- 直线与圆锥曲线
- 共2643题
已知椭圆的两个焦点,且椭圆短轴的两个端点与F2构成正三角形.
(I)求椭圆的方程;
(Ⅱ)若过点(1,0)的直线l与椭圆交于不同两点P、Q,试问在x轴上是否存在定点E(m,0),使恒为定值?若存在,求出E的坐标及定值;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(I)由题意知,∴a=2,b=1
∴椭圆的方程为 =1
(II)当直线l的斜率存在时,设其斜率为k,则l的方程为y=k(x-1)
消去y得(4k2+1)x2-8k2x+4k2-4=0
设P(x1,y1),Q(x2,y2)
则由韦达定理得
则
=m2-m(x1+x2)+x1x2+k2(x1-1)(x2-1)
=
=
要使上式为定值需,解得
∴
为定值
当直线l的斜率不存在时 由
可得
∴
综上所述当 时,
为定值
.
解析
解:(I)由题意知,∴a=2,b=1
∴椭圆的方程为 =1
(II)当直线l的斜率存在时,设其斜率为k,则l的方程为y=k(x-1)
消去y得(4k2+1)x2-8k2x+4k2-4=0
设P(x1,y1),Q(x2,y2)
则由韦达定理得
则
=m2-m(x1+x2)+x1x2+k2(x1-1)(x2-1)
=
=
要使上式为定值需,解得
∴
为定值
当直线l的斜率不存在时 由
可得
∴
综上所述当 时,
为定值
.
过椭圆+
=1的左焦点F(-
,0)作两条互相垂直的直线与椭圆分别相交于A、C及B、D,当直线AC与x轴垂直时,四边形ABCD的面积为4.
(Ⅰ)求椭圆标准方程;
(Ⅱ)求的最小值.
正确答案
解:(Ⅰ)令x=-c,则=1,
则y=±,则AC=
,
当直线AC与x轴垂直时,四边形ABCD的面积为4,
则•
•2a=4,解得,b2=2,
又c=,则a=
=2,
则椭圆标准方程为:=1;
(2)由于直线AC,BD均过左焦点,则以左焦点为极点,x轴为极轴,建立极坐标系,
则有ρ==
=
=
,
则|AC|=+
=
=,
则有|BD|==
,
即有|AC|+|BD|=+
=
,
则=
,
由于(1-sin2θ)(1-
cos2θ)=1-
(sin2θ+cos2θ)+
sin2θcos2θ
=+
(sin2θ)2,
当sin2θ=±1时,上式取得最大值,且为=
.
则有的最小值为
×
=
.
解析
解:(Ⅰ)令x=-c,则=1,
则y=±,则AC=
,
当直线AC与x轴垂直时,四边形ABCD的面积为4,
则•
•2a=4,解得,b2=2,
又c=,则a=
=2,
则椭圆标准方程为:=1;
(2)由于直线AC,BD均过左焦点,则以左焦点为极点,x轴为极轴,建立极坐标系,
则有ρ==
=
=
,
则|AC|=+
=
=,
则有|BD|==
,
即有|AC|+|BD|=+
=
,
则=
,
由于(1-sin2θ)(1-
cos2θ)=1-
(sin2θ+cos2θ)+
sin2θcos2θ
=+
(sin2θ)2,
当sin2θ=±1时,上式取得最大值,且为=
.
则有的最小值为
×
=
.
已知抛物线y2=4x的焦点是F,准线是l,过焦点的直线与抛物线交于不同两点A,B,直线OA(O为原点)交准线l于点M,设A(x1,y1),B(x2,y2).
(1)求证:y1y2是一个定值;
(2)求证:直线MB平行于x轴.
正确答案
证明:(1)抛物线y2=4x的焦点是F(1,0),(1分)
设直线AB的方程是:x=my+1
代入y2=4x整理得:y2-4my-4=0,(4分)
显然△=16m2+16>0
而A(x1,y1),B(x2,y2),所以y1y2=-4.(6分)
(2)据题意设A(),M(-1,yM),(8分)
由A、M、O三点共线有=
∴y1yM=-4,(10分)
又y1y2=-4
则y2=yM,故直线MB平行于x轴.(12分)
解析
证明:(1)抛物线y2=4x的焦点是F(1,0),(1分)
设直线AB的方程是:x=my+1
代入y2=4x整理得:y2-4my-4=0,(4分)
显然△=16m2+16>0
而A(x1,y1),B(x2,y2),所以y1y2=-4.(6分)
(2)据题意设A(),M(-1,yM),(8分)
由A、M、O三点共线有=
∴y1yM=-4,(10分)
又y1y2=-4
则y2=yM,故直线MB平行于x轴.(12分)
已知椭圆C的中心在坐标原点,焦点在x轴上,椭圆C上的点到焦点距离的最大值为3,最小值为1.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)D为椭圆C的右顶点,设A是椭圆上异于D的一动点,作AD的垂线交椭圆与点B,求证:直线AB过定点,并求出该定点的坐标.
正确答案
解:(1)由题意设椭圆的标准方程为,
a+c=3,a-c=1,a=2,c=1,b2=3,
∴.
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),l:y=kx+m,
由,得:(3+4k2)x2+8mkx+4(m2-3)=0,
△=64m2k2-16(3+4k2)(m2-3)>0,3+4k2-m2>0.
.
∵AD⊥BD,kAD•kBD=-1,(或)
∴,y1y2+x1x2-2(x1+x2)+4=0,
,7m2+16mk+4k2=0,
解得,且满足3+4k2-m2>0
当m=-2k时,l:y=k(x-2),直线过定点(2,0),与已知矛盾;
当时,
,直线过定点
.
综上可知,直线AB过定点,定点坐标为.
解析
解:(1)由题意设椭圆的标准方程为,
a+c=3,a-c=1,a=2,c=1,b2=3,
∴.
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),l:y=kx+m,
由,得:(3+4k2)x2+8mkx+4(m2-3)=0,
△=64m2k2-16(3+4k2)(m2-3)>0,3+4k2-m2>0.
.
∵AD⊥BD,kAD•kBD=-1,(或)
∴,y1y2+x1x2-2(x1+x2)+4=0,
,7m2+16mk+4k2=0,
解得,且满足3+4k2-m2>0
当m=-2k时,l:y=k(x-2),直线过定点(2,0),与已知矛盾;
当时,
,直线过定点
.
综上可知,直线AB过定点,定点坐标为.
如图,设椭圆
+
=1(a>b>0)的左右焦点分别为F1,F2,点D在椭圆上,DF1⊥F1F2,
=2
,△DF1F2的面积为
.
(Ⅰ)求该椭圆的标准方程;
(Ⅱ)是否存在圆心在y轴上的圆,使圆在x轴的上方与椭圆有两个交点,且圆在这两个交点处的两条切线互相垂直并分别过不同的焦点?若存在,求出圆的方程;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)设F1(-c,0),F2(c,0),其中c2=a2-b2,
由=2
,得|DF1|=
=
c,
从而=
|DF1||F1F2|=
c2=
,故c=1.
从而|DF1|=,由DF1⊥F1F2,得
=
+
=
,
因此|DF2|=,
所以2a=|DF1|+|DF2|=2,故a=
,b2=a2-c2=1,
因此,所求椭圆的标准方程为+y2=1;
(Ⅱ)设圆心在y轴上的圆C与椭圆+y2=1相交,P1(x1,y1),P2(x2,y2)是两个交点,
y1>0,y2>0,F1P1,F2P2是圆C的切线,且F1P1⊥F2P2,由圆和椭圆的对称性,易知x2=-x1,y1=y2,|P1P2|=2|x1|,
由(Ⅰ)知F1(-1,0),F2(1,0),所以=(x1+1,y1),
=(-x1-1,y1),再由F1P1⊥F2P2,得-
+
=0,
由椭圆方程得1-=
,即3
+4x1=0,解得x1=-
或x1=0.
当x1=0时,P1,P2重合,此时题设要求的圆不存在;
当x1=-时,过P1,P2,分别与F1P1,F2P2垂直的直线的交点即为圆心C,设C(0,y0)
由F1P1,F2P2是圆C的切线,知CP1⊥F1P1,得•
=-1,而|y1|=|x1+1|=
,
故y0=,
故圆C的半径|CP1|==
.
综上,存在满足题设条件的圆,其方程为x2+=
.
解析
解:(Ⅰ)设F1(-c,0),F2(c,0),其中c2=a2-b2,
由=2
,得|DF1|=
=
c,
从而=
|DF1||F1F2|=
c2=
,故c=1.
从而|DF1|=,由DF1⊥F1F2,得
=
+
=
,
因此|DF2|=,
所以2a=|DF1|+|DF2|=2,故a=
,b2=a2-c2=1,
因此,所求椭圆的标准方程为+y2=1;
(Ⅱ)设圆心在y轴上的圆C与椭圆+y2=1相交,P1(x1,y1),P2(x2,y2)是两个交点,
y1>0,y2>0,F1P1,F2P2是圆C的切线,且F1P1⊥F2P2,由圆和椭圆的对称性,易知x2=-x1,y1=y2,|P1P2|=2|x1|,
由(Ⅰ)知F1(-1,0),F2(1,0),所以=(x1+1,y1),
=(-x1-1,y1),再由F1P1⊥F2P2,得-
+
=0,
由椭圆方程得1-=
,即3
+4x1=0,解得x1=-
或x1=0.
当x1=0时,P1,P2重合,此时题设要求的圆不存在;
当x1=-时,过P1,P2,分别与F1P1,F2P2垂直的直线的交点即为圆心C,设C(0,y0)
由F1P1,F2P2是圆C的切线,知CP1⊥F1P1,得•
=-1,而|y1|=|x1+1|=
,
故y0=,
故圆C的半径|CP1|==
.
综上,存在满足题设条件的圆,其方程为x2+=
.
在平面直角坐标系xOy中,已知F1(-,0),F2(
,0),F3(0,
),点P为曲线C上任意一点,若F1F3⊥F2F3,且|PF1|与|PF2|是关于x的方程x2-4x+q=0的两根
(1)求曲线C的方程
(2)已知Q为曲线C的左顶点,不与x轴垂直的直线l与曲线C交于A、B两点,且∠AQB=
①判断直线l是否过x轴上的某一定点N,并说明理由
②设AB的中点为M,当直线OM与直线l的倾斜角互补时,求线段AB的长.
正确答案
解:(1)因为|PF1|与|PF2|是关于x的方程x2-4x+q=0的两根,
所以|PF1|+|PF2|=4,
因为F1(-,0),F2(
,0),F3(0,
),F1F3⊥F2F3,
所以-n+3=0,
所以n=3,
所以|F1F2|=2,
所以|PF1|+|PF2|>|F1F2|,
所以曲线C为以F1,F2为焦点的椭圆,且a=2,c=,b=1,
所以椭圆的方程为;
(2)①设直线l过x轴上的某一定点N(m,0),A(x1,y1),B(x2,y2),l:y=k(x-m),
代入椭圆方程可得(1+4k2)x2-8mk2x+4k2m2-4=0,△>0,化为1+4k2-k2m2>0
x1+x2=,x1x2=
,
因为Q(-2,0),∠AQB=
所以•
=0,
所以(x1+2)(x2+2)+y1y2=0,
所以代入整理可得5k2m2+16mk2+12k2=0,
因为∠AQB=,
所以k≠0,
所以5m2+16m+12=0,
所以m=-1.2(m=-2舍去),
所以N(-1.2,0);
②由①可得l:y=k(x+1.2)(k≠0),代入椭圆方程可得(25+100k2)x2+240k2x+144k2-100=0,
M(-,
),
所以kOM=-,
因为直线OM与直线l的倾斜角互补,
所以k-=0,
所以k=,
所以M(-,±
),
所以|QM|==
,
所以|AB|=2|OM|=.
解析
解:(1)因为|PF1|与|PF2|是关于x的方程x2-4x+q=0的两根,
所以|PF1|+|PF2|=4,
因为F1(-,0),F2(
,0),F3(0,
),F1F3⊥F2F3,
所以-n+3=0,
所以n=3,
所以|F1F2|=2,
所以|PF1|+|PF2|>|F1F2|,
所以曲线C为以F1,F2为焦点的椭圆,且a=2,c=,b=1,
所以椭圆的方程为;
(2)①设直线l过x轴上的某一定点N(m,0),A(x1,y1),B(x2,y2),l:y=k(x-m),
代入椭圆方程可得(1+4k2)x2-8mk2x+4k2m2-4=0,△>0,化为1+4k2-k2m2>0
x1+x2=,x1x2=
,
因为Q(-2,0),∠AQB=
所以•
=0,
所以(x1+2)(x2+2)+y1y2=0,
所以代入整理可得5k2m2+16mk2+12k2=0,
因为∠AQB=,
所以k≠0,
所以5m2+16m+12=0,
所以m=-1.2(m=-2舍去),
所以N(-1.2,0);
②由①可得l:y=k(x+1.2)(k≠0),代入椭圆方程可得(25+100k2)x2+240k2x+144k2-100=0,
M(-,
),
所以kOM=-,
因为直线OM与直线l的倾斜角互补,
所以k-=0,
所以k=,
所以M(-,±
),
所以|QM|==
,
所以|AB|=2|OM|=.
(1)A(-2,0)、B(2,0),M满足
=0,求M轨迹.
(2)若(1)中的轨迹按向量(1,-1)平移后恰与x+ky-3=0相切,求k.
(3)如图,l过=1 (a>b>0)长轴顶点A且与长轴垂直的直线,E、F是两焦点,P∈l,P、A不重合,若∠EPF=α,则有0<α≤arctan
,类比此结论到
=1 (a>0,b>0),l是过焦点F且垂直x轴的直线,A、B是两顶点,P∈l,P、F不重合,∠APB=α,求α取值范围.
正确答案
解:(1)设 ,
所以点M的轨迹方程为x2+y2=4.
(2)将x2+y2=4向右平移一个单位,再向下平移一个单位后,得到圆(x-1)2+(y+1)2=4,
因为圆平移后恰与x+ky-3=0相切,
所以 ,
得k=0或 .
(3)由题意可得:不妨设P(c,t)(t>0),
则
所以
所以0<tanα≤.显然α为锐角,即:0<α≤arctan
所以α取值范围为:.
解析
解:(1)设 ,
所以点M的轨迹方程为x2+y2=4.
(2)将x2+y2=4向右平移一个单位,再向下平移一个单位后,得到圆(x-1)2+(y+1)2=4,
因为圆平移后恰与x+ky-3=0相切,
所以 ,
得k=0或 .
(3)由题意可得:不妨设P(c,t)(t>0),
则
所以
所以0<tanα≤.显然α为锐角,即:0<α≤arctan
所以α取值范围为:.
已知椭圆C的中心在坐标原点,焦点在x轴上,椭圆右顶点到直线x+y+=0的距离为
,离心率e=
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)已知A为椭圆与y轴负半轴的交点,设直线l:y=x+m,是否存在实数m,使直线l与椭圆有两个不同的交点M、N,是|AM|=|AN|,若存在,求出m的值;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)∵椭圆右顶点到直线x+y+=0的距离为
,离心率e=
,
∴=
,
=
,
∴a=,c=
,
∴b=1,
∴椭圆C的方程为;
(Ⅱ)设P为弦MN的中点.联立直线l:y=x+m与椭圆得4x2+6mx+3m2-3=0,
由于直线与椭圆有两个交点,∴△>0,
解得:-2<m<2.
由韦达定理可知:P(-,
).
∴kAP=,
又|AM|=|AN|,
∴AP⊥MN,则=-1,即m=2,
∵-2<m<2.
∴不存在实数m使|AM|=|AN|.
解析
解:(Ⅰ)∵椭圆右顶点到直线x+y+=0的距离为
,离心率e=
,
∴=
,
=
,
∴a=,c=
,
∴b=1,
∴椭圆C的方程为;
(Ⅱ)设P为弦MN的中点.联立直线l:y=x+m与椭圆得4x2+6mx+3m2-3=0,
由于直线与椭圆有两个交点,∴△>0,
解得:-2<m<2.
由韦达定理可知:P(-,
).
∴kAP=,
又|AM|=|AN|,
∴AP⊥MN,则=-1,即m=2,
∵-2<m<2.
∴不存在实数m使|AM|=|AN|.
已知P为抛物线y2=4x上一个动点,直线l1:x=-1,l2:x+y+3=0,则P到直线l1、l2的距离之和的最小值为( )
正确答案
解析
解:将P点到直线l1:x=-1的距离转化为P到焦点F(1,0)的距离,
过点F作直线l2垂线,
交抛物线于点P,
此即为所求最小值点,
∴P到两直线的距离之和的最小值为=2
,
故选A.
设椭圆和双曲线
的公共焦点分别为F1,F2,P是两曲线的一个交点,则cos∠F1PF2的值为( )
正确答案
解析
解:由题意知F1(-2,0),F2(2,0),
解方程组,得
.
取P点坐标为(),
,
,
cos∠F1PF2==
.
故选B.
扫码查看完整答案与解析