- 直线与圆锥曲线
- 共2643题
已知椭圆C:+
=1 (a>b>0)以双曲线
的焦点为顶点,其离心率与双曲线的离心率互为倒数.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若椭圆C的左、右顶点分别为点A,B,点M是椭圆C上异于A,B的任意一点.
①求证:直线MA,MB的斜率之积为定值;
②若直线MA,MB与直线x=4分别交于点P,Q,求线段PQ长度的最小值.
正确答案
解:(1)易知双曲线的焦点为(-2,0),(2,0),离心率为
,
则在椭圆C中a=2,e=,故在椭圆C中c=
,b=1,∴椭圆C的方程为
.
(2)①设M(x0,y0)(x0≠±2),由题易知A(-2,0),B(2,0),则kMA=,kMB=
,
∴kMA•kMB==
,
∵点M在椭圆C上,∴,即
=-
,故kMA•kMB=
,即直线MA,MB的斜率之积为定值.
②设P(4,y1),Q(4,y2),则kMA=kPA=,kMB=kBQ=
,
由①得,即y1y2=-3,当y1>0,y2<0时,|PQ|=|y1-y2|≥2
=2
,当且仅当y1=
,y2=-
时等号成立.
同理,当y1<0,y2>0时,当且仅当y1=-,y2=
时,|PQ|有最小值2
.
解析
解:(1)易知双曲线的焦点为(-2,0),(2,0),离心率为
,
则在椭圆C中a=2,e=,故在椭圆C中c=
,b=1,∴椭圆C的方程为
.
(2)①设M(x0,y0)(x0≠±2),由题易知A(-2,0),B(2,0),则kMA=,kMB=
,
∴kMA•kMB==
,
∵点M在椭圆C上,∴,即
=-
,故kMA•kMB=
,即直线MA,MB的斜率之积为定值.
②设P(4,y1),Q(4,y2),则kMA=kPA=,kMB=kBQ=
,
由①得,即y1y2=-3,当y1>0,y2<0时,|PQ|=|y1-y2|≥2
=2
,当且仅当y1=
,y2=-
时等号成立.
同理,当y1<0,y2>0时,当且仅当y1=-,y2=
时,|PQ|有最小值2
.
如图,已知椭圆
的左焦点为F,过点F的直线交椭圆于A,B两点,线段AB的中点为G,AB的中垂线与x轴和y轴分别交于D,E两点.
(Ⅰ)若点G的横坐标为,求直线AB的斜率;
(Ⅱ)记△GFD的面积为S1,△OED(O为原点)的面积为S2.试问:是否存在直线AB,使得S1=S2?说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)依题意,直线AB的斜率存在,设其方程为y=k(x+1).
将其代入,整理得 (4k2+3)x2+8k2x+4k2-12=0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),所以.
故点G的横坐标为.
依题意,得,解得
.
(Ⅱ)假设存在直线AB,使得 S1=S2,显然直线AB不能与x,y轴垂直.
由(Ⅰ)可得 .
因为DG⊥AB,所以 ,
解得,即
.
因为△GFD∽△OED,所以S1=S2,所以|GD|=|OD|.
所以,
整理得8k2+9=0.
因为此方程无解,所以不存在直线AB,使得 S1=S2.
解析
解:(Ⅰ)依题意,直线AB的斜率存在,设其方程为y=k(x+1).
将其代入,整理得 (4k2+3)x2+8k2x+4k2-12=0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),所以.
故点G的横坐标为.
依题意,得,解得
.
(Ⅱ)假设存在直线AB,使得 S1=S2,显然直线AB不能与x,y轴垂直.
由(Ⅰ)可得 .
因为DG⊥AB,所以 ,
解得,即
.
因为△GFD∽△OED,所以S1=S2,所以|GD|=|OD|.
所以,
整理得8k2+9=0.
因为此方程无解,所以不存在直线AB,使得 S1=S2.
已知过抛物线x2=4y的焦点,斜率为k(k>0)的直线l交抛物线于A(x1,y2),B(x2,y2)(x1<x2)两点,且|AB|=8.
(1)求直线l的方程;
(2)若点C(x3,y3)是抛物线弧AB上的一点,求△ABC面积的最大值,并求出点C的坐标.
正确答案
解:(1)抛物线x2=4y的焦点(0,1),
设直线AB的方程是y=kx+1,
联立,整理得x2-4kx-4=0,
∴x1+x2=4k,
由抛物线定义得:|AB|=y1+y2+2=k(x1+x2)+4=8,
∴k2=1,k=±1.
∵k>0,∴k=1,直线方程为:y=x+1.
(2)设与直线l平行的直线方程为y=x+m,
由题意可知当该直线与抛物线相切时,该切点到直线l的距离最大,
,令
,解得x=2.
∴点C(2,1),点C到直线AB距离,
.
解析
解:(1)抛物线x2=4y的焦点(0,1),
设直线AB的方程是y=kx+1,
联立,整理得x2-4kx-4=0,
∴x1+x2=4k,
由抛物线定义得:|AB|=y1+y2+2=k(x1+x2)+4=8,
∴k2=1,k=±1.
∵k>0,∴k=1,直线方程为:y=x+1.
(2)设与直线l平行的直线方程为y=x+m,
由题意可知当该直线与抛物线相切时,该切点到直线l的距离最大,
,令
,解得x=2.
∴点C(2,1),点C到直线AB距离,
.
如图,抛物线
的焦点到准线的距离与椭圆
的长半轴相等,设椭圆的右顶点为A,C1,C2在第一象限的交点为B,O为坐标原点,且△OAB的面积为
(1)求椭圆C2的标准方程;
(2)过点A作直线l交C1于C,D两点,射线OC,OD分别交C2于E,F两点.
(I)求证:O点在以EF为直径的圆的内部;
(II)记△OEF,△OCD的面积分别为S1,S2,问是否存在直线l,使得S2=3S1?请说明理由.
正确答案
解:(1)p=2,得椭圆的长半轴a=2,
∵,
∴.
代入抛物线求得,
∴椭圆C2方程为.
(2)(I)设直线l的方程为:x=my+2,
由,得y2-4my-8=0,
设C(x1,y1),D(x2,y2),
∴y1+y2=4m,y1y2=-8,
∴x1x2=4,
∴,
∴∠COD>90°,
又∵∠EOF=∠COD,
∴∠EOF>90°,
∴O点在以EF为直径的圆的内部.
(II),
直线OC的斜率为,
∴直线OC的方程为.
由,
得,
∴,
∴,
∵m∈R,∴,
∴不存在直线l使得S2=3S1.
解析
解:(1)p=2,得椭圆的长半轴a=2,
∵,
∴.
代入抛物线求得,
∴椭圆C2方程为.
(2)(I)设直线l的方程为:x=my+2,
由,得y2-4my-8=0,
设C(x1,y1),D(x2,y2),
∴y1+y2=4m,y1y2=-8,
∴x1x2=4,
∴,
∴∠COD>90°,
又∵∠EOF=∠COD,
∴∠EOF>90°,
∴O点在以EF为直径的圆的内部.
(II),
直线OC的斜率为,
∴直线OC的方程为.
由,
得,
∴,
∴,
∵m∈R,∴,
∴不存在直线l使得S2=3S1.
过点P(3,0)的直线l与抛物线y2=4x交于A、B两点,则=______.
正确答案
-3
解析
解:设直线l的方程为x=ky+3,代入C:y2=4x可得y2-4ky-12=0
设A(x1,y1),B(x2,y2)
则y1y2=-12,y1+y2=4k,
∴x1+x2=k(y1+y2)+6=4k2+6;x1x2=(ky1+3)(ky2+3)=k2y1y2+3k(y1+y2)+9=9
∴=x1x2+y1y2=-12+9=-3
故答案为:-3
给定椭圆C:,称圆心在原点O、半径是
的圆为椭圆C的“准圆”.已知椭圆C的一个焦点为
,其短轴的一个端点到点F的距离为
.
(1)求椭圆C和其“准圆”的方程;
(2)过椭圆C的“准圆”与y轴正半轴的交点P作直线l1,l2,使得l1,l2与椭圆C都只有一个交点,求l1,l2的方程;
(3)若点A是椭圆C的“准圆”与x轴正半轴的交点,B,D是椭圆C上的两相异点,且BD⊥x轴,求的取值范围.
正确答案
解:(1)由题意可得:,
,b=1,∴r=
=2.
∴椭圆C的方程为,其“准圆”的方程为x2+y2=4;
(2)由“准圆”的方程为x2+y2=4,令x=0,解得y=±2,取P(0,2),
设过点P且与椭圆相切的直线l的方程为m(y-2)=x,
联立,消去x得到关于y的一元二次方程(3+m2)y2-4m2y+4m2-3=0,
∴△=16m4-4(3+m2)(4m2-3)=0,解得m=±1,
故直线l1、l2的方程分别为:y=x+2,y=-x+2.
(3)由“准圆”的方程为x2+y2=4,令y=0,解得x=±2,取点A(2,0).
设点B(x0,y0),则D(x0,-y0).
∴=(x0-2,y0)•(x0-2,-y0)=
,
∵点B在椭圆上,∴
,∴
,
∴=
=
,
∵,
∴,
∴,即
的取值范围为
解析
解:(1)由题意可得:,
,b=1,∴r=
=2.
∴椭圆C的方程为,其“准圆”的方程为x2+y2=4;
(2)由“准圆”的方程为x2+y2=4,令x=0,解得y=±2,取P(0,2),
设过点P且与椭圆相切的直线l的方程为m(y-2)=x,
联立,消去x得到关于y的一元二次方程(3+m2)y2-4m2y+4m2-3=0,
∴△=16m4-4(3+m2)(4m2-3)=0,解得m=±1,
故直线l1、l2的方程分别为:y=x+2,y=-x+2.
(3)由“准圆”的方程为x2+y2=4,令y=0,解得x=±2,取点A(2,0).
设点B(x0,y0),则D(x0,-y0).
∴=(x0-2,y0)•(x0-2,-y0)=
,
∵点B在椭圆上,∴
,∴
,
∴=
=
,
∵,
∴,
∴,即
的取值范围为
已知双曲线C:的离心率为
,且
.
(Ⅰ)求双曲线C的方程;
(Ⅱ)已知直线x-y+m=0与双曲线C交于不同的两点A,B,且线段AB的中点在圆x2+y2=5上,求m的值.
正确答案
解:(I)∵双曲线C:的离心率为
,且
.
∴,解得
∴双曲线C的方程为;
(2)设点A(x1,y1),B(x2,y2),线段AB的中点M(s,t),则,
=1.
由,
,
两式相减得=0,∴
又线段AB的中点在圆x2+y2=5上,∴s2+t2=5,联立解得,或
.
又中点M在直线x-y+m=0上,∴1-2+m=0或-1-(-2)+m=0,
解得m=1或-1.
解析
解:(I)∵双曲线C:的离心率为
,且
.
∴,解得
∴双曲线C的方程为;
(2)设点A(x1,y1),B(x2,y2),线段AB的中点M(s,t),则,
=1.
由,
,
两式相减得=0,∴
又线段AB的中点在圆x2+y2=5上,∴s2+t2=5,联立解得,或
.
又中点M在直线x-y+m=0上,∴1-2+m=0或-1-(-2)+m=0,
解得m=1或-1.
已知双曲线x2-y2=2,过定点P(2,0)作直线l与双曲线有且只有一个交点,则这样的直线l的条数为( )
正确答案
解析
解:如图所示.
由题意可知直线l的斜率存在,设直线l的方程为y=k(x-2),
联立,化为(1-k2)x2+4k2x-4k2-2=0,
①当1-k2=0时,解得k=±1,得到直线l:y=±(x-2),分别与渐近线y=±x平行,因此与双曲线只有一个交点,满足题意;
②当1-k2≠0时,由△=16k4-4(1-k2)(-4k2-2)=0,解得.
得到直线l:,此时直线l分别与双曲线的左支相切,
而与右支由一个交点,故此时有两个交点,不满足条件.
综上可知:过定点P(2,0)作直线l与双曲线有且只有一个交点的这样的直线l只有2条.
故选:B.
已知抛物线C:x2=16y的焦点为F,准线为l,M是l上一点,P是直线MF与C的一个交点,若=3
,则|PF|=( )
正确答案
解析
解:抛物线C:x2=16y的焦点为F(0,4),准线为l:y=-4,
设M(a,-4),P(m,),
则=(a,-8),
=(m,
-4),
∵=3
,
∴m=3a,-8=,
∴m2=,
由抛物线的定义可得
|PF|=.
故选:A
已知椭圆C:的两个焦点分别为F1,F2,且|F1F2|=2,点P在椭圆上,且△PF1F2的周长为6.
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)若点P的坐标为(2,1),不过原点O的直线l与椭圆C相交于A,B两点,设线段AB的中点为M,点P到直线l的距离为d,且M,O,P三点共线.求的最大值.
正确答案
解:(I)由题意得2c=2,2a+2c=6.
解得a=2,c=1,
又b2=a2-c2=3,
所以椭圆C的方程为.
(II)设A(x1,y1),B(x2,y2).
当直线l与x轴垂直时,由椭圆的对称性可知,点M在x轴上,且与O点不重合,
显然M,O,P三点不共线,不符合题设条件.
故可设直线l的方程为y=kx+m(m≠0).
由消去y整理得
(3+4k2)x2+8kmx+4m2-12=0.①
则△=64k2m2-4(3+4k2)(4m2-12)>0,
∴,
.
所以点M的坐标为.
∵M,O,P三点共线,
∴kOM=kOP,∴,
∵m≠0,∴.
此时方程①为3x2-3mx+m2-3=0,
则△=3(12-m2)>0,得.
x1+x2=m,.
∴|AB|2=
=,
又=
,
∴=
=
,
故当时,
的最大值为
.
解析
解:(I)由题意得2c=2,2a+2c=6.
解得a=2,c=1,
又b2=a2-c2=3,
所以椭圆C的方程为.
(II)设A(x1,y1),B(x2,y2).
当直线l与x轴垂直时,由椭圆的对称性可知,点M在x轴上,且与O点不重合,
显然M,O,P三点不共线,不符合题设条件.
故可设直线l的方程为y=kx+m(m≠0).
由消去y整理得
(3+4k2)x2+8kmx+4m2-12=0.①
则△=64k2m2-4(3+4k2)(4m2-12)>0,
∴,
.
所以点M的坐标为.
∵M,O,P三点共线,
∴kOM=kOP,∴,
∵m≠0,∴.
此时方程①为3x2-3mx+m2-3=0,
则△=3(12-m2)>0,得.
x1+x2=m,.
∴|AB|2=
=,
又=
,
∴=
=
,
故当时,
的最大值为
.
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