专题16 圆锥曲线中的定值、定点问题-备战2022年新高考数学必考点提分精练(新高考地区专用)
展开专题16 圆锥曲线中的定值、定点问题
一、单选题
1.已知抛物线,圆,直线自上而下顺次与上述两曲线交于,,,四点,则下列各式结果为定值的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】
如图,设四点横坐标为,根据题意和抛物线的定义可得、,联立直线方程和抛物线方程,消y得出关于x的一元二次方程,结合韦达定理可得,进而得出结果.
【详解】
如图,
分别设四点横坐标为,
由得焦点,准线,
由定义得,,又,
所以,同理:
由消去y整理得,
设,则,即.
故选:A
2.已知椭圆的左、右焦点分别为,,直线过且与椭圆相交于不同的两点,、不在轴上,那么△的周长( )
A.是定值
B.是定值
C.不是定值,与直线的倾斜角大小有关
D.不是定值,与取值大小有关
【答案】B
【解析】
【分析】
由直线过且与椭圆相交于不同的两点,,且,为椭圆两焦点,根据椭圆的定义即可得△的周长为,则答案可求.
【详解】
椭圆,
椭圆的长轴长为,
∴△的周长为.
故选:B.
3.已知椭圆:,,分别为它的左右焦点,,分别为它的左右顶点,已知定点,点是椭圆上的一个动点,下列结论中不正确的是( )
A.存在点,使得 B.直线与直线斜率乘积为定值
C.有最小值 D.的范围为
【答案】A
【解析】
【分析】
根据的值判断A选项;通过计算直线与直线斜率乘积判断B选项;结合椭圆的定义以及基本不等式判断C选项;结合椭圆的定义来判断D选项.
【详解】
对于A,依题意,
,A选项错误.
对于B,设,则,
,为定值,B选项正确.
对于C,,
,
当且仅当时等号成立.C选项正确.
对于D,Q在椭圆外,设直线、与椭圆相交于如图所示,
则,
,,
,即,
所以
所以.D选项正确.
故选:A
4.已知点,动点P到直线的距离为d,,则( )
A.点P的轨迹是以为直径的圆 B.点P的轨迹曲线的离心率等于
C.点P的轨迹方程为 D.△的周长为定值
【答案】C
【解析】
【分析】
设,根据整理可得轨迹方程,利用轨迹方程依次判断各个选项即可得到结果.
【详解】
设,则,,由,
,整理可得:,即点轨迹为椭圆且方程为,A错误,C正确;
由方程得:,,则离心率,B错误;
由椭圆定义知:△周长为,D错误.
故选:C.
5.已知点,关于坐标原点对称,,以为圆心的圆过,两点,且与直线相切.若存在定点,使得当运动时,为定值,则点的坐标为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】
设点的坐标为,根据以为圆心的圆过,两点,得到,再由与直线相切,得到,联立得到,然后结合抛物线的定义求解.
【详解】
解:线段为的一条弦,是弦的中点,
圆心在线段的中垂线上,
设点的坐标为,则,
与直线相切,,
,
整理得,
的轨迹是以为焦点,为准线的抛物线,
,
当为定值时,则点与点重合,即的坐标为,
存在定点使得当运动时,为定值.
故选:D.
6.如图,P是椭圆第一象限上一点,A,B,C是椭圆与坐标轴的交点,O为坐标原点,过A作AN平行于直线BP交y轴于N,直线CP交x轴于M,直线BP交x轴于E.现有下列三个式子:①;②;③.其中为定值的所有编号是( )
A.①③ B.②③ C.①② D.①②③
【答案】D
【解析】
【分析】
根据斜率的公式,可以得到的值是定值,然后结合已知逐一判断即可.
【详解】
设,所以有,,
因此,
所以有,,,,
,,故,,.
故选:D
【点睛】
关键点睛:利用斜率公式得到之间的关系是解题的关键.
7.已知、分别为双曲线的左、右焦点,且,点P为双曲线右支一点,为的内心,若成立,给出下列结论:
①点的横坐标为定值a;
②离心率;
③;
④当轴时,.
上述结论正确的是( )
A.①② B.②③ C.①②③ D.②③④
【答案】C
【解析】
【分析】
利用双曲线的定义、几何性质以及题意对选项逐个分析判断即可
【详解】
对于①,设内切圆与的切点分别为,则由切线长定理可得
,
因为,,
所以,所以点的坐标为,
所以点的横坐标为定值a,所以①正确,
对于②,因为,所以,
化简得,即,解得,
因为,所以,所以②正确,
对于③,设的内切圆半径为,由双曲线的定义可得,,
因为,,
所以,
所以,所以③正确,
对于④,当轴时,可得,此时,所以,所以④错误,
故选:C
8.已知动点在双曲线上,双曲线的左、右焦点分别为、,下列结论正确的是( )
A.双曲线的离心率为
B.双曲线的渐近线方程为
C.双曲线与已知双曲线C的渐近线并不相同
D.动点到两条渐近线的距离之积为定值
【答案】D
【解析】
【分析】
根据双曲线的方程求出的值,可求得双曲线的离心率和渐近线方程,可判断A、B选项的正误;求出双曲线的渐近线方程可判断C的正误;设点的坐标为,利用点到直线距离公式结合双曲线的方程可判断D的正误.
【详解】
对于双曲线,,,,
所以,双曲线的离心率,A选项错误;
双曲线的渐近线方程为,B选项错误;
对于双曲线,,,焦点在轴,
所以渐近线方程为,
与双曲线的渐近线方程相同,C选项错误;
设点的坐标为,
则,即,
则到两条渐近线的距离之积为为定值,D选项正确.
故选:D.
9.已知点A、B、C为椭圆:上的三点,为坐标原点,当时,称为“稳定三角形”,则这样的“稳定三角形”( )
A.不存在 B.存在有限个
C.有无数个但面积不为定值 D.有无数个且面积为定值
【答案】D
【解析】
【分析】
设为椭圆上的三个动点,根据题意化简整理即可得到,进而再结合平面向量的夹角坐标公式求出夹角的余弦值,进而表示出的面积,同时证得其为定值,结合重心的性质即可得出结论.
【详解】
设为椭圆上的三个动点,
因为,所以,所以,
,因此有,即
,而
所有,整理得,
将看成关于的方程,即,
,因,所以,
所以存在有无数组使得成立;
由重心的性质可知面积相等,
故只需先求的面积即可;
则,
,
,
则
所以,因此,
所以的面积为定值.
故选:D.
【点睛】
求定值问题常见的方法有两种:
(1)从特殊入手,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.
二、多选题
10.已知抛物线:过点,焦点为,准线为,过点的直线交于,两点,,分别交于,两点,则( )
A. B.最小值为4
C.准线的方程为 D.以为直径的圆恒过定点,
【答案】BCD
【解析】
【分析】
对于A,将点代入抛物线方程中可求出的值;对于B,当为通径时,其取最小值;对于C,由于,从而可得准线方程;对于D,设直线的方程为,,,由题意可求出,,从而可得以为直径的圆的方程,整理后可得其过定点
【详解】
把点代入曲线可得,∴,故A错误;
抛物线的方程为,把代入可得,∴,可知最小值为4,故B正确;
准线的方程为,故C正确;
当直线的斜率存在时,可设直线的方程为,,,联立
可得,,,直线的方程为,同理直线的方程为,令,可得,,则以为直径的圆的方程为,整理可得,令,可得或,故圆过定点,.当直线的斜率不存在时,将直线的方程代入抛物线方程可得,,可得,,以点为直径的圆方程,显然过两定点,,选项D正确,
故选:BCD.
11.已知抛物线:的焦点为,过点的直线与抛物线交于,两点,为线段的中点,为坐标原点,则下列结论中成立的有( )
A.的坐标可能为 B.坐标原点在以为直径的圆内
C.与的斜率之积为定值 D.线段的最小值为4
【答案】BC
【解析】
【分析】
设过焦点的直线方程为:,,,,,联立直线与抛物线方程,消元、列出韦达定理,再一一计算即可判断;
【详解】
解:抛物线:的焦点为,设过焦点的直线方程为:与抛物线方程联立可得:
,设,,,,
若的坐标为,则,,
而,即,方程组无解,所以A错误,
又
,即,所以坐标原点在以为直径的圆内,所以B正确,
,故C正确;
抛物线的通径为,所以线段的长度的最小值为2,故D错误,
故选:BC
12.已知是抛物线的焦点,,是抛物线上的两点,为坐标原点,则( )
A.若,则的面积为
B.若垂直的准线于点,且,则四边形的周长为
C.若直线过点,则的最小值为1
D.若,则直线恒过定点
【答案】ACD
【解析】
【分析】
利用抛物线焦点弦的性质,可判定A,C正确;利用拋物线的定义,数形结合求解四边形的周长,可判定判断B不正确;设直线的方程为,联立方程组,结合根与系数的关系,求得的值,可判定D正确.
【详解】
对于选项A中,设,由焦半径公式得,解得,所以,
所以,所以A正确;
对于选项B中,由题意知,根据抛物线的定义可知,
设与轴的交点为,易知,,故,
所以四边形的周长为,所以B错误;
对于选项C中,若直线过点,则当轴时,最小,且最小值为1,
所以C正确;
对于选项D,设直线,,,
联立直线与抛物线方程得,则,所以,
由可得,即,解得,
故直线的方程为,即直线恒过定点,选项D正确.
故选ACD.
【点睛】
对于抛物线的焦点弦的性质的结论拓展:
若是一条过抛物线焦点的弦,当所在直线的倾斜角为,设,,可得,则,弦长;同时通径是指过抛物线的焦点且垂直于抛物线对称轴的弦,弦长等于,且通径是过焦点的最短的弦.
13.已知曲线,且,则下列结论正确的是( )
A.若曲线为椭圆或双曲线,则其焦点坐标为(,0)
B.若曲线是椭圆,则
C.若且,则曲线是双曲线
D.直线与曲线恒有两个交点
【答案】AB
【解析】
【分析】
若曲线是椭圆,根据椭圆的方程列出关于的不等式组,解不等式组求出的取值范围,进而可判断选项B;若曲线是双曲线,根据双曲线的方程列出关于的不等式组,解不等式组求出的取值范围,进而可判断选项C;若曲线为椭圆或双曲线,分别确定对应的的值,求出曲线的焦点坐标可判断选项A;根据直线确定直线过定点,举出反例,当,直线与曲线不一定恒有两个交点,从而判断选项D.
【详解】
若曲线表示椭圆,
∵,
∴,,
则,
即椭圆焦点在轴,
则,得,此时焦点坐标为
若曲线表示双曲线,由,得,
此时双曲线的标准方程为,
则,,
即焦点在轴,则,得,
此时焦点坐标为,故A正确;
若曲线表示椭圆,
∵,
∴,,则,故B正确;
若曲线表示双曲线,由,得,故C错误;
由得,
得,得,,
即直线过定点,
当曲线为双曲线时,,此时,
当时,,此时,双曲线右顶点为,在点的右侧,
此时直线不一定有两个交点,故D错误.
故选:AB.
14.已知为抛物线:的焦点.设是准线上的动点,过点作抛物线的两条切线,切点分别为,,线段的中点为,则( )
A.的最小值为4 B.直线过点
C.轴 D.线段的中垂线过定点
【答案】ABC
【解析】
【分析】
根据题意设,,利用导数求出切线方程,将切线方程联立求出,,利用两点间的距离公式以及基本不等式可判断A;利用向量共线可判断B;利用中点坐标公式可判断C;利用点斜式可判断D.
【详解】
由题意可得,准线,设,,
,所以,
不妨设在轴上方,则,,
直线:,
直线:,
将两直线联立可得,,
则,,
又,
所以的最小值为4,故A正确;
,
,
所以共线,所以直线过点,故B正确;
因为中点的纵坐标为,故轴,故C正确;
由点差法可得,
,
又,
的垂直平分线方程为,
故线段的中垂线不过定点,故D错误.
故选:ABC
【点睛】
关键点点睛:本题考查了直线与抛物线的位置关系,解题的关键是设出,,得出,,考查了运算求解.
15.在平面直角坐标系中,已知双曲线的离心率为,分别是双曲线的左,右顶点,点是双曲线的右支上位于第一象限的动点,记,的斜率分别为,则( )
A.双曲线的焦点到其一条渐近线的距离为1时,双曲线的方程为
B.双曲线的渐近线方程为
C.为定值
D.存在点,使得
【答案】AC
【解析】
【分析】
根据双曲线C:(a>0,b>0)的离心率为,分别求得,验证选项B,再由点到直线的距离求出c得双曲线方程,验证A,然后根据斜率公式和点P的坐标,验证选项C,D.
【详解】
因为双曲线C:(a>0,b>0)的离心率为,
所以,,渐近线方程为,故B错误;
不妨设双曲线的焦点到的距离为1,即,解得,
又,故,所以双曲线方程为,故A正确;
因为,设,则,故C正确;
,因为点P在第一象限,渐近线方程为,所以,则 ,所以,所以不存在点P,使得+=1,故错误.
故选:AC
【点睛】
关键点点睛:根据双曲线的离心率推出,结合斜率公式、渐近线的斜率,是解决CD选项的关键所在,属于中档题.
16.已知双曲线的上下两个顶点分别是,上下两个焦点分别是,P是双曲线上异于的任意一点,给出下列命题,其中是真命题的有( )
A.渐近线方程为
B.直线的斜率之积等于定值
C.使为等腰三角形的点P有且仅有4个
D.焦点到渐近线的距离等于b
【答案】BD
【解析】
【分析】
对A:由双曲线焦点在轴上,可得A错误;对B:设,则化简可得B正确;对C:若点在第一象限,可以分别以焦点,为顶点构成等腰三角形,根据对称性,C错误;对D:由点到直线距离公式可得D正确.
【详解】
解:对A:因为双曲线方程为,所以焦点在轴上,
所以渐近线方程为,所以选项A错误;
对B:设,则,
所以,所以选项B正确;
对C:若点在第一象限,可以分别以焦点,为顶点构成等腰三角形,根据对称性,点有且仅有8个,故选项C错误;
对D:设焦点坐标为,渐近线方程为,
则焦点到渐近线的距离,故选项D正确;
故选:BD.
【点睛】
关键点点睛:对B:利用两点间的斜率公式及点在双曲线上进行化简;对C:利用双曲线的对称性分析判断.
17.已知正方体中,点为棱的中点,点是线段上的动点,,则下列选项正确的是( )
A.直线与是异面直线
B.点到平面的距离是一个常数
C.过点作平面的垂线,与平面交于点,若,则
D.若面内有一点,它到距离与到的距离相等,则轨迹为一条直线
【答案】ABC
【解析】
【分析】
利用异面直线的定义判断选项A;
证明平面,即可说明点到平面的距离是一个常数;
建立空间直角坐标系,利用向量法判断选项C;
判断出为点到的距离,根据抛物线的定义可知,的轨迹为抛物线的一部分,故可判断选项D.
【详解】
对于选项,如图,平面,平面,
故直线与不平行,且,
故直线与不相交,所以直线与是异面直线,故选项正确;
对于选项B,在正方体中,,因为平面,平面,
所以平面,又,故点到平面的距离是一个常数,故选项B正确;
对于选项,以点为坐标原点,建立空间直角坐标系,
则,0,,,2,,,,2,,
所以,
因为,则,所以,
设存在,设,则,
故,
因为平面,
所以,即,解得,
则,满足条件,故选项正确;
对于选项D,因为平面,又平面,
所以,即为点到的距离,
根据抛物线的定义可知,的轨迹为抛物线的一部分,故选项D错误.
故选:ABC.
18.在平面直角坐标系xOy中,过抛物线x2=2y的焦点的直线l与抛物线的两个交点A(x1,y1),B(x2,y2),则( )
A.y1y2=
B.以AB为直径的圆与直线相切
C.OA+OB的最小值
D.经过点B与x轴垂直的直线与直线OA交点一定在定直线上
【答案】BD
【解析】
【分析】
设出直线方程,与抛物线联立,利用韦达定理即可依次判断.
【详解】
由题可得焦点为,显然直线斜率存在,设直线方程为,
联立方程,可得,则,
则,故A错误;
根据抛物线的定义可得线段的中点到准线的距离为,
所以以AB为直径的圆与直线相切,故B正确;
当直线与轴平行时,,,故C错误;
直线的方程为,与的焦点坐标为,
因为,所以,即经过点B与x轴垂直的直线与直线OA交点一定在定直线上,故D正确.
故选:BD.
19.设,是抛物线上的两个不同的点,是坐标原点.若直线与的斜率之积为,则( ).
A. B.以为直径的圆的面积大于
C.直线过定点 D.点到直线的距离不大于2
【答案】CD
【解析】
【分析】
通过轴时的特殊情况,判断A、B选项不正确;当直线与轴不垂直时,设直线方程,通过推理论证,得出直线过定点,进而得出点到直线的距离最大值即为O、Q两点间的距离,进而得出CD正确.
【详解】
不妨设为第一象限内的点,
①当直线轴时,,由,
得,,
所以直线,的方程分别为:和.
与抛物线方程联立,得,,
所以直线的方程为,此时,
以为直径的圆的面积,故A、B不正确.
②当直线与轴不垂直时,设直线的方程为,
与抛物线方程联立消去,得,则.
设,,则.
因为,所以,
则,则,
所以,即,
所以直线的方程为,即.
综上可知,直线为恒过定点的动直线,故C正确;
易知当时,原点到直线的距离最大,最大距离为2,
即原点到直线的距离不大于2.故D正确.
故选:CD
【点睛】
本题考查了直线与抛物线的关系,考查了运算求解能力,逻辑推理能力,分类讨论和数形结合思想,属于难题.
20.已知椭圆,过抛物线焦点的直线交抛物线于两点,连接并延长分别交于两点,连接,则下列结论中,正确的为( )
A. B.的面积是定值
C.定值 D.设,则
【答案】AC
【解析】
【分析】
根据直线和抛物线的相交,以及椭圆的三角换元和向量的数量积及其性质,逐个分析判断即可得解.
【详解】
设直线方程为,带入可得,
设,有,,
A选项,,A正确;
B选项,,
根据三角换元设,
,所以,
,所以,故B错误;
C选项,由且,,正确;
D选项,由对角,所以,故D错误.
故选:AC
【点睛】
本题考查了过抛物线的交点和抛物线相交的结论,考查了椭圆的三角换元,有一定的计算量,属于中档题.本题的关键点有:
(1)过抛物线的交点的直线和抛物线相交的结论:(焦点在轴上).
(2)椭圆的三角换元,在解决解析几何时大大简化难度.
三、解答题
21.如图,已知抛物线与圆相交于A,B,C,D四点.
(1)若以线段为直径的圆经过点M,求抛物线C的方程;
(2)设四边形两条对角线的交点为E,点E是否为定点?若是,求出点E的坐标;若不是,请说明理由.
【答案】(1)
(2)是,
【解析】
【分析】
(1)利用韦达定理结合条件可得,进而可得,即求;
(2)由题可得直线的方程:,进而可得,即得.
(1)
根据已知圆及抛物线的对称性,可设.
由消去y,可得,
则,得或,
,且,
显然,
故,
由以为直径的圆经过点M,知,
所以,,
于是,,
即.
故抛物线C的方程为.
(2)
由题意,直线的斜率存在,且为.
所以,直线的方程可以表示为:.
即,
所以,
即.
于是直线恒过点.
由抛物线和圆的对称性,易知的两条对角线交点E必在x轴上,
故四边形的两条对角线交点 E 是定点.
22.已知双曲线:经过点A,且点到的渐近线的距离为.
(1)求双曲线C的方程;
(2)过点作斜率不为的直线与双曲线交于M,N两点,直线分别交直线AM,AN于点E,F.试判断以EF为直径的圆是否经过定点,若经过定点,请求出定点坐标;反之,请说明理由.
【答案】(1)
(2)以为直径的圆经过定点,定点坐标为和
【解析】
【分析】
(1)根据点在双曲线上和点到直线的距离分别建立方程,然后解出方程即可;
(2)联立直线与双曲线的方程,利用韦达定理,并表示出以为直径的圆的方程,结合对称性即可求得定点坐标
(1)
由题意得:
因为双曲线C的渐近线方程为,所以有:
解得:
因此,双曲线C的方程为:
(2)
①当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为
由可得:
设、,
则由:,
由直线AM方程,令,得点
由直线AN方程,令,得点
则以EF为直径的圆的方程为:
令,有:
将,代入上式,得
可得:
解得:,或
即以EF为直径的圆经过点和;
②当直线l的斜率不存在时,点E、F的坐标分别为、,以EF为直径的圆方程为,该圆经过点和
综合可得,以EF为直径的圆经过定点和
23.已知椭圆的离心率,椭圆上的点与左、右顶点所构成三角形面积的最大值为.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)设过椭圆C右焦点的直线l1,l2的斜率分别为k1,k2,满足k1•k2=﹣2,l1交C于点E,F,l2交C于点G,H,线段EF与GH的中点分别为M,N.判断直线MN是否过定点,若过定点求出该定点;若不过定点,请说明理由.
【答案】(1);
(2)是定点,定点为.
【解析】
【分析】
(1)根据椭圆离心率、几何性质,椭圆的上下定点与长轴构成的三角形面积最大,求得参数的值,写出标准方程;
(2)设l1:y=k1(x﹣1),l2:y=k2(x﹣1),联立直线l1与椭圆C的方程,得到韦达定理,同时求得的坐标;
方法一:讨论直线MN的斜率存在情况,将坐标代入直线方程lMN:y=mx+n,求得之间的关系,从而判断直线是否过定点;
方法二:讨论直线MN的斜率存在情况,由坐标求得直线MN的斜率,并写出直线方程,由椭圆的对称性可知,若定点存在,则必在x轴上,所以令y=0,化简判断x是否为定值即可.
(1)
设右焦点F(c,0),c>0,由题知
求得a=2,,c=1,
所以椭圆C的标准方程为.
(2)
方法一:设l1:y=k1(x﹣1),l2:y=k2(x﹣1),
联立直线l1与椭圆C的方程得
消去y得,,
由根与系数的关系知,则,
代入直线l1的方程得,所以,
同理得.
①当直线MN的斜率存在时,设直线lMN:y=mx+n,
将点M,N的坐标代入直线lMN,得
易知k1,k2为方程(4m+4n)k2+3k+3n=0的两个根,
由根与系数的关系知,
由题知k1⋅k2=﹣2,所以,得,
所以直线,所以直线MN过定点.
②当直线MN的斜率不存在时,,即,
所以k1=﹣k2,且k1⋅k2=﹣2.
不妨设,,所以,
即直线,满足过定点.综上,直线MN过定点.
方法二:设l1:y=k1(x﹣1),l2:y=k2(x﹣1),联立直线l1与椭圆C的方程
消去y得,.
由根与系数的关系知,,,
代入直线l1的方程得,
所以,同理的.
①当直线MN的斜率存在时,即k1≠﹣k2,
==,
(上式结合k1⋅k2=﹣2化简),直线=,
由椭圆的对称性可知,若定点存在,则必在x轴上,所以令y=0,得
,
所以直线MN过定点.
②当直线MN的斜率不存在时,,即,
所以k1=﹣k2,k1⋅k2=﹣2.
不妨设,,所以,
即直线,满足过定点.
综上,直线MN过定点.
24.已知椭圆,短轴长为,左、右焦点分别为,,P是椭圆C上的一个动点,面积的最大值为2.
(1)求椭圆C的方程;
(2)求的取值范围;
(3)过椭圆的左顶点A作直线轴,M为直线l上的动点,B为椭圆右顶点,直线BM交椭圆C于点Q.试判断数量积,是否为定值,如果为定值,求出定值;如果不是定值,说明理由.
【答案】(1)
(2)
(3)是,4
【解析】
【分析】
(1)设,利用,的最大值为2,得到bc的值,结合短轴长为,从而求出a,b,c的值,即可求出椭圆C的方程;
(2)利用椭圆方程得到关于的表达式,用坐标表示,结合的取值范围,得到的取值范围;
(3)设出直线方程BM的方程为,与椭圆方程联立,解得,,从而得到Q点坐标,,M点坐标,,再表示出,从而求出和的值.
(1)
解:设点,
则,当且仅当时“=”,.
又,∴,∴,
从而椭圆C的方程为.
(2)
∵椭圆,∴,.
∵P为椭圆C上一点,∴,
∴
.
又,∴.
(3)
设直线BM的斜率为k,则直线BM的方程为,设,
将代入椭圆C的方程中并化简得,
解得,,∴,
从而,.
令,得,所以,.
又,
∴(定值),
(定值),
综上可知,,均为定值.
25.已知椭圆的左、右焦点分别为,,椭圆上的点到焦点的最大距离为方程的根,离心率满足.
(1)求椭圆的方程;
(2)若直线与椭圆相交于,两点,且的垂直平分线过点,求证:为定值.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【解析】
【分析】
(1)根据已知条件得出关于的等式,结合离心率,,,求出,的值,即得椭圆的方程;
(2)设,,将直线的方程与椭圆的方程联立,利用根与系数的关系求,的表达式,进而得到的中点的坐标,利用直线即可证明为定值.
(1)
因为方程的实数根为,
①若,因为,所以,即,所以.
因为,所以,此时椭圆的方程为;
②若,因为,所以,即,
所以,不符合题意,
所以椭圆的方程为;
(2)
证明:设,,
联立得.
因为直线与椭圆相交于,两点,
所以,即,
由韦达定理知,,
所以的中点.
又因为的中垂线过点,且,
所以,
,
,
所以,
所以为定值.
26.已知椭圆C:的左,右顶点分别为A,B,且,椭圆C过点.
(1)求椭圆C的标准方程:
(2)斜率不为0的直线l与C交于M,N两点,若直线BM的斜率是直线AN斜率的两倍,证明直线l经过定点,并求出定点的坐标.
【答案】(1)
(2)证明见解析,.
【解析】
【分析】
(1)根据椭圆长轴长及过点,列出方程组,求出的值,求出椭圆方程;
(2)设出直线l的方程,联立后得到根与系数的关系,由斜率关系得到方程,化简后得到,进而求出直线所过定点.
(1)
由题意:,且,解得:,,
所以椭圆标准方程为:.
(2)
由(1)得:,,设,,,
联立椭圆方程得:,
则,,
又,,所以,
化简得:,
将,代入得:,
由于不恒为0,所以,解得:,
故过定点,即直线l过定点.
【点睛】
关键点点睛:这道题目的难点是在根据斜率关系得到的方程时,通过整理不能整理出两根之和的对称形式,此时要适当的进行整理,通过凑出对称式,因式分解求出的关系或者的值,进而求出直线所过的定点.
27.已知椭圆的离心率为,右焦点为F,右顶点为A,且.
(1)求椭圆C的标准方程.
(2)若不过点A的直线l与椭圆C交于D,E两点,且,判断直线l是否过定点,若过定点,求出定点坐标;若不过定点,请说明理由.
【答案】(1)
(2)过定点,定点为
【解析】
【分析】
(1)由题意得,,求出,再由求出,从而可求得椭圆的方程,
(2)设,,当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为,代入椭圆方程中化简,利用根与系数的关系,结合可求出的关系,从而可求出直线过的定点,当直线l的斜率不存在时,设,代入椭圆方程可表示出坐标,再由可求出,从而可求得直线方程,进而可得结论
(1)
由题意得,
得,,
∴,
∴椭圆C的标准方程为.
(2)
设,,
当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为,
代入,整理得,
则,
,.
由题及(1)知,
∴
,
化简得,
∴或,
∵因为直线不过点A,
∴舍去
则直线l的方程为,即,直线l过定点.
当直线l的斜率不存在时,设,代入,解得,
由得,∴,解得或(舍去),
此时直线l过点.
综上,直线l过点.
28.已知M,N是椭圆的左、右顶点,F是椭圆的右焦点,且,点是C上一点.
(1)求椭圆C的方程;
(2)记知过F的直线l与椭圆交于A,B(异于M,N)两点,过点N且垂直于x轴的直线与线,分别交于P,Q两点,证明:为定值.
【答案】(1);
(2)证明见解析.
【解析】
【分析】
(1)由已知条件可得,结合椭圆参数关系及点在椭圆上列方程组求椭圆参数,即可得方程.
(2)由题设可设直线l为、、,联立椭圆方程应用韦达定理求、,代入并化简,即可证结论.
(1)
由,可得,则.
因为,所以.
因为是C上一点,则,
综上,可得,.
所以椭圆C的方程为.
(2)
,,,依题意直线l与x轴不平行,设直线l的方程为,
,消去x并化简得.
设,,则,,
直线的方程为,则,
直线的方程为,则,
,得证.
29.已知,两点分别在x轴和y轴上运动,且,若动点G满足,动点G的轨迹为E.
(1)求E的方程;
(2)已知不垂直于x轴的直线l与轨迹E交于不同的A、B两点,总满足,证明:直线l过定点.
【答案】(1);
(2)证明见解析.
【解析】
【分析】
(1)根据平面向量的坐标运算可得,结合和两点坐标求距离公式可得,将代入计算即可;
(2)设直线l的方程为:、,联立椭圆方程并消去y,根据韦达定理表示出,利用两点求斜率公式求出,结合题意可得,列出关于k和m的方程,化简计算即可.
(1)
因为,即,
所以,则,
又,得,即,
所以动点G的轨迹方程E为:;
(2)
由题意知,
设直线l的方程为:,,
则,
,消去y,得,
由,得,
,
直线的斜率为,直线的斜率为,
又,所以,即,
整理,得,
,
,
由,化简得,
所以,
故直线过定点.
30.在平面直角坐标系xOy中,已知F为抛物线C:的焦点,点为抛物线C上一点,P关于x轴对称的点为Q,且和的面积分别为16和2.
(1)求C的方程;
(2)设点,A,B为抛物线C上不同的三点,直线DA,DB的倾斜角分别为,,且满足,证明:直线AB经过定点.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【解析】
【分析】
(1)根据题意和三角形的面积公式可得,,代入抛物线方程计算即可;
(2)设、、直线AB的方程,联立抛物线方程并消去x,利用韦达定理表示出,结合题意和两点坐标求斜率公式列出方程,化简计算即可.
(1)
由题意知,所以的面积为,则①.
又因为焦点,所以,
则的面积为,则②.
由①②,联立解得,,则,
将P点坐标代入抛物线方程得,解得,
故C的方程为.
(2)
由,代入抛物线C的方程得,解得,所以.
设,,则直线AB的方程为,
联立消去x,得,
所以,.
因为,即,所以,
所以,整理得,
所以,则,
所以直线AB的方程为,即,
所以直线AB经过定点.
31.已知在平面直角坐标系:中,动圆P与圆内切,与圆外切,记动圆圆心P的轨迹为曲线E.
(1)求E的标准方程.
(2)若直线与E交于A,B两点,直线与E交于另一个点M,连接AM交x轴于点N,试问是否存在t,使得的面积等于?若存在,求出t的值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)存在
【解析】
【分析】
(1)根据椭圆的定义可求解;
(2)设直线的方程为,与椭圆联立,求出点的坐标,再通过面积求出点的坐标,从而可确定点的横坐标,从而可得解.
(1)
由题意知,圆,圆心,半径为3,圆,圆心,半径为1.
设动圆P的半径为R,则,,
所以,
由椭圆的定义可知,曲线E是以,为左、右焦点的椭圆(不包含右顶点),
设曲线E的方程为,
则,,得,,又,故,
所以E的标准方程为.
(2)
由题易知直线的斜率存在且不为0,设直线的方程为,
代入得,,
易知,设,,则,,
易知,,由椭圆的对称性知,则,
所以直线AM的方程为,
令,得,
所以,
要使的面积等于,则,代入,得,
由题知,(舍)
所以,
不妨设,则直线AM的方程为,代入,得,
因为,所以,
所以存在,使得的面积等于.
32.已知抛物线,F为其焦点,O为原点,A,B是E上位于x轴两侧的不同两点,且.
(1)求证:直线恒过一定点;
(2)在x轴上求一定点C,使到直线和的距离相等.
【答案】(1)证明见解析;
(2)
【解析】
【分析】
(1)根据题意设线的方程为,,,进而联立方程,结合韦达定理与向量数量积得或,再结合判别式舍去,进而根据直线方程即可得直线过定点;
(2)设,由题知,进而根据,结合韦达定理计算即可得,即.
(1)
解:根据题意,直线的斜率不等于零,
故设直线的方程为,,
所以联立方程得,
设,
所以,
因为,
所以,
解得或,
当时,对于的任意实数不成立,故舍去.
所以,即直线的方程为
所以直线过定点.
(2)
解:设,因为到直线和的距离相等,
所以直线和的斜率满足,
由(1)得,
所以
,
所以,
因为,
所以,
因为,所以,即
所以当时,到直线和的距离相等
33.已知直线与曲线的两个公共点之间的距离为.
(1)求C的方程.
(2)设P为C的准线上一点,过P作C的两条切线,切点为A,B,直线的斜率分别为,,且直线与y轴分别交于M,N两点,直线的斜率为.证明:为定值,且成等差数列.
【答案】(1);
(2)证明见解析.
【解析】
【分析】
(1)求出交点的横坐标,解方程即得解;
(2)设,设过点P且与C相切的直线l的斜率为k,则,且,联立直线和抛物线方程得到韦达定理,得到,即得为定值.再求出,故成等差数列.
(1)
解:将代入,得.
当时,不合题意;
当时,,则,
解得,故C的方程为.
(2)
证明:由(1)可知C的准线方程为,
不妨设,
设过点P且与C相切的直线l的斜率为k,则,且,
联立得,
则,即,
由题意知,直线的斜率为方程的两根,
则,故为定值.
又,
则,同理可得,
则,
因此,故成等差数列.
34.已知:的离心率为,点在椭圆上.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若直线与椭圆C交于A,B两点,O为坐标原点,且,是否存在定圆E,使得直线与圆E相切?若不存在,说明理由,若存在,求出圆E的方程.
【答案】(1)
(2)存在,
【解析】
【分析】
(1)由离心率得关系,从而得关系,已知点坐标代入椭圆方程得关系,两者结合可求得得椭圆方程;
(2)把向量模平方可得,假设存在直线满足题意,设直线的斜率存在时,设:,,,直线方程与椭圆方程联立,消元后应用韦达定理得,代入得出的关系,然后求出原点到直线的距离等于圆半径,确定相切,直线的斜率不存在时,设直线方程,求出坐标,由得值,判断直线与圆相切即可.从而最后得结论.
(1)
∵点在椭圆上,∴,
∵椭圆的离心率,∴,
即,
代入,得到,,
∴椭圆的方程为.
(2)
假设存在.∵,∴
得到,
①当直线的斜率不存在时,设:,代入椭圆方程得,
不妨令,,
由,得,解得,
此时,与圆相切.
②当直线的斜率存在时,设:,,,
联立得,
则,
由根与系数的关系得,,
则,
由,即可得,
整理得,满足,
∴,即原点到直线的距离为,
∴直线与圆相切.
综上所述,存在定圆,使得直线与圆E相切,这时定圆的方程为.
35.已知抛物线,F为其焦点,O为原点,A,B是E上位于x轴两侧的不同两点,且.
(1)求证:直线AB恒过一定点;
(2)在x轴上求一定点C,使F到直线AC和BC的距离相等;
(3)在(2)的条件下,当F为的内心时,求重心的横坐标.
【答案】(1)证明见解析
(2)见解析
(3)
【解析】
【分析】
(1)设直线的方程为,,,联立,消得:,,,结合向量的数量积,转化求解直线的方程,推出结果.
(2)在x轴上求一定点C,使F到直线AC和BC的距离相等即平分,即直线与直线关于轴对称,根据斜率和为零,从而可得结果;
(3)设,,直线AB与轴交于N,由题意可得,坐标化,结合点在抛物线上可得点的坐标,从而得到结果.
(1)
设直线的方程为,,,
联立,消得:,则,,
由得:,所以:或(舍去),
即,所以直线的方程为,
所以直线过定点.
(2)
由(1)知,直线过定点
可设直线的方程为,
此时,,
设x轴上定点C坐标为,
要使F到直线AC和BC的距离相等,则平分,即直线与直线关于轴对称,
故,即,
∴,
∴,
∴对任意恒成立,
∴,,
故在x轴上有一定点C,使F到直线AC和BC的距离相等;
(3)
设,,直线AB与轴交于N,
∵F为的内心,
∴,
∴,即,
又,∴,
同理,
∴是方程的两个根,
∴,
∴三角形重心的横坐标为.
36.已知抛物线:,过点作x轴的垂线交抛物线于G,H两点,且(为坐标原点).
(1)求p;
(2)过任意作一条不与x轴垂直的直线交抛物线于A,B两点,直线AR交抛物线于不同于点A的另一点M,直线BR交抛物线于不同于点B的另一点N.求证:直线MN过定点.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【解析】
【分析】
(1)由题意知,不妨设,代入抛物线方程中可求出的值,
(2)设,,,,则可表示出直线,,的方程,再由直线过及直线,过可得,,再表示出直线的方程,结合前面的式子化简可得结论
(1)
由题意知,.
不妨设,代入抛物线的方程,得
解得.
(2)
由(1)知,抛物线的方程为.
设,,,,
则直线的斜率为.
所以直线的方程为,即.
同理直线,,的方程分别为
,,,
由直线过及直线,过可得,.
又直线的方程为,即.
所以直线的方程为.
把代入,得,
,
所以由,可得,.
所以直线过定点.
37.已知椭圆C:=1(a>b>0)经过点A(0,1),且右焦点为F(1,0).
(1)求C的标准方程;
(2)过点(0,)的直线与椭圆C交于两个不同的点P.Q,直线AP与x轴交于点M,直线AQ与x轴交于点N.证明:以MN为直径的圆过y轴上的定点.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【解析】
【分析】
(1)由已知得,再求得,即得椭圆方程;
(2)由题意直线斜率存在,可设直线,设,直线方程代入椭圆方程应用韦达定理得,由直线方程求出坐标,求出以为直径的圆的方程,然后代入求得圆方程的常数项,从而可得的定点坐标.
(1)
由题意可得从而.
所以椭圆的标准方程为.
(2)
证明:由题意直线斜率存在,可设直线,设,
将直线l代入椭圆方程得,
所以,
直线的方程为,直线的方程为.
可得,
以为直径的圆方程为,,
即.①
因为
.
所以在①中令,得,即以为直径的圆过y轴上的定点.
38.已知抛物线,过点作两条互相垂直的直线,设分别与抛物线相交于及两点,当点的横坐标为时,抛物线在点处的切线斜率为.
(1)求抛物线的方程;
(2)设线段的中点分别为,为坐标原点,求证直线过定点.
【答案】(1);
(2)证明见解析.
【解析】
【分析】
(1)结合导数知识,利用切线斜率构造方程可得,由此可得抛物线方程;
(2)将直线方程代入抛物线方程中,结合韦达定理可确定中点坐标,同理可得中点坐标,利用直线方程两点式可得直线方程,化简可知其过定点.
(1)
由得:,则,,解得:,
抛物线方程为:;
(2)
由题意知:直线的斜率都存在且都不为零,
由(1)知:,
设直线,代入得:,
设,,则,,
,中点;
,,同理可得:中点;
的方程为:,
化简整理得:,则当时,,
直线恒过定点.
【点睛】
思路点睛:本题考查直线与抛物线综合应用中的直线过定点问题的求解,求解此类问题的基本思路如下:
①假设直线方程,与抛物线方程联立,整理为关于或的一元二次方程的形式;
②利用求得变量的取值范围,得到韦达定理的形式;
③利用韦达定理表示出已知中的等量关系,代入韦达定理可整理得到变量间的关系,从而化简直线方程;
④根据直线过定点的求解方法可求得结果.
39.已知圆过点,且与直线相切.
(1)求圆心的轨迹的方程;
(2)过点作直线交轨迹于、两点,点关于轴的对称点为.问是否经过定点,若经过定点,求出定点坐标;若不经过,请说明理由.
【答案】(1)
(2)
【解析】
【分析】
(1)根据抛物线的定义计算可得;
(2)设直线的方程为,、,则,联立直线与抛物线方程,消元、列出韦达定理,再表示出直线的方程,将、代入整理即可得解;
(1)
解:由题意知动点的轨迹是以为顶点,为焦点,为准线的抛物线,所以动圆圆心的轨迹方程为:;
(2)
解:设直线的方程为,、不妨令,则,联立直线与抛物线方程得消去得,则、,则直线的方程为,即,则,,即,
所以,即,令解得,所以直线恒过定点;
40.椭圆的离心率为,且过点.
(1)求椭圆C的方程;
(2)A,B,P三点在椭圆C上,O为原点,设直线的斜率分别是,且,若,证明:.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【解析】
【分析】
(1)由条件可得,,,解出即可;
(2)设,由条件可得,,然后将代入椭圆方程可得,然后可得答案.
(1)
因为,,
所以可解得
所以椭圆C的方程.
(2)
设
,
即
,即
又,即,
41.已知椭圆:()上一点到两个焦点的距离之和为4,离心率为.
(1)求椭圆的方程;
(2)设椭圆的左右顶点分别为、,当不与、重合时,直线,分别交直线于点、,证明:以为直径的圆过右焦点.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【解析】
【分析】
(1)根据条件,列出关于的式子,即可求解;
(2)解法一:首先设,利用相似关系,求得坐标间的关系,并且证明;解法二:首先设直线方程,与抛物线方程联立,求得点的坐标,可用表示,最后利用坐标表示数量积.
(1)
由题干可得,所以,即椭圆的方程;
(2)
解法一:设
因为直线交直线于点,所以,则
同理,则
由于异于轴两侧,因此异号.
所以
又因为,所以
即 ,以为直径的圆过右焦点.
解法二:设直线方程,
,
得 ,即
因为直线交直线于点,即.
因为直线交直线于点,则由三点共线,得,
即
所以
即 ,以为直径的圆过右焦点.
42.已知椭圆经过点,离心率为.
(1)求椭圆C的方程;
(2)如图,椭圆C的左、右顶点为,,不与坐标轴垂直且不过原点的直线l与C交于M,N两点(异于,),点M关于原点O的对称点为点P,直线与直线交于点Q,直线与直线l交于点R.证明:点R在定直线上.
【答案】(1);
(2)证明见解析.
【解析】
【分析】
(1)由椭圆所过的点及其离心率求椭圆参数,即可得方程.
(2)设,,直线l为并联立椭圆方程,由及韦达定理可得、,根据三点共线及斜率的两点式得求的斜率,进而得到直线方程,联立直线l即可证结论.
(1)
由题意知,,解得,
故椭圆C的方程为.
(2)
设,,则.
直线l的方程为,其中且,
将代入椭圆,整理得,
由与韦达定理得:,,.
由(1)知:,,
设,由、P、Q三点共线得:,由、N、Q三点共线得:,
则,
于是直线的斜率为,直线的方程为,
联立,解得:,即点R在定直线上.
43.如图,点M是圆上的动点,点,线段MB的垂直平分线交半径AM于点P.
(1)求点P的轨迹E的方程;
(2)若C,D为轨迹E与x轴的两个交点,G为直线上的动点,直线GC与E的另一个交点为N,直线GD与E的另一个交点为H,求证:直线NH过定点.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【解析】
【分析】
(1)由题意可得几何关系,根据椭圆的定义可得答案.
(2)设,,,得出直线GC的方程为,直线GD的方程是,分别与点P的轨迹E的方程联立,求出点的坐标,求出直线方程,得出答案.
(1)
连结PB,由题意有
所以
所以点P的轨迹E是以A,B为焦点,长轴长为,焦距为的椭圆
所以点P的轨迹E的方程为
(2)
不妨设,,设,,
则直线GC的方程为,
联立
由韦达定理,
代入直线GC的方程得:,即
直线GD的方程是,
联立方程,
由韦达定理,
代入直线GD的方程得,即.
当时,直线NH的斜率,
∴直线NH的方程是,
整理得:,
当时,直线NH的方程为:,
故直线NH过定点
44.如图所示,已知抛物线E:,其焦点与准线的距离为6,过点作直线,与E相交,其中与E交于A,B两点,与E交于C,D两点,直线AD过E的焦点F,若AD,BC的斜率为,.
(1)求抛物线E的方程;
(2)问是否为定值?如是,请求出此定值;如不是,请说明理由.
【答案】(1)
(2)是,
【解析】
【分析】
(1)根据题意,利用焦点与准线的距离为,即可求得抛物线的方程;
(2)设,,,,根据题意结合斜率公式求得及,,,代入即可求解.
(1)
解:抛物线,可得焦点坐标,准线方程为,
由焦点与准线的距离为,则抛物线的方程为.
(2)
解:设,,,,
因为,同理,所以①,
由:,将代入可得:②,
又由:,将代入可得:③,
同理:④,
由②③④可得:,,,
代入①,可得,所以为定值,定值为.
45.已知椭圆C:的短轴长为2,离心率为设点是轴上的定点,直线l:,设过点的直线与椭圆相交于A、B两点,A、B在上的射影分别为、.
(1)求椭圆的方程;
(2)判断是否为定值,若是定值,求出该定值;若不是定值,请说明理由.
【答案】(1);
(2)是定值,定值为.
【解析】
【分析】
(1)根据题意列方程得出,的值即可得出椭圆方程;
(2)求出当直线AB斜率为0时的值,再求当直线斜率不为零或不存在时的值.当直线斜率不为零或不存在时,设直线AB方程为,和椭圆方程联立,根据韦达定理计算.由此即可得出结论.
(1)
由题意可知,,
又,,,.
椭圆的标准方程为:;
(2)
当直线斜率为0时,、分别为椭圆的左右顶点,、均为,
则,
当直线斜率不为0时,设直线的方程为,
联立方程组,
消去得:,
设,,,,则时,,,
.
综上,为定值.
46.已知椭圆的左、右顶点分别为,离心率为直线和C交于M,N两点
(1)当时,求的值;
(2)设直线的交点为D,证明:点D恒在一条定直线上.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【解析】
【分析】
(1)由题意可求出,再由,可求出,从而可求出椭圆方程,将代入椭圆方程中可求出M,N两点坐标,进而可求出的值,
(2)设,将直线方程代入椭圆方程中消去,利用根与系数的关系,表示出直线的方程和直线的方程,联立求出其交点的横坐标化简可得答案
(1)
设椭圆的半焦距为.根据题意,,
因为,所以,
所以,
所以C的方程为,
当时,,代入C的方程可得,
所以.
(2)
由,得,
设,则
因为,
所以直线的方程为,
直线的方程为.
令,
解之得
所以点D恒在定直线上
47.在平面直角坐标系xOy中,抛物线E:上一点到焦点F的距离.不经过点S的直线l与E交于A,B.
(1)求抛物线E的标准方程;
(2)若直线AS,BS的斜率之和为2,证明:直线l过定点.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【解析】
【分析】
(1)利用抛物线的定义即可求出p;
(2)根据斜率公式,韦达定理列方程求出直线方程即可.
(1)
抛物线D:的焦点,准线方程为,
因为抛物线上一点到焦点F的距离,
由抛物线的定义得,所以.
所以抛物线E的标准方程是;
(2)
将代入可得或(舍),所以点S坐标为,
由题意直线l的斜率不等于0,
设直线l的方程是,,,
联立,得,
由韦达定理得,
因为直线,的斜率之和为2,
所以,
所以,
将代入上式可得 ,
所以直线l的方程是,显然它过定点.
48.已知双曲线(,)的左、右顶点分别为、,离心率为2,过点斜率不为0的直线l与交于P、Q两点.
(1)求双曲线的渐近线方程;
(2)记直线、的斜率分别为、,求证:为定值.
【答案】(1);
(2)证明见解析.
【解析】
【分析】
(1)由双曲线的顶点坐标、离心率,结合双曲线参数的关系求a、b,进而写出双曲线方程,即可得渐近线方程.
(2)讨论l的斜率:当不存在求P、Q的坐标,进而可得;当存在,设,,l为,并联立双曲线方程,应用韦达定理及斜率的两点式求证是否成立即可.
(1)
设双曲线的半焦距为c,
由题设,,,
双曲线的方程为,故渐近线方程为.
(2)
当l的斜率不存在时,点P、Q的坐标分别为和,
所以,当时有;当时有,此时,
当l的斜率k存在时,设,,l为,
将直线l代入双曲线方程得,
所以,,
因为,
所以,即,
综上,为定值,得证.
49.已知椭圆的左、右顶点分别为A,B,点,连接交椭圆C于点M、N,为直角三角形,且.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)设直线l与椭圆C交于D、E两点,若,求证:直线l过定点
【答案】(1)
(2)证明见解析
【解析】
【分析】
(1)根据题意知,求出,再由求出,即可求出椭圆的标准方程;
(2)设,设的方程为,联立椭圆方程消元后得到韦达定理,由代入求出,即可求出直线恒过的定点.
(1)
解:因为为直角三角形,
所以由椭圆的对称性知,,
即,所以,则,
代,得,解得,,
所以椭圆的标准方程为.
(2)
证明:由题意,可设直线的方程为,
联立消去x得,,
设,则①
因为,所以,由(1)知,,
所以,
则,
将代人上式得,
,
将①代人上式,
解得,或(舍),故直线l恒过点
50.在平面直角坐标系xOy中,已知点,,点M满足直线AM与直线BM的斜率之积为,点M的轨迹为曲线C.
(1)求C的方程;
(2)已知点,直线与x轴交于点D,直线AM与交于点N,是否存在常数λ,使得?若存在,求λ的值;若不存在,说明理由.
【答案】(1)且;
(2)存在,理由见解析.
【解析】
【分析】
(1)利用斜率两点式,结合直线斜率之积为定值列方程,即可求M的轨迹为曲线C,注意.
(2)设、直线AM为,联立曲线C,应用韦达定理求坐标,进而应用表示、,结合二倍角正切公式判断与的数量关系,即可得解.
(1)
设,则且,
所以M的轨迹为曲线C方程为且.
(2)
设,则直线AM为,
联立曲线C得:,整理得:,
由题设知:,则,故,
又,,
所以,即,
所以存在,使.
51.设椭圆C:()的左、右顶点分别为A,B,上顶点为D,点P是椭圆C上异于顶点的动点,已知椭圆的离心率,短轴长为2.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若直线AD与直线BP交于点M,直线DP与x轴交于点N,求证:直线MN恒过某定点,并求出该定点.
【答案】(1)
(2)证明见解析,定点为
【解析】
【分析】
(1)利用椭圆的离心率及其短轴长联立方程组即可求解;
(2)设直线和直线的方程,并求出直线的方程,再求出点、的坐标,及其直线的方程,即可求出直线MN恒过某定点.
(1)
由已知可得,解得,
故椭圆C的方程为;
(2)
设直线的方程为(且),
直线的方程为(且),
则直线与x轴的交点为,
直线的方程为,则直线与直线的交点为,
将代入方程,得,
则点P的横坐标为,点P的纵坐标为,
将点P的坐标代入直线的方程,
整理得,
∵,∴,
由点坐标可得直线的方程为:
,
即,
则直线过定点.
52.在平面直角坐标系xOy中,椭圆C:的离心率,且过点,A,B分别是C的左、右顶点.
(1)求C的方程;
(2)已知过点的直线交C于M,N两点(异于点A,B),试证直线MA与直线NB的交点在定直线上.
【答案】(1);
(2)证明见解析.
【解析】
【分析】
(1)将点的坐标代入椭圆方程得出关于a、b的方程,结合离心率列出方程组,解方程组即可;
(2)设过点G的直线方程为、,联立椭圆方程,利用韦达定理表示出,根据直线的点斜式方程求出直线AM与BN的方程,两式相除,化简计算可得直线AM与BN的交点的横坐标为4,即可证明.
(1)
由题意知,
,化简得,
解得,故椭圆的方程为;
(2)
设过点G的直线方程为,
,消去x,得,
,设,
则,所以
又,得,
所以直线AM的方程为,
直线BN的方程为,两式相除,
得,即,
又,
即,解得,
即直线AM与BN的交点的横坐标为4,
所以直线AM与BN的交点在定直线上.
53.已知双曲线的离心率是,实轴长是8.
(1)求双曲线C的方程;
(2)过点的直线l与双曲线C的右支交于不同的两点A和B,若直线l上存在不同于点P的点D满足成立,证明:点D的纵坐标为定值,并求出该定值.
【答案】(1);
(2)证明见解析,定值为.
【解析】
【分析】
(1)根据双曲线的离心率公式、实轴长的定义进行求解即可;
(2)设出直线l的方程与双曲线的方程联立,利用一元二次方程根与系数关系、根的判别式进行求解证明即可.
(1)
依题意得,
解得所以双曲线C的方程是.
(2)
证明:设,,,直线l的方程为.
将直线方程代入双曲线方程,化简整理得,
,
则,.
要使直线与双曲线的右支有两个不同的交点A和B,则应满足
即解得.
由,得,故,
所以.
又,
所以点D的纵坐标为定值.
【点睛】
关键点睛:利用一元二次不等式的根与系数的关系进行求解是解题的关键.
54.已知定点,定直线,动圆过点,且与直线相切.
(1)求动圆的圆心轨迹的方程;
(2)过焦点的直线与抛物线交于两点,与圆交于两点(,在轴同侧),求证:是定值.
【答案】(1)
(2)1
【解析】
【分析】
(1)利用抛物线的定义先判定动点的轨迹形状,再求其标准方程;
(2)设出直线方程,联立直线和抛物线的方程,得到关于的一元二次方程,利用根与系数的关系、抛物线的定义进行证明.
(1)
解:由题意,得动圆的圆心到点的距离等于到直线的距离,所以的轨迹是以点为焦点的抛物线,其轨迹方程为;
(2)
解:设经过焦点的直线为,
联立,得;
设,,则,
且,;
因为圆的圆心为(即抛物线的焦点),半径为,
由抛物线的定义,得,,
则,,
所以
,
即是定值,定值是1.
55.如图,椭圆E:的左焦点为,右焦点为,离心率,过的直线交椭圆于A、B两点,且△的周长为8.
(1)求椭圆E的方程;
(2)设动直线l:与椭圆E有且只有一个公共点P,且与直线相交于点Q,试探究:在x轴上是否存在定点M,使得以PQ为直径的圆恒过点M?若存在,求出点M的坐标;若不存在,说明理由.
【答案】(1)
(2)存在,定点
【解析】
【分析】
(1)根据椭圆的定义及其离心率即可求出椭圆的方程;
(2)直线与椭圆联立即可求出点的坐标,将与直线联立即可求出点的坐标,
假设存在定点,使得以PQ为直径的圆恒过点M,即可知,对等式变形可得,可得.
(1)
由椭圆的定义可知△,的周长为,即,
∵,∴,
又∵,∴,
故椭圆C的方程为:,
(2)
将联立,消元可得,
∵动直线:与椭圆E有且只有一个公共点P,
∴,
∴,
此时,,
∴
由得,
假设在x轴上存在定点M,使得以PQ为直径的圆恒过点M,
设,则,
,,
整理得,
对任意实数m,k恒成立,则,
故在x轴上存在定点,使得以为直径的圆恒过点.
56.已知椭圆C:经过点,其右顶点为A(2,0).
(1)求椭圆C的方程;
(2)若点P,Q在椭圆C上,且满足直线AP与AQ的斜率之积为.证明直线PQ经过定点,并求△APQ面积的最大值.
【答案】(1)
(2)证明见解析,定点,△APQ面积的最大值为.
【解析】
【分析】
(1)根据题意可得,再结合,即可解出,从而得出椭圆C的方程;
(2)依题可设,再将直线方程与椭圆方程联立,即可得到,然后结合,可找到的关系,从而可知直线PQ经过定点,于是△APQ面积等于,即可求出其最大值.
(1)
依题可得,,解得,所以椭圆C的方程为.
(2)
易知直线AP与AQ的斜率同号,所以直线不垂直于轴,故可设,,,由可得,,所以,,,而,即,化简可得,①,
因为,所以,
令可得,②,
令可得,
③,
把②③代入①得,,化简得,所以,
或,,所以直线或,因为直线不经过点,所以直线经过定点.
设定点,所以,
,因为,所以,
设,所以,
当且仅当即时取等号,即△APQ面积的最大值为.
57.已知O为坐标原点,、为椭圆C的左、右焦点,,B为椭圆C的上顶点,以B为圆心且过、的圆与直线相切.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)已知M、N为椭圆C上两点,若直线BM和BN的斜率之和为-2.试探究:直线MN是否过定点;若是,求出该定点坐标,若不是,请说明理由.
【答案】(1);
(2)是,.
【解析】
【分析】
(1)根据可求c,根据B为椭圆C的上顶点,以B为圆心且过、的圆与直线相切可求a,根据a、b、c关系即可求出b,于是可求椭圆标准方程;
(2)当直线MN斜率存在时,设MN为,,,联立直线方程和椭圆方程,根据韦达定理和可求出k与m的关系,由此可判断MN是否结果定点,验证当MN斜率不存在时也满足题意即可.
(1)
依题意,c=1;
∵B为椭圆C的上顶点,以B为圆心且过、的圆与直线相切,
∴a=,
∴,
∴椭圆C的标准方程为:.
(2)
直线MN斜率存在时,设MN:,,,
联立:得:,
,,,
由得,,
整理得,,
则,化简得,,
∴直线MN:,
∴直线l过定点.
验证:当直线MN斜率不存在时,方程为,与椭圆C的交点为,满足.
综上,直线l过定点.
58.已知抛物线的焦点在轴上,过且垂直于轴的直线交于(点在第一象限),两点,且.
(1)求的标准方程.
(2)已知为的准线,过的直线交于,(,异于,)两点,证明:直线,和相交于一点.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【解析】
【分析】
(1)根据直线过点且垂直于轴交抛物线于,两点,且,可求出,便可得出抛物线的标准方程.
(2)根据直线与抛物线的交点联立方程,求出,直线方程,代入准线的横坐标,利用,分别与准线相交的纵坐标相等,可知直线,和相交于一点.
(1)
解:设抛物线的标准方程为,则
将代入,可得
所以,则
所以抛物线的标准方程失.
(2)
证明:由(1)可知,,设直线的方程为,
联立则
设,,则,
直线的方程为,即.
令,解得;
直线的方程为,即.
令,解得,
因为,
所以直线,和相交于一点.
59.“工艺折纸”是一种把纸张折成各种不同形状物品的艺术活动,在我国源远流长,某些折纸活动蕴含丰富的数学内容,例如:用一张圆形纸片,按如下步骤折纸(如下图1)
步骤1:设圆心是,在圆内异于圆心处取一点,标记为;
步骤2:把纸片折叠,使圆周正好通过点;
步骤3:把纸片展开,并留下一道折痕;
步骤4:不停重复步骤2和3,就能得到越来越多的折痕(如图2).
(1)已知这些折痕所围成的图形是一个椭圆.若取半径为的圆形纸片,设定点到圆心的距离为2,按上述方法折纸.以点所在的直线为轴,线段的中垂线为轴,建立坐标系,求折痕所围成的椭圆(即图1中点的轨迹)的标准方程.
(2)经过椭圆的左焦点作直线,且直线l交椭圆于两点,问轴上是否存在一点,使得为常数,若存在,求出坐标及该常数,若不存在,说明理由.
【答案】(1)
(2)存在点,使得为常数,这个常数为.
【解析】
【分析】
(1)以所在的直线为轴,的中点为原点建立平面直角坐标系,根据椭圆的定义,求出的值,根据求出的值,再由求出的值即可得椭圆的方程;
(2)假设存在点,使得为常数,则当直线的斜率存在时,设直线的方程为,,再联立方程,结合韦达定理与向量的数量积运算的坐标表示得,进而得,此时;
最后在验证直线的斜率不存在时满足条件即可.
(1)
解:如图,以所在的直线为轴,的中点为原点建立平面直角坐标系.
设为椭圆上一点,
由题意可知,
所以点轨迹是以为左右焦点,长轴长的椭圆,
因为,,所以,,则,
所以椭圆的标准方程为;
(2)
解:由题知,,假设存在点,使得为常数,
当直线的斜率存在时,设直线的方程为,,
则联立方程得,
所以,
因为
所以
,
因为为常数,故与无关,
所以,即,此时;
所以,当直线的斜率不存在时,直线的方程为,此时,
所以,
当时,,
综上,在轴上存在一点,使得为常数,这个常数为.
60.已知F为抛物线的焦点,点M在抛物线C上,O为坐标原点,的外接圆与抛物线C的准线相切,且该圆周长为.
(1)求抛物线C的方程;
(2)设,B是抛物线C上一点,且,直线与直线交于点Q,过点Q作轴的垂线交抛物线C于点N,证明:直线恒过一定点,并求出该定点的坐标.
【答案】(1)
(2)证明见解析,定点的坐标为
【解析】
【分析】
(1)根据圆心到准线的距离得圆半径,再由圆周长建立方程求出p即可;
(2)设,求出直线AB的方程,与联立求出N点坐标,点斜式求出直线BN方程,可得出直线所过定点.
(1)
设外接圆的半径为r,圆心为O
易知圆心O在线段的中垂线上,
且圆心到准线的距离,
所以由,解得,
所以抛物线C的方程为:;
(2)
设,由题意知,,
则直线的方程:,即,
与联立:,得,
由题意知:,
∴
则直线的方程:,
所以当时恒成立,
所以直线恒过定点
61.已知抛物线的焦点为,点为坐标原点,一条直线过定点与抛物线相交于、两点,且.
(1)求抛物线方程;
(2)连接,并延长交抛物线于、两点,设和的面积分别为和,则是否为定值?若是,求出其值;若不是,请说明理由.
【答案】(1);
(2)存在定值,定值为.理由见解析.
【解析】
【分析】
(1)根据题意设出直线方程,利用平面向量互相垂直的性质,结合一元二次方程根与系数关系进行求解即可;
(2)根据三角形面积公式,结合(1)中的方法进行求解即可.
(1)
设直线的方程为:,
与抛物线方程联立为:,设,
所以,因为,
所以,
化简得:,把代入得:
,所以抛物线的方程为;
(2)
抛物线的焦点,
设直线的方程为:,
与抛物线方程联立为:,设,
所以,即,
设,同理可得:,即,
,因为,所以,
因为,所以,
而,,,
所以,因此为定值,定值为.
【点睛】
关键点睛:利用一元二次根与系数的关系是解题的关键.
62.已知抛物线的焦点为,点为坐标原点,一条直线过定点与抛物线相交于、两点,且.
(1)求抛物线方程;
(2)连接,并延长交抛物线于、两点,求证:直线过定点.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【解析】
【分析】
(1)设直线的方程为,,,联立直线与抛物线方程,消元、列出韦达定理,由,可得,即可得到,代入解得,即可得解;
(2)设点,,,的纵坐标依次为,,,,设直线的方程为,联立直线与抛物线方程,消元、列出韦达定理,即可得到,同理可得,即可得到,再设直线方程为,联立直线与抛物线方程,利用韦达定理,求出,即可得到直线过定点坐标;
(1)
解:设直线的方程为,它与抛物线的两个交点为和,
联立直线与抛物线方程,消去得:,
∴,① ,②
∵,∵,即,
∴,,∴,
所以抛物线方程为.
(2)
解:设点,,,的纵坐标依次为,,,,设直线的方程为,
联立方程,消去得:,
∴,同理,
由(1)中②可知:,∴,
设直线方程为,联立方程,消去得:,则有,即,因此直线过点.
63.动点P在圆E:上运动,定点F(1,0),线段PF的垂直平分线与直线PE的交点为Q.
(1)求Q的轨迹C的方程;
(2)若M,N是轨迹C上异于H(1,)的两点,直线HM,HN的斜率分别为k1,k2,且k1+k2=-1,HD⊥MN,D为垂足.是否存在定点S,使得|DS|为定值?若存在,请求出S点坐标及|DS|的值.若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)存在,S(,),
【解析】
【分析】
(1)连接QF,由椭圆的定义可得点Q的轨迹是以E,F为焦点,长轴长为4的椭圆,进而可得结果;
(2)设出直线MN的方程并与椭圆方程联立,写出韦达定理,求出的表达式,并令其等于,可得一个方程,然后因式分解讨论因式为0的情况,并求出对应的定点,即可求解.
(1)
连接QF,
根据题意,|QP|=|QF|,
则|QE|+|QF|=|QE|+|QP|=4>|EF|=2,
故动点Q的轨迹是以E,F为焦点,长轴长为4的椭圆,
设其方程为
可知a=2,c=1,
∴,
所以点Q的轨迹C的方程为
(2)
设M(x1,y1),N(x2,y2),
由题意可得直线MN的斜率存在,则可设直线MN的方程为,
代入椭圆方程可得:,
则,得,
且,
所以
由k1+k2=-1得:,
即,
当,直线
令x=1,则y=,显然过定点(1,),舍去
当4k+m=0,直线y=kx一4k=k(x-4),令x=4,
则y=0,直线过定点T(4,0),
此时,,解得,存在直线过定点T(4,0).
当S为H,T的中点时,则S(,),
此时
∴存在定点S(,),使得为定值.
64.已知椭圆的焦距为,左、右焦点分别是,其离心率为,圆与圆相交,两圆交点在椭圆上.
(1)求椭圆的方程;
(2)设直线不经过点且与椭圆相交于两点,若直线与直线的斜率之和为,证明:直线过定点.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【解析】
【分析】
(1)根据题意列出等式,求得 ,即得答案;
(2)考虑直线斜率是否存在,存在时,设出直线方程并和椭圆方程联立,得到根与系数的关系,结合直线与直线的斜率之和为化简整理可得参数之间的关系式,即可证明结论.
(1)
由题意得,
由圆与圆相交,两圆交点在椭圆上,
可知:,又,
解得:
所以椭圆的方程为:.
(2)
证明:①当直线的斜率不存在时,设直线,
由题意可知,且,设,
因为直线的斜率之和为,所以,
化简得,所以直线的方程为.
②当直线的斜率存在时,
设方程为,
联立消去,化简得.
,
由题意可得,
因为直线的斜率之和为,
所以,
,
,
,
,
化简整理得,
当且仅当时,即 或且 时符合题意,
直线的方程:,即,
故直线过定点,
综上①②可得直线过定点.
【点睛】
本题考查了椭圆方程的求法,以及直线和椭圆相交时的直线过定点问题,解答时要注意考虑直线斜率是否存在的情况,斜率存在时设出直线方程,和椭圆方程联立,得到根与系数的关系,然后结合条件得等式,化简即可,难点在于计算量较大并且运算繁琐,需要十分细心.
65.已知双曲线的焦距为4,直线l:与交于两个不同的点D、E,且时直线l与的两条渐近线所围成的三角形恰为等边三角形.
(1)求双曲线的方程;
(2)若坐标原点O在以线段DE为直径的圆的内部,求实数m的取值范围;
(3)设A、B分别是的左、右两顶点,线段BD的垂直平分线交直线BD于点P,交直线AD于点Q,求证:线段PQ在x轴上的射影长为定值.
【答案】(1)
(2)
(3)证明见解析
【解析】
【分析】
(1)列方程求得a、b,即可得到双曲线的方程;
(2)把坐标原点O在以线段DE为直径的圆的内部,转化为,解不等式可得实数m的取值范围;
(3)求得P、Q两点的坐标,得到,即可证明线段PQ在x轴上的射影长为定值.
(1)
当直线l:与C的两条渐近线围成的三角形恰为等边三角形,
又双曲线的渐近线为,则
又焦距为4,则,解得,,
则所求双曲线的方程为.
(2)
设,,则,
由,得,
则,
,,,
又坐标原点O在以线段DE为直径的圆内,
则,即,即,
即,则,
即,则或,
即实数m的取值范围.
(3)
,
设,则,
直线BD的斜率为, 又,
则直线PQ的方程为,即,
直线AD的斜率为,直线AD的方程为,
由,得,
即点Q的横坐标为,则.
故线段PQ在x轴上的射影长为定值.
66.圆的离心率为,且过点,点分别为椭圆的左顶点和右顶点.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)是否存在定点,对任意过点的直线(在椭圆上且异于两点),都有.若存在,则求出的值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1);
(2)存在,.
【解析】
【分析】
(1)由椭圆所过点、离心率和之间关系可构造方程组求得结果;
(2)当直线斜率不存在时,求得坐标,可得;当直线斜率存在时,假设直线方程,结合韦达定理可求得点坐标,同理可求得点坐标,利用可整理得到,由此可确定;综合两种情况可得结论.
(1)
由题意得:,解得:,
椭圆的标准方程为;
(2)
由(1)知:,;
①当直线斜率不存在时,由得:或,
若,,
则,,,解得:;
若,,同理可求得:;
②当直线斜率存在时,设,,则;
设直线,
由得:,
,解得:,,
又,同理可得:,,
,整理可得:,
当时,恒成立;
综上所述:存在满足题意的点,使得恒成立,此时.
【点睛】
关键点点睛:本题考查椭圆中存在定点满足某条件的问题,解题关键是能够将问题转化为两点与定点连线的斜率相等的关系,从而利用两点连线斜率公式构造关于变量的方程,由方程恒成立可求得结果.
67.已知椭圆的上顶点到右顶点的距离为,离心率为,过椭圆左焦点作不与轴重合的直线与椭圆C相交于M,N两点,直线的方程为:,过点作垂直于直线m交直线于点E.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)①求证线段必过定点P,并求定点P的坐标;
②点O为坐标原点,求面积的最大值.
【答案】(1)
(2)①证明见解析; ;②
【解析】
【分析】
(1)椭圆的上顶点到右顶点的距离为,离心率为,列出方程,求解,,得到椭圆的标准方程.
(2)①设直线方程:,,,,,,联立直线与椭圆方程,利用韦达定理求解直线方程,然后得到定点坐标.
②由(1)中,利用弦长公式,求解三角形的面积表达式,然后求解最大值即可.
(1)
由题意可得:
,所以,.
故椭圆的标准方程为.
(2)
证明:
①由题意知, ,
设直线方程:,,,,,,
联立方程,得,
所以,,所以,
又,所以直线方程为:,
令,则.
所以直线过定点.
②由(1)中,所以,
又,
所以,
令,,则,
令 ,当时, ,
故在,上单调递增,
则在,上单调递减,
即在,上单调递减,
所以时,.
68.已知椭圆C:的左顶点是A,右焦点是,过点F且斜率不为0的直线与C交于M,N两点,B为线段AM的中点,O为坐标原点,直线AM与BO的斜率之积为.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若直线AM和AN分别与直线交于P,Q两点,证明:以线段PQ为直径的圆恒过两个定点,并求出定点坐标.
【答案】(1)
(2)证明见解析,定点为和
【解析】
【分析】
(1)设椭圆C的右顶点是,连接,可得,设,则,进而有,再联立椭圆中的关系求解即可;
(2)设,写出直线AM,AN的方程,求出P,Q两点坐标,从而可得以线段PQ为直径的圆,再设直线MN的方程为,,联立直线MN与椭圆的方程,由韦达定理化简圆的方程,最后令求解即可得答案.
(1)
解:设椭圆C的右顶点是,连接,
因为B,O分别是AM,的中点,所以,
因为直线AM与BO的斜率之积为,所以.
设,则,
因为,,所以,
所以,解得,
所以椭圆C的方程为.
(2)
证明:设直线MN的方程为,,
联立,整理得,,
设,则,.
由,知AM的方程为,则点P的坐标为,同理可得,点Q的坐标为.
令,,则PQ中点的坐标为,,
所以以PQ为直径的圆的方程为,
即.
又
,
,
所以以PQ为直径的圆的方程为.
令,得或,
故以线段PQ为直径的圆恒过x轴上的两定点,定点坐标分别为和.
69.如图,已知椭圆,曲线与轴的交点为,过坐标原点的直线与相交于、,直线、分别与交于点、.
(1)证明:以为直径的圆经过点;
(2)记、的面积分别为、,若,求的取值范围.
【答案】(1)证明见解析
(2)
【解析】
【分析】
(1)分析可知直线的斜率存在,设直线的方程为,设点、,将直线的方程与曲线的方程联立,列出韦达定理,利用斜率公式结合韦达定理计算得出,可得出,即可证得结论成立;
(2)设的斜率为,则的方程为,将直线的方程分别与曲线、的方程联立,可求得点、的坐标,同理可得出点、的坐标,可求得、,进而可得出的表达式,利用基本不等式可求得的取值范围.
(1)
证明:若直线的斜率不存在,则该直线与轴重合,此时直线与曲线只有一个交点,不合乎题意.
所以,直线的斜率存在,设直线的方程为.
由得,
设、,则、是上述方程的两个实根,
于是,.
又因为点,
所以,
所以,即,所以为直径的圆经过点.
(2)
解:由已知,设的斜率为,则的方程为,
由解得或,则点的坐标为,
又直线的斜率为,同理可得点的坐标为.
所以,
由得,解得或,
则点的坐标为,
又直线的斜率为,同理可得点的坐标,
于是,
因此,
当时,即当时,等号成立,
所以,所以的取值范围为.
【点睛】
方法点睛:圆锥曲线中取值范围问题的五种求解策略:
(1)利用圆锥曲线的几何性质或判别式构造不等关系,从而确定参数的取值范围;
(2)利用已知参数的范围,求新的参数的范围,解这类问题的核心是建立两个参数之间的等量关系;
(3)利用隐含的不等关系建立不等式,从而求出参数的取值范围;
(4)利用已知的不等关系建立不等式,从而求出参数的取值范围;
(5)利用求函数值域的方法将待求量表示为其他变量的函数,求其值域,从而确定参数的取值范围.
70.已知为椭圆的左焦点,直线与C交于A,B两点,且的周长为,面积为2.
(1)求C的标准方程;
(2)若关于原点的对称点为Q,不经过点P且斜率为的直线l与C交于点D,E,直线PD与QE交于点M,证明:点M在定直线上.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【解析】
【分析】
(1)将代入曲线C的方程中求得,继而由三角形的面积公式得.再由椭圆的对称性和椭圆的定义得,由此可求得C的标准方程;
(2)设,,直线l的方程为,,联立直线l与椭圆C的方程,并消去y得,得出直线PD的方程,直线QE的方程,联立直线PD与直线QE的方程,求得点M的坐标,继而求得,可得证.
(1)
解:将代入中,解得,则,
所以的面积为,所以.①
设C的右焦点为,连接,由椭圆的对称性可知,
所以的周长为,所以,②
由①②解得,,
所以C的标准方程为.
(2)
解:设,,直线l的方程为,,联立直线l与椭圆C的方程,并消去y得,
则,得且,且,
,,
所以直线PD的方程为,即,
直线QE的方程为,即,
联立直线PD与直线QE的方程,得,
得,,所以
.
所以,即点M在定直线上.
【点睛】
方法点睛:直线与圆锥曲线的位置关系问题是高考命题的热点,解决此类问题要做好两点:一是转化,把题中的已知条件和所求准确转化为代数中的数与式,即形向数的转化;二是设而不求,即联立直线方程与圆锥曲线方程,利用根与系数的关系求解.
71.已知椭圆的焦距为2,点在C上.
(1)求C的方程;
(2)若过动点P的两条直线,均与C相切,且,的斜率之积为-1,点,问是否存在定点B,使得?若存在,求出点B的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1);
(2)存在,点.
【解析】
【分析】
(1)根据给定条件可得椭圆C的二焦点坐标,利用椭圆定义求出椭圆的长轴长即可计算作答.
(2)设出过点的直线方程,与椭圆C的方程联立,由判别式探求出的关系即可推理作答.
(1)
由题意知,椭圆C的半焦距,焦点分别为,,
由椭圆定义得:椭圆长轴长,即,,
所以椭圆C的方程为.
(2)
设点,显然,过点P的直线方程为,
由消去y并整理得:,
因为直线l与C相切,则,得,
即,设直线,的斜率分为,,显然,是上述关于k的一元二次方程的两个根,
则,化简得,即点P到坐标原点O的距离,
故点P在以O为圆心,为半径的圆上,并且是动点,而点A为该圆上一定点,
则当满足时,AB为圆O的直径,即点,
所以存在点满足题意.
【点睛】
思路点睛:涉及动直线与圆锥曲线相交满足某个条件问题,设出直线方程并与圆锥曲线方程联立,结合已知条件及韦达定理推理求解.
72.已知双曲线的右焦点为,点F到C的渐近线的距离为1.
(1)求C的方程.
(2)若直线与C的右支相切,切点为P,与直线交于点Q,问x轴上是否存在定点M,使得?若存在,求出M点坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)存在定点
【解析】
【分析】
(1)先由题意求出C的渐近线方程,,再根据点F到渐近线的距离为1求出b,得,即可得C的方程;
(2)先由题意判断直线的斜率存在,设出的方程,与C的方程联立,根据直线与C相切求得点P的坐标,再根据题意求出点Q的坐标,假设存在点M满足题意,设出点M的坐标,根据并借助向量的数量积将问题转化为点的坐标之间的关系,化简求解,即可得到结果.
(1)
解:由题意,双曲线的渐近线方程为,
又由双曲线的右焦点为,可得,
所以到渐近线的距离,
所以,所以C的方程为.
(2)
解:由题意易知直线的斜率存在,设其方程为,
联立与C的方程,消去y,得,
因为直线与C的右支相切,所以,(双曲线右支上的点需满足的条件)
,
得,则,
设切点,则,
,
设,因为Q是直线与直线的交点,所以,,
假设x轴上存在定点,使得,
则
,
故存在,使得,即,
所以x轴上存在定点,使得.
73.已知椭圆经过点,左顶点为,右焦点为,已知点,且,,三点共线.
(1)求椭圆的方程;
(2)已知经过点的直线l与椭圆交于,两点,过点作直线的垂线,垂足为,求证:直线过定点.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【解析】
【分析】
(1)根据题意,列出方程组,求得的值,即可求得椭圆的方程;
(2)分别当和时,求得直线的方程,联立方程组,求得交点坐标,设直线的方程为,联立方程组求得,求得直线的方程,令,结合化简得到,即可求解.
(1)
解:由题意,将点代入椭圆的方程,可得,
又由是轴上一点,且三点共线,
可得所以,解得,
代入,可得 ,所以椭圆的方程为.
(2)
解:当时,此时直线的方程为,
联立方程组,解得或,可得,
此时,直线的方程为,
当时,同理可得,此时,
可得直线的方程为,
由,解得,即两直线的交点为,
下面证明直线经过轴上定点.
设直线的方程为,
联立方程组,整理得,
设,则,
所以直线的方程:.
令,可得
.
因为,
所以.
所以直线过定点.
74.已知点在抛物线上.
(1)求抛物线E的方程;
(2)直线都过点的斜率之积为,且分别与抛物线E相交于点A,C和点B,D,设M是的中点,N是的中点,求证:直线恒过定点.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【解析】
【分析】
(1)将点坐标代入求解抛物线方程;(2)设出直线方程,表达出的坐标,求出直线的斜率,利用直线斜率之积为-1,求出直线恒过的定点,从而证明出结论.
(1)
∵点在抛物线上,
∴,
∴解得:,
∴抛物线E的方程为:.
(2)
由分别与E相交于点A,C和点B,D,且由条件知:两直线的斜率存在且不为零.
∴设
由得:
设,则,∴,又,即
同理可得:
∴,
∴
即:,
∵的斜率之积为,
∴,即,
∴,
即直线过定点.
75.已知椭圆的长轴长为,且过点
(1)求的方程:
(2)设直线交轴于点,交C于不同两点,,点与关于原点对称,,为垂足.问:是否存在定点,使得为定值?
【答案】(1)
(2)存在
【解析】
【分析】
(1)利用待定系数法求方程;
(2)联立方程组,结合韦达定理可得直线恒过定点,进而求解.
(1)
依题意知,即
所以的方程可化为,将点代入得,
解得,
所以椭圆方程为;
(2)
设点,,
联立得,,
,解得,
,,
注意到,,三点共线,,
又
当,解得,
因为,所以,此时,满足,
故存在定点,使得等于定值.
【点睛】
解决直线与椭圆的综合问题时,要注意:
(1)注意观察应用题设中的每一个条件,明确确定直线、椭圆的条件;
(2)强化有关直线与椭圆联立得出一元二次方程后的运算能力,重视根与系数之间的关系、弦长、斜率、三角形的面积等问题.
76.已知椭圆,A、B分别为椭圆C的右顶点、上顶点,F为椭圆C的右焦点,椭圆C的离心率为,的面积为.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)点P为椭圆C上的动点(不是顶点),点P与点M,N分别关于原点、y轴对称,连接MN与x轴交于点E,并延长PE交椭圆C于点Q,则直线MP的斜率与直线MQ的斜率之积是否为定值?若是,求出该定值;若不是,请说明理由.
【答案】(1)
(2)是定值,定值为
【解析】
【分析】
(1)根据椭圆的离心率可得到a,b,c的关系,再结合的面积可得到,由此解得a,b,可得答案.
(2)设直线方程,并联立椭圆方程,得到根与系数的关系式,结合直线MP的斜率与直线MQ的斜率之积,代入化简可得答案.
(1)
由题意得,则,.
的面积为,则.
将,代入上式,得,则,,
故椭圆C的标准方程为.
(2)
由题意可知直线PQ的斜率一定存在,
设直线PQ的方程为,设,,则,,,
联立方程,得,
∴,
∴,
∴, ,
∵,
∴
∴为定值.
【点睛】
本题考查了椭圆方程的求法以及直线和椭圆的位置关系,综合考查了学生分析问题,解决问题以及计算方面的能力和综合素养,解答的关键是理清解决问题的思路,并能正确地进行计算.
77.已知抛物线C:的焦点为F,为C上一点,直线l交C于M,N两点(与点S不重合).
(1)若l过点F且倾斜角为60°,(M在第一象限),求C的方程;
(2)若,直线SM,SN分别与y轴交于A,B两点,且,判断直线l是否恒过定点?若是,求出该定点;若否,请说明理由.
【答案】(1)
(2)直线l恒过定点.
【解析】
【分析】
(1)由已知条件,利用点斜式写出直线l的方程,然后与抛物线方程联立,求出点的横坐标,进而根据焦半径公式即可求解;
(2)设直线的方程为,点,将直线的方程与抛物线联立,根据已知条件及韦达定理找到、之间的关系即可求解.
(1)
解:抛物线C:的焦点为,
因为l过点F且倾斜角为60°,所以,
联立,可得,解得或,
又M在第一象限,所以,
因为,所以,解得,
所以抛物线C的方程为;
(2)
解:由已知可得抛物线C的方程为,点,
设直线的方程为,点,
将直线的方程与抛物线联立得,
所以,,
直线的方程为,
令求得点的纵坐标为,同理求得点的纵坐标为,
由,化简得,
将上面式代入得,即,
所以直线的方程为,即,
所以直线过定点.
78.已知圆过点,且与直线相切.
(1)求圆心的轨迹的方程;
(2)过点作直线交轨迹于、两点,点关于轴的对称点为,过点作,垂足为,在平面内是否存在定点,使得为定值.若存在,求出点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1);
(2)存在定点,使得,点.
【解析】
【分析】
(1)设出点M的坐标,利用给定条件列式化简作答.
(2)设出直线的方程,与轨迹的方程联立,探求出直线所过定点,再推理计算作答.
(1)
设圆心,依题意,,化简整理得:,
所以圆心的轨迹的方程是:.
(2)
依题意,直线的斜率存在且不为0,设直线的方程为:,,则,,
由抛物线对称性知,点在轨迹C上,直线的斜率为,
直线的方程为:,化简整理得:,
由消去x并整理得:,则有,
直线的方程化为:,因此直线恒过定点,
因于点Q,于是得是直角三角形,且点是斜边的中点,则恒有,
令点为E,从而有,
所以存在定点,使得为定值,点E坐标为.
【点睛】
思路点睛:涉及动直线与圆锥曲线相交满足某个条件问题,可设出直线方程,再与圆锥曲线方程联立,利用韦达定理并结合已知推理求解.
79.已知椭圆:()的左、右顶点分别为,,为坐标原点,直线:与的两个交点和,构成一个面积为的菱形.
(1)求的方程;
(2)圆过,,交于点,,直线,分别交于另一点,.
①求的值;
②证明:直线过定点.
【答案】(1)
(2)①②证明见解析
【解析】
【分析】
(1)由条件可得垂直平分,然后可得的值,然后可得直线与的交点坐标,然后可算出;
(2)由条件可得为圆的直径,设,,则,然后可得的值,设直线的方程为(),,,联立椭圆与直线的方程消元,然后韦达定理可得,,然后由可求出的值,即可得到答案.
(1)
因为直线:与的两个交点和,构成的四边形是菱形,
所以垂直平分,所以,.
设为直线与的一个交点,则菱形的面积为.
因为菱形的面积为,所以,解得,即.
将点代入,得,又因为,所以.
故的方程为.
(2)
①由题意,得为圆的一条弦,且直线垂直平分该弦,
故直线经过圆心,所以为圆的直径,因此,即.
设,,则.
注意到,,则.
又因为,,所以.
②易知直线不可能平行于轴,则设直线的方程为(),,.
由得.
,(*)
,.①
因为,,所以,
即,
即.
将①代入上式得,
化简得,解得,满足(*),
所以直线的方程为,
故直线过定点.
80.已知椭圆C:的离心率为,依次连接C四个顶点所得菱形的面积为4.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)若A(-2,0),直线l:与C交于 两点,且AP⊥AQ,试判断直线l是否过定点?若是,求出此定点的坐标;若不是,说明理由.
【答案】(1)
(2)是,过定点
【解析】
【分析】
(1)根据已知条件列出关于a,b,c的方程,解出其值,可得椭圆方程;
(2)联立直线和椭圆方程,得到根与系数的关系式,结合AP⊥AQ,得到
,将根与系数的关系式代入化简,即可得结论.
(1)
由已知,连接C的顶点所得四边形面积,
又,解得:,,
所以椭圆C的方程为.
(2)
设,,联立,
消y可得,
则有,即,
,,
因为AP⊥AQ,所以,而,,
故,
,
故
,
解得或,
当时,直线l方程为,过点A,不满足题意,
当时,代入,
故直线l方程为,过定点.
【点睛】
本题考查了椭圆方程的求解,以及直线和椭圆相交时过定点的问题,解答时要明确解答的思路,这点并不困难,难点在于联立方程后结合条件的化简运算,要十分细心.
81.已知双曲线C:的渐近线方程为,过双曲线C的右焦点的直线与双曲线C分别交于左、右两支上的A、B两点.
(1)求双曲线C的方程;
(2)过原点O作直线,使得,且与双曲线C分别交于左、右两支上的点M、N.是否存在定值,使得?若存在,请求出的值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)存在,
【解析】
【分析】
(1)由题意得到且,结合,求得的值,即可求得双曲线的方程;
(2)由与同向,所以,设直线,联立方程组,结合韦达定理求得,利用弦长公式求得,根据,设,联立方程组求得,进而求得的值,得出结论.
(1)
解:因为双曲线C:的渐近线方程为,
所以,即.
又因为右焦点F的坐标为,所以,
又由,解得,所以,
所以双曲线C的方程为.
(2)
解:存在定值,使得.
因为与同向,所以,
由题意,可设直线,
联立方程组,整理得,
设,,可得,
由直线分别交双曲线C的左、右两支于A、B两点,
可得,即,
可得,
所以
由,可设,
由,整理得.
设 ,则,所以,
则,
所以,故存在定值,使得.
82.已知椭圆的长轴为双曲线的实轴,且椭圆C过点.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)点A,B是椭圆C上异于点P的两个不同的点,直线PA与PB的斜率均存在,分别记为,且,求证:直线AB过定点.
【答案】(1)
(2)证明见解析.
【解析】
【分析】
(1)由条件可得、,即可得到答案;
(2)当直线的斜率存在时,设其方程为,,联立直线与椭圆的方程消元,然后韦达定理得出,然后利用求出的关系,即可得到定点的坐标,然后再验证直线的斜率不存在时也过该定点即可.
(1)
因为椭圆的长轴为双曲线的实轴,
所以,因为椭圆C过点,所以,所以
所以椭圆C的标准方程为
(2)
当直线的斜率存在时,设其方程为,
由可得
所以
所以
化简可得
所以
当,即时,直线的方程为,过定点,不满足题意,
当,即时,直线的方程为,过定点,
当直线的斜率不存在时,设其方程为,
由可得,所以
所以,解得(舍)或
也满足直线过定点
综上:直线过定点
83.在直角坐标系中,椭圆与直线交于M,N两点,P为MN的中点.
(1)若,且N在x轴下方,求的最大值;
(2)设A,B为椭圆的左、右顶点,证明:直线AN,BM的交点D恒在一条定直线上.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【解析】
【分析】
(1)利用三角形外角的性质,找到与直线MN,OP倾角的关系,从而找到斜率关系,联立直线MN与椭圆得到韦达定理,然后利用两角和差公式以及均值不等式求解即可.
(2)利用坐标分别表示出直线AN,BM的方程,联立方程组可发现其两直线交点横坐标为定值.
(1)
设,.
(1)记l的倾斜角为,OP的倾斜角为,则.
由得,则
所以,于是.故.
所以,
当且仅当,即时,取到“=” .
所以的最大值为.
(2)
易知,.由题意知,,
所以直线AN的方程为,
直线BM的方程为.
令,
解之得
所以点D恒在定直线上.
84.已知双曲线的右焦点为,,,成等差数列,过的直线交双曲线于、两点,若双曲线过点.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)过双曲线的左顶点作直线、,分别与直线交于、两点,是否存在实数,使得以为直径的圆恒过,若存在,求出的值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)存在,或
【解析】
【分析】
(1)利用待定系数法求双曲线方程;
(2)假设存在实数,使得以为直径的圆恒过,则,结合韦达定理可得的值.
(1)
由已知设双曲线方程为,又,,成等差数列,且双曲线过点,
则,解得,,,
故所求方程为,
(2)
由(1)得,设、方程分别为、,
则,,
因为以为直径的圆经过,所以即,
即,
设方程为,与联立得,
设,,则,,
所以,
即,
所以,
,解得或.
85.如图,为椭圆上的三点,为椭圆的上顶点,与关于轴对称,椭圆的左焦点,且.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)过椭圆的右焦点且与轴不重合的直线交椭圆于两点,为椭圆的右顶点,连接分别交直线于两点.试判断的交点是否为定点?若是,请求出该定点;若不是,请说明理由.
【答案】(1);
(2)直线与交点为定点.
【解析】
【分析】
(1)由对称性和椭圆定义可求得,结合焦点坐标即可求得椭圆方程;
(2)当直线斜率不存在时,可求得直线与交点为;假设当斜率存在时,直线与交点为,可利用,表示出,从而得到;将直线方程与椭圆方程联立,利用韦达定理验证知等式成立,从而假设成立.
(1)
与关于轴对称,,,解得:;
椭圆的左焦点,,,
椭圆的标准方程为:;
(2)
由(1)知:,,不妨设在轴上方;
当直线斜率不存在时,,,
直线,直线,,,
,,
直线,即;直线:,即,
由得:,直线与交点为;
若直线与交点为定点,则该定点必为;
假设当直线斜率存在时,直线与交点为,
设,,
直线:;直线:;
令,则,,,,
,,
整理可得:,两式作和得:;
,,
设,
由得:,,
此时,满足题意;
综上所述:直线与交点为定点.
【点睛】
思路点睛:本题考查直线与椭圆综合应用中的定点问题的求解,本题解题基本思路是在直接求解交点坐标非常困难的情况下,利用斜率不存在的情况首先确定所过定点坐标,进而验证在斜率存在时,两直线交点依然为该定点即可.
86.已知椭圆:的左、右焦点分别为,,点在椭圆上,满足,且面积的最大值为.
(1)求椭圆的方程;
(2)点,点A,B在椭圆上,点N在直线:,满足,,试问是否为定值?若是,求出该定值,若不是,请说明理由.
【答案】(1)
(2)定值为,理由见解析.
【解析】
【分析】
(1)由,得到,根据面积的最大值为,得到,结合,求得,即可求得椭圆的方程;
(2)设过点的直线为,联立方程组得到,再联立两直线,求得,根据,,求得,进而结合韦达定理,化简得到,即可得到结论.
(1)
解:由椭圆:的左、右焦点分别为,,点在椭圆上,
因为,可得,即,
又由面积的最大值为,可得,即,
因为,即,解得,
所以椭圆的方程为.
(2)
解:由,,可得点四点共线,如图所示,
设过点的直线方程为,即,
联立方程组,整理得,
设,则,
联立方程组,可得,即,
因为,,可得,
所以
则
,
所以为定值.
87.如图,椭圆的两顶点,,离心率,过y轴上的点的直线l与椭圆交于C,D两点,并与x轴交于点P,直线与直线交于点Q.
(1)当且时,求直线l的方程;
(2)当点P异于A,B两点时,设点P与点Q横坐标分别为,,是否存在常数使成立,若存在,求出的值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)或
(2)存在,
【解析】
【分析】
(1)先求得椭圆的方程,再以设而不求的方法即可求得直线l的方程;
(2)先以设而不求的方法得到的解析式,再去计算是否为定值即可解决.
(1)
椭圆的方程,由题可得;
由,结合,得,
椭圆的标准方程:;
当直线l的斜率不存在时,,与题意不符,
故设直线l的方程为,代入椭圆方程
整理得,设,,
,;
,
解得.则直线l的方程为或.
(2)
当直线l的斜率不存在时,直线l与y轴重合,
由椭圆的对称性可知直线与直线平行,不符合题意;
由题意可设直线的方程:代入椭圆方程,
得;设,,
,;
①
直线的方程为②
则直线的方程为③
由②③得
由①代入,得,
解得,即;且知;(常数)
即点P与点Q横坐标之积为定值4.故存在常数.
88.在平面直角坐标系中,双曲线的离心率为,实轴长为4.
(1)求C的方程;
(2)如图,点A为双曲线的下顶点,直线l过点且垂直于y轴(P位于原点与上顶点之间),过P的直线交C于G,H两点,直线AG,AH分别与l交于M,N两点,若O,A,N,M四点共圆,求点P的坐标.
【答案】(1)
(2)
【解析】
【分析】
(1)根据双曲线的离心率结合实轴长,可求得a,b,即得答案;
(2)根据O,A,N,M四点共圆结合几何性质可推出,设,,,从而可以用点的坐标表示出t,再设直线,联立双曲线方程,利用根与系数的关系式,代入t的表达式中化简,可得答案.
(1)
因为实轴长为4,即,,
又,所以,,
故C的方程为.
(2)
由O,A,N,M四点共圆可知,,
又,即,
故,
即,所以,
设,,,
由题意可知,则直线,直线,
因为M在直线l上,所以,代入直线AG方程,可知,
故M坐标为,所以,
又,由,则,
整理可得,
当直线GH斜率不存在时,显然不符合题意,
故设直线,代入双曲线方程:中,
可得,所以,,
又
,
所以,
故,即,所以点P坐标为.
【点睛】
本题考查了双曲线方程的求解,以及直线和双曲线的位置关系的问题,解答时要注意明确点线的位置关系,能设相关点的坐标,从而表示出参数的表达式,再结合联立直线和双曲线方程,利用根与系数的关系式化简,难点在于较为繁杂的计算,要十分细心.
89.如图所示,椭圆的右顶点为,上顶点为为坐标原点,.椭圆离心率为,过椭圆左焦点作不与轴重合的直线,与椭圆相交于两点.直线的方程为:,过点作垂线,垂足为.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)①求证:直线过定点,并求定点的坐标;
②求面积的最大值.
【答案】(1)
(2)①证明见解析,定点;②
【解析】
【分析】
(1)根据已知条件求得,由此求得椭圆的标准方程.
(2)①设直线方程:,联立直线的方程与椭圆的方程,化简写出根与系数关系,求得直线的方程,并求得定点坐标.
②结合弦长公式求得面积的表达式,利用导数求得面积的最大值.
(1)
由题意可得:
,解得,
故椭圆的标准方程为.
(2)
①由题意知,,设直线方程:.
,
联立方程,
得,
所以,
所以,
又,
所以直线方程为:,
令,
则.
综上:直线过定点.
②由(1)中,所以,
又,
所以,
令,则,
令,
当时,,
故在上单调递增,
则在上单调递减,
即在上单调递减,
所以时,.
90.已知椭圆的离心率为,且过点.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)过点且斜率为k的直线l与椭圆C交于M,N两点,且,若轴,求证:存在实数t,使得直线MG过y轴上的定点.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【解析】
【分析】
(1)列方程求得的值即可得到椭圆C的标准方程;
(2)先以特例情况得到直线MG过y轴上的点,再去证明存在实数t,使得直线MG过y轴上的定点.
(1)
依题意,,解得,,
故椭圆C的方程为.
(2)
当,,时,
直线MG的方程为,交y轴于点;
当,,时,
直线MG的方程为,交y轴于点.
若直线MG经过y轴上定点,则,
即,直线MG交y轴于点.
下面证明存在实数,使得直线MG经过y轴上定点.
联立,消y整理,得,
设,,则,.
设点,所以直线MG的方程:.
令,得.
因为,所以.
所以直线MG过定点.
综上所述,存在实数,使得直线MG经过y轴上定点.
91.已知椭圆的焦距为2c,左、右焦点分别是,,其离心率为,圆与圆相交,两圆的交点在椭圆E上.
(1)求椭圆E的方程.
(2)已知A,B,C为椭圆E上三个不同的点,O为坐标原点,且O为△ABC的重心.证明:△ABC的面积为定值.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【解析】
【分析】
(1)由题意得到,再由圆与圆相交,结合椭圆的定义得到,进而求得的值,即可求得椭圆方程;
(2)当AB垂直于x轴时,得到,,求得;当AB与x轴不垂直时,设直线的直线方程为,联立方程组得到,结合弦长公式和点到直线的距离公式,求得,即可求解.
(1)
解:由椭圆得的离心率为,即,
又由圆与圆,
可得圆心分别为,半径分别为,
因为圆与圆相交,两圆的交点在椭圆E上,
可得,解得,则,
可得,所以椭圆E的方程为.
(2)
证明:设,,
当AB垂直于x轴时,,因为O为△ABC的重心,所以或.
根据椭圆的对称性,不妨令,此时,,可得.
当AB与x轴不垂直时,设直线的直线方程为,
联立方程组,整理得,
则,,
设,则,.
代入,得,
又由,原点到的距离,
所以
,
所以,即的面积为定值.
92.已知椭圆:的长轴长是短轴长的两倍,且过点.
(1)求椭圆的方程.
(2)设椭圆的下顶点为点,若不过点且不垂直于坐标轴的直线交椭圆于,两点,直线,分别与轴交于,两点.若,的横坐标之积是2,证明:直线过定点.
【答案】(1);
(2)证明见解析.
【解析】
【分析】
(1)根据给定条件,列出关于a,b的方程求解作答.
(2)设出直线l的方程及点P,Q的坐标并表示出点M,N的坐标,再联立l与E的方程,借助韦达定理计算作答.
(1)
依题意,,椭圆E方程为:,又椭圆过,于是有,解得,,
所以椭圆的方程为.
(2)
由(1)知,依题意,设直线的方程为,,,
直线的方程为,令,得点的横坐标为,同理得点的横坐标为,
由消去y并整理得,,
,即,,,
因此,
,即,解得,
直线的方程为,过定点,
所以直线过定点.
【点睛】
思路点睛:与圆锥曲线相交的直线过定点问题,设出直线的斜截式方程,与圆锥曲线方程联立,
借助韦达定理求出直线斜率与纵截距的关系即可解决问题.
93.已知抛物线的准线经过点,过点的直线与抛物线有两个不同的交点,点其中在抛物线上,且直线交轴于,直线交轴于.
(1)求直线斜率的取值范围;
(2)设为原点,若,求证:为定值.
【答案】(1)
(2)证明见解析.
【解析】
【分析】
(1)根据抛物线的准线上的点求得,由此求得抛物线的方程.设出直线的方程并与抛物线方程联立,利用求得的取值范围.
(2)根据直线的方程求得的坐标,结合求得为定值.
(1)
抛物线的准线经过点,
所以,所以抛物线的方程为.
设直线的方程为,
由消去并化简得,
由于直线与抛物线有两个不同的交点,所以且,
由于在抛物线上,且,所以,所以,
且直线不过点,即,
所以直线斜率的取值范围是.
(2)
设,由(1)得,
依题意可知直线的斜率存在,
直线的方程为,令,
即,同理可求得.
,由于,
所以、,
所以,
所以
所以
为定值.
94.已知椭圆C:的左,右顶点分别为A,B,且,椭圆C过点.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)斜率不为0的直线l与C交于M,N两点,若直线BM的斜率是直线AN斜率的两倍,探究直线l是否过定点?若过定点,求出定点的坐标;若不过定点,请说明理由.
【答案】(1);
(2)直线l过定点,理由见解析.
【解析】
【分析】
(1)列出方程组,求出的值,求出椭圆方程;(2)设出直线l的方程,联立后得到两根之和,两根之积,由斜率关系得到方程,化简后得到,进而求出直线所过定点.
(1)
由题意得:,且,解得:,,所以椭圆方程为:.
(2)
直线l过定点,理由如下:由(1)得:,,设,联立椭圆方程得:,设,,则,,则,,由,化简得:,将,代入得:,由于不恒为0,所以,解得:,故过定点.
【点睛】
这道题目的难点是在根据斜率关系得到的方程时,通过整理不能整理出两根之和的对称形式,此时要适当的进行整理,通过凑出对称式,因式分解求出的关系或者的值,进而求出直线所过的定点.
95.已知椭圆的左、右焦点分别为,,离心率,P为椭圆上一动点,面积的最大值为2.
(1)求椭圆E的方程;
(2)若C,D分别是椭圆E长轴的左、右端点,动点M满足,连结CM交椭圆于点N,O为坐标原点.证明:为定值;
(3)平面内到两定点距离之比是常数的点的轨迹是圆.椭圆E的短轴上端点为A,点Q在圆上,求的最小值.
【答案】(1);
(2)见解析;
(3).
【解析】
【分析】
(1)结合离心率和面积的最大值列出关于的方程,解方程即可;
(2)设直线CM方程,写出点M坐标,联立椭圆方程,求点N坐标,通过向量数量积计算即可;
(3)设点坐标,借助点在圆上,将转化成,再借助椭圆定义将转化成,最后通过三点共线求出最小值.
(1)
当P为短轴端点时,的面积最大,,
解得,
故椭圆的方程为.
(2)
由(1)知,,
设直线,,
,
联立整理得,
由得,,
,,
故为定值4.
(3)
由题意,设,使,
,整理得,
又点Q在圆上,解得,
由椭圆定义得,,
当三点共线时,有最小值.
【点睛】
(1)关键在于建立的方程;
(2)关键在于设出直线方程,联立得出点N坐标;
(3)关键在于利用题目中给出的圆的定义将转化成,再结合椭圆定义,将问题简化成共线问题.
96.已知圆与x轴交于A,B两点,动点P满足直线与直线的斜率之乘积为.
(1)求动点P的轨迹E的方程;
(2)过点的直线l与曲线E交于M,N两点,则在x轴上是否存在定点Q,使得的值为定值?若存在,求出点Q的坐标和该定值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1),;
(2)存在点使得为定值,理由见解析;
【解析】
【分析】
(1)设出动点,利用直接法求解轨迹方程;(2)先求出直线l斜率为0时不合题意,得到直线斜率不等于0,从而设出直线l的方程,联立第一问求出的轨迹方程,利用韦达定理得到两根之和,两根之积,设出,求解,化简整理得到,从而得到存在点使得为定值.
(1)
令得:,不妨设,,则,整理得:,;动点P的轨迹方程E为,;
(2)
存在点,使得为定值,理由如下:
当直线l斜率为0时,则直线l为,此时与,无交点,故不合题意,舍去,即直线l斜率不为0
设,直线l设为,则与,联立得:,设,则,所以
当即时,为定值,即存在点使得为定值;
综上:存在点使得为定值.
【点睛】
圆锥曲线上是否存在点使某些量为定值的题目,经常考察,一般题目计算量大,且变量多,此时要抓住核心不变量,进行化简整理,主要方法是分离常数法,配方法等,本题中,将化简整理为是解题的关键所在.
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