- 圆锥曲线与方程
- 共4501题
已知焦点在x轴上的双曲线C的两条渐近线过坐标原点,且两条渐近线与以点A(0,)为圆心,1为半径为圆相切,又知C的一个焦点与A关于直线y=x对称.
(1)求双曲线C的方程;
(2)若Q是双曲线C上的任一点,F1、F2为双曲线C的左、右两个焦点,从F1引∠F1QF2的平分线的垂线,垂足为N,试求点N的轨迹方程.
正确答案
(1)设双曲线C的渐近线方程为y=kx,即kx-y=0
∵该直线与圆 x2+(y-)2=1相切,
∴双曲线C的两条渐近线方程为y=±x…(3分)
故设双曲线C的方程为-
=1,又∵双曲线C的一个焦点为(
,0)
∴2a2=2,a2=1,∴双曲线C的方程为x2-y2=1…(6分)
(2)若Q在双曲线的右支上,则延长QF2到T,使|QT|=|OF1|
若Q在双曲线的左支上,则在QF2上取一点T,使|QT|=|QF1|…(8分)
根据双曲线的定义|TF2|=2,所以点T在以F2(,0)为圆心,2为半径的圆上,即点T的轨迹方程是(x-
)2+y2=4(x≠0)①…(10分)
由于点N是线段F1T的中点,设N(x,y),T(xT,yT)
则,,即
…(12分)
代入①并整理得点N的轨迹方程为 x2+y2=1,(x≠)…(14分)
设P为双曲线-y2=1上一动点,O为坐标原点,M为线段OP的中点,则点M的轨迹方程是______.
正确答案
设M(x,y),则P(2x,2y),代入双曲线方程得x2-4y2=1,即为所求.
∴点M的轨迹方程x2-4y2=1.
答案:x2-4y2=1
(理)设斜率为k1的直线L交椭圆C:+y2=1于A、B两点,点M为弦AB的中点,直线OM的斜率为k2(其中O为坐标原点,假设k1、k2都存在).
(1)求k1⋅k2的值.
(2)把上述椭圆C一般化为+
=1
(a>b>0),其它条件不变,试猜想k1与k2关系(不需要证明).请你给出在双曲线-
=1(a>0,b>0)中相类似的结论,并证明你的结论.
(3)分析(2)中的探究结果,并作出进一步概括,使上述结果都是你所概括命题的特例.
如果概括后的命题中的直线L过原点,P为概括后命题中曲线上一动点,借助直线L及动点P,请你提出一个有意义的数学问题,并予以解决.
正确答案
(解一):(1)设直线方程为y=k1x+b,代入椭圆方程并整理得:(1+2k12)x2+4k1bx+2b2-2=0,(2分)
x1+x2=-,又中点M在直线上,所以
=k1•
)+b
从而可得弦中点M的坐标为(-,
),k2=-
,所以k1k2=-
.(4分)
(解二)设点A(x1,y1),B(x2,y2),中点M(x0,y0) 则x0=,y0=
K2==
,k1=
(2分)
又x12+y12=1与
x22+y22=1作差得 -
=
所以 K1K2=- (4分)
(2)对于椭圆,K1K2=- (6分)
已知斜率为K1的直线L交双曲线+
=1(a>0,b>0)于A,B两点,点M 为弦AB的中点,直线OM的斜率为k2(其中O为坐标原点,假设K1、k2都存在).
则k1,k2⋅的值为. (8分)
(解一)设直线方程为y=k1x+d,代入+
=1((a>0,b>0)方程并整理得:(b2-a2k12)x2-2k1a2dx-(ad)2-(ab)2=0
(y1+y2)=
,
所以K2==
=
,k1=
(2分),即k1k2=
(10分)
(解二)设点A(x1,y1),B(x2,y2),中点中点M(x0,y0)
则x0=,y0=
,K2=
=
,k1=
(2分)
又因为点A,B在双曲线上,则
-
=1与
-
=1作差得
=
=k1k2 即k1k2=
(10分)
(3)对(2)的概括:设斜率为k1的直线L交二次曲线C:mx2+ny2=1(mn≠0)于A,B两点,点M为弦AB的中点,直线OM的斜率为k2(其中O为坐标原点,假设k1,k2、都存在),则k1k2=-.(12分)
提出问题与解决问题满分分别为(3分),提出意义不大的问题不得分,解决问题的分值不得超过提出问题的分值.
提出的问题例如:直线L过原点,P为二次曲线线mx2+ny2=1(mn≠0)上一动点,设直线L交曲线于A,B两点,当P异于A,B两点时,如果直线PA,PB的斜率都存在,则它们斜率的积为与点P无关的定值.(15分)
解法1:设直线方程为y=kx,A,B两点坐标分别为(x1,y1)、(-x1,-y1),则y1=kx1
把y=kx代入mx2+ny2=1得(m+nk2)x2=1,
KPA•KPB==
,
所以KPA•KPB==
=-
(18分)
提出的问题的例如:直线L:y=x,P为二次曲线mx2+ny2=1(mn≠0)上一动点,设直线L交曲线于A,B两点.试问使∠APB=30°的点P是否存在?(13分)
问题例如:1)直线L过原点,P为二次曲线线mx2+ny2=1(mn≠0)上一动点,设直线L交曲线于A,B两点,求PA+PB的值.
2)直线l过原点,P为二次曲线mx2+ny2=1(mn≠0)上一动点,设直线L交曲线于A,B两点,求S△PAB的最值.
已知椭圆+
=1(a>b>0)的离心率为
,过双曲线
-
=1左支上一点M作直线l与双曲线的渐近线l1,l2分别交于A,B两点.
(1)求渐近线l1,l2的方程;
(2)若=3
,且
•
,求椭圆的方程.
正确答案
(1)∵=
,得
=
,∴渐近线l1,l2的方程为y=±3x;
(2)设M(x0,y0),A(x1,3x1),B(x2,-3x2),
=(x0-x1,y0-3x1),
=(x0-x2,y0+3x2),
∴y0-3x1=3y0+9x2
∴y0=(-3x2-x1),∵
-
=1,
∴4b2=-12x1x2,即b2=-3x1x2,
∵•
=8,
∴x1x2+3x1(-3x2)=8,x1x2=-1,
∴b2=3,a2=27,
∴椭圆的方程为;+
=1.
(1)焦点在y轴上的椭圆的一个顶点为A(2,0),其长轴长是短轴长的2倍,求椭圆的标准方程.
(2)已知双曲线的一条渐近线方程是x+2y=0,并经过点(2,2),求此双曲线的标准方程.
正确答案
(1)由题可知b=2,a=4,椭圆的标准方程为:+
=1(6分)
(2)设双曲线方程为:x2-4y2=λ,(9分)
∵双曲线经过点(2,2),∴λ=22-4×22=-12,
故双曲线方程为:-
=1.(12分)
设中心在原点的椭圆与双曲线2x2-2y2=1有公共的焦点,且它们的离心率互为倒数,则该椭圆的方程是______
正确答案
双曲线中,a==b,∴F(±1,0),e=
=
.
∴椭圆的焦点为(±1,0),离心率为.
∴则长半轴长为,短半轴长为1.
∴方程为+y2=1.
故答案为:+y2=1
直线l的方程为y=x+3,在l上任取一点P,若过点P且以双曲线12x2-4y2=3的焦点为椭圆的焦点作椭圆,那么具有最短长轴的椭圆方程为______.
正确答案
设椭圆方程为:
+
=1 a>b>0
c=1,a2-b2=c2=1
设P的坐标为:﹙m.m+3﹚P在椭圆上
+
=1,
﹙a2-1﹚m2+a2﹙m2+6m+9﹚=a2﹙a2-1﹚=﹙a2﹚2-a2﹙2a2-1﹚m2+6a2m+10a2-﹙a2﹚2=0
△=﹙6a2﹚2-﹙8a2-4﹚﹙10a2-a4﹚≥0
36a4-80a4++40a2+8a6-4a4≥0
-48a2+40+8a4≥0,a4-6a2+5≥0
﹙a2-5﹚﹙a2-1﹚≥0
a2≤1或 a2≥5
∵c2=1,a2>c2∴a2≥5,长轴最短,即a2=5
b2=a2-1=4
所以:所求椭圆方程为:+
=1.
故答案为:+
=1.
已知,椭圆C以双曲线x2-=1的焦点为顶点,以双曲线的顶点为焦点.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若直线l:y=kx+m与椭圆C相交于M、N两点(M、N不是左右顶点),且以线段MN为直径的圆过点A(2,0),求证:直线l过定点,并求出该定点的坐标.
正确答案
根据题意:双曲线x2-=1的焦点坐标为(-2,0),(2,0),顶点坐标为(-1,0),(1,0)
∵椭圆C以双曲线x2-=1的焦点为顶点,以双曲线的顶点为焦点.
∴椭圆的顶点为(-2,0),(2,0),焦点坐标为2,(-1,0),(1,0)
∴a=2,b=3
∴椭圆的方程是:+
=1
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2) 联立y=kx+m,+
=1
整理得:(3+4k2)x2+8mkx+4m2-12=0
△=64m2k2-4(4k2+3)(4m2-12)>0
解得:m2<4k2+3 ①
由韦达定理:x1+x2=-8mk/(3+4k2).x1x2=(4m2-12)/(3+4k2)
所以y1y2=k2x1x2+mk(x1+x2)+m2=(3m2-12k2)/(3+4k2)
因为以MV为直径的圆过椭圆C的右顶点A(2,0)
所以•
=0
∴7m2+16mk+4k2=0
解得:m1=-2k/7,m2=-2k
经检验,当m=-2k/7或m=-2k时,①式均成立
而当m=-2k时,直线l:y=k(x-2),过右顶点,不合题意所以m=-2k/7,
∴直线l:y=k(x-2/7).过定点(2/7,0)
已知二次曲线Ck的方程:+
=1.
(1)分别求出方程表示椭圆和双曲线的条件;
(2)若双曲线Ck与直线y=x+1有公共点且实轴最长,求双曲线方程;
(3)m、n为正整数,且m<n,是否存在两条曲线Cm、Cn,其交点P与点F1(-,0),F2(
,0)满足PF1⊥PF2,若存在,求m、n的值;若不存在,说明理由.
正确答案
(1)当且仅当⇒k<4时,方程表示椭圆;----(2分)
当且仅当(9-k)(4-k)<0⇒4<k<9时,方程表示双曲线.---(4分)
(2)化简得:(13-2k)x2+2(9-k)x+(9-k)(k-3)=0----(6分)
△≥0⇒k≥6或k≤4所以6≤k<9-------(8分)
双曲线的实轴为2,当k=6时,双曲线实轴最长为2
此时双曲线方程为-
=1-------(10分)
(3)由(1)知C1,C2,C3是椭圆,C5,C6,C7,C8是双曲线,结合图象的几何性质
任意两椭圆之间无公共点,任意两双曲线之间无公共点------(12分)
设|PF1|=d1,|PF2|=d2,m∈{1,2,3},n∈{5,6,7,8}
由椭圆与双曲线定义及•
=0;
所以m+n=8-----(16分)
所以这样的Cm,Cn存在,且或
或
-----(18分)
以双曲线-
=1的顶点和焦点分别作焦点和两个顶点的椭圆标准方程是______.
正确答案
双曲线 -
=1的顶点为(2,0)和(-2,0),焦点为(-3,0)和(3,0).
∴椭圆的焦点坐标是(2,0)和(-2,0),顶点为(-3,0)和(3,0).
∴椭圆方程为 +
=1.
故答案为:+
=1.
已知双曲线的一条渐近线为x+y=0,且与椭圆x2+4y2=64有相同的焦距,求双曲线的标准方程.
正确答案
椭圆方程为+
=1,可知椭圆的焦距为8
①当双曲线的焦点在x轴上时,设双曲线方程为-
=1(a>0,b>0)
∴解得
∴双曲线的标准方程为-
=1(6分)
②当双曲线的焦点在y轴上时,设双曲线方程为-
=1(a>0,b>0)
∴解得
∴双曲线的标准方程为-
=1
由①②可知,双曲线的标准方程为-
=1或
-
=1(12分)
(1)若椭圆+
=1(a>b>0),过点(3,-2),离心率为
,求椭圆的标准方程;
(2)双曲线的渐近线方程为y=±x,焦点坐标为(-5,0),(5,0),求该双曲线的标准方程.
正确答案
(1)由题意,,解得a2=15,b2=10,
∴椭圆的标准方程为+
=1;
(2)设双曲线方程为-
=1(a>0,b>0),则c=5
∵,解得a2=16,b2=9,
∴双曲线的标准方程为-
=1.
已知椭圆具有性质:若A,B是椭圆C:+
=1(a>b>0且a,b为常数)上关于原点对称的两点,点P是椭圆上的任意一点,若直线PA和PB的斜率都存在,并分别记为kPA,kPB,那么kPA与kPB之积是与点P位置无关的定值-
.试对双曲线
-
=1(a>0,b>0且a,b为常数)写出类似的性质,并加以证明.
正确答案
双曲线类似的性质为:
若A,B是双曲线-
=1(a>0,b>0且a,b为常数)上关于原点对称的两点,点P是双曲线上的任意一点,若直线PA和PB的斜率都存在,并分别记为kPA,kPB,那么kPA与kPB之积是与点P位置无关的定值
.
证明:设P(x0,y0),A(x1,y1),则B(-x1,-y1),
且-
=1①,
-
=1②,
两式相减得:b2(-
)-a2(
-
)=0,
∴kPA•kPB=•
=
=
即kPA•kPB=,是与点P位置无关的定值.
已知椭圆C:+
=1(a>b>0)的离心率为
,双曲线x2-y2=1的渐近线与椭圆有四个交点,以这四个交点为顶点的四边形的面积为16,则椭圆C的方程为______.
正确答案
由题意,双曲线x2-y2=1的渐近线方程为y=±x
∵以这四个交点为顶点的四边形的面积为16,故边长为4,
∴(2,2)在椭圆C:+
=1(a>b>0)上
∴+
=1
∵e=,∴
=
,∴a2=4b2
∴a2=20,b2=5
∴椭圆方程为:+
=1
故答案为:+
=1.
求与椭圆+
=1有公共焦点,且一条渐近线为y=
x的双曲线的方程.
正确答案
由椭圆标准方程+
=1可得的两者公共焦点为(-5,0)和(5,0),(2分)
设双曲线的方程为-
=1(a>0,b>0),(4分)其渐近线为y=±
x,(6分)
现已知双曲线的一条渐近线为y=x,得
=
,(7分)又双曲线中a2+b2=52,(8分)
解得a=3,b=4,(10分)∴双曲线的方程为-
=1(12分)
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