- 直线与圆锥曲线
- 共2643题
已知F1,F2是椭圆
=1(a>b>0)的左右焦点,点P(a,b),若△F1PF2为等腰三角形.
(1)求椭圆的离心率;
(2)设直线PF2与椭圆相交于A,B两点,M是直线PF2上的动点,满足=-2,求点M的轨迹方程.
正确答案
解:(1)由△F1PF2为等腰三角形,若PF1=PF2,则P点在y轴上,与P(a,b)矛盾,
所以PF2=F1F2,所以PF2=2c,
由F2(c,0),所以=(a-c)2+b2=4c2,把b2=a2-c2代入得,
a2-2ac+c2+a2-c2=4c2,整理得:2c2+ac-a2=0.
即2e2+e-1=0,(2e-1)(e+1)=0,解得:;
(2)直线PA为,
又a=2c,所以PA方程为.
代入椭圆方程得A交点为(),B为(0,-b).
设M(x,y),
则,
.
由=-2,得
,
整理得:
.
由,得
.
可得椭圆方程为3x2+4y2=12c2,直线方程为,
联立,得
,
把b=,
代入
,
得:.
解析
解:(1)由△F1PF2为等腰三角形,若PF1=PF2,则P点在y轴上,与P(a,b)矛盾,
所以PF2=F1F2,所以PF2=2c,
由F2(c,0),所以=(a-c)2+b2=4c2,把b2=a2-c2代入得,
a2-2ac+c2+a2-c2=4c2,整理得:2c2+ac-a2=0.
即2e2+e-1=0,(2e-1)(e+1)=0,解得:;
(2)直线PA为,
又a=2c,所以PA方程为.
代入椭圆方程得A交点为(),B为(0,-b).
设M(x,y),
则,
.
由=-2,得
,
整理得:
.
由,得
.
可得椭圆方程为3x2+4y2=12c2,直线方程为,
联立,得
,
把b=,
代入
,
得:.
如图,已知椭圆
,A、B是长轴的左、右端点,动点M满足MB⊥AB,联结AM,交椭圆于点P.
(1)当a=2,时,设M(2,2),求
的值;
(2)若为常数,探究a、b满足的条件?并说明理由;
(3)直接写出为常数的一个不同于(2)结论类型的几何条件.
正确答案
解 (1)直线,
与椭圆的方程联立,解得
.
∴.
(2)设P(x0,y0),M(a,t)(t≠0),
∵A、P、M三点共线,于是,即
.
又,即
.
∴=
.
∴当a2-2b2=0时,为常数2b2.
(3)给出“设F1为椭圆的焦点,C为短轴的顶点,当△COF1为等腰三角形时,为常数2b2或a2.”
或给出“当PB⊥OM时,为常数2b2或a2.”
解析
解 (1)直线,
与椭圆的方程联立,解得
.
∴.
(2)设P(x0,y0),M(a,t)(t≠0),
∵A、P、M三点共线,于是,即
.
又,即
.
∴=
.
∴当a2-2b2=0时,为常数2b2.
(3)给出“设F1为椭圆的焦点,C为短轴的顶点,当△COF1为等腰三角形时,为常数2b2或a2.”
或给出“当PB⊥OM时,为常数2b2或a2.”
已知椭圆C的中心在原点,焦点在x轴上,离心率为
,它的一个顶点恰好是抛物线x2=4
y的焦点.
(I)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)直线x=2与椭圆交于P,Q两点,P点位于第一象限,A,B是椭圆上位于直线x=2两侧的动点.
(i)若直线AB的斜率为,求四边形APBQ面积的最大值;
(ii)当点A,B运动时,满足∠APQ=∠BPQ,问直线AB的斜率是否为定值,请说明理由.
正确答案
解:设椭圆C的方程为 +
=1(a>b>0),
由题意可得它的一个顶点恰好是抛物线x2=4y的焦点(0,
),∴b=
.
再根据离心率=
=
=
,求得a=2
,∴椭圆C的方程为
+
=1.
(Ⅱ)(i)设A( x1,y1 ),B( x2,y2),AB的方程为y=x+t,
代入椭圆C的方程化简可得 x2+2tx+2t2-4=0,
由△=4t2-4(2t2-4)>0,求得-2<t<2.
利用韦达定理可得 x1+x2=-2t,x1 •x2=2t2-4.
在 +
=1中,令x=2求得P(2,1),Q(2,-1),
∴四边形APBQ的面积S=S△APQ+S△BPQ=•PQ•|x1-x2|
=×2×|x1-x2|=|x1-x2|=
=
=
,
故当t=0时,四边形APBQ的面积S取得最小值为4.
(ii)当∠APQ=∠BPQ时,PA、PB的斜率之和等于零,设PA的斜率为k,则 PB的斜率为-k,
PA的方程为y-1=k(x-2),把它代入椭圆C的方程化简可得(1+4k2)x2+8k(1-2k)x+4(1-2k)2-8=0,
∴x1+2=.
同理可得直线PB的方程为y-1=-k(x-2),x2+2=,
∴x1+x2=,x1-x2=
,∴AB的斜率K=
=
==
=
=
.
解析
解:设椭圆C的方程为 +
=1(a>b>0),
由题意可得它的一个顶点恰好是抛物线x2=4y的焦点(0,
),∴b=
.
再根据离心率=
=
=
,求得a=2
,∴椭圆C的方程为
+
=1.
(Ⅱ)(i)设A( x1,y1 ),B( x2,y2),AB的方程为y=x+t,
代入椭圆C的方程化简可得 x2+2tx+2t2-4=0,
由△=4t2-4(2t2-4)>0,求得-2<t<2.
利用韦达定理可得 x1+x2=-2t,x1 •x2=2t2-4.
在 +
=1中,令x=2求得P(2,1),Q(2,-1),
∴四边形APBQ的面积S=S△APQ+S△BPQ=•PQ•|x1-x2|
=×2×|x1-x2|=|x1-x2|=
=
=
,
故当t=0时,四边形APBQ的面积S取得最小值为4.
(ii)当∠APQ=∠BPQ时,PA、PB的斜率之和等于零,设PA的斜率为k,则 PB的斜率为-k,
PA的方程为y-1=k(x-2),把它代入椭圆C的方程化简可得(1+4k2)x2+8k(1-2k)x+4(1-2k)2-8=0,
∴x1+2=.
同理可得直线PB的方程为y-1=-k(x-2),x2+2=,
∴x1+x2=,x1-x2=
,∴AB的斜率K=
=
==
=
=
.
已知椭圆C:+
=1(a>b>0)的焦距为4,且过点P(
,
).
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)设Q(x0,y0)(x0y0≠0)为椭圆C上一点,过点Q作x轴的垂线,垂足为E.取点A(0,2),连接AE,过点A作AE的垂线交x轴于点D.点G是点D关于y轴的对称点,作直线QG,问这样作出的直线QG是否与椭圆C一定有唯一的公共点?并说明理由.
正确答案
解:(I)∵椭圆C:
+
(a>b>0)的焦距为4,
∴c=2,可得=2…①
又∵点P()在椭圆C上
∴…②
联解①②,可得a2=8且b2=4,椭圆C的方程为;
(II)由题意,得E点坐标为(x0,0),
设D(xD,0),可得=(x0,-
),
=(xD,-
),
∵AD⊥AE,可得
∴x0xD+(-)•(-
)=0,即x0xD+8=0,得xD=-
∵点G是点D关于y轴的对称点,∴点G的坐标为(,0)
因此,直线QG的斜率为kQG==
又∵点Q(x0,y0)在椭圆C上,可得
∴kQG==-
由此可得直线QG的方程为:y=-(x-
),
代入椭圆C方程,化简得()x2-16x0x+64-16
=0
将代入上式,得8x2-16x0x+8
=0,
化简得x2-2x0x+=0,所以△=
,
从而可得x=x0,y=y0是方程组的唯一解,即点Q是直线QG与椭圆C的唯一公共点.
综上所述,可得直线QG与椭圆C一定有唯一的公共点.
解析
解:(I)∵椭圆C:
+
(a>b>0)的焦距为4,
∴c=2,可得=2…①
又∵点P()在椭圆C上
∴…②
联解①②,可得a2=8且b2=4,椭圆C的方程为;
(II)由题意,得E点坐标为(x0,0),
设D(xD,0),可得=(x0,-
),
=(xD,-
),
∵AD⊥AE,可得
∴x0xD+(-)•(-
)=0,即x0xD+8=0,得xD=-
∵点G是点D关于y轴的对称点,∴点G的坐标为(,0)
因此,直线QG的斜率为kQG==
又∵点Q(x0,y0)在椭圆C上,可得
∴kQG==-
由此可得直线QG的方程为:y=-(x-
),
代入椭圆C方程,化简得()x2-16x0x+64-16
=0
将代入上式,得8x2-16x0x+8
=0,
化简得x2-2x0x+=0,所以△=
,
从而可得x=x0,y=y0是方程组的唯一解,即点Q是直线QG与椭圆C的唯一公共点.
综上所述,可得直线QG与椭圆C一定有唯一的公共点.
若椭圆C:的焦距为
,且过点(-3,2),⊙O的圆心为原点,直径为椭圆的短轴,⊙M的方程为(x-8)2+(y-6)2=4,过⊙M上任一点P作⊙O的切线PA、PB,切点为A、B.
(1)求椭圆的方程;
(2)若直线PA与⊙M的另一交点为Q,当弦PQ最大时,求直线PA的直线方程;
(3)求的最大值.
正确答案
解:(1)由椭圆C:的焦距为
,且过点(-3,2),∴
,
解得,
∴椭圆的方程为.
(2)∵⊙O的圆心为原点,直径为椭圆的短轴,∴⊙O的方程为x2+y2=10.
当弦PQ最大时,即PQ是⊙M的直径,
设直线PA的方程为y-6=k(x-8),即kx-y+6-8k=0.
∵直线PA与⊙O相切,∴点O到直线PA的距离d=,
∴,解得
或
.
∴直线PA的方程为,或
,
化为x-3y+10=0,或13x-9y-50=0.
(3)设∠AOB=2θ,∵,∴2θ∈(0,π).
=
=10cos2θ,
∵2θ∈(0,π),∴cos2θ在上单调递减,
因此当θ取得最小值时,cos2θ取得最大值.
∵cosθ=,∴当OP取得最小值时,cosθ取得最大值.
当P点取OM与⊙M的交点时,OP取得最小值.
又|OP|=|OM|-2==8.
∴,cos2θ=2cos2θ-1=-
.
∴取得最大值
=-
.
解析
解:(1)由椭圆C:的焦距为
,且过点(-3,2),∴
,
解得,
∴椭圆的方程为.
(2)∵⊙O的圆心为原点,直径为椭圆的短轴,∴⊙O的方程为x2+y2=10.
当弦PQ最大时,即PQ是⊙M的直径,
设直线PA的方程为y-6=k(x-8),即kx-y+6-8k=0.
∵直线PA与⊙O相切,∴点O到直线PA的距离d=,
∴,解得
或
.
∴直线PA的方程为,或
,
化为x-3y+10=0,或13x-9y-50=0.
(3)设∠AOB=2θ,∵,∴2θ∈(0,π).
=
=10cos2θ,
∵2θ∈(0,π),∴cos2θ在上单调递减,
因此当θ取得最小值时,cos2θ取得最大值.
∵cosθ=,∴当OP取得最小值时,cosθ取得最大值.
当P点取OM与⊙M的交点时,OP取得最小值.
又|OP|=|OM|-2==8.
∴,cos2θ=2cos2θ-1=-
.
∴取得最大值
=-
.
如图,矩形ABCD中,AB=2,BC=4,以矩形ABCD的中心为原点,过矩形ABCD的中心平行于BC的直线为x轴,建立直角坐标系,
(1)求到直线AD、BC的距离之积为1的动点P的轨迹;
(2)若动点P到线段CD中点N的距离比到直线AB的距离大4,求动点P的轨迹方程,作出动点P的大致轨迹;
(3)若动点P到直线AD、BC的距离之积是到直线AB、CD的距离之积的a(a>0)倍,求动点P的轨迹方程,并指出是怎样的曲线.
正确答案
解:(1)如图,设P(x,y),则|y-1|•|y+1|=1,
化简得y=±或y=0.
故动点P的轨迹为三条平行线;
(2)设P(x,y),由题意可得=|x+2|+4,
即为y2=8(|x+2|+x+2),
即有y2=,
作图如右图,表示一条抛物线和一条射线.
(3)设P(x,y),则|y-1|•|y+1|=a|x-2|•|x+2|,
化简得[(y2-1)+a(x2-4)]•[(y2-1)-a(x2-4)]=0,
即ax2-y2=4a-1或ax2+y2=4a+1(a>0),
即有当a=时,表示两条相交直线和椭圆;
当a=1时,表示双曲线和圆;
当a且a≠1时,表示双曲线和椭圆.
解析
解:(1)如图,设P(x,y),则|y-1|•|y+1|=1,
化简得y=±或y=0.
故动点P的轨迹为三条平行线;
(2)设P(x,y),由题意可得=|x+2|+4,
即为y2=8(|x+2|+x+2),
即有y2=,
作图如右图,表示一条抛物线和一条射线.
(3)设P(x,y),则|y-1|•|y+1|=a|x-2|•|x+2|,
化简得[(y2-1)+a(x2-4)]•[(y2-1)-a(x2-4)]=0,
即ax2-y2=4a-1或ax2+y2=4a+1(a>0),
即有当a=时,表示两条相交直线和椭圆;
当a=1时,表示双曲线和圆;
当a且a≠1时,表示双曲线和椭圆.
曲线C是平面内与两个定点F1(-1,0)和F2(1,0)的距离的积等于常数a2(a>1)的点的轨迹,给出下列三个结论:
①曲线C过坐标原点;
②曲线C关于坐标原点对称;
③若点P在曲线C上,则S△F1PF22≤a2,
则其中正确的个数是( )
正确答案
解析
解:对于①,由题意设动点坐标为(x,y),则利用题意及两点间的距离公式的得:[(x+1)2+y2]•[(x-1)2+y2]=a4,将原点代入验证,此方程不过原点,所以①错;
对于②,把方程中的x被-x代换,y被-y 代换,方程不变,故此曲线关于原点对称,故②正确;
对于③,由题意知点P在曲线C上,则△F1PF2的面积S△F1PF2=×2×y=y,由①知y2=-x2-1+
或y2=-x2-1-
(舍去),
令=t,则x2=
∴y2=--1+t=-
(t-2)2+
≤
,
∴S△F1PF22=y2≤a2,故③正确
故选B.
已知点A、B的坐标分别为(-1,0),(5,0),直线AM,BM相交于点M,且它们的斜率之积是λ(λ≠0),试讨论点M的轨迹是什么.
正确答案
解:设M(x,y),则
∵点A、B的坐标分别为(-1,0),(5,0),
∴kAM=
∵直线AM,BM的斜率之积是λ(λ≠0),
∴
∴=1
∴λ=-1时,M的轨迹是圆;λ<-1或-1<λ<0时,M的轨迹是椭圆;λ>0时,M的轨迹是双曲线.
解析
解:设M(x,y),则
∵点A、B的坐标分别为(-1,0),(5,0),
∴kAM=
∵直线AM,BM的斜率之积是λ(λ≠0),
∴
∴=1
∴λ=-1时,M的轨迹是圆;λ<-1或-1<λ<0时,M的轨迹是椭圆;λ>0时,M的轨迹是双曲线.
在平面直角坐标系xOy中,直线x=t(-4<t<4)与椭圆交于两点P1(t,y1)、P2(t,y2),且y1>0、y2<0,A1、A2分别为椭圆的左、右顶点,则直线A1P2与A2P1的交点所在的曲线方程为______.
正确答案
解析
解:由题意,直线A1P2的方程为,直线A2P1的方程为
,
两式左右分别相乘得①
∵P1(t,y1)、P2(t,y2)在椭圆上
∴,
∴,
∵y1>0,y2<0
∴y1y2=
代入①可得
故答案为:
如图,一个“凸轮”放置于直角坐标系X轴上方,其“底端”落在远点O处,一顶点及中心M在Y轴的正半轴上,它的外围由以正三角形的顶点为圆心,以正三角形的边长为半径的三段等弧组成
今使“凸轮”沿X轴正向滚动过程中,“凸轮”每时每刻都有一个“最高点”,其中心也在不断移动位置,则在“凸轮”滚动一周的过程中,将其“最高点”和“中心点”所形成的图形按上、下放置,应大致为( )
正确答案
解析
解:令图中最高点为A,根据题意,可令三角形边长为1,即AO=1,由于M是中心,故可得AM=
>
,故中心M的位置并非是处于凸轮最低与最高中间的位置,而是稍微偏下,随着转动,M的位置会先变高,当点C为最低点时,M最高,由此排除CD选项,而对于最高点,当M最高时,最高点的高度应该与旋转开始前相同都是1,因此排除B,
故选A
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