- 直线与方程
- 共7398题
如图,在平面直角坐标系xOy中,椭圆(a>b>0)的左、右焦点分别为F1(-c,0),F2(c,0)。已知(1,e)和(e,
)都在椭圆上,其中e为椭圆的离心率。
(1)求椭圆的方程;
(2)设A,B是椭圆上位于x轴上方的两点,且直线AF1与直线BF2平行,AF2与BF1交于点P。
(i)若AF1-BF2=,求直线AF1的斜率;
(ii)求证:PF1+PF2是定值。
正确答案
解:(1)由题设知a2=b2+c2,e=,
由点(1,e)在椭圆上,得,
∴b=1,c2=a2-1
由点(e,)在椭圆上,得
∴,
∴a2=2
∴椭圆的方程为。
(2)解:由(1)得F1(-1,0),F2(1,0),
又∵直线AF1与直线BF2平行,
∴设AF1与BF2的方程分别为x+1=my,x-1=my
设A(x1,y1),B(x2,y2),y1>0,y2>0,
∴由,可得(m2+2)
-2my1-1=0
∴,
∴|AF1|=①
同理|BF2|=②
(i)由①②得|AF1|-|BF2|=,
∴,解得m2=2
∵注意到m>0,
∴m=
∴直线AF1的斜率为。
(ii)证明:∵直线AF1与直线BF2平行,
∴,即
由点B在椭圆上知,,
∴
同理
∴PF1+PF2==
由①②得,,
,
∴PF1+PF2=
∴PF1+PF2是定值。
已知椭圆,点P(
)在椭圆上。
(1)求椭圆的离心率;
(2)设A为椭圆的左顶点,O为坐标原点.若点Q在椭圆上且满足|AQ|=|AO|,求直线OQ的斜率的值。
正确答案
解:(1)因为点P()在椭圆上,所以
∴
∴
∴。
(2)设直线OQ的斜率为k,则其方程为y=kx
设点Q的坐标为(x0,y0),由条件得,
消元并整理可得①
∵|AQ|=|AO|,A(-a,0),y0=kx0,
∴
∴
∵x0≠0,
∴
代入①,整理得
∵
∴
5k4-22k2-15=0
∴k2=5
∴。
如图,已知椭圆的长轴A1A2与x轴平行,短轴B1B2在y轴上,中心M(0,r),(b>r>0)。
(1)写出椭圆方程并求出焦点坐标和离心率;
(2)设直线y=k1x与椭圆交于C(x1,y1),D(x2,y2)(y2>0),直线y=k2x与椭圆交于G(x3,y3),H(x4,y4)(y4>0),求证:;
(3)对于(2)中的在C,D,G,H,设CH交x轴于P点,GD交x轴于Q点,求证:|OP|=|OQ|。
正确答案
解:(1)椭圆方程为
焦点坐标为,
离心率。
(2)证明:将直线CD的方程代入椭圆方程
,得
整理得
根据韦达定理,得
,
,
所以 ①
将直线GH的方程代入椭圆方程
,同理可得
②
由 ①、②得=
所以结论成立。
(3)设点P,点Q
由C、P、H共线,得
解得
由D、Q、G共线,同理可得,
由=
变形得
=
所以
即。
已知椭圆的左,右两个顶点分别为A、B,曲线C是以A、B两点为顶点,焦距为
的双曲线。设点P在第一象限且在曲线C上,直线AP与椭圆相交于另一点T。
(1)求曲线C的方程;
(2)设P、T两点的横坐标分别为x1、x2,求证x1·x2为一定值;
(3)设△TAB与△POB(其中O为坐标原点)的面积分别为S1与S2,且,求S12-
S22的取值范围。
正确答案
解:(1)依题意可得A(-1,0),B(1,0)
双曲线的焦距为
,∴c=
,
∴b2=c2-a2=5-1=4
∴双曲线C的方程为(2)证明:设点P(x1,y1)、T(x2,y2)(xi>0,i=1,2),直线AP的斜率为k(k>0),则直线AP的方程为y=k(x+1)
联立方程组 整理,得
解得x=-1或∴
同理方程组可得:
∴x1·x2=1为一定值
(3)设点P(x1,y1)、T(x2,y2)(xi>0,i=1,2),
则,
.
∵≤15,∴
,即
∵点P在双曲线上,则,所以
,即
又∵点P是双曲线在第一象限内的一点,所以
∵,
∴
由(2)知,,即
,设
,则
,
∴,
∵在
上单调递减,在
上单调递增、
∴当t=4,即时,
当t=2,即时,
∴的取值范围为
抛物线P:x2=2py上一点Q(m,2)到抛物线P的焦点的距离为3,A、B、C、D为抛物线的四个不同的点,其中A、D关于y轴对称,D(x0,y0), B(x1,y1), C(x2,y2),-x0<x1<x0<x2,直线BC平行于抛物线P的以D为切点的切线。
(1)求p的值;
(2)证明:∠BAC的角平分线在直线AD上;
(3)如果点D到直线AB、AC的距离分别为m、n,且m+n=|AD|,△ABC的面积为48,求直线BC的方程。
正确答案
解:(1)∵|QF|=3=2+
∴p=2。
(2)抛物线方程为
A(),D(
),B(
),C(
)
∵
∴
∴
∵
∴
所以直线AC和直线AB的倾斜角互补,
所以
所以的角平分线在直线AD上。
(3)设,则m=n=|AD|sinα
∴
∵
∴
∴
即
把与抛物线方程
联立得
∴
∴
同理可得
∵
∴
∴
∴
∴
∴。
如图,过抛物线y2=2px(p>0)上一定点P(x0,y0)(y>0),作两条直线分别交抛物线于A(x1,
y1),B(x2,y2),
(Ⅰ)求该抛物线上纵坐标为的点到其焦点F的距离;
(Ⅱ)当PA与PB的斜率存在且倾斜角互补时,求的值,并证明直线AB的斜率是非零常数。
正确答案
解:(Ⅰ)当时,
,
又抛物线的准线方程为
,
由抛物线定义得,所求距离为;
(Ⅱ)设直线PA的斜率为kPA,直线PB的斜率为kPB,
由,
相减得,
故,
同理可得,
由PA,PB倾斜角互补知,
即,
所以,
设直线AB的斜率为kAB,
由,
相减得,
所以,
将代入得
,
所以kAB是非零常数。
已知椭圆C:=1(a>b>0)的离心率e=
,左、右焦点分别为F1、F2,点P(2,
),点F2在线段PF1的中垂线上,
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)设直线l:y=kx+m与椭圆C交于M、N两点,直线F2M与F2N的倾斜角分别为α,β,且α+β=π,试问直线l是否过定点?若过,求该定点的坐标。
正确答案
解:(1)由椭圆C的离心率e=,
椭圆C的左、右焦点分别为F1(-c,0)、F2(c,0),
又点F2在线段PF1的中垂线上,
∴|F1F2|=|PF2|,
∴(2c)2=()2+(2-c)2,解得c=1,
∴a2=2,b2=1,
∴椭圆的方程为+y2=1;
2)由题意,直线MN的方程为y=kx+m,
由消去y得(2k2+1)x2+4kmx+2m2-2=0,
设M(x1,y1),N(x2,y2),
则,
且,
,
由已知α+β=π得,
即,
化简,得2kx1x2+(m-k)(x1+x2)-2m=0,
∴2k·,解得m=-2k,
∴直线MN的方程为y=k(x-2),
因此直线MN过定点,该定点的坐标为(2,0)。
已知点M,N分别在直线y=mx和y=-mx(m>0)上运动,点P是线段MN的中点,且|MN|=2,动点P的轨迹是曲线C,
(1)求曲线C的方程,并讨论方程所表示的曲线类型;
(2)设m=时,过点A(-
,0)的直线l与曲线C恰有一个公共点,求直线l的斜率.
正确答案
解:(1)设P(x,y),M(x1,mx1),N(x2,-mx2),
依题意得,
消去x1,x2,整理得,
当m>1时,方程表示焦点在y轴上的椭圆;
当0<m<1时,方程表示焦点在x轴上的椭圆;
当m=1时,方程表示圆.
(2)当m=时,方程为
,
设直线l的方程为y=k(x+),
,消y得
,
根据已知可得Δ=0,
故有,
∴直线l的斜率为k=±。
已知双曲线C:(a>0,b>0),F1、F2分别为C 的左、右焦点。P为C右支上一点,且使∠F1PF2=
,又 △F1PF2的面积为
。
(1)求C的离心率e;
(2)设A为C的左顶点。Q为第一象限内C上的任意一点,问是否存在常数λ(λ>0),使得∠QF2A= λ∠QAF2恒成立。若存在,求出λ的值;若不存在,请说明理由。
正确答案
解:(1)如图,在△PF1F2中,由余弦定理,
∴
∴。
(2)由(1),双曲线方程为
若QF2⊥x轴,此时Q(2a,3a),c=2a,△QAF2为等腰Rt△
∠QAF2=
下证
令
tan∠QF2A=
tan2∠QAF2=
tan∠QF2A
∴存在常数,使∠QAF2=
∠QF2A恒成立。
已知点A(﹣1,0),B(1,0),动点P(x,y)满足:PA与PB的斜率之积为3.设动点P的轨迹为曲线E.
(1)求曲线E的方程;
(2)记点F(﹣2,0),曲线E上的任意一点C(x1,y1)满足:x1<﹣1,x1≠﹣2且y1>0.
①求证:∠CFB=2∠CBF;
②设过点C的直线x=my+b与轨迹E相交于另一点D(x2,y2)(x2<﹣1,y2<0),若∠FCB与∠FDB互补,证明代数式3m2﹣4b的值为定值,并求出此定值.
正确答案
解:(1)∵点A(﹣1,0),B(1,0),动点P(x,y),
∴ ,
,
∵PA与PB的斜率之积为3,
∴ ,x≠±1,
∴ .
(2)①设∠CFB=α,∠CBF=β,β为锐角,
则tanα= ,tanβ=
,
,
∴tan2β= =
=
=tanα.
②由题意C(x1,y1),y1>0,D(x2,y2),y2<0,
联立 ,得(3m2﹣1)y2+6mby+3b2﹣3=0,
则△=12(b2+3m2﹣1)>0, ,
,
∵k= ,∴
,∴3m2﹣1<0,
故 ,
设∠DFB=γ,∠DBF=θ,
∵ ,tan
,
,
∴tan2θ= =
=﹣
=tanγ,
∵2θ∈(0,π),γ∈(0,π),
∴γ=2θ,即∠DFB=2∠DBF,
∵α,2β∈(0,π),
∴由(2)①得α=2β,即∠CFB=2∠CBF,
又∠DFB=2∠DBF,
∴∠FCB与∠FDB互补,即∠FCB+∠FDB=π,
∴2π﹣3∠CBF﹣3∠DBF=π,则 ,
由到角公式,得 =
, ∴
=
,
即 ,
∴3m2﹣1=4b+4,
∴3m2﹣4b=5(定值).
已知抛物线C:x2=2py(p>0)的焦点为F,定点A(3,2)与点F在C的两侧,C上的动点P到点A的距离与到其准线l的距离之和的最小值为。
(1)求抛物线C的方程;
(2)设准线l与y轴交于点M,过点M作直线与C交于P,Q两点,Q关于y轴的对称点为Q'。
①求证:Q',F,P共线;
②求△MPQ'面积S的取值范围。
正确答案
解:(1)过P作PP1⊥l于P1,
则|PA|+|PP1|=|PA|+|PF|≥|AF|
当P,A,F共线时,|PA|+|PP1|取最小值
解得p=6,或p=2
当p=6时,抛物线C的方程为x2=12y,
此时,点A与点F在抛物线C同侧,这与已知不符
∴p=2,
抛物线C的方程为x2=4y。
(2)①设直线PQ的方程为y=kx-1,
由消去y,整理得x2-4kx+4=0,
由Δ=16k2-16>0,得|k|>1
由P(x1,y1),Q(x2,y2),
则Q'(-x2,y2),x1+x2=4k,x1·x2=4
∴Q',F,P共线
②
=|x1+x2|=4|k|,
∵|k|>1
∴S>1。
已知动圆S过点T(0,2)且被x轴截得的弦CD长为4。
(1)求动圆圆心S的轨迹E的方程;
(2)设P是直线l:y=x-2上任意一点,过P作轨迹E的切线PA,PB,A,B是切点,求证:直线AB恒过定点M;
(3)在(2)的条件下,过定点M作直线l:y=x-2的垂线,垂足为N,求证:MN是∠ANB的平分线。
正确答案
解:(1)设S(x,y),根据题意,
|ST|2=|SC|2=22+|y|2,
即。
(2)证明:设A(x1,y1),B(x2,y2)
所以
则PA:,即
设P(t,t-2),P在PA上
同理,P在PB上
故x1,x2是方程
的两根,
故恒过点(2,2)。
(3)证明:过点M所作垂线l1的方程为y-2=-(x-2)x+y-4=0,解出垂足N(3,1)
MN的斜率为-1,故倾斜角为
若AN,BN的斜率均存在,则设其分别为k1,k2,
对应的倾斜角分别为α,β,
要证MN是∠ANB的平分线,只要证∠ANM=∠BNM,
即,
即要证k1k2=1
设直线AB的斜率为k,则直线AB的方程为y= k(x-2)+2代入x2=4y,
得x2-4kx+8k-8=0,
∴x1+x2=4k,x1x2=8k-8
y1+y2=k(x1-2)+2+k(x2-2)+2 =4k2-4k+4,②
将②,③代入①,得
当时,k1k2=1,当
时,解得A,B两点的坐标分别为(-2,1),
,
验证AN与BN的斜率一个不存在,一个为零,
即∠ANM=∠BNM,
即MN是∠ANB的平分线。
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(y02,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y﹣y0=k(x﹣y02),
由
消去x得ky﹣y+y0(1﹣ky0)=0,
解得yE=,xE=
同理可得yF=,xF=
∴kEF=,
将坐标代入得kEF=﹣(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:y﹣y0=x﹣y02,
由得E((1﹣y0)2,1﹣y0)
同理可得F((1+y0)2,﹣(1+y0)),
设重心为G(x,y),
则有代入坐标得
消去参数y0得
y2=x﹣
(x>
)
如图,抛物线关于x轴对称,它的顶点在坐标原点,点P(1,2),A(x1,y1),B(x2,y2)均在抛物线上,
(Ⅰ)写出该抛物线的方程及其准线方程;
(Ⅱ)当PA与PB的斜率存在且倾斜角互补时,求y1+y2的值及直线AB的斜率。
正确答案
解:(Ⅰ)由已知条件,可设抛物线的方程为,
点P(1,2)在抛物线上,
∴,得p=2,
故所求抛物线的方程是,准线方程是x=-1;
(Ⅱ)设直线PA的斜率为kPA,直线PB的斜率为kPB,
则,
∵PA与PB的斜率存在且倾斜角互补,
∴,
由A(x1,y1),B(x2,y2)在抛物线上,
得,(1)
, (2)
∴,
∴,
∴,
由(1)-(2)得直线AB的斜率。
已知F1(-1,0)、F2(1,0),圆F2:(x-1)2+y2=1,一动圆在y轴右侧与y轴相切,同时与圆F2相外切,此动圆的圆心轨迹为曲线C,曲线E是以F1,F2为焦点的椭圆.
(Ⅰ)求曲线C的方程;
(Ⅱ)设曲线C与曲线E相交于第一象限点P,且,求曲线E的标准方程;
(Ⅲ)在(Ⅰ)、(Ⅱ)的条件下,直线l与椭圆E相交于A,B两点,若AB的中点M在曲线C上,求直线l的斜率k的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)设动圆圆心的坐标为(x,y)(x >0)
因为动圆在y轴右侧与y轴相切,同时与圆F2相外切,所以,
∴,化简整理得y2=4x,
曲线C的方程为y2=4x(x >0);
(Ⅱ)依题意,c=1,, 可得
,
∴,
又由椭圆定义得.
∴b2=a2-c2=3,
所以曲线E的标准方程为;
(Ⅲ)设直线l与椭圆E交点,A,B的中点M的坐标为
,
将A,B的坐标代入椭圆方程中,得
两式相减得
∴,
∵y02=4x0,∴直线AB的斜率,
由(Ⅱ)知,∴
∴
由题设,
∴,
即.
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