- 直线与方程
- 共7398题
如图,分别是椭圆
的左,右焦点,过点
作
轴的垂线交椭圆的上半部分于点
,过点
作直线
的垂线交直线
于点
;
(I)若点的坐标为
;求椭圆
的方程;
(II)证明:直线与椭圆
只有一个交点。
正确答案
解:(I)点代入
得:
①
又 ②
③
由①②③得:
即椭圆的方程为
;
(II)设;则
得:
过点与椭圆
相切的直线斜率
得:直线与椭圆
只有一个交点。
已知直线x-y+1=0经过椭圆S:的一个焦点和一个顶点,
(1)求椭圆S的方程;
(2)如图,M,N分别是椭圆S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若直线PA平分线段MN,求k的值;
②对任意k>0,求证:PA⊥PB。
正确答案
解:(1)在直线x-y+1=0中,
令x=0得y=1;令y=0得x=-1,
∴c=b=1,
∴,
则椭圆方程为;
(2)①,
M、N的中点坐标为,
所以;
②将直线PA方程y=kx代入,
解得,
记,
则,
于是C(m,0),
故直线AB方程为,
代入椭圆方程得,
由,
∴,
∴,
∴PA⊥PB。
已知椭圆C1:的离心率为
,直线l:y=x+2与以原点为圆心、椭圆C1的短半轴长为半径的圆O相切。
(Ⅰ)求椭圆C1的方程;
(Ⅱ)设椭圆C1的左焦点为F1,右焦点为F2,直线l1过点F1,且垂直于椭圆的长轴,动直线l2垂直于l1,垂足为点P,线段PF2的垂直平分线交l2于点M,求点M的轨迹C2的方程;
(Ⅲ)过椭圆C1的左顶点A做直线m,与圆O相交于两点R、S,若△ORS是钝角三角形,求直线m的斜率k的取值范围。
正确答案
解:(Ⅰ)由,得
,
由直线l:x-y+2=0与圆相切得
,
所以,
所以椭圆的方程是。
(Ⅱ)由条件,知|MF2|=|MP|,
即动点M到定点F2的距离等于它到直线l1:x=-1的距离,
由抛物线的定义得点M的轨迹C2的方程是。
(Ⅲ)由(Ⅰ),得圆O的方程是,
直线m的方程是,
设,
由得
,
则,
由得
, ①
因为△ORS是钝角三角形,
所以,
即
,
所以, ②
由A、R、S三点不共线,知k≠0, ③
由①、②、③,得直线m的斜率k的取值范围是。
已知椭圆的右准线l与x轴相交于点E,过椭圆右焦点F的直线与椭圆相交于A、B两点,点C在右准线l上,且BC∥x轴,求证直线AC经过线段EF的中点。
正确答案
证明:依设,得椭圆的半焦距c=1,右焦点为F(1,0),右准线方程为x=2,点E的坐标为(2,0),
EF的中点为N(,0),
若AB垂直于x轴,则A(1,y1),B(1,-y1),C(2,-y1),
∴AC中点为N(,0),即AC过EF中点N;
若AB不垂直于x轴,由直线AB过点F,且由BC∥x轴知点B不在x轴上,
故直线AB的方程为y=k(x-1),k≠0,
记A(x1,y1)和B(x2,y2),则C(2,y2)且x1,x2满足二次方程,
即(1+2k2)x2-4k2x+2(k2-1)=0,
∴,
又x12=2-2y12<2,得x1-≠0,
故直线AN,CN的斜率分别为,
∴k1-k2=2k·,
∵(x1-1)-(x2-1)(2x1-3)=3(x1+x2)-2x1x2-4=,
∴k1-k2=0,即k1=k2,
故A、C、N三点共线;
所以,直线AC经过线段EF的中点N。
点P(4,3),圆C:(x-m)2+y2=3(m<3)与椭圆E:
有一个公共点A(2,
),F1,F2分别是椭圆的左、右焦点,直线PF1与圆C相切,M,N为椭圆上异于A的两点,
(Ⅰ)求m的值与椭圆E的方程;
(Ⅱ)若直线AM的斜率与AN的斜率互为相反数,求证:直线MN的斜率为;
(Ⅲ)在(Ⅱ)条件下△AMN面积是否存在最大值;若存在,请求出其最大值;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)点A代入圆C方程,得(2-m)2+2=3,
∵m<3,
∴m=1,圆C:,
设直线PF1的斜率为k,则PF1:,
即,
∵直线PF1圆C相切,
∴,解得
或
,
当时,直线PF1与x轴的交点横坐标为
,不合题意,舍去;
当时,直线PF1与x轴的交点横坐标为-2,
∴c=2,,
,
∴椭圆E的方程为。
(Ⅱ)记A(s,t),令直线AM的斜率为k,
那么直线AM的方程为y-t=k(x-s),
记M,N两点坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),
由得,
,①
s,x1是方程①的两根,所以有,
∴,
同理可得:,
∴,
∴。
(Ⅲ)不妨设直线MN的方程为,
由得
,②
x1,x2是方程②的两根,所以有,
∴△AMN面积,
∴
,
所以,当m2=4即m=2或m=-2时,S△AMN取得最大值2。
如图,已知直线L:x=my+1过椭圆C:的右焦点F,且交椭圆C于A,B两点,点A,F,B在直线G:x=a2上的射影依次为点D,K,E,
(1)已知抛物线的焦点为椭圆C的上顶点.
①求椭圆C的方程;
②若直线L交y轴于点M,且,当m变化时,求λ1+λ2的值;
(2)连接AE,BD,试探索当m变化时,直线AE、BD是否相交于一定点N?若交于定点N,请求出N点的坐标并给予证明;否则说明理由.
正确答案
解:(1)①易知,
∴b2=3,
又F(1,0),∴c=1,a2=b2+c2=4
∴椭圆C的方程为
②∵l与y轴交于M
设A(x1,y1),B(x2,y2),由
∴(3m2+4)y2+6my﹣9=0,△=144(m2+1)>0 ∴
又由,
∴∴
同理
∴
(2)∵F(1,0),k=(a2,0),
先探索,当m=0时,直线l ⊥Ox轴,则ABED由对称性知,AE与BD相交FK中点N,且
猜想:当m变化时,AE与BD相交于定点
证明:设A(x1,y1),B(x2,y2),E(a2,y2),D(a2,y1)
当m变化时首先AE过定点N
∵,即(a2+b2m2)y2+2mb2y+b2(1﹣a2)=0
又△=4a2b2(a2+m2b2﹣1)>0(a>1)
又KAN=,
而KAN﹣KEN==
∴KAN=KEN,∴A、N、E三点共线,
同理可得B、N、D三点共线∴AE与BD相交于定点
已知椭圆的两个焦点分别为F1(-c,0)和F2(c,0)(c>0),过点
的直线与椭圆相交于A,B两点,且F1A∥F2B,|F1A|=2|F2B|,
(Ⅰ)求椭圆的离心率;
(Ⅱ)求直线AB的斜率;
(Ⅲ)设点C与点A关于坐标原点对称,直线F2B上有一点H(m,n)(m≠0)在△AF1C的外接圆上,求的值。
正确答案
解:(Ⅰ)由F1A∥F2B且|F1A|=2|F2B|,得,
从而,整理,得
,
故离心率为。
(Ⅱ)由(Ⅰ),得b2=a2-c2=2c2,
所以椭圆的方程可写为2x2+3y2=6c2,
设直线AB的方程为,即y=k(x-3c),
由已知设A(x1,y1),B(x2,y2),
则它们的坐标满足方程组,
消去y并整理,得(2+3k2)x2-18k2cx+27k2c2-6c2=0,
依题意,,得
,
而,①
,②
由题设知,点B为线段AE的中点,所以x1+3c=2x2, ③
联立①③解得,
将x1,x2代入②中,解得。
(Ⅲ)由(Ⅱ)可知x1=0,,
当时,得
,由已知得
,
线段AF1的垂直平分线l的方程为,
直线l与x轴的交点是△AF1C的外接圆的圆心.
因此外接圆的方程为,
直线F2B的方程为,
于是点H(m,n)的坐标满足方程组,
由m≠0,解得,
故。
当时,同理可得
。
已知椭圆C的中心在原点,焦点在x轴上,离心率等于,它的一个顶点恰好是抛物线
的焦点.
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)P(2,3),Q(2,﹣3)是椭圆上两点,A、B是椭圆位于直线PQ两侧的两动点,
(i)若直线AB的斜率为,求四边形APBQ面积的最大值;
(ii)当A、B运动时,满足∠APQ=∠BPQ,试问直线AB的斜率是否为定值,请说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)设C方程为,则
.
由,得a=4
∴椭圆C的方程为.
(Ⅱ)(i)解:设A(x1,y1),B(x2,y2),
直线AB的方程为,
代入,得x2+tx+t2﹣12=0
由△>0,解得﹣4<t<4
由韦达定理得x1+x2=﹣t,x1x2=t2﹣12.
四边形APBQ的面积
∴当t=0,.
(ii)解:当∠APQ=∠BPQ,则PA、PB的斜率之和为0,
设直线PA的斜率为k则PB的斜率为﹣k,
PA的直线方程为y﹣3=k(x﹣2)
由
(1)代入(2)整理得
(3+4k2)x2+8(3﹣2k)kx+4(3﹣2k)2﹣48=0
同理PB的直线方程为y﹣3=﹣k(x﹣2),
可得
∴
所以AB的斜率为定值.
已知椭圆Γ的方程为(a>b>0),A(0,b),B(0,-b)和 Q(a,0)为Γ的三个顶点。
(1)若点M满足,求点M的坐标;
(2)设直线l1:y=k1x+p交椭圆Γ于C,D两点,交直线l2:y=k2x于点E,若,证明:E为CD的中点;
(3)设点P在椭圆Γ内且不在x轴上,如何作过PQ中点F的直线l,使得l与椭圆Γ的两个交点P1,P2满足?令a=10,b=5,点P的坐标是(-8,-1)。若椭圆Γ上的点P1,P2满足
,求点P1,P2的坐标。
正确答案
解:(1)设点M的坐标为(x0,y0),由题意可知
∵
∴
∴点M的坐标为。
(2)由得
∴CD中点坐标为
∵
∴
由得l1与l2的交点E的坐标为
∴l1与l2的交点E为CD的中点。
(3)设OF的斜率为k1,过F作斜率为的直线交椭圆于P1,P2两点
由(2)可知,F是P1P2的中点,四边形PP1QP2是平行四边形,
所以,直线P1P2即为所求,
由a=10,b=5及点P(-8,-1),得PQ的中点为,OS的斜率
过点S且斜率的直线l的方程是
记l与Γ的交点为P1,P2,则
由解得P1(8,3),P2(-6,-4)。
已知A、B、C是椭圆M:上的三点,其中点A的坐标为(2
,0),BC过椭圆M的中心,且
。
(1)求椭圆M的方程;
(2)过点(0,t)的直线(斜率存在时)与椭圆M交于两点P、Q,设D为椭圆M与y轴负半轴的交点,且,求实数t的取值范围。
正确答案
解:(1)∵点A的坐标为(,0),
∴,椭圆方程为
, ①
又∵,且BC过椭圆M的中心 O(0,0),
∴,
又∵,
∴△AOC是以∠C为直角的等腰三角形,
易得C点坐标为(,
),
将(,
)代入①式得
,
∴椭圆M的方程为。
(2)当直线的斜率k=0,直线
的方程为y=t,则满足题意的t的取值范围为-2
当直线的斜率k≠0时,设直线的方程为y=kx+t,
由,得
,
∵直线与椭圆M交于两点P、Q,
∴△=,
即, ②
设P(x1,y1),Q(x2,y2),PQ的中点,
则H的横坐标, 纵坐标
,
D点的坐标为(0,-2),
由,得DH⊥PQ,
,
即,即
, ③
∴,∴t>1, ④
由②③得0
综上所述,t的取值范围是(-2,4)。
设F1、F2分别是椭圆的左、右焦点.
(Ⅰ)若P是该椭圆上的一个动点,求PF1●PF2的最大值和最小值;
(Ⅱ)设过定点M(0,2)的直线l与椭圆交于不同的两点A、B,且∠AOB为锐角(其中O为坐标原点),求直线l的斜率k的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)由题意易知
所以,
设P(x,y),则=
因为x∈[﹣2,2],故当x=0,即点P为椭圆短轴端点时,有最小值﹣2
当x=±2,即点P为椭圆长轴端点时,有最大值1
(Ⅱ)显然直线x=0不满足题设条件,可设直线l:y=kx+2,A(x1,y1),B(x2,y2),
联立,消去y,整理得:
∴
由得:
或
又
∴
又y1y2=(kx1+2)(kx2+2)=k2x1x2+2k(x1+x2)+4==
∵,即k2<4
∴﹣2<k<2
故由①、②得:或
.
已知椭圆的两个焦点分别是,离心率
.
(1)求椭圆的方程;
(2)一条不与坐标轴平行的直线l与椭圆交于不同的两点M,N,且线段MN中点的横坐标为,求直线l的倾斜角的范围.
正确答案
解:(1)依题意可知
求得a=3,b=1
∴椭圆的方程为:=1
(2)直线l不与坐标轴平行,
设为y=kx+b(k≠0),M(,
),N(x2,y2)
联立方程:
则(9+k2)x2+2kbx+b2﹣9=0
△=(2kb)2﹣4(9+k2)(b2﹣9)>0,k2﹣b2+9>0
+x2=﹣
,
x2=
MN的中点的横坐标=(
+x2)=﹣
所以+x2=﹣1
所以9+k2=2kb>b2(k﹣b)2=b2﹣9≥0,b2≥9
b≥3或b≤﹣3
b(b﹣2k)<0
所以b≥3>0时,b﹣2k<0,k>≥
b≤﹣3<0时,b﹣2k>0,k<≤﹣
所以k的取值范围为(﹣∞,﹣)∪(
,+∞)
直线l的倾斜角的取值范围为:(arctan,
)∪(
,
﹣arctan
)
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)。
如图,已知椭圆分别为其左右焦点,A为左顶点,直线l的方程为x=4,过F2的直线′与椭圆交于异于A的P、Q两点.
(Ⅰ)求的取值范围;
(Ⅱ)若求证:两点的纵坐标之积为定值;并求出该定值.
正确答案
解:(Ⅰ)①当直线PQ的斜率不存在时,
由F2(1,0)可知PQ方程为代入椭圆
得
又∴
,
②当直线PQ的斜率存在时,
设PQ方程为代入椭圆
得
∴
综上,的取值范围是
(Ⅱ)的方程为得
同理,得
∴
1°当k不存在时,=-9
2°当k存在时, =-9
∴M,N两点的纵坐标之积为定值-9
已知中心在原点的双曲线C的右焦点为(2,0),实轴长为2。
(1)求双曲线C的方程;
(2)若直线l:y=kx+与双曲线C左支交于A、B两点,求k的取值范围;
(3)在(2)的条件下,线段AB的垂直平分线l0与y轴交于M(0,m),求m的取值范围。
正确答案
解:(1)设双曲线C的方程为
(a>0,b>0)
由已知得:a=,c=2,
再由a2+b2=c2,
∴b2=1
∴双曲线C的方程为。
(2)设A(xA,yA)、B(xB,yB)
将y=kx+代入
得(1-3k2)x2-6kx-9=0
由题意知
解得
∴当时,l与双曲线左支有两个交点。
(3)由(2)得:xA+xB=
∴yA+yB=(kxA+)+(kxB+
)=k(xA+xB)+2
=
∴AB的中点P的坐标为
设直线l0的方程为:
将P点坐标代入直线l0的方程,得
∵
∴-2<1-3k2<0
∴m<-
∴m的取值范围为。
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