- 直线与圆锥曲线
- 共2643题
已知椭圆C的中心在坐标原点,焦点在x轴上,椭圆C上的点到焦点距离的最大值为3,最小值为1.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)若直线l:y=kx+m与椭圆C相交于A,B两点(A,B不是左右顶点),且以AB为直径的圆过椭圆C的右顶点.求证:直线l过定点,并求出该定点的坐标.
正确答案
(1)解:由题意设椭圆的标准方程为,
由已知椭圆C上的点到焦点距离的最大值为3,最小值为1,
可得:a+c=3,a-c=1,
∴a=2,c=1
∴b2=a2-c2=3
∴椭圆的标准方程为;
(2)证明:设A(x1,y1),B(x2,y2)
联立,消去y可得(3+4k2)x2+8mkx+4(m2-3)=0,
则
又
因为以AB为直径的圆过椭圆的右顶点D(2,0),∴kADkBD=-1,即
∴y1y2+x1x2-2(x1+x2)+4=0,∴
∴7m2+16mk+4k2=0
解得:,且均满足3+4k2-m2>0
当m1=-2k时,l的方程y=k(x-2),直线过点(2,0),与已知矛盾;
当时,l的方程为
,直线过定点
所以,直线l过定点,定点坐标为
解析
(1)解:由题意设椭圆的标准方程为,
由已知椭圆C上的点到焦点距离的最大值为3,最小值为1,
可得:a+c=3,a-c=1,
∴a=2,c=1
∴b2=a2-c2=3
∴椭圆的标准方程为;
(2)证明:设A(x1,y1),B(x2,y2)
联立,消去y可得(3+4k2)x2+8mkx+4(m2-3)=0,
则
又
因为以AB为直径的圆过椭圆的右顶点D(2,0),∴kADkBD=-1,即
∴y1y2+x1x2-2(x1+x2)+4=0,∴
∴7m2+16mk+4k2=0
解得:,且均满足3+4k2-m2>0
当m1=-2k时,l的方程y=k(x-2),直线过点(2,0),与已知矛盾;
当时,l的方程为
,直线过定点
所以,直线l过定点,定点坐标为
在直线y=x-2上是否存在点P,使得经过点P能作出抛物线
的两条互相垂直的切线?若存在,求点P的坐标;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:假设这样的点P存在,由题意可设点P坐标为P(m,m-2),又设所作的两条切线为PA,PB,其中A,B为切点,且点A,B的坐标分别为:,
.
因为函数的导函数为y‘=x,
所以由两切线垂直可得ab=-1,
且:即,
.
故a,b是方程x2-2mx+2(m-2)=0的两实数根,
从而有:ab=2(m-2)=-1.解得:.
所以,存在这样的点P,其坐标为.
解析
解:假设这样的点P存在,由题意可设点P坐标为P(m,m-2),又设所作的两条切线为PA,PB,其中A,B为切点,且点A,B的坐标分别为:,
.
因为函数的导函数为y‘=x,
所以由两切线垂直可得ab=-1,
且:即,
.
故a,b是方程x2-2mx+2(m-2)=0的两实数根,
从而有:ab=2(m-2)=-1.解得:.
所以,存在这样的点P,其坐标为.
设抛物线y2=2px(p>0)的焦点为F,经过点F的直线交抛物线于A,B两点,且A,B两点坐标分别为(x1,y1)、(x2,y2),y1>0,y2<0,M是抛物线的准线上的一点,O是坐标原点.若直线MA,MF,MB的斜率分别记为:KMA=a,KMF=b,KMB=c,(如图)
(I)若y1y2=-4,求抛物线的方程;
(II)当b=2时,求a+c的值;
(III)如果取时,判定|∠AMF-∠BMF|和∠MFO的值大小关系.并说明理由.
正确答案
解:(I)设直线AB的方程为
由消去x得
所以y1y2=-p2=-4
因为p>0,所以p=2
所以此抛物线的方程为y2=4x
(II)则
,所以y0=-2p
所以a+c==
=
由(*)得y1y2=-p2,
所以
(III)设直线AM、FM、BM的倾斜角分别为θ1,θ2,θ3,
则∠AMF=θ1-θ2,
∠BMF=θ3+θ2,∠MFO=θ2,
,
所以(tan(θ1+θ3)==
=
,
所以θ1+θ3<
所以|∠AMF-∠BMF|>∠MFO
解析
解:(I)设直线AB的方程为
由消去x得
所以y1y2=-p2=-4
因为p>0,所以p=2
所以此抛物线的方程为y2=4x
(II)则
,所以y0=-2p
所以a+c==
=
由(*)得y1y2=-p2,
所以
(III)设直线AM、FM、BM的倾斜角分别为θ1,θ2,θ3,
则∠AMF=θ1-θ2,
∠BMF=θ3+θ2,∠MFO=θ2,
,
所以(tan(θ1+θ3)==
=
,
所以θ1+θ3<
所以|∠AMF-∠BMF|>∠MFO
如图,在平面直角坐标系xoy中,椭圆
=1(a>b>0)的离心率为
,过椭圆焦点F作弦AB.当直线AB斜率为0时,弦AB长4.
(1)求椭圆的方程;
(2)若|AB|=.求直线AB的方程.
正确答案
解:(1)由题意知
,2a=4,
又a2=b2+c2,解得:,
∴椭圆方程为:.
(2)设直线AB的方程为y=k(x-1),
将直线AB方程代入椭圆方程中并整理得(3+4k2)x2-8k2x+4k2-12=0,
则,
∴.
解得k=±2,
∴直线AB方程为2x-y-2=0或2x+y-2=0.
解析
解:(1)由题意知
,2a=4,
又a2=b2+c2,解得:,
∴椭圆方程为:.
(2)设直线AB的方程为y=k(x-1),
将直线AB方程代入椭圆方程中并整理得(3+4k2)x2-8k2x+4k2-12=0,
则,
∴.
解得k=±2,
∴直线AB方程为2x-y-2=0或2x+y-2=0.
椭圆的两个焦点坐标分别为和
,且椭圆过点(
)
(1)求椭圆方程;
(2)过点作直线l交该椭圆于M,N两点(直线l不与x轴重合),A为椭圆的左顶点,试判断∠MAN的大小是否为定值,并说明理由.
正确答案
解:(1)由题意,设椭圆方程为
则,得a=2,b=1
∴椭圆方程为.(4分)
(2)当直线MN⊥x轴时,直线MN的方程为,代入椭圆方程
得
,∴
设直线MN与x轴交于点P,且A(-2,0);得
∴,得
∴若∠MAN的大小为定值,则必为.(6分)
下面判断当直线MN的斜率存在且不为0时∠MAN的大小是否为定值
设直线MN的方程为:,
联立直线MN和曲线C的方程可得:得:
,(8分)
设M(x1,y1),N(x2,y2),则,
(10分)
则
∴
∴∠MAN的大小为定值.(12分)
解析
解:(1)由题意,设椭圆方程为
则,得a=2,b=1
∴椭圆方程为.(4分)
(2)当直线MN⊥x轴时,直线MN的方程为,代入椭圆方程
得
,∴
设直线MN与x轴交于点P,且A(-2,0);得
∴,得
∴若∠MAN的大小为定值,则必为.(6分)
下面判断当直线MN的斜率存在且不为0时∠MAN的大小是否为定值
设直线MN的方程为:,
联立直线MN和曲线C的方程可得:得:
,(8分)
设M(x1,y1),N(x2,y2),则,
(10分)
则
∴
∴∠MAN的大小为定值.(12分)
如图已知椭圆
(a>b>0)的离心率为
,且过点A(0,1).
(1)求椭圆的方程;
(2)过点A作两条互相垂直的直线分别交椭圆于M,N两点.求证:直线MN恒过定点P(0,-).
正确答案
解:(1)由题意知,e=,b=1,a2-c2=1,…(4分)
解得a=2,
所以椭圆C的标准方程为.…(6分)
(2)设直线l1的方程为y=kx+1,
由方程组,得(4k2+1)x2+8kx=0,…(8分)
解得,x2=0,所以
,yM=
,…(10分)
同理可得,
,…(12分)
=
=
,
=
=
,…(14分)
所以M,N,P三点共线,故直线MN恒过定点P(0,-).…(16分)
解析
解:(1)由题意知,e=,b=1,a2-c2=1,…(4分)
解得a=2,
所以椭圆C的标准方程为.…(6分)
(2)设直线l1的方程为y=kx+1,
由方程组,得(4k2+1)x2+8kx=0,…(8分)
解得,x2=0,所以
,yM=
,…(10分)
同理可得,
,…(12分)
=
=
,
=
=
,…(14分)
所以M,N,P三点共线,故直线MN恒过定点P(0,-).…(16分)
设F1、F2分别是椭圆+y2=1的左、右焦点.
(1)若P是该椭圆上的一个动点,求向量乘积的取值范围;
(2)设过定点M(0,2)的直线l与椭圆交于不同的两点M、N,且∠MON为锐角(其中O为坐标原点),求直线l的斜率k的取值范围.
(3)设A(2,0),B(0,1)是它的两个顶点,直线y=kx(k>0)与AB相交于点D,与椭圆相交于E、F两点.求四边形AEBF面积的最大值.
正确答案
解:(1)根据题意易知,所以
,
设P(x,y),则
=x2+y2-3
=
=.
故-2.
(2)显然直线x=0不满足题设条件,可设直线l:y=kx+2,M(x1,y1),B(x2,y2),
联立,消去y,整理得:
,
∴,
由,
得:或k
,
又0°<∠MON<90°⇔cos∠MON>0⇔>0,
∴x1x2+y1y2>0,
又y1y2=(kx1+2)(kx2+2)=k2x1x2+2k(x1+x2)+4
=
=.
∵,
即k2<4,∴-2<k<2.
故由①、②得,或
.
(3)由题设,|BO|=1,|AO|=2.
设y1=kx1,y2=kx2,由x2>0,y2=-y1>0,
故四边形AEBF的面积为S=S△BEF+S△AEF=x2+2y2=
=≤
=2
,
当x2=2y2时,上式取等号.所以S的最大值为2.
解析
解:(1)根据题意易知,所以
,
设P(x,y),则
=x2+y2-3
=
=.
故-2.
(2)显然直线x=0不满足题设条件,可设直线l:y=kx+2,M(x1,y1),B(x2,y2),
联立,消去y,整理得:
,
∴,
由,
得:或k
,
又0°<∠MON<90°⇔cos∠MON>0⇔>0,
∴x1x2+y1y2>0,
又y1y2=(kx1+2)(kx2+2)=k2x1x2+2k(x1+x2)+4
=
=.
∵,
即k2<4,∴-2<k<2.
故由①、②得,或
.
(3)由题设,|BO|=1,|AO|=2.
设y1=kx1,y2=kx2,由x2>0,y2=-y1>0,
故四边形AEBF的面积为S=S△BEF+S△AEF=x2+2y2=
=≤
=2
,
当x2=2y2时,上式取等号.所以S的最大值为2.
在直角坐标系xoy上取两个定点A1(-2,0),A2(2,0),再取两个动点N1(0,m)、N2(0,n)且mn=3.
(Ⅰ)求直线A1N1与A2N2交点的轨迹M的方程;
(Ⅱ)已知F2(1,0),设直线l:y=kx+m与(Ⅰ)中的轨迹M交于P、Q两点,直线F2P、F2Q的倾斜角分别为α、β,且α+β=π,求证:直线l过定点,并求该定点的坐标.
正确答案
解:(I)依题意知直线A1N1的方程为:y=(x+2)…①;
直线A2N2的方程为:y=-(x-2)…②
设Q(x,y)是直线A1N1与A2N2交点,①、②相乘,得y2=-(x2-4)
由mn=3整理得:
∵N1、N2不与原点重合,可得点A1(-2,0),A2(2,0)不在轨迹M上,
∴轨迹M的方程为(x≠±2).
(II)由题意,可得直线l的斜率存在且不为零
由消去y,得(3+4k2)x2+8kmx+4m2-12=0.
设P(x1,y1),Q(x2,y2),可得x1+x2=且x1x2=
,
∵α+β=π,=
,
=
,
∴+
=
+
=0,化简得2kx1x2+(m-k)(x1+x2)-2m=0.
即2k+(m-k)•
-2m=0,整理得m=-4k
因此,直线l:y=kx+m即y=k(x-4),经过定点(4,0).
综上所述,直线l过定点,该点的坐标为(4,0).
解析
解:(I)依题意知直线A1N1的方程为:y=(x+2)…①;
直线A2N2的方程为:y=-(x-2)…②
设Q(x,y)是直线A1N1与A2N2交点,①、②相乘,得y2=-(x2-4)
由mn=3整理得:
∵N1、N2不与原点重合,可得点A1(-2,0),A2(2,0)不在轨迹M上,
∴轨迹M的方程为(x≠±2).
(II)由题意,可得直线l的斜率存在且不为零
由消去y,得(3+4k2)x2+8kmx+4m2-12=0.
设P(x1,y1),Q(x2,y2),可得x1+x2=且x1x2=
,
∵α+β=π,=
,
=
,
∴+
=
+
=0,化简得2kx1x2+(m-k)(x1+x2)-2m=0.
即2k+(m-k)•
-2m=0,整理得m=-4k
因此,直线l:y=kx+m即y=k(x-4),经过定点(4,0).
综上所述,直线l过定点,该点的坐标为(4,0).
抛物线C1的顶点在原点焦点在y轴上,且经过点P(2,2),圆C2过定点A(0,1),且圆心C2在抛物线C1上,记圆C2与x轴的两个交点为M、N.
(1)求抛物线C1的方程;
(2)当圆心C2在抛物线上运动时,试问|MN|是否为一定值?请证明你的结论;
(3)当圆心C2在抛物线上运动时,记|AM|=m,|AN|=n,求+
的最大值.
正确答案
解:(1)由已知,设抛物线方程为x2=2py,则
代入P(2,2),可得p=1,
∴抛物线C1的方程为x2=2y;
(2)设圆的圆心C2(a,b),则圆的半径为,
∴圆被x轴截得的弦长为|MN|=2=2
=2
,
∵a2=2b,
∴|MN|=2;
(3)由(2)知,不妨设M(a-1,0),N(a+1,0),则
m==
,n=
=
,
∴=
=2
.
a=0时,=2;
a≠0时,=2
≤2
,当且仅当a=±
时,
取得最大值2
.
解析
解:(1)由已知,设抛物线方程为x2=2py,则
代入P(2,2),可得p=1,
∴抛物线C1的方程为x2=2y;
(2)设圆的圆心C2(a,b),则圆的半径为,
∴圆被x轴截得的弦长为|MN|=2=2
=2
,
∵a2=2b,
∴|MN|=2;
(3)由(2)知,不妨设M(a-1,0),N(a+1,0),则
m==
,n=
=
,
∴=
=2
.
a=0时,=2;
a≠0时,=2
≤2
,当且仅当a=±
时,
取得最大值2
.
如图,过抛物线C1:x2=2py(p>0)上第一象限内的点P作C1的切线,依次交抛物线C2:x2=-2py于点Q,R,过Q,R分别作C2的切线,两条切线交于点M.
(1)若点P的坐标为(p,),且过抛物线C1:x2=2py上的点P的切线点(1,0),求抛物线C1的方程;
(2)在(1)的条件下,(i)证明:点M在抛物线C1上;
(ii)连接MP,是否存在常数λ,使得S△PQM=λS△MQR?若存在,求出满足条件的常数λ,若不存在,说明理由.
正确答案
解:(1)由题意,对抛物线C1求导得,
∴过抛物线上的点
的切线过程为
,
将(1,0)代入切线方程,解得p=2,
∴抛物线C1的方程为x2=4y.
(2)(i)由(1)得抛物线C2的方程为x2=-4y,
设点M,Q,R的坐标分别是(x0,y0),(x1,y1),(x2,y2),
则过点Q的切线方程为,即
,
过点R的切线方程为,即
.
由(1)知直线QR的方程为y=x-1,由,得x2+4x-4=0,
∴x1+x2=-4,x1x2=-4,
由,得
,
,
即M(-2,1),而(-2)2=4×1,
∴点M在抛物线C1上.
(ii)由(i)可得,
∴=
=
=
=
=
,
即存在满足条件的常数,使得
.
解析
解:(1)由题意,对抛物线C1求导得,
∴过抛物线上的点
的切线过程为
,
将(1,0)代入切线方程,解得p=2,
∴抛物线C1的方程为x2=4y.
(2)(i)由(1)得抛物线C2的方程为x2=-4y,
设点M,Q,R的坐标分别是(x0,y0),(x1,y1),(x2,y2),
则过点Q的切线方程为,即
,
过点R的切线方程为,即
.
由(1)知直线QR的方程为y=x-1,由,得x2+4x-4=0,
∴x1+x2=-4,x1x2=-4,
由,得
,
,
即M(-2,1),而(-2)2=4×1,
∴点M在抛物线C1上.
(ii)由(i)可得,
∴=
=
=
=
=
,
即存在满足条件的常数,使得
.
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