- 直线与方程
- 共7398题
已知椭圆方程为(a>b>0),长轴两端点A、B,短轴上端顶点为M,点O为坐标原点,F为椭圆的右焦点,且
=1,|OF|=1.
(1)求椭圆方程;
(2)直线l交椭圆于P、Q两点,问:是否存在直线l,使点F恰为△PQM的垂心?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:(1)由题意知c=1,
又=1,
∴(a+c)(a﹣c)=1=a2﹣c2,∴a2=2
故椭圆方程为;
(2)假设存在直线l交椭圆于P,Q两点,且F恰为△PQM的垂心,
则设P(x1,y1),Q(x2,y2),
∵M(0,1),F(1,0),故kPQ=1,
于是设直线l为y=x+m,与椭圆方程联立,消元可得3x2+4mx+2m2﹣2=0
∵=x1(x2﹣1)+y2(y1﹣1)=0又yi=xi+m(i=1,2)
得x1(x2﹣1)+(x2+m)(x1+m﹣1)=0
即2x1x2+(x1+x2)(m﹣1)+m2﹣m=0
由韦达定理得2﹣
(m﹣1)+m2﹣m=0
解得m=﹣ 或m=1(舍)
经检验m=﹣符合条件,故直线l方程为
已知椭圆C:+
=1(a>b>0)经过点A(1,
),且离心率e=
.
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)过点B(﹣1,0)能否作出直线l,使l与椭圆C交于M、N两点,且以MN为直径的圆经过坐标原点O.若存在,求出直线l的方程;若不存在,说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)由已知e==
,即c2=
a2,b2=a2﹣c2=
a2,
∴
∵椭圆C:+
=1(a>b>0)经过点A(1,
),
∴
∴a2=2,
∴b2=1,
∴椭圆C的方程为+y2=1.
(Ⅱ)因为直线l经过椭圆内的点B(﹣1,0),所以直线l与椭圆恒有两个不同的交点M,N.当直线l的斜率不存在时,其方程是:x=﹣1,代入+y2=1得y=±
,可知M(﹣1,
),N(﹣1,
)
∴以MN为直径的圆不经过坐标原点O当直线l的斜率存在时,
设方程是y=k(x+1),M(x1,y1),N(x2,y2)
由,可得(1+4k2)x2+8k2x+4k2﹣4=0
∴x1+x2=,x1x2=
,
因为以MN为直径的圆经过坐标原点O,所以=0.
可得x1x2+y1y2=x1x2+k(x1+1)k(x2+1)=(1+k2)x1x2+k2(x1+x2)+k2=0.
∴(1+k2)×+k2×
+k2=0.
∴k=±2
综上所述,过点B(﹣1,0)能作出直线l,使l与椭圆C交于M、N两点,且以MN为直径的圆经过坐标原点O,方程为y=2x+2或y=﹣2x﹣2.
已知点P(4 ,2) 是直线l 被椭圆,求直线l的方程.
正确答案
解:由题意知,直线l 的斜率存在,
设直线l 的方程y-2=k(x-4 ),而椭圆的方程可以转化为x2+4y2-36=0 .
将直线方程代人椭圆的方程整理得(4k2+1)x2-8k(4k-2)x+4(4k-2)2-36=0,
∴
∴
∴直线l的方程为
即x+2y-8=0.
已知△ABC的顶点A、B在椭圆x2+3y2=4上,点C在直线l:y=x+2上,且AB∥l
(1)当AB边通过坐标原点O时,求AB的长及△ABC的面积;
(2)当∠ABC=90°,且斜边AC的长最大时,求AB所在直线的方程.
正确答案
解:(1)因为AB∥l且AB通过原点(0,0),所以AB所在直线的方程为y=x
得A、B两点坐标分别是A(1,1),B(-1,-1)。
∴|AB|=
∵AB边上的高h等于原点到直线的距离。
∴h=,S△ABC=
(2)设AB所在直线的方程为y=x+m
得4x2+6mx+3m2-4=0,
B两点在椭圆上,所以 即
,
B两点坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),
则
且y1=x1+m,y2=x2+m
∴|AB|=
∵BC的长等于点(0,m)到直线l的距离,
∴|AC|2=|AB|2+|BC|2=-m2-2m+10=11-(m+1)2∴当m=-1时,AC边最长。(显然) ,
AB所在直线的方程为y=x-1
已知双曲线C:,设过点A(-3
,0)的直线l的方向向量
=(1,k),
(1)当直线l与双曲线C的一条渐近线m平行时,求直线l的方程及l与m的距离;
(2)证明:当k>时,在双曲线C的右支上不存在点Q,使之到直线l的距离为
。
正确答案
解:(1)双曲线C的渐近线m:,
∴直线l的方程,
直线l与m的距离;
(2)设过原点且平行与l的直线b:kx-y=0,
则直线l与b的距离,
当,
又双曲线C的渐近线为,
∴双曲线C的右支在直线b的右下方,
∴双曲线C右支上的任意点到直线l的距离为;
故在双曲线C的右支上不存在点Q,使之到直线l的距离为。
设椭圆过点M(
,1),且左焦点为
.
(1)求椭圆C的方程;
(2)判断是否存在经过定点(0,2)的直线l与椭圆C交于A、B两点并且满足·
,若存在求出直线l的方程,不存在说明理由.
正确答案
解:(1)∵左焦点为F1(﹣,0),
∴c2=a2﹣b2=2,
∵椭圆过点M(,1),
∴,
联立,得a2=4,b2=2,
∴椭圆C方程:.
(2)存在经过定点(0,2)的直线l与椭圆C交于A、B两点并且满足●
.
设直线l为y=kx+2,把y=kx+2代入,并整理,得(2k2+1)x2+8kx+4=0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则,
,
y1y2=(kx1+2)(kx2+2)=k2x1x2+2k(x1+x2)+4=,
∵,∴
,
∴x1x2+y1y2=0,
∴,
解得k=,
∴直线l为.
已知中心在原点,焦点在x 轴上的椭圆C 的离心率为,且经过点(-1,
),过点P(2,1)的直线与椭圆C在第一象限相切于点M.
(1)求椭圆C的方程;
(2)求直线的方程以及点M的坐标;
(3)是否存在过点P的直线l与椭圆C相交于不同的两点A,B,满足
·
=
?若存在,求出直线
的方程;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:⑴设椭圆C的方程为+
=1(a>b>0),
由题意,得
解得a2=4,b2=3,故椭圆C的方程为
⑵因为过点P(2,1)的直线l与椭圆在第一象限相切,所以l的斜率存在,
故可设直线l的方程为y=k(x-2)+1.
由,得(3+4k2)x2-8k(2k-1)x+16k2-16k-8=0.①
因为直线l与椭圆相切,所以Δ=[-8k(2k-1)]2-4(3+4k2)(16k2-16k-8)=0.
整理,得32(6k+3)=0,解得k=-.
所以直线l方程为y=-(x-2)+1=-
x+2.
将k=-代入①式,可以解得M点的横坐标为1,
故切点M的坐标为(1,).
⑶若存在直线l1满足条件,
设其方程为y=k1(x-2)+1,代入椭圆C的方程,得(3+4k21)x2-8k1(2k1-1)x+16k21-16k1-8=0.
因为直线l1与椭圆C相交于不同的两点A,B,
设A,B两点的坐标分别为A(x1,y1),B(x2,y2),
所以Δ=[-8k1(2k1-1)]2-4(3+4k21)(16k21-16k1-8)=32(6k1+3)>0.
所以k1>-.x1+x2=
,x1x2=
.
因为·
=
即(x1-2)(x2-2)+(y1-1)(y2-1)=
,
所以(x1-2)(x2-2)(1+k21)=|PM|2=.
即[x1x2-2(x1+x2)+4](1+k21)=.
所以[-2·
+4](1+k21)=
,解得k1=±
.
因为k1>-所以k1=
.
于是存在直线l1满足条件,
其方程为y=x
已知动圆P过点N(2,0)并且与圆M:(x+2)2+y2=4相外切,动圆圆心P的轨迹为W,过点N的直线与轨迹W交于A、B两点。
(Ⅰ)求轨迹W的方程;
(Ⅱ)若,求直线
的方程;
(Ⅲ)对于的任意一确定的位置,在直线x=
上是否存在一点Q,使得
,并说明理由。
正确答案
解:(Ⅰ)依题意可知,
∴,
∴点P的轨迹W是以M、N为焦点的双曲线的右支,
设其方程为,
则a=1,c=2,∴,
∴轨迹W的方程为。
(Ⅱ)当的斜率不存在时,显然不满足
,故
的斜率存在,
设的方程为
,
由得
,
又设,
则,
由①②③,解得:,
∵,
∴,
∴,
代入①②,得,
,
消去x1,得,即
,
故所求直线的方程为
。
(Ⅲ)问题等价于判断以AB为直径的圆是否与直线x=有公共点,若直线
的斜率不存在,则以AB为直径的圆为
,可知其与直线x=
相交;
若直线的斜率存在,则设直线
的方程为
,
,
由(Ⅱ)知且
,
又N(2,0)为双曲线的右焦点,双曲线的离心率e=2,
则,
设以AB为直径的圆的圆心为S,点S到直径x=的距离为d,则
,
∴,
∵,
∴,即
,即直线
与圆S相交,
综上所述,以线段AB为直径的圆与直线相交;
故对于的任意一确定的位置,在直线
上存在一点Q(实际上存在两点)使得
。
矩形ABCD的两条对角线相交于点M(2,0),AB边所在直线的方程为x-3y-6=0,点T(-1,1)在AD边所在直线上。
(1)求AD边所在直线的方程;
(2)求矩形ABCD外接圆的方程;
(3)若动圆P过点N(-2,0),且与矩形ABCD的外接圆外切,求动圆P的圆心的轨迹方程。
正确答案
解:(1)因为AB边所在直线的方程为,且AD与AB垂直,
所以直线AD的斜率为-3
又因为点在直线AD上,
所以AD边所在直线的方程为
即。
(2)由解得点A的坐标为
,
因为矩形两条对角线的交点为
所以M为矩形外接圆的圆心
又
从而矩形外接圆的方程为
。
(2)因为动圆P过点N,
所以是该圆的半径,
又因为动圆P与圆M外切,
所以,
即
故点P的轨迹是以M,N为焦点,实轴长为的双曲线的左支
因为实半轴长,半焦距
所以虚半轴长
从而动圆P的圆心的轨迹方程为。
双曲线的一条渐近线方程是
,坐标原点到直线AB的距离为
,其中A(a,0),B(0,﹣b).
(1)求双曲线的方程;
(2)若B1是双曲线虚轴在y轴正半轴上的端点,过点B作直线交双曲线于点M,N,求时,直线MN的方程.
正确答案
解:(1)∵A(a,0),B(0,﹣b),
∴设直线AB:
∴,∴
,
∴双曲线方程为:.
(2)∵双曲线方程为:,
∴,设P(x0,y0),
∴,
,
∴=
=3.
B(0,﹣3)B1(0,3),
设M(x1,y1),N(x2,y2)
∴设直线l:y=kx﹣3,
∴,
∴3x2﹣(kx﹣3)2=9.(3﹣k2)x2+6kx﹣18=0,
∴
k2=5,即代入(1)有解,
∴.
已知中心在原点的双曲线C的左焦点为(-2,0),右顶点为(,0)。
(1)求双曲线C的方程;
(2)若直线l:y=kx+与双曲线C有两个不同的交点,求k的取值范围;
(3)若直线l:y=k(x-2)与双曲线C有两个不同的交点A,B且(其中O为原点),求直线l的方程。
正确答案
解:(1)依题意:双曲线C的焦点在x轴上 ,且c=2,a=,∴b=1,
∴双曲线C的方程为。
(2)依题意,将直线:y=kx+
代入
,
有,
∴,
化简得:且
,
解得:。
(3)∵直线:y=k(x-2)与双曲线C有两个不同的交点A,B且
,
设,
将直线y=k(x-2)代入双曲线,
有,
∴,且
,
又,
∴,
∴,
即,
将代入上式并化简,
得,∴
,
故所求直线的方程为。
在平面直角坐标系xOy中,已知动点M(x,y)和N(﹣4,y)满足.
(1)求动点M的轨迹C的方程;
(2)若过点D(1,﹣1)的直线与轨迹交C于A、B两点,且D为线段AB的中点,求此直线的方程.
正确答案
解:(1)因M(x,y),N(﹣4,y),满足,
所以﹣4x+y2=0,
即:y2=4x,即为动点M的轨迹C的方程.
(2)由题意得AB与x轴垂直,A(x1,y1),B(x2,y2),
由题设条件A、B两点在抛物线上.y12=4x1,y22=4x2两式相减得:y12﹣y22=4x1﹣4x2由中点坐标公式得y1+y2=﹣2,
∴k=,
所以直线方程为y=﹣2x+1.
如图是A﹣B﹣C﹣D﹣E﹣F是一个滑滑板的轨道截面图,其中AB,DE,EF是线段,B﹣C﹣D是一抛物线弧;点C是抛物线的顶点,直线DE与抛物线在D处相切,直线L是地平线.已知点B离地面L的高度是9米,离抛物线的对称轴距离是6米,直线DE与L的夹角是45.试建立直角坐标系:
(Ⅰ)求抛物线方程,并确定D点的位置;
(Ⅱ)现将抛物线弧B-C-D改造成圆弧,要求圆弧经过点B,D,且与直线DE在D处相切.试判断圆弧与地平线L的位置关系,并求该圆弧长.
(可参考数据,精确到0.1米)
正确答案
解:(Ⅰ)以C为原点,L所在的直线为X轴,
如图所示建立直角坐标系,则B(﹣6,9).
设抛物线的方程为y=ax2,
把点B(﹣6,9)代入y=ax2得,
故抛物线方程为.
设,
根据直线DE与L的夹角是45.
得直线L的斜率为1,
由,
∴,∴x0=2,
故D点的坐标是(2,1).
(Ⅱ)设所求圆的圆心为H.
过D与L垂直的直线方程是l1:y=﹣x+3,
BD的中点坐标是(﹣2,5),kBD=﹣1,
故BD中垂线方程是y=x+7,
由 .
∴H(﹣2,5).
∵B(﹣6,9)∈l1,∴BD是直径.
∵.
∴.
∵圆心H到L的距离为d=5,,
故圆弧与地平线L相离.
如图,线段AB过y轴上一点 N(0,m),AB所在直线的斜率为k(k≠0),两端点A,B到y 轴的距离之差为4k。
(1)求以y轴为对称轴,过A,O,B三点的抛物线方程;
(2)过抛物线的焦点F作动弦CD,过C,D两点分别作抛物线的切线,设其交点为M,求点M的轨迹方程,并求的值。
正确答案
解:(1)依题意,设AB所在直线方程为y=kx+m,抛物线方程为x2=2py(p>0),
且A(x1,y1),B(x2,y2),
由题设知x1>0,x2<0,
∴|x1|-|x2|=4k,即x1+x2=4k,
由消去y并整理,得x2-2pkx-2pm=0,
∴x1+x2=2pk=4k,
∴p=2
故所求抛物线方程为x2=4y。
(2)由(1)得,求导数得
设
则过抛物线上C,D两点的切线方程分别为
即
联立上述两个方程,得
∴两条切线的交点M的坐标为
设CD所在直线方程为y=nx+1,代入x2=4y,得x2-4nx-4 =0
∴x3x4=-4,
∴M的坐标为
故点M的轨迹方程为y=-1
又∵
∴
而
∴。
在平面直角坐标系xOy中,抛物线C的顶点在原点,经过点A(2,2),其焦点F在x轴上.
(1)求抛物线C的标准方程;
(2)求过点F,且与直线OA垂直的直线的方程.
正确答案
解:(1)由题意,可设抛物线C的标准方程为y2=2px.
因为点A(2,2)在抛物线C上,
所以p=1.
因此,抛物线C的标准方程是y2=2x.
(2)由(1)可得焦点F的坐标是(,0),
又直线OA的斜率为=1,
故与直线OA垂直的直线的斜率为﹣1,
所求直线的方程是x+y﹣=0.
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