内容正文:
平面解析几何
1.已知椭圆的右焦点为,A为C上一点,的最小值为1.
(1)求C的方程;
(2)设点,斜率不为0的直线与C交于另一点B.
(i)若弦中点的纵坐标为,求直线的斜率;
(ii)若D为C上一点,且点D与点A关于x轴对称,证明:三点共线.
2.已知点和直线:,点到的距离,记点的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程;
(2)过点作斜率不为0的直线与曲线交于,不同的两点,再过点作直线的平行线与曲线交于不同的两点,.
①证明:为定值;
②求面积的取值范围.
3.已知椭圆的右焦点为上一动点到的距离的取值范围为.
(1)求的标准方程;
(2)设斜率为的直线过点,交于,两点.记线段的中点为,直线交直线于点,直线交于,两点.
①求的大小;
②求四边形面积的最小值.
4.已知双曲线过点,左、右焦点分别为,且左焦点到渐近线的距离为.
(1)求的标准方程;
(2)过左焦点作直线交的左支于两点,过右焦点作直线交的右支于两点,,若四边形的面积为,求直线的方程.
5.已知等轴双曲线过点,直线与交于两点,与其渐近线交于两点.
(1)求的方程;
(2)设,求的取值范围.
6.抛物线:,为的焦点,过抛物线外一点作抛物线的两条切线,,是切点.
(1)若点的纵坐标为,求证:直线恒过定点;
(2)若||=,求面积的最大值;
(3)证明:||·||=.
7.如图,已知椭圆的离心率为,线段,分别为的长轴与短轴,四边形的面积为.
(1)求的标准方程;
(2)若直线与分别交于,两点,且总有平分.求证:直线恒过定点,并求出定点坐标;
8.在平面直角坐标系中,点为直线上的动点,过作的垂线,该垂线与线段的垂直平分线交于点,记的轨迹为.
(1)求的方程;
(2)过点的直线与曲线交于两点,直线与直线分别交于两点,线段的中点为.
(i)求的最大值;
(ii)求四边形面积的最小值.
9.已知椭圆的长轴长为,左、右焦点分别为,直线与交于P,Q两点,且满足(为坐标原点),当变化时,面积的最大值为.
(1)求的方程;
(2)证明:;
(3)过点和线段PQ的中点作一条直线与交于R,S两点,求四边形PRQS面积的取值范围.
10.已知椭圆的离心率为,A,D分别为其上、下顶点,且.
(1)求椭圆M的标准方程.
(2)点E为椭圆M的右顶点,点B为椭圆M上在第三象限内的动点,B、C两点关于轴对称,直线DE与直线AB、直线AC分别交于点P,T,过D作轴的平行线交AE的延长线于点Q,连接QP,QT.试探究四边形APQT是否为平行四边形,并写出探究过程.
11.已知双曲线,过点作两条互相垂直的直线.
(1)求两条直线与双曲线的交点个数,并说明理由;
(2)若,直线交于两点,直线交于两点,分别为弦和的中点,证明:直线过定点.
12.过作直线交抛物线于两点,已知,抛物线在点处的切线为,过点作平行于的直线,设直线与抛物线另一交点为,线段的中点为.
(1)求直线的斜率;
(2)设直线的方向向量为,计算的值;
(3)求面积的最小值.
参考答案
1.(1)
(2)(i);(ii)证明见解析
(1)由题意得
解得,
所以的方程为.
(2)由题可知直线的斜率存在且不为0,
设直线,则,
联立,消去,可得,
则,解得,
所以.
(i)因为弦中点的纵坐标为,
所以,
解得或(舍),
所以直线的斜率为.
(ii)由题得,
因为
,
所以,
又与有公共点,所以三点共线.
2.(1)
(2)①证明见解析;②
(1)设,由题意,
,整理可得.
(2)设直线的方程为,则直线的方程为.
联立,得,
可得.
设,则.
联立,得,,
设,则.
①证明:因为,所以
,故为定值.
②因为的面积,
,
.
设,则.
由对勾函数的性质可得,所以.
3.(1);
(2)①;②3.
(1)设椭圆的半焦距为c,则,
而点到的距离的取值范围为,
因此,解得,,
所以的标准方程为.
(2)①由(1)知点,设直线的方程为,,
由消去得,
,,
则,线段的中点,
直线的斜率,直线交直线于点,
因此直线的斜率,即,则直线与直线垂直,
所以.
②由①知,
,
直线的方程为,同理得,
因此四边形的面积,
而,当且仅当,即时取等号,
则,
所以四边形面积的最小值为3.
4.(1)
(2)或
(1)双曲线左焦点到渐近线的距离为,
,则,
双曲线过点,
,解得,
的标准方程为;
(2)过左焦点作直线交C的左支于两点,
直线斜率不为0,设直线,联立得:
得,
由对称性,四边形的面积等于的面积的4倍,
,
则
,
整理得,解得或(舍),
直线的方程为或.
5.(1)
(2)
(1)∵等轴双曲线E过点,
①若E的焦点在x轴上,不妨设,代入,可得,
∴,
②若E的焦点在y轴上,不妨设,代入,可得,不符题意,
综上所述,.
(2)设,,,,
联立可得,
∴,,解得,
∴,,
显然双曲线E的渐近线方程为,不妨设C为直线:与直线l的交点,
联立可得,同理,
∴,
∵,∴,
∴的取值范围为.
6.(1)证明见解析
(2)
(3)证明见解析
(1)设,,
由得,则直线的方程为,
即,即,
同理,直线的方程为
又直线与直线都过,
则,,
从而均在直线上,
故直线的方程为,又,
故直线的方程为,
故直线过定点;
(2)联立,得,
,则,
则,
于是,,
又点N到直线AB的距离,
所以 (当时取等号).
则面积的最大值为;
(3)由题意知直线斜率存在,且.
设直线方程为,
由,得,
,.
对求导,,
所以,
,
直线的方程为,
又,直线的方程为,
同理可得直线的方程为.
由,得,所以,
当时,||=||=2,,所以||·||=;
当时,,,
又,,
所以.所以||·||=,
综上:||·||=.
7.(1)
(2)证明见解析,
(1)由题意得,
,解得,,
椭圆的标准方程为;
(2)令,,
由平分,可知直线、、倾斜角的大小关系,
得到,故有,
故有,化简得到(※)
设,,,
联立,有,
于是有,,
又,
,代入※式化简得,,
则直线,
即可证过定点
8.(1)
(2)(i);(ii)
(1)连接,则,
则根据抛物线的定义,点的轨迹是以为焦点,直线为准线的抛物线.
则点的轨迹的方程为.
(2)(i)依题意直线的斜率不为,设直线的方程为,,,,
联立,整理得,则,
所以,,
设,则,则,
直线的方程为,
同理:直线的方程为,
令得,,,
因为,所以,,
所以,,
所以轴,轴,所以,
取线段的中点为,则直线为线段的垂直平分线,
所以,,
所以,
所以求最大,即最大,
因为
,
所以当时,取得最大值,此时取最大值,
即的最大值为;
(ii)因为,所以四边形的面积,
又,
所以
,
所以当时,此时四边形的面积取得最小值.
9.(1)
(2)证明见解析
(3)
(1)设的半焦距为.
依题意得,所以,解得,
所以的方程为.
(2)设,
由消去得,
则,
,
因为,所以,
化简得,此时成立,证毕.
(3)设PQ的中点为,因为直线RS经过点和点,
所以不妨设,则.
.
由,得点的坐标为,
又,
所以代入的方程得,
化简得,则.
所以,
即四边形PRQS面积的取值范围为.
10.(1)
(2)四边形为平行四边形,答案见解析
(1)由已知,得,,,所以,,
所以椭圆的标准方程为.
(2)如图所示,易知直线的斜率存在并且其斜率满足条件,则其方程为.
由解得或(舍去),
所以点的坐标为,从而点的坐标为,
于是直线的斜率,直线的方程为.
又直线的方程为,由得;
由得.
直线的方程为,直线的方程为,由得.
因为直线的斜率,直线的斜率,
所以,,所以四边形为平行四边形.
11.(1)答案见解析
(2)证明见解析
(1)当直线或的斜率不存在时(即一条直线的斜率为0,另一条直线的斜率不存在),
因为两直线均过点,所以两直线的方程分别为,
则直线与双曲线共有四个交点,
分别为,.(由,解得或),
当直线和的斜率都存在时,设直线的斜率为,则直线的斜率为,
直线的方程分别为.
联立直线与双曲线的方程,得,
消去整理得.
当,即时,方程仅有一解,此时直线与双曲线仅有一个交点;
当,即时,,此时直线与双曲线有两个交点.
同理联立直线与双曲线的方程,可知当时,直线与双曲线仅有一个交点;
当时,直线与双曲线有两个交点;
综上,当直线或的斜率不存在时(即一条直线的斜率为0,另一条直线的斜率不存在),交点个数为4;
当且时,交点个数为2;
当且时,交点个数为4;
当且或时,交点个数为3;
当且且时,交点个数为4.
(2)由(1)可知,当直线或的斜率不存在时,两直线与双曲线有四个交点,分别为,,
则点坐标分别为,直线与轴重合,所以若直线过定点,则定点应在轴上.
当直线和的斜率同时存在时,设直线的斜率为,则直线的斜率为,直线的方程分别为.
因为在双曲线中,所以由(1)可知,当两直线与双曲线有四个交点时,且
记点,
联立直线与双曲线的方程,得,
消去整理得,
则,则,即点.
同理可得点.
当时,,,
则,
此时直线的方程为;
同理当时,,则,
此时直线的方程为.
所以若直线过定点,则定点在直线上.
又因为定点在轴上,所以可猜想定点为,
所以只需证明当时,三点共线即可.
此时,,直线的斜率都存在,即证明.
因为,
,
所以,即三点共线,即直线过定点.
综上,直线过定点.
12.(1)
(2)
(3)16
(1)由题意可知:直线的斜率可能不存在,但不为0,设为,
联立方程,消去x得,
则,即,抛物线方程为,
设,切线,
联立方程,消去x可得,
则,可得,
所以直线的斜率.
(2)由(1)可知:,的方程为,
设,
联立方程,消去x可得,
则,可得,
则,即,
可得,即,
则可取,则,可得,
则
,
所以
(3)由(2)知的纵坐标相等,故为面积的2倍,
因为的面积为
,
当且仅当时取得等号.
所以面积的最小值为16.
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