- 直线与方程
- 共7398题
已知椭圆C的中心在原点,焦点在x轴上,以两个焦点和短轴的两个端点为顶点的圆边形是一个面积为8的正方形(记为Q)。
(1)求椭圆C的方程;
(2)设点P是椭圆C的左准线与x轴的交点,过点P的直线l与椭圆C相交于M,N两点,当线段MN的中点落在正方形Q内(包括边界)时,求直线l的斜率的取值范围。
正确答案
解:(1)依题意,设椭圆C的方程为
焦距为2c,由题设条件知,
所以
故椭圆C的方程式为。
(2)椭圆C的左准线方程为,
所以点P的坐标,
显然直线l的斜率k存在,
所以直线l的方程为,
如图,设点M,N的坐标分别为,
线段MN的中点G
由得
①
由
解得, ②
因为是方程①的两根,
所以
于是=
因为≤0
所以点G不可能在y轴的右边
直线,
方程分别为
所以点G在正方形Q内(包括边界)的充要条件为
即,
亦即
解得,此时②也成立;
故直线l斜率的取值范围是[,
)。
将直线y=-5x+15绕着它与x轴的交点按逆时针方向旋转θ角后,恰好与圆x2+y2+4x+2y-8=0相切,求旋转角θ的最小值.
正确答案
令直线y=-5x+15中y=0,解得:x=3,
∴直线与x轴的交点为P(3,0),
把已知圆化为标准方程得:(x+2)2+(y+1)2=13,
∴圆心C(-2,-1),半径为r=,…(4分)
显然切线存在斜率,
∴设切线方程为y=k(x-3),即kx-y-3k=0,
由圆心到切线的距离等于半径可知:=
,
整理得:(5k-1)2=13(1+k2),即(3k+2)(2k-3)=0,
解得:k=-或k=
,
由题设逆时针旋转可知应取k=-,…(8分)
∴由到角公式知tanθ==1,
则故旋转角θ的最小值为.…(12分)
若实数x、y满足 ①,则不等式组①表示的区域面积为( ),
的取值范围是( )。
正确答案
;(-∞,-2]∪[1,+∞)
如图,已知点D(0,-2),过点D作抛物线C1:x2=2py (p ∈[1 ,4] )的切线l ,切点A在第二象限。
(1)求切点A的纵坐标;
(2)若离心率为的椭圆
恰好经过A点,设切线l交椭圆的另一点为B,若设切线l,直线OA,OB的斜率为k,k1,k2,
①试用斜率k表示k1+k2;
②当k1+k2取得最大值时求此时椭圆的方程。
正确答案
解:(1 )设切点A,
依题意则有解得
,
即A点的纵坐标为2;
(2)①依题意可设椭圆的方程为,
直线AB方程为:;
由得
,(*)
由(1)可得A,
将A代入(*)可得,
故椭圆的方程可简化为;
联立直线AB与椭圆的方程:,
消去y得:,
则
,
又∵,
∴k∈[-2,-1];
即;
②由可知
上为单调递增函数,
故当k=-1时,取到最大值,此时p=4,
故椭圆的方程为。
已知椭圆C的中心在原点,焦点在x轴上,以两个焦点和短轴的两个端点为顶点的圆边形是一个面积为8的正方形(记为Q)。
(1)求椭圆C的方程;
(2)设点P是椭圆C的左准线与x轴的交点,过点P的直线l与椭圆C相交于M,N两点,当线段MN的中点落在正方形Q内(包括边界)时,求直线l的斜率的取值范围。
正确答案
解:(1)依题意,设椭圆C的方程为
焦距为2c,由题设条件知,
所以
故椭圆C的方程式为。
(2)椭圆C的左准线方程为,
所以点P的坐标,
显然直线l的斜率k存在,
所以直线l的方程为,
如图,设点M,N的坐标分别为,
线段MN的中点G
由得
①
由
解得, ②
因为是方程①的两根,
所以
于是=
因为≤0
所以点G不可能在y轴的右边
直线,
方程分别为
所以点G在正方形Q内(包括边界)的充要条件为
,
即,
亦即
解得,此时②也成立;
故直线l斜率的取值范围是[,
)。
已知椭圆(a>b>0)上两点A,B,直线OA,OB的斜率之积为
(其中O为坐标原点),
(Ⅰ)试求线段AB的中点轨迹方程;
(Ⅱ)若已知点M(x0,y0)为线段AB的中点,求直线AB的方程。
正确答案
解:(Ⅰ)设椭圆(a>b>0)上两点A(x1,y1),B(x2,y2),
线段AB的中点为M(x,y),则,
且,
于是
由kOA·kOB=,即
由①②得,
则点M的轨迹方程为;
(Ⅱ)由已知
(1)当AB⊥x轴,即x1=x2时,由③④得y1=-y2,再由⑤得,
∴,
此时,即
,
直线AB的方程为;
(2)当AB不垂直于x轴,即x1≠x2时,由③④得,,
即
由⑥得直线AB的斜率,
∴直线AB的方程为
由⑦变形得,
并结合①⑤得
而x1+x2=2x0,y1+y2=2y0, ⑨
由⑧⑨得,
又情形(1)也符合,
故所求直线AB的方程为。
已知过点M(a,0)(a>0)的动直线l交抛物线y2=4x于A,B两点,点N与点M关于y轴对称。
(1)当a=1时,求证:∠ANM=∠BNM;
(2)对于给定的正数a,是否存在直线l':x=m,使得l'被以AM为直径的圆所截得的弦长为定值?如果存在,求出直线l'的方程;如果不存在,试说明理由。
正确答案
解:(1)设l:x-1=ny,A(x1,y1),B(x2,y2)
得y2-4ny-4=0,
y1+y2=4n,y1y2=-4
,
∴∠ANM=∠BNM。
(2)设点A(x,y),则以AM为直径的圆的圆心为,
假设满足条件的直线l存在,直线l'被圆O'截得的弦为EF,
则
=x2-2ax+a2+4x-4m2+4m(x+a)-x2-2ax-a2=(4m-4a+4)x+4ma-4m2弦长|EF|为定值,则4m-4a+4=0,即m=a-1,
此时|EF|2=4m(a-m)=4(a-1),
所以当a>1时,存在直线l:x=a-1,截得的弦长为
当0<a≤1时,不存在满足条件的直线l'。
如图:平面直角坐标系中为一动点,A(-1,0),B(2,0),且
。
(1)求动点P的轨迹E的方程;
(2)过E上任意一点向
作两条切线PF、PR,且PF、PR交y轴于M、N,求MN长度的取值范围。
正确答案
解:(1)设,则
,
,
∵,
∴,
∴。
(2)设PE的斜率为,PR的斜率为
,
则PE:,
PR:,
令,
,
,
∴,
由PF和圆相切,得,
由PR和圆相切,得,
故为
的两解,
故有,
∴,
,
∴,
又∵,
∴,
即,
设,则
,
故,
∴,
,
∴,
∴MN长度的取值范围是(,4)。
设抛物线y2=2px(p>0)的焦点为F,经过点F的直线交抛物线于A、B两点,点C在抛物线的准线上,且BC∥x轴, 证明直线AC经过原点O。
正确答案
证明:因为抛物线的焦点为
,
所以经过点F的直线AB的方程可设为,
代入抛物线方程得,
若记,则
是该方程的两个根,
所以,
因为BC∥x轴,且点C在准线上,
所以点C的坐标为,
故直线CO的斜率为,
即k也是直线OA的斜率,
所以直线AC经过原点O。
如图,在平面直角坐标系xOy中,M、N分别是椭圆的顶点,过坐标原点的直线交椭圆于P、A两点,其中P在第一象限,过P作x轴的垂线,垂足为C,连接AC,并延长交椭圆于点B,设直线PA的斜率为k,
(1)当直线PA平分线段MN时,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)M(-2,0),N(0,),M、N的中点坐标为(-1,
),
所以;
(2)由,得
,
,
AC方程:,
即:,
所以点P到直线AB的距离;
(3)由题意设,则
,
∵A、C、B三点共线,
∴,
又因为点P、B在椭圆上,
∴,两式相减得:
,
∴,
∴PA⊥PB。
在平面直角坐标系xOy中,直线l过抛物线y2=4x的焦点F交抛物线于A、B两点,
(1)若|AB|=8,求直线l的斜率;
(2)若|AF|=m,|BF|=n,求证为定值。
正确答案
解:(1)k=1或-1;
(2)=1。
已知点A(1,3)、B(4,6)。
(1)求直线AB的方程(要求写成一般式方程)及倾斜角;
(2)求过点A、B面积最小圆的方程。
正确答案
解:(1)kAB==1,
∴AB:y-3=x-1,即x-y+2=0,其倾斜角为45°。
(2)以线段AB为直径的圆面积最小,
所以,所求圆的方程为:x2+y2-5x-9y+22=0。
过点(1,)的直线l将圆(x-2)2+y2=4分成两段弧,当劣弧所对的圆心角最小时,直线l的斜率k=______.
正确答案
如图示,由图形可知:
点A(1,)在圆(x-2)2+y2=4的内部,
圆心为O(2,0)要使得劣弧所对的圆心角最小,
只能是直线l⊥OA,
所以kl=-=-
=
.
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?为什么?
正确答案
解:(1)直线l的方程可化为
直线l的斜率,
因为
所以,
当且仅当|m|=1时等号成立,
所以,斜率k的取值范围是。
(2)不能,
由(1)知l的方程为y=k(x-4),其中
圆C的圆心为C(4,-2),半径r=2
圆心C到直线l的距离
由,得
,
即
从而,若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
所以l不能将圆C分割成弧长的比值为的两段弧。
已知向量=(1+cosB,sinB)与向量
=(0,1)的夹角为
,其中A、B、C为ΔABC的三个内角。
(1)求角B的大小;
(2)若AC=2,求ΔABC周长的最大值。
正确答案
解:(1)∵=(1+cosB,sinB)与
=(0,1)的夹角为
,
∴与向量
=(1,0)的夹角为
,
∴,即
,
而B∈(0,π),
∴,∴
,∴B=
。
(2)令AB=c,BC=a,AC=b,
∵B=,
∴b2=a2+c2-2accosB=a2+c2-ac=,
∵a,c>0,
∴(当且仅当a=c时等号成立),
∴,
∴(a+c)2≤48,∴a+c≤,∴a+b+c≤
(当且仅当a=c时取等号),
故ΔABC的周长的最大值为。
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