y2+16ky-64k2=0

∴y1+y2=-,y1y2=-

同理,把y=k(x-1)代入y2=4x,得,ky2-4y-4k=0,y3+y4=,y3y4=-4

   所以 ==

===3

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题型:简答题
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简答题

已知双曲线C:,A.B两点分别在双曲线C的两条渐近线上,且,又点P为AB的中点.

(1)求点P的轨迹方程并判断其形状;

(2)若不同三点D(-2,0)、S、T 均在点P的轨迹上,且; 求T点横坐标xT的取值范围.

正确答案

解:(1)双曲线渐近线为

所以设

所以

所以点P的轨迹方程为

所以m=1时P的轨迹为圆;m>1时P的轨迹为焦点在x轴上的椭圆;0<m<1时P的轨迹为焦点在y轴上的椭圆;(6分)

(2)把D(-2,0)代入,得P的轨迹的…①

设直线DS为y=k(x+2)…②

联立①②得(1+4k2)x2+16k2x+16k2-4=0

设点S(x1,y1),有

所以

则直线ST为

化简为:

联立①,③得

所以

所以=( 因为三点不同,易知k≠0)

=

所以xT的取值范围为…(14分)

解析

解:(1)双曲线渐近线为

所以设

所以

所以点P的轨迹方程为

所以m=1时P的轨迹为圆;m>1时P的轨迹为焦点在x轴上的椭圆;0<m<1时P的轨迹为焦点在y轴上的椭圆;(6分)

(2)把D(-2,0)代入,得P的轨迹的…①

设直线DS为y=k(x+2)…②

联立①②得(1+4k2)x2+16k2x+16k2-4=0

设点S(x1,y1),有

所以

则直线ST为

化简为:

联立①,③得

所以

所以=( 因为三点不同,易知k≠0)

=

所以xT的取值范围为…(14分)

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题型:简答题
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简答题

椭圆C的中心在坐标原点O,焦点在y轴上,离心率为,以短轴的一个端点与两焦点为顶点的三角形的面积为

(1)求椭圆C的方程;

(2)若过点P(0,m)存在直线l与椭圆C交于相异两点A,B,满足:,求常数λ的值和实数m的取值范围.

正确答案

解:(1)设椭圆的方程为:

由题意知,,且

解得:a=1,

故椭圆C的方程为:y2+2x2=1.

(2)由得,

∴1+λ=4,λ=3.

当直线l与x轴不垂直时,设直线l的方程为:y=kx+m,

且与椭圆C的交点为A(x1,y1),B(x2,y2),

得:(k2+2)x2+2kmx+m2-1=0,

∴△=(2km)2-4(k2+2)(m2-1)=4(k2-2m2+2)>0,

得-x1=3x2

∴x1+x2=-2x2,x1x2=-3x22

消去x1,x2得:3(x1+x22+4x1x2=0,

,(4m2-1)k2=2-2m2

时,上式不成立,∴

代入△>0,即k2>2m2-2,得恒成立,

,解得

当直线l与x轴垂直时,l的方程为:x=0得

综上所述:m的取值范围为

解析

解:(1)设椭圆的方程为:

由题意知,,且

解得:a=1,

故椭圆C的方程为:y2+2x2=1.

(2)由得,

∴1+λ=4,λ=3.

当直线l与x轴不垂直时,设直线l的方程为:y=kx+m,

且与椭圆C的交点为A(x1,y1),B(x2,y2),

得:(k2+2)x2+2kmx+m2-1=0,

∴△=(2km)2-4(k2+2)(m2-1)=4(k2-2m2+2)>0,

得-x1=3x2

∴x1+x2=-2x2,x1x2=-3x22

消去x1,x2得:3(x1+x22+4x1x2=0,

,(4m2-1)k2=2-2m2

时,上式不成立,∴

代入△>0,即k2>2m2-2,得恒成立,

,解得

当直线l与x轴垂直时,l的方程为:x=0得

综上所述:m的取值范围为

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简答题

已知F1(-2,0),F2(2,0),点P满足|PF1|-|PF2|=2,记点P的轨迹为E,.

(1)求轨迹E的方程;

(2)若直线l过点F2且法向量为,直线与轨迹E交于P、Q两点.

①过P、Q作y轴的垂线PA、QB,垂足分别为A、B,记|PQ|=λ|AB|,试确定λ的取值范围;

②在x轴上是否存在定点M,无论直线l绕点F2怎样转动,使恒成立?如果存在,求出定点M;如果不存在,请说明理由.

正确答案

解:(1)由|PF1|-|PF2|=2<|F1F2|知,点P的轨迹是以F1,F2为焦点的双曲线的右支.

轨迹方程为

(2)直线l的方程为a(x-2)+y=0,

得(a2-3)x2-4a2x+4a2+3=0,设P(x1,y1),Q(x2,y2),

由条件得

解得a2>3即

,|AB|=|y1-y2|=|a||x1-x2|

由条件,故x1≠x2,∴

因为a2>3,因此

②设存在点M(m,0)满足条件,由

=

得3(1-m2)+a2(m2-4m-5)=0对任意a2>3恒成立,

所以,解得m=-1,

因此存在定点M(-1,0)满足条件.

解析

解:(1)由|PF1|-|PF2|=2<|F1F2|知,点P的轨迹是以F1,F2为焦点的双曲线的右支.

轨迹方程为

(2)直线l的方程为a(x-2)+y=0,

得(a2-3)x2-4a2x+4a2+3=0,设P(x1,y1),Q(x2,y2),

由条件得

解得a2>3即

,|AB|=|y1-y2|=|a||x1-x2|

由条件,故x1≠x2,∴

因为a2>3,因此

②设存在点M(m,0)满足条件,由

=

得3(1-m2)+a2(m2-4m-5)=0对任意a2>3恒成立,

所以,解得m=-1,

因此存在定点M(-1,0)满足条件.

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简答题

如图,在平面直角坐标系xOy中,椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,直线l与x轴交于点E,与椭圆C交于A、B两点.当直线l垂直于x轴且点E为椭圆C的右焦点时,弦AB的长为

(1)求椭圆C的方程;

(2)若点E的坐标为(,0),点A在第一象限且横坐标为,连结点A与原点O的直线交椭圆C于另一点P,求△PAB的面积;

(3)是否存在点E,使得+为定值?若存在,请指出点E的坐标,并求出该定值;若不存在,请说明理由.

正确答案

解:(1)由,设a=3k(k>0),则,b2=3k2

∴椭圆C的方程为

∵直线l垂直于x轴且点E为椭圆C的右焦点,即,代入椭圆方程,解得y=±k,

于是,即

∴椭圆C的方程为

(2)将代入,解得y=±1,

∵点A在第一象限,从而

由点E的坐标为,∴,直线AB的方程为

联立,解得

又PA过原点O,于是,|PA|=4,

∴直线PA的方程为

∴点B到直线PA的距离

(3)假设存在点E,使得为定值,设E(x0,0),

当直线AB与x轴重合时,有

当直线AB与x轴垂直时,

,解得

∴若存在点E,此时为定值2.

根据对称性,只需考虑直线AB过点,设A(x1,y1),B(x2,y2),

又设直线AB的方程为,与椭圆C联立方程组,

化简得

将上述关系代入,化简可得

综上所述,存在点,使得为定值2.

解析

解:(1)由,设a=3k(k>0),则,b2=3k2

∴椭圆C的方程为

∵直线l垂直于x轴且点E为椭圆C的右焦点,即,代入椭圆方程,解得y=±k,

于是,即

∴椭圆C的方程为

(2)将代入,解得y=±1,

∵点A在第一象限,从而

由点E的坐标为,∴,直线AB的方程为

联立,解得

又PA过原点O,于是,|PA|=4,

∴直线PA的方程为

∴点B到直线PA的距离

(3)假设存在点E,使得为定值,设E(x0,0),

当直线AB与x轴重合时,有

当直线AB与x轴垂直时,

,解得

∴若存在点E,此时为定值2.

根据对称性,只需考虑直线AB过点,设A(x1,y1),B(x2,y2),

又设直线AB的方程为,与椭圆C联立方程组,

化简得

将上述关系代入,化简可得

综上所述,存在点,使得为定值2.

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简答题

如图,已知曲线C1-y2=1,曲线C2:|y|=|x|+1,P是平面上一点,若存在过点P的直线与C1,C2都有公共点,则称P为“C1-C2型点”. 

(Ⅰ)设直线y=kx与C2有公共点,求证|k|>1,进而证明原点不是“C1-C2型点”;

(Ⅱ)求证:圆x2+y2=内的点都不是“C1-C2型点”.

正确答案

(Ⅰ)解:直线y=kx与C2有交点,则

若方程组有解,则必须|k|>1;

直线y=kx与C1有交点,则,若方程组有解,则必须

故直线y=kx至多与曲线C1和C2中的一条有交点,即原点不是“C1-C2型点”.

(Ⅱ)证明:显然过圆内一点的直线l若与曲线C1有交点,则斜率必存在;

根据对称性,不妨设直线l斜率存在且与曲线C2交于点(t,t+1)(t≥0),则l:y-(t+1)=k(x-t)⇒kx-y+(1+t-kt)=0

直线l与圆内部有交点,故

化简得,…①

若直线l与曲线C1有交点,则

化简得,(1+t-kt)2≥2(k2-1)…②

由①②得,

但此时,因为,即①式不成立;

时,①式也不成立

综上,直线l若与圆内有交点,则不可能同时与曲线C1和C2有交点,

即圆内的点都不是“C1-C2型点”.

解析

(Ⅰ)解:直线y=kx与C2有交点,则

若方程组有解,则必须|k|>1;

直线y=kx与C1有交点,则,若方程组有解,则必须

故直线y=kx至多与曲线C1和C2中的一条有交点,即原点不是“C1-C2型点”.

(Ⅱ)证明:显然过圆内一点的直线l若与曲线C1有交点,则斜率必存在;

根据对称性,不妨设直线l斜率存在且与曲线C2交于点(t,t+1)(t≥0),则l:y-(t+1)=k(x-t)⇒kx-y+(1+t-kt)=0

直线l与圆内部有交点,故

化简得,…①

若直线l与曲线C1有交点,则

化简得,(1+t-kt)2≥2(k2-1)…②

由①②得,

但此时,因为,即①式不成立;

时,①式也不成立

综上,直线l若与圆内有交点,则不可能同时与曲线C1和C2有交点,

即圆内的点都不是“C1-C2型点”.

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简答题

在平面直角坐标系xOy中,已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为.且过点(3,-1).

(1)求椭圆C的方徎;

(2)若动点P在直线l:x=-2上,过P作直线交椭圆C于M,N两点,使得PM=PN,再过P作直线l′⊥MN,直线l′是否恒过定点,若是,请求出该定点的坐标;若否,请说明理由.

正确答案

解:(1)∵椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为.且过点(3,-1),

解得a2=12,b2=4,

∴椭圆C的方程为

(2)∵直线l的方程为x=-2

设P(-2,y0),

当y0≠0时,设M(x1,y1),N(x2,y2),由题意知x1≠x2

联立

又∵PM=PN,∴P为线段MN的中点,

∴直线MN的斜率为

又l′⊥MN,∴l′的方程为

∴l′恒过定点

当y0=0时,直线MN为

此时l′为x轴,也过点

综上,l′恒过定点

解析

解:(1)∵椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为.且过点(3,-1),

解得a2=12,b2=4,

∴椭圆C的方程为

(2)∵直线l的方程为x=-2

设P(-2,y0),

当y0≠0时,设M(x1,y1),N(x2,y2),由题意知x1≠x2

联立

又∵PM=PN,∴P为线段MN的中点,

∴直线MN的斜率为

又l′⊥MN,∴l′的方程为

∴l′恒过定点

当y0=0时,直线MN为

此时l′为x轴,也过点

综上,l′恒过定点

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简答题

已知中心在原点的双曲线C的右焦点为(2,0),实轴长2

(1)求双曲线的方程

(2)若直线l:y=kx+与双曲线恒有两个不同的交点A,B,且∠AOB为锐角(其中O为原点),求k的取值范围.

正确答案

解:(1)∵中心在原点的双曲线C的右焦点为(2,0),实轴长2

∴双曲线的方程为

(2)将y=kx+代入双曲线消去y得(1-3k2)x2-6kx-9=0.

由直线l与双曲线交于不同的两点得

即k2且k2<1.①

设A(xA,yA),B(xB,yB),则xA+xB=,xAxB=

由∠AOB为锐角,得xAxB+yAyB>0,

即xAxB+yAyB=xAxB+(kxA+)(kxB+)=(k2+1)xAxB+k(xA+xB)+2

=>0.②

综上:

解析

解:(1)∵中心在原点的双曲线C的右焦点为(2,0),实轴长2

∴双曲线的方程为

(2)将y=kx+代入双曲线消去y得(1-3k2)x2-6kx-9=0.

由直线l与双曲线交于不同的两点得

即k2且k2<1.①

设A(xA,yA),B(xB,yB),则xA+xB=,xAxB=

由∠AOB为锐角,得xAxB+yAyB>0,

即xAxB+yAyB=xAxB+(kxA+)(kxB+)=(k2+1)xAxB+k(xA+xB)+2

=>0.②

综上:

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简答题

已知椭圆C的中心在原点,焦点y在轴上,焦距为,且过点M

(1)求椭圆C的方程;

(2)若过点的直线l交椭圆C于A、B两点,且N恰好为AB中点,能否在椭圆C上找到点D,使△ABD的面积最大?若能,求出点D的坐标;若不能,请说明理由.

正确答案

解:(1)法一:依题意,设椭圆方程为,则

∵椭圆两个焦点为,∴2a=|MF1|+|MF2|==4,∴a=2.

∴b2=a2-c2=1,∴椭圆C的方程为

法二:依题意,设椭圆方程为,则,即,解之得

∴椭圆C的方程为

(2)法一:设A、B两点的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),则

…①…②

①-②,得

设与直线AB平行且与椭圆相切的直线方程为l‘:2x+y+m=0,

联立方程组,消去y整理得8x2+4mx+m2-4=0,

由判别式△=16m2-32(m2-4)=0得

由图知,当时,l'与椭圆的切点为D,此时△ABD的面积最大,

,∴xD==

∴D点的坐标为

法二:设直线AB的方程为,联立方程组

消去y整理得

设A、B两点的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),则,∴k=-2.

∴直线AB的方程为,即2x+y-2=0.

(以下同法一).

解析

解:(1)法一:依题意,设椭圆方程为,则

∵椭圆两个焦点为,∴2a=|MF1|+|MF2|==4,∴a=2.

∴b2=a2-c2=1,∴椭圆C的方程为

法二:依题意,设椭圆方程为,则,即,解之得

∴椭圆C的方程为

(2)法一:设A、B两点的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),则

…①…②

①-②,得

设与直线AB平行且与椭圆相切的直线方程为l‘:2x+y+m=0,

联立方程组,消去y整理得8x2+4mx+m2-4=0,

由判别式△=16m2-32(m2-4)=0得

由图知,当时,l'与椭圆的切点为D,此时△ABD的面积最大,

,∴xD==

∴D点的坐标为

法二:设直线AB的方程为,联立方程组

消去y整理得

设A、B两点的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),则,∴k=-2.

∴直线AB的方程为,即2x+y-2=0.

(以下同法一).

百度题库 > 高考 > 数学 > 直线与圆锥曲线

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