- 直线与圆的位置关系
- 共1189题
已知可行域的外接圆C与x轴交于点A1、A2,椭圆C1以线段A1A2为长轴,离心率
.
(1)求圆C及椭圆C1的方程;
(2)设椭圆C1的右焦点为F,点P为圆C上异于A1、A2的动点,过原点O作直线PF的垂线交直线于点Q,判断直线PQ与圆C的位置关系,并给出证明.
正确答案
解:(1):解方程组 ,得:y=0,x=﹣2,
,得:y=0,x=2,
,得:y=
,x=1,
∴可行域y的三个顶点分别为:(﹣2,0),(2,0),(1, ),
设圆的方程为:x2+y2+Dx+Ey+F=0,得到方程组: ,
解得:D=0,E=0,F=﹣4,
∴圆C的方程为:x2+y2=4,
圆与X轴的交点A1(﹣2,0),A2(2,0),
设椭圆C1的方程的方程为: ,(a>b>0)
则有 ,
∴椭圆方程为:
(2)设p(x0,y0),(x0≠±2),
∴当x0= 时,P(2,
),
,kOp·kPQ=﹣1,
当 时,
,
,
∴ ,
∴ ,
∴KOP·KPQ=﹣1,故相切.
设椭圆的左、右焦点分别为F1,F2,点P(a,b)满足|PF2|=|F1F2|,
(Ⅰ)求椭圆的离心率e;
(Ⅱ)设直线PF2与椭圆相交于A,B两点,若直线PF2与圆(x+1)2+(y-)2=16相交于M,N两点,且|MN|=
|AB|,求椭圆的方程。
正确答案
解:(Ⅰ)设,
因为,所以
,
整理得,
得(舍)或
,所以
。
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,可得椭圆方程为
,
直线PF2的方程为,
A,B两点的坐标满足方程组,
消去y并整理,得,解得
,
得方程组的解,
不妨设,
所以,
于是,
圆心到直线PF2的距离
,
因为,所以
,
整理得,得
(舍)或c=2,
所以椭圆方程为。
如图,在△ABC中,,以B、C为焦点的椭圆恰好过AC的中点P.(1)求椭圆的标准方程;
(2)过椭圆的右顶点A1作直线l与圆E:(x﹣1)+y2=2相交于M、N两点,
试探究点M、N能将圆E分割成弧长比值为1:3的两段弧吗?若能,求出直线l的方程;
若不能,请说明理由.
正确答案
解:(1)∵
∴BO|=|OC|=1,
∴∴
依椭圆的定义有:=
∴a=2又c=1,∴b2=a2﹣c2=3
∴椭圆的标准方程为
(2)椭圆的右顶点A1(2,0),圆E的圆心为E(1,0),半径.
假设点M、N能将圆E分割成弧长比值为1:3的两段弧,
则∠MEN=90°,圆心E(1,0)到直线l的距离
当直线l斜率不存在时,l的方程为x=2,
此时圆心E(1,0)到直线l的距离d=1(符合)
当直线l斜率存在时,设l的方程为y=k(x﹣2),
即kx﹣y﹣2k=0
∴圆心E(1,0)到直线l的距离,无解
综上:点M、N能将圆E分割成弧长比值为1:3的两段弧,
此时l方程为x=2
已知动圆P过点N(2,0)并且与圆M:(x+2)2+y2=4相外切,动圆圆心P的轨迹为W,过点N的直线与轨迹W交于A、B两点。
(Ⅰ)求轨迹W的方程;
(Ⅱ)若,求直线
的方程;
(Ⅲ)对于的任意一确定的位置,在直线x=
上是否存在一点Q,使得
,并说明理由。
正确答案
解:(Ⅰ)依题意可知,
∴,
∴点P的轨迹W是以M、N为焦点的双曲线的右支,
设其方程为,
则a=1,c=2,∴,
∴轨迹W的方程为。
(Ⅱ)当的斜率不存在时,显然不满足
,故
的斜率存在,
设的方程为
,
由得
,
又设,
则,
由①②③,解得:,
∵,
∴,
∴,
代入①②,得,
,
消去x1,得,即
,
故所求直线的方程为
。
(Ⅲ)问题等价于判断以AB为直径的圆是否与直线x=有公共点,若直线
的斜率不存在,则以AB为直径的圆为
,可知其与直线x=
相交;
若直线的斜率存在,则设直线
的方程为
,
,
由(Ⅱ)知且
,
又N(2,0)为双曲线的右焦点,双曲线的离心率e=2,
则,
设以AB为直径的圆的圆心为S,点S到直径x=的距离为d,则
,
∴,
∵,
∴,即
,即直线
与圆S相交,
综上所述,以线段AB为直径的圆与直线相交;
故对于的任意一确定的位置,在直线
上存在一点Q(实际上存在两点)使得
。
如图是A﹣B﹣C﹣D﹣E﹣F是一个滑滑板的轨道截面图,其中AB,DE,EF是线段,B﹣C﹣D是一抛物线弧;点C是抛物线的顶点,直线DE与抛物线在D处相切,直线L是地平线.已知点B离地面L的高度是9米,离抛物线的对称轴距离是6米,直线DE与L的夹角是45.试建立直角坐标系:
(Ⅰ)求抛物线方程,并确定D点的位置;
(Ⅱ)现将抛物线弧B-C-D改造成圆弧,要求圆弧经过点B,D,且与直线DE在D处相切.试判断圆弧与地平线L的位置关系,并求该圆弧长.
(可参考数据,精确到0.1米)
正确答案
解:(Ⅰ)以C为原点,L所在的直线为X轴,
如图所示建立直角坐标系,则B(﹣6,9).
设抛物线的方程为y=ax2,
把点B(﹣6,9)代入y=ax2得,
故抛物线方程为.
设,
根据直线DE与L的夹角是45.
得直线L的斜率为1,
由,
∴,∴x0=2,
故D点的坐标是(2,1).
(Ⅱ)设所求圆的圆心为H.
过D与L垂直的直线方程是l1:y=﹣x+3,
BD的中点坐标是(﹣2,5),kBD=﹣1,
故BD中垂线方程是y=x+7,
由 .
∴H(﹣2,5).
∵B(﹣6,9)∈l1,∴BD是直径.
∵.
∴.
∵圆心H到L的距离为d=5,,
故圆弧与地平线L相离.
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