- 直线与方程
- 共7398题
已知函数f(x)=的图象过点(﹣1,2),且在点(﹣1,f(
﹣1))处的切线与直线x﹣5y+1=0垂直.
(1)求实数b,c的值;
(2)求f(x)在[﹣1,e](e为自然对数的底数)上的最大值;
(3)对任意给定的正实数a,曲线y=f(x)上是否存在两点P,Q,使得△POQ是以O为直角顶点的直角三角形,且此三角形斜边中点在y轴上?
正确答案
解:(1)由题意可得,当x<1时,f′(x)=﹣3x2+2x+b,f′(﹣1)=﹣3﹣2+b=b﹣5.
由( b﹣5 )( )=﹣1,可得b=0,
故 f(x)=﹣x3+x2+c.把点(﹣1,2)代入求得 c=0.
综上可得b=0,c=0.
(2)由以上可得 ,当﹣1≤x<1时,f′(x)=﹣x(3x﹣2).
解f′(x)>0得0<x< .解f′(x)<0得1≥x>
或x<0.
∴f(x)在(﹣1,0)和( ,1)上单调递减,在(0,
)上单调递增,
从而f(x)在x= 处取得极大值为f(
)=
.
又∵f(﹣1)=2,f(1)=0,
∴f(x)在[﹣1,1)上的最大值为2.
当1≤x≤e时,f(x)=alnx,
当a≤0时,f(x)≤0.
当a>0时,f(x)在[1,e]单调递增;
∴f(x)在[1,e]上的最大值为a.
∴a≥2时,f(x)在[﹣1,e]上的最大值为a;
当a<2时,f(x)在[﹣1,e]上的最大值为2.
(3)设点P的横坐标为m(不妨设m>0),
则由题意可得点Q的横坐标为﹣m,且﹣m<0.
当0<m<1时,点P(m,﹣m3+m2),点 Q(﹣m,m3+m2),
由K0P·KOQ=﹣1,可得(﹣m2+m)(﹣m2﹣m)=﹣1,m无解.
当m≥1时,点P(m,alnm),点 Q(﹣m,m3+m2),
由K0P·KOQ=﹣1,可得 ·(﹣m2﹣m)=﹣1,即 alnm=
.
由于a为正实数,故存在大于1的实数m,满足方程 alnm= .
故曲线y=f(x)上是否存在两点P,Q,使得△POQ是以O为直角顶点的直角三角形,
且此三角形斜边中点在y轴上.
已知椭圆(a>b>0)的离心率为
,短轴的一个端点为M(0,1),过椭圆左顶点A的直线l与椭圆的另一交点为B.
(1)若l与直线x=a交于点P,求·
的值;
(2)若|AB|=,求直线l的倾斜角.
正确答案
解:(1)∵椭圆(a>b>0)的离心率为
,短轴的一个端点为M(0,1),
∴,b=1,
∴a=
∴椭圆的方程为
∵直线l过椭圆左顶点A(﹣,0),
设直线l的方程为y=k(x+)
∵直线x=a,即为,
∴点P(),
由,消元可得(1+2k2)
+4
k2x+4k2﹣2=0
可知为此方程的一个根,设B(
,
)
∴,
∴
∴B
∴·
=
+
=2;
(2)|AB|==
=
,
∴8k4﹣k2﹣7=0
∴k2=1
∴k=±1
∴直线l的倾斜角为或
.
已知双曲线C:,
(1)求双曲线C的渐近线方程;
(2)已知点M的坐标为(0,1),设P是双曲线C上的点,Q是点P关于原点的对称点,记,求λ的取值范围;
(3)已知点D,E,M的坐标分别为(-2,-1),(2,-1),(0,1),P为双曲线C上在第一象限内的点.记l为经过原点与点P的直线,s为△DEM截直线l所得线段的长.试将s表示为直线l的斜率k的函数。
正确答案
解:(1)所求渐近线方程为;
(2)设P的坐标为,则Q的坐标为
,
,
,
∴λ的取值范围是(-∞,-1]。
(3)若P为双曲线C上第一象限内的点,则直线l的斜率,
由计算可得,当;
当;
∴s表示为直线l的斜率k的函数是。
已知F1、F2是椭圆的两焦点,P是椭圆在第一象限弧上一点,且满足
=1,过点P作倾斜角互补的两条直线PA、PB分别交椭圆于A、B两点,
(1)求P点坐标;
(2)求证直线AB的斜率为定值;
(3)求△PAB面积的最大值。
正确答案
解:(1)由题可得F1(0,),F2(0,
),
设P(x0,y0)(x0>0,y0>0),
则,
∴,
在曲线上,
则,
∴,
得,
则点P的坐标为(1,)。
(2)由题意知,两直线PA、PB的斜率必存在,
设PB的斜率为k(k>0),
则BP的直线方程为:y-=k(x-1),
由,
设,
则,
同理可得,
则,
∴AB的斜率为定值。
(3)设AB的直线方程:,
,
由,
P到AB的距离为,
,
则
,
当且仅当m=±2∈(-2,2
)取等号。
∴三角形PAB面积的最大值为。
设F1、F2分别是椭圆的左、右焦点。
(1)若P是该椭圆上的一个动点,求的取值范围;
(2)设过定点Q(0,2)的直线l与椭圆交于不同的两点M、N,且∠MON为锐角(其中O为坐标原点),求直线l的斜率k的取值范围;
(3)设A(2,0),B(0,1)是它的两个顶点,直线y=kx(k>0)与AB相交于点D,与椭圆相交于E、F两点,求四边形AEBF面积的最大值。
正确答案
解:(1)易知,
所以,
设,则
,
故。
(2)显然直线x=0不满足题设条件,
可设直线:
,
联立,
消去y,整理得,
∴,
由,解得:
或
, ①
又0°<∠MON<90°cos∠MON>0
,
∴,
又,
∵,即
,
∴, ②
故由①、②得或
。
(3)根据点到直线的距离公式和①式知,点E,F到AB的距离分别为
,
,
又,
所以,四边形AEBF的面积为
,
当即
时,等号成立,所以S的最大值为
。
已知=(x,
y),
=(1,0),且
。点T(x,y),
(1)求点T的轨迹方程C;
(2)过点(0,1)且以(2,)为方向向量的一条直线与轨迹方程C相交于点P,Q两点,OP,OQ所在的直线的斜率分别是kOP、kOQ,求kOP·kOQ的值。
正确答案
解:(1);
(2)设直线l的方程:,
联立,
同法消去x得:,
∴。
已知x、y满足,则z=
的取值范围是( )
正确答案
z≤﹣2或z≥1
已知O为坐标原点,F为椭圆C:在y轴正半轴上的焦点,过F且斜率为
的直线l与C交与A、B两点,点P满足
。
(1)证明:点P在C上;
(2)设点P关于点O的对称点为Q,证明:A、P、B、Q四点在同一圆上。
正确答案
解:(1)设
直线l:与
联立得
则
由得
所以点P在C上。
(2)
同理
所以互补
因此A、P、B、Q四点在同一圆上。
实数x,y满足不等式组,则
的取值范围是( )。
正确答案
已知曲线C:xy=1,过C上一点An(xn,yn)作一斜率为的直线交曲线C于另一点An+1(xn+1,yn+1),点列An(n=1,2,3,…)的横坐标构成数列{xn},其中
.
(1)求xn与xn+1的关系式;
(2)求证:{}是等比数列;
(3)求证:(﹣1)+(﹣1)2x2+(﹣1)3x3+…+(﹣1)nxn<1(n∈N,n≥1).
正确答案
解:(1)过C:上一点An(xn,yn)作斜率为kn的直线交C于另一点An+1,
则,
于是有:xnxn+1=xn+2
即:.
(2)记,
则,
因为,
因此数列{}是等比数列.
(3)由(2)知:,
.
①当n为偶数时有:(﹣1)n﹣1 xn﹣1+(﹣1)nxn=,
于是在n为偶数时有:.
②在n为奇数时,前n﹣1项为偶数项,
于是有:(﹣1)+(﹣1)2x2++(﹣1)n﹣1xn﹣1+(﹣1)nxn
.
综合①②可知原不等式得证.
已知点M 在椭圆D :上,以M为圆心的圆与x轴相切于椭圆的右焦点,若圆M与y轴相交于A,B两点,且△ABM是边长为
的正三角形,
(Ⅰ)求椭圆D的方程;
(Ⅱ)设P是椭圆D上的一点,过点P的直线l交x轴于点F(-1,0),交y轴于点Q,若,求直线l的斜率;
(Ⅲ)过点G(0,-2)作直线GK与椭圆N:左半部分交于H,K两点,又过椭圆N的右焦点F1做平行于HK的直线交椭圆N于R,S两点,试判断满足
的直线GK是否存在?请说明理由。
正确答案
解:(Ⅰ)因为是边长为
的正三角形,
所以圆M的半径,M到y轴的距离为
,
即椭圆的半焦距,
此时点的坐标为
,
因为点在椭圆
:
上,
所以,
又,
解得:,
所求椭圆D的方程为。
(Ⅱ)由题意可知直线l的斜率存在,
设直线斜率为k,直线l的方程为,
则有,
设,由于P、Q、F三点共线,且
,
根据题意得,
解得,
又P在椭圆D上,
故,解
,
综上,直线l的斜率为。
(Ⅲ)由(Ⅰ)得:椭圆N的方程为…①,
由于,
设直线GK的方程为…②,
则直线RS的方程为…③
设,
联立①②消元得:,
所以,
所以,
设,
联立①③消元得:,
所以,
,
,
,
由,化简得:
,
显然无解,
所以满足的直线GK不存在。
如图,M是抛物线上y2=x上的一点,动弦ME、MF分别交x轴于A、B两点,且MA=MB,
(1)若M为定点,证明:直线EF的斜率为定值;
(2)若M为动点,且∠EMF=90°,求△EMF的重心G的轨迹方程。
正确答案
解:(1)设M(y,y0),直线ME的斜率为k(k>0),
则直线MF的斜率为-k,
∴直线ME的方程为,
∴由,消x得
,
解得,
∴(定值),
所以直线EF的斜率为定值;
(2)当∠EMF=90°时,∠MAB=45°,所以k=1,
∴直线ME的方程为,
有,
同理可得,
设重心G(x, y),
则有,
消去参数y0得。
已知m∈R,直线l:mx-(m2+1)y=4m和圆C:x2+y2-8x+4y+16=0。
(1)求直线l斜率的取值范围;
(2)直线l能否将圆C分割成弧长的比值为的两段圆弧?请说明理由。
正确答案
解:(1)直线l的方程可化为,
于是直线l的斜率,
因为,
所以,,当且仅当|m|=1时等号成立。
所以,直线l的斜率k的取值范围是。
(2)不能,
由(1)知直线l的方程为:y=k(x-4),其中,
圆C的方程可化为,
所以,圆C的圆心为C(4,-2),半径r=2,
于是圆心C到直线l的距离,
由,得
,即
,
所以,若直线l与圆C相交,则圆C截直线l所得的弦所对的圆心角小于,
故直线l不能将圆C分割成弧长的比值为的两段弧。
如图,已知动直线l经过点P(4,0),交抛物线y2=2ax(a>0)于A,B两点,坐标原点O是PQ的中点,设直线AQ,BQ的斜率分别为k1,k2,
(1)证明:k1+k2=0;
(2)当a=2时,是否存在垂直于x轴的直线l′,被以AP为直径的圆截得的弦长为定值?若存在,请求出直线l′的方程;若不存在,请说明理由。
正确答案
解:(1)设直线l的方程为,
与抛物线方程联立可得:,
再设点,
,
则,
所以,
故。
(2)因为,所以抛物线的方程为:
,
记线段中点即圆心为
,
则圆的半径,
假设存在这样的直线,记作l′:x=t,
若要满足题意,只需为常数即可,
故,
所以,
时,能保证为常数,
故存在这样的直线l′:x=3满足题意。
如图,在平面直角坐标系xOy中,M,N分别是椭圆的顶点,过坐标原点直线交椭圆于P,A两点,其中点P在第一象限,过P作x轴的垂线,垂足为C,连结AC,并延长交椭圆于点B,设直线PA的斜率为k,
(1)若直线PA平分线段MN,求k的值;
(2)当k=2时,求点P到直线AB的距离d;
(3)对任意k>0,求证:PA⊥PB.
正确答案
解:(1)由题设知,a=2,,故M(-2,0),
,
所以线段MN中点的坐标为,
由于直线PA平分线段MN,故直线PA过线段MN的中点,
又直线PA过坐标原点,
所以。
(2)直线PA的方程为y=2x,代入椭圆方程得,解得
,
因此,于是
,
直线AC的斜率为,
故直线AB的方程为,
因此,。
(3)设P(m,n),B(x,y),则A(-m,-n),C(m,0),
∵A,B,C三点共线,
∴,
∵P(m,n),B(x,y)在椭圆上,
∴,
∴,
∴,
∴PA⊥PB。
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