- 直线与方程
- 共7398题
已知曲线C:x2+y2+2x+m=0(m∈R)
(1)讨论曲线C的形状;
(2)若m=-7,过点P(-1,2)的直线与曲线C交于A,B两点,且|AB|=2,求直线AB的倾斜角α.
正确答案
(1)由曲线C:x2+y2+2x+m=0可得(x+1)2+y2=1-m,
①当1-m>0,即m<1时,曲线C表示的是以C(-1,0)为圆心,r=为半径的圆;
②当1-m=0,即m=1时,曲线C表示的是一个点C(-1,0);
③当1-m<0,即m>1时,曲线C不表示任何图形.
(2)当m=-7时,曲线C化为:(x+1)2+y2=8.
若直线AB⊥x轴,则线段AB为直径,于是|AB|=4与已知|AB|=2
矛盾,应舍去,因此直线AB与x轴不垂直.
设直线AB的斜率为k,则方程为y-2=k(x+1),化为kx-y+k+2=0.
由点到直线的距离公式可得圆心C(-1,0)到直线AB的距离d==
,
∵|AB|=2,
∴2=2
,化为k2=3,∴k=±
.
∴tanα=±,又∵α∈[0,π),∴α=
或
.
已知抛物线y2=4x的焦点为F,直线l过点M(4,0).
(Ⅰ)若点F到直线l的距离为,求直线l的斜率;
(Ⅱ)设A,B为抛物线上两点,且AB不与x轴重合,若线段AB的垂直平分线恰过点M,求证:线段AB中点的横坐标为定值.
正确答案
(Ⅰ)由已知,x=4不合题意.设直线l的方程为y=k(x-4),
由已知,抛物线C的焦点坐标为(1,0),…(1分)
因为点F到直线l的距离为,
所以=
,…(3分)
解得k=±,所以直线l的斜率为±
.…(5分)
(Ⅱ)设线段AB中点的坐标为N(x0,y0),A(x1,y1),B(x2,y2),
因为AB不垂直于x轴,
则直线MN的斜率为,
直线AB的斜率为,…(7分)
直线AB的方程为y-y0=(x-x0),…(8分)
联立方程
消去x得(1-)y2-y0y+
+x0(x0-4)=0,…(10分)
所以y1+y2=,…(11分)
因为N为AB中点,
所以=y0,即
=y0,…(13分)
所以x0=2.即线段AB中点的横坐标为定值2.…(14分)
已知直线l:x+ay+1-a=0.
(Ⅰ)若l与线段AB有交点,其中A(-2,-1),B(1,1),求实数a的取值范围;
(Ⅱ)若l与x轴的负半轴交M点,交y轴正半轴于N,求△OMN的面积最小时直线l的方程.
正确答案
(Ⅰ)直线l过定点P(-1,1),KPA=2,KPB=0,要使l满足条件,必须
当a=0时,满足条件;当a≠0时,l的斜率-≥2或-
<0
即a>0或0>a≥-,综上得a≥-
;
(Ⅱ)M(a-1,0),N(0,),依题意有
,而S△OMN=-
(a+
-2),∵a<0,∴a+
-2≤-4,即S△OMN=-
(a+
-2)≥2,当a=-1时,面积的最小值为2,此时直线的方程为x-y+2=0.
已知定点A(2,-5),动点B在直线2x-y+3=0上运动,当线段AB最短时,求B的坐标.
正确答案
如图.易知当AB的连线与已知直线垂直时,AB的长度最短.
直线2x-y+3=0的斜率k=2,
∴AB的斜率KAB=-
AB的斜率的方程为:
y+5=-(x-2),⇒x+2y+8=0,
⇒
,
B的坐标为(-,-
).
已知双曲线-y2=1与射线y=
x(x≥0)公共点为P,过P作两条倾斜角互补且不重合的直线,它们与双曲线都相交且另一个交点分别为A,B(不同于P).
(1)求点P到双曲线两条渐近线的距离之积;
(2)设直线PA斜率为k,求k的取值范围;
(3)求证直线AB的斜率为定值.
正确答案
(1)由,得P(2,1),
双曲线-y2=1的渐近线方程是
x-2y=0和
x+2y=0,
点P(2,1)到两条渐近线x-2y=0和
x+2y=0的距离分别是
d1=和d2=
,
∴点P到双曲线两条渐近线的距离之积
d1d2==
.
(2)设直线PA斜率为k,则PA的方程为:y-1=k(x-2),
即kx-y+1-2k=0,
由,消去y,并整理,得(1-2k2)x2+(8k2-4k)x+8k-8k2-4=0,
∵直线PA与双曲线-y2=1有两个交点,
∴△=(8k2-4k)2-4(1-2k2)(8k-8k2-4)>0,
即k2-2k+1>0,
∴k≠1.
故k的取值范围是(-∞,1)∪(1,+∞).
(3)∵P(2,1),设A(x1,y1),B(x2,y2),
∵PA和PB是两条倾斜角互补且不重合的直线,
设PA斜率是m,则PB斜率是-m
则PA:y=m(x-2)+1,PB:y=-m(x-2)+1,
分别与双曲线方程联立,得
-(mx1-2m+1)2=1,
(1-2m2)x12+(8m2-4m)x1+8m-8m2-4=0,
∵2是方程的一个根,
∴x1=-2,
同理,x2=-2,
∴x1-x2=,
∵y1=m(-4)+1,
y2=-m(-4)+1,
∴y1-y2=,
∴kAB==
=-1.
即直线AB的斜率为定值-1.
已知动点P到直线x=-1的距离与到定点C(, 0)的距离的差为
.动点P的轨迹设为曲线C.
(Ⅰ)求曲线C的方程;
(Ⅱ)设过点A(-4,0)的直线与曲线C交于E、F两点,定点A'(4,0),求直线A'E、A'F的斜率之和.
正确答案
(Ⅰ)由题意知,动点P到定点C(, 0)的距离等于到定直线x=-
的距离,
所以动点P的轨迹为抛物线,
且=
,
P=1.
所以点P的轨迹方程为y2=2x.…(6分)
(Ⅱ)设过点A的直线方程为y=k(x+4)(k≠0).
联立方程组,
消去x,得y2-y+4k=0.…(8分)
设E(x1,y1)、F(x2,y2),
则y1•y2=8,且y12=2x1,y22=2x2.
∵kA′E=,kA′F=
,
∴kA′E+kA′F=+
=
=
=.
由y1•y2=8,得kA'E+kA'F=0.…(14分)
(1)当且仅当m为何值时,经过两点A(-m,6),B(1,3m)的直线的斜率为12?
(2)当且仅当m为何值时,经过两点A(m,2),B(-m,2m-1)的直线的倾斜角为60度?
正确答案
(1)∵经过两点A(-m,6),B(1,3m)的直线的斜率为12
∴=12
∴m=-2
(2)∵经过两点A(m,2),B(-m,2m-1)的直线的倾斜角为60°,
∴=tan60°
∴2m-3=-2m
∴m=
已知抛物线的方程为x2=2py(p>0),过点P(0,p)的直线l与抛物线相交于A、B两点,分别过点A、B作抛物线的两条切线l1和l2,记l1和l2相交于点M.
(Ⅰ)证明:直线l1和l2的斜率之积为定值;
(Ⅱ)求点M的轨迹方程.
正确答案
(Ⅰ)依题意,直线l的斜率存在,设直线l的方程为y=kx+p,
将其代入x2=2py,消去y整理得x2-2pkx-2p2=0(2分)
设A,B的坐标分别为A(x1,y1),B(x2,y2),则x1x2=-2p2(3分)
将抛物线的方程改写为y=x2,求导得y′=
x.
所以过点A的切线l1的斜率是k1=,过点B的切线l2的斜率是k2=
,
故k1k2==-2,所以直线l1和l2的斜率之积为定值-2(6分)
(Ⅱ)设M(x,y).因为直线l1的方程为y-y1=k1(x-x1),即y-=
(x-x1),
同理,直线l2的方程为y-=
(x-x2),
联立这两个方程,消去y得-
=
(x-x2)-
(x-x1),
整理得(x1-x2)(x-)=0,注意到x1≠x2,所以x=
(10分)
此时y=+
(x-x1)=
+
(
-x1)=
=-p(12分)
由(Ⅰ)知,x1+x2=2pk,所以x==pk∈R,
所以点M的轨迹方程是:y=-p.(14分)
求直线3x-2y+24=0的斜率及它在x、y轴上的截距.
正确答案
∵直线3x-2y+24=0化成斜截式,得y=x+12
∴直线的斜率k=,---------------------------------------------------(4分)
∵对直线3x-2y+24=0令y=0,得x=-8
∴直线交x轴于点(-8,0),可得直线在x轴上截距是-8,-------------------(8分)
∵对直线3x-2y+24=0令x=0,得y=12
∴直线交y轴于点(0,12),可得直线在y轴上的截距为12.-----(13分)
椭圆E的中心在坐标原点O,焦点在x轴上,离心率为.点P(1,
)、A、B在椭圆E上,且
+
=m
(m∈R);
(Ⅰ)求椭圆E的方程及直线AB的斜率;
(Ⅱ)求证:当△PAB的面积取得最大值时,原点O是△PAB的重心.
正确答案
(Ⅰ)由e2=1-=
及
+
=1,
解得a2=4,b2=3,…(1分)
椭圆方程为+
=1; …(2分)
设A(x1,y1)、B(x2,y2),
由+
=m
得
(x1+x2-2,y1+y2-3)=m(1,),
即…(3分)
又+
=1,
+
=1,
两式相减得kAB==-
×
=-
×
=-
;…(5分)
(Ⅱ)证明:设AB的方程为 y=-x+t,
代入椭圆方程得:x2-tx+t2-3=0,…(6分)
△=3(4-t2),|AB|=×
=
×
,
点P到直线AB的距离为d=,
S△PAB=|2-t|
=
(-2<t<2). …(8分)
令f(t)=3(2-t)3(2+t),
则f’(t)=-12(2-t)2(t+1),
由f’(t)=0得t=-1或2(舍),
当-2<t<-1时,f’(t)>0,
当-1<t<2时f’(t)<0,
所以当t=-1时,f(t)有最大值81,
即△PAB的面积的最大值是; …(10分)
根据韦达定理得 x1+x2=t=-1,
而x1+x2=2+m,所以2+m=-1,得m=-3,
于是x1+x2+1=3+m=0,y1+y2+=3+
+
=0,
因此△PAB的重心坐标为(0,0). …(12分)
已知抛物线的顶点在坐标原点,焦点为F(1,0),点P是点F关于y轴的对称点,过点P的动直线ι交抛物线与A,B两点.
(1)若△AOB的面积为,求直线ι的斜率;
(2)试问在x轴上是否存在不同于点P的一点T,使得TA,TB与x轴所在的直线所成的锐角相等,若存在求出定点T的坐标,若不存在说明理由.
正确答案
(1)由题意知:抛物线方程为:y2=4x且P(-1,0),
设A(x1,y1),B(x2,y2),
由已知直线l斜率存在,设l:y=k(x+1)(k≠0),代入y2=4x得,k2x2+(2k2-4)x+k2=0,
由△>0得-1<k<1,,
|AB|=•
,h=
,
由|AB|h=
,得k=±
,满足△>0,
(2)假设存在T(a,0)满足题意,
因为TA,TB与x轴所在的直线所成的锐角相等,
所以直线TA,TB的斜率之和为0,则
kAT+kBT=+
=
==0,
∴k[2x1x2-(a-1)(x1+x2)-2a]=0,即k[2-(a-1)-2a]=0,
整理得:a-1=0,解得a=1,
∴存在T(1,0).
动圆C过定点F(,0),且与直线x=-
相切,其中p>0.设圆心C的轨迹Γ的程为F(x,y)=0
(1)求F(x,y)=0;
(2)曲线Γ上的一定点P(x0,y0)(y0≠0),方向向量=(y0,-p)的直线l(不过P点)与曲线Γ交与A、B两点,设直线PA、PB斜率分别为kPA,kPB,计算kPA+kPB;
(3)曲线Γ上的两个定点P0(x0,y0)、Q0(x0′,y0′),分别过点P0,Q0作倾斜角互补的两条直线P0M,Q0N分别与曲线Γ交于M,N两点,求证直线MN的斜率为定值.
正确答案
(1)过点C作直线x=-的垂线,垂足为N,
由题意知:|CF|=|CN|,即动点C到定点F与定直线x=-的距离相等,
由抛物线的定义知,点C的轨迹为抛物线,
其中F(,0)为焦点,x=-
为准线,
所以轨迹方程为y2=2px(p>0);
(2)设 A(x1,y1)、B(x2,y2)
不过点P的直线l方程为y=-x+b,
由得y2+2y0y-2y0b=0,
则y1+y2=-2y0,
kAP+kBP=+
=+
=+
==0.
(3)设M(x1,y1),N(x2,y2),
则kMN==
=
(***)
设MP0的直线方程为为y-y0=k(x-x0)与曲线y2=2px的交点P0(x0,y0),M(x1,y1).
由,y2-
y+
-2px0=0的两根为y0,y1
则y0+y1=,∴y1=
-y0
同理y0′+y2=,得y2=-
-y0′
∴y1+y2=-(y0+y0′),
代入(***)计算得kMN=-.是定值,命题得证
抛物线C1:y2=4mx(m>0)的准线与x轴交于F1,焦点为F2,以F1、F2为焦点、离心率e=的椭圆C2与抛物线C1的一个交点为P.
(1)当m=1时求椭圆的方程;
(2)在(1)的条件下,直线L经过椭圆C2的右焦点F2与抛物线L1交于A1,A2两点.如果弦长|A1A2|等于△PF1F2的周长,求直线L的斜率;
(3)是否存在实数m,使△PF1F2的边长是连续的自然数.
正确答案
(1)m=1时,抛物线C1:y2=4x,焦点为F2 (1,0). 由于椭圆离心率e=,c=1,
故 a=2,b=,故所求的椭圆方程为
+
=1.
(2)由于△PF1F2周长为 2a+2c=6,故弦长|A1A2|=6,设直线L的斜率为k,则直线L的方程为 y-0=k(x-2),
代入抛物线C1:y2=4x 化简得 k2x2-(4k2+4)x+4k2=0,∴x1+x2= 4+,x1x2=4,
∴|A1A2|=•
=
=6,解得 K=±
.
(3)假设存在实数m,△PF1F2的边长是连续自然数,经分析在△PF1F2中|PF1|最长,|PF2|最短,令|F1F2|=2c=2m,
则|PF1|=2m+1,|PF2|=2m-1. 由抛物线的定义可得|PF2|=2m-1=xP-(-m),∴xP=m-1.
把P(m-1,)代入椭圆
+
=1,解得m=3.故存在实数m=3 满足条件.
已知函数f(x)=x3-2x2+ax(a∈R,x∈R)在曲线y=f(x)的所有切线中,有且仅有一条切线l与直线y=x垂直.
(Ⅰ)求a的值和切线l的方程;
(Ⅱ)设曲线y=f(x)上任一点处的切线的倾斜角为θ,求θ的取值范围.
正确答案
(Ⅰ)∵f(x)=x2-2x2+ax,
∴f/(x)=x2-4x+a.(2分)
∵在曲线y=f(x)的所有切线中,有且仅有一条切线l与直线y=x垂直,
∴x2-4x+a=-1有且只有一个实数根.
∴△=16-4(a+1)=0,
∴a=3.(4分)
∴x=2,f(2)=.
∴切线l:y-=-(x-2),即3x+3y-8=0.(7分)
(Ⅱ)∵f/(x)=x2-4x+3=(x-2)2-1≥-1.(9分)
∴tanθ≥-1,(10分)
∵θ∈[0,π),
∴θ∈[0,)∪[
,π)(13分)
已知实数x、y满足(x-2)2+(y-1)2=1,求z=的最大值与最小值.
正确答案
zmax=,zmin=
表示过点A(0,-1)和圆(x-2)2+(y-1)2=1上的动点(x,y)的直线的斜率.如右图,
当且仅当直线与圆相切时,直线的斜率分别取得最大值和最小值.设切线方程为y=kx-1,即kx-y-1=0,则=1,解得k=
.因此,zmax=
,zmin=
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