- 直线与方程
- 共7398题
已知方向向量是=(2,4)的直线与经过点(1,0)的直线
垂直,则直线
的方程是( )。
正确答案
x+2y-1=0
已知直线:x-y+3=0,一束光线从点A(1,2)处射向x轴上一点B,又从B点反射到
上一点C,最后又从C点反射回A点。
(Ⅰ)试判断由此得到的△ABC是有限个还是无限个?
(Ⅱ)依你的判断,认为是无限个时求出所有这样的△ABC的面积中的最小值;认为是有限个时,求出这样的线段BC的方程。
正确答案
解:(Ⅰ)如图所示,设B(m,0),点A关于x轴的对称点为A′(1,-2),
点B关于直线的对称点为B′(-3,m+3),
根据光学性质,点C在直线A′B上,又在直线AB′上。
求得直线A′B的方程为,
由,解得:
,
∴直线AB′的方程为,
由,解得:
,
则,
化简,得,解得:
或m=-3,
而当m=-3时,点B在直线上,不能构成三角形,故这样的三角形只有一个。
(Ⅱ)当时,
,
∴线段BC的方程为。
已知点P(2,0)及圆C:。
(Ⅰ)若直线过点P且与圆心C的距离为1,求直线
的方程;
(Ⅱ)设过P的直线与圆C交于M、N两点,当|MN|=4时,求以MN为直径的圆的方程;
(Ⅲ)设直线与圆C交于A,B两点,是否存在实数,使得过点P(2,0)的直线垂直平分弦AB?若存在,求出实数的值;若不存在,请说明理由。
正确答案
解:(Ⅰ)设直线的斜率为k(k存在),则方程为y-0=k(x-2),
又圆C的圆心为(3,-2),半径r=3,
由,解得
,
所以直线方程为,即
;
当的斜率不存在时,
的方程为x=2,经验证x=2也满足条件。
(Ⅱ)由于,而弦心距
,
所以,
所以P为MN的中点,
故以MN为直径的圆Q的方程为。
(Ⅲ)把直线即
,
代入圆C的方程,
消去y,整理得,
由于直线交圆C于A,B两点,
故,即
,解得
,
则实数的取值范围是,
设符合条件的实数存在,
由于垂直平分弦AB,故圆心C(3,-2)必在
上,
所以的斜率
,而
,所以
。
由于,
故不存在实数,使得过点P(2,0)的直线垂直平分弦AB。
已知F是抛物线y2=4x的焦点,Q是抛物线的准线与x轴的交点,直线l经过点Q,
(1)若直线l与抛物线恰有一个交点,求l的方程;
(2)如图所示,直线l与抛物线交于A、B两点,
①记直线FA、FB的斜率分别为k1、k2,求k1+k2的值;
②若线段AB上一点R满足,求点R的轨迹方程.
正确答案
解:依题意得:Q(-1,0),
直线l的斜率存在,设其斜率为k,则直线l的方程为y=k(x+1),
代入抛物线方程得:k2x2+(2k2-4)x+k2=0,
(1)若k≠0,令Δ=0得,k=±1,此时l的方程为y=x+1或y=-x-1;
若k=0,易知满足题意,故l的方程为y=0;
(2)显然k≠0,记A(x1,y1),B(x2,y2),
则,x1x2=1,
,
①;
②设点R的坐标为(x,y),
,
∴,
∴,
∴,
由Δ>0得,-1<k<1,
又k≠0,∴y∈(-2,0)∪(0,2);
综上,点R的轨迹方程为x=1,y∈(-2,0)∪(0,2)。
在平面直角坐标系xOy中,如图,已知椭圆的左、右顶点为A、B,右焦点为F,设过点T(t,m)的直线TA、TB与此椭圆分别交于点M(x1,y1)、N(x2,y2),其中m>0,y1>0,y2<0,
(Ⅰ)设动点P满足PF2-PB2=4,求点P的轨迹;
(Ⅱ)设x1=2,x2=,求点T的坐标;
(Ⅲ)设t=9,求证:直线MN必过x轴上的一定点(其坐标与m无关).
正确答案
解:由题设得A(-3,0),B(3,0),F(2,0),
(Ⅰ)设点P(x,y),则PF2=(x-2)2+y2,PB2= (x-3)2+y2,
由PF2-PB2=4,得(x-2)2+y2-(x-3)2-y2=4,化简得,
故所求点P的轨迹为直线。
(Ⅱ)由及y1>0,得
,
则点,从而直线AM的方程为
;
由及y2<0,得
,
则点,从而直线BN的方程为
;
由,解得
,
所以点T的坐标为。
(Ⅲ)由题设知,直线AT的方程为,
直线BT的方程为,
点M(x1,y1)满足得
,
因为x1≠-3,则,解得
,
从而得;
点N(x2,y2)满足,解得
;
若x1=x2,则由及m>0,得
,
此时直线MN的方程为x=1,过点D(1,0);
若x1≠x2,则,
直线MD的斜率,
直线ND的斜率,
得kMD=kND,所以直线MN过D点;
因此,直线MN必过x轴上的点(1,0)。
已知点Pn(an,bn)(n∈N*)满足an+1=anbn+1,,且点P1的坐标为(1,-1),
(Ⅰ)求经过点P1,P2的直线l的方程;
(Ⅱ)已知点Pn(an,bn)(n∈N*)在P1,P2两点确定的直线l上,求证:数列是等差数列;
(Ⅲ)在(Ⅱ)的条件下,求对于所有n∈N*,能使不等式(1+a1)(1+a2)…(1+an)≥
成立的最大实数k的值。
正确答案
解:(Ⅰ)因为,所以
,
所以,
所以过点P1,P2的直线l的方程为2x+y=1。
(Ⅱ)因为Pn(an,bn)在直线l上,所以,
所以,
由,
所以,
所以是公差为2的等差数列;
(Ⅲ)由(Ⅱ)得,
所以,所以
,
所以,
依题意恒成立,
设,
所以只需求满足k ≤F(n)的F(n)的最小值,
因为
,
所以F(n)(x∈N*)为增函数,
所以,
所以,
所以。
已知抛物线y2=4x内一点P,过点P的直线l交该抛物线于点A,B,使P恰好成为弦AB的中点。
(1)求直线l的方程;
(2)若过弦AB上任一点P0(不含端点A、B)作斜率为-2的直线l1交抛物线于C,D两点,求证:|P0A|·|P0B|=|P0C|·|P0D|;
(3)过弦AB上任一点P0(不含端点A、B)作斜率分别为k1,k2(k1≠k2)的直线l1,l2,直线l1交抛物线于点A1,B1,直线l2交抛物线于点A2,B2,若|P0A1|·|P0B1|=|P0A2|·|P0B2|,求k1+k2的值。
正确答案
解:(1)设点
由相减得
即
又
∴
∴直线l的方程为
即2x-y-4=0。
(2)设弦AB上任一点P0坐标为
则直线l1方程为
即
由
得
设
则
设直线l1上的三点C、P0、D在y轴上的射影分别为C'、P0'、D',则
设直线l上的三点在y轴上的射影分别为A',P'0,B',
则由得
y1+y2=2 , y1y2=-8
同理得
∴
设直线l的倾斜角为θ,则直线l1的倾斜角为π-θ,其中tanθ=2
则
由①知,|P0A|·|P0B|=|P0C|·|P0D|。
(3)直线l1方程为
由
得
设点
则
设直线l1上的三点A1、P0、B1在y轴上的射影分别为A'1、P'0、B'1,则
同理得
∴
设直线l1、l2的倾斜角分别为α、β,则
若|P0A1|·|P0B1|=|P0A2|·|P0B2|
则
又α,β=(0,π),
∴ sinα=sinβ
由α≠β得α与β互补,故k1+k2=0。
已知对称中心为坐标原点的椭圆与抛物线
有一个相同的焦点
,直线
与抛物线
只有一个公共点.
(1)求直线l的方程;
(2)若椭圆经过直线l上的点P,当椭圆
的长轴长取得最小值时,求椭圆
的方程及点P的坐标。
正确答案
解:(1)解法一:由,消去y得
。
∵直线l与抛物线只有一个公共点
∴解得m=-4
∴直线l的方程为y=2x-4
解法二:设直线l与抛物线的公共点坐标为
由得
∴直线的斜率
依题意得解得
,
把代入抛物线
的方程得
∵点在直线l上,
∴解得
∴直线l的方程为;
(2)解法一:抛物线的焦点为
依题意知椭圆的两个焦点坐标为
,
设椭圆的方程为
,
由消去y,得
由
得,解得
,∴
,
∴当a=2时椭圆的长轴长取得最小值其值为4
此时椭圆的方程为
,把a=2代入方程
得
,从而
∴点P的坐标为
解法二:∵抛物线的焦点为
依题意知椭圆的两个焦点坐标为
,
设点关于直线l的对称点为
,
则
解得,
∴点
∴直线与直线
的交点为
由椭圆定义及平面几何知识得 椭圆的长轴长
,
其中当点重合时,上面不等式取等号。
∴当a=2时椭圆的长轴长取得最小值其值为4,
此时椭圆方程为
,
点P的坐标为。
已知点P为圆周x2+y2=4的动点,过P点作PH⊥x轴,垂足为H,设线段PH的中点为E,记点E的轨迹方程为C,点A(0,1),
(1)求动点E的轨迹方程C;
(2)若斜率为k的直线l经过点A(0,1)且与曲线C的另一个交点为B,求△OAB面积的最大值及此时直线l的方程;
(3)是否存在方向向量的直线l,使得l与曲线C交与两个不同的点M,N,且有
?若存在,求出k的取值范围;若不存在,说明理由。
正确答案
解:(1)设E(x,y),则P(x,2y),
而P点在圆上,
所以;
(2),
而,
故当时,△OAB面积的最大值为1,
此时,直线l的方程为:。
(3)假设存在符合题设条件的直线l,设其方程为:y=kx+m,
,MN的中点
,
于是,
,
,………………………………………①
而,
故,
,
而,
故,
可得:,…………………………………②
由①②得:,
故。
已知曲线C是到点P和到直线y=
距离相等的点的轨迹,l是过点Q(-1,0)的直线,M是C上(不在l上)的动点;A、B在l上,MA⊥l,MB⊥x轴(如图),
(Ⅰ)求曲线C的方程;
(Ⅱ)求出直线l的方程,使得为常数。
正确答案
解:(Ⅰ)设N(x,y)为C上的点,则,
N到直线的距离为
,
由题设得,
化简,得曲线C的方程为;
(Ⅱ)设,直线l:y=kx+k,则B(x,kx+k),
从而,
在Rt△QMA中,因为,
所以,
,
,
当k=2时,,
从而所求直线l方程为2x-y+2=0。
已知m>1,直线l:x-my-=0,椭圆C:
,F1,F2分别为椭圆C的左、右焦点,
(Ⅰ)当直线l过右焦点F2时,求直线l的方程;
(Ⅱ)设直线l与椭圆C交于A,B两点,△AF1F2,△BF1F2的重心分别为G,H。若原点O在以线段GH为直径的圆内,求实数m的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)因为直线l:,经过
,
所以,得m2=2,
又因为m>1,所以,
故直线l的方程为。
(Ⅱ)设A(x1,y1),B(x2,y2),
由,消去x得
,
则由,知
,
且有,
由于F1(-c,0),F2(c,0),故O为F1F2的中点,
由,可知
,
,
设M是CH的中点,则,
由题意可知,2|MO|<|CH|,
即,
即,
而,
所以,即m2<4,
又因为m>1且Δ>0,所以1<m<2;
所以m的取值范围是(1,2).
在平面直角坐标系xOy中,如图,已知椭圆的左、右顶点为A、B,右焦点为F。设过点T(t,m)的直线TA、TB与此椭圆分别交于点M(x1,y1)、N(x2,y2),其中m>0,y1>0,y2<0。
(I)设动点P满足PF2-PB2=4,求点P的轨迹;
(Ⅱ)设x1=2,x2=,求点T的坐标;
(Ⅲ)设t=9,求证:直线MN必过x轴上的一定点(其坐标与m无关)。
正确答案
解:(I)由题设得A(-3,0),B(3,0),F(2,0)
设点P(x,y)
则PF2=(x-2)2+y2,PB2=(x-3)2+y2由PF2-PB2=4,得(x-2)2+y2+(x-3)2-y2=4
得
故所求点P的轨迹为直线为;
(Ⅱ)由,
及
得
则点
从而直线AM的方程为
由及
得
则点
从而直线BN的方程为
由
解得
所以点T的坐标为;
(Ⅲ)由题设知,直线AT的方程为
直线BT的方程为
点满足
得
因为
则
解得
从而得
点满足
解得
若,则由
及
得
此时直线MN的方程为x=1,过点D(1,0);
若,则
直线MD的斜率
得kMD=kND所以直线MN过D点
因此,直线MN必过x轴上的点(1,0)。
已知椭圆C:的离心率为
,过右顶点A的直线l与椭圆C相交于A,B两点,且B(-1,-3),
(Ⅰ)求椭圆C和直线l的方程;
(Ⅱ)记曲线C在直线l下方的部分与线段AB所围成的平面区域(含边界)为D,若曲线x2-2mx+y2+4y+m2-4=0与区域D有公共点,试求实数m的最小值。
正确答案
解:(Ⅰ)由离心率e=,得
,
即,①
又点B(-1,-3)在椭圆C:上,即
,②
解①②得,
故所求椭圆方程为,
由A(2,0),B(-1,-3)得直线l的方程为y=x-2。
(Ⅱ)曲线x2-2mx+y2+4y+m2-4=0,
即圆(x-m)2+(y+2)2=8,其圆心坐标为G(m,-2),半径r=2,表示圆心在直线y=-2上,半径为2
的动圆,
要求实数m的最小值,由下图可知,只须考虑m<0的情形.
设圆G与直线l相切于点T,则由,得m=±4,
当m=-4时,过点G(-4,-2)与直线l垂直的直线l′的方程为x+y+6=0,
解方程组,得T(-2,-4),
因为区域D内的点的横坐标的最小值与最大值分别为-1,2,
所以切点TD,
由图可知当圆G过点B时,m取得最小值,
即(-1-m)2+(-3+2)2=8,解得mmin=--1。
已知三角形三边所在的直线方程分别为:2x-y+4=0,x+y-7=0,2x-7y-14=0,求边2x-7y-14=0上的高所在的直线方程.
正确答案
设直线AB方程:2x-y+4=0,直线BC方程:x+y-7=0,直线CA方程:2x-7y-14=0,
由,解得x=1,y=6,所以B(1,6)
∵直线CA:2x-7y-14=0的斜率k=
∴CA边上的高的斜率k1=-=-
因此,CA边上的高所在直线方程为y-6=-(x-1),化简得7x+2y-19=0.
已知点P(2,0)及圆C:x2+y2-6x+4y+4=0。
(1)若直线l过点P且与圆心C的距离为1,求直线l的方程;
(2)设过点P的直线l1与圆C交于M、N两点,当|MN|=4时,求以线段MN为直径的圆Q的方程;
(3)设直线ax-y+1=0与圆C交于A,B两点,是否存在实数,使得过点P(2,0)的直线l2垂直平分弦AB?若存在,求出实数的值;若不存在,请说明理由。
正确答案
解:(1)设直线的斜率为k(k存在),
则方程为,即
,
又圆C的圆心为(3,-2),半径r=3,
由, 解得
,
所以,直线的方程为,即
,
当的斜率不存在时,
的方程为x=2,经验证x=2也满足条件。
(2)由于,而弦心距
,
所以,
所以P恰为MN的中点,
故以MN为直径的圆Q的方程为。
(3)把直线,代入圆C的方程,
消去y,整理得,
由于直线交圆C于A,B两点,
故,
即,解得:
,
则实数的取值范围是。
设符合条件的实数存在,由于垂直平分弦AB,故圆心C(3,-2)必在
上,
所以的斜率
,而
,所以
,
由于,
故不存在实数,使得过点P(2,0)的直线垂直平分弦AB。
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