内容正文:
圆锥曲线
一、弦长、面积最值
1.
已知椭圆的离心率为,且经过点.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若一条直线与椭圆恰有一个公共点,则定义该直线为椭圆的切线,这个公共点称为切点.以椭圆(,且)上为切点的切线方程是(,且).
(ⅰ)过椭圆外一点作椭圆的两条切线,切点分别为,.若点在定直线上运动,求证:直线恒过定点,并求出该定点坐标;
(ⅱ)在(ⅰ)的条件下,设为坐标原点,求面积的最大值.
【答案】(1);
(2)(ⅰ)证明见解析,;(ⅱ)2.
【知识点】根据椭圆过的点求标准方程、根据离心率求椭圆的标准方程、椭圆中三角形(四边形)的面积、椭圆中的直线过定点问题
【分析】(1)根据给定条件,列出方程组求出即可.
(2)(ⅰ)设出点的坐标,写出切线方程,进而求出直线方程即可推理得证;(ⅱ)联立直线与椭圆方程,利用韦达定理列出三角形面积的函数关系,再利用基本不等式求出最大值.
【详解】(1)由椭圆的离心率为,得,则,
由椭圆过点,得,解得,
所以椭圆的标准方程是.
(2)(ⅰ)由点在直线上,设,切点,
依题意,切线,切线,
由切线都过点,得,点都在直线上,
因此直线的方程为,所以直线恒过定点.
(ⅱ)由消去并整理得:,
则,,的面积
,当且仅当,即时取等号,
所以面积的最大值为.
2.
已知动点到定点的距离和它到定直线距离的比是常数.
(1)求动点的轨迹;
(2)已知不过原点的直线与曲线交于、两点,若直线,直线,直线的斜率成等比数列.
①求直线的斜率;
②记以为直径的圆的面积分别为,试探究是否为定值,若是,求出此值;若不是,说明理由.
【答案】(1)曲线的方程为:,曲线的轨迹是焦点在轴上的椭圆.
(2)①;②是,.
【知识点】求平面轨迹方程、轨迹问题——椭圆、根据直线与椭圆的位置关系求参数或范围、椭圆中的定值问题
【分析】(1)根据条件列方程,化简可得曲线的轨迹方程,再根据方程描述其轨迹.
(2)①设直线方程为,把直线方程与椭圆方程联立,利用韦达定理,表示出,,再表示出,,利用表示,化简即可.
②用,表示出,将化简即可.
【详解】(1)由题意: .
所以曲线的方程为:.
所以曲线的轨迹是焦点在轴上的椭圆.
(2)①设直线方程为,,,,
如图:
由得,
,
所以,.
因为,,且成等比数列,,
,
又,所以,解得.
②,
,
为定值.
3.
已知动圆与直线相切且与圆外切.
(1)求圆心的轨迹的方程;
(2)若过定点的两条相互垂直的直线交曲线于A,C,B,D四点,求四边形面积的最小值.
【答案】(1);
(2)32.
【知识点】求抛物线的轨迹方程、抛物线中的三角形或四边形面积问题
【分析】(1)根据给定条件,利用圆的切线性质及两圆外切的性质列式,再化简即得轨迹方程.
(2)设出直线的方程,与抛物线方程联立求出弦长及四边形面积,再利用基本不等式求出最小值.
【详解】(1)定圆的圆心为,半径,直线与圆相离,且在圆左侧,
设圆心Q的坐标为,动圆Q的半径为R,由动圆Q与直线相切,得,
由两圆外切,得,即,化简得,
所以圆心Q的轨迹的方程为.
(2)显然直线不垂直于轴,设直线的斜率为,则直线的斜率为,
直线的方程为,由消去得:,
设,则,
,同理得,
四边形ABCD的面积为
,当且仅当,即时取等号,
所以四边形面积的最小值为32.
4.
已知动点与两个顶点,的距离之比为,动点的轨迹为曲线.
(1)求的轨迹方程;
(2)已知,过直线上的动点()分别作圆的两条切线,(,为切点),与交于点.
(i)证明直线的方程为,并判断直线是否过定点;
(ii)是否存在点,使的面积最大?若存在,求出点坐标和面积最大值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)(i)证明见解析,过定点;(ii)存在,,最大值为1
【知识点】直线过定点问题、轨迹问题——圆、过圆外一点的圆的切线方程、求平面轨迹方程
【分析】(1)设,由两点间距离公式将几何关系转为代数运算并化简即可求解;
(2)(i)先设,利用圆的切线性质(圆心与切点的连线垂直于切线),推导出切线PQ、PR的方程,再将动点P的坐标代入切线方程,得到Q、R满足的直线方程,从而确定直线QR的方程,最后判断其过定点;
(ii) 先根据切线相关性质(结合几何关系或向量垂直等)确定N的位置特征,再得出N在以OB为直径的圆上运动,结合的底固定,通过分析高的最大值情况,利用直线斜率关系求出p的值,进而确定点P坐标和面积最大值.
【详解】(1)设,由题,
整理得,即;
(2)(i)设,,易知为曲线C的圆心,
由与圆相切,可得直线的法向量为,
因此的方程为,
整理得,由在圆上得,
因此的方程为,
同理可得的方程为,
由两切线交于点,可得,这说明,在直线上,
因此直线的方程为,直线过定点;
(ii)由,是圆的切线可得,因此为的中点,
由可得,在以为直径的圆上运动,该圆的圆心为,,
当位于点时,的面积最大,为,
此时,故,即,
因此存在使得面积最大,最大值为1.
5.
已知椭圆的离心率为,且过点,其左、右顶点分别为,为椭圆上异于的两点.
(1)求椭圆的方程.
(2)设直线的斜率分别为,且直线过定点.
①设和的面积分别为,求的最大值;
②证明为定值,并求出该定值.
【答案】(1)
(2)①;②证明见解析,
【知识点】根据a、b、c求椭圆标准方程、椭圆中三角形(四边形)的面积、求椭圆中的最值问题、椭圆中的定值问题
【分析】(1)根据椭圆的几何性质,利用待定系数法即可求出椭圆的方程;
(2)①设直线的方程为:并与椭圆C联立方程组,解得,分别表示面积,可得,再用换元法,令,构造新函数并利用函数的单调性以及基本不等式即可求解.
②由①知可得表达式,根据韦达定理,代入化简即可求证.
【详解】(1)依题意知:,解得,
所以椭圆C的方程为:
(2)①依题意由(1)知,直线的斜率不为0.
设其方程为:,并与椭圆C联立方程组:
,得,
则,
,同理:,
所以.
令,则,
所以,
因为,则,
所以,结合函数单调性定义知,在时单调递增.
所以,则.
所以的最大值是.
②证明:由①知.
所以
.
、
二、定值问题
6.
椭圆的离心率为,左右顶点分别为,,上下顶点分别为,,四边形是边长为的菱形.
(1)求椭圆C的方程;
(2)已知A是椭圆C在第一象限上的点,B与A关于原点对称,为椭圆C的右焦点,连接与,并延长交椭圆C于D,E两点,若直线AB的斜率为,直线DE的斜率为,试探究是否为定值.若是,则求出这个定值;若不是,请说明理由.
【答案】(1)
(2)是定值,.
【知识点】根据a、b、c求椭圆标准方程、根据离心率求椭圆的标准方程、椭圆中的定值问题、根据韦达定理求参数
【分析】(1)根据离心率和菱形的边长,建立关于的方程组,求解即得椭圆方程;
(2)设,求出,写出直线的方程并与椭圆方程联立,消去后得到韦达定理,从而用表示出点的坐标,写出的算式并化简即可求出的定值.
【详解】(1)由可得
又由题意,,
联立两式,解得
所以椭圆C的方程为.
(2)
设,则,,,
则,.
则直线与椭圆方程联立,
消去可得:,
即.
显然,,
所以,.
所以,同理可得.
所以.
所以.
7.
已知双曲线:的焦距为,且左右顶点分别为,,过点的直线与双曲线的右支交于,两点.
(1)求双曲线的方程;
(2)若直线的斜率为1,求弦长;
(3)记直线,的斜率分别为,,证明:是定值.
【答案】(1)
(2)
(3)
【知识点】根据a、b、c求双曲线的标准方程、求双曲线中的弦长、双曲线中的定值问题
【分析】(1)根据双曲线的焦距和虚半轴长求出实半轴长,即得其标准方程;
(2)设直线MN的方程为,与双曲线方程联立,利用弦长公式求解;
(3)设直线方程为,与双曲线方程联立,结合韦达定理得到,再由化简计算即得.
【详解】(1)因为双曲线:的焦距为,
所以,解得,
由题意得,则,
所以双曲线的方程为;
(2)依题意,可设直线MN的方程为,
由,消去y得,
由韦达定理得,
所以;
(3)如图所示,设直线的方程为,,
由,消去x得,
则,且,
则,可得,
又,则,.
8.
设,两点的坐标分别为,,直线与相交于点,且它们的斜率之积为.设点的轨迹为曲线.
(1)求的方程;
(2)过原点的直线与交于,两点(与不重合),证明:直线与直线的斜率之积为定值,并求出该定值.
【答案】(1)
(2)证明见解析,定值为
【知识点】轨迹问题——椭圆、椭圆中的定值问题
【分析】(1)依题意求出与的斜率,写出并化简曲线的轨迹方程即可;
(2)分直线的斜率不存在和存在两种情况,分别写出直线与直线的斜率,化简并计算斜率之积即得结论.
【详解】(1)设,则,,
由题意有,
化简得点的轨迹的方程为:;
(2)当直线的斜率不存在时,交点为的上、下顶点,不妨设,
则;
当直线的斜率存在时,设,与的方程联立、化简得,
不妨设,
则,
综上所述,直线与直线的斜率之积为定值.
9.
已知以为焦点的抛物线的顶点为原点,点是抛物线的准线上任意一点,过点作抛物线的两条切线、,其中、为切点,设直线、的斜率分别是和.
(1)求抛物线的标准方程及其准线方程.
(2)求证:为定值.
(3)求证:直线过定点,并求出该定点.
【答案】(1)标准方程为,准线方程为;
(2)证明见解析;
(3)证明见解析,.
【知识点】根据抛物线方程求焦点或准线、根据焦点或准线写出抛物线的标准方程、抛物线中的直线过定点问题、抛物线中的定值问题
【分析】(1)根据焦点坐标求解即可;
(2)设切线的方程为,将其与抛物线方程联立,利用韦达定理求解即可;
(3)直线的方程为,将其与抛物线方程联立,利用得到且,代入计算即可得证.
【详解】(1)由题意知抛物线的标准方程为()且,
∴,抛物线的标准方程为,准线方程为;
(2)设点P的坐标为,,
由题意,过点与抛物线相切的直线的斜率存在且不为0,
设切线的斜率为,则切线的方程为,
联立方程组,消去,得,
∴得(*),
又、为方程(*)的两根,由韦达定理得为定值;
(3)由题知,直线的斜率不为,
设直线的方程为,,,
联立,整理得,,
∴,,
∵,
∴,
整理得,
代入有,
∴,
∴且,
∴,故直线过定点.
10.
已知椭圆:的离心率为,,分别为的左、右焦点,,分别为的左、右顶点,椭圆的右顶点到右焦点的距离为1,为坐标原点.椭圆上一点在第一象限,点与点关于原点对称,连接,并延长与椭圆交于点.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若直线,的斜率分别为,,求证:为定值.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【知识点】根据离心率求椭圆的标准方程、椭圆中的定值问题
【分析】(1)根据椭圆离心率公式,结合椭圆顶点和焦点的坐标公式进行求解即可;
(2)根据直线斜率公式,结合一元二次方程根与系数的关系进行求解即可.
【详解】(1)因为,,
所以,,所以,
所以椭圆的标准方程为.
(2)证明:由椭圆的方程得,,
设,,则,
由题意得直线斜率不为零,设直线的方程为,
联立得,
显然,,,
所以
,
所以为定值3.
三、定点问题
11.
已知椭圆上任意一点到它的两个焦点的距离之和为4,且椭圆的离心率为.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)A,B是椭圆上关于x轴对称的两点,设,连接DB交椭圆于另一点E,证明直线AE 恒过x轴上的定点P.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【知识点】根据a、b、c求椭圆标准方程、椭圆中的直线过定点问题
【分析】(1)由已知可求得,进而可求得椭圆的标准方程;
(2)设直线的方程为,联立直线与椭圆方程,设点,求得直线的方程,令,结合根与系数的关系计算可求得定点.
【详解】(1)因为椭圆上任意一点到它的两个焦点的距离之和为4,
所以,解得,又因为椭圆的离心率为,所以,解得,
故,则椭圆的标准方程为;
(2)由题意知直线的斜率存在,设直线的方程为,
由,得,①
设点,则,直线的方程为,
令得,
将代入整理得,②
由①得,
代入②整理得,
所以直线与轴相交于定点.
12.
已知椭圆的上顶点为,四个顶点组成的四边形面积为.
(1)求椭圆的方程;
(2)过点的动直线与椭圆交于两点,点关于轴的对称点为点,求证:直线恒过定点,并求出定点坐标
【答案】(1)椭圆的方程为;
(2)直线恒过定点,该定点为点.
【知识点】根据a、b、c求椭圆标准方程、椭圆中三角形(四边形)的面积、椭圆中的直线过定点问题
【分析】(1)由题意列出关于的方程组求出即可得解;
(2)先由题意设直线的方程为,联立椭圆方程求出韦达定理,接着利用点D写出直线AD的方程为,令,求出x为定值即可得解.
【详解】(1)由题得,
所以椭圆的方程为;
(2)证明:由题可得直线的斜率存在,设,
联立,
则,
设,则,,
则直线AD斜率为,
所以直线AD的方程为,
令,则
,
所以直线恒过定点,该定点为点.
13.
已知椭圆,点P为C的上顶点.
(1)求椭圆C的离心率;
(2)求椭圆上动点T到点P的距离的最大值;
(3)设与两坐标轴均不垂直的直线l与椭圆C交于异于P的两点A和B,设直线PA、PB的斜率分别为、.当时,判断直线l是否经过定点?若是,请求出这一定点;若不是,请说明理由.
【答案】(1)
(2)
(3)过定点,
【知识点】求椭圆的离心率或离心率的取值范围、求椭圆中的最值问题、椭圆中的直线过定点问题
【分析】(1)根据方程确定的值,再求离心率的值.
(2)利用两点间的距离公式,结合椭圆的范围和二次函数在给定区间上值域的求法求最大值.
(3)设直线,与椭圆方程联立,结合韦达定理,表示出,,根据列式,化简可得的关系,再确定直线是否过定点.
【详解】(1)由题,,.
所以离心率.
(2)由题可知,设,
则,.
由于,
所以当时,PT取到最大值为.
(3)如图:
设,,.
因为直线l与椭圆C交于异于P的两点和,所以.
所以,故,则,
,
即.
故,所以或(因为,故舍去).
当,,过定点.
因此直线过定点.
14.
如图,已知直线与抛物线交于两点,且.
(1)求证:直线恒过定点,并求此定点;
(2)若交于点,点的坐标为,请你求出的值;
(3)在第(2)问的基础上,若是抛物线上的任一点,为抛物线的焦点,求的最小值及此时点的坐标.
【答案】(1)证明见解析,定点为;
(2)
(3)的最小值为,此时点的坐标为
【知识点】抛物线上的点到定点和焦点距离的和、差最值、根据抛物线上的点求标准方程、抛物线中的直线过定点问题、根据韦达定理求参数
【分析】(1)根据题意设直线方程为,进而与抛物线方程联立,再根据得即可判断定点;
(2)根据得直线方程为,再结合(1)得;
(3)根据(2)得抛物线,再根据抛物线的定义求解即可.
【详解】(1)解:由题知直线斜率不为,且不过原点,
故设直线方程为,
联立方程得,,
所以,,
所以
因为,所以,解得,
所以直线方程为,即直线恒过定点
(2)解:因为交于点,点的坐标为,
所以,直线方程,即
因为直线方程为,
所以,即.
(3)解:由(2)知,故抛物线,焦点为,准线方程为,
如图,过点作,垂足为,由抛物线的定义得,
所以,
当且仅当三点共线时等号成立,此时,代入抛物线方程得,
所以的最小值为,此时点的坐标为
15.
在平面直角坐标系xOy中,,曲线上有两点A,B,当时,.
(1)求曲线E方程;
(2)若点A在曲线E的右支上,点B在曲线E的左支上,点A,B,F三点不共线,且,试判断直线AB是否恒过一个定点,若是,求出这个定点的坐标;若不是,请说明理由.
【答案】(1)
(2)过定点,
【知识点】根据a、b、c求双曲线的标准方程、双曲线中的直线过定点问题、根据韦达定理求参数
【分析】(1)根据条件,结合几何关系确定点的坐标,代入双曲线方程,即可求解;
(2)首先设直线,与双曲线方程联立,利用韦达定理表示,即可求解.
【详解】(1)由得,又,
所以,故点在曲线E上,所以,解得,
故的方程为.
(2)判断:直线AB恒过一个定点;
由图形关系可知点A,B在x轴异侧,
故由可得直线AF,BF的斜率互为相反数
设,
联立,可得
所以
而直线AF,BF的斜率之和为
即
=,
而,故,
所以直线AB过定点.
四、相切问题
16.
已知椭圆的方程为,短轴长为2,右焦点为.
(1)求椭圆的方程;
(2)设是椭圆上的两点,,且直线AB与曲线相切,求直线AB的方程.
【答案】(1)
(2)或
【知识点】由直线与圆的位置关系求参数、根据a、b、c求椭圆标准方程、求椭圆中的弦长、根据韦达定理求参数
【分析】(1)根据条件求,即可求椭圆方程;
(2)首先设直线的方程为,与椭圆方程联立,利用韦达定理表示弦长,再结合直线与圆相切,列式求解.
【详解】(1)由题意知,
所以,
又,所以,
故椭圆的方程为.
(2)由题意可知,直线的斜率不为0,
设直线的方程为.
此时圆心到的距离,
即,
联立得,
,
即,
因为,所以,
因为曲线为右半圆,则,
所以直线的方程为或.
17.
已知点的坐标分别为,点是抛物线上的一个动点.
(1)求证:以点为圆心,为半径的圆与直线的相切;
(2)设直线与抛物线的另一个交点为点,连接,求证:.
【答案】(1)证明见解析
(2)证明见解析
【知识点】直线与抛物线交点相关问题
【分析】(1)的坐标为,求得即点到直线的距离即可证明;
(2)分别过点作直线的垂线,垂足分别为,通过证明即可证明.
【详解】(1)设点的坐标为,则;
又因为点到直线的距离为,
所以,以点为圆心,为半径的圆与直线的相切.
(2)如图,分别过点作直线的垂线,垂足分别为.
由(1)知,,同理可得,.
因为都垂直于直线,所以,,
于是,所以,因此,
于是,从而.
18.
已知双曲线.
(1)若双曲线的离心率为,求的值;
(2)若直线与圆相切,证明:直线与双曲线的左右两支各有一个公共点.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【知识点】讨论双曲线与直线的位置关系、由双曲线的离心率求参数的取值范围、由直线与圆的位置关系求参数
【分析】(1)根据双曲线的离心率公式可得出关于的等式,解之即可;
(2)由直线与圆相切可得出,再将直线方程与双曲线方程联立,结合韦达定理可证得结论成立.
【详解】(1)由题意可得,因为,解得.
(2)因为直线与圆相切,所以,可得,
联立得,即,
则,所以方程有两个不等的实根,
设这两个实根分别为、,则,
因此,直线与双曲线的左右两支各有一个公共点.
19.
如图所示,已知抛物线的焦点为,直线过点.
(1)若直线与抛物线相切于点,求线段的长度;
(2)若直线与抛物线相交于,两点,且,直线与抛物线交于另一点,连接,记中点为,直线交于点,求的面积.
【答案】(1)
(2)
【知识点】抛物线中的三角形或四边形面积问题、利用焦半径公式解决直线与抛物线交点问题、求抛物线的切线方程
【分析】(1)利用直线与抛物线相切得到参数值,进而得到点坐标,再利用抛物线的定义求解长度即可.
(2)联立方程组结合韦达定理得到,结合给定向量关系建立方程,求出点的坐标,再结合重心的性质求解三角形面积即可.
【详解】(1)抛物线的焦点为,准线方程为,
设直线的方程为,
联立方程组,得到,
因为直线PQ与抛物线相切,所以,解得,
此时,代入抛物线中得,
由抛物线定义得.
(2)由题意得直线的方程为,
如图,设,,连接,
联立方程组,得到,由,则.
因为,且,,
所以,解得,
当时,,,所以直线,
联立方程,得到,则,
因为,所以为的中点,又为的中点,直线交于点,
所以点为的重心,所以
,
同理当时,,综上可得.
20.
已知点为圆上任意一点,点,线段的垂直平分线交直线于点,设点的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程;
(2)若过点的直线与曲线相切,且与直线分别交于点.
(i)证明:点为线段的中点;
(ii)求的取值范围.
【答案】(1)
(2)(i)证明见解析;(ii)
【知识点】根据直线与双曲线的位置关系求参数或范围、求双曲线的轨迹方程
【分析】(1)由双曲线的定义求解即可;
(2)(i)设,分类讨论,当直线的斜率存在时,设过点且与相切的直线的方程为,与双曲线的方程联立,求得,的坐标证明即可;
(ii)由(i)知,求得,然后利用基本不等式求解即可.
【详解】(1)
为的垂直平分线上一点,则.
.
点的轨迹为以为焦点的双曲线,且
故点的轨迹方程为.
(2)
(i)设,
双曲线的渐近线方程为①,②
当直线的斜率存在时,设过点且与相切的直线的方程为,
与双曲线联立
由,且,故可得.
由;
.
.
点为线段的中点.
当直线的斜率不存在时,直线的方程是,根据双曲线的对称性可知,
此时直线即是双曲线的切线,同时满足点为线段的中点.
综上,点为线段的中点.
(ii)由(i)知,.
.
当且仅当,即时取等号.
又,
的取值范围为.
五、四点共圆问题
21.
已知圆经过椭圆的右焦点及右顶点.
(1)求的方程;
(2)过点的直线与交于两点,求线段的中点的轨迹方程;
(3)过点作与轴平行的直线与交于点,直线与轴交于点,证明:点共圆.
【答案】(1);
(2);
(3)证明见解析.
【知识点】根据韦达定理求参数、求直线与椭圆的交点坐标、轨迹问题——椭圆、根据a、b、c求椭圆标准方程
【分析】(1)根据给定条件,求出点的坐标,进而求出即得的方程.
(2)直线的方程与椭圆方程联立,借助韦达定理求出点即可求出轨迹方程.
(3)利用弦长公式求出,再借助相似三角形及圆内四边形的判定推理得证.
【详解】(1)在圆中,令,解得或,则,
因此椭圆的半焦距,长半轴长,短半轴长,
所以椭圆的方程为.
(2)点,当直线与轴不重合时,设直线方程为,
由消去得:,
设,则,,
联立得,即,
当直线与轴重合时,点满足方程,
所以线段的中点的轨迹方程是.
(3)由,得,不妨令,
直线斜率,则,
,
因此,∽,则,
所以点共圆.
【点睛】易错点睛:求解轨迹方程问题,设出动点坐标,根据条件求列出方程,再化简整理求解,还应特别注意:补上在轨迹上而坐标不是方程解的点,剔出不在轨迹上而坐标是方程解的点.
22.
已知点N(1,2),过点N的直线交双曲线于A,B两点,且.
(1)求直线AB的方程;
(2)若过点N的直线交双曲线于C,D两点,且,那么A,B,C,D四点是否共圆?为什么?
【答案】(1)y=x+1
(2)四点共圆,原因见解析
【知识点】由弦中点求弦方程或斜率、求双曲线中的弦长、判断点与圆的位置关系
【分析】(1)设直线的方程为,代入双曲线方程,设,,根据得是的中点,利用韦达定理求出可得直线的方程为;
(2)直线的方程代入双曲线方程解得可得,坐标,根据得垂直,求出所在直线方程代入双曲线方程,令,及中点,根据韦达定理得弦长及,可得四点共圆.
【详解】(1)由题意知直线的斜率存在,
设直线:,代入,
得 (*),
设,,则是方程(*)的两根,
∴且,
∵,∴是的中点,∴,
∴,解得,
∴直线的方程为;
(2)共圆,理由如下,
将代入方程(*)得,解得或,
∴,,∵,∴垂直,
∴所在直线方程为,即,
代入双曲线方程整理得,
令,及中点,则,,
∴,,即,
,
所以,,
即到的距离相等,∴四点共圆.
23.
已知两点,点是直角坐标平面上的动点,若将点P的横坐标保持不变、纵坐标扩大到倍后得到点满足,
(1) 求动点P所在曲线C的轨迹方程;
(2)过点B作斜率为的直线l交曲线C于M,N两点,且满足,又点H关于原点O的对称点为点G,试问四点M,G,N,H是否共圆,若共圆,求出圆心坐标和半径;若不共圆,请说明理由.
【答案】(1);(2)见解析.
【知识点】根据直线与椭圆的位置关系求参数或范围、求直线与椭圆的交点坐标、轨迹问题——椭圆
【详解】试题分析:(1)确定向量AQ,BQ的坐标,利用,即可得到动点P所在曲线C的轨迹方程;(2)假设l的方程与椭圆方程联立,利用向量知识,确定M,N,G,H的坐标,进而确定点到四点的距离相等,从而可得结论.
详解:(1)依据题意,有,
∵,
∴x2﹣1+2y2=1.
∴动点P所在曲线C的轨迹方程是.
(2)因直线l过点B,且斜率为k=﹣,故有l:y=﹣.
联立方程组,得2x2﹣2x﹣1=0.
设两曲线的交点为M(x1,y1)、N(x2,y2),
∴x1+x2=1,y1+y2=.
又,点G与点H关于原点对称,
于是,可得点H(﹣1,﹣)、G(1,).
若线段MN、GH的中垂线分别为l1和l2,则有l1:y﹣=(x﹣),l2:.
联立方程组,解得l1和l2的交点为O1(,﹣).
因此,可算得|O1H|==,
|O1M|=
.
所以,四点M、G、N、H共圆,圆心坐标为O1(,﹣),半径为.
点睛:本题考查椭圆的标准方程,考查向量知识的运用,考查四点共圆,正确运用向量知识,确定圆心坐标与半径是关键,这道题目圆锥曲线中的求轨迹方程的方法;常见的方法有:数形结合法即几何法;相关点法,直接法;定义法,代入法,引入参数再消参的方法,交轨法是一种解决两直线交点的轨迹的方法,也是一种消参的方法.
24.
设双曲线:的一个焦点坐标为,离心率,,是双曲线上的两点,的中点.
(1)求双曲线的方程;
(2)求直线方程;
(3)如果线段的垂直平分线与双曲线交于、两点,问、、、四点是否共圆?若共圆证之,若不共圆给予充分理由.
【答案】(1)
(2)
(3)共圆,证明过程见解析
【知识点】根据直线与双曲线的位置关系求参数或范围、根据离心率求双曲线的标准方程、根据a、b、c求双曲线的标准方程
【分析】(1)利用离心率定义以及双曲线中的关系式即可求得双曲线方程;
(2)设出,直线方程为,联立方程,再结合中点坐标即可求得直线的方程;
(3)假设、、、四点共圆,且圆心为,只需证的中点满足即可得到、、、四点共圆.
【详解】(1)由题知,,
又,则,
所以,
则双曲线的方程为.
(2)设,
直线方程为,
联立得,
又的中点为,
所以,
即,解得,此时满足,
故直线方程为.
(3)假设、、、四点共圆,且圆心为,
为圆的弦,圆心在垂直平分线上,
又为圆的弦且垂直平分,圆心为中点,
下面只需证的中点满足即可.
由,得,,
由(1)得直线方程为,
由,得,
的中点,
,,
,,
,
即、、、四点在以为圆心,为半径的圆上.
25.
在平面直角坐标系中,动圆与圆:内切,且与圆:外切,记动圆的圆心的轨迹为.
(1)求轨迹的方程;
(2)已知分别为轨迹的左、右顶点,点不与重合.直线与直线交于点,与轴交于点,直线与直线的交点为,若四点共圆.求实数的值.
【答案】(1);
(2).
【知识点】根据直线与椭圆的位置关系求参数或范围、轨迹问题——椭圆
【分析】(1)根据两圆内切和外切满足的几何关系,即可得,结合椭圆的定义即可求解;
(2)由四点共圆,得到,表示出斜率,代入计算即可.
【详解】(1)圆:的圆心为,半径为;
圆:的圆心为,半径为;
因为,,设动圆的半径为,经分析可得,,
因为动圆与圆内切且与圆外切,
所以,两式相加,
所以点的轨迹为以,为焦点的椭圆,可设其方程为,
则,解得,所以椭圆方程为,
所以轨迹的方程为.
(2)由题意可知直线的斜率不为,故可设直线方程为,且
由易知:,
联立,可得,
所以则
即,
联立,可得,
所以直线的斜率为:,
所以直线的斜率为:,
因为四点共圆,且直线与轴垂直;
所以,
所以,即,解得:.
故实数的值为.
【点睛】关键点点睛:本题的关键是利用四点共圆,得到斜率之间的关系,借助韦达定理等内容求解.
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圆锥曲线
一、弦长、面积最值
1.
已知椭圆的离心率为,且经过点.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若一条直线与椭圆恰有一个公共点,则定义该直线为椭圆的切线,这个公共点称为切点.以椭圆(,且)上为切点的切线方程是(,且).
(ⅰ)过椭圆外一点作椭圆的两条切线,切点分别为,.若点在定直线上运动,求证:直线恒过定点,并求出该定点坐标;
(ⅱ)在(ⅰ)的条件下,设为坐标原点,求面积的最大值.
2.
已知动点到定点的距离和它到定直线距离的比是常数.
(1)求动点的轨迹;
(2)已知不过原点的直线与曲线交于、两点,若直线,直线,直线的斜率成等比数列.
①求直线的斜率;
②记以为直径的圆的面积分别为,试探究是否为定值,若是,求出此值;若不是,说明理由.
3.
已知动圆与直线相切且与圆外切.
(1)求圆心的轨迹的方程;
(2)若过定点的两条相互垂直的直线交曲线于A,C,B,D四点,求四边形面积的最小值.
4.
已知动点与两个顶点,的距离之比为,动点的轨迹为曲线.
(1)求的轨迹方程;
(2)已知,过直线上的动点()分别作圆的两条切线,(,为切点),与交于点.
(i)证明直线的方程为,并判断直线是否过定点;
(ii)是否存在点,使的面积最大?若存在,求出点坐标和面积最大值;若不存在,请说明理由.
5.
已知椭圆的离心率为,且过点,其左、右顶点分别为,为椭圆上异于的两点.
(1)求椭圆的方程.
(2)设直线的斜率分别为,且直线过定点.
①设和的面积分别为,求的最大值;
②证明为定值,并求出该定值.
二、定值问题
6.
椭圆的离心率为,左右顶点分别为,,上下顶点分别为,,四边形是边长为的菱形.
(1)求椭圆C的方程;
(2)已知A是椭圆C在第一象限上的点,B与A关于原点对称,为椭圆C的右焦点,连接与,并延长交椭圆C于D,E两点,若直线AB的斜率为,直线DE的斜率为,试探究是否为定值.若是,则求出这个定值;若不是,请说明理由.
7.
已知双曲线:的焦距为,且左右顶点分别为,,过点的直线与双曲线的右支交于,两点.
(1)求双曲线的方程;
(2)若直线的斜率为1,求弦长;
(3)记直线,的斜率分别为,,证明:是定值.
8.
设,两点的坐标分别为,,直线与相交于点,且它们的斜率之积为.设点的轨迹为曲线.
(1)求的方程;
(2)过原点的直线与交于,两点(与不重合),证明:直线与直线的斜率之积为定值,并求出该定值.
9.
已知以为焦点的抛物线的顶点为原点,点是抛物线的准线上任意一点,过点作抛物线的两条切线、,其中、为切点,设直线、的斜率分别是和.
(1)求抛物线的标准方程及其准线方程.
(2)求证:为定值.
(3)求证:直线过定点,并求出该定点.
10.
已知椭圆:的离心率为,,分别为的左、右焦点,,分别为的左、右顶点,椭圆的右顶点到右焦点的距离为1,为坐标原点.椭圆上一点在第一象限,点与点关于原点对称,连接,并延长与椭圆交于点.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若直线,的斜率分别为,,求证:为定值.
三、定点问题
11.
已知椭圆上任意一点到它的两个焦点的距离之和为4,且椭圆的离心率为.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)A,B是椭圆上关于x轴对称的两点,设,连接DB交椭圆于另一点E,证明直线AE 恒过x轴上的定点P.
12.
已知椭圆的上顶点为,四个顶点组成的四边形面积为.
(1)求椭圆的方程;
(2)过点的动直线与椭圆交于两点,点关于轴的对称点为点,求证:直线恒过定点,并求出定点坐标
13.
已知椭圆,点P为C的上顶点.
(1)求椭圆C的离心率;
(2)求椭圆上动点T到点P的距离的最大值;
(3)设与两坐标轴均不垂直的直线l与椭圆C交于异于P的两点A和B,设直线PA、PB的斜率分别为、.当时,判断直线l是否经过定点?若是,请求出这一定点;若不是,请说明理由.
14.
如图,已知直线与抛物线交于两点,且.
(1)求证:直线恒过定点,并求此定点;
(2)若交于点,点的坐标为,请你求出的值;
(3)在第(2)问的基础上,若是抛物线上的任一点,为抛物线的焦点,求的最小值及此时点的坐标.
15.
在平面直角坐标系xOy中,,曲线上有两点A,B,当时,.
(1)求曲线E方程;
(2)若点A在曲线E的右支上,点B在曲线E的左支上,点A,B,F三点不共线,且,试判断直线AB是否恒过一个定点,若是,求出这个定点的坐标;若不是,请说明理由.
四、相切问题
16.
已知椭圆的方程为,短轴长为2,右焦点为.
(1)求椭圆的方程;
(2)设是椭圆上的两点,,且直线AB与曲线相切,求直线AB的方程.
17.
已知点的坐标分别为,点是抛物线上的一个动点.
(1)求证:以点为圆心,为半径的圆与直线的相切;
(2)设直线与抛物线的另一个交点为点,连接,求证:.
18.
已知双曲线.
(1)若双曲线的离心率为,求的值;
(2)若直线与圆相切,证明:直线与双曲线的左右两支各有一个公共点.
19.
如图所示,已知抛物线的焦点为,直线过点.
(1)若直线与抛物线相切于点,求线段的长度;
(2)若直线与抛物线相交于,两点,且,直线与抛物线交于另一点,连接,记中点为,直线交于点,求的面积.
20.
已知点为圆上任意一点,点,线段的垂直平分线交直线于点,设点的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程;
(2)若过点的直线与曲线相切,且与直线分别交于点.
(i)证明:点为线段的中点;
(ii)求的取值范围.
五、四点共圆问题
21.
已知圆经过椭圆的右焦点及右顶点.
(1)求的方程;
(2)过点的直线与交于两点,求线段的中点的轨迹方程;
(3)过点作与轴平行的直线与交于点,直线与轴交于点,证明:点共圆.
22.
已知点N(1,2),过点N的直线交双曲线于A,B两点,且.
(1)求直线AB的方程;
(2)若过点N的直线交双曲线于C,D两点,且,那么A,B,C,D四点是否共圆?为什么?
23.
已知两点,点是直角坐标平面上的动点,若将点P的横坐标保持不变、纵坐标扩大到倍后得到点满足,
(1) 求动点P所在曲线C的轨迹方程;
(2)过点B作斜率为的直线l交曲线C于M,N两点,且满足,又点H关于原点O的对称点为点G,试问四点M,G,N,H是否共圆,若共圆,求出圆心坐标和半径;若不共圆,请说明理由.
24.
设双曲线:的一个焦点坐标为,离心率,,是双曲线上的两点,的中点.
(1)求双曲线的方程;
(2)求直线方程;
(3)如果线段的垂直平分线与双曲线交于、两点,问、、、四点是否共圆?若共圆证之,若不共圆给予充分理由.
25.
在平面直角坐标系中,动圆与圆:内切,且与圆:外切,记动圆的圆心的轨迹为.
(1)求轨迹的方程;
(2)已知分别为轨迹的左、右顶点,点不与重合.直线与直线交于点,与轴交于点,直线与直线的交点为,若四点共圆.求实数的值.
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