- 用坐标表示向量的数量积
- 共636题
设m∈R,在平面直角坐标系中,已知向量=(mx,y+1),向量
=(x,y-1),
,动点M(x,y)的轨迹为E,
(1)求轨迹E的方程,并说明该方程所表示曲线的形状;
(2)已知m=,证明:存在圆心在原点的圆,使得该圆的任意一条切线与轨迹E恒有两个交点A,B,且OA⊥OB(O为坐标原点),并求出该圆的方程;
(3)已知m=,设直线l与圆C:x2+y2=R2(1<R<2)相切于A1,且l与轨迹E只有一个公共点B1,当R为何值时,|A1B1|取得最大值?并求最大值。
正确答案
解:(1)因为,
所以,即
,
当m=0时,方程表示两直线,方程为y=±1;
当m=1时,方程表示的是圆;
当m>0且m≠1时,方程表示的是椭圆;
当m<0时,方程表示的是双曲线;
(2)当时,轨迹E的方程为
,
设圆心在原点的圆的一条切线为y=kx+t,
解方程组得
,
即,
要使切线与轨迹E恒有两个交点A,B,
则使△=,
即,且
,
,
要使,需使
,
即,
所以,
所以又因为直线y=kx+t为圆心在原点的圆的一条切线,
所以圆的半径为,
,
所求的圆为;
当切线的斜率不存在时,切线为,
与交于点
也满足OA⊥OB;
综上, 存在圆心在原点的圆,使得该圆的任意一条切线与椭圆E恒有两个交点A,B,且
。
(3)当时,轨迹E的方程为
,
设直线l的方程为y=kx+t,因为直线l与圆C:(1<R<2)相切于A1,
由(2)知, ①
因为l与轨迹E只有一个公共点B1,
由(2)知得
,
即有唯一解,
则△=,
即, ②
由①②得,此时A,B重合为B1(x1,y1)点,
由中
,
所以,,
B1(x1,y1)点在椭圆上,所以,
所以,
在直角三角形OA1B1中,
,
因为当且仅当
时取等号,
所以,
即当时,|A1B1|取得最大值,最大值为1。
如图,椭圆C:的顶点为A1,A2,B1,B2,焦点为F1,F2,
,
,
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)设n为过原点的直线,l是与n垂直相交于P点、与椭圆相交于A,B两点的直线,,是否存在上述直线l使
成立?若存在,求出直线l的方程;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)由知
,①
由知a=2c,②
又b2=a2-c2,
由①,②,③解得a2=4,b2=3,
故椭圆C的方程为。
(Ⅱ)设A,B两点的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),
假设使成立的直线l存在,
(ⅰ)当l不垂直于x轴时,设l的方程为y=kx+m,
由l与n垂直相交于P点且,得
,
即,
由得
,
将y=kx+m代入椭圆方程,得(3+4k2)x2+8kmx+(4m2-12)=0,
由求根公式可得,
,
0=x1x2+y1y2=x1x2+(kx1+m)(kx2+m)=x1x2+k2x1x2+km(x1+x2)+m2=(1+k2)x1x2+km(x1+x2)+m2,
将④,⑤代入上式并化简得(1+k2)(4m2-12)-8k2m2+m2(3+4k2)=0,
将m2=1+k2代入⑥并化简得-5(k2+1)=0,矛盾,即此时直线l不存在;
(ⅱ)当l垂直于x轴时,满足的直线l的方程为x=1或x=-1,
则A,B两点的坐标为或
,
,
当x=1时,;
当x=-1时,,
∴此时直线l也不存在;
综上可知,使成立的直线l不存在。
已知点F1,F2分别为椭圆的左、右焦点,点P为椭圆上任意一点,P到焦点F2的距离的最大值为
,且△PF1F2的最大面积为1.
(1)求椭圆C的方程.
(2)点M的坐标为,过点F2且斜率为k的直线L与椭圆C相交于A,B两点.对于任意的
是否为定值?若是求出这个定值;若不是说明理.
正确答案
解:(1)由题意可知:a+c=+1,
×2c×b=1,
∵a2=b2+c2∴a2=2,b2=1,c2=1
∴所求椭圆的方程为:
(2)设直线l的方程为:y=k(x﹣1)
A(x1,y1),B(x2,y2),M(,0)
联立直线与椭圆方程,消去y可得(2k2+1)x2﹣4k2x+2(k2﹣1)=0
则
∴对于任意的=
为定值.
在直角坐标系xOy中,点M到点F1(,0),F2(
,0)的距离之和是4,点M的轨迹C与x轴的负半轴交于点A,不过点A的直线l:y=kx+b与轨迹C交于不同的两点P和Q,
(1)求轨迹C的方程;
(2)当时,求k与b的关系,并证明直线l过定点。
正确答案
解:(1)∵点M到,
的距离之和是4,
∴M的轨迹C是长轴为4,焦点在x轴上焦距为的椭圆,
其方程为,
(2)将y=kx+b,代入曲线C的方程,整理得,
因为直线l与曲线C交于不同的两点P和Q,
所以, ①
设,
则, ②
且, ③
显然,曲线C与x轴的负半轴交于点A(-2,0),
所以,
由,得
,
将②、③代入上式,整理得,
所以,即b=2k或
,
经检验,都符合条件①
当b=2k时,直线l的方程为y=kx+2k,
显然,此时直线l经过定点(-2,0)点,即直线l经过点A,与题意不符;
当时,直线l的方程为
,
显然,此时直线l经过定点点,且不过点A;
综上,k与b的关系是:,且直线l经过定点
点.
设椭圆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,且离心率
,且过椭圆右焦点F2的直线l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l,使得,若存在,求出直线l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,求证:为定值。
正确答案
解:抛物线的焦点为
∵椭圆的一个顶点与抛物线
的焦点重合
∴椭圆的一个顶点为,
即
∵,
∴a=2,
∴椭圆的标准方程为;
(2)解:由题可知,椭圆的右焦点为(1,0),直线l与椭圆必相交
①当直线斜率不存在时,M(1,),N(1,-
),
∴,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(3+4k2)x2-8k2x+4k2-12=0,
,
,
=
所以,
故直线l的方程为或
;
(3)证明:设M(x1,y1),N(x2,y2),A(x3,y3),B(x4,y4)
由(2)可得:|MN|=
=
由消去y,
并整理得:,
|AB|=,
∴为定值 。
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