- 直线与圆锥曲线
- 共2643题
(2015秋•广元校级期末)已知M(4,2)是直线l被椭圆x2+4y2=36所截得的线段AB的中点,则直线l的方程为______.
正确答案
x+2y-8=0
解析
解:由题意得,斜率存在,设为 k,则直线l的方程为 y-2=k(x-4),即 kx-y+2-4k=0,
代入椭圆的方程化简得 (1+4k2)x2+(16k-32k2)x+64k2-64k-20=0,
∴x1+x2==8,解得 k=-
,故直线l的方程为 x+2y-8=0,
故答案为 x+2y-8=0.
附加题:如图,过椭圆C:
(a>b>0)上一动点P引圆x2+y2=b2的两条切线PA,PB(A,B为切点).直线AB与x轴、y轴分别交于M、N两点.
①已知P点的坐标为(x0,y0),并且x0•y0≠0,试求直线AB的方程;
②若椭圆的短轴长为8,并且,求椭圆C的方程;
③椭圆C上是否存在P,由P向圆O所引两条切线互相垂直?若存在,求出存在的条件;若不存在,说明理由.
正确答案
解:(1)设A (x1,y1),B (x2,y2)切线PA:x1x+y1y=b2,PB:x2x+y2y=b2,
∵P点在切线PA、PB上,∴x1x0+y1y0=b2,x2x0+y2y0=b2.
∴直线AB的方程为x0x+y0y=b2.
(2)在x0x+y0y=b2中,2b=8⇒b=4,b2=16,
分别令y=0,得,x=0 得
代入,得:
①
又P(x0,y0)在椭圆上:②
代入①⇒a2=25∴所求椭圆为:
(xy≠0)
(3)假设存在点P(x0,y0)满足PA⊥PB,连OA、OB,
由|PA|=|PB|,知四边形PAOB为正方形,|OP|=|OA|∴x02+y02=2b2①又P在椭圆上∴a2x02+b2y02=a2b2②
由①、②知:∵a>b>0∴a2>b2,
所以 当a2≥2b2>0,即时,椭圆C上存在点P1满足条件,
当a2<2b2,即时,椭圆C上不存在满足条件的点P.
解析
解:(1)设A (x1,y1),B (x2,y2)切线PA:x1x+y1y=b2,PB:x2x+y2y=b2,
∵P点在切线PA、PB上,∴x1x0+y1y0=b2,x2x0+y2y0=b2.
∴直线AB的方程为x0x+y0y=b2.
(2)在x0x+y0y=b2中,2b=8⇒b=4,b2=16,
分别令y=0,得,x=0 得
代入,得:
①
又P(x0,y0)在椭圆上:②
代入①⇒a2=25∴所求椭圆为:
(xy≠0)
(3)假设存在点P(x0,y0)满足PA⊥PB,连OA、OB,
由|PA|=|PB|,知四边形PAOB为正方形,|OP|=|OA|∴x02+y02=2b2①又P在椭圆上∴a2x02+b2y02=a2b2②
由①、②知:∵a>b>0∴a2>b2,
所以 当a2≥2b2>0,即时,椭圆C上存在点P1满足条件,
当a2<2b2,即时,椭圆C上不存在满足条件的点P.
直线x=a和函数y=x2+1的图象最多有______个公共点.
正确答案
1
解析
解:联立消去x得y=a2+1
可知其交点最多有1个.
故答案为:1
如图,已知抛物线C:y2=2px(p>0)的准线与x轴交于M点,过M点斜率为k的直线l与抛物线C交于A、B两点.
(Ⅰ)F为抛物线C的焦点,若,求k的值;
(Ⅱ)是否存在这样的k,使得对任意的p,抛物线上C总存在点Q,使得QA⊥QB,若存在,求出k的取值范围;若不存在,说明理由.
正确答案
解(Ⅰ)记A点到准线距离为d,直线l的倾斜角为α,由抛物线的定义知|AM|=,
∴,则
,
∴k=±tanα=.
(Ⅱ)存在k,k的取值范围为,使得对任意的p,抛物线上C总存在点Q,使得QA⊥QB.
事实上,假设存在这样的k,使得对任意的p,抛物线上C总存在点Q,使得QA⊥QB,
设点Q(x0,y0),A(x1,y1),B(x2,y2),
联立,得ky2-2py+p2k=0.
则,得:-1<k<1且k≠0.
.
又Q、A、B三点在抛物线上,所以
则.
同理.
由QA⊥QB得:,即
.
∴,即
.
△=4p2-20k2p2≥0,解得,又-1<k<1且k≠0.
所以k的取值范围为.
解析
解(Ⅰ)记A点到准线距离为d,直线l的倾斜角为α,由抛物线的定义知|AM|=,
∴,则
,
∴k=±tanα=.
(Ⅱ)存在k,k的取值范围为,使得对任意的p,抛物线上C总存在点Q,使得QA⊥QB.
事实上,假设存在这样的k,使得对任意的p,抛物线上C总存在点Q,使得QA⊥QB,
设点Q(x0,y0),A(x1,y1),B(x2,y2),
联立,得ky2-2py+p2k=0.
则,得:-1<k<1且k≠0.
.
又Q、A、B三点在抛物线上,所以
则.
同理.
由QA⊥QB得:,即
.
∴,即
.
△=4p2-20k2p2≥0,解得,又-1<k<1且k≠0.
所以k的取值范围为.
如图,已知抛物线C:y2=4x,过点P
的直线l与抛物线C交点A、B两点,且点P为弦AB的中点.
( I)求直线l的方程;
( II)若过点P斜率为-2的直线m与抛物线C交点A1、B1两点,求证:PA•PB=PA1•PB1;
( III)过线段AB上任意一点P1(不含端点A、B)分别做斜率为k1、k2(k1≠k2)的直线l1,l2,若l1交抛物线C于A1、B1两点,l2交抛物线C于A2,B2两点,且:P1A1•P1B1=P1A2•P1B2,试求k1+k2的值.
正确答案
解:(Ⅰ)设交点A(x1,y1),B(x2,y2),则,
,
两式相减得,∴
,∴kl×2=4,解得kl=2.
∴直线l的方程为y-1=,化为2x-y-4=0.
(Ⅱ)证明:①直线l的参数方程为,代入抛物线方程得
,
化为,由参数的几何意义可得PA•PB=-
.
②由直线m的斜率为-2且过点P,可得参数方程为,代入抛物线方程得
,
化为,由参数的几何意义可得PA1•PB1=
.
因此PA•PB=PA1•PB1.
(Ⅲ)设点P1(u,v),直线l1、l2的倾斜角分别为α、β,则k1=tanα,k2=tanβ,且.
则直线l1的参数方程为,代入抛物线方程得(v+tsinα)2=4(u+tcosα),
化为t2sin2α+(2vsinα-4cosα)t+v2-4u=0,
∵△>0,∴t1t2==P1A1•P1B1
同理=P1A2•P1B2
∵P1A1•P1B1=P1A2•P1B2
∴sin2α=sin2β,∴sinα=sinβ,而α≠β,∴α=π-β.
∴k1+k2的值=tanα+tanβ=-tanβ+tanβ=0.
解析
解:(Ⅰ)设交点A(x1,y1),B(x2,y2),则,
,
两式相减得,∴
,∴kl×2=4,解得kl=2.
∴直线l的方程为y-1=,化为2x-y-4=0.
(Ⅱ)证明:①直线l的参数方程为,代入抛物线方程得
,
化为,由参数的几何意义可得PA•PB=-
.
②由直线m的斜率为-2且过点P,可得参数方程为,代入抛物线方程得
,
化为,由参数的几何意义可得PA1•PB1=
.
因此PA•PB=PA1•PB1.
(Ⅲ)设点P1(u,v),直线l1、l2的倾斜角分别为α、β,则k1=tanα,k2=tanβ,且.
则直线l1的参数方程为,代入抛物线方程得(v+tsinα)2=4(u+tcosα),
化为t2sin2α+(2vsinα-4cosα)t+v2-4u=0,
∵△>0,∴t1t2==P1A1•P1B1
同理=P1A2•P1B2
∵P1A1•P1B1=P1A2•P1B2
∴sin2α=sin2β,∴sinα=sinβ,而α≠β,∴α=π-β.
∴k1+k2的值=tanα+tanβ=-tanβ+tanβ=0.
已知椭圆过点
且它的离心率为
.
(1)求椭圆C1的方程;
(2)设椭圆C1的左焦点为F1,右焦点为F2,直线l1过点F1且垂直于椭圆的长轴,动直线l2垂直l1于点P,线段PF2的垂直平分线交l2于点M,求点M的轨迹C2的方程;
(3)已知动直线l过点Q(4,0),交轨迹C2于R、S两点.是否存在垂直于x轴的直线m被以RQ为直径的圆O1所截得的弦长恒为定值?如果存在,求出m的方程;如果不存在,说明理由.
正确答案
解:(1)因为椭圆(a>b>0)过点
,所以
,b2=2,
又因为椭圆C1的离心率,所以
,解得a2=3.
所以椭圆C1的方程是;
(2)因为线段PF2的垂直平分线交l2于点M,
所以|MP|=|MF2|,即动点M到定直线l1:x=-1的距离等于它到定点F2(1,0)的距离,
所以动点M的轨迹C2是以l1为准线,F2为焦点的抛物线,
所以点M的轨迹C2的方程为y2=4x;
(3)设R(x1,y1),假设存在直线m:x=t满足题意,则圆心,
过O1作直线x=t的垂线,垂足为E,设直线m与圆O1的一个交点为G.
可得:,
即
=
=,
当t=3时,|EG|2=3,此时直线m被以RQ为直径的圆O1所截得的弦长恒为定值.
因此存在直线m:x=3满足题意.
解析
解:(1)因为椭圆(a>b>0)过点
,所以
,b2=2,
又因为椭圆C1的离心率,所以
,解得a2=3.
所以椭圆C1的方程是;
(2)因为线段PF2的垂直平分线交l2于点M,
所以|MP|=|MF2|,即动点M到定直线l1:x=-1的距离等于它到定点F2(1,0)的距离,
所以动点M的轨迹C2是以l1为准线,F2为焦点的抛物线,
所以点M的轨迹C2的方程为y2=4x;
(3)设R(x1,y1),假设存在直线m:x=t满足题意,则圆心,
过O1作直线x=t的垂线,垂足为E,设直线m与圆O1的一个交点为G.
可得:,
即
=
=,
当t=3时,|EG|2=3,此时直线m被以RQ为直径的圆O1所截得的弦长恒为定值.
因此存在直线m:x=3满足题意.
如图,在矩形ABCD中,AB=8,BC=4,E,F,G,H分别为四边的中点,且都在坐标轴上,设
,
(λ≠0).
(Ⅰ)求直线EP与GQ的交点M的轨迹Γ的方程;
(Ⅱ)过圆x2+y2=r2(0<r<2)上一点N作圆的切线与轨迹Γ交于S,T两点,若,试求出r的值.
正确答案
解:(I)设M(x,y),由已知得P(4λ,0),Q(4,2-2λ),
则直线EP的方程为y=-2,直线GQ的方程为y=-
+2,
消去λ即得M的轨迹Γ的方程为.
(II)由,得|NS||NT|=|ON|2,又ON⊥ST,则OS⊥OT,
设直线ST:y=kx+m(m≠±2),代入得(1+4k2)x2+8kmx+4m2-16=0,
设S(x1,y1),T(x2,y2),
则,
.
由OS⊥OT得x1x2+y1y2=0,即km(x1+x2)+(1+k2)x1x2+m2=0,
则5m2=16(1+k2)①,
又O到直线ST的距离为r=②,
联立①②解得r=∈(0,2).
经检验当直线ST的斜率不存在时也满足.
故r的值为.
解析
解:(I)设M(x,y),由已知得P(4λ,0),Q(4,2-2λ),
则直线EP的方程为y=-2,直线GQ的方程为y=-
+2,
消去λ即得M的轨迹Γ的方程为.
(II)由,得|NS||NT|=|ON|2,又ON⊥ST,则OS⊥OT,
设直线ST:y=kx+m(m≠±2),代入得(1+4k2)x2+8kmx+4m2-16=0,
设S(x1,y1),T(x2,y2),
则,
.
由OS⊥OT得x1x2+y1y2=0,即km(x1+x2)+(1+k2)x1x2+m2=0,
则5m2=16(1+k2)①,
又O到直线ST的距离为r=②,
联立①②解得r=∈(0,2).
经检验当直线ST的斜率不存在时也满足.
故r的值为.
如图,椭圆C的左、右焦点分别为F1、F2,过F2的直线l交C于A,B两点,△ABF1的周长为8,且F2与抛物线y2=4x的焦点重合.
(Ⅰ)求椭圆C的标准方程;
(Ⅱ)若直线l交y轴于点M,且=λ
,
=μ
,求λ+μ的值;
(Ⅲ)是否存在实数t,使得|AF2|+|BF2|=t|AF2|•|BF2|恒成立?若存在,求t的值;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(I)设椭圆C的标准方程为,抛物线y2=4x的焦点为F2(1,0),∴c=1.
∵△ABF1的周长为8,∴4a=8,解得a=2.
∴b2=a2-c2=3.
∴椭圆C的标准方程为.
(II)由题意可设直线l的方程为:y=k(x-1),则M(0,-k),设A(x1,y1),B(x2,y2).
联立,化为(3+4k2)x2-8k2x+4(k2-3)=0,
则x1+x2=,x1x2=
,
由=λ
,可得(x1,y1+k)=λ(1-x1,-y1),
∴,
由=μ
,同理可得μ=
,
∴λ+μ==
=
=-
.
∴λ+μ=.
(III)①当直线l⊥x轴时,l的方程为:x=1.由,解得A
,B
.
∴|AF2|=|BF2|=,
∴|AF2|+|BF2|=3,|AF2|•|BF2|=,
可得:|AF2|+|BF2|=|AF2|•|BF2|.此时t=
.
②当直线l与x轴不垂直时,设l的方程为:y=k(x-1),
不妨设x2>1>x1,则|AF2|==
,|BF2|=
=
,
x2-x1==
=
,
∴=
+
=
=
=×
=
.
即得:|AF2|+|BF2|=|AF2|•|BF2|.
故存在实数t=,使得|AF2|+|BF2|=
|AF2|•|BF2|.
解析
解:(I)设椭圆C的标准方程为,抛物线y2=4x的焦点为F2(1,0),∴c=1.
∵△ABF1的周长为8,∴4a=8,解得a=2.
∴b2=a2-c2=3.
∴椭圆C的标准方程为.
(II)由题意可设直线l的方程为:y=k(x-1),则M(0,-k),设A(x1,y1),B(x2,y2).
联立,化为(3+4k2)x2-8k2x+4(k2-3)=0,
则x1+x2=,x1x2=
,
由=λ
,可得(x1,y1+k)=λ(1-x1,-y1),
∴,
由=μ
,同理可得μ=
,
∴λ+μ==
=
=-
.
∴λ+μ=.
(III)①当直线l⊥x轴时,l的方程为:x=1.由,解得A
,B
.
∴|AF2|=|BF2|=,
∴|AF2|+|BF2|=3,|AF2|•|BF2|=,
可得:|AF2|+|BF2|=|AF2|•|BF2|.此时t=
.
②当直线l与x轴不垂直时,设l的方程为:y=k(x-1),
不妨设x2>1>x1,则|AF2|==
,|BF2|=
=
,
x2-x1==
=
,
∴=
+
=
=
=×
=
.
即得:|AF2|+|BF2|=|AF2|•|BF2|.
故存在实数t=,使得|AF2|+|BF2|=
|AF2|•|BF2|.
已知椭圆C短轴的一个端点为(0,1),离心率为.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)设直线y=x+2交椭圆C于A、B两点,求线段AB的长.
正确答案
(本小题满分10分)
解:(1)∵椭圆C短轴的一个端点为(0,1),
∴椭圆的焦点在x轴上,b=1,…(2分)
∵,
,∴得a=3,…(3分)
所以其标准方程是:.…(4分)
(2)联立方程组,消去y得,10x2+36x+27=0.…(5分)
△=362-4×10×27>0
设A(x1,y1),B(x2,y2),,
,…(7分)
所以|AB|=•
=
.…(10分)
解析
(本小题满分10分)
解:(1)∵椭圆C短轴的一个端点为(0,1),
∴椭圆的焦点在x轴上,b=1,…(2分)
∵,
,∴得a=3,…(3分)
所以其标准方程是:.…(4分)
(2)联立方程组,消去y得,10x2+36x+27=0.…(5分)
△=362-4×10×27>0
设A(x1,y1),B(x2,y2),,
,…(7分)
所以|AB|=•
=
.…(10分)
过点C(4,0)的直线与双曲线的右支交于A、B两个不同点,则直线AB的斜率k的取值范围是______.
正确答案
解析
解:设直线方程为y=k(x-4),代入双曲线,可得(12-3k2)x+24k2x-48k2-12=0
设A(x1,y1),B(x2,y2),则,
解得k∈.
故答案为:.
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