内容正文:
[对应学生用书P184]
1.已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左、右顶点分别为A,B,离心率为,点P为椭圆上一点.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)如图,过点C(0,1)且斜率大于1的直线l与椭圆交于M,N两点,记直线AM的斜率为k1,直线BN的斜率为k2,若k1=2k2,求直线l斜率的值.
解析 (1)因为椭圆的离心率为,所以a=2c.
又因为a2=b2+c2,所以b=c.
所以椭圆的标准方程为+=1.
又因为点P为椭圆上一点,所以+=1,解得c=1.
所以椭圆的标准方程为+=1.
(2)由椭圆的对称性可知直线l的斜率一定存在,设其方程为y=kx+1.
设M(x1,y1),N(x2,y2).
联立
消去y可得(3+4k2)x2+8kx-8=0.
所以由根与系数关系可知x1+x2=-,
x1x2=-.
因为k1=,k2=,且k1=2k2,
所以=.
即=. ①
又因为M(x1,y1),N(x2,y2)在椭圆上,
所以y=(4-x),y=(4-x). ②
将②代入①可得=,
即3x1x2+10(x1+x2)+12=0.
所以3+10+12=0,
即12k2-20k+3=0.
解得k=或k=,又因为k>1,所以k=.
2.已知双曲线C:-=1(a>0)的左顶点为A,右焦点为F,P是直线l:x=上一点,且P不在x轴上,以点P为圆心,线段PF的长为半径的圆弧AF交C的右支于点N.
(1)证明:∠APN=2∠NPF;
(2)取a=1,若直线PF与C的左、右两支分别交于E,D两点,过E作l的垂线,垂足为R,试判断直线DR是否过定点,若是,求出定点的坐标;若不是,请说明理由.
解析 (1)证明 过N作l的垂线,垂足为H,且与圆弧AF交于点M,则MN∥AF,
连接AM,PM,NF.因为在圆P中,PH⊥AF,PH⊥MN,所以|AM|=|NF|,|MH|=|HN|.
由题易知右焦点F(2a,0),设点N,则-=1,整理得y=3x-3a2.
因为=====2,
所以|NF|=2|HN|,所以|AM|=|NF|=|MN|.
在圆P中,由相等弦长所对的圆心角相等,得∠APM=∠MPN=∠NPF,
所以∠APN=2∠NPF.
(2)由题知双曲线C:x2-=1,渐近线为y=±x,右焦点为F,
直线PF的斜率不为0,设直线PF的方程为x=my+2.
因为直线PF与C的左、右两支分别交于E,D两点,则m∈∪.
设D,E,R,
联立方程组得y2+12my+9=0,
则y1+y2=,y1y2=.
由题知,直线DR的方程为y-y2=,
令y=0,得x====
==,所以直线DR过定点.
3.已知F1(-1,0),F2(1,0),动点Z满足|ZF1|+|ZF2|=4.
(1)求动点Z的轨迹曲线E的标准方程;
(2)四边形ABCD内接于曲线E,点A,B分别在x轴正半轴和y轴正半轴上,设直线AC,BD的斜率分别是k1,k2,且k1k2=.
①记直线AC,BD的交点为G,证明:点G在定直线上;
②证明:AB∥CD.
解析 (1)因为|ZF1|+|ZF2|=4>|F1F2|=2,所以Z点的轨迹是以F1,F2为焦点的椭圆,其长轴长2a=4,焦距为2c=2,b==,所以曲线E的标准方程为+=1.
(2)证明 由题意作出图形如图所示.
①设点G(x,y),因为y=k1(x-2),所以k1=,因为y=k2x+,所以k2=,因为k1k2=,所以·=,整理得(2y-x)(2y+x-2)=0,因为ABCD为四边形,所以2y+x-2≠0,所以点G在定直线x-2y=0上.
②由题知A(2,0),B(0,),直线AB:y=-x+,设C(x1,y1),D(x2,y2),直线CD:y=kx+m,将y=kx+m代入+=1得(3+4k2)x2+8kmx+4m2-12=0,所以x1+x2=-,x1x2=,所以k1k2=×==[k2x1x2+km(x1+x2)+m2-(kx1+m)]
=
,所以
=,(16k3+24k2+12k+18)x2+4m(4k2-3)+36-48k2=0,
解得k=-,所以AB∥CD.
4.已知椭圆E的左、右焦点分别为F1,F2,点M在椭圆E上,MF2⊥F1F2,△MF1F2的周长为4+2,面积为c.
(1)求椭圆E的方程;
(2)设椭圆E的左、右顶点分别为A,B,过点的直线l与椭圆E交于C,D两点(不同于左右顶点),记直线AC的斜率为k1,直线BD的斜率为k2,问是否存在实常数λ,使得k1=λk2恒成立?若成立,求出λ的值,若不成立,请说明理由.
解析 (1)设椭圆E的方程为+=1(a>b>0),
依题意,得即
解得所以椭圆E的方程为+y2=1.
(2)依题意,可设直线l的方程为x=ty+1,
联立方程
化简整理,得y2+2ty-3=0,
易得Δ>0恒成立,
设C,D,由根与系数的关系,
得可得ty1y2=,
于是=·==
=====,即k1=k2,
故存在实数λ=,使得k1=λk2恒成立.
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