- 直线与圆锥曲线
- 共2643题
设平面上一动点P到定点(1,0)的距离与到定直线x=4的距离之比为.
(Ⅰ)求动点的p轨迹c的方程;
(Ⅱ)设定点a(-2,),曲线上C一点M(x0,y0),其中y0≥0.若曲线C上存在两点E,F,使
+
=
,求x0的取值范围.
正确答案
解:( I)设P(x,y),由题意得,…(2分)
化简得,所以,所求轨迹方程为
…(4分)
(Ⅱ)AM中点Q()
直线EF的斜率存在,设直线EF方程为:y=kx+m
由得:(3+4k2)x2+8kmx+4m2-12=0,
方程有解,则△=48(4k2-m2+3)>0 (*)
设E(x1,y1)F(x2,y2),则…(6分)
EF中点坐标为N(),由
知Q、N为同一点,所以 …(8分)
上两式相比得:…(9分)
由,得
代入(*)得:
(**)…(10分)
将k=-代入
得:
m=再代入(**)并结合
得:2 又y0≥0,
所以,(或2
)
所以,(舍去)…(12分)
故x0的取值范围为:…(13分)
解析
解:( I)设P(x,y),由题意得,…(2分)
化简得,所以,所求轨迹方程为
…(4分)
(Ⅱ)AM中点Q()
直线EF的斜率存在,设直线EF方程为:y=kx+m
由得:(3+4k2)x2+8kmx+4m2-12=0,
方程有解,则△=48(4k2-m2+3)>0 (*)
设E(x1,y1)F(x2,y2),则…(6分)
EF中点坐标为N(),由
知Q、N为同一点,所以 …(8分)
上两式相比得:…(9分)
由,得
代入(*)得:
(**)…(10分)
将k=-代入
得:
m=再代入(**)并结合
得:2 又y0≥0,
所以,(或2
)
所以,(舍去)…(12分)
故x0的取值范围为:…(13分)
已知双曲线E:
-
=1(a>0,b>0)的两条渐近线分别为l1:y=2x,l2:y=-2x.
(1)求双曲线E的离心率;
(2)如图,O为坐标原点,动直线l分别交直线l1,l2于A,B两点(A,B分别在第一、第四象限),且△OAB的面积恒为8,试探究:是否存在总与直线l有且只有一个公共点的双曲线E?若存在,求出双曲线E的方程,若不存在,说明理由.
正确答案
解:(1)因为双曲线E的渐近线分别为l1:y=2x,l2:y=-2x,
所以=2.
所以=2.
故c=a,
从而双曲线E的离心率e==
.
(2)由(1)知,双曲线E的方程为-
=1.
设直线l与x轴相交于点C,
当l⊥x轴时,若直线l与双曲线E有且只有一个公共点,则|OC|=a,|AB|=4a,
所以|OC|•|AB|=8,
因此a•4a=8,解得a=2,此时双曲线E的方程为
-
=1.
以下证明:当直线l不与x轴垂直时,双曲线E的方程为-
=1也满足条件.
设直线l的方程为y=kx+m,依题意,得k>2或k<-2;
则C(-,0),记A(x1,y1),B(x2,y2),
由得y1=
,同理得y2=
,
由S△OAB=|OC|•|y1-y2|得:
|-
|•|
-
|=8,即m2=4|4-k2|=4(k2-4).
由得:(4-k2)x2-2kmx-m2-16=0,
因为4-k2<0,
所以△=4k2m2+4(4-k2)(m2+16)=-16(4k2-m2-16),
又因为m2=4(k2-4),
所以△=0,即直线l与双曲线E有且只有一个公共点.
因此,存在总与直线l有且只有一个公共点的双曲线E,且E的方程为-
=1.
解析
解:(1)因为双曲线E的渐近线分别为l1:y=2x,l2:y=-2x,
所以=2.
所以=2.
故c=a,
从而双曲线E的离心率e==
.
(2)由(1)知,双曲线E的方程为-
=1.
设直线l与x轴相交于点C,
当l⊥x轴时,若直线l与双曲线E有且只有一个公共点,则|OC|=a,|AB|=4a,
所以|OC|•|AB|=8,
因此a•4a=8,解得a=2,此时双曲线E的方程为
-
=1.
以下证明:当直线l不与x轴垂直时,双曲线E的方程为-
=1也满足条件.
设直线l的方程为y=kx+m,依题意,得k>2或k<-2;
则C(-,0),记A(x1,y1),B(x2,y2),
由得y1=
,同理得y2=
,
由S△OAB=|OC|•|y1-y2|得:
|-
|•|
-
|=8,即m2=4|4-k2|=4(k2-4).
由得:(4-k2)x2-2kmx-m2-16=0,
因为4-k2<0,
所以△=4k2m2+4(4-k2)(m2+16)=-16(4k2-m2-16),
又因为m2=4(k2-4),
所以△=0,即直线l与双曲线E有且只有一个公共点.
因此,存在总与直线l有且只有一个公共点的双曲线E,且E的方程为-
=1.
如图,椭圆C:
,A1、A2为椭圆C的左、右顶点.
(Ⅰ)设F1为椭圆C的左焦点,证明:当且仅当椭圆C上的点P在椭圆的左、右顶点时|PF1|取得最小值与最大值;
(Ⅱ)若椭圆C上的点到焦点距离的最大值为3,最小值为1.求椭圆C的标准方程;
(Ⅲ)若直线l:y=kx+m与(Ⅱ)中所述椭圆C相交于A,B两点(A,B不是左右顶点),且满足AA2⊥BA2,求证:直线l过定点,并求出该定点的坐标.
正确答案
解:(Ⅰ)设p(x,y),则,且F1(-c,0),
设f(x)=|PF1|2,则f(x)=(x+c)2+y2=,
∴对称轴方程,由题意知,
恒成立,
∴f(x)在区间[-a,a]上单调递增,
∴当x取-a、a时,函数分别取到最小值与最大值,
∴当且仅当椭圆C上的点P在椭圆的左、右顶点时|PF1|取得最小值与最大值;
(Ⅱ)由已知与(Ⅰ)得:a+c=3,a-c=1,解得a=2,c=1,∴b2=a2-c2=3,
∴椭圆的标准方程为.
(Ⅲ)假设存在满足条件的直线l,设A(x1,y1),B(x2,y2),
联立得,(3+4k2)x2+8mkx+4(m2-3)=0,则
又∵,
∵椭圆的右顶点为A2(2,0),AA2⊥BA2,∴=-1,
即,∴y1y2+x1x2-2(x1+x2)+4=0,
∴,
化简得,7m2+16mk+4k2=0,
解得,m1=-2k,,且均满足3+4k2-m2>0,
当m1=-2k时,l的方程为y=k(x-2),直线过定点(2,0),与已知矛盾;
当时,l的方程为
,直线过定点
.
所以,直线l过定点,定点坐标为.
解析
解:(Ⅰ)设p(x,y),则,且F1(-c,0),
设f(x)=|PF1|2,则f(x)=(x+c)2+y2=,
∴对称轴方程,由题意知,
恒成立,
∴f(x)在区间[-a,a]上单调递增,
∴当x取-a、a时,函数分别取到最小值与最大值,
∴当且仅当椭圆C上的点P在椭圆的左、右顶点时|PF1|取得最小值与最大值;
(Ⅱ)由已知与(Ⅰ)得:a+c=3,a-c=1,解得a=2,c=1,∴b2=a2-c2=3,
∴椭圆的标准方程为.
(Ⅲ)假设存在满足条件的直线l,设A(x1,y1),B(x2,y2),
联立得,(3+4k2)x2+8mkx+4(m2-3)=0,则
又∵,
∵椭圆的右顶点为A2(2,0),AA2⊥BA2,∴=-1,
即,∴y1y2+x1x2-2(x1+x2)+4=0,
∴,
化简得,7m2+16mk+4k2=0,
解得,m1=-2k,,且均满足3+4k2-m2>0,
当m1=-2k时,l的方程为y=k(x-2),直线过定点(2,0),与已知矛盾;
当时,l的方程为
,直线过定点
.
所以,直线l过定点,定点坐标为.
已知椭圆C:
+
=1,直线l:
+
=1.
(I)以原点O为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系,求椭圆C与直线l的极坐标方程;
(Ⅱ)已知P是l上一动点,射线OP交椭圆C于点R,又点Q在OP上且满足|OQ|•|OP|=|OR|2.当点P在l上移动时,求点Q在直角坐标系下的轨迹方程.
正确答案
解:(I)椭圆C:+
=1,直线l:
+
=1,
将x=ρcosθ,y=ρsinθ分别代入上式,化简可得,
C:,l:
;
(II)设Q(ρ,θ),
由|OQ|•|OP|=|OR|2
结合(Ⅰ)可得,ρ•=
,
由x=ρcosθ,y=ρsinθ,可得
2x2+3y2-4x-6y=0.
解析
解:(I)椭圆C:+
=1,直线l:
+
=1,
将x=ρcosθ,y=ρsinθ分别代入上式,化简可得,
C:,l:
;
(II)设Q(ρ,θ),
由|OQ|•|OP|=|OR|2
结合(Ⅰ)可得,ρ•=
,
由x=ρcosθ,y=ρsinθ,可得
2x2+3y2-4x-6y=0.
如图,A,B是椭圆C:
+y2=1的左、右顶点,M是椭圆C上位于x轴上方的动点,直线BM与直线l:x=4分别交于C,D两点.
(Ⅰ)若|CD|=4,求点M的坐标;
(Ⅱ)记△MAB和△MCD的面积分别为S1和S2.是否存在实数λ,使得S1=λS2?若存在,求出λ的取值范围;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)设直线AM的方程为y=k(x+2)(k>0).
由得C(4,6k);
y=k(x+2)代入椭圆方程,消去y可得(1+4k2)x2+16k2x+16k2-4=0,
设M(x0,y0),则(-2)x0=,
∴x0=,
∴y0=,
即M(,
),
∵B(2,0),
∴直线BM的方程为y=-(x-2),
x=4时,y=-,∴D(4,-
)
∴|CD|=|6k+|=4
∵k>0,∴k=或
,
从而M(0,1)或M(,
);
(Ⅱ)由(Ⅰ)得(,
),
∴S1=|AB||yM|=
,S2=
|CD||4-xM|=
,
假设存在实数λ,使得S1=λS2,则
λ==
=
≤
,
当且仅当144k2=,即k=
时,等号成立,
∵λ>0,
∴0<λ≤,
∴存在实数λ满足0<λ≤,使得S1=λS2.
解析
解:(Ⅰ)设直线AM的方程为y=k(x+2)(k>0).
由得C(4,6k);
y=k(x+2)代入椭圆方程,消去y可得(1+4k2)x2+16k2x+16k2-4=0,
设M(x0,y0),则(-2)x0=,
∴x0=,
∴y0=,
即M(,
),
∵B(2,0),
∴直线BM的方程为y=-(x-2),
x=4时,y=-,∴D(4,-
)
∴|CD|=|6k+|=4
∵k>0,∴k=或
,
从而M(0,1)或M(,
);
(Ⅱ)由(Ⅰ)得(,
),
∴S1=|AB||yM|=
,S2=
|CD||4-xM|=
,
假设存在实数λ,使得S1=λS2,则
λ==
=
≤
,
当且仅当144k2=,即k=
时,等号成立,
∵λ>0,
∴0<λ≤,
∴存在实数λ满足0<λ≤,使得S1=λS2.
已知抛物线C的方程为x2=4y,直线y=2与抛物线C相交于M,N两点,点A,B在抛物线C上.
(Ⅰ)若∠BMN=∠AMN,求证:直线AB的斜率为;
(Ⅱ)若直线AB的斜率为,求证点N到直线MA,MB的距离相等.
正确答案
解:(Ⅰ)设A(x1,y1),B(x2,y2),直线AM的斜率为k,∵∠BMN=∠AMN,所以直线BM的斜率为-k,
可求得,则直线AM的方程为
,
代入x2=4y得x2-4kx-8k-8=0,∵xAx1=-8
,
同理x2=-4k+2,kAB=
.(5分)
(Ⅱ)若直线AB的斜率为,由(1)可得:x1=4kAM+2
,x2=4kBM+2
,
∴kAB=,
∴kAM+kBM=0,
∴∠BMN=∠AMN,
故点N到直线MA,MB的距离相等.(10分)
解析
解:(Ⅰ)设A(x1,y1),B(x2,y2),直线AM的斜率为k,∵∠BMN=∠AMN,所以直线BM的斜率为-k,
可求得,则直线AM的方程为
,
代入x2=4y得x2-4kx-8k-8=0,∵xAx1=-8
,
同理x2=-4k+2,kAB=
.(5分)
(Ⅱ)若直线AB的斜率为,由(1)可得:x1=4kAM+2
,x2=4kBM+2
,
∴kAB=,
∴kAM+kBM=0,
∴∠BMN=∠AMN,
故点N到直线MA,MB的距离相等.(10分)
已知椭圆C:+
=1(0<b<
),其通径(过焦点且与x轴垂直的直线被椭圆截得的线段)长
.
(1)求椭圆C的方程;
(2)设过椭圆C右焦点的直线(不与X轴重合)与椭圆交于A,B两点,且点M(,0),判断
•
能否为常数?若能,求出该常数,若不能,说明理由.
正确答案
解:(1)把x=c=代入椭圆C:
+
=1,可得y=±
.
∴,解得b2=2.
∴椭圆C的方程为:.
(2)当直线与x轴垂直时,,
当直线与x轴不垂直时,设A(x1,y1),B(x2,y2),
直线的方程为:y=k(x-1),
代入,
得(2+3k2)x2-6k2x+3k2-6=0.
∴,
∴
=+
+k2(x1-1)(x2-1)
=(1+k2)x1x2-+
+k2
=.
综上可得:•
为常数-
.
解析
解:(1)把x=c=代入椭圆C:
+
=1,可得y=±
.
∴,解得b2=2.
∴椭圆C的方程为:.
(2)当直线与x轴垂直时,,
当直线与x轴不垂直时,设A(x1,y1),B(x2,y2),
直线的方程为:y=k(x-1),
代入,
得(2+3k2)x2-6k2x+3k2-6=0.
∴,
∴
=+
+k2(x1-1)(x2-1)
=(1+k2)x1x2-+
+k2
=.
综上可得:•
为常数-
.
如图,已知⊙M:(x-4)2+y2=1和抛物线C:y2=2px(p>0,其焦点为F),且
=(
,0,),过抛物线C上一点H(x0,y0)(y0≥1)作两条直线分别与⊙M相切于A、B两点.
(1)求抛物线C的方程;
(2)求直线AB在y轴上的截距的最小值.
正确答案
解:(1)由题意知⊙M的圆心M的坐标为(4,0),
抛物线C的焦点为(,0),
由=(
,0),
圆心M到抛物线C的焦点的距离为,即4-
=
,解得p=
,
从而抛物线C的方程为y2=x;
(2)由(1)知,设点H (y02,y0),
则HM的中点(,
),
以HM为直径的圆为(x-)2+(y-
)2=
…①
⊙M:(x-4)2+y2=1 …②
①-②得:直线AB的方程为(4-y02)x-y0y+4y02-15=0,
令x=0,得直线AB在y轴上的截距为d==4y0-
(y0≥1)
函数f(y0)=4y0-在[1,+∞)为单调递增函数,
∴直线AB在y轴上的截距的最小值为4×1-=-11.
解析
解:(1)由题意知⊙M的圆心M的坐标为(4,0),
抛物线C的焦点为(,0),
由=(
,0),
圆心M到抛物线C的焦点的距离为,即4-
=
,解得p=
,
从而抛物线C的方程为y2=x;
(2)由(1)知,设点H (y02,y0),
则HM的中点(,
),
以HM为直径的圆为(x-)2+(y-
)2=
…①
⊙M:(x-4)2+y2=1 …②
①-②得:直线AB的方程为(4-y02)x-y0y+4y02-15=0,
令x=0,得直线AB在y轴上的截距为d==4y0-
(y0≥1)
函数f(y0)=4y0-在[1,+∞)为单调递增函数,
∴直线AB在y轴上的截距的最小值为4×1-=-11.
如图所示,离心率为
的椭圆Ω:
+
=1(a>b>0)上的点到其左焦点的距离的最大值为3,过椭圆Ω内一点P的两条直线分别与椭圆交于点A、C和B、D,且满足
=λ
,
=λ
,其中λ为常数,过点P作AB的平行线交椭圆于M、N两点.
(Ⅰ)求椭圆Ω的方程;
(Ⅱ)若点P(1,1),求直线MN的方程,并证明点P平分线段MN.
正确答案
解:(Ⅰ)由题得
,a+c=3,联立a2=b2+c2,
解得a=2,,c=1,
∴椭圆方程为…(4分)
(Ⅱ)方法一:设A(x1,y1),B(x2,y2),
由可得
.
∵点C在椭圆上,故
整理得:…(6分)
又点A在椭圆上可知,故有
…①
由,
同理可得:…②
②-①得:3(x1-x2)+4(y1-y2)=0,即…(9分)
又AB∥MN,故
∴直线MN的方程为:,即3x+4y-7=0.
由可得:21x2-42x+1=0⇒xM+xN=2=2xP
∴P是MN的中点,即点P平分线段MN…(12分)
(Ⅱ)方法二:∵,
,∴
,即AB∥CD
在梯形ABCD中,设AB中点为M1,CD中点为M2,
过P作AB的平行线交AD,BC于点R,S
∵△APD与△BPC面积相等,∴RP=PS
∴M1,M2,P三点共线…(6分)
设A(x1,y1),B(x2,y2)
∴,
,
两式相减得 ,
∴3(x2-x1)(x2+x1)+4(y2-y1)(y2+y1)=0
显然x2≠x1,(否则AB垂直于x轴,∵P(1,1)不在x轴上,此时CD不可能垂直于x轴保持与AB平行)且x1+x2≠0(否则AB平行于x轴或经过原点,此时M1,M2,P三点不可能共线)
∴
设直线AB斜率为kAB,直线OM1斜率为
∴,即
…①
设直线CD斜率为kCD,直线OM2斜率为
同理,,又kAB=kCD,
∴,即O,M1,M2三点共线…(8分)
∴O,M1,M2,P四点共线,∴,代入①得
…(9分)
∴直线MN的方程为 ,即3x+4y-7=0
联立3x2+4y2=12得21x2-42x+1=0⇒xM+xN=2=2xP
∴点P平分线段MN…(12分)
解析
解:(Ⅰ)由题得
,a+c=3,联立a2=b2+c2,
解得a=2,,c=1,
∴椭圆方程为…(4分)
(Ⅱ)方法一:设A(x1,y1),B(x2,y2),
由可得
.
∵点C在椭圆上,故
整理得:…(6分)
又点A在椭圆上可知,故有
…①
由,
同理可得:…②
②-①得:3(x1-x2)+4(y1-y2)=0,即…(9分)
又AB∥MN,故
∴直线MN的方程为:,即3x+4y-7=0.
由可得:21x2-42x+1=0⇒xM+xN=2=2xP
∴P是MN的中点,即点P平分线段MN…(12分)
(Ⅱ)方法二:∵,
,∴
,即AB∥CD
在梯形ABCD中,设AB中点为M1,CD中点为M2,
过P作AB的平行线交AD,BC于点R,S
∵△APD与△BPC面积相等,∴RP=PS
∴M1,M2,P三点共线…(6分)
设A(x1,y1),B(x2,y2)
∴,
,
两式相减得 ,
∴3(x2-x1)(x2+x1)+4(y2-y1)(y2+y1)=0
显然x2≠x1,(否则AB垂直于x轴,∵P(1,1)不在x轴上,此时CD不可能垂直于x轴保持与AB平行)且x1+x2≠0(否则AB平行于x轴或经过原点,此时M1,M2,P三点不可能共线)
∴
设直线AB斜率为kAB,直线OM1斜率为
∴,即
…①
设直线CD斜率为kCD,直线OM2斜率为
同理,,又kAB=kCD,
∴,即O,M1,M2三点共线…(8分)
∴O,M1,M2,P四点共线,∴,代入①得
…(9分)
∴直线MN的方程为 ,即3x+4y-7=0
联立3x2+4y2=12得21x2-42x+1=0⇒xM+xN=2=2xP
∴点P平分线段MN…(12分)
已知椭圆C1:=1,椭圆C2以C1的短轴为长轴,且与C1有相同的离心率.
(I)求椭圆C2的方程;
(II)设直线l与椭圆C2相交于不同的两点A、B,已知A点的坐标为(-2,0),点Q(0,y0)在线段AB的垂直平分线上,且=4,求直线l的方程.
正确答案
解:(I)设椭圆C2的方程为(a>b>0)
∵椭圆C1:=1,椭圆C2以C1的短轴为长轴,且与C1有相同的离心率
∴a=2,e=
∴c=
∴
∴椭圆C2的方程为;
(II)点A的坐标是(-2,0).
设点B的坐标为(x1,y1),直线l的斜率为k,则直线l的方程为y=k(x+2).
与椭圆C2的方程联立,整理得(1+4k2)x2+16k2x+(16k2-4)=0
∴-2x1=,得x1=
,从而y1=
设线段AB的中点为M,得到M的坐标为()
①当k=0时,点B的坐标是(2,0),线段AB的垂直平分线为y轴,
∴=(-2,-y0),
=(2,-y0).
由=4得y0=±2
,∴l的方程为y=0;
②当k≠0时,线段AB的垂直平分线方程为
令x=0,解得y0=-
∴=(-2,-y0),
=(x1,y1-y0).
∴=(-2,-y0)•(x1,y1-y0)=
+
(
)=4
∴7k2=2
∴,
∴l的方程为y=.
解析
解:(I)设椭圆C2的方程为(a>b>0)
∵椭圆C1:=1,椭圆C2以C1的短轴为长轴,且与C1有相同的离心率
∴a=2,e=
∴c=
∴
∴椭圆C2的方程为;
(II)点A的坐标是(-2,0).
设点B的坐标为(x1,y1),直线l的斜率为k,则直线l的方程为y=k(x+2).
与椭圆C2的方程联立,整理得(1+4k2)x2+16k2x+(16k2-4)=0
∴-2x1=,得x1=
,从而y1=
设线段AB的中点为M,得到M的坐标为()
①当k=0时,点B的坐标是(2,0),线段AB的垂直平分线为y轴,
∴=(-2,-y0),
=(2,-y0).
由=4得y0=±2
,∴l的方程为y=0;
②当k≠0时,线段AB的垂直平分线方程为
令x=0,解得y0=-
∴=(-2,-y0),
=(x1,y1-y0).
∴=(-2,-y0)•(x1,y1-y0)=
+
(
)=4
∴7k2=2
∴,
∴l的方程为y=.
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