- 圆锥曲线与方程
- 共2626题
已知点A、B分别是椭圆=1(a>b>0)长轴的左、右端点,点C是椭圆短轴的一个端点,且离心率e=
,S△ABC=
,动直线,l:y=kx+m与椭圆于M、N两点。
(1)求椭圆的方程;
(2)若椭圆上存在点P,满足(O为坐标原点),求λ的取值范围;
(3)在(2)的条件下,当λ取何值时,△MNO的面积最大,并求出这个最大值。
正确答案
见解析
解析
(1)由题意,,∴
∴椭圆的方程为;
(2)y=kx+m代入椭圆方程整理可得(1+2k2)x2+4kmx+2m2﹣2=0。
设点M、N的坐标分别为M(x1,y1)、N(x2,y2)、P(x0,y0),则
x1+x2=﹣,x1x2=
∴y1+y2=k(x1+x2)+2m=
(i)当m=0时,点M、N关于原点对称,则λ=0。
(ii)当m≠0时,点M、N不关于原点对称,则λ≠0,
∵,∴(x1,y1)+(x2,y2)=λ(x0,y0),
∴x1+x2=λx0,y1+y2=λy0,
∴x0=﹣,y0=
∵P在椭圆上,
∴
化简,得4m2(1+2k2)=λ2(1+2k2)2。
∵1+2k2≠0,
∴有4m2=λ2(1+2k2),…①
又∵△=16k2m2﹣4(1+2k2)(2m2﹣2)=8(1+2k2﹣m2),
∴由△>0,得1+2k2>m2,…②
将①、②两式,∵m≠0,∴λ2<4,
∴﹣2<λ<2且λ≠0。
综合(i)、(ii)两种情况,得实数λ的取值范围是﹣2<λ<2;
(3)由题意,|MN|=,点O到直线MN的距离d=
∴S△MNO==
=
由①得,代入上式并化简可得S△MNO=
∵=2
∴S△MNO≤
当且仅当λ2=4﹣λ2,即时,等号成立
∴当时,△MNO的面积最大,最大值为
。
知识点
已知椭圆C的中心为原点O,点F(1,0)是它的一个焦点,直线l过点F与椭圆C交于A,B两点,当直线l垂直于x轴时,
(1)求椭圆C的方程;
(2)已知点P为椭圆的上顶点,且存在实数成立,求实数t的值和直线l的方程。
正确答案
见解析。
解析
(1)设椭圆C的方程为:(a>b>0),则a2-b2=1,①
∵当l垂直于x轴时,A,B两点坐标分别是(1,)和(1,-
),
∴ =(1,
)•(1,-
)=1-
,则1-
=
,即a2=2b4,②
由①,②消去a,得2b4-b2-1=0,∴b2=1或b2=-。
当b2=1时,a2=2 ,因此,椭圆C的方程为。
(2)当直线斜率不存在时,易求A(1,),B(1,-
),P(0,1),所以
=(1,
-1),
=(1,-
-1),
=(1,-1),
由,得t=2,直线l的方程为x=1
当直线斜率存在时,设直线l的方程为y=k(x-1),A=(x1,y1),B=(x2,y2),
所以,=(x1,y1-1),
=(x2,y2-1),
=(1,-1),
由,得
即
因为y1=k(x1-1),y2=k(x2-1),所以,y1+y2=k(x1+x2-2),解得:k=-1
此时,直线l的方程为y=-x+1,
联立,得3x2-4x=0,t=x1+x2=
,
所以,当直线斜率存在时,t=,直线l的方程为y=-x+1,
综上所述,存在实数t且t=2时,直线方程为x=1,
当t=时,直线l的方程为y=-x+1,
知识点
已知椭圆的离心率为
,且过点
过点C(-1,0)且斜率为
的直线
与椭圆相交于不同的两点
.
(1)求椭圆的方程;
(2)在轴上是否存在点M,使
是与
无关的常数?若存在,求出点M的坐标;若不存在,请说明理由。
正确答案
见解析。
解析
(1)∵椭圆离心率为,
.
又椭圆过点(
,1),代入椭圆方程,得
.所以
.
∴椭圆方程为,即
. ……………………………………4分
(2)在x轴上存在点M,使
是与K无关的常数. ……5分
证明:假设在x轴上存在点M(m,0),使是与k无关的常数,
∵直线L过点C(-1,0)且斜率为K,∴L方程为,
由 得
.
设,则
……………6分
∵
∴ ……………………7分
是与k无关的常数,
设常数为t,则. ……………………10分
整理得对任意的k恒成立,
解得
,即在x轴上存在点M(
),
使是与K无关的常数. ……………………………12分
知识点
已知F1,F2是椭圆(a>b>0)的左、右焦点,点P在椭圆上,且
记线段PF1与y轴的交点为Q,O为坐标原点,若△F1OQ与四边形OF2PQ的面积之比为1:2,则该椭圆的离心率等于
正确答案
解析
依题知,F1P⊥F2P,所以,△F1QO∽△F1F2P,
因为△F1OQ与四边形OF2PQ的面积之比为1:2,所以,,所以,
=
,设椭圆的焦距为2c,
则F1P=c,F2P=
=c,由椭圆的定义可得:
c+c=2a,所以,
e==
。
知识点
设椭圆C:的一个顶点与抛物线:
的焦点重合,F1、F2分别是椭圆的左、右焦点,离心率
,过椭圆右焦点F2的直线
与椭圆C交于M、N两点。
(1)求椭圆C的方程;
(2)是否存在直线,使得
,若存在,求出直线
的方程;若不存在,说明理由;
(3)若AB是椭圆C经过原点O的弦,MN∥AB,求的值。
正确答案
见解析。
解析
(1)椭圆的顶点为(0,),即b=
,
e===
,所以a=
,
∴椭圆的标准方程为+=1.
(2)由题可知,直线l与椭圆必相交.
①当直线斜率不存在时,经检验不合题意.
②设存在直线l为y=k(x-1)(k≠0),且M(x1,y1),N(x2,y2)。
由得(2+3k2)x2-6k2x+3k2-6=0,
x1+x2=,x1·x2=,
·=x1x2+y1y2=x1x2+k2[x1x2-(x1+x2)+1]
=+k2(-+1)==-1
所以k=±,故直线l的方程为y=(x-1)或y=-(x-1)。
(3)设M(x1,y1),N(x2,y2),A(x3,y3),B(x4,y4)
由(2)可得:|MN|=|x1-x2|=
==.
由消去y,并整理得x2=,
|AB|=|x3-x4|=2,
∴=
=6
知识点
设椭圆的左、右焦点分别为
,上顶点为
,在
轴负半轴上有一点
,满足
,且
.
(1)求椭圆的离心率;
(2)D是过三点的圆上的点,D到直线
的最大距离等于椭圆长轴的长,求椭圆
的方程;
(3)在(2)的条件下,过右焦点作斜率为
的直线
与椭圆
交于
两点,在
轴上是否存在点
使得以
为邻边的平行四边形是菱形,如果存在,求出
的取值范围,如果不存在,说明理由.
正确答案
见解析。
解析
(1)设B(x0,0),由(c,0),A(0,b),
知
,
由于 即
为
中点。
故
,
故椭圆的离心率 ------------------4分
(2)由(1)知得
于是
(
,0), B
,
△ABF的外接圆圆心为(,0),半径r=
|FB|=
,
D到直线的最大距离等于
,所以圆心到直线的距离为
,
所以,解得
=2,∴c =1,b=
,
所求椭圆方程为. ------------------8分
(3)由(2)知,
:
代入得
设,
则,
------------------9分
由于菱形对角线垂直,则
故
则
------------------10分
由已知条件知且
故存在满足题意的点P且的取值范围是
。 ------------------12分
知识点
已知椭圆的焦点坐标为(-1,0),
(1,0),过
垂直于长轴的直线交椭圆于P、Q两点,且|PQ|=3,
(1) 求椭圆的方程;
(2) 过的直线l与椭圆交于不同的两点M、N,则△
MN的内切圆的面积是否存在最大值?若存在求出这个最大值及此时的直线方程;若不存在,请说明理由.
正确答案
见解析。
解析
(1) 设椭圆方程为=1(a>b>0),由焦点坐标可得c=1………1分
由PQ|=3,可得=3,……………………………………………2分
解得a=2,b=,…………………………………………………3分
故椭圆方程为=1……………………………………………4分
(2) 设M,N
,不妨
>0,
<0,设△
MN的内切圆的径R,
则△MN的周长=4a=8,
(MN+
M+
N)R=4R
因此最大,R就最大,………………………………………6分
,
由题知,直线l的斜率不为零,可设直线l的方程为x=my+1,
由得
+6my-9=0,………………………8分
得,
,
则AB(
)=
=
,……………9分
令t=,则t≥1,
则,………………………10分
令f(t)=3t+,则f′(t) =3-
,
当t≥1时,f′(t)≥0,f(t)在[1,+∞)上单调递增,
有f(t)≥f(1)=4, ≤
=3,
即当t=1,m=0时,≤
=3,
=4R,∴
=
,
这时所求内切圆面积的最大值为π.
故直线l:x=1,△AMN内切圆面积的最大值为π………………12分
知识点
已知直线,
,直线
被圆截得的弦长与椭圆
的短轴长相等,椭圆的离心率
(1) 求椭圆的方程;
(2) 过点(
,
)的动直线
交椭圆
于
、
两点,试问:在坐标平面上是否存在一个定点
,使得无论
如何转动,以
为直径的圆恒过定点
?若存在,求出点
的坐标;若不存在,请说明理由。
正确答案
见解析。
解析
(1)则由题设可知,
又
所以椭圆C的方程是.
(2)解法一:假设存在点T(u, v). 若直线l的斜率存在,设其方程为,
将它代入椭圆方程,并整理,得,
设点A、B的坐标分别为,则
因为及
所以
当且仅当恒成立时,以AB为直径的圆恒过定点T,
所以解得
此时以AB为直径的圆恒过定点T(0,1).
当直线l的斜率不存在,l与y轴重合,以AB为直径的圆为也过点T(0,1)。
综上可知,在坐标平面上存在一个定点T(0,1),满足条件.
解法二:若直线l与y轴重合,则以AB为直径的圆是
若直线l垂直于y轴,则以AB为直径的圆是
由解得
.
由此可知所求点T如果存在,只能是(0,1).
事实上点T(0,1)就是所求的点. 证明如下:
当直线l的斜率不存在,即直线l与y轴重合时,以AB为直径的圆为,过点T(0,1);
当直线l的斜率存在,设直线方程为,代入椭圆方程,并整理,得
8分
设点A、B的坐标为,则
因为,
所以,即以AB为直径的圆恒过定点T(0,1).
综上可知,在坐标平面上存在一个定点T(0,1)满足条件.
知识点
已知椭圆:
的左焦点
,若椭圆上存在一点
,满足以椭圆短轴为直径的圆与线段
相切于线段
的中点
。
(1)求椭圆的方程;
(2)已知两点及椭圆
:
,过点
作斜率为
的直线
交椭圆
于
两点,设线段
的中点为
,连结
,试问当
为何值时,直线
过椭圆
的顶点?
(3) 过坐标原点的直线交椭圆
:
于
、
两点,其中
在第一象限,过
作
轴的垂线,垂足为
,连结
并延长交椭圆
于
,求证:
.
正确答案
见解析。
解析
(1)连接为坐标原点,
为右焦点),由题意知:椭圆的右焦点为
因为是
的中位线,且
,所以
所以,故
,
在中,
,
即,又
,解得
所求椭圆的方程为
,
(2) 由(1)得椭圆:
设直线的方程为
并代入
整理得:
由得:
,
设
则由中点坐标公式得:,
①当时,有
,直线
显然过椭圆
的两个顶点
;
②当时,则
,直线
的方程为
此时直线显然不能过椭圆
的两个顶点
;
若直线过椭圆
的顶点
,则
即
所以,解得:
(舍去) 。
若直线过椭圆
的顶点
,则
即
所以,解得:
(舍去) ,
综上,当或
或
时, 直线
过椭圆
的顶点。
(3)法一:由(Ⅰ)得椭圆的方程为
,
根据题意可设,则
则直线的方程为
…①
过点且与
垂直的直线方程为
…②
①②并整理得:
,又
在椭圆
上,所以
所以,即①、②两直线的交点
在椭圆
上,所以
,
法二:由(1)得椭圆的方程为
根据题意可设,则
,
,
所以直线
,化简得
所以
因为,所以
,则
.
所以,则
,即
.
知识点
已知中心在坐标原点O,焦点在轴上,长轴长是短轴长的2倍的椭圆经过点
(1)求椭圆的方程;
(2)直线平行于
,且与椭圆交于A、B两个不同点.
①若为钝角,求直线
在
轴上的截距m的取值范围;
②求证直线MA、MB与x轴围成的三角形总是等腰三角形.
正确答案
见解析
解析
解析:(1)设椭圆方程为,
则 解得
∴椭圆的方程为. 3分
(2)①由直线平行于OM,得直线
的斜率
,
又在
轴上的截距为m,所以
的方程为
.
由 得
.
又直线与椭圆交于A、B两个不同点,
,于是
. 3分
为钝角等价于
且
,
设,
,
由韦达定理,
代入上式,
化简整理得,即
,故所求范围是
.
2分
②依题意可知,直线MA、MB的斜率存在,分别记为,
.
由,
. 2分
而
.
所以 , 故直线MA、MB的倾斜角互补,
故直线MA、MB与x轴始终围成一个等腰三角形。 3分
知识点
已知椭圆(a>b>0)的右焦点为F2(3,0),离心率为e。
(1)若,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,且,求k的取值范围。
正确答案
见解析。
解析
(1)由题意得,得
,
结合a2=b2+c2,解得a2=12,b2=3.
所以,椭圆的方程为,
(2)由得(b2+a2k2)x2﹣a2b2=0。
设A(x1,y1),B(x2,y2)。
所以,
依题意,OM⊥ON,
易知,四边形OMF2N为平行四边形,
所以AF2⊥BF2,
因为,
,
所以,
即,
将其整理为,
因为,所以
,12≤a2<18.
所以,即
。
知识点
已知椭圆C:(a>b>0),过点(0,1),且离心率为
。
(1)求椭圆C的方程;
(2)A,B为椭圆C的左右顶点,直线l:x=2与x轴交于点D,点P是椭圆C上异于A,B的动点,直线AP,BP分别交直线l于E,F两点,证明:当点P在椭圆C上运动时,
恒为定值。
正确答案
(1),(2)1
解析
(1)由题意可知,b=1,
又因为,且a2=b2+c2,解得a=2
所以椭圆的方程为
(2)由题意可得:A(﹣2,0),B(2,0)。
设P(x0,y0),由题意可得:﹣2<x0<2,
所以直线AP的方程为
令,则
,即
同理:直线BP的方程为,令
,则
,
即
所以
= .
而,即4y02=4﹣x02,代入上式,
所以|DE|·|DF|=1,所以|DE|·|DF|为定值1.
知识点
设椭圆和双曲线
的公共焦点分别为
,
为这两条曲线的一个交点,则
的值为
正确答案
解析
双曲线的焦点为,所以椭圆中的
,所以椭圆方程为
,不妨设点P为第一象限的交点,根据双曲线和椭圆的定义可知
,
,
,即
,所以
,选A.
知识点
如图,圆与离心率为
的椭圆
(
)相切于点
.
(1)求椭圆的方程;
(2)过点引两条互相垂直的两直线
、
与两曲线分别交于点
、
与点
、
(均不重合)。
(ⅰ)若为椭圆上任一点,记点
到两直线的距离分别为
、
,求
的最大值;
(ⅱ)若,求
与
的方程。
正确答案
见解析。
解析
(1)由题意: 解得
椭圆的方程为
(2)(ⅰ)设因为
⊥
,则
因为
所以
因为
所以当时
取得最大值为
,此时点
(ⅱ)设的方程为
,由
解得
由 解得
同理可得,
所以,
,
由得
解得
所以的方程为
,
的方程为
或的方程为
,
的方程为
知识点
已知A(-2,0),B(2,0)为椭圆C的左、右顶点,F为其右焦点,P是椭圆C上异于A,B的动点,且APB面积的最大值为2
。
(1)求椭圆C的方程及离心率;
(2)直线AP与椭圆在点B处的切线交于点D,当直线AP绕点A转动时,试判断以BD为直径的圆与直线PF的位置关系,并加以证明。
正确答案
见解析
解析
(1)由题意可设椭圆的方程为
,
。
由题意知
解得,
。
故椭圆的方程为
,离心率为
。
(2)
以为直径的圆与直线
相切。
证明如下:由题意可设直线的方程为
则点坐标为
,
中点
的坐标为
由得
设点的坐标为
,则
。
所以,
。
因为点坐标为
,
当时,点
的坐标为
,点
的坐标为
。
直线轴,此时以
为直径的圆
与直线
相切
当时,则直线
的斜率
。
所以直线的方程为
。
点到直线
的距离
。
又因为 ,所以
。
故以为直径的圆与直线
相切。
综上得,当直线绕点
转动时,以
为直径的圆与直线
相切
知识点
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