- 直线与圆锥曲线
- 共2643题
已知抛物线C:y2=2px(p>0)上任意一点到焦点F的距离比到y轴的距离大1,
(1)求抛物线C的方程;
(2)若过焦点F的直线交抛物线于M,N两点,M在第一象限,且|MF|=2|NF|,求直线MN的方程;
(3)过点的直线交抛物线C:y2=2px(p>0)于P、Q两点,设点P关于x轴的对称点为R,求证:直线RQ必过定点.
正确答案
解:(1)设P(x0,y0)为抛物线C:y2=2px(p>0)上一点,
作PH⊥y轴,垂足为H,连接PF,
∵|PF|=|PH|+1,
∴,
∴p=2,
∴所求抛物线C的方程为y2=4x.
(2)直线RQ必过定点.由(1)得焦点坐标为F(1,0),
设M(x1,y1),N(x2,y2),MN:y=k(x-1)(k>0),
与y2=4x联立,得
ky2-4y-4k=0,
∴,y1y2=-4,
由|MF|=2|NF|,
则y1=-2y2,∴,
因此所求的直线方程为.
(3)∵A(-1,0),设P(x1,y1),Q(x2,y2),
PQ:y=k(x-1),与y2=4x联立得ky2-4y+4k=0,
∴,
∵点P关于x轴的对称点是R,则R(x1,-y1),
∴直线RQ的直线为,
即有,
∴(y2-y1)(y+y1)=4x-4x1,
∴(y2-y1)y+y2y1-y12=4x-4x1,
∵(y2-y1)y=4(x-1),
∴直线RQ必过定点F(1,0).
解析
解:(1)设P(x0,y0)为抛物线C:y2=2px(p>0)上一点,
作PH⊥y轴,垂足为H,连接PF,
∵|PF|=|PH|+1,
∴,
∴p=2,
∴所求抛物线C的方程为y2=4x.
(2)直线RQ必过定点.由(1)得焦点坐标为F(1,0),
设M(x1,y1),N(x2,y2),MN:y=k(x-1)(k>0),
与y2=4x联立,得
ky2-4y-4k=0,
∴,y1y2=-4,
由|MF|=2|NF|,
则y1=-2y2,∴,
因此所求的直线方程为.
(3)∵A(-1,0),设P(x1,y1),Q(x2,y2),
PQ:y=k(x-1),与y2=4x联立得ky2-4y+4k=0,
∴,
∵点P关于x轴的对称点是R,则R(x1,-y1),
∴直线RQ的直线为,
即有,
∴(y2-y1)(y+y1)=4x-4x1,
∴(y2-y1)y+y2y1-y12=4x-4x1,
∵(y2-y1)y=4(x-1),
∴直线RQ必过定点F(1,0).
已知椭圆C1的中心在坐标原点O,焦点在x轴上,离心率为为椭圆上一动点,F1、F2分别为椭圆的左、右焦点,且△PF1F2面积的最大值为
.
(1)求椭圆C1的方程;
(2)设椭圆短轴的上端点为A、M为动点,且成等差数列,求动点M的轨迹C2的方程;
(3)过点M作C2的切线l交于C1与Q、R两点,求证:.
正确答案
(1)解:设椭圆C1的方程为,∴
,所以a=2b.
由椭圆几何性质知,当P为椭圆的短袖端点时,△PF1F2的面积最大,故,∴a=2,b=1,
故所求椭圆方程为;
(2)解:由(1)知A(0,1),F1=(),设M(x,y)则
由题意得,∴
整理得M的轨迹C2的方程为;
(3)证明:l的斜率存在时,设l方程为y=kx+m,代入椭圆方程并整理得(1+4k2)x2+8mkx+4m2-4=0.
△=(8km)2-16(m2-1)(1+4k2)>0,
设Q(x1,y1),R(x2,y2),∴
所以,
则=
又因为l与C2相切,所以,∴5m2-4k2-4=0
所以,
当l的斜率不存在时,l:x=,代入椭圆方程解得
或
,此时
综上所述,
解析
(1)解:设椭圆C1的方程为,∴
,所以a=2b.
由椭圆几何性质知,当P为椭圆的短袖端点时,△PF1F2的面积最大,故,∴a=2,b=1,
故所求椭圆方程为;
(2)解:由(1)知A(0,1),F1=(),设M(x,y)则
由题意得,∴
整理得M的轨迹C2的方程为;
(3)证明:l的斜率存在时,设l方程为y=kx+m,代入椭圆方程并整理得(1+4k2)x2+8mkx+4m2-4=0.
△=(8km)2-16(m2-1)(1+4k2)>0,
设Q(x1,y1),R(x2,y2),∴
所以,
则=
又因为l与C2相切,所以,∴5m2-4k2-4=0
所以,
当l的斜率不存在时,l:x=,代入椭圆方程解得
或
,此时
综上所述,
已知椭圆C:
=1(a>b>0)的离心率为
,且椭圆C经过点(0,1).
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)椭圆C上的动点P(x0,y0)(x0y0≠0),其中点P在x轴上的射影为点N,点P关于原点O的对称点为点Q,求△PQN面积的最大值.
正确答案
解:(Ⅰ)解:依题得 且b=1,∴a2=4,…(4分)
所以椭圆的标准方程为…(5分)
(Ⅱ)依题得,P(x0,y0),Q(-x0,-y0),N(x0,0),…(6分)
又因为…(9分)
又∵…(12分)
即|x0•y0|≤1当且仅当,
时等号成立∴△PQN的面积最大值为1…(14分)
解析
解:(Ⅰ)解:依题得 且b=1,∴a2=4,…(4分)
所以椭圆的标准方程为…(5分)
(Ⅱ)依题得,P(x0,y0),Q(-x0,-y0),N(x0,0),…(6分)
又因为…(9分)
又∵…(12分)
即|x0•y0|≤1当且仅当,
时等号成立∴△PQN的面积最大值为1…(14分)
已知中心在原点,焦点在x轴上,离心率为的椭圆过点(
,
)
(1)求椭圆方程;
(2)设不过原点O的直线l:y=kx+m(k≠0),与该椭圆交于P、Q两点,直线OP、OQ的斜率依次为k1、k2,满足4k=k1+k2
①求证:m2为定值,并求出此定值;
②求△OPQ面积的取值范围.
正确答案
解:(1)由题设条件,设c=,a=2k,则b=k,
∴椭圆方程为,
把点(,
)代入,得k2=1,
∴椭圆方程为.
(2)①由,得(1+4k2)x2+8kmx+4(m2-1)=0,
∴.
∵直线OP,OQ的斜率依次为k1,k2,
∴,
∴2kx1x2=m(x1+x2),由此解得,验证△>0成立.
②,令
,
得,
∴S△OPQ∈(0,1).
解析
解:(1)由题设条件,设c=,a=2k,则b=k,
∴椭圆方程为,
把点(,
)代入,得k2=1,
∴椭圆方程为.
(2)①由,得(1+4k2)x2+8kmx+4(m2-1)=0,
∴.
∵直线OP,OQ的斜率依次为k1,k2,
∴,
∴2kx1x2=m(x1+x2),由此解得,验证△>0成立.
②,令
,
得,
∴S△OPQ∈(0,1).
以椭圆x2+a2y2=a2(a>1)的一个顶点C(0,1)为直角顶点作此椭圆的内接等腰直角三角形ABC,试问:
(1)这样的等腰直角三角形是否存在?若存在,写出一个等腰直角三角形两腰所在的直线方程.若不存在,说明理由.
(2)这样的等腰直角三角形若存在,最多有几个?
正确答案
解:(1)这样的等腰直角三角形存在.
因为直线y=x+1与直线y=-x+1垂直,且关于y轴对称,所以直线y=x+1与直线y=-x+1是一个等腰直角三角形的两腰所在的直线方程.
(2)设A,B两点分别居于y轴的左,右两侧,设CA的斜率为k,则k>0,
CA所在的直线方程为y=kx+1,代入椭圆的方程并整理得(a2k2+1)x2+2a2kx=0,
∴x=0或,
∴A的横坐标为,
∴,
同理可得,
所以由|CA|=|CB|得,
∴(k-1)[k2-(a2-1)k+1]=0…(1),
当时,(1)的解是k=1,k2-(a2-1)k+1=0无实数解;
当时,(1)的解是k=1,k2-(a2-1)k+1=0的解也是k=1;
当时,(1)的解除k=1外,方程k2-(a2-1)k+1=0有两个不相等的正根,且都不等于1,故(1)有3个正根.
∴符合题意的等腰直角三角形一定存在,最多有3个.
解析
解:(1)这样的等腰直角三角形存在.
因为直线y=x+1与直线y=-x+1垂直,且关于y轴对称,所以直线y=x+1与直线y=-x+1是一个等腰直角三角形的两腰所在的直线方程.
(2)设A,B两点分别居于y轴的左,右两侧,设CA的斜率为k,则k>0,
CA所在的直线方程为y=kx+1,代入椭圆的方程并整理得(a2k2+1)x2+2a2kx=0,
∴x=0或,
∴A的横坐标为,
∴,
同理可得,
所以由|CA|=|CB|得,
∴(k-1)[k2-(a2-1)k+1]=0…(1),
当时,(1)的解是k=1,k2-(a2-1)k+1=0无实数解;
当时,(1)的解是k=1,k2-(a2-1)k+1=0的解也是k=1;
当时,(1)的解除k=1外,方程k2-(a2-1)k+1=0有两个不相等的正根,且都不等于1,故(1)有3个正根.
∴符合题意的等腰直角三角形一定存在,最多有3个.
已知=(x,0),
=(1,y),(
+
)⊥(
-
)(1)点P(x,y)的轨迹C的方程;
(2)若直线l:y=3x+m(m≠0)与曲线C交于A,B两点,D(0,-1)且,试求m的值.
正确答案
解:(1)由已知(2分)
即x2=3+3y2,所以P的轨迹方程为(5分)
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),AB中点E坐标为(x0,y0).
,消去y得:26x2+18mx+3m2+3=0
由韦达定理得:,则
,(8分)
则AB垂直平分线方程为,
又点D(-1,0)在AB的垂直平分线上,代入方程得(11分)
(注:也可由DE的斜率为-,得
,解得m=
)
由△>0,得m2>26
所以时,直线l:y=3x+m,m≠0与双曲线C相交,符合题意,
所以.(12分)
解析
解:(1)由已知(2分)
即x2=3+3y2,所以P的轨迹方程为(5分)
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),AB中点E坐标为(x0,y0).
,消去y得:26x2+18mx+3m2+3=0
由韦达定理得:,则
,(8分)
则AB垂直平分线方程为,
又点D(-1,0)在AB的垂直平分线上,代入方程得(11分)
(注:也可由DE的斜率为-,得
,解得m=
)
由△>0,得m2>26
所以时,直线l:y=3x+m,m≠0与双曲线C相交,符合题意,
所以.(12分)
如图,曲线G的方程为y2=2x( y≥0).以原点为圆心,以t(t>0)为半径的圆分别与曲线G和y轴的正半轴相交于点A与点B.直线AB与x轴相交于点C.
(Ⅰ)求点A的横坐标a与点C的横坐标c的关系式;
(Ⅱ)设曲线G上点D的横坐标为a+2,求证:直线CD的斜率为定值.
正确答案
解:(Ⅰ)由题意知,
.
因为|OA|=t,所以a2+2a=t2.
由于t>0,故有. (1)
由点B(0,t),C(c,0)的坐标知,
直线BC的方程为.
又因点A在直线BC上,故有,
将(1)代入上式,得,
解得.
(Ⅱ)因为,所以直线CD的斜率为
.
所以直线CD的斜率为定值.
解析
解:(Ⅰ)由题意知,
.
因为|OA|=t,所以a2+2a=t2.
由于t>0,故有. (1)
由点B(0,t),C(c,0)的坐标知,
直线BC的方程为.
又因点A在直线BC上,故有,
将(1)代入上式,得,
解得.
(Ⅱ)因为,所以直线CD的斜率为
.
所以直线CD的斜率为定值.
如图,点F1(-c,0)、F2(c,0)分别是椭圆
C:的左、右焦点,过点F1作x轴的垂线,交椭圆C的上半部分于点P,过点F2作PF2的垂线交直线
于点Q.
(1)如果点Q的坐标为(4,4),求椭圆C的方程;
(2)试判断直线PQ与椭圆C的公共点个数,并证明你的结论.
正确答案
解:(1)解方程组
得P点的坐标为
,
∴,
∵PF2⊥QF2,
∴,
∴
将代入上式解得y=2a,
∴;
∵Q点的坐标为(4,4),∴,
∴a=2,c=1,b2=a2-c2=3,
∴;
(2)∵,P点的坐标为
,
∴,
∴,
即
将PQ的方程代入椭圆C的方程得,
∴(b2+c2)x2+2a2cx+a4-a2b2=0①
∵a2=b2+c2
∴方程①可化为a2x2+2a2cx+a2c2=0
解得x=-c
∴直线PQ与椭圆C只有一个公共点.
解析
解:(1)解方程组
得P点的坐标为
,
∴,
∵PF2⊥QF2,
∴,
∴
将代入上式解得y=2a,
∴;
∵Q点的坐标为(4,4),∴,
∴a=2,c=1,b2=a2-c2=3,
∴;
(2)∵,P点的坐标为
,
∴,
∴,
即
将PQ的方程代入椭圆C的方程得,
∴(b2+c2)x2+2a2cx+a4-a2b2=0①
∵a2=b2+c2
∴方程①可化为a2x2+2a2cx+a2c2=0
解得x=-c
∴直线PQ与椭圆C只有一个公共点.
已知与抛物线x2=4y有相同的焦点的椭圆E:=1(a>b>0)的上下顶点分别为A(0,2),B(0,-2),过(0,1)的直线与椭圆E交于M,N两点,与抛物线交于C,D两点,过C,D分别作抛物线的两切线l1,l2.
(1)求椭圆E的方程并证明l1⊥l2.
(2)当kMN=2时求△AMN面积.
正确答案
解:(1)由抛物线x2=4y,可得焦点(0,1).
∴c=1,
由椭圆E:=1(a>b>0)的上下顶点分别为A(0,2),B(0,-2),
可得a=2,∴b2=3.
∴椭圆E的方程为:.
设直线l的方程为y=kx+1,联立,化为x2-4kx-4=0.
设C(x1,y1),D(x2,y2).则x1x2=-4.
由x2=4y,可得y′=,
∴=
=
=
=-1.
∴l1⊥l2.
(2)设M(x3,y3),N(x4,y4).直线MN的方程为:y=2x+1.
联立,化为16x2+12x-9=0.
∴x3+x4=-,x3x4=-
.
∴|MN|==
=
.
点A到直线l的距离d==
.
∴△AMN面积S==
=
.
解析
解:(1)由抛物线x2=4y,可得焦点(0,1).
∴c=1,
由椭圆E:=1(a>b>0)的上下顶点分别为A(0,2),B(0,-2),
可得a=2,∴b2=3.
∴椭圆E的方程为:.
设直线l的方程为y=kx+1,联立,化为x2-4kx-4=0.
设C(x1,y1),D(x2,y2).则x1x2=-4.
由x2=4y,可得y′=,
∴=
=
=
=-1.
∴l1⊥l2.
(2)设M(x3,y3),N(x4,y4).直线MN的方程为:y=2x+1.
联立,化为16x2+12x-9=0.
∴x3+x4=-,x3x4=-
.
∴|MN|==
=
.
点A到直线l的距离d==
.
∴△AMN面积S==
=
.
椭圆C1:的左、右焦点分别为F1、F2,右顶点为A,P为椭圆C1上任意一点,且
最大值的取值范围是[c2,3c2],其中c=
.
(1)求椭圆C1的离心率e的取值范围;
(2)设双曲线C2以椭圆C1的焦点为顶点,顶点为焦点,B是双曲线C2在第一象限上任意一点,当e取得最小值时,试问是否存在常数λ(λ>0),使得∠BAF1=λ∠BF1A恒成立?若存在求出λ的值;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(1)设P(x,y),又F1(-c,0),F2(c,0),
∴,
又得
,
∴,
∴当x2=a2时,取得最大值b2,
∴c2≤b2≤3c2,c2≤a2-c2≤3c2
∴,即
,
∴.
(2)当时,
,
∴,A(2c,0).
设B(x0,y0),(x0>0,y0>0),则,
当AB⊥x轴时,x0=2c,y0=3c,
则,∴
.
故,猜想λ=2,使∠BAF1=λ∠BF1A总成立,
当x0≠2c时,
∴,
又
∴tan2∠BF1A==
=tan∠BAF1,
又2∠BF1A与∠BAF1同在内,
∴2∠BF1A=∠BAF1,
故存在λ=2,使∠BAF1=λ∠BF1A恒成立.
解析
解:(1)设P(x,y),又F1(-c,0),F2(c,0),
∴,
又得
,
∴,
∴当x2=a2时,取得最大值b2,
∴c2≤b2≤3c2,c2≤a2-c2≤3c2
∴,即
,
∴.
(2)当时,
,
∴,A(2c,0).
设B(x0,y0),(x0>0,y0>0),则,
当AB⊥x轴时,x0=2c,y0=3c,
则,∴
.
故,猜想λ=2,使∠BAF1=λ∠BF1A总成立,
当x0≠2c时,
∴,
又
∴tan2∠BF1A==
=tan∠BAF1,
又2∠BF1A与∠BAF1同在内,
∴2∠BF1A=∠BAF1,
故存在λ=2,使∠BAF1=λ∠BF1A恒成立.
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