- 椭圆的几何性质
- 共137题
已知椭圆C的中心在原点,一个焦点与抛物线x2=4y的焦点相同,点P(1,)是椭圆C是一点,斜率为的直线l交椭圆C于M,N两点,且P,M,N三点不重合。
(1)求椭圆C的方程;
(2)设直线PM、PN的斜率分别为kPM、kPN,求证:kPM + kPN=0;
(3)△PMN的面积是否存在最大值?若存在,求出这个最大值;若不存在,请说明理由。
正确答案
见解析。
解析
知识点
已知椭圆的中心在原点,短半轴的端点到其右焦点
的距离为
,过焦点F作直线
,交椭圆于
两点。
(1)求这个椭圆的标准方程;
(2)若椭圆上有一点,使四边形AOBC恰好为平行四边形,求直线
的斜率。
正确答案
(1)
(2)
解析
(1)由已知,可设椭圆方程为,…………………… 1分
则 ,
。 …………………………………………2分
所以 , …………………………………3分
所以 椭圆方程为。 …………………………………………4分
(2)若直线轴,则平行四边形AOBC中,点C与点O关于直线
对称,此时点C坐标为
,因为
,所以点C在椭圆外,所以直线
与
轴不垂直。 …………………………………………6分
于是,设直线的方程为
,点
,
, …7分
则 整理得,
… 8分
, ………………………………………… 9分
所以 。 ……………………………………… 10分
因为 四边形为平行四边形,
所以 , ……………………………………… 11分
所以 点的坐标为
, ……………………………12分
所以 , ……………………………13分
解得,
所以, ………………………………14分
知识点
已知动点P到点A(﹣2,0)与点B(2,0)的斜率之积为﹣,点P的轨迹为曲线C。
(1)求曲线C的方程;
(2)若点Q为曲线C上的一点,直线AQ,BQ与直线x=4分别交于M、N两点,直线BM与椭圆的交点为D,求线段MN长度的最小值。
正确答案
(1)
(2)
解析
(1)设P(x,y),由题意知 ,即
化简得曲线C方程为:
(2)思路一
满足题意的直线AQ的斜率显然存在且不为零,设其方程为y=k(x+2),
由(Ⅰ)知,所以,设直线QB方程为
(x﹣2),
当x=4时得N点坐标为,易求M点坐标为M(4,6k)
所以=
,
当且仅当时,线段MN的长度有最小值
。
思路二:满足题意的直线AQ的斜率显然存在且不为零,设其方程为y=k(x+2),
联立方程:
消元得(4k2+1)x2+16k2x+16k2﹣4=0,
设Q(x0,y0),M(x1,y1),N(x2,y2),
由韦达定理得:,
所以,代入直线方程得
,
所以,又B(2,0)
所以直线BQ的斜率为
以下同思路一
思路三:设Q(x0,y0),则直线AQ的方程为
直线BQ的方程为
当x=4,得,即
当x=4,得,即
则
又
所以
利用导数,或变形为二次函数求其最小值。
知识点
给定椭圆:
,称圆心在原点
,半径为
的圆是椭圆
的“准圆”,若椭圆
的一个焦点为
,其短轴上的一个端点到
的距离为
。
(1)求椭圆的方程和其“准圆”方程;
(2)点是椭圆
的“准圆”上的动点,过点
作椭圆的切线
交“准圆”于点
。
(ⅰ)当点为“准圆”与
轴正半轴的交点时,求直线
的方程并证明
;
(ⅱ)求证:线段的长为定值。
正确答案
见解析
解析
(1),
椭圆方程为
, ………………………………2分
准圆方程为, ………………………………3分
(2)(ⅰ)因为准圆与
轴正半轴的交点为
,
设过点且与椭圆相切的直线为
,
所以由得
。
因为直线与椭圆相切,
所以,解得
, ………………………………6分
所以方程为
, ………………………………7分
,
, ………………………………8分
(ⅱ)①当直线中有一条斜率不存在时,不妨设直线
斜率不存在,
则:
,
当:
时,
与准圆交于点
,
此时为
(或
),显然直线
垂直;
同理可证当:
时,直线
垂直, ………………………………10分
②当斜率存在时,设点
,其中
。
设经过点与椭圆相切的直线为
,
所以由
得 。
由化简整理得
,
因为,所以有
。
设的斜率分别为
,因为
与椭圆相切,
所以满足上述方程
,
所以,即
垂直, ………………………………12分
综合①②知:因为经过点
,又分别交其准圆于点
,且
垂直。
所以线段为准圆
的直径,
,
所以线段的长为定值, ………………………………14分
知识点
已知椭圆
与双曲线
有相同的焦点
和
,若
是
与
的等比中项,
是
与
的等差中项,则椭圆的离心率是
正确答案
解析
略
知识点
已知椭圆的两个焦点为F1(﹣c,0)、F2(c,0),c2是a2与b2的等差中项,其中a、b、c都是正数,过点A(0,﹣b)和B(a,0)的直线与原点的距离为
。
(1)求椭圆的方程;
(2)过点A作直线交椭圆于另一点M,求|AM|长度的最大值;
(3)已知定点E(﹣1,0),直线y=kx+t与椭圆交于C、D相异两点,证明:对任意的t>0,都存在实数k,使得以线段CD为直径的圆过E点。
正确答案
见解析。
解析
(1)解:在椭圆中,由已知得(1分)
过点A(0,﹣b)和B(a,0)的直线方程为,即bx﹣ay﹣ab=0,
该直线与原点的距离为,由点到直线的距离公式得:
(3分)
解得:a2=3,b2=1,所以椭圆方程为(4分)
(2)解:设M(x,y),则x2=3(1﹣y2),|AM|2=x2+(y+1)2=﹣2y2+2y+4,其中﹣1≤y≤1(6分)
当时,|AM|2取得最大值
,所以|AM|长度的最大值为
(7分)
(3)证明:将y=kx+t代入椭圆方程,得(1+3k2)x2+6ktx+3t2﹣3=0,
由直线与椭圆有两个交点,所以△=(6kt)2﹣12(1+3k2)(t2﹣1)>0,解得(9分)
设C(x1,y1)、D(x2,y2),则,
,
因为以CD为直径的圆过E点,所以,即(x1+1)(x2+1)+y1y2=0,(11分)
而y1y2=(kx1+t)(kx2+t)=,
所以,解得
(12分)
如果对任意的t>0都成立,则存在k,使得以线段CD为直径的圆过E点。
,即
。
所以,对任意的t>0,都存在k,使得以线段CD为直径的圆过E点,(14分)
知识点
已知P是以F1、F2为焦点的椭圆(a > b > 0)上的一点,若
= 0,tan∠PF1F2 =
,则此椭圆的离心率为 ( )
正确答案
解析
由知PF1⊥PF2
∴
又知tan∠PF1F2 =
∴
而PF1 + PF2 = 2a,F1F2 = 2c
e =
知识点
在平面直角坐标系中,已知
分别是椭圆
的左、右焦点,椭圆
与抛物线
有一个公共的焦点,且过点
.
(1)求椭圆的方程;
(2)设直线与椭圆相交于
、
两点,若
(
为坐标原点),试判断直线与圆
的位置关系,并证明你的结论.
正确答案
见解析
解析
(1)由已知得,由题意得 ,又
,………………………2分
消去可得,
,解得
或
(舍去),则
,
所以椭圆的方程为
。……………………………………………………5分
(2)结论:直线与圆相切.
证明:由题意可知,直线不过坐标原点,设的坐标分别为
(ⅰ)当直线轴时,直线的方程为
且
则
解得,故直线的方程为
,
因此,点到直线的距离为
,又圆
的圆心为
,
半径 所以直线与圆
相切 …8分
(ⅱ)当直线不垂直于轴时,
设直线的方程为,联立直线和椭圆方程消去
得;
得 ,
,故
,
即① ………………………………………11分
又圆的圆心为
,半径
,
圆心到直线的距离为
,
②
将①式带入②式得: , 所以
因此,直线与圆
相切 ………………14分
知识点
设A1、A2为椭圆的左右顶点,若在椭圆上存在异于A1、A2的
点,使得
,其中O为坐标原点,则椭圆的离心率
的取值范围是( )
正确答案
解析
略
知识点
已知焦点在轴的椭圆方程为
,过椭圆长轴的两顶点做圆
的切线,若切线围成的四边形的面积为
,则椭圆的离心率为
正确答案
解析
略
知识点
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