内容正文:
专题06 圆锥曲线的综合应用
1、 基础题型
1、 直线与圆锥曲线
2、 圆锥曲线中面积和最值相关问题
3、 圆锥曲线中范围相关问题
2、 重难点题型
1、 圆锥曲线中定点、定值和定直线问题
2、 圆锥曲线中的探索性问题
直线与圆锥曲线
1.(23-24高二上·北京大兴·期末)已知椭圆与经过左焦点的一条直线交于两点.
(1)若为右焦点,求的周长;
(2)若直线的倾斜角为,求线段的长.
2.(23-24高二上·北京石景山·期末)已知抛物线,其准线方程为.
(1)求抛物线的方程;
(2)直线与抛物线交于不同的两点,求以线段为直径的圆的方程.
3.(23-24高二上·北京大兴·期末)已知抛物线,过的焦点且垂直于轴的直线交于不同的两点,且.
(1)求抛物线的方程;
(2)若过点的直线与相交于不同的两点为线段的中点,是坐标原点,且与的面积之比为,求直线的方程.
4.(19-20高二上·北京·期中)已知抛物线C:y2=4x,过焦点F的直线l与抛物线C交于A,B两点,定点M(5,0).
(1)若直线l的斜率为1,求△ABM的面积;
(2)若△AMB是以M为直角顶点的直角三角形,求直线l的方程.
5.(23-24高二上·北京顺义·期末)已知椭圆E:()与y轴的一个交点为,离心率为.
(1)求椭圆E的方程;
(2)设过点A的直线l与椭圆E交于点B,过点A与l垂直的直线与直线交于点C.若为等腰直角三角形,求直线l的方程.
6.(23-24高二上·北京东城·期末)已知椭圆:,点,在上.
(1)求椭圆的方程;
(2)过点作与x轴不垂直的直线,与椭圆C交于不同的两点A,B,点D与点A关于x轴对称,直线与轴交于点Q,O为坐标原点、若的面积为2,求直线的斜率.
7.(22-23高三上·北京朝阳·期末)已知椭圆的右顶点,P为椭圆C上的动点,且点P不在x轴上,O是坐标原点,面积的最大值为1.
(1)求椭圆C的方程及离心率;
(2)过点的直线与椭圆C交于另一点Q,直线分别与y轴相交于点E,F.当时,求直线的方程.
8.(23-24高二上·北京西城·期末)已知椭圆过点,,离心率为.
(1)求椭圆的方程;
(2)设点,直线与椭圆的另一个交点为,为坐标原点,判断直线与直线的位置关系,并说明理由.
9.(23-24高二上·北京平谷·期末)已知椭圆的左右焦点分别为,,设椭圆上一点(不与左右顶点重合),直线与椭圆的另一个交点为,且的周长为6.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)已知点为椭圆的左顶点,直线,分别与直线交于,两点.试判断:以为直径的圆与直线的位置关系,并说明理由.
圆锥曲线中面积和最值相关问题
1.(23-24高二上·北京·期末)已知椭圆的离心率为,右焦点为,点,且.过点的直线(不与轴重合)交椭圆于点,直线,分别与直线交于点.
(1)求椭圆的方程;
(2)判断点与以为直径的圆的位置关系,并证明你的结论;
(3)求面积的最大值.
2.(23-24高二上·北京房山·期末)已知椭圆C:()的一个焦点为,一个顶点为.
(1)求椭圆的方程和离心率;
(2)已知直线与椭圆相切于点,直线交轴于点,为坐标原点,,求的面积.
3.(23-24高二上·北京石景山·期末)已知椭圆过点,且离心率.
(1)求椭圆的方程;
(2)为椭圆的右焦点,为直线上一点,过点作的垂线交椭圆于两点,连接与交于点(为坐标原点).求的值.
4.(23-24高二上·北京丰台·期末)已知椭圆的左、右顶点分别为A,B,上顶点为,的面积为2,椭圆的离心率为.
(1)求椭圆的方程;
(2)椭圆上不同于顶点的两点M,N关于轴对称,直线与直线交于点,直线与直线交于点.设点,求的值.
5.(24-25高二上·北京朝阳·期末)已知椭圆的一个顶点坐标为,离心率为.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)过椭圆的右焦点作斜率为的直线交椭圆于两点,线段的垂直平分线分别交直线轴,轴于点,求的值.
6.(2012·北京·高考真题)已知椭圆C: (a>b>0)的一个顶点为A(2,0),离心率为.直线y=k(x-1)与椭圆C交于不同的两点M,N.
(1)求椭圆C的方程;
(2)当△AMN的面积为时,求k的值.
圆锥曲线中范围相关问题
1.(23-24高二上·北京西城·期末)已知椭圆的一个焦点为,四个顶点构成的四边形面积等于12.设圆的圆心为为此圆上一点.
(1)求椭圆的离心率;
(2)记线段与椭圆的交点为,求的取值范围.
2.(23-24高二上·北京平谷·期末)已知椭圆的左右顶点距离为,离心率为.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)设过点,斜率存在且不为0的直线与椭圆交于,两点,求弦垂直平分线的纵截距的取值范围.
3.(23-24高二上·北京延庆·期末)已知椭圆:的短半轴长为1,焦距为.
(1)求椭圆的离心率;
(2)设椭圆的右顶点为,过点且斜率为的直线交椭圆E于不同的两点,直线分别与直线交于点.求的取值范围.
圆锥曲线的定点、定值和定直线问题
1.(23-24高二上·北京顺义·期末)如图,已知M是抛物线C:()上一点,F是抛物线C的焦点,以Fx为始边,FM为终边的,且,l为抛物线C的准线,O为原点.
(1)求抛物线C的方程;
(2)若直线FM与抛物线C交于另一个点N,过N作x轴的平行线与l相交于点E.求证:M,O,E三点共线.
2.(20-21高二上·北京丰台·期末)已知椭圆过点,且.
(1)求椭圆ω的方程;
(2)设O为原点,过点的直线l与椭圆ω交于P,Q两点,且直线l与x轴不重合,直线AP,AQ分别与y轴交于M,N两点.求证为定值.
3.(23-24高二上·北京通州·期末)已知椭圆,点A,B为椭圆C的左右顶点(A点在左),,离心率为.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)过点的直线与椭圆C交于(与A,B不重合)两点,直线与交于点P,证明:点P在定直线上.
4.(23-24高二上·北京海淀·期末)已知椭圆的焦距为,下顶点和右顶点的距离为,
(1)求椭圆方程;
(2)设不经过右顶点的直线交椭圆于两点,过点作轴的垂线交直线于点,交直线于,若点为线段的中点,求证:直线经过定点.
圆锥曲线中的探索性问题
1.(23-24高二上·北京大兴·期末)已知椭圆的上、下顶点为,左、右焦点为,四边形是面积为2的正方形.
(1)求椭圆的方程;
(2)若是椭圆上异于的点,判断直线和直线的斜率之积是否为定值?如果是,求出定值;如果不是,请说明理由;
(3)已知圆的切线与椭圆相交于两点,判断以为直径的圆是否经过定点?如果是,求出定点的坐标;如果不是,请说明理由.
2.(23-24高二上·北京海淀·期末)已知椭圆的两个顶点分别为,离心率为椭圆上的动点,直线分别交动直线于点C,D,过点C作的垂线交x轴于点H.
(1)求椭圆E的方程;
(2)是否存在最大值?若存在,求出最大值;若不存在,说明理由.
3.(23-24高二上·北京西城·期末)设椭圆左、右焦点分别为,过的直线与椭圆相交于两点.已知椭圆的离心率为的周长为8.
(1)求椭圆的方程;
(2)判断轴上是否存在一点,对于任一条与两坐标轴都不垂直的弦,使得为的一条内角平分线?若存在,求点的坐标;若不存在,说明理由.
4.(23-24高二上·北京昌平·期末)已知椭圆的上顶点为,圆.对于圆,给出两个性质:
①在圆上存在点,使得直线与椭圆相交于另一点,满足;
②对于圆上任意点,圆在点处的切线与椭圆交于,两点,都有.
(1)当时,判断圆是否满足性质①和性质②;(直接写出结论)
(2)已知当时,圆满足性质①,求点和点的坐标;
(3)是否存在,使得圆同时满足性质①和性质②,若存在,求出的值;若不存在,说明理由.
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专题06 圆锥曲线的综合应用
1、 基础题型
1、 直线与圆锥曲线
2、 圆锥曲线中面积和最值相关问题
3、 圆锥曲线中范围相关问题
2、 重难点题型
1、 圆锥曲线中定点、定值和定直线问题
2、 圆锥曲线中的探索性问题
直线与圆锥曲线
1.(23-24高二上·北京大兴·期末)已知椭圆与经过左焦点的一条直线交于两点.
(1)若为右焦点,求的周长;
(2)若直线的倾斜角为,求线段的长.
【详解】(1)
由题意,由椭圆定义有,
所以的周长为.
(2)设,
由题意直线的斜率为,,即,
所以直线的方程为,将它与椭圆方程联立得,
消去并化简整理得,
显然,由韦达定理得,
所以线段的长为.
2.(23-24高二上·北京石景山·期末)已知抛物线,其准线方程为.
(1)求抛物线的方程;
(2)直线与抛物线交于不同的两点,求以线段为直径的圆的方程.
【详解】(1)由题意知,所以.
所以抛物线的方程为.
(2)联立,得,其中,
设,线段的中点为.
则,所以.
,
所以以线段为直径的圆的圆心为,半径为4,
所以以线段为直径的圆的方程为.
3.(23-24高二上·北京大兴·期末)已知抛物线,过的焦点且垂直于轴的直线交于不同的两点,且.
(1)求抛物线的方程;
(2)若过点的直线与相交于不同的两点为线段的中点,是坐标原点,且与的面积之比为,求直线的方程.
【详解】(1)抛物线的焦点,
则两点所在的直线方程为:,
代入抛物线,得,,
则,故,
∴抛物线的方程为
(2)由题意,设直线的方程为,,
联立,得,
∴,解得且,
,
∴点的横坐标为,
∴
到直线距离,
∴的面积,
的面积,
由题意,
∴,整理得,解得或,
∴直线的方程为或.
4.(19-20高二上·北京·期中)已知抛物线C:y2=4x,过焦点F的直线l与抛物线C交于A,B两点,定点M(5,0).
(1)若直线l的斜率为1,求△ABM的面积;
(2)若△AMB是以M为直角顶点的直角三角形,求直线l的方程.
【详解】(1)解:由题意,当的斜率为1时,
代入抛物线方程得
设,,,,,,
点到直线的距离
的面积;
(2)解:易知直线时不符合题意.可设焦点弦方程为,,,,,
代入抛物线方程得,则
,,
,,,,,
,.
故的方程为
5.(23-24高二上·北京顺义·期末)已知椭圆E:()与y轴的一个交点为,离心率为.
(1)求椭圆E的方程;
(2)设过点A的直线l与椭圆E交于点B,过点A与l垂直的直线与直线交于点C.若为等腰直角三角形,求直线l的方程.
【详解】(1)由已知得解得,.
所以椭圆E的方程为.
(2)方法1:由题意可知,直线l与y轴不垂直,
又当l与x轴垂直时,显然.
所以,设直线l的方程为(),
联立方程,消去y整理得(*),易得,
设点,则由点及方程(*)的根与系数的关系得,,
,
因为,所以直线的方程为,
将代入,解得.故点C的坐标为
.
由为等腰直角三角形知,即,
化简整理得,即,解得
所以直线l的方程为或.
方法2:
由题意可知,直线l与y轴不垂直,又当l与x轴垂直时,显然.
过点A作直线的垂线,垂足为D,再过点B作直线的垂线,垂足为F.
因为,所以.
当时,易判断.所以.
由,求得,
由此可知点B的坐标为或,
直线l的斜率或,
所以直线l的方程为或.
6.(23-24高二上·北京东城·期末)已知椭圆:,点,在上.
(1)求椭圆的方程;
(2)过点作与x轴不垂直的直线,与椭圆C交于不同的两点A,B,点D与点A关于x轴对称,直线与轴交于点Q,O为坐标原点、若的面积为2,求直线的斜率.
【详解】(1)由题意得,则椭圆C的方程为,代入,可得.
故椭圆C的方程为
(2)第二问图见下
设直线的方程为,.
由得.
由,得.
设,,则.
,.
直线的方程为,
令,得.
所以.
因为,
所以.经检验满足.
所以直线的斜率为.
7.(22-23高三上·北京朝阳·期末)已知椭圆的右顶点,P为椭圆C上的动点,且点P不在x轴上,O是坐标原点,面积的最大值为1.
(1)求椭圆C的方程及离心率;
(2)过点的直线与椭圆C交于另一点Q,直线分别与y轴相交于点E,F.当时,求直线的方程.
【详解】(1)椭圆,,,
P为椭圆C上的动点,且点P不在x轴上,O是坐标原点,过点P 作轴,垂足为,故面积为,
若要面积最大,则需最长,此时点P在轴上,即时,使得面积最大,,,.
椭圆C的方程为,离心率为.
(2)P为椭圆C上的动点,过点的直线与椭圆C交于另一点Q,
可记,,
当直线的斜率不存在时,即轴时,, 此时直线分别与y轴相交于点E,F.此时,不符合题意.
当直线的斜率存在时,设直线的方程为:,
联立 ,消去可得,化简得,由韦达定理可得 ,
所以,
由,,,则直线的方程为:,直线的方程为:,因为直线分别与y轴相交于点E,F,令分别代入直线,直线可得:点 ,,
又,在直线方程上,所以有,
分别代入 并化简可得
,
, ,则,解得,,
故直线的方程为:或,
即或.
8.(23-24高二上·北京西城·期末)已知椭圆过点,,离心率为.
(1)求椭圆的方程;
(2)设点,直线与椭圆的另一个交点为,为坐标原点,判断直线与直线的位置关系,并说明理由.
【详解】(1)椭圆过点,,故,离心率,故,
则,故;
(2)由、,则直线为,即,
联立,可得,则,
故,则,即,
则、,有,
故直线与直线垂直.
9.(23-24高二上·北京平谷·期末)已知椭圆的左右焦点分别为,,设椭圆上一点(不与左右顶点重合),直线与椭圆的另一个交点为,且的周长为6.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)已知点为椭圆的左顶点,直线,分别与直线交于,两点.试判断:以为直径的圆与直线的位置关系,并说明理由.
【详解】(1)由椭圆定义可得的周长为;
又,解得;
所以椭圆的标准方程为.
(2)相切,理由如下:
如下图所示:
易知,设直线的方程为,,
联立,整理可得,显然;
且,
可得直线的方程为,直线的方程为;
所以,设的中点为
可得
,
即圆心;
则,
易知,
化简可得;
所以以为直径的圆的半径为,
又到直线的距离为,
所以圆心到直线的距离等于圆的半径,即以为直径的圆与直线相切.
圆锥曲线中面积和最值相关问题
1.(23-24高二上·北京·期末)已知椭圆的离心率为,右焦点为,点,且.过点的直线(不与轴重合)交椭圆于点,直线,分别与直线交于点.
(1)求椭圆的方程;
(2)判断点与以为直径的圆的位置关系,并证明你的结论;
(3)求面积的最大值.
【详解】(1)由题意得解得,
从而,
所以椭圆C的方程为.
(2)
当直线l的斜率不存在时,有,,,
则,,故,即.
当直线l的斜率存在时,设,其中.
联立得.
由题意,知恒成立,设,
则,.
直线的方程为,
令,得,即,同理可得.
所以,.
因为
,
所以,
综上,点在以为直径的圆的内部.
(3)当直线l的斜率不存在时,有,,,
则的面积为.
当直线l的斜率存在时,由于,
点到直线的距离为:,
线段的长为:.
则的面积为,
构造函数,令,
显然函数在区间上单调递减,
且当时,;当时,;
所以,从而面积的范围为;
综上,面积的最大值为.
2.(23-24高二上·北京房山·期末)已知椭圆C:()的一个焦点为,一个顶点为.
(1)求椭圆的方程和离心率;
(2)已知直线与椭圆相切于点,直线交轴于点,为坐标原点,,求的面积.
【详解】(1)由题意可得,,所以,
所以椭圆的方程为,
离心率.
(2)
易知直线斜率存在,
设直线的方程为,代入椭圆方程,
整理得,
因为直线与椭圆有唯一交点,所以,
得,
设,则,
所以 ,,
因为,所以,
整理得,所以,
所以.
3.(23-24高二上·北京石景山·期末)已知椭圆过点,且离心率.
(1)求椭圆的方程;
(2)为椭圆的右焦点,为直线上一点,过点作的垂线交椭圆于两点,连接与交于点(为坐标原点).求的值.
【详解】(1)由题意可得,解得,
椭圆的方程为.
(2)设则直线的斜率为,
(i)当时,则直线与轴垂直,点即为点,则;
(ii)当时,则直线的斜率为,则直线的方程,
联立方程,消去得:,
显然,设,则.
直线的方程为,联立方程,解得,
因为,所以点为线段的中点,则;
综上所述:.
4.(23-24高二上·北京丰台·期末)已知椭圆的左、右顶点分别为A,B,上顶点为,的面积为2,椭圆的离心率为.
(1)求椭圆的方程;
(2)椭圆上不同于顶点的两点M,N关于轴对称,直线与直线交于点,直线与直线交于点.设点,求的值.
【详解】(1)由题意,因为,
所以,即,
又因为,即,
所以,解得,由此得,
故椭圆的方程为;
(2)由(1)知,,,,所以直线的方程为.
设,则,所以直线的方程为,
与直线的方程联立,得点的横坐标.
又直线的方程为,与直线的方程联立,
得点的横坐标,
所以
.
因为点在椭圆上,所以,即,
所以.
又,所以P,Q两点关于点对称.
又,,所以A,R两点关于点对称,
所以四边形为平行四边形,即,故.
5.(24-25高二上·北京朝阳·期末)已知椭圆的一个顶点坐标为,离心率为.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)过椭圆的右焦点作斜率为的直线交椭圆于两点,线段的垂直平分线分别交直线轴,轴于点,求的值.
【详解】(1)由题意可得,解得,
所以椭圆的标准方程为;
(2)由(1)椭圆的标准方程为,可得,
可得直线的方程为,
与椭圆方程联立,可得,
易知,设,所以,,
所以,代入直线的方程得,
所以,
所以直线的方程为,
当时,,
当时,,
所以,,
所以,
,
所以.
.
6.(2012·北京·高考真题)已知椭圆C: (a>b>0)的一个顶点为A(2,0),离心率为.直线y=k(x-1)与椭圆C交于不同的两点M,N.
(1)求椭圆C的方程;
(2)当△AMN的面积为时,求k的值.
【详解】
(1)由题意得解得.所以椭圆C的方程为.
(2)由得.
设点M,N的坐标分别为,,则,,,.
所以|MN|===.
由因为点A(2,0)到直线的距离,
所以△AMN的面积为. 由,解得,经检验,所以.
圆锥曲线中范围相关问题
1.(23-24高二上·北京西城·期末)已知椭圆的一个焦点为,四个顶点构成的四边形面积等于12.设圆的圆心为为此圆上一点.
(1)求椭圆的离心率;
(2)记线段与椭圆的交点为,求的取值范围.
【详解】(1)由题意得,且,即,
解得,
所以椭圆的离心率.
(2)由题意,得.
设,则.
所以,.
因为,
所以当时,;当时,.
所以的取值范围为.
2.(23-24高二上·北京平谷·期末)已知椭圆的左右顶点距离为,离心率为.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)设过点,斜率存在且不为0的直线与椭圆交于,两点,求弦垂直平分线的纵截距的取值范围.
【详解】(1)由题意,,即,
又,所以,
故,
故所求椭圆的标准方程为.
(2)如图,
由题意知:直线的斜率存在且不为零,
设,,,,中点,
联立,消去并整理得:,
恒成立,
则,,,
,
则方程为:,即,
化简得:
设直线在轴上截距为,令得,
由可知,
所以直线在轴上的截距的取值范围为.
3.(23-24高二上·北京延庆·期末)已知椭圆:的短半轴长为1,焦距为.
(1)求椭圆的离心率;
(2)设椭圆的右顶点为,过点且斜率为的直线交椭圆E于不同的两点,直线分别与直线交于点.求的取值范围.
【详解】(1)依题意知,解得,
所以离心率;
(2)由(2)得,椭圆E的方程为,则,
设直线的方程为,
联立得,
,得,且.,
设,,
则,
设,依题意有:,,
因为,
所以,
所以
,
因为,且,所以,
所以的取值范围是.
圆锥曲线的定点和定直线问题
1.(23-24高二上·北京顺义·期末)如图,已知M是抛物线C:()上一点,F是抛物线C的焦点,以Fx为始边,FM为终边的,且,l为抛物线C的准线,O为原点.
(1)求抛物线C的方程;
(2)若直线FM与抛物线C交于另一个点N,过N作x轴的平行线与l相交于点E.求证:M,O,E三点共线.
【详解】(1)方法1:过M作,垂足为A,连结FA,则,
因为,所以,为等边三角形,
故.
因为,所以,
即,
故抛物线C的方程为.
方法2:过M作轴,垂足为G,
则.
设点M的横坐标为,
根据题意得:
解得.抛物线C的方程为.
方法3:设点,
则,
因为在抛物线C上,所以,
化简得,
解得或(舍).
抛物线C的方程为.
(2)证明:抛物线C的焦点,,
直线FM的方程为.
联立方程得,
解得,,所以,
M点坐标为,E点坐标为,
因为,.
所以M,O,E三点共线.
2.(20-21高二上·北京丰台·期末)已知椭圆过点,且.
(1)求椭圆ω的方程;
(2)设O为原点,过点的直线l与椭圆ω交于P,Q两点,且直线l与x轴不重合,直线AP,AQ分别与y轴交于M,N两点.求证为定值.
【详解】(1)因为椭圆过点,所以.
因为,所以.
所以椭圆的方程为.
(2)当直线斜率不存在时,直线的方程为.
不妨设此时,,
所以直线的方程为,即.
直线的方程为,即.
所以.
当直线斜率存在时,设直线的方程为,
由,得.
依题意,.
设,,则,.
又直线的方程为,
令,得点的纵坐标为,即,同理.
所以
.
综上,为定值,定值为.
3.(23-24高二上·北京通州·期末)已知椭圆,点A,B为椭圆C的左右顶点(A点在左),,离心率为.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)过点的直线与椭圆C交于(与A,B不重合)两点,直线与交于点P,证明:点P在定直线上.
【详解】(1)由题意可知:,所以,所以,
所以椭圆的标准方程为;
(2)证明:由题意,直线的斜率不为0,设直线,,
联立可得,
显然,
所以,所以,
又因为,
所以,
令,
则,
解得,即,
所以点P在定直线上.
4.(23-24高二上·北京海淀·期末)已知椭圆的焦距为,下顶点和右顶点的距离为,
(1)求椭圆方程;
(2)设不经过右顶点的直线交椭圆于两点,过点作轴的垂线交直线于点,交直线于,若点为线段的中点,求证:直线经过定点.
【详解】(1)由题意可得,解得,
所以椭圆方程为.
(2)联立得,且,
设,
则有,
故,
因为,所以直线,即,则,
因为,
所以直线,所以.
因为点为线段的中点,所以,
所以,
,
,
,
,
,
,
因为,所以,
直线,
所以直线恒过定点.
圆锥曲线中的探索性问题
1.(23-24高二上·北京大兴·期末)已知椭圆的上、下顶点为,左、右焦点为,四边形是面积为2的正方形.
(1)求椭圆的方程;
(2)若是椭圆上异于的点,判断直线和直线的斜率之积是否为定值?如果是,求出定值;如果不是,请说明理由;
(3)已知圆的切线与椭圆相交于两点,判断以为直径的圆是否经过定点?如果是,求出定点的坐标;如果不是,请说明理由.
【详解】(1)由题意可得,解得,
所以椭圆的方程为.
(2)是定值,理由如下:
设,则,可得,
由(1)可知:,
则,
所以直线和直线的斜率之积是定值.
(3)由题意可知:圆的圆心为,半径为,
因为,可知圆在椭圆内,可知切线与椭圆相交,
①当直线的斜率不存在时,因为直线与圆相切,故切线方程为,
若切线方程为代入椭圆方程可得,可得,,
则以为直径的圆的方程为;
若切线方程为代入椭圆方程可得,可得,,
则以为直径的圆的方程为;
联立方程,解得,即两圆只有一个交点,
若存在定点,则定点应为;
②当直线的斜率存在时,设直线的方程为,
则,整理得,
联立方程,消去得,
设,,
则,,
所以,
所以
即,所以以为直径的圆经过定点;
综上可知,以为直径的圆过定点.
2.(23-24高二上·北京海淀·期末)已知椭圆的两个顶点分别为,离心率为椭圆上的动点,直线分别交动直线于点C,D,过点C作的垂线交x轴于点H.
(1)求椭圆E的方程;
(2)是否存在最大值?若存在,求出最大值;若不存在,说明理由.
【详解】(1)由,又两个顶点分别为,
则,,
故椭圆E的方程为;
(2)为椭圆上的动点,则,故直线的斜率存在且不为0,
则直线:,即,则点,
则直线:,即,则点,
则直线的斜率为,故直线:,
令,得,
又在椭圆上,则,整理得,
所以,则,
所以
综上,存在,使得有最大值.
3.(23-24高二上·北京西城·期末)设椭圆左、右焦点分别为,过的直线与椭圆相交于两点.已知椭圆的离心率为的周长为8.
(1)求椭圆的方程;
(2)判断轴上是否存在一点,对于任一条与两坐标轴都不垂直的弦,使得为的一条内角平分线?若存在,求点的坐标;若不存在,说明理由.
【详解】(1)依题意,得,解得,
所以椭圆的方程为.
(2)假设轴上存在一点符合题意,
由题意,设直线,
由消去得,
,,
显然直线的斜率存在,且为,
同理,直线的斜率为,
于是,
由为的一条内角平分线,得,
即,显然此式对任意非零的实数都成立,
因此,解得,
所以轴上存在一点,对于任一条与两坐标轴都不垂直的弦,使得为的一条内角平分线.
4.(23-24高二上·北京昌平·期末)已知椭圆的上顶点为,圆.对于圆,给出两个性质:
①在圆上存在点,使得直线与椭圆相交于另一点,满足;
②对于圆上任意点,圆在点处的切线与椭圆交于,两点,都有.
(1)当时,判断圆是否满足性质①和性质②;(直接写出结论)
(2)已知当时,圆满足性质①,求点和点的坐标;
(3)是否存在,使得圆同时满足性质①和性质②,若存在,求出的值;若不存在,说明理由.
【详解】(1)
当时,圆满足性质①,不满足性质②.
理由:依题意知,,当时,取圆上点坐标为,此时,
则,,此时,满足性质①,
当取,此时作圆的切线,切线方程为,此时坐标分别为,,
此时,此时与不垂直,不满足性质②,
综上,当时,圆满足性质①,不满足性质②.
(2)
由椭圆的上顶点为,得.
由时,圆满足性质①,
设点,.
,.
由得即
由点在圆上,在椭圆上,得
化简得,解得或(舍).
所以或
所以或.
(3)
存在,使得圆同时满足性质①和性质②.
下面进行证明:
当点在时,圆的切线方程为.设.
当时,代入椭圆方程解得.
因为,所以,解得.
此时,符合题意
当时,同理,解得.
所以,若圆满足性质②,则必有成立.
当点不在时,圆的切线的斜率必存在,设其方程为.
直线与圆相切,所以,化简得.
由 得.
由,得.
,.
,
所以.
因为,所以,即.
所以当,圆满足性质②.
当时,取为椭圆的右顶点,直线的方程为,
圆心到直线的距离为,所以直线与圆相切,且切点,满足.
所以,当时,圆满足性质①.
综上,当时,圆同时满足性质①和性质②.
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