- 直线与圆锥曲线
- 共2643题
已知椭圆+
=1(a>b>0)的离心率为
,且过点(
,
).
(1)求椭圆C的方程;
(2)设椭圆的左、右顶点分别为A、B,点S是椭圆上位于x轴上方的动点,直线AS,BS与直线l:x=分别交于M、N两点,求线段MN长度的最小值.
正确答案
解:(1)∵椭圆+
=1(a>b>0)的离心率为
,且过点(
,
),
∴,解得a=2,b=1.
∴椭圆C的方程为:.
(2)设直线AS的斜率为k>0,
∵kAS•kBS=-,
∴.
∴直线AS,BS的方程分别为:
y=k(x+2),y=.
令x=,则M
,N
.
∴|MN|==
,当且仅当k=
时取等号.
∴线段MN长度的最小值为.
解析
解:(1)∵椭圆+
=1(a>b>0)的离心率为
,且过点(
,
),
∴,解得a=2,b=1.
∴椭圆C的方程为:.
(2)设直线AS的斜率为k>0,
∵kAS•kBS=-,
∴.
∴直线AS,BS的方程分别为:
y=k(x+2),y=.
令x=,则M
,N
.
∴|MN|==
,当且仅当k=
时取等号.
∴线段MN长度的最小值为.
已知动圆P过定点A(-3,0),且与圆B:(x-3)2+y2=64相切,点P的轨迹为曲线C;设Q为曲线C上(不在x轴上)的动点,过点A作OQ的平行线交曲线C于M,N两点.
(Ⅰ)求曲线C的方程;
(Ⅱ)是否存在常数λ,使•
=λ
2总成立,若存在,求λ;若不存在,说明理由;
(Ⅲ)求△MNQ的面积S的最大值.
正确答案
解:(Ⅰ)∵动圆P过定点A(-3,0),且与圆B:(x-3)2+y2=64相切,
∴点P到两定点A(-3,0)和B(3,0)距离之和等于定圆B的半径,
∴|PA|+|PB|=8,
∴点P的轨迹是以A、B为焦点,半长轴为4的椭圆,
∴曲线C的方程为:.
(Ⅱ)∵Q不在x轴上,∴设直线OQ:x=my,
∵过点A作OQ的平行线交曲线C于M,N两点,∴直线MN:x=my-3,
设M(x1,y1),N(x2,y2),Q(x3,y3),
则,
,
联立方程组,消去x,得:(7m2+16)y2-42my-49=0,
∴y1+y2=,
,
x1x2=(my1-3)(my2-3)=m2y1y2-3m(y1+y2)+9,
x1+x2=m(y1+y2)-6,
∴=(x1+3)•(x2+3)+y1y
=x1x2+3(x1+x2)+9+y1y2
=(m2+1)y1y2
=-,
联立方程组,消去x,得
,y3为其一根,
∴=(m2+1)
=
,
∵•
=λ
,∴-49=112λ,
解得,
∴存在符合条件的常数λ,.
(Ⅲ)由(Ⅱ)知(7m2+16)y2-42my-49=0,
y1+y2=,
,
∵MN∥OQ,
∴S=S△MNQ=S△MNO=|OA|•|y1-y2|=
|y1-y2|
=•
=•
=
=≤2
.
当且仅当时取等号,
∴所求最大值为2.
解析
解:(Ⅰ)∵动圆P过定点A(-3,0),且与圆B:(x-3)2+y2=64相切,
∴点P到两定点A(-3,0)和B(3,0)距离之和等于定圆B的半径,
∴|PA|+|PB|=8,
∴点P的轨迹是以A、B为焦点,半长轴为4的椭圆,
∴曲线C的方程为:.
(Ⅱ)∵Q不在x轴上,∴设直线OQ:x=my,
∵过点A作OQ的平行线交曲线C于M,N两点,∴直线MN:x=my-3,
设M(x1,y1),N(x2,y2),Q(x3,y3),
则,
,
联立方程组,消去x,得:(7m2+16)y2-42my-49=0,
∴y1+y2=,
,
x1x2=(my1-3)(my2-3)=m2y1y2-3m(y1+y2)+9,
x1+x2=m(y1+y2)-6,
∴=(x1+3)•(x2+3)+y1y
=x1x2+3(x1+x2)+9+y1y2
=(m2+1)y1y2
=-,
联立方程组,消去x,得
,y3为其一根,
∴=(m2+1)
=
,
∵•
=λ
,∴-49=112λ,
解得,
∴存在符合条件的常数λ,.
(Ⅲ)由(Ⅱ)知(7m2+16)y2-42my-49=0,
y1+y2=,
,
∵MN∥OQ,
∴S=S△MNQ=S△MNO=|OA|•|y1-y2|=
|y1-y2|
=•
=•
=
=≤2
.
当且仅当时取等号,
∴所求最大值为2.
直角坐标系xOy中,一动点P到F(2,0)距离与P点到直线L:x=3
的距离之比为
.
(1)求动点P的轨迹方程;
(2)是否存在直线l:y=kx-2(k≠0)使直线l与动点P的轨迹相交于不同的两点M,N且||=|
|,其中A(0,2).若存在,求k的值;若不存在,说明理由.
正确答案
解:(1)∵动点P到F(2,0)距离与P点到直线L:x=3
的距离之比为
.
∴,
化为,为椭圆.
(2)设M(x1,y1),N(x2,y2),线段MN的中点P(x0,y0),直线MN的方程为:y=kx-2.
由||=|
|可知:点A在线段MN的垂直平分线上,
联立,化为(1+3k2)x2-12kx=0,k≠0,△>0,
∴x1+x2=,
∴=
,y0=kx0-2=
.
∴P.
∴直线AP的斜率为k1==
,
∵AP⊥MN,∴×k=-1,
∴k2=,解得
.
解析
解:(1)∵动点P到F(2,0)距离与P点到直线L:x=3
的距离之比为
.
∴,
化为,为椭圆.
(2)设M(x1,y1),N(x2,y2),线段MN的中点P(x0,y0),直线MN的方程为:y=kx-2.
由||=|
|可知:点A在线段MN的垂直平分线上,
联立,化为(1+3k2)x2-12kx=0,k≠0,△>0,
∴x1+x2=,
∴=
,y0=kx0-2=
.
∴P.
∴直线AP的斜率为k1==
,
∵AP⊥MN,∴×k=-1,
∴k2=,解得
.
当m取哪些值时,直线y=x+m与椭圆有一个交点?有两个交点?没有交点?当它们有一个交点时,画出它的图象.
正确答案
解:直线与椭圆的交点适合下面方程组:
将①代入②得
=1,
整理可得25x2+32mx+(16m2-144)=0,
其判别式为△=(32m)2-4•25•(16m2-144)=576(25-m2)
直线与椭圆有一个交点的充要条件是m=±5,
这时直线与椭圆相切.
直线与椭圆有两个交点的充要条件是:-m2+25>0即|m|<5,
这时直线与椭圆相割.
直线与椭圆没有交点的充要条件是:-m2+25<0,即|m|>5.
解析
解:直线与椭圆的交点适合下面方程组:
将①代入②得
=1,
整理可得25x2+32mx+(16m2-144)=0,
其判别式为△=(32m)2-4•25•(16m2-144)=576(25-m2)
直线与椭圆有一个交点的充要条件是m=±5,
这时直线与椭圆相切.
直线与椭圆有两个交点的充要条件是:-m2+25>0即|m|<5,
这时直线与椭圆相割.
直线与椭圆没有交点的充要条件是:-m2+25<0,即|m|>5.
已知三角形ABC的三个顶点都在椭圆上,其中A(0,1).
(1)若点B,C关于原点对称,且直线AB,AC的斜率乘积为,求椭圆方程;
(2)若三角形ABC是以A为直角顶点的直角三角形,该三角形的面积的最大值为,求实数a的值.
正确答案
解:(1)设B(x0,y0),则C(-x0,-y0)
所以椭圆方程为
(2)显然直线AB斜率存在.
设AB的方程为:y=kx+1(k>0),则AC的方程为:,
由得 (1+a2k2)x2+2a2kx=0,解得
,
用“”替换“k”得
,
故,
所以,
令,则
(当且仅当
时等号成立),
由得(a-3)(8a2-3a-9)=0
解得a=3,或(因为
时,
,故舍去),所以a=3.
解析
解:(1)设B(x0,y0),则C(-x0,-y0)
所以椭圆方程为
(2)显然直线AB斜率存在.
设AB的方程为:y=kx+1(k>0),则AC的方程为:,
由得 (1+a2k2)x2+2a2kx=0,解得
,
用“”替换“k”得
,
故,
所以,
令,则
(当且仅当
时等号成立),
由得(a-3)(8a2-3a-9)=0
解得a=3,或(因为
时,
,故舍去),所以a=3.
已知椭圆的中心在原点,左焦点为,右顶点为D(2,0),设点A(1,
).
(1)求椭圆的标准方程
(2)若一过原点的直线与椭圆交于点B,C,求△ABC的面积最大值.
正确答案
解:(1)由已知得椭圆的半长轴a=2,半焦距c=,则半短轴b=1.
又椭圆的焦点在x轴上,
∴椭圆的标准方程
(2)当BC垂直于x轴时,BC=2,S△ABC=1
当BC不垂直于x轴时,设该直线方程为y=kx,代入
解得B(),C(
)
则|BC|=4,又点A到直线BC的距离d=
∴△ABC的面积S△ABC=
于是
要使△ABC面积的最大值,则k<0
由,得S△ABC
,其中,当k=-
时,等号成立
∴S△ABC的最大值是
解析
解:(1)由已知得椭圆的半长轴a=2,半焦距c=,则半短轴b=1.
又椭圆的焦点在x轴上,
∴椭圆的标准方程
(2)当BC垂直于x轴时,BC=2,S△ABC=1
当BC不垂直于x轴时,设该直线方程为y=kx,代入
解得B(),C(
)
则|BC|=4,又点A到直线BC的距离d=
∴△ABC的面积S△ABC=
于是
要使△ABC面积的最大值,则k<0
由,得S△ABC
,其中,当k=-
时,等号成立
∴S△ABC的最大值是
已知直线的方向向量为及定点,动点满足,,
,其中点N在直线l上.
(1)求动点M的轨迹C的方程;
(2)设A、B是轨迹C上异于原点O的两个不同动点,直线OA和OB的倾斜角分别为α和β,若α+β=θ为定值(0<θ<π),试问直线AB是否恒过定点,若AB恒过定点,请求出该定点的坐标,若AB不恒过定点,请说明理由.
正确答案
解:(1)由题意知:|MF|=|MN|,
由抛物线的定义知,点M的轨迹为抛物线,其中F(2,0)为焦点,
x=-2为准线,
所以轨迹方程为y2=8x;…(4分)
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),
由题意得x1≠x2(否则α+β=π)且x1,x2≠0,
所以AB的斜率存在,设其方程为y=kx+b,
显然,
将y=kx+b与y2=8x消去x,得ky2-8y+8b=0,由韦达定理知①…(6分)
(i)当时,即
时,
tanα•tanβ=1,
所以,
,
所以y1y2=64,由①知:,所以b=8k.
因此直线AB的方程可表示为y=kx+8k,
即k(x+8)-y=0所以直线AB恒过定点(-8,0)…(8分)
(ii)当时,由α+β=θ,
得tanθ=tan(α+β)==
,…(10分)
将①式代入上式整理化简可得:,
所以,
此时,直线AB的方程可表示为y=kx+,
即
所以直线AB恒过定点
当时,AB恒过定点(-8,0),当
时,
AB恒过定点.…(12分)
解析
解:(1)由题意知:|MF|=|MN|,
由抛物线的定义知,点M的轨迹为抛物线,其中F(2,0)为焦点,
x=-2为准线,
所以轨迹方程为y2=8x;…(4分)
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),
由题意得x1≠x2(否则α+β=π)且x1,x2≠0,
所以AB的斜率存在,设其方程为y=kx+b,
显然,
将y=kx+b与y2=8x消去x,得ky2-8y+8b=0,由韦达定理知①…(6分)
(i)当时,即
时,
tanα•tanβ=1,
所以,
,
所以y1y2=64,由①知:,所以b=8k.
因此直线AB的方程可表示为y=kx+8k,
即k(x+8)-y=0所以直线AB恒过定点(-8,0)…(8分)
(ii)当时,由α+β=θ,
得tanθ=tan(α+β)==
,…(10分)
将①式代入上式整理化简可得:,
所以,
此时,直线AB的方程可表示为y=kx+,
即
所以直线AB恒过定点
当时,AB恒过定点(-8,0),当
时,
AB恒过定点.…(12分)
如图,设P是圆x2+y2=2上的动点,点D是P在x轴上的投影,M为线段PD上一点,|PD|=
|MD|.点A(0,
)、F1(-1,0).
(1)设在x轴上存在定点F2,使|MF1|+|MF2|为定值,试求F2的坐标,并指出定值是多少?
(2)求|MA|+|MF1|的最大值,并求此时点M的坐标.
正确答案
解:(1)设点M的坐标是(x,y),P的坐标是(xp,yp),
∵点D是P在x轴上的投影,M为PD上一点,
由条件得:xp=x,且,
∵P在圆x2+y2=2上,∴,
整理,得,c=
,
∴M轨迹是以F1(-1,0),F2(1,0)为焦点的椭圆,
由椭圆定义知|MF1|+|MF2|=2a=2.
(2)由(1)知,=2
,
当A,F2,M三点共线,且M在AF2延长线上时,取等号.
直线,联立
,
其中1<x<,解得
,
即所求的M的坐标.
解析
解:(1)设点M的坐标是(x,y),P的坐标是(xp,yp),
∵点D是P在x轴上的投影,M为PD上一点,
由条件得:xp=x,且,
∵P在圆x2+y2=2上,∴,
整理,得,c=
,
∴M轨迹是以F1(-1,0),F2(1,0)为焦点的椭圆,
由椭圆定义知|MF1|+|MF2|=2a=2.
(2)由(1)知,=2
,
当A,F2,M三点共线,且M在AF2延长线上时,取等号.
直线,联立
,
其中1<x<,解得
,
即所求的M的坐标.
已知点A(-1,2)是抛物线C:y=2x2上的点,直线l1过点A,且与抛物线C相切,直线l2:x=a(a≠-1)交抛物线C于点B,交直线l1于点D.
(1)求直线l1的方程;
(2)设△BAD的面积为S1,求|BD|及S1的值;
(3)设由抛物线C,直线l1,l2所围成的图形的面积为S2,求证:S1:S2的值为与a无关的常数.
正确答案
解:(1)由y=2x2,得y′=4x.当x=-1时,y‘=-4.(2分)
∴l1的方程为y-2=-4(x+1),即y=-4x-2.(3分)
(2)由,得:B点坐标为(a,2a2).(4分)
由,得D点坐标(a,-4a-2).(5分)
∴点A到直线BD的距离为|a+1|.(6分)
|BD|=2a2+4a+2=2(a+1)2
∴S1=|a+1|3.(7分)
(3)当a>-1时,S1=(a+1)3,(8分)
S2=∫-1a[2x2-(-4x-2)]dx
=∫-1a(2x2+4x+2)dx
=
=.(9分)
∴S1:S2=.(11分)
当a<-1时,S1=-(a+1)3
S2=∫a-1[2x2-(-4x-2)]dx
=∫a-1(2x2+4x+2)dx
=.(13分)
∴S1:S2=,综上可知S1:S2的值为与a无关的常数,这常数是
.(14分)
解析
解:(1)由y=2x2,得y′=4x.当x=-1时,y‘=-4.(2分)
∴l1的方程为y-2=-4(x+1),即y=-4x-2.(3分)
(2)由,得:B点坐标为(a,2a2).(4分)
由,得D点坐标(a,-4a-2).(5分)
∴点A到直线BD的距离为|a+1|.(6分)
|BD|=2a2+4a+2=2(a+1)2
∴S1=|a+1|3.(7分)
(3)当a>-1时,S1=(a+1)3,(8分)
S2=∫-1a[2x2-(-4x-2)]dx
=∫-1a(2x2+4x+2)dx
=
=.(9分)
∴S1:S2=.(11分)
当a<-1时,S1=-(a+1)3
S2=∫a-1[2x2-(-4x-2)]dx
=∫a-1(2x2+4x+2)dx
=.(13分)
∴S1:S2=,综上可知S1:S2的值为与a无关的常数,这常数是
.(14分)
已知中心在原点O,左右焦点分别为F1,F2的椭圆的离心率为,焦距为2
,A,B是椭圆上两点.
(1)若直线AB与以原点为圆心的圆相切,且OA⊥OB,求此圆的方程;
(2)动点P满足:=
+3
,直线OA与OB的斜率的乘积为-
,求动点P的轨迹方程.
正确答案
解:(1)设椭圆方程为,
由,解得:
.
∴椭圆方程为.
①设直线AB为:y=kx+m,A(x1,y1),B(x2,y2),
代入椭圆方程得:(1+3k2)x2+6kmx+3(m2-1)=0.
∴,
∵OA⊥OB,
∴,
即x1x2+y1y2=x1x2+(kx1+m)(kx2+m)=
=,
即4m2-3k2-3=0.
∵直线AB与以原点为圆心的圆相切,
∴圆的半径,则
.
∴圆的方程为;
②当直线AB的斜率不存在时,直线AB的方程为,满足上述方程.
综上,所求圆的方程为:.
(2)设P(x,y),
又A(x1,y1),B(x2,y2),
由:=
+3
,得
,
又直线OA与OB的斜率的乘积为-,
∴,即x1x2+3y1y2=0.
∵A,B在椭圆上,
∴.
联立,消去x1,x2,y1,y2,得x2+3y2=30.
当OA斜率不存在时,即x1=0,得y1=±1,y2=0,.
此时.
同理OB斜率不存在时,.
∴动点P的轨迹方程为x2+3y2=30().
解析
解:(1)设椭圆方程为,
由,解得:
.
∴椭圆方程为.
①设直线AB为:y=kx+m,A(x1,y1),B(x2,y2),
代入椭圆方程得:(1+3k2)x2+6kmx+3(m2-1)=0.
∴,
∵OA⊥OB,
∴,
即x1x2+y1y2=x1x2+(kx1+m)(kx2+m)=
=,
即4m2-3k2-3=0.
∵直线AB与以原点为圆心的圆相切,
∴圆的半径,则
.
∴圆的方程为;
②当直线AB的斜率不存在时,直线AB的方程为,满足上述方程.
综上,所求圆的方程为:.
(2)设P(x,y),
又A(x1,y1),B(x2,y2),
由:=
+3
,得
,
又直线OA与OB的斜率的乘积为-,
∴,即x1x2+3y1y2=0.
∵A,B在椭圆上,
∴.
联立,消去x1,x2,y1,y2,得x2+3y2=30.
当OA斜率不存在时,即x1=0,得y1=±1,y2=0,.
此时.
同理OB斜率不存在时,.
∴动点P的轨迹方程为x2+3y2=30().
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