
一、知識(shí)點(diǎn)梳理
一、圓錐曲線中的存在性問(wèn)題
1.存在性問(wèn)題通常采用“肯定順推法”,將不確定性問(wèn)題明朗化.
一般步驟為:
①假設(shè)滿足條件的元素(點(diǎn)、直線、曲線或參數(shù))存在,
②用待定系數(shù)法設(shè)出,
③列出關(guān)于待定系數(shù)的方程組,若方程組有實(shí)數(shù)解,則元素(點(diǎn)、直線、曲線或參數(shù))存在;否則,元素(點(diǎn)、直線、曲線或參數(shù))不存在.
注:反證法與驗(yàn)證法也是求解存在性問(wèn)題常用的方法.
【一般策略】
求解字母參數(shù)值的存在性問(wèn)題時(shí),通常的方法是首先假設(shè)滿足條件的參數(shù)值存在,然后利用這些條件并結(jié)合題目的其他已知條件進(jìn)行推理與計(jì)算,若不出現(xiàn)矛盾,并且得到了相應(yīng)的參數(shù)值,就說(shuō)明滿足條件的參數(shù)值存在;若在推理與計(jì)算中出現(xiàn)了矛盾,則說(shuō)明滿足條件的參數(shù)值不存在,同時(shí)推理與計(jì)算的過(guò)程就是說(shuō)明理由的過(guò)程.
二、圓錐曲線中的探索性性問(wèn)題
1.對(duì)于探索性問(wèn)題,一般先假設(shè)存在,推證滿足條件的結(jié)論,若結(jié)論正確則存在,若結(jié)論不正確則不存在.
要注意:(1)當(dāng)條件和結(jié)論不唯一時(shí)要分類(lèi)討論;
(2)當(dāng)給出結(jié)論而要推導(dǎo)出存在的條件時(shí),先假設(shè)成立,再推出條件;
(3)當(dāng)條件和結(jié)論都不知,按常規(guī)方法解題很難時(shí),要開(kāi)放思維,采取另外合適的方法.
二、題型精講精練
【典例1】已知雙曲線E:與直線l:相交于A、B兩點(diǎn),M為線段AB的中點(diǎn).
(1)當(dāng)k變化時(shí),求點(diǎn)M的軌跡方程;
(2)若l與雙曲線E的兩條漸近線分別相交于C、D兩點(diǎn),問(wèn):是否存在實(shí)數(shù)k,使得A、B是線段CD的兩個(gè)三等分點(diǎn)?若存在,求出k的值;若不存在,說(shuō)明理由.
【分析】(1)設(shè),,,聯(lián)立直線l與雙曲線E的方程,消去y,得,根據(jù)已知直線l與雙曲線E相交于A、B兩點(diǎn),得且,即且,由韋達(dá)定理,得,
則,,聯(lián)立消去k,得,再根據(jù)的范圍得出的范圍,即可得出答案;
(2)設(shè),,根據(jù)雙曲線E的漸近線方程與直線l的方程聯(lián)立即可得出,,則,即線段AB的中點(diǎn)M也是線段CD的中點(diǎn),若A,B為線段CD的兩個(gè)三等分點(diǎn),則,結(jié)合弦長(zhǎng)公式列式得,即可化簡(jiǎn)代入得出,即可解出答案.
【詳解】(1)設(shè),,,聯(lián)立直線l與雙曲線E的方程,得,
消去y,得.由且,得且.
由韋達(dá)定理,得.所以,.
由消去k,得.
由且,得或.所以,點(diǎn)M的軌跡方程為,其中或.
(2)雙曲線E的漸近線方程為.
設(shè),,聯(lián)立得,同理可得,
因?yàn)椋裕€段AB的中點(diǎn)M也是線段CD的中點(diǎn).
若A,B為線段CD的兩個(gè)三等分點(diǎn),則.即,.
而,.
所以,,解得,
所以,存在實(shí)數(shù),使得A、B是線段CD的兩個(gè)三等分點(diǎn).
【典例2】在平面直角坐標(biāo)系中,動(dòng)點(diǎn),滿足,記點(diǎn)的軌跡為.
(1)請(qǐng)說(shuō)明是什么曲線,并寫(xiě)出它的方程;
(2)設(shè)不過(guò)原點(diǎn)且斜率為的直線與交于不同的兩點(diǎn),,線段的中點(diǎn)為,直線與交于兩點(diǎn),,請(qǐng)判斷與的關(guān)系,并證明你的結(jié)論.
【解析】(1)設(shè),,則因?yàn)?滿足,即動(dòng)點(diǎn)表示以點(diǎn),為左、右焦點(diǎn),長(zhǎng)軸長(zhǎng)為4,焦距為的橢圓,其軌跡的方程為;
(2)可以判斷出,
下面進(jìn)行證明:設(shè)直線的方程為,,,
由方程組,得①,
方程①的判別式為,由,即,解得且.
由①得,,
所以點(diǎn)坐標(biāo)為,直線方程為,
由方程組,得,,
所以.
又.
所以【題型訓(xùn)練-刷模擬】
1.存在性問(wèn)題
一、解答題
1.雙曲線:的漸近線方程為,一個(gè)焦點(diǎn)到該漸近線的距離為1.
(1)求的方程;
(2)是否存在直線,經(jīng)過(guò)點(diǎn)且與雙曲線于A,兩點(diǎn),為線段的中點(diǎn),若存在,求的方程;若不存在,說(shuō)明理由.
2.已知橢圓方程為,過(guò)點(diǎn),的直線傾斜角為,原點(diǎn)到該直線的距離為.
(1)求橢圓的方程;
(2)對(duì)于,是否存在實(shí)數(shù)k,使得直線分別交橢圓于點(diǎn)P,Q,且,若存在,求出k的值;若不存在,請(qǐng)說(shuō)明理由.
3.已知橢圓:,點(diǎn)、分別是橢圓的左焦點(diǎn)、左頂點(diǎn),過(guò)點(diǎn)的直線(不與x軸重合)交橢圓于A,B兩點(diǎn).
(1)求橢圓M的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)若,求的面積;
(3)是否存在直線,使得點(diǎn)B在以線段為直徑的圓上,若存在,求出直線的方程;若不存在,請(qǐng)說(shuō)明理由.
4.已知拋物線,直線垂直于軸,與交于兩點(diǎn),為坐標(biāo)原點(diǎn),過(guò)點(diǎn)且平行于軸的直線與直線交于點(diǎn),記動(dòng)點(diǎn)的軌跡為曲線.
(1)求曲線的方程;
(2)點(diǎn)在直線上運(yùn)動(dòng),過(guò)點(diǎn)作曲線的兩條切線,切點(diǎn)分別為,在平面內(nèi)是否存在定點(diǎn),使得?若存在,請(qǐng)求出定點(diǎn)的坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說(shuō)明理由.
5.在直角坐標(biāo)系中,拋物線與直線交于M,N兩點(diǎn).
(1)若M,N的橫坐標(biāo)分別為,4,求直線l的方程及MN的中垂線所在的直線方程;
(2)y軸上是否存在點(diǎn)P,使得當(dāng)k變動(dòng)時(shí),總有?說(shuō)明理由.
6.如圖,為拋物線上四個(gè)不同的點(diǎn),直線AB與直線MN相交于點(diǎn),直線AN過(guò)點(diǎn)
(1)記A,B的縱坐標(biāo)分別為,求;
(2)記直線AN,BM的斜率分別為,是否存在實(shí)數(shù),使得?若存在,求出的值,若不存在說(shuō)明理由
7.已知橢圓:過(guò)點(diǎn),離心率為,斜率不為零的直線過(guò)右焦點(diǎn)交橢圓于兩點(diǎn).
(1)求橢圓的方程;
(2)在軸上是否存在定點(diǎn),使得,如果存在,求出點(diǎn)坐標(biāo),如果不存在,說(shuō)明理由.
8.已知離心率為的橢圓C的中心在原點(diǎn)O,對(duì)稱軸為坐標(biāo)軸,F(xiàn)1,F(xiàn)2為左右焦點(diǎn),M為橢圓上的點(diǎn),且.直線l過(guò)橢圓外一點(diǎn),與橢圓交于,兩點(diǎn),滿足.
(1)求橢圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)對(duì)于任意點(diǎn)P,是否總存在唯一的直線l,使得成立,若存在,求出點(diǎn)對(duì)應(yīng)的直線l的斜率;否則說(shuō)明理由.
9.已知橢圓過(guò)點(diǎn),且上頂點(diǎn)與右頂點(diǎn)的距離為.
(1)求橢圓的方程;
(2)若過(guò)點(diǎn)的直線交橢圓于兩點(diǎn),軸上是否存在點(diǎn)使得,若存在,求出點(diǎn)的坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說(shuō)明理由.
10.已知橢圓的離心率為,橢圓上的點(diǎn)到焦點(diǎn)的最小距離是3.
(1)求橢圓的方程;
(2)是否存在過(guò)點(diǎn)的直線交曲線于兩點(diǎn),使得為中點(diǎn)?若存在,求該直線方程,若不存在,請(qǐng)說(shuō)明理由.
11.已知雙曲線的左、右焦點(diǎn)分別為,,是的左頂點(diǎn),的離心率為2.設(shè)過(guò)的直線交的右支于、兩點(diǎn),其中在第一象限.
(1)求的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)是否存在常數(shù),使得恒成立?若存在,求出的值;否則,說(shuō)明理由.
12.已知?jiǎng)狱c(diǎn)到定點(diǎn)的距離與動(dòng)點(diǎn)到定直線的距離之比為.
(1)求點(diǎn)的軌跡的方程;
(2)對(duì),曲線上是否始終存在兩點(diǎn),關(guān)于直線對(duì)稱?若存在,求實(shí)數(shù)的取值范圍;若不存在,請(qǐng)說(shuō)明理由.
13.已知拋物線經(jīng)過(guò)點(diǎn),直線與交于,兩點(diǎn)(異于坐標(biāo)原點(diǎn)).
(1)若,證明:直線過(guò)定點(diǎn).
(2)已知,直線在直線的右側(cè),,與之間的距離,交于,兩點(diǎn),試問(wèn)是否存在,使得?若存在,求的值;若不存在,說(shuō)明理由.
14.已知橢圓的焦距為2,且經(jīng)過(guò)點(diǎn).
(1)求橢圓C的方程;
(2)經(jīng)過(guò)橢圓右焦點(diǎn)F且斜率為的動(dòng)直線l與橢圓交于A、B兩點(diǎn),試問(wèn)x軸上是否存在異于點(diǎn)F的定點(diǎn)T,使恒成立?若存在,求出T點(diǎn)坐標(biāo),若不存在,說(shuō)明理由.
15.已知雙曲線:的左、右焦點(diǎn)為、,直線與雙曲線交于,兩點(diǎn).
(1)已知過(guò)且垂直于,求;
(2)已知直線的斜率為,且直線不過(guò)點(diǎn),設(shè)直線、的斜率分別為、,求的值;
(3)當(dāng)直線過(guò)時(shí),直線交軸于,直線交軸于.是否存在直線,使得,若存在,求出直線的方程;若不存在,請(qǐng)說(shuō)明理由.
2.探索性問(wèn)題
一、解答題
1.已知橢圓:的左、右焦點(diǎn)分別為,,過(guò)點(diǎn)且斜率為k的直線與橢圓交于A,B兩點(diǎn).當(dāng)A為橢圓E的上頂點(diǎn)時(shí),.
(1)求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)當(dāng)時(shí),試判斷以AB為直徑的圓是否經(jīng)過(guò)點(diǎn),并說(shuō)明理由.
2.過(guò)拋物線焦點(diǎn),斜率為的直線與拋物線交于、兩點(diǎn),.
(1)求拋物線的方程;
(2)過(guò)焦點(diǎn)的直線,交拋物線于、兩點(diǎn),直線與的交點(diǎn)是否在一條直線上.若是,求出該直線的方程;否則,說(shuō)明理由.
3.在以為圓心,6為半徑的圓A內(nèi)有一點(diǎn),點(diǎn)P為圓A上的任意一點(diǎn),線段BP的垂直平分線和半徑AP交于點(diǎn)M.
(1)判斷點(diǎn)M的軌跡是什么曲線,并求其方程;
(2)記點(diǎn)M的軌跡為曲線,過(guò)點(diǎn)B的直線與曲線交于C、D兩點(diǎn),求的最大值;
(3)在圓上的任取一點(diǎn)Q,作曲線的兩條切線,切點(diǎn)分別為E、F,試判斷QE與QF是否垂直,并給出證明過(guò)程.
4.已知橢圓C:,短軸長(zhǎng)為4,離心率為,直線l過(guò)橢圓C的右焦點(diǎn)F,且與橢圓C交于A、B兩點(diǎn).
(1)求橢圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)求面積的取值范圍;
(3)若圓O以橢圓C的長(zhǎng)軸為直徑,直線l與圓O交于C、D兩點(diǎn),若動(dòng)點(diǎn)滿足,試判斷直線MC與圓O的位置關(guān)系,并說(shuō)明理由.
5.已知點(diǎn)E是圓上的任意一點(diǎn),點(diǎn),線段DE的垂直平分線與直線EF交于點(diǎn)C.
(1)求點(diǎn)C的軌跡方程;
(2)點(diǎn)關(guān)于原點(diǎn)O的對(duì)稱點(diǎn)為B,與AB平行的直線l與點(diǎn)C的軌跡交于點(diǎn)M,N,直線AM與BN交于點(diǎn)P,試判斷直線OP是否平分線段MN,并說(shuō)明理由.
6.已知雙曲線,其右焦點(diǎn)為,焦距為4,直線過(guò)點(diǎn),且當(dāng)直線的傾斜角為時(shí),恰好與雙曲線有一個(gè)交點(diǎn).
(1)求雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)若直線交雙曲線于兩點(diǎn),交軸于點(diǎn),且滿足,判斷是否為常數(shù),并給出理由.
7.已知橢圓的左、右頂點(diǎn)分別為,,橢圓E的離心率為.
(1)求橢圓E的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)過(guò)作直線l與橢圓E交于不同的兩點(diǎn)M,N,其中l(wèi)與x軸不重合,直線與直線交于點(diǎn)P,判斷直線與DP的位置關(guān)系,并說(shuō)明理由.
8.已知橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)為,點(diǎn)在橢圓上,點(diǎn)滿足(其中為坐標(biāo)原點(diǎn)),過(guò)點(diǎn)作一直線交橢圓于、兩點(diǎn).
(1)求橢圓的方程;
(2)求面積的最大值;
(3)設(shè)點(diǎn)為點(diǎn)關(guān)于軸的對(duì)稱點(diǎn),判斷與的位置關(guān)系,并說(shuō)明理由.
9.已知拋物線的焦點(diǎn)為為圓上一動(dòng)點(diǎn),且的最小值為.
(1)求的方程;
(2)在的準(zhǔn)線上,過(guò)作直線的垂線交于兩點(diǎn),分別為線段的中點(diǎn),試判斷直線與的位置關(guān)系,并說(shuō)明理由.
10.已知雙曲線:,為的右頂點(diǎn),若點(diǎn)到的一條漸近線的距離為.
(1)求雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)若,是上異于的任意兩點(diǎn),且的垂心為,試問(wèn):點(diǎn)是否在定曲線上?若是,求出該定曲線的方程;若不是,請(qǐng)說(shuō)明理由.
11.橢圓的左右焦點(diǎn)分別為,左右頂點(diǎn)為,為橢圓的上頂點(diǎn),的延長(zhǎng)線與橢圓相交于,的周長(zhǎng)為,,為橢圓上一點(diǎn).圓以原點(diǎn)為圓心且過(guò)橢圓上頂點(diǎn).
(1)求橢圓的方程;
(2)若過(guò)點(diǎn)的直線與圓切于,(位于第一象限),求使得面積最大時(shí)的直線的方程;
(3)若直線與軸的交點(diǎn)分別為,以為直徑的圓與圓的一個(gè)交點(diǎn)為,判斷直線是否平行于軸并證明你的結(jié)論.
12.已知?jiǎng)狱c(diǎn)T為平面內(nèi)一點(diǎn),O為坐標(biāo)原點(diǎn),T到點(diǎn)的距離比點(diǎn)T到y(tǒng)軸的距離大1.設(shè)點(diǎn)T的軌跡為C.
(1)求C的方程;
(2)設(shè)直線l:,過(guò)F的直線與C交于A,B兩點(diǎn),線段AB的中點(diǎn)為M,過(guò)M且與y軸垂直的直線依次交直線OA,OB,l于點(diǎn)N,P,Q,直線OB與l交于點(diǎn)E.記的面積為,△的面積為,判斷,的大小關(guān)系,并證明你的結(jié)論.
13.橢圓的焦點(diǎn)是一個(gè)等軸雙曲線的頂點(diǎn),其頂點(diǎn)是雙曲線的焦點(diǎn),橢圓與雙曲線有一個(gè)交點(diǎn)P,的周長(zhǎng)為.
(1)求橢圓與雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)點(diǎn)M是雙曲線上的任意不同于其頂點(diǎn)的動(dòng)點(diǎn),設(shè)直線,的斜率分別為,求的值;
(3)過(guò)點(diǎn)任作一動(dòng)直線l交橢圓于A、B兩點(diǎn),記.若在線段AB上取一點(diǎn)R,使得,試判斷當(dāng)直線l運(yùn)動(dòng)時(shí),點(diǎn)R是否在某一定曲線上運(yùn)動(dòng)?若是,求出該定曲線的方程;若不是,請(qǐng)說(shuō)明理由.
【一輪復(fù)習(xí)講義】2024年高考數(shù)學(xué)高頻考點(diǎn)題型歸納與方法總結(jié)(新高考通用)
素養(yǎng)拓展37 圓錐曲線中的存在性和探索性問(wèn)題(精講+精練)
一、知識(shí)點(diǎn)梳理
一、圓錐曲線中的存在性問(wèn)題
1.存在性問(wèn)題通常采用“肯定順推法”,將不確定性問(wèn)題明朗化.
一般步驟為:
①假設(shè)滿足條件的元素(點(diǎn)、直線、曲線或參數(shù))存在,
②用待定系數(shù)法設(shè)出,
③列出關(guān)于待定系數(shù)的方程組,若方程組有實(shí)數(shù)解,則元素(點(diǎn)、直線、曲線或參數(shù))存在;否則,元素(點(diǎn)、直線、曲線或參數(shù))不存在.
注:反證法與驗(yàn)證法也是求解存在性問(wèn)題常用的方法.
【一般策略】
求解字母參數(shù)值的存在性問(wèn)題時(shí),通常的方法是首先假設(shè)滿足條件的參數(shù)值存在,然后利用這些條件并結(jié)合題目的其他已知條件進(jìn)行推理與計(jì)算,若不出現(xiàn)矛盾,并且得到了相應(yīng)的參數(shù)值,就說(shuō)明滿足條件的參數(shù)值存在;若在推理與計(jì)算中出現(xiàn)了矛盾,則說(shuō)明滿足條件的參數(shù)值不存在,同時(shí)推理與計(jì)算的過(guò)程就是說(shuō)明理由的過(guò)程.
二、圓錐曲線中的探索性性問(wèn)題
1.對(duì)于探索性問(wèn)題,一般先假設(shè)存在,推證滿足條件的結(jié)論,若結(jié)論正確則存在,若結(jié)論不正確則不存在.
要注意:(1)當(dāng)條件和結(jié)論不唯一時(shí)要分類(lèi)討論;
(2)當(dāng)給出結(jié)論而要推導(dǎo)出存在的條件時(shí),先假設(shè)成立,再推出條件;
(3)當(dāng)條件和結(jié)論都不知,按常規(guī)方法解題很難時(shí),要開(kāi)放思維,采取另外合適的方法.
二、題型精講精練
【典例1】已知雙曲線E:與直線l:相交于A、B兩點(diǎn),M為線段AB的中點(diǎn).
(1)當(dāng)k變化時(shí),求點(diǎn)M的軌跡方程;
(2)若l與雙曲線E的兩條漸近線分別相交于C、D兩點(diǎn),問(wèn):是否存在實(shí)數(shù)k,使得A、B是線段CD的兩個(gè)三等分點(diǎn)?若存在,求出k的值;若不存在,說(shuō)明理由.
【分析】(1)設(shè),,,聯(lián)立直線l與雙曲線E的方程,消去y,得,根據(jù)已知直線l與雙曲線E相交于A、B兩點(diǎn),得且,即且,由韋達(dá)定理,得,
則,,聯(lián)立消去k,得,再根據(jù)的范圍得出的范圍,即可得出答案;
(2)設(shè),,根據(jù)雙曲線E的漸近線方程與直線l的方程聯(lián)立即可得出,,則,即線段AB的中點(diǎn)M也是線段CD的中點(diǎn),若A,B為線段CD的兩個(gè)三等分點(diǎn),則,結(jié)合弦長(zhǎng)公式列式得,即可化簡(jiǎn)代入得出,即可解出答案.
【詳解】(1)設(shè),,,聯(lián)立直線l與雙曲線E的方程,得,
消去y,得.由且,得且.
由韋達(dá)定理,得.所以,.
由消去k,得.
由且,得或.所以,點(diǎn)M的軌跡方程為,其中或.
(2)雙曲線E的漸近線方程為.
設(shè),,聯(lián)立得,同理可得,
因?yàn)?,所以,線段AB的中點(diǎn)M也是線段CD的中點(diǎn).
若A,B為線段CD的兩個(gè)三等分點(diǎn),則.即,.
而,.
所以,,解得,
所以,存在實(shí)數(shù),使得A、B是線段CD的兩個(gè)三等分點(diǎn).
【典例2】在平面直角坐標(biāo)系中,動(dòng)點(diǎn),滿足,記點(diǎn)的軌跡為.
(1)請(qǐng)說(shuō)明是什么曲線,并寫(xiě)出它的方程;
(2)設(shè)不過(guò)原點(diǎn)且斜率為的直線與交于不同的兩點(diǎn),,線段的中點(diǎn)為,直線與交于兩點(diǎn),,請(qǐng)判斷與的關(guān)系,并證明你的結(jié)論.
【解析】(1)設(shè),,則因?yàn)?滿足,即動(dòng)點(diǎn)表示以點(diǎn),為左、右焦點(diǎn),長(zhǎng)軸長(zhǎng)為4,焦距為的橢圓,其軌跡的方程為;
(2)可以判斷出,
下面進(jìn)行證明:設(shè)直線的方程為,,,
由方程組,得①,
方程①的判別式為,由,即,解得且.
由①得,,
所以點(diǎn)坐標(biāo)為,直線方程為,
由方程組,得,,
所以.
又.
所以【題型訓(xùn)練-刷模擬】
1.存在性問(wèn)題
一、解答題
1.雙曲線:的漸近線方程為,一個(gè)焦點(diǎn)到該漸近線的距離為1.
(1)求的方程;
(2)是否存在直線,經(jīng)過(guò)點(diǎn)且與雙曲線于A,兩點(diǎn),為線段的中點(diǎn),若存在,求的方程;若不存在,說(shuō)明理由.
【答案】(1)
(2)存在,.
【分析】(1)利用雙曲線的性質(zhì)及點(diǎn)到直線距離公式計(jì)算即可;
(2)利用點(diǎn)差法計(jì)算即可.
【詳解】(1)令,所以,
又由題意可知雙曲線的焦點(diǎn)到漸近線的距離,
所以雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程為:;
(2)假設(shè)存在,
由題意知:該直線的斜率存在,設(shè),,直線的斜率為,
則,,
又有,,
兩式相減得,即
即,所以,解得,
所以直線的方程為,即,
聯(lián)立直線與雙曲線方程得:
,
即直線與雙曲線有兩個(gè)交點(diǎn),滿足條件,所以存在直線,其方程為.
2.已知橢圓方程為,過(guò)點(diǎn),的直線傾斜角為,原點(diǎn)到該直線的距離為.
(1)求橢圓的方程;
(2)對(duì)于,是否存在實(shí)數(shù)k,使得直線分別交橢圓于點(diǎn)P,Q,且,若存在,求出k的值;若不存在,請(qǐng)說(shuō)明理由.
【答案】(1)
(2)滿足條件的k不存在,理由見(jiàn)解析
【分析】(1)根據(jù)斜率定義得到,求出過(guò)點(diǎn),的直線方程,由點(diǎn)到直線距離公式得到方程,求出,進(jìn)而得到,得到橢圓方程;
(2)聯(lián)立直線與橢圓方程,得到兩根之和,兩根之積,設(shè)PQ的中點(diǎn)為M,由得到,由斜率關(guān)系得到方程,求出或,經(jīng)過(guò)檢驗(yàn),均不合要求.
【詳解】(1)因?yàn)檫^(guò)點(diǎn),的直線傾斜角為,
所以,即,
過(guò)點(diǎn),的直線方程為,
故原點(diǎn)到該直線的距離為,解得,
故,所以橢圓的方程是.
(2)記,.將代入得,
,
則,解得或,
設(shè)PQ的中點(diǎn)為M,則,.
由,得,
∴,
∴,得或,
由于或,
故,均使方程沒(méi)有兩相異實(shí)根,
∴滿足條件的k不存在.
3.已知橢圓:,點(diǎn)、分別是橢圓的左焦點(diǎn)、左頂點(diǎn),過(guò)點(diǎn)的直線(不與x軸重合)交橢圓于A,B兩點(diǎn).
(1)求橢圓M的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)若,求的面積;
(3)是否存在直線,使得點(diǎn)B在以線段為直徑的圓上,若存在,求出直線的方程;若不存在,請(qǐng)說(shuō)明理由.
【答案】(1)
(2)
(3)不存在,理由見(jiàn)詳解
【分析】(1)根據(jù)題意可得,進(jìn)而可求和橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)可根據(jù)直線方程與橢圓方程聯(lián)立方程組解出交點(diǎn)坐標(biāo),再根據(jù)點(diǎn)的坐標(biāo),求三角形面積.△的面積可分割成兩個(gè)小三角形,其底皆為;
(3)存在性問(wèn)題,一般從計(jì)算出發(fā),即垂直關(guān)系結(jié)合橢圓方程交點(diǎn)求出B點(diǎn)坐標(biāo):或,而由橢圓范圍知這樣的B點(diǎn)不存在.
【詳解】(1)由左焦點(diǎn)、左頂點(diǎn)可知:,則,
所以橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為.
(2)因?yàn)椋?br>則過(guò)的直線的方程為:,即,
解方程組,解得或,
所以的面積.
(3)若點(diǎn)B在以線段為直徑的圓上,等價(jià)于,即,
設(shè),則,
因?yàn)?,則,
令,
解得:或,
又因?yàn)?,則不存在點(diǎn),使得,
所以不存在直線,點(diǎn)B在以線段為直徑的圓上.
4.已知拋物線,直線垂直于軸,與交于兩點(diǎn),為坐標(biāo)原點(diǎn),過(guò)點(diǎn)且平行于軸的直線與直線交于點(diǎn),記動(dòng)點(diǎn)的軌跡為曲線.
(1)求曲線的方程;
(2)點(diǎn)在直線上運(yùn)動(dòng),過(guò)點(diǎn)作曲線的兩條切線,切點(diǎn)分別為,在平面內(nèi)是否存在定點(diǎn),使得?若存在,請(qǐng)求出定點(diǎn)的坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說(shuō)明理由.
【答案】(1)
(2)存在定點(diǎn)
【分析】(1)由相關(guān)點(diǎn)代入法求軌跡方程即可;
(2)先由特殊位置確定定點(diǎn)在軸上,設(shè)定點(diǎn),由相切求出切點(diǎn)滿足的關(guān)系式,再由垂直的坐標(biāo)條件求解.
【詳解】(1)設(shè),則,
由題意線垂直于軸,與交于兩點(diǎn),知,
過(guò)點(diǎn)且平行于軸的直線方程為:,
直線的方程為:,
令,得,即,
由得,
因?yàn)樵趻佄锞€上,即,
則,化簡(jiǎn)得,
由題意知不重合,故,
所以曲線的方程為
(2)由(1)知曲線的方程為,
點(diǎn)在直線上運(yùn)動(dòng), 當(dāng)點(diǎn)在特殊位置時(shí),
兩個(gè)切點(diǎn)關(guān)于軸對(duì)稱,
故要使得,則點(diǎn)在軸上.
故設(shè),
曲線的方程為,求導(dǎo)得,
所以切線的斜率,
直線的方程為,
又點(diǎn)在直線上,
所以,
整理得,
同理可得,
故和是一元二次方程的根,
由韋達(dá)定理得,
,
當(dāng)時(shí),恒成立,
所以存在定點(diǎn),使得恒成立.
5.在直角坐標(biāo)系中,拋物線與直線交于M,N兩點(diǎn).
(1)若M,N的橫坐標(biāo)分別為,4,求直線l的方程及MN的中垂線所在的直線方程;
(2)y軸上是否存在點(diǎn)P,使得當(dāng)k變動(dòng)時(shí),總有?說(shuō)明理由.
【答案】(1)答案見(jiàn)詳解
(2)存在,理由見(jiàn)詳解
【分析】(1)根據(jù)拋物線C的方程,求出點(diǎn)M、N的坐標(biāo),進(jìn)而求相應(yīng)的直線方程;
(2)設(shè)點(diǎn)P為符合題意的點(diǎn),將直線l的方程與拋物線C的方程聯(lián)立,列出韋達(dá)定理,利用斜率公式計(jì)算直線PM和直線PN的斜率之和為0,求出的值,即可解決該問(wèn)題.
【詳解】(1)由題意可知,,則直線的斜率,
所以直線l的方程為,即;
可得線段的中點(diǎn)坐標(biāo)為,線段MN的中垂線所在的直線的斜率
線段MN的中垂線所在的直線方程為,即.
(2)存在符合題意的點(diǎn),理由如下:
設(shè)點(diǎn)為符合題意的點(diǎn),,,直線,的斜率分別為,.
聯(lián)立方程,得,
因?yàn)?,則,可得,,
從而
,
因?yàn)椴缓銥?,可知當(dāng)且僅當(dāng)時(shí),恒有,
則直線與直線的傾斜角互補(bǔ),故,
所以點(diǎn)符合題意.
6.如圖,為拋物線上四個(gè)不同的點(diǎn),直線AB與直線MN相交于點(diǎn),直線AN過(guò)點(diǎn)
(1)記A,B的縱坐標(biāo)分別為,求;
(2)記直線AN,BM的斜率分別為,是否存在實(shí)數(shù),使得?若存在,求出的值,若不存在說(shuō)明理由
【答案】(1)
(2)存在,
【分析】(1)設(shè)出直線的方程并與拋物線方程聯(lián)立,化簡(jiǎn)寫(xiě)出根與系數(shù)關(guān)系,從而求得正確答案.
(2)先求得,然后由求得正確答案.
【詳解】(1)設(shè)直線的方程為,
由消去并化簡(jiǎn)得,
則.
(2)設(shè)直線的方程為,同(1)可求得,
設(shè)直線的方程為,
由消去并化簡(jiǎn)得,
所以.
,
同理可求得,
則,
所以存在使得.
7.已知橢圓:過(guò)點(diǎn),離心率為,斜率不為零的直線過(guò)右焦點(diǎn)交橢圓于兩點(diǎn).
(1)求橢圓的方程;
(2)在軸上是否存在定點(diǎn),使得,如果存在,求出點(diǎn)坐標(biāo),如果不存在,說(shuō)明理由.
【答案】(1)
(2)存在,
【分析】(1)由橢圓上的點(diǎn)和離心率,求橢圓的方程;
(2)因?yàn)?,所以,設(shè)直線方程,與橢圓方程聯(lián)立,利用韋達(dá)定理代入,求出點(diǎn)坐標(biāo).
【詳解】(1)因?yàn)闄E圓過(guò)點(diǎn),離心率為,
所以,解得,
所以橢圓C的方程為
(2)假設(shè)在軸上存在定點(diǎn), 使得,
設(shè)直線L的方程為,,,
因?yàn)椋裕?br>即 ,所以 ,
即,
所以 (*) ,
由,得 ,
所以 代入(*),
得,
所以 ,故在軸上存在定點(diǎn),使得.
另解:
①當(dāng)斜率存在時(shí),設(shè)的方程為,
因?yàn)椋裕?br>即 ,所以 ,
即,
即(*),
由得,
則 ,代入(*) 得 ,
所以,故在軸上存在定點(diǎn),使得.
②當(dāng)斜率不存在時(shí),顯然
綜上所述:在軸上存在定點(diǎn),使得.
8.已知離心率為的橢圓C的中心在原點(diǎn)O,對(duì)稱軸為坐標(biāo)軸,F(xiàn)1,F(xiàn)2為左右焦點(diǎn),M為橢圓上的點(diǎn),且.直線l過(guò)橢圓外一點(diǎn),與橢圓交于,兩點(diǎn),滿足.
(1)求橢圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)對(duì)于任意點(diǎn)P,是否總存在唯一的直線l,使得成立,若存在,求出點(diǎn)對(duì)應(yīng)的直線l的斜率;否則說(shuō)明理由.
【答案】(1)
(2)存在,
【分析】(1)由橢圓定義得出,再應(yīng)用離心率得出橢圓方程即可;
(2)設(shè)直線l方程為聯(lián)立與橢圓方程可得韋達(dá)定理,再結(jié)合向量共線計(jì)算唯一性可得.
【詳解】(1)由題可設(shè)橢圓方程為,則,
由橢圓定義可得,
則,,,
所以橢圓的方程為:.
(2)設(shè)直線l方程為(斜率必存在),
則,,
,
,
,
化簡(jiǎn)得①,
聯(lián)立與橢圓方程可得,,,
,,
代入①得,,
②,
,
代入②得:,故,
而點(diǎn)A、B在x軸上方,所以對(duì)于任意一個(gè),存在唯一的使得成立,
故滿足題意的直線l有且只有一條.
例如,時(shí):
9.已知橢圓過(guò)點(diǎn),且上頂點(diǎn)與右頂點(diǎn)的距離為.
(1)求橢圓的方程;
(2)若過(guò)點(diǎn)的直線交橢圓于兩點(diǎn),軸上是否存在點(diǎn)使得,若存在,求出點(diǎn)的坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說(shuō)明理由.
【答案】(1)
(2)存在;點(diǎn)
【分析】(1)根據(jù)上頂點(diǎn)與右頂點(diǎn)距離和橢圓所過(guò)點(diǎn)可構(gòu)造方程組求得,進(jìn)而得到橢圓方程;
(2)當(dāng)直線與軸不重合時(shí),假設(shè)直線方程,與橢圓方程聯(lián)立可得韋達(dá)定理的結(jié)論,根據(jù)可構(gòu)造方程求得點(diǎn)坐標(biāo);當(dāng)直線與軸重合時(shí),驗(yàn)證所求點(diǎn)坐標(biāo)滿足條件;綜合兩種情況可得結(jié)論.
【詳解】(1)橢圓上頂點(diǎn)與右頂點(diǎn)的距離為,;
又橢圓過(guò)點(diǎn),;
兩式聯(lián)立可解得:,,橢圓的方程為:.
(2)當(dāng)直線與軸不重合時(shí),設(shè)其方程為,,
由得:,
則,解得:或,
,,
假設(shè)存在點(diǎn)使得,即存在點(diǎn)使得,
設(shè)點(diǎn),則,
,
,又,,解得:,
;
當(dāng)直線與軸重合時(shí),分別為橢圓左右頂點(diǎn),
若,此時(shí)顯然成立;
綜上所述:軸上存在點(diǎn)滿足題意.
10.已知橢圓的離心率為,橢圓上的點(diǎn)到焦點(diǎn)的最小距離是3.
(1)求橢圓的方程;
(2)是否存在過(guò)點(diǎn)的直線交曲線于兩點(diǎn),使得為中點(diǎn)?若存在,求該直線方程,若不存在,請(qǐng)說(shuō)明理由.
【答案】(1)
(2)存在,該直線方程為
【分析】(1)設(shè)橢圓上一點(diǎn),,表達(dá)出,得到,結(jié)合離心率得到,求出橢圓方程;
(2)根據(jù)點(diǎn)差法求出斜率,再根據(jù)點(diǎn)斜式可求出結(jié)果.
【詳解】(1)由題意得,設(shè)橢圓右焦點(diǎn)坐標(biāo)為,
設(shè)橢圓上一點(diǎn),,
則,故,
,
因?yàn)?,所以,?br>故,
故橢圓上的點(diǎn)到又焦點(diǎn)的最小距離是,所以,
聯(lián)立與,解得,故,
故橢圓的方程為.
(2)假設(shè)存在過(guò)點(diǎn)的直線交曲線于兩點(diǎn),使得為中點(diǎn),
設(shè),,
則,兩式相減得,
得,即,
直線方程為,即.
所以存在過(guò)點(diǎn)的直線交曲線于兩點(diǎn),使得為中點(diǎn),
且該直線方程為.
11.已知雙曲線的左、右焦點(diǎn)分別為,,是的左頂點(diǎn),的離心率為2.設(shè)過(guò)的直線交的右支于、兩點(diǎn),其中在第一象限.
(1)求的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)是否存在常數(shù),使得恒成立?若存在,求出的值;否則,說(shuō)明理由.
【答案】(1)
(2)存在,
【分析】(1)根據(jù)離心率,以及,結(jié)合,即可求得曲線方程;
(2)求得直線不存在斜率時(shí)滿足的,當(dāng)斜率存在時(shí),將所求問(wèn)題,轉(zhuǎn)化為直線斜率之間的關(guān)系,結(jié)合點(diǎn)的坐標(biāo)滿足曲線方程,求解即可.
【詳解】(1)由題可得,故可得,則,
故的標(biāo)準(zhǔn)方程為.
(2)當(dāng)直線斜率不存在時(shí),
對(duì)曲線,令,解得,
故點(diǎn)的坐標(biāo)為,此時(shí),
在三角形中,,故可得,
則存在常數(shù),使得成立;
當(dāng)直線斜率存在時(shí),
不妨設(shè)點(diǎn)的坐標(biāo)為,,直線的傾斜角為,直線的傾斜角為,
則,,
假設(shè)存在常數(shù),使得成立,即,
則一定有:,也即;
又;;
又點(diǎn)的坐標(biāo)滿足,則,
故;
故假設(shè)成立,存在實(shí)數(shù)常數(shù),使得成立;
綜上所述,存在常數(shù),使得恒成立.
12.已知?jiǎng)狱c(diǎn)到定點(diǎn)的距離與動(dòng)點(diǎn)到定直線的距離之比為.
(1)求點(diǎn)的軌跡的方程;
(2)對(duì),曲線上是否始終存在兩點(diǎn),關(guān)于直線對(duì)稱?若存在,求實(shí)數(shù)的取值范圍;若不存在,請(qǐng)說(shuō)明理由.
【答案】(1)
(2)存在,
【分析】(1)設(shè),則,整理即可得解;
(2)當(dāng)時(shí),設(shè)直線方程為,,,聯(lián)立直線與橢圓方程,消元、列出韋達(dá)定理,設(shè)的中點(diǎn)為,則滿足,即可得,再由求出的值,即可得解.
【詳解】(1)設(shè),則,
即,整理得,
所以點(diǎn)的軌跡的方程為.
(2)假設(shè)曲線上始終存在兩點(diǎn),關(guān)于直線對(duì)稱,
當(dāng)時(shí),設(shè)直線方程為,,,
聯(lián)立,整理得,
則,
所以,.
設(shè)的中點(diǎn)為,
則,,
將代入,則,
所以,所以對(duì)恒成立,
即對(duì)恒成立,
因?yàn)?,所以,則.
易知當(dāng)時(shí),曲線上存在兩點(diǎn),關(guān)于直線對(duì)稱.
所以的取值范圍為.
13.已知拋物線經(jīng)過(guò)點(diǎn),直線與交于,兩點(diǎn)(異于坐標(biāo)原點(diǎn)).
(1)若,證明:直線過(guò)定點(diǎn).
(2)已知,直線在直線的右側(cè),,與之間的距離,交于,兩點(diǎn),試問(wèn)是否存在,使得?若存在,求的值;若不存在,說(shuō)明理由.
【答案】(1)證明見(jiàn)解析
(2)存在,
【分析】(1)將點(diǎn)代入拋物線方程求出,直線與拋物線聯(lián)立方程組,由,利用向量數(shù)量積和韋達(dá)定理,求出,可得直線所過(guò)定點(diǎn).
(2)設(shè)兩條直線與的方程,分別與拋物線方程聯(lián)立,求出弦長(zhǎng),由和 ,求的值.
【詳解】(1)證明:將點(diǎn)代入,得,即.
聯(lián)立得,
由,設(shè),,則,.
因?yàn)椋院愠闪ⅲ瑒t,
所以的方程為,故直線過(guò)定點(diǎn).
(2)聯(lián)立得,則
且,即,
,
設(shè),同理可得.
因?yàn)橹本€在的右側(cè),所以,則,即.
所以,即,解得,
因?yàn)?,所以滿足條件的存在,.
【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:
解答直線與拋物線的題目時(shí),時(shí)常把兩個(gè)曲線的方程聯(lián)立,消去x(或y)建立一元二次方程,然后借助根與系數(shù)的關(guān)系,并結(jié)合題設(shè)條件建立有關(guān)參變量的等量關(guān)系.注意觀察應(yīng)用題設(shè)中的每一個(gè)條件,明確確定直線、拋物線的條件;強(qiáng)化有關(guān)直線與拋物線聯(lián)立得出一元二次方程后的運(yùn)算能力,重視根與系數(shù)之間的關(guān)系、弦長(zhǎng)、斜率、三角形的面積等問(wèn)題.
14.已知橢圓的焦距為2,且經(jīng)過(guò)點(diǎn).
(1)求橢圓C的方程;
(2)經(jīng)過(guò)橢圓右焦點(diǎn)F且斜率為的動(dòng)直線l與橢圓交于A、B兩點(diǎn),試問(wèn)x軸上是否存在異于點(diǎn)F的定點(diǎn)T,使恒成立?若存在,求出T點(diǎn)坐標(biāo),若不存在,說(shuō)明理由.
【答案】(1)
(2)存在;點(diǎn)
【分析】(1)根據(jù)題意,得到,再由橢圓經(jīng)過(guò)點(diǎn),聯(lián)立方程組,求得,即可求解.
(2)設(shè)直線l的方程為,聯(lián)立方程組,得到,設(shè)點(diǎn)坐標(biāo)為,由,得到,得到,得到,列出方程,求得,即可求解.
【詳解】(1)解:由橢圓的焦距為2,故,則,
又由橢圓經(jīng)過(guò)點(diǎn),代入得,解得,
所以橢圓的方程為.
(2)解:根據(jù)題意,直線l的斜率顯然不為零,令,
由橢圓右焦點(diǎn),故可設(shè)直線l的方程為,
聯(lián)立方程組,整理得,
則,
設(shè),,且,
設(shè)存在點(diǎn),設(shè)點(diǎn)坐標(biāo)為,由,可得,
又因?yàn)椋?br>所以,所以,
所以直線和關(guān)于軸對(duì)稱,其傾斜角互補(bǔ),即有,
則,所以,
所以,整理得,
即,即,
解得,符合題意,即存在點(diǎn)滿足題意.
15.已知雙曲線:的左、右焦點(diǎn)為、,直線與雙曲線交于,兩點(diǎn).
(1)已知過(guò)且垂直于,求;
(2)已知直線的斜率為,且直線不過(guò)點(diǎn),設(shè)直線、的斜率分別為、,求的值;
(3)當(dāng)直線過(guò)時(shí),直線交軸于,直線交軸于.是否存在直線,使得,若存在,求出直線的方程;若不存在,請(qǐng)說(shuō)明理由.
【答案】(1)3
(2)0
(3)存在,
【分析】(1)直接代入橫坐標(biāo)求解縱坐標(biāo),從而求出的值;
(2)先設(shè)出直線和得到韋達(dá)定理,然后列出斜率之和的式子帶入即可;
(3)先設(shè)直線和得到韋達(dá)定理,在分別得到兩個(gè)三角形的面積公式,要求相等,代入韋達(dá)定理求出參數(shù)的值即可.
【詳解】(1)因?yàn)?,所以?br>所以,當(dāng)直線過(guò)點(diǎn)且時(shí),此時(shí)軸,所以,
代入可得,所以;
(2)設(shè)直線,因?yàn)橹本€不經(jīng)過(guò)點(diǎn),所以,
聯(lián)立,得,
所以,
由韋達(dá)定理,
故.
(3)如圖所示,
若直線的斜率為0,此時(shí)為軸,為左右頂點(diǎn),
此時(shí)不構(gòu)成三角形,矛盾,所以直線的斜率不為0,設(shè):
由,得,
滿足,
此時(shí):,
故,同理,
,
而,
故由,得
而,
代入可得,解得或(舍),
所有,經(jīng)檢驗(yàn)此時(shí)滿足且,
故存在滿足條件的直線,其方程為
法二:即,
由相似三角形可知,
所以(*).
若斜率不存在,則均在右支,此時(shí),矛盾,舍去;
所以設(shè):,
聯(lián)立,可得(**),
需滿足,
由韋達(dá)定理,,,
代入(*)得或者,
解得(舍)或者,所以,
經(jīng)檢驗(yàn),此時(shí)滿足且.
故方程為:.
【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)睛:碰到面積相等或者成比例的題的時(shí)候,往往可以利用同角的邊成比例來(lái)解決,可以降低思維量和運(yùn)算量.
2.探索性問(wèn)題
一、解答題
1.已知橢圓:的左、右焦點(diǎn)分別為,,過(guò)點(diǎn)且斜率為k的直線與橢圓交于A,B兩點(diǎn).當(dāng)A為橢圓E的上頂點(diǎn)時(shí),.
(1)求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)當(dāng)時(shí),試判斷以AB為直徑的圓是否經(jīng)過(guò)點(diǎn),并說(shuō)明理由.
【答案】(1)
(2)以為直徑的圓不經(jīng)過(guò)點(diǎn),理由見(jiàn)解析
【分析】(1)將直線方程求出來(lái),再帶入向量等式即可求出橢圓方程;
(2)聯(lián)立計(jì)算出的值,即可判斷是否經(jīng)過(guò).
【詳解】(1)由題意,得橢圓的半焦距,
當(dāng)為橢圓的上頂點(diǎn)時(shí),,設(shè),
則,.
由,得,,
∴,
將點(diǎn)的坐標(biāo)代入橢圓的方程,得,解得.
又,∴,
∴橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程是.
(2)以AB為直徑的圓不經(jīng)過(guò)點(diǎn),理由如下:
依題意,知直線的方程為.
聯(lián)立,消去,并整理得.
設(shè),,則由根與系數(shù)的關(guān)系,得,.
易知,直線,的斜率都存在且不為0.
若以為直徑的圓經(jīng)過(guò)點(diǎn),則,所以直線,的斜率之積為-1,即,
而
,
所以以為直徑的圓不經(jīng)過(guò)點(diǎn).
2.過(guò)拋物線焦點(diǎn),斜率為的直線與拋物線交于、兩點(diǎn),.
(1)求拋物線的方程;
(2)過(guò)焦點(diǎn)的直線,交拋物線于、兩點(diǎn),直線與的交點(diǎn)是否在一條直線上.若是,求出該直線的方程;否則,說(shuō)明理由.
【答案】(1)
(2)直線與直線的交點(diǎn)都在上
【分析】(1)設(shè)直線,與拋物線方程聯(lián)立,根據(jù)拋物線定義及求得;
(2)分別表示出直線與方程,聯(lián)立得交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為定值.
【詳解】(1)由題意設(shè)直線,,,
聯(lián)立方程組,消得,,
所以,,解得,
即指物線的方程為.
(2)由(1)可知,,.
設(shè)直線,,,
聯(lián)立方程組,消得,
所以,.
直線的斜率為 ,
所以直線,即,
同理可得直線,從而,
即,
解得,所以直線與直線的交點(diǎn)都在上.
3.在以為圓心,6為半徑的圓A內(nèi)有一點(diǎn),點(diǎn)P為圓A上的任意一點(diǎn),線段BP的垂直平分線和半徑AP交于點(diǎn)M.
(1)判斷點(diǎn)M的軌跡是什么曲線,并求其方程;
(2)記點(diǎn)M的軌跡為曲線,過(guò)點(diǎn)B的直線與曲線交于C、D兩點(diǎn),求的最大值;
(3)在圓上的任取一點(diǎn)Q,作曲線的兩條切線,切點(diǎn)分別為E、F,試判斷QE與QF是否垂直,并給出證明過(guò)程.
【答案】(1)
(2)
(3)與垂直,證明見(jiàn)解析
【分析】(1)根據(jù)已知條件及線段的垂直平分線定理,利用圓的半徑及橢圓的定義,結(jié)合橢圓中三者的關(guān)系即可求解;
(2)根據(jù)已知條件及直線的點(diǎn)斜式方程設(shè)出直線的方程,與橢圓的方程聯(lián)立,利用韋達(dá)定理及點(diǎn)在直線上,結(jié)合向量的數(shù)量積的坐標(biāo)表示即可求解;
(3)根據(jù)已知條件及直線的點(diǎn)斜式方程設(shè)出直線的方程,與橢圓的方程聯(lián)立,利用直線與橢圓相切的條件,結(jié)合兩直線垂直的條件即可求解;
【詳解】(1)由題意可知,
因?yàn)榫€段的垂直平分線和半徑交于點(diǎn),
所以,
所以,
由橢圓的定義知,點(diǎn)的軌跡是以、為焦點(diǎn)的橢圓,
由,得,又,
所以,
所以橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為.
(2)當(dāng)直線斜率不存在時(shí),直線方程為,則,,
所以,
此時(shí),
當(dāng)直線斜率存在時(shí),設(shè)直線的方程為,則
,消去,得,
所以,
設(shè),,則,
所以,
綜上,的最大值為.
(3)與垂直,證明如下:設(shè),則,
①當(dāng)兩切線中有一條切線斜率不存在時(shí),即與軸垂直時(shí),切線方程為,
即,得,
所以另一條切線方程為,即與軸平行,所以兩切線垂直.
當(dāng)斜率存在時(shí),,設(shè)切線方程為,則
,消,得,
由于直線與橢圓相切,得,
化簡(jiǎn)得,
因?yàn)椋?,即兩條切線相互垂直,
綜上,過(guò)點(diǎn)作的兩條切線與垂直.
4.已知橢圓C:,短軸長(zhǎng)為4,離心率為,直線l過(guò)橢圓C的右焦點(diǎn)F,且與橢圓C交于A、B兩點(diǎn).
(1)求橢圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)求面積的取值范圍;
(3)若圓O以橢圓C的長(zhǎng)軸為直徑,直線l與圓O交于C、D兩點(diǎn),若動(dòng)點(diǎn)滿足,試判斷直線MC與圓O的位置關(guān)系,并說(shuō)明理由.
【答案】(1)
(2)
(3)MC與圓O相切,理由見(jiàn)解析
【分析】(1)根據(jù)橢圓的關(guān)系求解;
(2)利用韋達(dá)定理求出,再結(jié)合函數(shù)的單調(diào)性求面積的最值;
(3)利用向量的數(shù)量積的坐標(biāo)表示,再證明即可判斷位置關(guān)系.
【詳解】(1)由題可得,,且解得,,
橢圓C標(biāo)準(zhǔn)方程為.
(2)由題可知,直線l不能與x重合,,設(shè)直線l的方程為,
直線l與橢圓C的交點(diǎn)為,,
由化簡(jiǎn)得,
,,
令,可得,,,
設(shè) 時(shí)單調(diào)遞增,所以當(dāng)時(shí) 取得最小值為,所以,
當(dāng),即時(shí)面積取到最大值
(3)MC與圓O相切.
圓O方程為,設(shè),因?yàn)辄c(diǎn)C在橢圓上,
所以,,,
,,
由,得,
即,,可得,
方法1:
且,
可得,,,
所以MC與圓O相切,
方法2:,
所以,,所以MC與圓O相切.
5.已知點(diǎn)E是圓上的任意一點(diǎn),點(diǎn),線段DE的垂直平分線與直線EF交于點(diǎn)C.
(1)求點(diǎn)C的軌跡方程;
(2)點(diǎn)關(guān)于原點(diǎn)O的對(duì)稱點(diǎn)為B,與AB平行的直線l與點(diǎn)C的軌跡交于點(diǎn)M,N,直線AM與BN交于點(diǎn)P,試判斷直線OP是否平分線段MN,并說(shuō)明理由.
【答案】(1)
(2)直線OP平分線段MN,理由見(jiàn)解析
【分析】(1)由題意得,利用橢圓的定義,得點(diǎn)的軌跡是以、為焦點(diǎn)的橢圓,進(jìn)而得到橢圓的方程;
(2)設(shè),的方程與橢圓方程聯(lián)立,利用韋達(dá)定理可得到的中點(diǎn),接著求出直線的方程、直線的方程,聯(lián)立兩直線方程得,由化簡(jiǎn)化簡(jiǎn)可得答案.
【詳解】(1)由題意,,又∵,
∴,
∴點(diǎn)的軌跡是以、為焦點(diǎn)的橢圓,其中,,
所以,
∴橢圓的方程為.
(2)易得,設(shè),
,將的方程與聯(lián)立消,得,
則,得且,
且,所以,
所以的中點(diǎn)為即,
因?yàn)椋?br>所以直線的方程為,即,
直線的方程為,即,
聯(lián)立直線與直線的方程,得,
得,
所以
,所以三點(diǎn)共線,
所以直線OP平分線段MN
6.已知雙曲線,其右焦點(diǎn)為,焦距為4,直線過(guò)點(diǎn),且當(dāng)直線的傾斜角為時(shí),恰好與雙曲線有一個(gè)交點(diǎn).
(1)求雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)若直線交雙曲線于兩點(diǎn),交軸于點(diǎn),且滿足,判斷是否為常數(shù),并給出理由.
【答案】(1)
(2)為常數(shù),理由見(jiàn)解析
【分析】(1)先利用雙曲線的性質(zhì)推得,再由半焦距得,從而由得到關(guān)于的方程,解之即可;
(2)聯(lián)立直線與雙曲線的方程得到關(guān)于的表達(dá)式,再由得到關(guān)于,從而求得,由此得解.
【詳解】(1)因?yàn)殡p曲線,所以其漸近線為,
當(dāng)直線的傾斜角為時(shí),恰好與雙曲線有一個(gè)交點(diǎn),又經(jīng)過(guò)焦點(diǎn),
可得此時(shí)直線與雙曲線的一條漸近線平行,所以,則,
因?yàn)榻咕酁?,所以半焦距,
又因?yàn)?,所以,解得,故?br>所以雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程為.
(2)為常數(shù),理由如下:
由題意,知雙曲線的右焦點(diǎn)為,直線的斜率存在,
設(shè),直線的方程為,
聯(lián)立,消去,得,
顯然,則,
易知,
因?yàn)椋?br>所以,
所以,
所以,
所以為常數(shù).
.
7.已知橢圓的左、右頂點(diǎn)分別為,,橢圓E的離心率為.
(1)求橢圓E的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)過(guò)作直線l與橢圓E交于不同的兩點(diǎn)M,N,其中l(wèi)與x軸不重合,直線與直線交于點(diǎn)P,判斷直線與DP的位置關(guān)系,并說(shuō)明理由.
【答案】(1)橢圓E的標(biāo)準(zhǔn)方程為;
(2)平行,理由見(jiàn)解析.
【分析】(1)由條件列關(guān)于的方程,解方程求??傻脵E圓方程;
(2)根據(jù)題意設(shè)直線MN及M、N點(diǎn)坐標(biāo),結(jié)合題意求點(diǎn)P的坐標(biāo),結(jié)合韋達(dá)定理證明即可.
【詳解】(1)設(shè)橢圓的半焦距為,
由已知點(diǎn)的坐標(biāo)分別為,
因?yàn)椋?,所以?br>又橢圓E的離心率為,所以,
所以,
所以,
所以橢圓E的標(biāo)準(zhǔn)方程為;
(2)因?yàn)橹本€與x軸不重合,且過(guò)點(diǎn),
所以可設(shè)直線的方程為,
聯(lián)立方程,消去x可得,
方程的判別式,
設(shè)
∴,
∵,則
則直線的方程為,
代入可得,即
∴,
則
∵,即
∴,
所以直線與DP平行.
8.已知橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)為,點(diǎn)在橢圓上,點(diǎn)滿足(其中為坐標(biāo)原點(diǎn)),過(guò)點(diǎn)作一直線交橢圓于、兩點(diǎn).
(1)求橢圓的方程;
(2)求面積的最大值;
(3)設(shè)點(diǎn)為點(diǎn)關(guān)于軸的對(duì)稱點(diǎn),判斷與的位置關(guān)系,并說(shuō)明理由.
【答案】(1)
(2)
(3)與共線,理由見(jiàn)解析
【分析】(1)根據(jù)已知條件可得出關(guān)于、的方程組,解出這兩個(gè)量的值,即可得出橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)分析可知直線與軸不重合,設(shè)直線的方程為,設(shè)點(diǎn)、,將直線的方程與橢圓的方程聯(lián)立,列出韋達(dá)定理,利用三角形的面積公式結(jié)合基本不等式可求得面積的最大值;
(3)易知點(diǎn),利用平面向量共線的坐標(biāo)表示結(jié)合韋達(dá)定理法可得出與共線,則問(wèn)題得解.
【詳解】(1)解:由得,所以,橢圓方程為.
(2)解:若直線與軸重合,則、、三點(diǎn)共線,不合乎題意,
設(shè)直線的方程為,設(shè)點(diǎn)、,
由得,,
由韋達(dá)定理可得,,
由條件可知,即點(diǎn),
,
當(dāng)且僅當(dāng)時(shí),等號(hào)成立,故面積的最大值為.
(3)解:與共線,理由如下:
易知點(diǎn),,
則
.
所以,與共線.
【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:圓錐曲線中的最值問(wèn)題解決方法一般分兩種:
一是幾何法,特別是用圓錐曲線的定義和平面幾何的有關(guān)結(jié)論來(lái)求最值;
二是代數(shù)法,常將圓錐曲線的最值問(wèn)題轉(zhuǎn)化為二次函數(shù)或三角函數(shù)的最值問(wèn)題,然后利用基本不等式、函數(shù)的單調(diào)性或三角函數(shù)的有界性等求最值.
9.已知拋物線的焦點(diǎn)為為圓上一動(dòng)點(diǎn),且的最小值為.
(1)求的方程;
(2)在的準(zhǔn)線上,過(guò)作直線的垂線交于兩點(diǎn),分別為線段的中點(diǎn),試判斷直線與的位置關(guān)系,并說(shuō)明理由.
【答案】(1)
(2)直線與相切,理由見(jiàn)解析
【分析】(1)由的最小值,可求出,從而得到的方程;
(2)設(shè)直線的方程為,與拋物線聯(lián)立方程組,設(shè)的坐標(biāo)分別為,直線的方程為,則,表示出點(diǎn)和的坐標(biāo)和直線的方程,利用韋達(dá)定理和判別式證明直線與相切.
【詳解】(1)圓,圓心,半徑為,
因?yàn)椋裕?br>又,所以,故的方程為.
(2)設(shè)直線的方程為,如圖所示,
由,得直線的方程為,
則點(diǎn)的坐標(biāo)為.
聯(lián)立消去后整理得,
設(shè)的坐標(biāo)分別為,則,,
可得點(diǎn)的坐標(biāo)為.
由分別為線段的中點(diǎn),可得點(diǎn)的坐標(biāo)為,即,
同理可得點(diǎn)的坐標(biāo)為.
當(dāng)時(shí),點(diǎn)的坐標(biāo)為,軸,直線的方程為,顯然與相切.
當(dāng)時(shí),直線的斜率為,
則直線的方程為,
將代入,得,整理得,
將代入,得直線的方程為,
聯(lián)立方程得,
則,可得直線與相切.
綜上,直線與相切.
10.已知雙曲線:,為的右頂點(diǎn),若點(diǎn)到的一條漸近線的距離為.
(1)求雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)若,是上異于的任意兩點(diǎn),且的垂心為,試問(wèn):點(diǎn)是否在定曲線上?若是,求出該定曲線的方程;若不是,請(qǐng)說(shuō)明理由.
【答案】(1)
(2)垂心在定曲線上
【分析】(1)運(yùn)用點(diǎn)到直線距離公式和雙曲線中之間的關(guān)系求解;
(2)根據(jù)M,N點(diǎn)是否與重合以及是否與x軸對(duì)稱,分類(lèi)討論即可.
【詳解】(1)由題意,雙曲線的漸近線方程為,所以點(diǎn)到漸近線的距離為,從而解得,
即的標(biāo)準(zhǔn)方程為;
(2)情形一:,中沒(méi)有一點(diǎn)為,且直線的斜率存在,
設(shè)直線:,,,則AM和AN的斜率分別為:,
易得邊的高線的斜率為 ,方程為:,即,
邊AN的高線的斜率為:,方程為:,
聯(lián)立,,消去,
可得
,
聯(lián)立,,,
所以,,
又,所以,
從而,
又H點(diǎn)也在MN邊的高線上,MN邊高線的方程為:,消去可得,
化簡(jiǎn)得,即點(diǎn)在定曲線上;
若MN斜率不存在,則M,N關(guān)于x軸對(duì)稱,即,如圖:
設(shè) ,則是等腰三角形,所以在x軸上,即,
,
,聯(lián)立:,解得:,
,在定曲線上;
情形二:,中有一點(diǎn)即,設(shè),不妨,設(shè),過(guò)N點(diǎn)作AM的垂線,則H點(diǎn)在該垂線上,如圖:
則, 解得,所以點(diǎn)在曲線上;
綜上,曲線C的方程為:,H點(diǎn)總在曲線上.
11.橢圓的左右焦點(diǎn)分別為,左右頂點(diǎn)為,為橢圓的上頂點(diǎn),的延長(zhǎng)線與橢圓相交于,的周長(zhǎng)為,,為橢圓上一點(diǎn).圓以原點(diǎn)為圓心且過(guò)橢圓上頂點(diǎn).
(1)求橢圓的方程;
(2)若過(guò)點(diǎn)的直線與圓切于,(位于第一象限),求使得面積最大時(shí)的直線的方程;
(3)若直線與軸的交點(diǎn)分別為,以為直徑的圓與圓的一個(gè)交點(diǎn)為,判斷直線是否平行于軸并證明你的結(jié)論.
【答案】(1)
(2)
(3)直線平行于軸,證明見(jiàn)解析
【分析】(1)由的周長(zhǎng)為得,由且在的延長(zhǎng)線上,得,設(shè),代入坐標(biāo),可求,從而,橢圓方程可得.
(2) 由可知,當(dāng)時(shí),面積取得最大值,此時(shí)即從而可求直線的方程;
(3)設(shè) 則可以寫(xiě)出直線AP,BP的方程,從而求出,,根據(jù)為直徑,可得,再根據(jù)及,可求,從而得證.
【詳解】(1)由的周長(zhǎng)為得,.
由且在的延長(zhǎng)線上,得,設(shè),
,
則,
又,解得,
所以,橢圓的方程為
(2)又,
所以當(dāng)時(shí),面積取得最大值,此時(shí)點(diǎn),又因?yàn)辄c(diǎn)位于第一象限,直線的方程為.
(3)直線平行于軸.理由如下:
由題意知點(diǎn)P不與點(diǎn)A或點(diǎn)B重合,設(shè)則直線AP的方程為,
令得同理可求
,
將及代入化簡(jiǎn)得,所以直線平行于軸.
【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:
第三問(wèn):設(shè)、的坐標(biāo),則可以寫(xiě)出直線AP,BP的方程,從而求出、的坐標(biāo),根據(jù)為直徑,可得,再根據(jù)及,可求,從而得證.
12.已知?jiǎng)狱c(diǎn)T為平面內(nèi)一點(diǎn),O為坐標(biāo)原點(diǎn),T到點(diǎn)的距離比點(diǎn)T到y(tǒng)軸的距離大1.設(shè)點(diǎn)T的軌跡為C.
(1)求C的方程;
(2)設(shè)直線l:,過(guò)F的直線與C交于A,B兩點(diǎn),線段AB的中點(diǎn)為M,過(guò)M且與y軸垂直的直線依次交直線OA,OB,l于點(diǎn)N,P,Q,直線OB與l交于點(diǎn)E.記的面積為,△的面積為,判斷,的大小關(guān)系,并證明你的結(jié)論.
【答案】(1)
(2),證明見(jiàn)解析
【分析】(1)利用兩點(diǎn)距離公式及點(diǎn)線距離求軌跡方程;
(2)設(shè)直線,,,聯(lián)立軌跡C,應(yīng)用韋達(dá)定理依次求出坐標(biāo),進(jìn)而確定,再求出坐標(biāo),即可證結(jié)論.
【詳解】(1)設(shè),由題意得,化簡(jiǎn)得y2=4x,
故所求動(dòng)點(diǎn)T的軌跡方程C:.
(2),的大小相同,證明如下:
設(shè)直線,,,
由得:,,則,.
線段AB的中點(diǎn)為M,則,,
又直線,令,則,故,
同理,則,,所以.
又直線,令,則,即,
綜上,.
【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:由共線,求出它們的點(diǎn)坐標(biāo)證明,再證、縱坐標(biāo)相等.
13.橢圓的焦點(diǎn)是一個(gè)等軸雙曲線的頂點(diǎn),其頂點(diǎn)是雙曲線的焦點(diǎn),橢圓與雙曲線有一個(gè)交點(diǎn)P,的周長(zhǎng)為.
(1)求橢圓與雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)點(diǎn)M是雙曲線上的任意不同于其頂點(diǎn)的動(dòng)點(diǎn),設(shè)直線,的斜率分別為,求的值;
(3)過(guò)點(diǎn)任作一動(dòng)直線l交橢圓于A、B兩點(diǎn),記.若在線段AB上取一點(diǎn)R,使得,試判斷當(dāng)直線l運(yùn)動(dòng)時(shí),點(diǎn)R是否在某一定曲線上運(yùn)動(dòng)?若是,求出該定曲線的方程;若不是,請(qǐng)說(shuō)明理由.
【答案】(1);
(2)1;
(3)是 ,
【分析】(1)根據(jù)橢圓和雙曲線的關(guān)系,結(jié)合橢圓和雙曲線的性質(zhì),求得代入方程即可求解;
(2)設(shè)點(diǎn),利用斜率方程求得k1,k2,結(jié)合雙曲線方程,即可求得k1k2;
(3)法一:分兩種情況討論,當(dāng)直線l的斜率為0,則,當(dāng)直線l的斜率不為0,設(shè)直線方程并與橢圓方程聯(lián)立,結(jié)合韋達(dá)定理,然后根據(jù),聯(lián)立方程即可出.
法二:直接設(shè)直線,聯(lián)立橢圓方程得到韋達(dá)定理式,根據(jù)向量關(guān)系求出的表達(dá)式,設(shè),整理得,再整體代入即可.
【詳解】(1)設(shè)橢圓的右焦點(diǎn)為(c,0)(c>0),則,
由題知,雙曲線:,所以,即,
因?yàn)榈闹荛L(zhǎng)為,即,
聯(lián)立①②③得,,
所以橢圓的方程為,
雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程為
(2)設(shè)雙曲線上的點(diǎn),,
則.
又
(3)是;由題知直線l的斜率存在,
法一:
①當(dāng)直線l的斜率為0時(shí),,
,
②當(dāng)直線l的斜率不為0時(shí),設(shè)其方程為,
④
解得,其中,且,
,
,
由
,
所以點(diǎn)R在一條定直線上.
法二:
依題可知:直線的斜率存在,設(shè)其方程為,
,
所以,消元整理得,
所以
,
由得,,所以,
設(shè),由得,
所以,
所以在定直線上.
【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:本題采取設(shè)線法,然后聯(lián)立橢圓方程得到韋達(dá)定理式,通過(guò)向量運(yùn)算得到其橫坐標(biāo)表達(dá)式,再通過(guò)向量關(guān)系代換整理成韋達(dá)定理比值式,再將得到的韋達(dá)定理式整體代入運(yùn)算即可得到該定直線方程.
這是一份高考數(shù)學(xué)考點(diǎn)題型歸納與方法總結(jié)(新高考)素養(yǎng)拓展36圓錐曲線與向量交匯問(wèn)題(精講+精練)學(xué)生版+解析,共84頁(yè)。試卷主要包含了知識(shí)點(diǎn)梳理,向量的數(shù)量積,相應(yīng)的知識(shí)儲(chǔ)備等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份高考數(shù)學(xué)考點(diǎn)題型歸納與方法總結(jié)(新高考)素養(yǎng)拓展34圓錐曲線中的定點(diǎn)、定值問(wèn)題(精講+精練)學(xué)生版+解析,共82頁(yè)。試卷主要包含了知識(shí)點(diǎn)梳理,定值問(wèn)題等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份高考數(shù)學(xué)考點(diǎn)題型歸納與方法總結(jié)(新高考)素養(yǎng)拓展27立體幾何中的折疊和探索性問(wèn)題(精講+精練)學(xué)生版+解析,共83頁(yè)。試卷主要包含了知識(shí)點(diǎn)梳理,題型精講精練等內(nèi)容,歡迎下載使用。
高考數(shù)學(xué)考點(diǎn)題型歸納與方法總結(jié)(新高考)素養(yǎng)拓展25立體幾何中的截面問(wèn)題(精講+精練)學(xué)生版+解析
高考數(shù)學(xué)考點(diǎn)題型歸納與方法總結(jié)(新高考)素養(yǎng)拓展23數(shù)列中的數(shù)學(xué)文化(精講+精練)學(xué)生版+解析
高考數(shù)學(xué)考點(diǎn)題型歸納與方法總結(jié)(新高考)素養(yǎng)拓展21數(shù)列中的結(jié)構(gòu)不良問(wèn)題(精講+精練)學(xué)生版+解析
素養(yǎng)拓展37 圓錐曲線中的存在性和探索性問(wèn)題(精講+精練)-【一輪復(fù)習(xí)講義】高考數(shù)學(xué)高頻考點(diǎn)題型歸納(新高考通用)
微信掃碼,快速注冊(cè)
注冊(cè)成功