- 直线与圆锥曲线
- 共2643题
设点P在曲线y=x2上,从原点向A(2,4)移动,如果直线OP,曲线y=x2及直线x=2所围成的面积分别记为S1、S2.
(Ⅰ)当S1=S2时,求点P的坐标;
(Ⅱ)当S1+S2有最小值时,求点P的坐标和最小值.
正确答案
解:(Ⅰ)设点P的横坐标为t(0<t<2),则P点的坐标为(t,t2),
直线OP的方程为y=tx
S1=∫0t(tx-x2)dx=,S2=∫t2(x2-tx)dx=
,
因为S1=S2,,所以t=,点P的坐标为(
,
)
S=S1+S2==
S′=t2-2,令S‘=0得t2-2=0,t=
因为0<t<时,S'<0;
<t<2时,S'>0
所以,当t=时,Smin=
,P点的坐标为 (
,2).
解析
解:(Ⅰ)设点P的横坐标为t(0<t<2),则P点的坐标为(t,t2),
直线OP的方程为y=tx
S1=∫0t(tx-x2)dx=,S2=∫t2(x2-tx)dx=
,
因为S1=S2,,所以t=,点P的坐标为(
,
)
S=S1+S2==
S′=t2-2,令S‘=0得t2-2=0,t=
因为0<t<时,S'<0;
<t<2时,S'>0
所以,当t=时,Smin=
,P点的坐标为 (
,2).
已知中心在原点,焦点在坐标轴上的椭圆E的方程为+
=1(a>b>0)它的离心率为
,一个焦点是(-1,0),过直线x=4上一点引椭圆E的两条切线,切点分别是A、B.
(Ⅰ)求椭圆E的方程;
(Ⅱ)若在椭圆E+
=1(a>b>0)上的点(x0,y0)处的切线方程是
+
=1.求证:直线AB恒过定点,并求出定点的坐标;
(Ⅲ)记点C为(Ⅱ)中直线AB恒过的定点,问否存在实数λ,使得|+|
|=λ|
|•|
|成立,若成立求出λ的值,若不存在,请说明理由.
正确答案
(I)解:椭圆方程+
=1(a>b>0)的焦点是(-1,0),故c=1,
又=
,所以a=2,b=
,
所以所求的椭圆方程为.…(4分)
(II)证明:设切点坐标为A(x1,y1),B(x2,y2),直线l上一点M的坐标(4,t),
则切线方程分别为,
,
又两切线均过点M,可得点A,B的坐标都适合方程x+=1,故直线AB的方程是x+
=1,显然直线x+
=1恒过点(1,0),故直线AB恒过定点C(1,0).…(9分)
(III)解:将直线AB的方程x+=1,代入椭圆方程,整理得(
+4)y2-2ty-9=0,
所以韦达定理可得:y1+y2=,y1y2=-
,
不妨设y1>0,y2<0,
|AC|==
y1,
同理|BC|=-y2,…(12分)
所以+
=
(
-
)=
=
,
即:|AC|+|BC|=|AC|•|BC|,
所以λ=…(14分)
解析
(I)解:椭圆方程+
=1(a>b>0)的焦点是(-1,0),故c=1,
又=
,所以a=2,b=
,
所以所求的椭圆方程为.…(4分)
(II)证明:设切点坐标为A(x1,y1),B(x2,y2),直线l上一点M的坐标(4,t),
则切线方程分别为,
,
又两切线均过点M,可得点A,B的坐标都适合方程x+=1,故直线AB的方程是x+
=1,显然直线x+
=1恒过点(1,0),故直线AB恒过定点C(1,0).…(9分)
(III)解:将直线AB的方程x+=1,代入椭圆方程,整理得(
+4)y2-2ty-9=0,
所以韦达定理可得:y1+y2=,y1y2=-
,
不妨设y1>0,y2<0,
|AC|==
y1,
同理|BC|=-y2,…(12分)
所以+
=
(
-
)=
=
,
即:|AC|+|BC|=|AC|•|BC|,
所以λ=…(14分)
在直角坐标系xOy中,点M到F1、F2
的距离之和是4,点M的轨迹C与x轴的负半轴交于点A,不过点A的直线l:y=kx+b与轨迹C交于不同的两点P和Q.
(1)求轨迹C的方程;
(2)当时,求k与b的关系,并证明直线l过定点.
正确答案
解:(1)∵点M到,
的距离之和是4,
∴M的轨迹C是长轴长为4,焦点在x轴上焦距为的椭圆,
其方程为.
(2)将y=kx+b,代入曲线C的方程,
整理得(1+4k2)x2+8kbx+4b2-4=0,
因为直线l与曲线C交于不同的两点P和Q,
所以△=64k2b2-4(1+4k2)(4b2-4)=16(4k2-b2+1)>0.①
设P(x1,y1),Q(x2,y2),则,
.②
且y1•y2=(kx1+b)(kx2+b)=k2x1x2+kb(x1+x2)+b2.③
显然,曲线C与x轴的负半轴交于点A(-2,0),
所以,
,
由,得(x1+2)(x2+2)+y1y2=0.
将②、③代入上式,整理得12k2-16kb+5b2=0,
所以(2k-b)(6k-5b)=0,即b=2k或.经检验,都符合条件①.
当b=2k时,直线l的方程为y=kx+2k.
显然,此时直线l经过定点(-2,0)点.即直线l经过点A,与题意不符.
当时,直线l的方程为
.显然,此时直线l经过定点
点,且不过点A.
综上,k与b的关系是:,且直线l经过定点
点.
解析
解:(1)∵点M到,
的距离之和是4,
∴M的轨迹C是长轴长为4,焦点在x轴上焦距为的椭圆,
其方程为.
(2)将y=kx+b,代入曲线C的方程,
整理得(1+4k2)x2+8kbx+4b2-4=0,
因为直线l与曲线C交于不同的两点P和Q,
所以△=64k2b2-4(1+4k2)(4b2-4)=16(4k2-b2+1)>0.①
设P(x1,y1),Q(x2,y2),则,
.②
且y1•y2=(kx1+b)(kx2+b)=k2x1x2+kb(x1+x2)+b2.③
显然,曲线C与x轴的负半轴交于点A(-2,0),
所以,
,
由,得(x1+2)(x2+2)+y1y2=0.
将②、③代入上式,整理得12k2-16kb+5b2=0,
所以(2k-b)(6k-5b)=0,即b=2k或.经检验,都符合条件①.
当b=2k时,直线l的方程为y=kx+2k.
显然,此时直线l经过定点(-2,0)点.即直线l经过点A,与题意不符.
当时,直线l的方程为
.显然,此时直线l经过定点
点,且不过点A.
综上,k与b的关系是:,且直线l经过定点
点.
若中心在原点,焦点在坐标轴上的椭圆短轴端点是双曲线y2-x2=1的顶点,且该椭圆的离心率与此双曲线的离心率的乘积为1,则该椭圆的方程为( )
正确答案
解析
解:设椭圆方程为,离心率为e
双曲线y2-x2=1的顶点是(0,1),所以b=1.
∵双曲线y2-x2=1的离心率为
∴,即
∴a2=2
∴所求的椭圆方程为.
故选B.
已知椭圆E:的左、右焦点分别为F1、F2,上、下顶点分别为B1、B2,四边形B1F1B2F2的一个内角等于
,椭圆过点P(1,
).
(1)求椭圆E的方程;
(2)直线l的斜率等于椭圆E的离心率,且交椭圆于A、B两点,直线PA和PB分别交x轴于点M、N,求证:|PM|=|PN|.
正确答案
解:(1)由b>,
知,
∴,
设所求椭圆方程为,
把点P(1,)代入,得b2=3,a2=4,
∴椭圆方程为.
(2),离心率
,
设直线l的方程为,
代入椭圆方程,整理得x2+mx+m2-3=0,
∴x1+x2=-m,x1x2=m2-3,
要证|PM|=|PN|,只需证直线PA的斜率k1与直线PB的斜率k2互为相反数,
k1+k2=
∵(2y1-3)(x2-1)+(2y2-3)(x1-1)
=(x1+2m-3)(x2-1)+(x2+2m-3)(x1-1)
=2x1x2+(2m-4)(x1+x2)+6-4m
=2(m2-3)+(2m-4)(-m)+6-4m=0
所以,k1+k2=0,
因此|PM|=|PN|.
解析
解:(1)由b>,
知,
∴,
设所求椭圆方程为,
把点P(1,)代入,得b2=3,a2=4,
∴椭圆方程为.
(2),离心率
,
设直线l的方程为,
代入椭圆方程,整理得x2+mx+m2-3=0,
∴x1+x2=-m,x1x2=m2-3,
要证|PM|=|PN|,只需证直线PA的斜率k1与直线PB的斜率k2互为相反数,
k1+k2=
∵(2y1-3)(x2-1)+(2y2-3)(x1-1)
=(x1+2m-3)(x2-1)+(x2+2m-3)(x1-1)
=2x1x2+(2m-4)(x1+x2)+6-4m
=2(m2-3)+(2m-4)(-m)+6-4m=0
所以,k1+k2=0,
因此|PM|=|PN|.
已知A,B是椭圆
的左,右顶点,B(2,0),过椭圆C的右焦点F的直线交椭圆于点M,N,交直线x=4于点P,且直线PA,PF,PB的斜率成等差数列,R和Q是椭圆上的两动点,R和Q的横坐标之和为2,RQ的中垂线交X轴于T点
(1)求椭圆C的方程;
(2)求△MNT的面积的最大值.
正确答案
解:(1)由题设知a=2,b=
椭圆C的方程
(2)由点差法知PQ的中垂线交x轴于
设M(x1,y1),N(x2,y2),直线MN:x=my+1与椭圆联立可得(3m2+4)y2+6my-9=0
令t=m2+1≥1,则
故
解析
解:(1)由题设知a=2,b=
椭圆C的方程
(2)由点差法知PQ的中垂线交x轴于
设M(x1,y1),N(x2,y2),直线MN:x=my+1与椭圆联立可得(3m2+4)y2+6my-9=0
令t=m2+1≥1,则
故
双曲线(p>0)的左焦点在抛物线y2=2px的准线上,则该双曲线的离心率为( )
正确答案
解析
解:双曲线的左焦点坐标为:(-,0),
抛物线y2=2px的准线方程为 x=-,所以-
=-
,
解得:p=2,
故双曲线的离心率为:
故选B.
已知椭圆的中心为坐标原点O,焦点在x轴上,斜率为1且过椭圆右焦点F的直线交椭圆于A、B两点,+
与
=(2,-1)共线.
(1)求椭圆的离心率;
(2)设M为椭圆上任意一点,且=λ
+μ
(λ,μ∈R),证明λ2+μ2-
λμ为定值.
正确答案
解:(1)设椭圆的方程为,
由焦点F(c,0),则直线AB的方程为y=x-c.
代入椭圆方程化简得(a2+b2)x2-2a2cx+a2c2-a2b2=0,
令A(x1,y1),B(x2,y2),
则,
.
由=(x1+x2,y1+y2),
=(2,-1),
+
与
=(2,-1)共线,
可得2(y1+y2)+(x1+x2)=0,
又y1=x1-c,y2=x2-c,
∴2(x1+x2-2c)+(x1+x2)=0,
∴,
,
∴a2=2b2,
∴.
(2)证明:由(1)可得椭圆的方程为:x2+2y2=2b2,
设,
∵=λ
+μ
(λ,μ∈R),
∴(x,y)=λ(x1,y1)+μ(x2,y2),
,
∵点M在椭圆上,
∴,
化为+
(*).
由(1)可知:,a2=2b2=2c2,
∴=0,
∴x1x2+2y1y2=2(x1-c)(x2-c)==-
=-
,
又=2b2,
,
代入(*)可得,为定值.
解析
解:(1)设椭圆的方程为,
由焦点F(c,0),则直线AB的方程为y=x-c.
代入椭圆方程化简得(a2+b2)x2-2a2cx+a2c2-a2b2=0,
令A(x1,y1),B(x2,y2),
则,
.
由=(x1+x2,y1+y2),
=(2,-1),
+
与
=(2,-1)共线,
可得2(y1+y2)+(x1+x2)=0,
又y1=x1-c,y2=x2-c,
∴2(x1+x2-2c)+(x1+x2)=0,
∴,
,
∴a2=2b2,
∴.
(2)证明:由(1)可得椭圆的方程为:x2+2y2=2b2,
设,
∵=λ
+μ
(λ,μ∈R),
∴(x,y)=λ(x1,y1)+μ(x2,y2),
,
∵点M在椭圆上,
∴,
化为+
(*).
由(1)可知:,a2=2b2=2c2,
∴=0,
∴x1x2+2y1y2=2(x1-c)(x2-c)==-
=-
,
又=2b2,
,
代入(*)可得,为定值.
抛物线y=x2-2xsinα+1的顶点在椭圆x2+my2=1上,这样的抛物线有且只有两条,则m的取值范围是______.
正确答案
(0,1)
解析
解:由题意可得:抛物线y=x2-2xsinα+1的顶点坐标为:(sinα,cos2α),
因为抛物线y=x2-2xsinα+1的顶点在椭圆x2+my2=1上,
所以将顶点代入椭圆方程可得:sin2α+mcos4α=1,即mcos4α=cos2α,
解得:cos2α=0或cos2α=,
因为这样的抛物线有且只有两条,
所以对应的sinα有2个不同的值,
所以cos2α=无解,即0<m<1.
故答案为:(0,1)
已知抛物线y2=4x,椭圆经过点,它们在x轴上有共同焦点,椭圆的对称轴是坐标轴.
(1)求椭圆的方程;
(2)若P是椭圆上的点,设T的坐标为(t,0)(t是已知正实数),求P与T之间的最短距离.
正确答案
解:(1)抛物线的焦点为(1,0)…(2分)
设椭圆方程为,则
…(4分)
∴a2=4,b2=3
∴椭圆方程为…(6分)
(2)设P(x,y),则
=(-2≤x≤2)…(8分)
①当时,x=4t,即
时,
;
②当时,x=2,即P(2,0)9时,|PT|min=|t-2|10;
综上,…(14分)
(注:也可设解答,参照以上解答相应评分)
解析
解:(1)抛物线的焦点为(1,0)…(2分)
设椭圆方程为,则
…(4分)
∴a2=4,b2=3
∴椭圆方程为…(6分)
(2)设P(x,y),则
=(-2≤x≤2)…(8分)
①当时,x=4t,即
时,
;
②当时,x=2,即P(2,0)9时,|PT|min=|t-2|10;
综上,…(14分)
(注:也可设解答,参照以上解答相应评分)
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