- 直线与圆锥曲线
- 共2643题
已知顶点在坐标原点,焦点在x轴正半轴的抛物线上有一点,A点到抛物线焦点的距离为1.
(1)求该抛物线的方程;
(2)设M(x0,y0)为抛物线上的一个定点,过M作抛物线的两条互相垂直的弦MP,MQ,求证:PQ恒过定点(x0+2,-y0).
(3)直线x+my+1=0与抛物线交于E,F两点,在抛物线上是否存在点N,使得△NEF为以EF为斜边的直角三角形.
正确答案
解:(1)由题意可设抛物线的方程为y2=2px,则由抛物线的定义可得,即p=1,
所以抛物线的方程为 y2=2x.
(2)由题意知直线PQ与x轴不平行,设PQ所在直线方程为x=my+n,代入y2=2x中得 y2-2my-2n=0.
所以y1+y2=2m,y1y2=-2n,其中y1,y2分别是P,Q的纵坐标,
因为MP⊥MQ,所以kMP•kMQ=-1.
即,所以(y1+y0)(y2+y0)=-4.
,(-2n)+2my0+2x0+4=0,即n=my0+x0+2.
所以直线PQ的方程为x=my+my0+x0+2,
即x=m(y+y0)+x0+2,它一定过定点(x0+2,-y0).
(3)假设N(x0,y0)为满足条件的点,则由(2)知,点(x0+2,-y0)在直线x+my+1=0上,
的解,
消去x得y2-2my+6=0,
∴当△=4m2-24≥0时,存在点N满足条件,否则不存在.
解析
解:(1)由题意可设抛物线的方程为y2=2px,则由抛物线的定义可得,即p=1,
所以抛物线的方程为 y2=2x.
(2)由题意知直线PQ与x轴不平行,设PQ所在直线方程为x=my+n,代入y2=2x中得 y2-2my-2n=0.
所以y1+y2=2m,y1y2=-2n,其中y1,y2分别是P,Q的纵坐标,
因为MP⊥MQ,所以kMP•kMQ=-1.
即,所以(y1+y0)(y2+y0)=-4.
,(-2n)+2my0+2x0+4=0,即n=my0+x0+2.
所以直线PQ的方程为x=my+my0+x0+2,
即x=m(y+y0)+x0+2,它一定过定点(x0+2,-y0).
(3)假设N(x0,y0)为满足条件的点,则由(2)知,点(x0+2,-y0)在直线x+my+1=0上,
的解,
消去x得y2-2my+6=0,
∴当△=4m2-24≥0时,存在点N满足条件,否则不存在.
已知直线x-y-2=0与曲线y=x2+mx+m有两个不同的公共点,求实数m的取值范围.
正确答案
解:,化简得;x2+(m-1)x+m+2=0,
∵直线x-y-2=0与曲线y=x2+mx+m有两个不同的公共点,
∴△>0,即m2-6m-7>0,
m>7或m<-1
所以实数m的取值范围为(-∞,-1)∪(7,+∞)
解析
解:,化简得;x2+(m-1)x+m+2=0,
∵直线x-y-2=0与曲线y=x2+mx+m有两个不同的公共点,
∴△>0,即m2-6m-7>0,
m>7或m<-1
所以实数m的取值范围为(-∞,-1)∪(7,+∞)
已知抛物线y2=2px(p>0)的焦点为F,点P是抛物线上的一点,且其纵坐标为4,|PF|=4.
(1)求抛物线的方程;
(2)设点A(x1,y1),B(x2,y2)是抛物线上异于点P的两点,∠APB的角平分线与x轴垂直,且线段AB的中垂线与x轴交于点M,求的最小值.
正确答案
解:(1)设P(x0,4),
∵|PF|=4,由抛物线定义得: ①
又42=2px0,
∴.代入①得,
,解得:p=4.
∴抛物线方程为y2=8x;
(2)由(1)知,P(2,4),
∵∠APB的角平分线与x轴垂直,
∴PA,PB的倾斜角互补,即PA,PB的斜率互为相反数,
设PA:y-4=k(x-2),k≠0,
联立,得
,
则,即
.
PB:y-4=-k(x-2),
联立,得
,
则,即
.
∴.
设AB:y=-x+b,代入y2=8x,得y2+8y-8b=0.
由△=64+32b>0,得b>-2.
又y1+y2=-8,y1y2=-8b,
∴|AB|==
.
又AB的中垂线方程为y=x-b-8,
则点M的坐标为(b+8,0),
∴|MF|=6+b.
则=
.
当且仅当b=2时取等号.
∴的最小值为
.
解析
解:(1)设P(x0,4),
∵|PF|=4,由抛物线定义得: ①
又42=2px0,
∴.代入①得,
,解得:p=4.
∴抛物线方程为y2=8x;
(2)由(1)知,P(2,4),
∵∠APB的角平分线与x轴垂直,
∴PA,PB的倾斜角互补,即PA,PB的斜率互为相反数,
设PA:y-4=k(x-2),k≠0,
联立,得
,
则,即
.
PB:y-4=-k(x-2),
联立,得
,
则,即
.
∴.
设AB:y=-x+b,代入y2=8x,得y2+8y-8b=0.
由△=64+32b>0,得b>-2.
又y1+y2=-8,y1y2=-8b,
∴|AB|==
.
又AB的中垂线方程为y=x-b-8,
则点M的坐标为(b+8,0),
∴|MF|=6+b.
则=
.
当且仅当b=2时取等号.
∴的最小值为
.
过直线l:5x-7y-70=0上的点P作椭圆的切线PM、PN,切点分别为M、N,连接MN.
(1)当点P在直线l上运动时,证明:直线MN恒过定点Q.
(2)当MN∥l时,定点Q平分线段MN.
正确答案
(1):证明:设P(x0,y0)、M(x1,y1)、N(x2,y2).
则椭圆过点M、N的切线方程分别为,
.(3分)
因为两切线都过点P,则有,
.
这表明M、N均在直线①上.由两点决定一条直线知,式①就是直线MN的方程,
其中(x0,y0)满足直线l的方程.(6分)
当点P在直线l上运动时,可理解为x0取遍一切实数,相应的y0为
代入①消去y0得②
对一切x0∈R恒成立.(9分)
变形可得
对一切x0∈R恒成立.故有
由此解得直线MN恒过定点.(12分)
(2)当MN∥l时,由式②知解得
代入②,得此时MN的方程为③
将此方程与椭圆方程联立,消去y得(15分)
由此可得,此时MN截椭圆所得弦的中点横坐标恰好为点的横坐标,
即
代入③式可得弦中点纵坐标恰好为点的纵坐标,
即
这就是说,点平分线段MN.(15)
解析
(1):证明:设P(x0,y0)、M(x1,y1)、N(x2,y2).
则椭圆过点M、N的切线方程分别为,
.(3分)
因为两切线都过点P,则有,
.
这表明M、N均在直线①上.由两点决定一条直线知,式①就是直线MN的方程,
其中(x0,y0)满足直线l的方程.(6分)
当点P在直线l上运动时,可理解为x0取遍一切实数,相应的y0为
代入①消去y0得②
对一切x0∈R恒成立.(9分)
变形可得
对一切x0∈R恒成立.故有
由此解得直线MN恒过定点.(12分)
(2)当MN∥l时,由式②知解得
代入②,得此时MN的方程为③
将此方程与椭圆方程联立,消去y得(15分)
由此可得,此时MN截椭圆所得弦的中点横坐标恰好为点的横坐标,
即
代入③式可得弦中点纵坐标恰好为点的纵坐标,
即
这就是说,点平分线段MN.(15)
已知关于x的二次函数y=x2-2mx+m2+m的图象与关于x的函数y=kx+1的图象交于两点A(x1,y1)、B(x2,y2)(x1<x2);
(1)当k=1,m=0或1时,求AB的长;
(2)当k=1,m为任何值时,猜想AB的长是否不变?并证明你的猜想;
(3)当m=0,无论k为何值时,猜想△AOB的形状,并证明你的猜想.
(平面内两点间的距离公式AB=).
正确答案
解:(1)当k=1,m=0时,如图.
由得x2-x-1=0,∴x1+x2=1,x1•x2=-1,
过点A、B分别作x轴、y轴的平行线,两线交于点C.
∵直线AB的解析式为y=x+1,
∴∠BAC=45°,△ABC是等腰直角三角形,
∴AB=AC=
|x2-x1|=
;
同理,当k=1,m=1时,AB=;…(4分)
(2)猜想:当k=1,m为任何值时,AB的长不变,即AB=.理由如下:
由y=x+1与y=x2-2mx+m2+m,联立得x2-(2m+1)x+m2+m-1=0,
∴x1+x2=2m+1,x1•x2=m2+m-1,
∴AB=AC=
|x2-x1|=
;…(6分)
(3)当m=0,k为任意常数时,△AOB为直角三角形,理由如下:
①当k=0时,则函数的图象为直线y=1,
由,得A(-1,1),B(1,1),显然△AOB为直角三角形;…(7分)
②当k=1时,则一次函数为直线y=x+1,
由,得x2-x-1=0,∴x1+x2=1,x1•x2=-1,
∴AB=AC=
|x2-x1|=
,∴AB2=10,
∵OA2+OB2=x12+y12+x22+y22=x12+x22+y12+y22=x12+x22+(x1+1)2+(x2+1)2
=x12+x22+(x12+2x1+1)+(x22+2x2+1)=2(x12+x22)+2(x1+x2)+2
=2(1+2)+2×1+2=10,
∴AB2=OA2+OB2,∴△AOB是直角三角形;…(10分)
③当k为任意实数,△AOB仍为直角三角形.
由,得x2-kx-1=0,∴x1+x2=k,x1•x2=-1,
∴AB2=(x1-x2)2+(y1-y2)2
=(x1-x2)2+(kx1-kx2)2
=(1+k2)(x1-x2)2
=(1+k2)[(x1+x2)2-4x1•x2]
=(1+k2)(4+k2)
=k4+5k2+4,
∵OA2+OB2=x12+y12+x22+y22
=x12+x22+y12+y22
=x12+x22+(kx1+1)2+(kx2+1)2
=x12+x22+(k2x12+2kx1+1)+(k2x22+2kx2+1)
=(1+k2)(x12+x22)+2k(x1+x2)+2
=(1+k2)(k2+2)+2k•k+2
=k4+5k2+4,
∴AB2=OA2+OB2,
∴△AOB为直角三角形.…(13分)
解析
解:(1)当k=1,m=0时,如图.
由得x2-x-1=0,∴x1+x2=1,x1•x2=-1,
过点A、B分别作x轴、y轴的平行线,两线交于点C.
∵直线AB的解析式为y=x+1,
∴∠BAC=45°,△ABC是等腰直角三角形,
∴AB=AC=
|x2-x1|=
;
同理,当k=1,m=1时,AB=;…(4分)
(2)猜想:当k=1,m为任何值时,AB的长不变,即AB=.理由如下:
由y=x+1与y=x2-2mx+m2+m,联立得x2-(2m+1)x+m2+m-1=0,
∴x1+x2=2m+1,x1•x2=m2+m-1,
∴AB=AC=
|x2-x1|=
;…(6分)
(3)当m=0,k为任意常数时,△AOB为直角三角形,理由如下:
①当k=0时,则函数的图象为直线y=1,
由,得A(-1,1),B(1,1),显然△AOB为直角三角形;…(7分)
②当k=1时,则一次函数为直线y=x+1,
由,得x2-x-1=0,∴x1+x2=1,x1•x2=-1,
∴AB=AC=
|x2-x1|=
,∴AB2=10,
∵OA2+OB2=x12+y12+x22+y22=x12+x22+y12+y22=x12+x22+(x1+1)2+(x2+1)2
=x12+x22+(x12+2x1+1)+(x22+2x2+1)=2(x12+x22)+2(x1+x2)+2
=2(1+2)+2×1+2=10,
∴AB2=OA2+OB2,∴△AOB是直角三角形;…(10分)
③当k为任意实数,△AOB仍为直角三角形.
由,得x2-kx-1=0,∴x1+x2=k,x1•x2=-1,
∴AB2=(x1-x2)2+(y1-y2)2
=(x1-x2)2+(kx1-kx2)2
=(1+k2)(x1-x2)2
=(1+k2)[(x1+x2)2-4x1•x2]
=(1+k2)(4+k2)
=k4+5k2+4,
∵OA2+OB2=x12+y12+x22+y22
=x12+x22+y12+y22
=x12+x22+(kx1+1)2+(kx2+1)2
=x12+x22+(k2x12+2kx1+1)+(k2x22+2kx2+1)
=(1+k2)(x12+x22)+2k(x1+x2)+2
=(1+k2)(k2+2)+2k•k+2
=k4+5k2+4,
∴AB2=OA2+OB2,
∴△AOB为直角三角形.…(13分)
过点M(2,0)的直线l与抛物线y2=x交于A,B两点,则的值为( )
正确答案
解析
解:设过点M(2,0)的直线l的方程为:x=ty+2,
A(x1,y1),B(x2,y2).
联立,得:y2-ty-2=0.
∴y1+y2=t,y1y2=-2.
=-2t2+2t2+4=4.
∴=x1x2+y1y2=4-2=2.
故选:C.
直线y=x+1被椭圆x2+2y2=4所截得的弦的中点坐标是( )
正确答案
解析
解:将直线y=x+1代入椭圆x2+2y2=4中,得x2+2(x+1)2=4
∴3x2+4x-2=0
∴弦的中点横坐标是x==-
,
代入直线方程中,得y=
∴弦的中点是(-,
)
故选B.
如图所示,椭圆C:x2+
=1(0<m<1)的左顶点为A,M是椭圆C上异于点A的任意一点,点P与点A关于点M对称.
(Ⅰ)若点P的坐标为(,
),求m的值;
(Ⅱ)若椭圆C上存在点M,使得OP⊥OM,求m的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)依题意,M是线段AP的中点,
因为A(-1,0),,
所以点M的坐标为.
由于点M在椭圆C上,
所以 ,解得
.
(Ⅱ)设M(x0,y0)(-1<x0<1),则 ,①
因为 M是线段AP的中点,所以 P(2x0+1,2y0).
因为 OP⊥OM,所以,
所以,即
.②
由①,②消去y0,整理得 .
所以 ,
当且仅当 时,上式等号成立.
所以m的取值范围是.
解析
解:(Ⅰ)依题意,M是线段AP的中点,
因为A(-1,0),,
所以点M的坐标为.
由于点M在椭圆C上,
所以 ,解得
.
(Ⅱ)设M(x0,y0)(-1<x0<1),则 ,①
因为 M是线段AP的中点,所以 P(2x0+1,2y0).
因为 OP⊥OM,所以,
所以,即
.②
由①,②消去y0,整理得 .
所以 ,
当且仅当 时,上式等号成立.
所以m的取值范围是.
如图,已知双曲线C1:
,曲线C2:|y|=|x|+1,P是平面内一点,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”
(1)在正确证明C1的左焦点是“C1-C2型点“时,要使用一条过该焦点的直线,试写出一条这样的直线的方程(不要求验证);
(2)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”;
(3)求证:圆x2+y2=内的点都不是“C1-C2型点”
正确答案
(1)解:C1的左焦点为(),写出的直线方程可以是以下形式:
或
,其中
.
(2)证明:因为直线y=kx与C2有公共点,
所以方程组有实数解,因此|kx|=|x|+1,得
.
若原点是“C1-C2型点”,则存在过原点的直线与C1、C2都有公共点.
考虑过原点与C2有公共点的直线x=0或y=kx(|k|>1).
显然直线x=0与C1无公共点.
如果直线为y=kx(|k|>1),则由方程组,得
,矛盾.
所以直线y=kx(|k|>1)与C1也无公共点.
因此原点不是“C1-C2型点”.
(3)证明:记圆O:,取圆O内的一点Q,设有经过Q的直线l与C1,C2都有公共点,显然l不与x轴垂直,
故可设l:y=kx+b.
若|k|≤1,由于圆O夹在两组平行线y=x±1与y=-x±1之间,因此圆O也夹在直线y=kx±1与y=-kx±1之间,
从而过Q且以k为斜率的直线l与C2无公共点,矛盾,所以|k|>1.
因为l与C1由公共点,所以方程组有实数解,
得(1-2k2)x2-4kbx-2b2-2=0.
因为|k|>1,所以1-2k2≠0,
因此△=(4kb)2-4(1-2k2)(-2b2-2)=8(b2+1-2k2)≥0,
即b2≥2k2-1.
因为圆O的圆心(0,0)到直线l的距离,
所以,从而
,得k2<1,与|k|>1矛盾.
因此,圆内的点不是“C1-C2型点”.
解析
(1)解:C1的左焦点为(),写出的直线方程可以是以下形式:
或
,其中
.
(2)证明:因为直线y=kx与C2有公共点,
所以方程组有实数解,因此|kx|=|x|+1,得
.
若原点是“C1-C2型点”,则存在过原点的直线与C1、C2都有公共点.
考虑过原点与C2有公共点的直线x=0或y=kx(|k|>1).
显然直线x=0与C1无公共点.
如果直线为y=kx(|k|>1),则由方程组,得
,矛盾.
所以直线y=kx(|k|>1)与C1也无公共点.
因此原点不是“C1-C2型点”.
(3)证明:记圆O:,取圆O内的一点Q,设有经过Q的直线l与C1,C2都有公共点,显然l不与x轴垂直,
故可设l:y=kx+b.
若|k|≤1,由于圆O夹在两组平行线y=x±1与y=-x±1之间,因此圆O也夹在直线y=kx±1与y=-kx±1之间,
从而过Q且以k为斜率的直线l与C2无公共点,矛盾,所以|k|>1.
因为l与C1由公共点,所以方程组有实数解,
得(1-2k2)x2-4kbx-2b2-2=0.
因为|k|>1,所以1-2k2≠0,
因此△=(4kb)2-4(1-2k2)(-2b2-2)=8(b2+1-2k2)≥0,
即b2≥2k2-1.
因为圆O的圆心(0,0)到直线l的距离,
所以,从而
,得k2<1,与|k|>1矛盾.
因此,圆内的点不是“C1-C2型点”.
设P(x1,y1),Q(x2,y2)是抛物线y2=2px(p>0)上相异两点,Q、P到y轴的距离的积为4且
.
(1)求该抛物线的标准方程.
(2)过Q的直线与抛物线的另一交点为R,与x轴交点为T,且Q为线段RT的中点,试求弦PR长度的最小值.
正确答案
解:(1)∵•
=0,则x1x2+y1y2=0,
又P、Q在抛物线上,故y12=2px1,y22=2px2,
故得+y1y2=0,∴y1y2=-4p2,
∴,
又|x1x2|=4,故得4p2=4,p=1.
所以抛物线的方程为y2=2x;
(2)如图,设直线PQ过点E(a,0)且方程为x=my+a
联立方程组,消去x得y2-2my-2a=0
∴①
设直线PR与x轴交于点M(b,0),则可设直线PR方程为x=ny+b,并设R(x3,y3),
联立方程组,消去x得y2-2ny-2b=0
∴②
由①、②可得
由题意,Q为线段RT的中点,∴y3=2y2,∴b=2a.
又由(Ⅰ)知,y1y2=-4,代入①,可得
-2a=-4,∴a=2.故b=4.
∴y1y3=-8
∴
=.
当n=0,即直线PQ垂直于x轴时|PR|取最小值.
解析
解:(1)∵•
=0,则x1x2+y1y2=0,
又P、Q在抛物线上,故y12=2px1,y22=2px2,
故得+y1y2=0,∴y1y2=-4p2,
∴,
又|x1x2|=4,故得4p2=4,p=1.
所以抛物线的方程为y2=2x;
(2)如图,设直线PQ过点E(a,0)且方程为x=my+a
联立方程组,消去x得y2-2my-2a=0
∴①
设直线PR与x轴交于点M(b,0),则可设直线PR方程为x=ny+b,并设R(x3,y3),
联立方程组,消去x得y2-2ny-2b=0
∴②
由①、②可得
由题意,Q为线段RT的中点,∴y3=2y2,∴b=2a.
又由(Ⅰ)知,y1y2=-4,代入①,可得
-2a=-4,∴a=2.故b=4.
∴y1y3=-8
∴
=.
当n=0,即直线PQ垂直于x轴时|PR|取最小值.
扫码查看完整答案与解析