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题型:简答题
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简答题

定义:由椭圆的两个焦点和短轴的一个顶点组成的三角形称为该椭圆的“特征三角形”.如果两个椭圆的“特征三角形”是相似的,则称这两个椭圆是“相似椭圆”,并将三角形的相似比称为椭圆的相似比.已知椭圆

(1)若椭圆,判断C2与C1是否相似?如果相似,求出C2与C1的相似比;如果不相似,请说明理由;

(2)写出与椭圆C1相似且短半轴长为b的椭圆Cb的方程;若在椭圆Cb上存在两点M、N关于直线y=x+1对称,求实数b的取值范围?

(3)如图:直线y=x与两个“相似椭圆”分别交于点A,B和点C,D,试在椭圆M和椭圆Mλ上分别作出点E和点F(非椭圆顶点),使△CDF和△ABE组成以λ为相似比的两个相似三角形,写出具体作法.(不必证明)

正确答案

解:(1)椭圆C2与C1相似. 因为椭圆C2的特征三角形是腰长为a=4,底边长为2c=的等腰三角形,

而椭圆C1的特征三角形是腰长为2,底边长为的等腰三角形,因此两个等腰三角形相似,且相似比为2.

(2)椭圆Cb的方程为:

设lMN:y=-x+t,点M(x1,y1),N(x2,y2),MN中点为(x0,y0),

,所以5x2-8tx+4(t2-b2)=0,则

因为中点在直线y=x+1上,所以有  ,即直线lMN的方程为:

由题意可知,直线lMN与椭圆Cb有两个不同的交点,

即方程有两个不同的实数解,

所以,即

(3)作法:过原点作直线y=kx(k≠1),交椭圆M和椭圆Mλ于点E和点F,则△CDF和△ABE即为所求相似三角形,且相似比为λ.

解析

解:(1)椭圆C2与C1相似. 因为椭圆C2的特征三角形是腰长为a=4,底边长为2c=的等腰三角形,

而椭圆C1的特征三角形是腰长为2,底边长为的等腰三角形,因此两个等腰三角形相似,且相似比为2.

(2)椭圆Cb的方程为:

设lMN:y=-x+t,点M(x1,y1),N(x2,y2),MN中点为(x0,y0),

,所以5x2-8tx+4(t2-b2)=0,则

因为中点在直线y=x+1上,所以有  ,即直线lMN的方程为:

由题意可知,直线lMN与椭圆Cb有两个不同的交点,

即方程有两个不同的实数解,

所以,即

(3)作法:过原点作直线y=kx(k≠1),交椭圆M和椭圆Mλ于点E和点F,则△CDF和△ABE即为所求相似三角形,且相似比为λ.

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题型:简答题
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简答题

已知椭圆C的中心在坐标原点,右焦点为,A、B是椭圆C的左、右顶点,D是椭圆C上异于A、B的动点,且△ADB面积的最大值为12.

(1)求椭圆C的方程;

(2)求证:当点P(x0,y0)在椭圆C上运动时,直线l:x0x+y0y=2与圆O:x2+y2=1恒有两个交点,并求直线l被圆O所截得的弦长L的取值范围.

正确答案

(1)解:设椭圆的标准方程为

∵△ADB面积的最大值为12,

,即ab=12.

联立,解得a=4,b=3,

∴椭圆C的标准方程为

(2)证明:∵点P(x0,y0)在椭圆C上运动,∴,∴

∴圆心O到直线l:x0x+y0y=2的距离=),

∴直线l:x0x+y0y=2与圆O:x2+y2=1恒有两个交点.

解析

(1)解:设椭圆的标准方程为

∵△ADB面积的最大值为12,

,即ab=12.

联立,解得a=4,b=3,

∴椭圆C的标准方程为

(2)证明:∵点P(x0,y0)在椭圆C上运动,∴,∴

∴圆心O到直线l:x0x+y0y=2的距离=),

∴直线l:x0x+y0y=2与圆O:x2+y2=1恒有两个交点.

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题型:简答题
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简答题

已知椭圆的离心率,连接椭圆的四个顶点得到的菱形的面积为4.

(1)求椭圆的方程;

(2)设直线l与椭圆相交于不同的两点A,B,已知点A的坐标为(-a,0),点Q(0,y0)在线段AB的垂直平分线上,且,求y0的值.

正确答案

解:(1)由e=,得3a2=4c2

再由c2=a2-b2,解得a=2b.

由题意可知 ,即ab=2.

解方程组 得a=2,b=1.

所以椭圆的方程为

(2)由(Ⅰ)可知点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).

于是A、B两点的坐标满足方程组

消去y并整理,得(1+4k2)x2+16k2x+(16k2-4)=0.

,得 .从而

所以

设线段AB的中点为M,

则M的坐标为

以下分两种情况:

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,

于是

,得

②当k≠0时,线段AB的垂直平分线方程为

令x=0,解得

=

=

整理得7k2=2.故

所以

综上,

解析

解:(1)由e=,得3a2=4c2

再由c2=a2-b2,解得a=2b.

由题意可知 ,即ab=2.

解方程组 得a=2,b=1.

所以椭圆的方程为

(2)由(Ⅰ)可知点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).

于是A、B两点的坐标满足方程组

消去y并整理,得(1+4k2)x2+16k2x+(16k2-4)=0.

,得 .从而

所以

设线段AB的中点为M,

则M的坐标为

以下分两种情况:

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,

于是

,得

②当k≠0时,线段AB的垂直平分线方程为

令x=0,解得

=

=

整理得7k2=2.故

所以

综上,

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题型:简答题
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简答题

已知椭圆C:=1(a>b>0)的短轴长为2,离心率为

(1)求椭圆C的方程;

(2)若过点M(2,0)的引斜率为k的直线与椭圆C相交于两点G、H,设P为椭圆C上一点,且满足(O为坐标原点),当时,求实数t的取值范围?

正确答案

解:(1)∵椭圆C:=1(a>b>0)的短轴长为2,离心率为

∴b=1,=

∵a2=b2+c2

∴a=,b=1,

∴椭圆C的方程为…(3分)

(2)设G(x1,y1),H(x2,y2),

设直线y=k(x-2),联立椭圆,可得(1+2k2)x2-8kx+8k2-2=0

△=(-8k)2-4(1+2k2)(8k2-2)>0,得,…(5分)

条件转换一下就是

∵x1+x2=,x1x2=

根据弦长公式,,得到.…(7分)

设P(x,y),则

∴(x1+x2,y1+y2)=t(x,y),

∴x=(x1+x2),y=(y1+y2

根据x1+x2=,x1x2=,把x1,x2消成k,得(9分)

然后代入椭圆,得到关系式,…(11分)

∴实数t的取值范围为…(13分)

解析

解:(1)∵椭圆C:=1(a>b>0)的短轴长为2,离心率为

∴b=1,=

∵a2=b2+c2

∴a=,b=1,

∴椭圆C的方程为…(3分)

(2)设G(x1,y1),H(x2,y2),

设直线y=k(x-2),联立椭圆,可得(1+2k2)x2-8kx+8k2-2=0

△=(-8k)2-4(1+2k2)(8k2-2)>0,得,…(5分)

条件转换一下就是

∵x1+x2=,x1x2=

根据弦长公式,,得到.…(7分)

设P(x,y),则

∴(x1+x2,y1+y2)=t(x,y),

∴x=(x1+x2),y=(y1+y2

根据x1+x2=,x1x2=,把x1,x2消成k,得(9分)

然后代入椭圆,得到关系式,…(11分)

∴实数t的取值范围为…(13分)

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简答题

平面内动点M(x,y)与两定点A(-,0),B(,0)的连线的斜率之积为-,记动点M的轨迹为C.

(Ⅰ)求动点M的轨迹C的方程;

(Ⅱ)定点F(-2,0),T为直线x=-3上任意一点,过F作TF的垂线交曲线C于点P,Q.

(i)证明:OT平分线段PQ(其中O为坐标原点);

(ii)当最小时,求点T的坐标.

正确答案

解:(I)由已知可得kMA•kMB==-

化为

∴动点M的轨迹C的方程为

(II)(i)证明:设T(-3,m),则直线TF的斜率kTF==-m.

当m≠0时,直线PQ的斜率kPQ=,直线PQ的方程为:x=my-2,

当m=0时,PQ的方程为:x=-2,也满足上述方程.

设P(x1,y1),Q(x2,y2),联立

化为(3+m2)y2-4my-2=0,

△=16m2+8(m2+3)>0,

∴y1+y2=,y1y2=

∴x1+x2=m(y1+y2)-4=

∴PQ的中点N

∴直线ON的斜率kON=-

又直线OT的斜率kOT=-

∴点N在直线OT上,

∴OT平分线段PQ.

(ii)由(i)可得|TF|=

|PQ|===

===,当且仅当m=±1时取等号.

∴当最小时,点T的坐标为(-3,±1).

解析

解:(I)由已知可得kMA•kMB==-

化为

∴动点M的轨迹C的方程为

(II)(i)证明:设T(-3,m),则直线TF的斜率kTF==-m.

当m≠0时,直线PQ的斜率kPQ=,直线PQ的方程为:x=my-2,

当m=0时,PQ的方程为:x=-2,也满足上述方程.

设P(x1,y1),Q(x2,y2),联立

化为(3+m2)y2-4my-2=0,

△=16m2+8(m2+3)>0,

∴y1+y2=,y1y2=

∴x1+x2=m(y1+y2)-4=

∴PQ的中点N

∴直线ON的斜率kON=-

又直线OT的斜率kOT=-

∴点N在直线OT上,

∴OT平分线段PQ.

(ii)由(i)可得|TF|=

|PQ|===

===,当且仅当m=±1时取等号.

∴当最小时,点T的坐标为(-3,±1).

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简答题

已知抛物线C:y2=ax(a>0),抛物线上一点到抛物线的焦点F的距离是3.

(1)求a的值;

(2)已知动直线l过点P(4,0),交抛物线C于A、B两点.

(i)若直线l的斜率为1,求AB的长;

(ii)是否存在垂直于x轴的直线m被以AP为直径的圆M所截得的弦长恒为定值?如果存在,求出m的方程;如果不存在,说明理由.

正确答案

解:(1)点到焦点的距离就是到准线的距离,

…(2分)

在抛物线上得:a•x0=8…(3分)

∴a2-12a+32=0,a=4(舍)或a=8,

∴x0=1(舍)或x0=2…(5分)

(2)设A(x1,y1),B(x2,y2).

(i)直线l的方程为:y=x-4,…(6分)

联立,整理得:x2-12x+16=0…(7分)

∴|AB|==.…(9分)

(ⅱ)设存在直线m:x=a满足题意,则圆心,过M作直线x=a的垂线,垂足为E,设直线m与圆M的一个交点为G.可得:|EG|2=|MG|2-|ME|2,…(11分)

即|EG|2=|MA|2-|ME|2=

=

==…(13分)

当a=3时,|EG|2=3,此时直线m被以AP为直径的圆M所截得的弦长恒为定值.…(14分)

因此存在直线m:x=3满足题意                                    …(15分)

解析

解:(1)点到焦点的距离就是到准线的距离,

…(2分)

在抛物线上得:a•x0=8…(3分)

∴a2-12a+32=0,a=4(舍)或a=8,

∴x0=1(舍)或x0=2…(5分)

(2)设A(x1,y1),B(x2,y2).

(i)直线l的方程为:y=x-4,…(6分)

联立,整理得:x2-12x+16=0…(7分)

∴|AB|==.…(9分)

(ⅱ)设存在直线m:x=a满足题意,则圆心,过M作直线x=a的垂线,垂足为E,设直线m与圆M的一个交点为G.可得:|EG|2=|MG|2-|ME|2,…(11分)

即|EG|2=|MA|2-|ME|2=

=

==…(13分)

当a=3时,|EG|2=3,此时直线m被以AP为直径的圆M所截得的弦长恒为定值.…(14分)

因此存在直线m:x=3满足题意                                    …(15分)

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简答题

已知圆M:x2+8x+y2=0和圆N:x2-8x+y2+12=0,点P(x0,y0)(y0≠0),曲线C:x2-=1右支上的动点,线段PM、PN分别交圆M于A,交圆N于B.

(1)证明:△PAB是等腰三角形;

(2)记△PAB、△PMN的面积分别为S1、S2,求的取值范围.

(3)记点A处圆M的切线为l1,点B处圆N的切线为l2,求l1和l2交点Q的轨迹方程.

正确答案

(1)证明:圆M:x2+8x+y2=0的圆心M(-4,0),半径为4,

圆N:x2-8x+y2+12=0的圆心N(4,0),半径为2,

双曲线C:x2-=1的焦点即为M,N,e==4,准线x=±

由双曲线的定义,可得,PM-PN=2a=2,

PM=PA+4,PN=PB+2,即有PA-PB=0,即PA=PB,

则△PAB是等腰三角形;

(2)解:由于△PAB、△PMN的面积分别为S1、S2

设PA=t,则S1=t2sin∠APB,S2=(t+4)(t+2)sin∠APB,

则有==1++=8(+2-

由于PM•PN=e(x0-)•e(x0+)=16x02-1≥15.

即有(t+4)(t+2)≥15,解得,t≥1(t≤-7舍去).

即0<≤1,则∈(1,15];

(3)解:连接QM,QN,由于PA=PB,

点A处圆M的切线为l1,点B处圆N的切线为l2

则QA=QB,

设l1和l2交点Q(x,y),

=

即有=

化简得,x=

则l1和l2交点Q的轨迹方程为x=

解析

(1)证明:圆M:x2+8x+y2=0的圆心M(-4,0),半径为4,

圆N:x2-8x+y2+12=0的圆心N(4,0),半径为2,

双曲线C:x2-=1的焦点即为M,N,e==4,准线x=±

由双曲线的定义,可得,PM-PN=2a=2,

PM=PA+4,PN=PB+2,即有PA-PB=0,即PA=PB,

则△PAB是等腰三角形;

(2)解:由于△PAB、△PMN的面积分别为S1、S2

设PA=t,则S1=t2sin∠APB,S2=(t+4)(t+2)sin∠APB,

则有==1++=8(+2-

由于PM•PN=e(x0-)•e(x0+)=16x02-1≥15.

即有(t+4)(t+2)≥15,解得,t≥1(t≤-7舍去).

即0<≤1,则∈(1,15];

(3)解:连接QM,QN,由于PA=PB,

点A处圆M的切线为l1,点B处圆N的切线为l2

则QA=QB,

设l1和l2交点Q(x,y),

=

即有=

化简得,x=

则l1和l2交点Q的轨迹方程为x=

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题型:简答题
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简答题

平面直角坐标系xOy中,已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,左、右焦点分别是F1,F2,以F1为圆心以3为半径的圆与以F2为圆心以1为半径的圆相交,且交点在椭圆C上.

(Ⅰ)求椭圆C的方程;

(Ⅱ)设椭圆E:+=1,P为椭圆C上任意一点,过点P的直线y=kx+m交椭圆E于A,B两点,射线PO交椭圆E于点Q.

(i)求||的值;

(ii)求△ABQ面积的最大值.

正确答案

解:(Ⅰ)由题意可知,PF1+PF2=2a=4,可得a=2,

=,a2-c2=b2

可得b=1,即有椭圆C的方程为+y2=1;

(Ⅱ)由(Ⅰ)知椭圆E的方程为+=1,

(i)设P(x0,y0),||=λ,由题意可知,

Q(-λx0,-λy0),由于+y02=1,

+=1,即+y02)=1,

所以λ=2,即||=2;

(ii)设A(x1,y1),B(x2,y2),将直线y=kx+m代入椭圆E的方程,可得

(1+4k2)x2+8kmx+4m2-16=0,由△>0,可得m2<4+16k2,①

则有x1+x2=-,x1x2=,所以|x1-x2|=

由直线y=kx+m与y轴交于(0,m),

则△AOB的面积为S=|m|•|x1-x2|=|m|•

=2,设=t,则S=2

将直线y=kx+m代入椭圆C的方程,可得(1+4k2)x2+8kmx+4m2-4=0,

由△≥0可得m2≤1+4k2,②

由①②可得0<t≤1,则S=2在(0,1]递增,即有t=1取得最大值,

即有S,即m2=1+4k2,取得最大值2

由(i)知,△ABQ的面积为3S,

即△ABQ面积的最大值为6

解析

解:(Ⅰ)由题意可知,PF1+PF2=2a=4,可得a=2,

=,a2-c2=b2

可得b=1,即有椭圆C的方程为+y2=1;

(Ⅱ)由(Ⅰ)知椭圆E的方程为+=1,

(i)设P(x0,y0),||=λ,由题意可知,

Q(-λx0,-λy0),由于+y02=1,

+=1,即+y02)=1,

所以λ=2,即||=2;

(ii)设A(x1,y1),B(x2,y2),将直线y=kx+m代入椭圆E的方程,可得

(1+4k2)x2+8kmx+4m2-16=0,由△>0,可得m2<4+16k2,①

则有x1+x2=-,x1x2=,所以|x1-x2|=

由直线y=kx+m与y轴交于(0,m),

则△AOB的面积为S=|m|•|x1-x2|=|m|•

=2,设=t,则S=2

将直线y=kx+m代入椭圆C的方程,可得(1+4k2)x2+8kmx+4m2-4=0,

由△≥0可得m2≤1+4k2,②

由①②可得0<t≤1,则S=2在(0,1]递增,即有t=1取得最大值,

即有S,即m2=1+4k2,取得最大值2

由(i)知,△ABQ的面积为3S,

即△ABQ面积的最大值为6

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简答题

已知直线l:y=x+2与双曲线C:-=1(a>0,b>0)相交于B、D两点,且BD的中点为M(1,3).

(1)求双曲线C的离心率;

(2)设双曲线C的右顶点为A,右焦点为F,|BF|•|DF|=17,试判断△ABD是否为直角三角形,并说明理由.

正确答案

解:(Ⅰ)由题设知,l的方程为:y=x+2,

化入C的方程,并化简,得(b2-a2)x2-4a2x-4a2-a2b2=0,

设B(x1,y1)、D(x2,y2),

由M(1,3)为BD的中点知

,即b2=3a2,②

,所以C的离心率

(Ⅱ)由①、②知,C的方程为:3x2-y2=3a2

A(a,0),F(2a,0),x1+x2=2,x1•x2=-

故不妨设x1≤-a,x2≥a,

==a-2x1

=2x2-a,

|BF|•|FD|=(a-2x1)(2x2-a)=-4x1x2+2a(x1+x2)-a2=5a2+4a+8,

又|BF|•|FD|=17,

故5a2+4a+8=17,解得a=1或a=(舍去),

故|BD|=

连结MA,则由A(1,0),M(1,3)知|MA|=3,

从而MA=MB=MD,

且MA⊥x轴,因此以M为圆心,MA为半径的圆经过A、B、D三点,且在点A处与x轴相切.

所以过A、B、D三点的圆与x轴相切.∴△ABD为直角三角形.

解析

解:(Ⅰ)由题设知,l的方程为:y=x+2,

化入C的方程,并化简,得(b2-a2)x2-4a2x-4a2-a2b2=0,

设B(x1,y1)、D(x2,y2),

由M(1,3)为BD的中点知

,即b2=3a2,②

,所以C的离心率

(Ⅱ)由①、②知,C的方程为:3x2-y2=3a2

A(a,0),F(2a,0),x1+x2=2,x1•x2=-

故不妨设x1≤-a,x2≥a,

==a-2x1

=2x2-a,

|BF|•|FD|=(a-2x1)(2x2-a)=-4x1x2+2a(x1+x2)-a2=5a2+4a+8,

又|BF|•|FD|=17,

故5a2+4a+8=17,解得a=1或a=(舍去),

故|BD|=

连结MA,则由A(1,0),M(1,3)知|MA|=3,

从而MA=MB=MD,

且MA⊥x轴,因此以M为圆心,MA为半径的圆经过A、B、D三点,且在点A处与x轴相切.

所以过A、B、D三点的圆与x轴相切.∴△ABD为直角三角形.

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简答题

如图,已知抛物线C:y2=2px(p>0)上的点(,a)到焦点F的距离为3,圆E是以(p,0)为圆心p为半径的圆.

(1)求抛物线C和圆E的方程;

(2)若圆E内切于△PQR,其中Q,R在y轴上,且R点在Q点上方,P在抛物线C上且在x轴下方,当△PQR的面积取最小值时,求直线PR和PQ的方程.

正确答案

解:(1)∵抛物线C:y2=2px(p>0)上的点(,a)到焦点F的距离为3,

=3,解得p=1.

∴抛物线C:y2=2x,

圆E:(x-1)2+y2=1.

(2)设P(x0,y0),R(0,y1),Q(0,y2),y1>y2,则直线PR的方程为:y=x+y1

由直线与圆相切得:=1,

注意到x0>2,上式化简为+2y0y1-x0=0,

同理可得=0.

∴y1,y2 是方程-x0=0的两个根,

∴|y1-y2|==

∴S△PQR=×x0==+4≥8,当且仅当x0=4时,S△PQR有最小值为8.

此时,P,y1,2=

∴直线PR的方程是y=-++2.

直线PQ的方程是y=+-2.

解析

解:(1)∵抛物线C:y2=2px(p>0)上的点(,a)到焦点F的距离为3,

=3,解得p=1.

∴抛物线C:y2=2x,

圆E:(x-1)2+y2=1.

(2)设P(x0,y0),R(0,y1),Q(0,y2),y1>y2,则直线PR的方程为:y=x+y1

由直线与圆相切得:=1,

注意到x0>2,上式化简为+2y0y1-x0=0,

同理可得=0.

∴y1,y2 是方程-x0=0的两个根,

∴|y1-y2|==

∴S△PQR=×x0==+4≥8,当且仅当x0=4时,S△PQR有最小值为8.

此时,P,y1,2=

∴直线PR的方程是y=-++2.

直线PQ的方程是y=+-2.

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