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新高考数学之圆锥曲线综合讲义第23讲齐次化处理(原卷版+解析)
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这是一份新高考数学之圆锥曲线综合讲义第23讲齐次化处理(原卷版+解析),共51页。试卷主要包含了解答题等内容,欢迎下载使用。
1.如图,设点A和B为抛物线y2=4px(p>0)上原点以外的两个动点,已知OA⊥OB,OM⊥AB.求点M的轨迹方程,并说明它表示什么曲线.
2.已知椭圆C:的焦点是、,且椭圆经过点。
(1)求椭圆C的方程;
(2)设直线与椭圆交于两点,且以为直径的圆过椭圆右顶点,求证:直线l恒过定点.
3.圆的切线与x轴正半轴,y轴正半轴围成一个三角形,当该三角形面积最小时,切点为P(如图),双曲线过点P且离心率为.
(1)求的方程;
(2)椭圆过点P且与有相同的焦点,直线过的右焦点且与交于A,B两点,若以线段AB为直径的圆心过点P,求的方程.
4.(2015•山西四模)分别过椭圆E:=1(a>b>0)左、右焦点F1、F2的动直线l1、l2相交于P点,与椭圆E分别交于A、B与C、D不同四点,直线OA、OB、OC、OD的斜率分别为k1、k2、k3、k4,且满足k1+k2=k3+k4,已知当l1与x轴重合时,|AB|=2,|CD|=.
(1)求椭圆E的方程;
(2)是否存在定点M,N,使得|PM|+|PN|为定值?若存在,求出M、N点坐标,若不存在,说明理由.
5.已知椭圆C:(a>b>0),四点P1(1,1),P2(0,1),P3(–1,),P4(1,)中恰有三点在椭圆C上.
(Ⅰ)求C的方程;
(Ⅱ)设直线l不经过P2点且与C相交于A,B两点.若直线P2A与直线P2B的斜率的和为–1,证明:l过定点.
6.已知点P是椭圆C:上一点,F1、F2分别是椭圆的左、右焦点,
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)设直线l不经过P点且与椭圆C相交于A,B两点.若直线PA与直线PB的斜率之和为1,问:直线l是否过定点?证明你的结论
7.如图,椭圆经过点,且离心率为.
(1)求椭圆E的方程;
(2)若经过点,且斜率为k的直线与椭圆E交于不同的两点P,Q(均异于点A),证明:直线AP与AQ的斜率之和为定值.
8.已知椭圆方程为,射线(x≥0)与椭圆的交点为M,过M作倾斜角互补的两条直线,分别与椭圆交于A、B两点(异于M).
(1)求证直线AB的斜率为定值;
(2)求△AMB面积的最大值.
9.已知椭圆两焦点分别为F1、F2、P是椭圆在第一象限弧上一点,并满足,过P作倾斜角互补的两条直线PA、PB分别交椭圆于A、B两点
(1)求P点坐标;
(2)求证直线AB的斜率为定值;
(3)求△PAB面积的最大值.
10.已知中心在原点的椭圆的一个焦点为,且过点.
(Ⅰ)求椭圆的方程;
(Ⅱ)过点作倾斜角互补的两条不同直线,分别交椭圆于另外两点,,求证:直线的斜率是定值.
11.已知椭圆两焦点、在y轴上,短轴长为,离心率为,P是椭圆在第一象限弧上一点,且,过P作关于直线对称的两条直线PA、PB分别交椭圆于A、B两点.
(1)求P点坐标;
(2)求证直线AB的斜率为定值.
12.如图,椭圆C:经过点P(1,),离心率e=,直线l的方程为x=4.
(1)求椭圆C的方程;
(2)AB是经过右焦点F的任一弦(不经过点P),设直线AB与直线l相交于点M,记PA,PB,PM的斜率分别为k1,k2,k3.问:是否存在常数λ,使得k1+k2=λk3?若存在,求λ的值;若不存在,说明理由.
13.如图,椭圆C:(a>b>0)经过点P(2,3),离心率e=,直线l的方程为y=4.
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)AB是经过(0,3)的任一弦(不经过点P).设直线AB与直线l相交于点M,记PA,PB,PM的斜率分别为k1,k2,k3.问:是否存在常数λ,使得?若存在,求λ的值.
14.在平面直角坐标系xOy中,已知椭圆1(a>b>0)的右顶点为(2,0),离心率为,P是直线x=4上任一点,过点M(1,0)且与PM垂直的直线交椭圆于A,B两点.
(1)求椭圆的方程;
(2)若P点的坐标为(4,3),求弦AB的长度;
(3)设直线PA,PM,PB的斜率分别为k1,k2,k3,问:是否存在常数λ,使得k1+k3=λk2?若存在,求出λ的值;若不存在,说明理由.
15.已知椭圆C:(a>b>0)的两个焦点分别为F1(-,0)、F2(,0).点M(1,0)与椭圆短轴的两个端点的连线相互垂直.
(1)求椭圆C的方程;
(2)已知点N的坐标为(3,2),点P的坐标为(m,n)(m≠3).过点M任作直线l与椭圆C相交于A、B两点,设直线AN、NP、BN的斜率分别为k1、k2、k3,若k1+k3=2k2,试求m,n满足的关系式.
16.已知椭圆C:的两个焦点分别为,点M(1,0)与椭圆短轴的两个端点的连线相互垂直.
(1)求椭圆C的方程;
(2)过点M(1,0)的直线与椭圆C相交于A、B两点,设点N(3,2),记直线AN、BN的斜率分别为k1、k2,求证:k1+k2为定值.
17.已知椭圆E:=1(a>b>0)的焦距为2,且该椭圆经过点.
(Ⅰ)求椭圆E的方程;
(Ⅱ)经过点P(﹣2,0)分别作斜率为k1,k2的两条直线,两直线分别与椭圆E交于M,N两点,当直线MN与y轴垂直时,求k1×k2的值.
18.已知椭圆C:=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1、F2,点A为椭圆的左顶点,点B为上顶点,|AB|=且|AF1|+|AF2|=4.
(1)求椭圆C的方程;
(2)过点F2作直线l交椭圆C于M、N两点,记AM、AN的斜率分别为k1、k2,若k1+k2=3,求直线l的方程.
19.设A,B为曲线C:上两点,A与B的横坐标之和为4.
(1)求直线AB的斜率;
(2)设M为曲线C上一点,C在M处的切线与直线AB平行,且AM⊥BM,求直线AB的方程.
20.椭圆:的离心率,长轴端点和短轴端点的距离为.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)点是圆上异于点和的任一点,直线与椭圆交于点,,直线与椭圆交于点,.设为坐标原点,直线,,,的斜率分别为,,,.问:是否存在常数,使得恒成立?若存在,求的值;若不存在,请说明理由.
21.已知椭圆过点,设椭圆的上顶点为,右顶点和右焦点分别为,,且.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)设直线交椭圆于,两点,设直线与直线的斜率分别为,,若,试判断直线是否过定点?若过定点,求出该定点的坐标;若不过定点,请说明理由.
22.已知椭圆,点在椭圆上,椭圆的离心率为.
(1)求椭圆的方程;
(2)设点为椭圆长轴的左端点,,为椭圆上异于椭圆长轴端点的两点,记直线,斜率分别为,,若,请判断直线是否过定点?若过定点,求该定点坐标,若不过定点,请说明理由.
23.已知圆,圆过点且与圆相切,设圆心的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程;
(2)点,为曲线上的两点(不与点重合),记直线的斜率分别为,若,请判断直线是否过定点. 若过定点,求该定点坐标,若不过定点,请说明理由.
24.在直角坐标系中,椭圆的离心率为,点在椭圆上.
(1)求椭圆的方程;
(2)若斜率存在,纵截距为的直线与椭圆相交于两点,若直线的斜率均存在,求证:直线的斜率依次成等差数列.
25.已知椭圆E:()经过点,离心率为.
(1)求E的方程;
(2)若点P是椭圆E的左顶点,直线l交E于异于点P的A,B两点,直线和的斜率之积为,求面积的最大值.
26.已知椭圆过点,直线与椭圆相交于两点(异于点).当直线经过原点时,直线斜率之积为.
(1)求椭圆的方程;
(2)若直线斜率之积为,求的最小值.
第23讲 齐次化处理
一、解答题
1.如图,设点A和B为抛物线y2=4px(p>0)上原点以外的两个动点,已知OA⊥OB,OM⊥AB.求点M的轨迹方程,并说明它表示什么曲线.
【答案】M的轨迹是以(2p,0)为圆心,以2p为半径的圆,去掉坐标原点.
【解析】
试题分析:由OA⊥OB可得A、B两点的横坐标之积和纵坐标之积均为定值,由OM⊥AB可用斜率处理,得到M的坐标和A、B坐标的联系,再注意到M在AB上,由以上关系即可得到M点的轨迹方程;此题还可以考虑设出直线AB的方程解决.
解:如图,点A,B在抛物线y2=4px上,
设,OA、OB的斜率分别为kOA、kOB.
∴
由OA⊥AB,得①
依点A在AB上,得直线AB方程
②
由OM⊥AB,得直线OM方程③
设点M(x,y),则x,y满足②、③两式,将②式两边同时乘以,
并利用③式,可得﹣•(﹣)+=﹣x2+,
整理得④
由③、④两式得
由①式知,yAyB=﹣16p2
∴x2+y2﹣4px=0
因为A、B是原点以外的两点,所以x>0
所以M的轨迹是以(2p,0)为圆心,以2p为半径的圆,去掉坐标原点.
考点:轨迹方程;抛物线的应用.
2.已知椭圆C:的焦点是、,且椭圆经过点。
(1)求椭圆C的方程;
(2)设直线与椭圆交于两点,且以为直径的圆过椭圆右顶点,求证:直线l恒过定点.
【答案】(1) (2)详见解析
【解析】
试题分析:(1)设出椭圆方程,由题意可得,再由椭圆的定义可得2a=4,解得a=2,b=1,进而得到椭圆方程;(2)由题意可知,直线l的斜率为0时,不合题意.不妨设直线l的方程为x=ky+m,代入椭圆方程,消去x,运用韦达定理和由题意可得MA⊥MB,向量垂直的条件:数量积为0,化简整理,可得
或m=2,即可得到定点
试题解析:(1)椭圆的方程为
,
所以所求椭圆的方程为
(2)方法一(1)由题意可知,直线的斜率为0时,不合题意.
(2)不妨设直线的方程为 .
由 消去得.
设,,则有……①, ………②
因为以为直径的圆过点,所以.
由,得.
将代入上式,
得. ……… ③
将①②代入③,得 ,解得或(舍).
综上,直线经过定点
方法二证明:(1) 当不存在时,易得此直线恒过点.
(2)当存在时.设直线,,.
由,可得.
……① ……. ②
由题意可知
,
可得 .
整理得 ③
把①②代入③整理得 由题意可知
解得
(i) 当,直线过定点(2,0)不符合题意,舍掉.
(ii) ,即,直线过定点,经检验符合题意.
综上所述,直线过定点
考点:1.椭圆方程;2.直线和椭圆相交的综合问题
3.圆的切线与x轴正半轴,y轴正半轴围成一个三角形,当该三角形面积最小时,切点为P(如图),双曲线过点P且离心率为.
(1)求的方程;
(2)椭圆过点P且与有相同的焦点,直线过的右焦点且与交于A,B两点,若以线段AB为直径的圆心过点P,求的方程.
【答案】(1);(2) ,或..
【解析】
试题分析:(1)设切点坐标为,则切线斜率为,切线方程为,即,此时,两个坐标轴的正半轴与切线围成的三角形面积为.由知当且仅当时有最大值,即S有最小值,因此点P得坐标为 ,由题意知解得,即可求出的方程;(2) 由(1)知的焦点坐标为,由此的方程为,其中.
由在上,得,显然,l不是直线y=0.设l的方程为x=my+,点由 得,因由题意知,所以 ,将韦达定理得到的结果代入式整理得,解得或,即可求出直线l的方程.
(1)设切点坐标为,则切线斜率为,切线方程为,即,此时,两个坐标轴的正半轴与切线围成的三角形面积为.由知当且仅当时有最大值,即S有最小值,因此点P得坐标为 ,
由题意知
解得,故方程为.
(2)由(1)知的焦点坐标为,由此的方程为,其中.
由在上,得,
显然,l不是直线y=0.设l的方程为x=my+,点
由 得,又是方程的根,因此 ,由得
因由题意知,所以 ,将①,②,③,④代入⑤式整理得,解得或,因此直线l的方程为,或.
考点:1.椭圆的方程;2.直线与椭圆的位置关系.
4.(2015•山西四模)分别过椭圆E:=1(a>b>0)左、右焦点F1、F2的动直线l1、l2相交于P点,与椭圆E分别交于A、B与C、D不同四点,直线OA、OB、OC、OD的斜率分别为k1、k2、k3、k4,且满足k1+k2=k3+k4,已知当l1与x轴重合时,|AB|=2,|CD|=.
(1)求椭圆E的方程;
(2)是否存在定点M,N,使得|PM|+|PN|为定值?若存在,求出M、N点坐标,若不存在,说明理由.
【答案】(1).(2)存在点M,N其坐标分别为(0,﹣1)、(0,1),使得|PM|+|PN|为定值2.
【解析】
试题分析:(1)由已知条件推导出|AB|=2a=2,|CD|=,由此能求出椭圆E的方程.
(2)焦点F1、F2坐标分别为(﹣1,0),(1,0),当直线l1或l2斜率不存在时,P点坐标为(﹣1,0)或(1,0),当直线l1,l2斜率存在时,设斜率分别为m1,m2,设A(x1,y1),B(x2,y2),由,得,由此利用韦达定理结合题设条件能推导出存在点M,N其坐标分别为(0,﹣1)、(0,1),使得|PM|+|PN|为定值2.
解:(1)当l1与x轴重合时,k1+k2=k3+k4=0,
即k3=﹣k4,
∴l2垂直于x轴,得|AB|=2a=2,|CD|=,
解得a=,b=,
∴椭圆E的方程为.
(2)焦点F1、F2坐标分别为(﹣1,0),(1,0),
当直线l1或l2斜率不存在时,P点坐标为(﹣1,0)或(1,0),
当直线l1,l2斜率存在时,设斜率分别为m1,m2,
设A(x1,y1),B(x2,y2),由,
得,
∴,,
===,
同理k3+k4=,
∵k1+k2=k3+k4,
∴,即(m1m2+2)(m2﹣m1)=0,
由题意知m1≠m2,
∴m1m2+2=0,
设P(x,y),则,
即,x≠±1,
由当直线l1或l2斜率不存在时,
P点坐标为(﹣1,0)或(1,0)也满足,
∴点P(x,y)点在椭圆上,
∴存在点M,N其坐标分别为(0,﹣1)、(0,1),使得|PM|+|PN|为定值2.
考点:直线与圆锥曲线的综合问题.
5.已知椭圆C:(a>b>0),四点P1(1,1),P2(0,1),P3(–1,),P4(1,)中恰有三点在椭圆C上.
(Ⅰ)求C的方程;
(Ⅱ)设直线l不经过P2点且与C相交于A,B两点.若直线P2A与直线P2B的斜率的和为–1,证明:l过定点.
【答案】(1) .
(2)证明见解析.
【详解】
试题分析:(1)根据,两点关于y轴对称,由椭圆的对称性可知C经过,两点.另外由知,C不经过点P1,所以点P2在C上.因此在椭圆上,代入其标准方程,即可求出C的方程;(2)先设直线P2A与直线P2B的斜率分别为k1,k2,再设直线l的方程,当l与x轴垂直时,通过计算,不满足题意,再设l:(),将代入,写出判别式,利用根与系数的关系表示出x1+x2,x1x2,进而表示出,根据列出等式表示出和的关系,从而判断出直线恒过定点.
试题解析:(1)由于,两点关于y轴对称,故由题设知C经过,两点.
又由知,C不经过点P1,所以点P2在C上.
因此,解得.
故C的方程为.
(2)设直线P2A与直线P2B的斜率分别为k1,k2,
如果l与x轴垂直,设l:x=t,由题设知,且,可得A,B的坐标分别为(t,),(t,).
则,得,不符合题设.
从而可设l:().将代入得
由题设可知.
设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=,x1x2=.
而
.
由题设,故.
即.
解得.
当且仅当时,,欲使l:,即,
所以l过定点(2,)
点睛:椭圆的对称性是椭圆的一个重要性质,判断点是否在椭圆上,可以通过这一方法进行判断;证明直线过定点的关键是设出直线方程,通过一定关系转化,找出两个参数之间的关系式,从而可以判断过定点情况.另外,在设直线方程之前,若题设中未告知,则一定要讨论直线斜率不存在和存在两种情况,其通法是联立方程,求判别式,利用根与系数的关系,再根据题设关系进行化简.
6.已知点P是椭圆C:上一点,F1、F2分别是椭圆的左、右焦点,
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)设直线l不经过P点且与椭圆C相交于A,B两点.若直线PA与直线PB的斜率之和为1,问:直线l是否过定点?证明你的结论
【答案】(1);(2)直线l过定点.证明见解析.
【分析】
(1)由椭圆定义可知,再代入P即可求出,写出椭圆方程;
(2)设直线l的方程,联立椭圆方程,求出和之间的关系,即可求出定点.
【详解】
(1)由,得,
又在椭圆上,
代入椭圆方程有,解得,
所以椭圆C的标准方程为.
(2)证明:当直线l的斜率不存在时,,,
,解得,不符合题意;
当直线l的斜率存在时,设直线l的方程,,,
由,整理得,
,,.
由,整理得,
即.
当时,此时,直线l过P点,不符合题意;
当时, 有解,此时直线l:过定点.
【点睛】
本题考查椭圆方程的求法,考查椭圆中直线过定点问题,属于中档题.
7.如图,椭圆经过点,且离心率为.
(1)求椭圆E的方程;
(2)若经过点,且斜率为k的直线与椭圆E交于不同的两点P,Q(均异于点A),证明:直线AP与AQ的斜率之和为定值.
【答案】(1);(2)所以直线、斜率之和为定值2.
【分析】
(1)运用离心率公式和,,的关系,解方程可得,进而得到椭圆方程;
(2)把直线的方程代入椭圆方程,运用韦达定理和直线的斜率公式,化简计算即可得到结论.
【详解】
解:(1)由题意知,,结合,解得,
椭圆的方程为;
(2)由题设知,直线的斜率不为0,
则直线的方程为,代入,得
,
由已知,设,,,
则,,
从而直线与的斜率之和:
.
所以直线、斜率之和为定值2.
【点睛】
(1)解答直线与椭圆的题目时,时常把两个曲线的方程联立,消去x(或y)建立一元二次方程,然后借助根与系数的关系,并结合题设条件建立有关参变量的等量关系.
(2)涉及到直线方程的设法时,务必考虑全面,不要忽略直线斜率为0或不存在等特殊情形.
8.已知椭圆方程为,射线(x≥0)与椭圆的交点为M,过M作倾斜角互补的两条直线,分别与椭圆交于A、B两点(异于M).
(1)求证直线AB的斜率为定值;
(2)求△AMB面积的最大值.
【答案】(Ⅰ)证明见解析;(Ⅱ).
【分析】
(1)设,求得M的坐标,则可表示出AM的直线方程和BM的直线方程,分别与椭圆的方程联立求得和,进而求得AB的斜率;(2)设出直线AB的方程与椭圆方程联立消去y,利用判别式大于0求得m的范围,进而表示出三角形AMB的面积,利用m的范围确定面积的最大值.
【详解】
(Ⅰ)斜率k存在,不妨设k>0,求出M(,2).
直线MA方程为,
分别与椭圆方程联立,可解出,
同理得,直线MB方程为.
∴ ,为定值.
(Ⅱ)设直线AB方程为,与联立,消去y得
.
由>0得一4<m<4,且m≠0,
点M到AB的距离为.
设△AMB的面积为S.
∴.
当时,得.
【点睛】
本题主要考查了直线与圆锥曲线的综合问题.考查了学生分析问题和解决问题的能力. 探索圆锥曲线的定值问题常见方法有两种:① 从特殊入手,先根据特殊位置和数值求出定值,再证明这个值与变量无关;② 直接推理、计算,并在计算推理的过程中消去变量,从而得到定值.
9.已知椭圆两焦点分别为F1、F2、P是椭圆在第一象限弧上一点,并满足,过P作倾斜角互补的两条直线PA、PB分别交椭圆于A、B两点
(1)求P点坐标;
(2)求证直线AB的斜率为定值;
(3)求△PAB面积的最大值.
【答案】(1).(2)是定值为.(3).
【解析】
【分析】
(1)根据,用坐标表示,结合点P(x,y)在曲线椭圆上,即可求得点P的坐标;
(2)设出BP的直线方程与椭圆方程联立,从而可求A、B的坐标,进而可得AB的斜率为定值;
(3)设AB的直线方程:,与椭圆方程联立,可确定,求出P到AB的距离,进而可表示△PAB面积,利用基本不等式可求△PAB面积的最大值.
【详解】
(1)由题可得,,
设P0(x0,y0)(x0>0,y0>0)
则,,
∴,
∵点P(x0,y0)在曲线上,则,
∴,从而,得.
则点P的坐标为.
(2)由题意知,两直线PA、PB的斜率必存在,设PB的斜率为k(k>0),
则BP的直线方程为:.
由得,
设B(xB,yB),则,
同理可得,则,.
所以AB的斜率为定值.
(3)设AB的直线方程:.
由,得,
由,得
P到AB的距离为,
则.
当且仅当取等号
∴△PAB面积的最大值为.
【点睛】
本题以椭圆的标准方程及向量为载体,考查直线与椭圆的位置关系,考查三角形的面积计算及利用基本不等式求最值,解题的关键是直线与椭圆方程联立,利用韦达定理进行解题.
10.已知中心在原点的椭圆的一个焦点为,且过点.
(Ⅰ)求椭圆的方程;
(Ⅱ)过点作倾斜角互补的两条不同直线,分别交椭圆于另外两点,,求证:直线的斜率是定值.
【答案】(Ⅰ);(Ⅱ)见解析.
【解析】
【分析】
(1)设椭圆C的方程为:,利用已知条件,求出a,b,即可得出椭圆C的方程;
(2)设出直线PA、PB的方程与椭圆方程联立,求出A,B的坐标,利用斜率公式,即可证明直线AB的斜率为定值.
【详解】
(Ⅰ)设椭圆方程为()
则有 又
∴
∴ 解得
∴
∴椭圆的方程为
或解:椭圆的另一焦点为
由
得 又
∴
∴椭圆的方程为
(Ⅱ)依题意,直线,都不垂直于轴
设直线方程为,则直线方程为
由 得
∵
∴ 同理
∴=
故直线的斜率是定值
【点睛】
本题考查椭圆的方程,考查直线与椭圆的位置关系,考查直线的斜率公式,考查学生的计算能力,正确运用韦达定理是关键.
11.已知椭圆两焦点、在y轴上,短轴长为,离心率为,P是椭圆在第一象限弧上一点,且,过P作关于直线对称的两条直线PA、PB分别交椭圆于A、B两点.
(1)求P点坐标;
(2)求证直线AB的斜率为定值.
【答案】(1);(2)证明见解析.
【分析】
(1)由已知可解出椭圆方程,然后设出,结合,即可解出点P的坐标;
(2)由(1)知轴,直线PA,PB斜率互为相反数,设PB的直线方程为,与椭圆方程联立,即可解出,同理可得,然后解出,即可算出AB的斜率.
【详解】
解:(1)设椭圆的方程为,由题意可得,
,即,
,
椭圆方程为,
焦点坐标为,,
设,
则,,
,
点P在曲线上,则,
,
从而,得,则点P的坐标为;
(2)由(1)知轴,直线PA,PB斜率互为相反数,
设PB的斜率为,则PB的直线方程为,
由,
得,
设,则,
同理可得,则,
,
所以AB的斜率为定值.
【点睛】
本题考查了椭圆的方程和性质,考查椭圆和直线的位置关系,属于较难题.
12.如图,椭圆C:经过点P(1,),离心率e=,直线l的方程为x=4.
(1)求椭圆C的方程;
(2)AB是经过右焦点F的任一弦(不经过点P),设直线AB与直线l相交于点M,记PA,PB,PM的斜率分别为k1,k2,k3.问:是否存在常数λ,使得k1+k2=λk3?若存在,求λ的值;若不存在,说明理由.
【答案】(1)(2)答案见解析
【解析】试题分析:(1)由题意将点P (1,)代入椭圆的方程,得到,再由离心率为e=,将a,b用c表示出来代入方程,解得c,从而解得a,b,即可得到椭圆的标准方程;
(2)方法一:可先设出直线AB的方程为y=k(x﹣1),代入椭圆的方程并整理成关于x的一元二次方程,设A(x1,y1),B(x2,y2),利用根与系数的关系求得x1+x2=,,再求点M的坐标,分别表示出k1,k2,k3.比较k1+k2=λk3即可求得参数的值;
方法二:设B(x0,y0)(x0≠1),以之表示出直线FB的方程为,由此方程求得M的坐标,再与椭圆方程联立,求得A的坐标,由此表示出k1,k2,k3.比较k1+k2=λk3即可求得参数的值
解:(1)椭圆C:经过点P (1,),可得①
由离心率e=得=,即a=2c,则b2=3c2②,代入①解得c=1,a=2,b=
故椭圆的方程为
(2)方法一:由题意可设AB的斜率为k,则直线AB的方程为y=k(x﹣1)③
代入椭圆方程并整理得(4k2+3)x2﹣8k2x+4k2﹣12=0
设A(x1,y1),B(x2,y2),
x1+x2=,④
在方程③中,令x=4得,M的坐标为(4,3k),
从而,,=k﹣
注意到A,F,B共线,则有k=kAF=kBF,即有==k
所以k1+k2=+=+﹣(+)
=2k﹣×⑤
④代入⑤得k1+k2=2k﹣×=2k﹣1
又k3=k﹣,所以k1+k2=2k3
故存在常数λ=2符合题意
方法二:设B(x0,y0)(x0≠1),则直线FB的方程为
令x=4,求得M(4,)
从而直线PM的斜率为k3=,
联立,得A(,),
则直线PA的斜率k1=,直线PB的斜率为k2=
所以k1+k2=+=2×=2k3,
故存在常数λ=2符合题意
考点:直线与圆锥曲线的关系;椭圆的标准方程.
视频
13.如图,椭圆C:(a>b>0)经过点P(2,3),离心率e=,直线l的方程为y=4.
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)AB是经过(0,3)的任一弦(不经过点P).设直线AB与直线l相交于点M,记PA,PB,PM的斜率分别为k1,k2,k3.问:是否存在常数λ,使得?若存在,求λ的值.
【答案】(Ⅰ) +=1(Ⅱ) 2
【解析】
试题分析:(Ⅰ)通过将点P(2,3)代入椭圆方程,结合离心率计算即得结论;(Ⅱ)分AB斜率存在、不存在两种情况讨论,结合韦达定理计算即得结论
试题解析:(Ⅰ)由已知得 解得a=4,b=,c=2.
所以椭圆C的方程为+=1.
(Ⅱ)当直线AB不存在斜率时,A(0,-2),B(0,2),M(0,4),
此时k2==,k1==,k3==-,
+=-4,可得λ=2.
当直线AB存在斜率时,可设为k(k≠0),则直线AB的方程为y=kx+3.
设A(x1,y1),B(x2,y2),联立直线AB与椭圆的方程,得
消去y,化简整理得,(4k2+3)x2+24kx-12=0,
所以x1+x2=,x1x2=,
而+=+=+==.
又M点坐标为(,4),所以==.
故可得λ=2.因此,存在常数2,使得+=恒成立.
考点:直线与圆锥曲线的综合问题;椭圆的简单性质
14.在平面直角坐标系xOy中,已知椭圆1(a>b>0)的右顶点为(2,0),离心率为,P是直线x=4上任一点,过点M(1,0)且与PM垂直的直线交椭圆于A,B两点.
(1)求椭圆的方程;
(2)若P点的坐标为(4,3),求弦AB的长度;
(3)设直线PA,PM,PB的斜率分别为k1,k2,k3,问:是否存在常数λ,使得k1+k3=λk2?若存在,求出λ的值;若不存在,说明理由.
【答案】(1);(2);(3)存在,λ=2,计算见解析
【分析】
(1)根据题意可知,再由离心率公式可得,然后根据得出,即可得椭圆的方程;
(2)根据 点的坐标写出直线方程,与椭圆联立解得坐标,利用两点间距离公式即可求得弦的长度;
(3)先假设存在,后分直线斜率存在和不存在两种情况进行求解,直线斜率不存在时容易的,直线斜率存在时,设点坐标,与椭圆联立,再分别求出,进行化简整理即可得到的值.
【详解】
(1)由题知,,
,,
∴椭圆方程为.
(2),
,
∵直线与直线垂直,
∴,
∴直线方程,即,
联立,得
或,
,,
.
(3)假设存在常数,使得.
当直线的斜率不存在时,其方程为,代入椭圆方程得,,此时,易得,
当直线的斜率存在时,设直线的方程为,,
代入椭圆方程得(1+4k2)x2﹣8k2x+4k2﹣4=0,
,,
直线方程为,则
,
,
,
,
,
即,
化简得:,
将,,,,代入并化简得:
.
综上:.
【点睛】
本题考查的是椭圆标准方程基本量的运算以及椭圆的几何性质、直线与椭圆的应用和圆锥曲线中的定值问题,是难题.
15.已知椭圆C:(a>b>0)的两个焦点分别为F1(-,0)、F2(,0).点M(1,0)与椭圆短轴的两个端点的连线相互垂直.
(1)求椭圆C的方程;
(2)已知点N的坐标为(3,2),点P的坐标为(m,n)(m≠3).过点M任作直线l与椭圆C相交于A、B两点,设直线AN、NP、BN的斜率分别为k1、k2、k3,若k1+k3=2k2,试求m,n满足的关系式.
【答案】(1);(2)m-n-1=0
【解析】
试题分析:(1)利用M与短轴端点构成等腰直角三角形,可求得b的值,进而得到椭圆方程;(2)设出过M的直线l的方程,将l与椭圆C联立,得到两交点坐标关系,然后将k1+k3表示为直线l斜率的关系式,化简后得k1+k3=2,于是可得m,n的关系式.
试题解析:(1)由题意,c=,b=1,所以a=
故椭圆C的方程为
(2)①当直线l的斜率不存在时,方程为x=1,代入椭圆得,y=±
不妨设A(1,),B(1,-)
因为k1+k3==2
又k1+k3=2k2,所以k2=1
所以m,n的关系式为=1,即m-n-1=0
②当直线l的斜率存在时,设l的方程为y=k(x-1)
将y=k(x-1)代入,
整理得:(3k2+1)x2-6k2x+3k2-3=0
设A(x1,y1),B(x2,y2),则
又y1=k(x1-1),y2=k(x2-1)
所以k1+k3=
=
=
=
==2
所以2k2=2,所以k2==1
所以m,n的关系式为m-n-1=0
综上所述,m,n的关系式为m-n-1=0.
考点:椭圆标准方程,直线与椭圆位置关系,
16.已知椭圆C:的两个焦点分别为,点M(1,0)与椭圆短轴的两个端点的连线相互垂直.
(1)求椭圆C的方程;
(2)过点M(1,0)的直线与椭圆C相交于A、B两点,设点N(3,2),记直线AN、BN的斜率分别为k1、k2,求证:k1+k2为定值.
【答案】(1) (2)见证明
【分析】
(1)根据几何条件得即可,(2)先考虑斜率不存在时特殊情况,再考虑斜率存在情况,设直线方程以及交点坐标,化简,联立直线方程与椭圆方程,根据韦达定理代入化简即得结果.
【详解】
(1)依题意, 由已知得,解得
所以椭圆的方程为
(2)①当直线的斜率不存在时,由解得
设
②当直线的斜率存在时,设直线的方程为
代入化简整理得
依题意,直线与椭圆必相交于两点,设则
又
故
=
=
=为定值.
综上,为定值2.
【点睛】
本题考查椭圆方程以及直线与椭圆位置关系,考查综合分析求解能力,属中档题.
17.已知椭圆E:=1(a>b>0)的焦距为2,且该椭圆经过点.
(Ⅰ)求椭圆E的方程;
(Ⅱ)经过点P(﹣2,0)分别作斜率为k1,k2的两条直线,两直线分别与椭圆E交于M,N两点,当直线MN与y轴垂直时,求k1×k2的值.
【答案】(Ⅰ)+y2=1(Ⅱ)
【解析】
试题分析:(Ⅰ)由题意得,2c=2,=1;从而求椭圆E的方程;
(Ⅱ)由题意知,当k1=0时,M点的纵坐标为0,点N的纵坐标为0,故不成立;当k1≠0时,直线PM:y=k1(x+2);联立方程得(+4)y2﹣=0;从而解得yM=;可得M(,),N(,);从而可得(k2﹣k1)(4k2k1﹣1)=0,从而解得.
解:(Ⅰ)由题意得,2c=2,=1;
解得,a2=4,b2=1;
故椭圆E的方程为+y2=1;
(Ⅱ)由题意知,当k1=0时,M点的纵坐标为0,
直线MN与y轴垂直,
则点N的纵坐标为0,
故k2=k1=0,这与k2≠k1矛盾.
当k1≠0时,直线PM:y=k1(x+2);
由得,
(+4)y2﹣=0;
解得,yM=;
∴M(,),
同理N(,),
由直线MN与y轴垂直,则=;
∴(k2﹣k1)(4k2k1﹣1)=0,
∴k2k1=.
考点:直线与圆锥曲线的关系;椭圆的标准方程.
18.已知椭圆C:=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1、F2,点A为椭圆的左顶点,点B为上顶点,|AB|=且|AF1|+|AF2|=4.
(1)求椭圆C的方程;
(2)过点F2作直线l交椭圆C于M、N两点,记AM、AN的斜率分别为k1、k2,若k1+k2=3,求直线l的方程.
【答案】(1);(2)
【分析】
(1)依题意得到关于、的方程组,解得即可;
(2)设,,设直线的方程为,联立直线与曲线方程消元,列出韦达定理,由,即,即可得到方程,解得即可;
【详解】
解:(1)依题意可得解得,所以椭圆方程为
(2)由(1)设,,,设直线的方程为,联立方程得,消去整理得,所以,
因为,,所以,
因为,即,
所以
代入得
解得
即:
【点睛】
本题考查待定系数法求椭圆方程,直线与椭圆的综合应用,属于中档题.
19.设A,B为曲线C:上两点,A与B的横坐标之和为4.
(1)求直线AB的斜率;
(2)设M为曲线C上一点,C在M处的切线与直线AB平行,且AM⊥BM,求直线AB的方程.
【答案】(1)1;(2)y=x+7..
【分析】
(1)设两点坐标,代入抛物线方程 相减后可求得的斜率;
(2)由C在M处的切线与直线AB平行,可求得切点坐标,设直线AB的方程为y=x+m,代入抛物线方程可得中点为,AM⊥BM等价于,这样可求得值.
【详解】
解:(1)设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1≠x2,,x1+x2=4,于是直线AB的斜率.
(2)由,得.
设M(x3,y3),由题设知,解得x3=2,于是M(2,1).
设直线AB的方程为y=x+m,故线段AB的中点为N(2,2+m),|MN|=|m+1|.
将y=x+m代入得x2-4x-4m=0.
当Δ=16(m+1)>0,即m>-1时,.
从而.
由题设知|AB|=2|MN|,即,解得m=7.
所以直线AB的方程为y=x+7.
【点睛】
本题考查直线与抛物线相交问题,解题时设直线方程方程为y=x+m是解题关键.通过它与抛物线方程联立,可得中点N的横坐标,从而得,而AM⊥BM等价于,因此可求得.本题解法中没有用到特殊方法,求切点坐标,求直线方程,求弦长等都是最基本的方法,务必牢固掌握.
20.椭圆:的离心率,长轴端点和短轴端点的距离为.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)点是圆上异于点和的任一点,直线与椭圆交于点,,直线与椭圆交于点,.设为坐标原点,直线,,,的斜率分别为,,,.问:是否存在常数,使得恒成立?若存在,求的值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1);(2)存在,.
【分析】
(1)由已知条件列出关于的方程组,解之可得椭圆标准方程;
(2)由题意直线,斜率存在且均不为0,设直线方程为,,,直线方程代入椭圆方程整理后应用韦达定理得,代入,同理用代替,代替,得,由两者相等可求得.
【详解】
(1)设椭圆焦距为,由,解得,.
∴椭圆的标准方程为.
(2)由题意直线,斜率存在且均不为0,设直线方程为,,,
由得,.
∴,.①
又,②
从而①代入②得.又,以替代,以替代,
同理可得,∴,
∴对恒成立,解得或(舍),经检验,此时,因此存在.
【点睛】
本题考查由离心率求椭圆的标准方程,考查直线与椭圆的位置关系.在直线与椭圆相交问题中常常采用设而不求的思想方法.本题考查了学生的运算求解能力,逻辑推理能力.属于中档题.
21.已知椭圆过点,设椭圆的上顶点为,右顶点和右焦点分别为,,且.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)设直线交椭圆于,两点,设直线与直线的斜率分别为,,若,试判断直线是否过定点?若过定点,求出该定点的坐标;若不过定点,请说明理由.
【答案】(1) (2)直线过定点,该定点的坐标为.
【详解】
(1)因为椭圆过点,所以 ①,
设为坐标原点,因为,所以,又,所以 ②,
将①②联立解得(负值舍去),所以椭圆的标准方程为.
(2)由(1)可知,设,.
将代入,消去可得,
则,,,
所以
,
所以,此时,所以,
此时直线的方程为,即,
令,可得,所以直线过定点,该定点的坐标为.
22.已知椭圆,点在椭圆上,椭圆的离心率为.
(1)求椭圆的方程;
(2)设点为椭圆长轴的左端点,,为椭圆上异于椭圆长轴端点的两点,记直线,斜率分别为,,若,请判断直线是否过定点?若过定点,求该定点坐标,若不过定点,请说明理由.
【答案】(1);(2)直线过定点.
【分析】
(1)根据点在椭圆上以及离心率列出方程组,求解出的值则椭圆方程可求;
(2)考虑直线的斜率是否存在,若斜率存在,设出直线的方程以及点的坐标,根据求解出之间的关系从而确定出定点坐标;若斜率不存在可直接进行验证,即可得到最终结果.
【详解】
(1)因为椭圆过点且离心率为,
所以,所以解得,所以椭圆方程为;
(2)因为,设,当直线的斜率存在时,设直线,
因为,所以,所以,
又因为,所以,
所以,所以,
所以,所以或,
当时,,此时过点不符合题意,
当时,,此时过定点;
当直线的斜率不存在时,,所以坐标为,
所以,满足要求,
综上可知:直线过定点.
【点睛】
本题考查圆锥曲线的综合问题,涉及椭圆方程求解以及椭圆中直线过定点问题,主要考查学生的转化与计算能力,难度较难.
23.已知圆,圆过点且与圆相切,设圆心的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程;
(2)点,为曲线上的两点(不与点重合),记直线的斜率分别为,若,请判断直线是否过定点. 若过定点,求该定点坐标,若不过定点,请说明理由.
【答案】(1) (2)见解析
【分析】
(1)结合题意发现圆心C的轨迹是以D,B为焦点的椭圆,建立方程,即可.(2)设出直线PQ的方程,建立方程,将直线方程代入椭圆方程,结合根与系数关系,得到m,k的关系式,计算定点,即可.
【详解】
(1)设圆C的半径为r,依题意,|CB|=r,|CD|=4-r,
进而有|CB|+|CD|=4,所以圆心C的轨迹是以D,B为焦点的椭圆,
所以圆心C的轨迹方程为.
(2)设点的坐标分别为,
设直线的方程为(直线的斜率存在),
可得,
整理为:,
联立,消去得:,
由 ,有,
有,,
,可得,
故有:
整理得:,解得:或,
当时直线的方程为,即,过定点不合题意,
当时直线的方程为,即,过定点.
【点睛】
本道题考查了椭圆方程计算,考查了直线与椭圆位置关系,难度偏难.
24.在直角坐标系中,椭圆的离心率为,点在椭圆上.
(1)求椭圆的方程;
(2)若斜率存在,纵截距为的直线与椭圆相交于两点,若直线的斜率均存在,求证:直线的斜率依次成等差数列.
【答案】(1)(2)见解析
【解析】
【分析】
(1)由可得,,又,,又在椭圆上,可得,据此即可得出.
(2)设,代入知,设,则, 则 可以用表示,将上面两式代入即可得到,即问题得证.
【详解】
(1)由知
(2)设,代入知
设,则,
∴直线的斜率依次成等差数列。
【点睛】
本题考查椭圆的标准方程,直线与椭圆的位置关系,考查韦达定理,考查计算能力,属于难题.
25.已知椭圆E:()经过点,离心率为.
(1)求E的方程;
(2)若点P是椭圆E的左顶点,直线l交E于异于点P的A,B两点,直线和的斜率之积为,求面积的最大值.
【答案】(1);(2).
【分析】
(1)根据离心率和椭圆上一点的坐标结合可解得得椭圆方程.
(2)分类讨论,若直线斜率不存在,设方程为,代入求得交点坐标,由直线和的斜率之积为,求出,从而可得三角形面积,
若直线斜率存在,设,,l:,直线方程代入椭圆方程后应用韦达定理得,计算,由得的关系,在存在的情况下,求出三角形的面积,并利用换元法求得取值范围,结合斜率不存在的情形得最大值.
【详解】
解:(1)因为点在椭圆上,离心率为,
∴,得,
所以E的方程为.
(2)由题意知P(,0),
当直线l的斜率不存在时,设l:,与联立,不妨设A、B点的坐标分别为,,
由,得,
解得或(舍去),
所以此时.
当直线l的斜率存在时,设,,l:,
由,
消去y得:,
则,,
则.
因为,
所以,且,
则,
所以,
整理得,
所以,或,
当时,直线的方程为,
此时直线l恒过定点,显然不适合题意,
当时,直线l的方程为,
此时直线恒过点,
所以满足,,且,
,,
因为
,
点到直线l:的距离,
所以
,
令,,则,
所以
,
由得,
所以,
综上所述,面积的最大值为.
【点睛】
本题考查求椭圆方程,考查直线与椭圆相交中三角形面积最值问题.解题方法是“设而不求”的思想方法,即设交点坐标为,斜率存在时,设直线方程,代入椭圆方程后应用韦达定理得(需要根据方便性,可能得),代入条件求得参数的关系,从而化简所设直线方程,并求得三角形面积,利用换元法求得面积的范围,斜率不存在时,设直线方程为,由已知条件求出从而得三角形面积.最终可得结论.
26.已知椭圆过点,直线与椭圆相交于两点(异于点).当直线经过原点时,直线斜率之积为.
(1)求椭圆的方程;
(2)若直线斜率之积为,求的最小值.
【答案】 (1).(2).
【解析】
试题分析:(1)设出直线方程,利用直线的斜率公式、点在椭圆上求出椭圆的标准方程;
(2)联立直线和椭圆的方程,得到关于的一元二次方程,利用根与系数的关系、直线的斜率公式和弦长公式进行求解.
试题解析:设直线,
(1)当经过原点时,,
此时,
又,
椭圆方程为.
(2)由,
,,
由,
,
,
,
,
,
恒过定点,
===,
当时,的最小值为3,
当直线的斜率为零时,不合题意,
综上,.
点睛:定点、定值问题通常是通过设参数或取特殊值来确定“定点”是什么、“定值”是多少,或者将该问题涉及的几何式转化为代数式或三角问题,证明该式是恒定的. 定点、定值问题同证明问题类似,在求定点、定值之前已知该值的结果,因此求解时应设参数,运用推理,到最后必定参数统消,定点、定值显现.
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