- 圆锥曲线与方程
- 共4501题
2008年5月12日,四川汶川发生里氏8.0级地震,为了援救灾民,某部队在如图所示的P处空降了一批救灾药品,今要把这批药品沿道路PA、PB送到矩形灾民区AB-CD中去,已知PA=100 km.PB=150 km.BC=60 km,∠APB=60°,试在灾民区中确定一条界线,使位于界线一侧的点沿道路PA送药较近,而另一侧的点沿道路PB送药较近,请说明这一界线是一条什么曲线?并求出其方程.
正确答案
解:矩形灾民区ABCD 中的点可分为三类,
第一类沿道路PA 送药较近,
第二类沿道路PB 送药较近,
第三类沿道路PA 和PB 送药一样远近.
依题意,界线是第三类点的轨迹.
设M为界线上的任一点,则|PA|+|MA|=|PB|+|MB|,|MA|-|MB|=|PB|-|PA|=50(定值).
∴界线是以A、B为焦点的双曲线的右支的一部分.
如图,以AB所在直线为x轴,线段AB的垂直平分线为y轴,建立平面直角坐标系,
设所求双曲线方程的标准形式为(a>0,b>0),
∵ a= 25,2c=|AB|
,b2 =c2-a2=3750,
故双曲线的标准方程为
注意到点C的坐标为,故y的最大值为60,
此时x=35,故界线的曲线方程为(25≤x≤35,y>0).
已知直线l:5x-7y=1 与标准型双曲线C 交于A ,B 两点,点 P(5 ,14) 与A ,B 构成以AB 为斜边的等腰直角三角形,求双曲线的方程.
正确答案
解:由题意得A ,B 两点在以P 为圆心,|PA| 为半径的圆上,
P 到l 的距离
从而半径圆的方程为(x-5)2+(y-14)2=148.
由得
或
所以A(3,2),B(17,12).
设双曲线的方程为mx2-ny2=1(m,n同号),
把A,B两点的坐标分别代入得解得
所以双曲线的方程为x2-2y2=1.
根据下列条件,求双曲线的标准方程
(1) 过点且焦点在坐标轴上;
(2),经过点(-5,2),焦点在x轴上;
(3)与双曲线有相同的焦点,且经过点(
).
正确答案
解:(1)设双曲线方程为(mn<0).
∵P、Q两点在双曲线上,
解得
∴所求双曲线的方程为
(2)∵焦点在x轴上,
∴设所求双曲线的方程为(0<λ<6).
∴双曲线过点(-5,2),
解得λ=5或λ=30(舍去),
∴所求双曲线的方程为
(3)∵所求双曲线与双曲线有相同的焦点,
∴可设所求双曲线的方程为(-4 <λ<16).
∵双曲线过点解得λ=4或λ=-14(舍去),
∴所求双曲线的方程为
双曲线的离心率为
,焦点到相应准线的距离为
,求双曲线的方程。
正确答案
解:由已知,得,解得:
,
∴b=3,
∴双曲线方程为。
已知中心的坐标原点,以坐标轴为对称轴的双曲线C过点Q(2,),且点Q在x轴上的射影恰为该双曲线的一个焦点F1
(Ⅰ)求双曲线C的方程;
(Ⅱ)命题:“过椭圆+
=1的一个焦点F作与x轴不垂直的任意直线l”交椭圆于A、B两点,线段AB的垂直平分线交x轴于点M,则
为定值,且定值是
”.命题中涉及了这么几个要素:给定的圆锥曲线E,过该圆锥曲线焦点F的弦AB,AB的垂直平分线与焦点所在的对称轴的交点M,AB的长度与F、M两点间距离的比值.试类比上述命题,写出一个关于抛物线C的类似的正确命题,并加以证明
(Ⅲ)试推广(Ⅱ)中的命题,写出关于圆锥曲线(椭圆、双曲线、抛物线)的统一的一般性命题(不必证明).
正确答案
(I)由题意可设双曲线C的方程为-
=1(a>0,b>0)
∵点Q(2,),且点Q在x轴上的射影恰为该双曲线的一个焦点F1
∴双曲线C的一个焦点为F1(2,0)可得C的另一个焦点为F2(-2,0)(1分)
由2a=||QF1|-|QF2||=|-
|=2
(3分)
∴a=,又c=2,所以b2=c2-a2=1(4分)
双曲线的方程为-y2=1
(II)关于抛物线C的类似命题为:过抛物线y2=4x的焦点F1(1,0)作与x轴不垂直的任意直线L交抛物线于点A,B两点,线段AB的垂直平分线交x轴于点M,则为定值,定值是2(6分)
证明如下:由于直线与x轴不垂直,可设直线L的方程为y=k(x-1)(k≠0)
联立方程可得k2x2-2(k2+2)x+k2=0
由题意L与C有两个交点A,B,则k2≠0,△>0
设A(x1,y1),B(x2,y2)
则x1+x2=,x1x2=1,y1+y2=k(x1+x2-2)=
∴线段AB的中点P的坐标(,
)(8分)
AB的垂直平分线MP的方程为y-=-
(x-
)
令y=0可得,x=3+即M(3+
,0),F1(1,0)
∴|MF1|=2+(9分)
∵|AB|==
==
+4
∴=2(10分)
(III)过圆锥曲线E的焦点F作与焦点所在的对称轴不垂直的任意直线L交于A,B两点,线段AB的垂直平分线交焦点所在的对称轴于点M,则为定值,定值是
(其中e 是圆锥曲线E的离心率)(13分)
(法二)由题意可设双曲线C的方程为-
=1(a>0,b>0)(1分)
由已知可得(3分)
解可得,
∴双曲线的方程为-y2=1(4分)
(II ),(III)同法一
已知双曲线的渐近线的方程为2x±3y=0.
(1)若双曲线经过,求双曲线方程;
(2)若双曲线的焦距是,求双曲线方程.
正确答案
解:(1)∵双曲线的渐近线的方程为2x±3y=0.
∴设双曲线方程为:4﹣9y2=
(
≠0)
∵双曲线经过,
∴4×()2﹣9×22=
,得
=﹣12,
可得双曲线方程为:4﹣9y2=﹣12,
化为标准形式得:.
(2)①当双曲线焦点在x轴上时,设方程为
∵渐近线的方程为2x±3y=0且焦距是,
∴,解之得a=3,b=2.
因此双曲线方程为
②当双曲线焦点在y轴上时,设方程为
用类似于①的方法,可解得a=2,b=3.
因此双曲线方程为
综上所述,可得双曲线方程为或
.
一动点P到两定点F1(-,-
)、F2(
,
)的距离之差的绝对值等于2
,求点P的轨迹方程.
正确答案
到两定点F1、F2的距离之差的绝对值等于2的点P的轨迹,是以F1、F2为焦点的双曲线
焦距为|F1F2|=2c=4,2a=2,所以双曲线的离心率e=
,得双曲线的a=b,两条渐近线互相垂直
∵F1(-,-
)、F2(
,
)在直线y=x上,
∴点P的轨迹是以x、y轴为渐近线的双曲线,可设双曲线的方程为y=,(k>0),
则|PF1|-|PF2|=
(x+
2
)2+(
k
x
+
2
)2
-
(x-
2
)2+(
k
x
-
2
)2
=2
移项,两边平方得:(x+)2+(
+
)2=(x-
2
)2+(
k
x
-
2
)2+4
(x-
2
)2+(
k
x
-
2
)2
+8
化简整理得:x+-
=
(x-
2
)2+(
k
x
-
2
)2
,
两边平方,比较系数可得k=1,所以点P的轨迹方程是y=.
在平面直角坐标系中,点P(x,y)为动点,已知点,直线PA与PB的斜率之积为
。
(I)求动点P轨迹E的方程;
(II)过点F(1,0)的直线l交曲线E于M,N两点,设点N关于x轴的对称点为Q(M,Q)(不重合),求证:直线MQ过定点。
正确答案
解:(1)由题知:,
化简得:;
(2)设,
,
代入整理得
∵MQ的方程为
令y=0,得
直线MQ过定点(2,0)。
已知一焦点在x轴上,中心在原点的双曲线的实轴等于虚轴,且图象经过点.
(1)求该双曲线的方程;
(2)若直线y=kx+1与该双曲线只有一个公共点,求实数k的值.
正确答案
(1)∵a=b,∴所求圆锥曲线为等轴双曲线.
∴设双曲线方程为-
=1
,
∵图象经过点,∴
-
=1,解得a=1,
∴所求双曲线方程为x2-y2=1;
(2)由⇒(k2-1)x2+2kx+2=0,
,
∴k=-1、1、、-
,直线与双曲线有一个公共点.
如图,在△MNG 中,已知NG =4 ,当动点M满足条件sinG-sinN=时,求动点M的轨迹方程.
正确答案
解:如图,以NG所在的直线为x轴,以线段NG的垂直平分线为y轴建立平面直角坐标系.
∴由正弦定理得|MN|-|MG|=
∴由双曲线的定义知,点M的轨迹是以N、G为焦点的双曲线的右支(除去与x轴的交点).
∴2c=4,2a=2,即c=2,a=1.
∴b2=c2-a2=3.
∴动点M的轨迹方程(x>0且y≠0).
已知双曲线的中心在原点,对称轴为坐标轴,过点P(3 ,-1) ,一条渐近线与直线3x-y=2 平行,求双曲线标准方程.
正确答案
解:(1)若双曲线的焦点在x轴上,
则由渐近线方程y=3x得,
∴b= 3a.
故可设双曲线的标准方程为,
又双曲线过点P(3,-1),
,解得
,
∴b2=80.
∴所求双曲线的标准方程为
(2)若双曲线的焦点在y轴上,
则由渐近线方程y=3x得,
∴a=3b.
故可设双曲线的标准方程为
∵点P(3,-1)在双曲线上,,解得9b2=-80,不合题意.
综上所述,所求双曲线的标准方程是
已知双曲线的中心在原点,两对称轴都在坐标轴上,且过和
两点,求双曲线的标准方程,
正确答案
解:①当双曲线的焦点在x轴上时,(a>0,b>0).
∵P1、P2在双曲线上,
解得
(不合题意,舍去)
②当双曲线的焦点在y轴上时,设双曲线的标准方程为(a>0,b>0).
∵P1、P2在双曲线上,
解得
即
∴双曲线的标准方程为
已知点P(x,y)的坐标满足下列条件,试判断下列各条件下点P的轨迹是什么图形?
正确答案
解:(1)∵表示点P(x,y)到两定点F1(-5,0)、F2(5,0)的距离之差的绝对值,|F1F2|=10,
∴||PF1|-|PF2||=6<|F1F2|, 故点P的轨迹是双曲线.
(2)∵表示点P(x,y)到两定点F1(-4,0)、F2(4,0)的距离之差,|F1F2|=8,
∴|PF1|-|PF2|=6<|F1F2|, 故点P的轨迹是双曲线的右支.
求适合下列条件的双曲线的标准方程:
(1)焦点在 x轴上,虚轴长为12,离心率为 ;
(2)顶点间的距离为6,渐近线方程为y=±x.
正确答案
(1)焦点在x轴上,设所求双曲线的方程为-
=1.
由题意,得解得a=8,c=10.
∴b2=c2-a2=100-64=36.
所以焦点在x轴上的双曲线的方程为-
=1.
(2)当焦点在x轴上时,设所求双曲线的方程为-
=1
由题意,得解得a=3,b=2.
所以焦点在x轴上的双曲线的方程为-
=1.
同理可求当焦点在y轴上双曲线的方程为-
=1.
已知椭圆的标准方程为,一个过点P(2,-3)的双曲线的焦点为椭圆的长轴的端点,求双曲线的标准方程.
正确答案
解:由椭圆的标准方程是,
知椭圆长轴的端点为(-2,0)和(2,0),
所以,双曲线的焦点为F1(-2,0),F2(2,0),焦点在x轴上且c=2.
设双曲线的标准方程为,
又双曲线过点P(2,-3),,
∴4(4-a2)-9a2=a2(4-a2),
∴a4-17a2+16=0.
∴a2=1或a2=4,
又a
∴a2=1,
∴双曲线的标准方程为
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