- 椭圆的定义及标准方程
- 共573题
如图所示,已知A、B、C是长轴长为4的椭圆E上的三点,点A是长轴的一个端点,BC过椭圆中心O,且,|BC|=2|AC|。
(1)求椭圆E的方程;
(2)在椭圆E上是否存点Q,使得?
若存在,有几个(不必求出Q点的坐标),若不存在,请说明理由。
(3)过椭圆E上异于其顶点的任一点P,作的两条切线,切点分别为M、N,若直线MN在x轴、y轴上的截距分别为m、n,证明:
为定值。
正确答案
见解析。
解析
(1)依题意知:椭圆的长半轴长,则A(2,0),
设椭圆E的方程为
由椭圆的对称性知|OC|=|OB| 又∵,|BC|=2|AC
∴AC⊥BC,|OC|=|AC| ∴△AOC为等腰直角三角形,
∴点C的坐标为(1,1),点B的坐标为(-1,-1) ,
将C的坐标(1,1)代入椭圆方程得
∴所求的椭圆E的方程为
(2)解法一:设在椭圆E上存在点Q,使得,设
,则
即点Q在直线上,
∴点Q即直线与椭圆E的交点,
∵直线过点
,而点椭圆
在椭圆E的内部,
∴满足条件的点Q存在,且有两个,
【解法二:设在椭圆E上存在点Q,使得,设
,则
即,--------①
又∵点Q在椭圆E上,∴,-----------------②
由①式得代入②式并整理得:
,-----③
∵方程③的根判别式,
∴方程③有两个不相等的实数根,即满足条件的点Q存在,且有两个,
(3)解法一:
设点,由M、N是
的切点知,
,
∴O、M、P、N四点在同一圆上,
且圆的直径为OP,则圆心为,
其方程为,
即-----④
即点M、N满足方程④,又点M、N都在上,
∴M、N坐标也满足方程---------------⑤
⑤-④得直线MN的方程为,
令得
,令
得
,-
∴,又点P在椭圆E上,
∴,即
=定值
【解法二:设点则
直线PM的方程为化简得
--------------④
同理可得直线PN的方程为---------------⑤
把P点的坐标代入④、⑤得
∴直线MN的方程为,令
得
,令
得
,∴
,又点P在椭圆E上,
∴,即
=定值。
知识点
已知椭圆的离心率为
,直线
与以原点为圆心、以椭圆
的短半轴长为半径的圆O相切。
(1)求椭圆C1的方程;
(2)设椭圆的左焦点为
,右焦点为
,直线
过点
,且垂直于椭圆的长轴,动直线
垂直于
,垂足为点P,线段
的垂直平分线交
于点M,求点M的轨迹
的方程;
(3)设与
轴交于点Q,不同的两点R、S在
上,且满足
,求
的取值范围。
正确答案
见解析。
解析
(1)由直线与圆
相切,得
,即
.
由,得
,所以
,
所以椭圆的方程是.
(2)由条件,知,即动点M到定点
的距离等于它到直线
的距离,由抛物线的定义得点M的轨迹
的方程是
.
(3)由(2),知,设
,
∴
由,得
∵,∴
,
∴,当且仅当
,即
时等号成立。
又
∵,∴当
,即
时,
故的取值范围是
.
知识点
设椭圆的离心率为
,其左焦点
与抛物线
的焦点相同.(Ⅰ)求此椭圆的方程;(Ⅱ)若过此椭圆的右焦点
的直线
与曲线
只有一个交点
,则
(1)求直线的方程;
(2)椭圆上是否存在点,使得
,若存在,请说明一共有几个点;若不存在,请说明理由。
正确答案
见解析。
解析
(1)抛物线的焦点为
,它是题设椭圆的左焦点.离心率为
,
所以,.由
求得
.
因此,所求椭圆的方程为 (*)
(2)椭圆的右焦点为,过点
与
轴平行的直线显然与曲线
没有交点.设直线
的斜率为
,
① 若,则直线
过点
且与曲线
只有一个交点
,此时直线
的方程为;
② 若,因直线
过点
,故可设其方程为
,将其代入
消去
,得
.因为直线
与曲线
只有一个交点
,所以判别式
,于是
,从而直线
的方程为
或
.因此,所求的直线
的方程为
或
或
.
可求出点的坐标是
或
或
.
①若点的坐标是
,则
.于是
=
,从而
,代入(*)式联立:
或
,求得
,此时满足条件的点
有4个:
.
②若点的坐标是
,则
,点M到直线
:
的距离是
,
于是有,从而
,
与(*)式联立:或
解之,可求出满足条件的点
有4个:
,
,
,
.
③ 若点的坐标是
,则
,点
到直线
:
的距离是
,于是有
,从而
,
与(*)式联立:或
,解之,可求出满足条件的点
有4个:
,
,
,
.
综合①②③,以上12个点各不相同且均在该椭圆上,因此,满足条件的点共有12个.图上椭圆上的12个点即为所求。
知识点
已知是椭圆
上两点,点M的坐标为
.
(1)当两点关于
轴对称,且
为等边三角形时,求
的长;
(2)当两点不关于
轴对称时,证明:
不可能为等边三角形。
正确答案
见解析
解析
(1) 设,
, ------------------------------1分
因为为等边三角形,所以
. ------------------------------2分
又点在椭圆上,
所以 消去
, --------------------------------3分
得到 ,解得
或
,-------------------------------4分
当时,
;
当时,
. -----------------------------------5分
{说明:若少一种情况扣2分}
(2)法1:根据题意可知,直线斜率存在。
设直线:
,
,
,
中点为
,
联立 消去
得
, ------------------6分
由得到
① --------------------------7分
所以,
, --------------------------8分
所以,又
如果为等边三角形,则有
, ------------------------9分
所以, 即
, ---------------------------10分
化简,② ---------------------------11分
由②得,代入① 得
,
化简得 ,不成立, -------------------------------13分
{此步化简成或
或
都给分}
故不能为等边三角形. ------------------------------14分
法2:设,则
,且
,
所以 ,---------------8分
设,同理可得
,且
----------------9分
因为在
上单调
所以,有, ----------------------------11分
因为不关于
轴对称,所以
.
所以, ----------------------------13分
所以不可能为等边三角形. -----------------------------14分
知识点
如图5所示,点,(
,且
)在以
、
为左、右焦点的椭圆
上运动,动三角形
的面积的最大值为
.设直线
交椭圆于点
,直线
交椭圆于点
,线段
中点为
.
(1)求椭圆的方程;
(2)在点的运动过程中:
(i)设点到直线
:
的距离为
,求
的最大值;
(ii)设直线、
、
的斜率依次为
、
、
,问:是否存在实数
,使得
恒成立?若存在,求
的值;否则,请说明理由.
正确答案
见解析。
解析
(1)由椭圆可知其半焦距
,即焦距
,
动三角形的面积的最大值为
,故
,即动点
到
轴的距离
的最大值为
.显然当动点
运动到椭圆
的上、下顶点时,点
到
轴的距离的最大,即椭圆
的短半轴
,于是
,从而可知椭圆
的方程为
.
(2)(i)解法一:设及直线
的方程为:
,
,
因为点,
为直线
与椭圆
的交点,故由
消去
得如下方程:
,
易知是上述方程的两个相异实根,
,又点
为线段
的中点,故
点坐标为:
,
,
即,
,
从而点到直线
:
的距离为
,
令,则
,
即,则
,(当且仅当
时取等号),即
.
解法二:同解法一求出点坐标:
,
,
,
消去参数得
点的轨迹方程:
,
,易知
点轨迹为一个椭圆(不含左右两个顶点),不妨记该椭圆为
,显然直线
:
过点
,易知直线
与椭圆
相交,欲使
点到直线
的距离
最大,则椭圆
过
点的切线
必平行于直线
,此时直线
和
的距离亦为
.设切线
的方程为:
,联立
及
得:
,于是
,求得
,由于直线
和
平行,故易知此时均有
,即
.
(ii)解法一: 设,直线
、
的方程为:
,
,
故由,又
,
,即
,
同理可求, 于是可求
,
,
从而有,即存在
,满足题设.
解法二:设直线、
、
、
的方程为:
,
,
,
,由题设可知
(
),由于上述四条直线两两相交,故
互不相等,
因直线、
交于
点,由
,
同理可求:,
,
不妨设,(显然非零实数
互不相等且均不为1),
于是,
,
,
又三点均在椭圆
上,即有:
①,
②,
③,
对于①,②,可视实数为关于
的方程:
的两根,
即的两根,从而有
;
对于①,③,可视实数为关于
的方程:
的两根,
即的两根,从而有
,
进而有,
(亦可由①-②化简得:,①-③化简得:
,于是
),
易知,
,
,
从而,即存在
,满足题设.
知识点
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