- 直线与圆锥曲线
- 共2643题
已知点,直线
,动点P到点F的距离等于它到直线l的距离.
(Ⅰ)试判断动点P的轨迹C的形状,并求出其标准方程;
(Ⅱ)若过A(0,2)的直线n与轨迹C有且只有一个公共点,求直线n的方程.
正确答案
解:(I)由已知得动点P的轨迹为以点F为焦点,以直线l:
为准线的抛物线,
∴点P的轨迹方程是y2=-2x.
(II)①当直线n的斜率不存在时,直线n的方程为x=0,直线l与抛物线y2=-2x切于点(0,0).
②当直线n斜率存在时,设直线n的斜率为k,直线n方程为y=kx+2,
代入y2=-2x得:k2x2+2(2k+1)x+4=0.
当k=0时,直线n的方程为y=2,n的方程与抛物线y2=-2x有且只有一个公共点(-2,2).
当k≠0时,由△=0得,则直线n的方程:x+4y-8=0.
综上所述:所求直线n的方程为x=0和y=2及x+4y-8=0.
解析
解:(I)由已知得动点P的轨迹为以点F为焦点,以直线l:
为准线的抛物线,
∴点P的轨迹方程是y2=-2x.
(II)①当直线n的斜率不存在时,直线n的方程为x=0,直线l与抛物线y2=-2x切于点(0,0).
②当直线n斜率存在时,设直线n的斜率为k,直线n方程为y=kx+2,
代入y2=-2x得:k2x2+2(2k+1)x+4=0.
当k=0时,直线n的方程为y=2,n的方程与抛物线y2=-2x有且只有一个公共点(-2,2).
当k≠0时,由△=0得,则直线n的方程:x+4y-8=0.
综上所述:所求直线n的方程为x=0和y=2及x+4y-8=0.
已知椭圆的离心率为
,长轴长为4,M为右顶点,过右焦点F的直线与椭圆交于A、B两点,直线AM、BM与x=4分别交于P、Q两点,(P、Q两点不重合).
(1)求椭圆的标准方程;
(2)当直线AB与x轴垂直时,求证:
(3)当直线AB的斜率为2时,(2)的结论是否还成立,若成立,请证明;若不成立,说明理由.
正确答案
解:(1)由题意有2a=4,a=2,,c=1,b2=3
∴椭圆的标准方程为 …(3分)
(2)直线AB与x轴垂直,则直线AB的方程是x=1
则A(1,)B(1,-
),M(2,0)
AM、BM与x=1分别交于P、Q两点,A,M,P三点共线,
,
共线 …(4分)
可求P(4,-3),∴,
同理:Q(4,3),
∴命题成立. …(5分)
(3)若直线AB的斜率为2,∴直线AB的方程为y=2(x-1),
又设A(x1,y1),B(x2,y2),P(x3,y3),Q(x4,y4)
联立消y得 19x2-32x+4=0
∴
∴…(7分)
又∵A、M、P三点共线,
∴同理
∴,
∴
综上所述:,结论仍然成立…(10分)
解析
解:(1)由题意有2a=4,a=2,,c=1,b2=3
∴椭圆的标准方程为 …(3分)
(2)直线AB与x轴垂直,则直线AB的方程是x=1
则A(1,)B(1,-
),M(2,0)
AM、BM与x=1分别交于P、Q两点,A,M,P三点共线,
,
共线 …(4分)
可求P(4,-3),∴,
同理:Q(4,3),
∴命题成立. …(5分)
(3)若直线AB的斜率为2,∴直线AB的方程为y=2(x-1),
又设A(x1,y1),B(x2,y2),P(x3,y3),Q(x4,y4)
联立消y得 19x2-32x+4=0
∴
∴…(7分)
又∵A、M、P三点共线,
∴同理
∴,
∴
综上所述:,结论仍然成立…(10分)
已知椭圆Γ:=1(a>b>0)的右焦点为(2
,0),且椭圆Γ过点(3,1).
(1)求椭圆Γ的方程;
(2)设斜率为1的直线l与椭圆Γ交于不同两点A、B,以线段AB为底边作等腰三角形PAB,其中顶点P的坐标为(-3,2),求△PAB的面积.
正确答案
解:(1)由已知得c=2,
∵椭圆Γ过点(3,1),
∴,
∵a2-b2=8,
∴解得a2=12,b2=4,
∴椭圆Γ的方程为. …(6分)
(2)设l:y=x+b,
代入,得4x2+6bx+3b2-12=0,
根据韦达定理xA+xB=-,xAxB=
,
∴yA+yB=,
设M为AB的中点,则M(-,
),AB的中垂线的斜率k=-1,
∴AB的中垂线:x+y+=0,将P(-3,2)代入,得b=2,
∴l:x-y+2=0,根据弦长公式可得AB=3,d=
,
∴S△PAB=×3
×
=
.
解析
解:(1)由已知得c=2,
∵椭圆Γ过点(3,1),
∴,
∵a2-b2=8,
∴解得a2=12,b2=4,
∴椭圆Γ的方程为. …(6分)
(2)设l:y=x+b,
代入,得4x2+6bx+3b2-12=0,
根据韦达定理xA+xB=-,xAxB=
,
∴yA+yB=,
设M为AB的中点,则M(-,
),AB的中垂线的斜率k=-1,
∴AB的中垂线:x+y+=0,将P(-3,2)代入,得b=2,
∴l:x-y+2=0,根据弦长公式可得AB=3,d=
,
∴S△PAB=×3
×
=
.
已知椭圆C:+
=1(a>b>0)的离心率为
,过右焦点F且斜率为1的直线交椭圆C于A,B两点,N为弦AB的中点.
(1)求直线ON(O为坐标原点)的斜率KON;
(2)对于椭圆C上任意一点M,试证:总存在角θ(θ∈R)使等式:=cosθ
+sinθ
成立.
正确答案
解:(1)设椭圆的焦距为2c,因为,
所以有,故有a2=3b2.从而椭圆C的方程可化为:x2+3y2=3b2①
易知右焦点F的坐标为(),
据题意有AB所在的直线方程为:②
由①,②有:③
设A(x1,y1),B(x2,y2),弦AB的中点N(x0,y0),由③及韦达定理有:.
所以,即为所求.
(2)显然与
可作为平面向量的一组基底,由平面向量基本定理,对于这一平面内的向量
,
有且只有一对实数λ,μ,使得等式成立.
设M(x,y),由1)中各点的坐标有:(x,y)=λ(x1,y1)+μ(x2,y2),
所以x=λx1+μx2,y=λy1+μy2.
又点在椭圆C上,所以有(λx1+μx2)2+3(λy1+μy2)2=3b2
整理为λ2(x12+3y12)+μ2(x22+3y22)+2λμ(x1x2+3y1y2)=3b2.④
由③有:.
所以
=3b2-9b2+6b2=0⑤
又A﹑B在椭圆上,故有(x12+3y12)=3b2,(x22+3y22)=3b2⑥
将⑤,⑥代入④可得:λ2+μ2=1.
对于椭圆上的每一个点M,总存在一对实数,使等式成立,
而λ2+μ2=1
在直角坐标系x-o-y中,取点P(λ,μ),
设以x轴正半轴为始边,以射线OP为终边的角为θ,显然λ=cosθ,μ=sinθ.
也就是:对于椭圆C上任意一点M,总存在角θ(θ∈R)使等式:=cosθ
+sinθ
成立.
解析
解:(1)设椭圆的焦距为2c,因为,
所以有,故有a2=3b2.从而椭圆C的方程可化为:x2+3y2=3b2①
易知右焦点F的坐标为(),
据题意有AB所在的直线方程为:②
由①,②有:③
设A(x1,y1),B(x2,y2),弦AB的中点N(x0,y0),由③及韦达定理有:.
所以,即为所求.
(2)显然与
可作为平面向量的一组基底,由平面向量基本定理,对于这一平面内的向量
,
有且只有一对实数λ,μ,使得等式成立.
设M(x,y),由1)中各点的坐标有:(x,y)=λ(x1,y1)+μ(x2,y2),
所以x=λx1+μx2,y=λy1+μy2.
又点在椭圆C上,所以有(λx1+μx2)2+3(λy1+μy2)2=3b2
整理为λ2(x12+3y12)+μ2(x22+3y22)+2λμ(x1x2+3y1y2)=3b2.④
由③有:.
所以
=3b2-9b2+6b2=0⑤
又A﹑B在椭圆上,故有(x12+3y12)=3b2,(x22+3y22)=3b2⑥
将⑤,⑥代入④可得:λ2+μ2=1.
对于椭圆上的每一个点M,总存在一对实数,使等式成立,
而λ2+μ2=1
在直角坐标系x-o-y中,取点P(λ,μ),
设以x轴正半轴为始边,以射线OP为终边的角为θ,显然λ=cosθ,μ=sinθ.
也就是:对于椭圆C上任意一点M,总存在角θ(θ∈R)使等式:=cosθ
+sinθ
成立.
如图:椭圆
,其准线与x轴交点为D,一直线过右焦点F与椭圆交于A,B两点,当△ABD面积为
时,求直线AB的方程.
正确答案
解:易得椭圆右焦点F的坐标(1,0),
点D的坐标为(2,0),
故|FD|=1.
显示直线AB与x轴不重合,
故设直线AB的方程为x=ty+1,
A(x1,y1),B(x2,y2),
由
于是
所以,
整理得2t4-t2-1=0,
解得t2=1或(舍去),
故t=1或t=-1.
所以直线AB的方程为x-y-1=0或x+y-1=0.
解析
解:易得椭圆右焦点F的坐标(1,0),
点D的坐标为(2,0),
故|FD|=1.
显示直线AB与x轴不重合,
故设直线AB的方程为x=ty+1,
A(x1,y1),B(x2,y2),
由
于是
所以,
整理得2t4-t2-1=0,
解得t2=1或(舍去),
故t=1或t=-1.
所以直线AB的方程为x-y-1=0或x+y-1=0.
已知椭圆的离心率为
,F1、F2分别为椭圆C的左、右焦点,
是椭圆C上一点.
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)过点Q(1,0)的直线l交椭圆C于A、B两点,O是坐标原点,且,求直线l的方程.
正确答案
解:(Ⅰ)∵在椭圆C上,∴
又∵,a2=b2+c2,解得a2=4,b2=1,
故所求椭圆方程为.…5分
(Ⅱ)∵,∴
.
当直线l的斜率不存在时,直线l的方程为x=1,
由,∴
与
矛盾,故直线l的斜率存在且不为零
设直线l的方程为y=k(x-1),A(x1,y1),B(x2,y2).
由,得(4k2+1)x2-8k2x+4(k2-1)=0,∴
,
,
∴;
由,得x1x2+y1y2=0,解得k=±2,
∴所求直线l的方程为2x-y-2=0或2x+y-2=0.…13分.
解析
解:(Ⅰ)∵在椭圆C上,∴
又∵,a2=b2+c2,解得a2=4,b2=1,
故所求椭圆方程为.…5分
(Ⅱ)∵,∴
.
当直线l的斜率不存在时,直线l的方程为x=1,
由,∴
与
矛盾,故直线l的斜率存在且不为零
设直线l的方程为y=k(x-1),A(x1,y1),B(x2,y2).
由,得(4k2+1)x2-8k2x+4(k2-1)=0,∴
,
,
∴;
由,得x1x2+y1y2=0,解得k=±2,
∴所求直线l的方程为2x-y-2=0或2x+y-2=0.…13分.
已知两点A、B分别在直线y=x和y=-x上运动,且,动点P满足
(O为坐标原点),点P的轨迹记为曲线C.
(1)求曲线C的方程;
(2)过曲线C上任意一点作它的切线l,与椭圆交于M、N两点,求证:
为定值.
正确答案
解:(1)(方法一)设P(x,y),A(x1,x1),B(x2,-x2).
∵,∴P是线段AB的中点,∴
(2分)
∵,∴
,∴
.
∴化简得点P的轨迹C的方程为.(5分)
(方法二)∵,∴P为线段AB的中点、(2分)
∵M、N分别在直线y=x和y=-x上,∴∠AOB=90°.
又,∴
,∴点P在以原点为圆心,
为半径的圆上、
∴点P的轨迹C的方程为.(5分)
(2)证明:当直线l的斜率存在时,设l:y=kx+m,
∵l与C相切,∴=
,∴
.
联立,∴
.
设M(x1,y1),N(x2,y2),则x1•x2=,
.(8分)
∴•
=x1x2+y1y2=
.
又,∴
•
=0.(10分)
当直线l的斜率不存在时,l的方程为x=±,代入椭圆方程得
M(,
),N(
,-
)或M(-
,
),N(-
,-
),
此时,•
=
-
=0.
综上所述,•
为定值0.(12分)
解析
解:(1)(方法一)设P(x,y),A(x1,x1),B(x2,-x2).
∵,∴P是线段AB的中点,∴
(2分)
∵,∴
,∴
.
∴化简得点P的轨迹C的方程为.(5分)
(方法二)∵,∴P为线段AB的中点、(2分)
∵M、N分别在直线y=x和y=-x上,∴∠AOB=90°.
又,∴
,∴点P在以原点为圆心,
为半径的圆上、
∴点P的轨迹C的方程为.(5分)
(2)证明:当直线l的斜率存在时,设l:y=kx+m,
∵l与C相切,∴=
,∴
.
联立,∴
.
设M(x1,y1),N(x2,y2),则x1•x2=,
.(8分)
∴•
=x1x2+y1y2=
.
又,∴
•
=0.(10分)
当直线l的斜率不存在时,l的方程为x=±,代入椭圆方程得
M(,
),N(
,-
)或M(-
,
),N(-
,-
),
此时,•
=
-
=0.
综上所述,•
为定值0.(12分)
已知动点M到定点F(1,0)的距离与到定直线l:x=-1的距离相等,点C在直线l上.
(1)求动点M的轨迹方程;
(2)设过定点F,法向量的直线与(1)中的轨迹相交于A,B两点,判断∠ACB能否为钝角并说明理由.
正确答案
解:(1)动点M到定点F(1,0)的距离与到定直线l:x=-1的距离相等,
所以M的轨迹是以点F为焦点,直线l为准线的抛物线,
轨迹方程为y2=4x(6分)
(2)由题意,直线AB的方程为4x-3y-4=0(8分)
故A、B两点的坐标满足方程组
得A(4,4),
设C(-1,y),则,
(10分)
由,
所以∠ACB不可能为钝角.(13分)
解析
解:(1)动点M到定点F(1,0)的距离与到定直线l:x=-1的距离相等,
所以M的轨迹是以点F为焦点,直线l为准线的抛物线,
轨迹方程为y2=4x(6分)
(2)由题意,直线AB的方程为4x-3y-4=0(8分)
故A、B两点的坐标满足方程组
得A(4,4),
设C(-1,y),则,
(10分)
由,
所以∠ACB不可能为钝角.(13分)
已知椭圆的离心率为e=
,且过点(
)
(Ⅰ)求椭圆的方程;
(Ⅱ)设直线l:y=kx+m(k≠0,m>0)与椭圆交于P,Q两点,且以PQ为对角线的菱形的一顶点为(-1,0),求:△OPQ面积的最大值及此时直线l的方程.
正确答案
解:(Ⅰ)∵e=,∴c=
a,∴b2=a2-c2=
,故所求椭圆为:
.
又椭圆过点 (),∴
,∴a2=4,b2=1,
∴.
(Ⅱ)设P(x1,y1),Q(x2,y2),PQ的中点为(x0,y0)
将直线y=kx+m与 联立得 (1+4k2)x2+8kmx+4m2-4=0,
∵△=16(4k2+1-m2 )>0,即 4k2+1-m2>0 ①,
又x0==
,y0=
=
,又点[-1,0]不在椭圆OE上.
依题意有 =
,整理得3km=4k2+1 ②. 由①②可得k2>
,
∵m>0,∴k>0,∴k>,
设O到直线l的距离为d,
则S△OPQ==
==
.
当 =
时,△OPQ 的面积取最大值1,此时k=
,m=
,
∴直线方程为 y=x+
.
解析
解:(Ⅰ)∵e=,∴c=
a,∴b2=a2-c2=
,故所求椭圆为:
.
又椭圆过点 (),∴
,∴a2=4,b2=1,
∴.
(Ⅱ)设P(x1,y1),Q(x2,y2),PQ的中点为(x0,y0)
将直线y=kx+m与 联立得 (1+4k2)x2+8kmx+4m2-4=0,
∵△=16(4k2+1-m2 )>0,即 4k2+1-m2>0 ①,
又x0==
,y0=
=
,又点[-1,0]不在椭圆OE上.
依题意有 =
,整理得3km=4k2+1 ②. 由①②可得k2>
,
∵m>0,∴k>0,∴k>,
设O到直线l的距离为d,
则S△OPQ==
==
.
当 =
时,△OPQ 的面积取最大值1,此时k=
,m=
,
∴直线方程为 y=x+
.
设点P为圆O:x2+y2=4上的一动点,点Q为点P在x轴上的射影,动点M满足:=
.
(1)求动点M的轨迹E的方程;
(2)过点F(-,0)作直线l交圆O于A、B两点,交(1)中的轨迹E于点C、D两点,问:是否存在这样的直线l,使得
=
成立?若存在,求出所有的直线l的方程;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(1)设点M的坐标为(x,y),则由题意知点P的坐标为(x,2y)
因为P在圆O:x2+y2=4,所以x2+4y2=4
故所求动点M的轨迹方程为
(2)①当直线l垂直于x轴时,由于F()易知|AF|=|BF|=1,|CF|=|DF|=
,所以
,不合题意.
②当直线l与x轴不垂直时,设其方程为y=k(x+),代入x2+y2=4,整理得
,
△1=
设A(x1,y1),B(x2,y2),则
所以|AF|=
|BF|=
从而=
=
将y=k(x+)代入x2+4y2=4,整理得(1+4k2)x2+8
k2x+4(3k2-1)=0
△2=
设C(x3,y3)D(x4,y4),则
所以|CF|==
|DF|==
从而
故⇔
⇔
⇔
综上,存在两条符合条件的直线,其方程为y=
解析
解:(1)设点M的坐标为(x,y),则由题意知点P的坐标为(x,2y)
因为P在圆O:x2+y2=4,所以x2+4y2=4
故所求动点M的轨迹方程为
(2)①当直线l垂直于x轴时,由于F()易知|AF|=|BF|=1,|CF|=|DF|=
,所以
,不合题意.
②当直线l与x轴不垂直时,设其方程为y=k(x+),代入x2+y2=4,整理得
,
△1=
设A(x1,y1),B(x2,y2),则
所以|AF|=
|BF|=
从而=
=
将y=k(x+)代入x2+4y2=4,整理得(1+4k2)x2+8
k2x+4(3k2-1)=0
△2=
设C(x3,y3)D(x4,y4),则
所以|CF|==
|DF|==
从而
故⇔
⇔
⇔
综上,存在两条符合条件的直线,其方程为y=
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