- 直线与圆锥曲线
- 共2643题
已知椭圆C:+
=1(a>b>0)经过A(2,0)和B(1,
)两点,O为坐标原点.
(I )求椭圆C的方程;
(II)若以点O为端点的两条射线与椭圆c分别相交于点M,N且丄
,证明:点O到直线MN的距离为定值.
正确答案
(I)解:∵椭圆C:+
=1(a>b>0)经过A(2,0)和B(1,
)两点,
∴,
∴
∴椭圆C的方程为;
(II)证明:①当直线MN的斜率不存在时,其方程为x=±,则点O到直线MN的距离为
;
②当直线MN的斜率存在时,其方程为y=kx+m,设M,N两点的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),
将y=kx+m代入椭圆方程,可得(3+4k2)x2+8kmx+4m2-12=0,则x1+x2=-,x1x2=
令△>0,解得m2<4k2+3,
∵丄
,∴x1x2+y1y2=0,
∴(1+k2)x1x2+km(x1+x2)+m2=0,
∴(1+k2)•-km•
+m2=0,
∴<4k2+3
∴点O到直线MN的距离为=
,
由①②可得点O到直线MN的距离为定值.
解析
(I)解:∵椭圆C:+
=1(a>b>0)经过A(2,0)和B(1,
)两点,
∴,
∴
∴椭圆C的方程为;
(II)证明:①当直线MN的斜率不存在时,其方程为x=±,则点O到直线MN的距离为
;
②当直线MN的斜率存在时,其方程为y=kx+m,设M,N两点的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),
将y=kx+m代入椭圆方程,可得(3+4k2)x2+8kmx+4m2-12=0,则x1+x2=-,x1x2=
令△>0,解得m2<4k2+3,
∵丄
,∴x1x2+y1y2=0,
∴(1+k2)x1x2+km(x1+x2)+m2=0,
∴(1+k2)•-km•
+m2=0,
∴<4k2+3
∴点O到直线MN的距离为=
,
由①②可得点O到直线MN的距离为定值.
过双曲线x2-=1的右焦点F作直线l交双曲线于A,B两点,若|AB|=4,则这样的直线l有( )
正确答案
解析
解:∵双曲线的两个顶点之间的距离是2,小于4,
∴当直线与双曲线左右两支各有一个交点时,过双曲线的焦点一定有两条直线使得两交点之间的距离等于4,
当直线与实轴垂直时,有3-,解得y=±2,
∴此时直线AB的长度是4,即只与右支有交点的弦长为4的线仅有一条.
综上可知有三条直线满足|AB|=4,
故选C.
已知椭圆的离心率为
,其左、右焦点分别为F1、F2,点P是坐标平面内一点,且
(O为坐标原点).
(1)求椭圆C的方程;
(2)过点且斜率为k的动直线l交椭圆于A、B两点,在y轴上是否存在定点M,使以AB为直径的圆恒过这个点?若存在,求出M的坐标和△MAB面积的最大值;若不存在,说明理由.
正确答案
解:(1)设P(x0,y0),F1(-c,0),F2(c,0),
则由得
;
由得
,
即.
所以c=1…(2分)
又因为,所以a2=2,b2=1.…(3分)
因此所求椭圆的方程为.…(4分)
(2)动直线l的方程为,
由,
得.
设A(x1,y1),B(x2,y2).
则.…(6分)
假设在y上存在定点M(0,m),满足题设,
则.
=
=
=
=.
由假设得对于任意的恒成立,
即,
解得m=1.
故在y轴上存在定点M(0,1),
使得以AB为直径的圆恒过这个点…(10分)
这时,点M到AB的距离,
.
设2k2+1=t,
则,
得.
所以.
当且仅当时,上式等号成立.
因此,△MAB面积的最大值是.…(13分)
解析
解:(1)设P(x0,y0),F1(-c,0),F2(c,0),
则由得
;
由得
,
即.
所以c=1…(2分)
又因为,所以a2=2,b2=1.…(3分)
因此所求椭圆的方程为.…(4分)
(2)动直线l的方程为,
由,
得.
设A(x1,y1),B(x2,y2).
则.…(6分)
假设在y上存在定点M(0,m),满足题设,
则.
=
=
=
=.
由假设得对于任意的恒成立,
即,
解得m=1.
故在y轴上存在定点M(0,1),
使得以AB为直径的圆恒过这个点…(10分)
这时,点M到AB的距离,
.
设2k2+1=t,
则,
得.
所以.
当且仅当时,上式等号成立.
因此,△MAB面积的最大值是.…(13分)
如图,椭圆
的右准线l交x轴于点M,AB为过焦点F的弦,且直线AB的倾斜角θ(θ≤90°).
(Ⅰ)当△ABM的面积最大时,求直线AB的方程.
(Ⅱ)(ⅰ)试用θ表示|AF|;
(ⅱ)若|BF|=2|AF|,求直线AB的方程.
正确答案
解:(I)设AB的方程为x=my+2,A(x1,y1),B(x2,y2).
将x=my+2代入,消去x整理得(2+m2)y2+4my-4=0,△>0.
∴,
.
∴=
=
,
∴S△ABM==|y1-y2|=
,当且仅当m=0时取等号,此时直线AB的方程为x=2.
(II)(i)由(I)可得椭圆的右焦点F(2,0),离心率e==
.右准线l:x=4.
作AA1⊥l于点A1,则,
∴=
=
,
∴.
(ii)同理|BF|=,
由|BF|=2|AF|,得到,解得
,
.
∴直线AB的方程为:,化为
.
解析
解:(I)设AB的方程为x=my+2,A(x1,y1),B(x2,y2).
将x=my+2代入,消去x整理得(2+m2)y2+4my-4=0,△>0.
∴,
.
∴=
=
,
∴S△ABM==|y1-y2|=
,当且仅当m=0时取等号,此时直线AB的方程为x=2.
(II)(i)由(I)可得椭圆的右焦点F(2,0),离心率e==
.右准线l:x=4.
作AA1⊥l于点A1,则,
∴=
=
,
∴.
(ii)同理|BF|=,
由|BF|=2|AF|,得到,解得
,
.
∴直线AB的方程为:,化为
.
已知椭圆(a>b>0)的右焦点为F2(3,0),离心率为
.
(1)求椭圆的方程.
(2)设直线y=kx与椭圆相交于A,B两点,M,N分别为线段AF2,BF2的中点,若坐标原点O在以MN为直径的圆上,求k的值.
正确答案
解:(1)由题意得,得a=2
. …(2分)
结合a2=b2+c2,解得a2=12,b2=3.…(4分)
所以,椭圆的方程为+
=1. …(6分)
(2)由,得(3+12k2)x2-12×3=0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则x1+x2=0,x1x2=-,…(10分)
依题意,OM⊥ON,
易知,四边形OMF2N为平行四边形,所以AF2⊥BF2,…(12分)
因为=(x1-3,y1),
=(x2-3,y2),
所以•
=(x1-3)(x2-3)+y1y2=(1+k2)x1x2+9=0,
即+9=0,
解得k=±.…(15分)
解析
解:(1)由题意得,得a=2
. …(2分)
结合a2=b2+c2,解得a2=12,b2=3.…(4分)
所以,椭圆的方程为+
=1. …(6分)
(2)由,得(3+12k2)x2-12×3=0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则x1+x2=0,x1x2=-,…(10分)
依题意,OM⊥ON,
易知,四边形OMF2N为平行四边形,所以AF2⊥BF2,…(12分)
因为=(x1-3,y1),
=(x2-3,y2),
所以•
=(x1-3)(x2-3)+y1y2=(1+k2)x1x2+9=0,
即+9=0,
解得k=±.…(15分)
(1)椭圆C:+
=1(a>b>0)与x轴交于A、B两点,点P是椭圆C上异于A、B的任意一点,直线PA、PB分别与y轴交于点M、N,求证:
•
为定值b2-a2.
(2)由(1)类比可得如下真命题:双曲线C:+
=1(a>0,b>0)与x轴交于A、B两点,点P是双曲线C上异于A、B的任意一点,直线PA、PB分别与y轴交于点M、N,则
为定值.请写出这个定值(不要求给出解题过程).
正确答案
(1)证明:设点P(x0,y0),x0≠±a,
依题意,得A(-a,0),B(a,0),
∴直线PA的方程为y=(x+a)…(2分)
令x=0,得yM=…(4分)
同理得yN=…(6分)
∴yMyN=,
∵点P(x0,y0)是椭圆C上一点,
∴=1,
=
(a2-
),
∴yMyN==b2,…(8分)
=(a,yN),
=(-a,yM),
∴=-a2+yMyN=b2-a2…(10分)
(2)-(a2+b2)…(14分)
解析
(1)证明:设点P(x0,y0),x0≠±a,
依题意,得A(-a,0),B(a,0),
∴直线PA的方程为y=(x+a)…(2分)
令x=0,得yM=…(4分)
同理得yN=…(6分)
∴yMyN=,
∵点P(x0,y0)是椭圆C上一点,
∴=1,
=
(a2-
),
∴yMyN==b2,…(8分)
=(a,yN),
=(-a,yM),
∴=-a2+yMyN=b2-a2…(10分)
(2)-(a2+b2)…(14分)
已知双曲线x2-3y2=3的右焦点为F,右准线为l,以F为左焦点,以l为左准线的椭圆C的中心为A,又A点关于直线y=2x的对称点A′恰好在双曲线的左准线上,求椭圆的方程.
正确答案
解:依题意,F(2,0),l:
设所求方程为,0<e<1,
即(1-e2)x2-(4-3e2)x+y2,
其中心为
∵A与A′关于直线y=2x对称,
∴A′的坐标为,
又A′在直线上,∴
,解之得
.
于是所求方程为:,即
解析
解:依题意,F(2,0),l:
设所求方程为,0<e<1,
即(1-e2)x2-(4-3e2)x+y2,
其中心为
∵A与A′关于直线y=2x对称,
∴A′的坐标为,
又A′在直线上,∴
,解之得
.
于是所求方程为:,即
(2015秋•南阳期末)设抛物线C:y2=4x,F为C的焦点,过F的直线L与C相交于A、B两点.
(1)设L的斜率为2,求|AB|的大小;
(2)求证:•
是一个定值.
正确答案
解:(1)依题意得F(1,0),∴直线L的方程为y=2(x-1),
设直线L与抛物线的交点A(x1,y1),B(x2,y2),
联立消去y整理得x2-3x+1=0,
∴x1+x2=3,x1x2=1.
法一:|AB|==
•
=
.
法二:|AB|=|AF|+|BF|=x1+x2+p=3+2=5.
(2)证明:设直线L的方程为x=ky+1,
设直线L与抛物线的交点A(x1,y1),B(x2,y2),
由消去x整理得y2-4ky-4=0.
∴y1+y2=4k,y1y2=-4,
∵═(x1,y1)•(x2,y2)
=x1x2+y1y2=(ky1+1)(ky2+1)+y1y2
=k2y1y2+k(y1+y2)+1+y1y2
=-4k2+4k2+1-4=-3.
∴是一个定值为-3.
解析
解:(1)依题意得F(1,0),∴直线L的方程为y=2(x-1),
设直线L与抛物线的交点A(x1,y1),B(x2,y2),
联立消去y整理得x2-3x+1=0,
∴x1+x2=3,x1x2=1.
法一:|AB|==
•
=
.
法二:|AB|=|AF|+|BF|=x1+x2+p=3+2=5.
(2)证明:设直线L的方程为x=ky+1,
设直线L与抛物线的交点A(x1,y1),B(x2,y2),
由消去x整理得y2-4ky-4=0.
∴y1+y2=4k,y1y2=-4,
∵═(x1,y1)•(x2,y2)
=x1x2+y1y2=(ky1+1)(ky2+1)+y1y2
=k2y1y2+k(y1+y2)+1+y1y2
=-4k2+4k2+1-4=-3.
∴是一个定值为-3.
过双曲线(a>0,b>0)的左焦点F(-c,0)作圆x2+y2=a2的切线,切点为E,延长FE交抛物线y2=4cx于点P,若E为线段FP的中点,则双曲线的离心率为( )
正确答案
解析
解:设双曲线的右焦点为F‘,则F'的坐标为(c,0)
因为抛物线为y2=4cx,所以F'为抛物线的焦点
因为O为FF'的中点,E为FP的中点,所以OE为△PFF'的中位线,
属于OE∥PF'
因为|OE|=a,所以|PF'|=2a
又PF'⊥PF,|FF'|=2c 所以|PF|=2b
设P(x,y),则由抛物线的定义可得x+c=2a,
∴x=2a-c
过点F作x轴的垂线,点P到该垂线的距离为2a
由勾股定理 y2+4a2=4b2,即4c(2a-c)+4a2=4(c2-a2)
得e2-e-1=0,
∴e=.
故选D.
在平面直角坐标系xOy中,如图,已知椭圆C:
=1的上、下顶点分别为A、B,点P在椭圆C上且异于点A、B,直线AP、BP与直线l:y=-2分别交于点M、N;
(Ⅰ)设直线AP、BP的斜率分别为k1,k2求证:k1•k2为定值;
(Ⅱ)求线段MN长的最小值;
(Ⅲ)当点P运动时,以MN为直径的圆是否经过某定点?请证明你的结论.
正确答案
(Ⅰ)证明:由题设椭圆C:=1可知,点A(0,1),B(0,-1).
令P(x0,y0),则由题设可知x0≠0.
∴直线AP的斜率,PB的斜率为
.
又点P在椭圆上,所以,从而有
=
;
(Ⅱ)解:由题设可得直线AP的方程为y-1=k1(x-0),
直线PB的方程为y-(-1)=k2(x-0).
由,解得
;
由,解得
.
∴直线AP与直线l的交点N(),直线PB与直线l的交点M(
).
∴|MN|=||,又
.
∴|MN|=||=
.
等号成立的条件是,即
.
故线段MN长的最小值为.
(Ⅲ)解:以MN为直径的圆恒过定点或
.
事实上,设点Q(x,y)是以MN为直径圆上的任意一点,则,
故有.
又.所以以MN为直径圆的方程为
.
令,解得
或
.
所以以MN为直径的圆恒过定点或
.
解析
(Ⅰ)证明:由题设椭圆C:=1可知,点A(0,1),B(0,-1).
令P(x0,y0),则由题设可知x0≠0.
∴直线AP的斜率,PB的斜率为
.
又点P在椭圆上,所以,从而有
=
;
(Ⅱ)解:由题设可得直线AP的方程为y-1=k1(x-0),
直线PB的方程为y-(-1)=k2(x-0).
由,解得
;
由,解得
.
∴直线AP与直线l的交点N(),直线PB与直线l的交点M(
).
∴|MN|=||,又
.
∴|MN|=||=
.
等号成立的条件是,即
.
故线段MN长的最小值为.
(Ⅲ)解:以MN为直径的圆恒过定点或
.
事实上,设点Q(x,y)是以MN为直径圆上的任意一点,则,
故有.
又.所以以MN为直径圆的方程为
.
令,解得
或
.
所以以MN为直径的圆恒过定点或
.
扫码查看完整答案与解析