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- 2021-05-13 发布
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三、解答题
26.(江苏18)如图,在平面直角坐标系中,M、N分别是椭圆的顶点,过坐标原点的直线交椭圆于P、A两点,其中P在第一象限,过P作x轴的垂线,垂足为C,连接AC,并延长交椭圆于点B,设直线PA的斜率为k
(1)当直线PA平分线段MN,求k的值;
(2)当k=2时,求点P到直线AB的距离d;
(3)对任意k>0,求证:PA⊥PB
本小题主要考查椭圆的标准方程及几何性质、直线方程、直线的垂直关系、点到直线的距离等基础知识,考查运算求解能力和推理论证能力,满分16分.
解:(1)由题设知,所以线段MN中点的坐标为,由于直线PA平分线段MN,故直线PA过线段MN的中点,又直线PA过坐标
原点,所以
(2)直线PA的方程
解得
于是直线AC的斜率为
(3)解法一:
将直线PA的方程代入
则
故直线AB的斜率为
其方程为
解得.
于是直线PB的斜率
因此
解法二:
设.
设直线PB,AB的斜率分别为因为C在直线AB上,所以
从而
因此
27.(安徽理21)设,点的坐标为(1,1),点在抛物线上运动,点满足,经过点与轴垂直的直线交抛物线于点,点满足,求点的轨迹方程。
本题考查直线和抛物线的方程,平面向量的概念,性质与运算,动点的轨迹方程等基本知识,考查灵活运用知识探究问题和解决问题的能力,全面考核综合数学素养.
解:由知Q,M,P三点在同一条垂直于x轴的直线上,故可设
①
再设
解得 ②
将①式代入②式,消去,得
③
又点B在抛物线上,所以,再将③式代入,得
故所求点P的轨迹方程为
28.
(北京理19)
已知椭圆.过点(m,0)作圆的切线I交椭圆G于A,B两点.
(I)求椭圆G的焦点坐标和离心率;
(II)将表示为m的函数,并求的最大值.
(19)(共14分)
解:(Ⅰ)由已知得
所以
所以椭圆G的焦点坐标为
离心率为
(Ⅱ)由题意知,.
当时,切线l的方程,点A、B的坐标分别为
此时
当m=-1时,同理可得
当时,设切线l的方程为
由
设A、B两点的坐标分别为,则
又由l与圆
所以
由于当时,
所以.
因为
且当时,|AB|=2,所以|AB|的最大值为2.
29.(福建理17)已知直线l:y=x+m,m∈R。
(I)若以点M(2,0)为圆心的圆与直线l相切与点P,且点P在y轴上,求该圆的方程;
(II)若直线l关于x轴对称的直线为,问直线与抛物线C:x2=4y是否相切?说明理由。
本小题主要考查直线、圆、抛物线等基础知识,考查运算求解能力,考查函数与方程思想、数形结合思想、化归与转化思想、分类与整合思想。满分13分。
解法一:
(I)依题意,点P的坐标为(0,m)
因为,所以,
解得m=2,即点P的坐标为(0,2)
从而圆的半径
故所求圆的方程为
(II)因为直线的方程为
所以直线的方程为
由
(1)当时,直线与抛物线C相切
(2)当,那时,直线与抛物线C不相切。
综上,当m=1时,直线与抛物线C相切;
当时,直线与抛物线C不相切。
解法二:
(I)设所求圆的半径为r,则圆的方程可设为
依题意,所求圆与直线相切于点P(0,m),
则
解得
所以所求圆的方程为
(II)同解法一。
30.(广东理19)
设圆C与两圆中的一个内切,另一个外切。
(1)求C的圆心轨迹L的方程;
(2)已知点M,且P为L上动点,求的最大值及此时点P的坐标.
(1)解:设C的圆心的坐标为,由题设条件知
化简得L的方程为
(2)解:过M,F的直线方程为,将其代入L的方程得
解得
因T1在线段MF外,T2在线段MF内,故
,若P不在直线MF上,在中有
故只在T1点取得最大值2。
31.(湖北理20)
平面内与两定点,连续的斜率之积等于非零常数的点的轨迹,加上、两点所成的曲线可以是圆、椭圆成双曲线.
(Ⅰ)求曲线的方程,并讨论的形状与值得关系;
(Ⅱ)当时,对应的曲线为;对给定的,对应的曲线为,设、是的两个焦点。试问:在撒谎个,是否存在点,使得△的面积。若存在,求的值;若不存在,请说明理由。
本小题主要考查曲线与方程、圆锥曲线等基础知识,同时考查推理运算的能力,以及分类与整合和数形结合的思想。(满分14分)
解:(I)设动点为M,其坐标为,
当时,由条件可得
即,
又的坐标满足
故依题意,曲线C的方程为
当曲线C的方程为是焦点在y轴上的椭圆;
当时,曲线C的方程为,C是圆心在原点的圆;
当时,曲线C的方程为,C是焦点在x轴上的椭圆;
当时,曲线C的方程为C是焦点在x轴上的双曲线。
(II)由(I)知,当m=-1时,C1的方程为
当时,
C2的两个焦点分别为
对于给定的,
C1上存在点使得的充要条件是
②
①
由①得由②得
当
或时,
存在点N,使S=|m|a2;
当
或时,
不存在满足条件的点N,
当时,
由,
可得
令,
则由,
从而,
于是由,
可得
综上可得:
当时,在C1上,存在点N,使得
当时,在C1上,存在点N,使得
当时,在C1上,不存在满足条件的点N。
32.(湖南理21)
如图7,椭圆的离心率为,x轴被曲线截得的线段长等于C1的长半轴长。
(Ⅰ)求C1,C2的方程;
(Ⅱ)设C2与y轴的焦点为M,过坐标原点O的直线与C2相交于点A,B,直线MA,MB分别与C1相交与D,E.
(i)证明:MD⊥ME;
(ii)记△MAB,△MDE的面积分别是.问:是否存在直线l,使得?请说明理由。
解 :(Ⅰ)由题意知
故C1,C2的方程分别为
(Ⅱ)(i)由题意知,直线l的斜率存在,设为k,则直线l的方程为.
由得
.
设是上述方程的两个实根,于是
又点M的坐标为(0,—1),所以
故MA⊥MB,即MD⊥ME.
(ii)设直线MA的斜率为k1,则直线MA的方程为解得
则点A的坐标为.
又直线MB的斜率为,
同理可得点B的坐标为
于是
由得
解得
则点D的坐标为
又直线ME的斜率为,同理可得点E的坐标为
于是.
因此
由题意知,
又由点A、B的坐标可知,
故满足条件的直线l存在,且有两条,其方程分别为
33.(辽宁理20)
如图,已知椭圆C1的中心在原点O,长轴左、右端点M,N在x轴上,椭圆C2的短轴为MN,且C1,C2的离心率都为e,直线l⊥MN,l与C1交于两点,与C2交于两点,这四点按纵坐标从大到小依次为A,B,C,D.
(I)设,求与的比值;
(II)当e变化时,是否存在直线l,使得BO∥AN,并说明理由.
解:(I)因为C1,C2的离心率相同,故依题意可设
设直线,分别与C1,C2的方程联立,求得
………………4分
当表示A,B的纵坐标,可知
………………6分
(II)t=0时的l不符合题意.时,BO//AN当且仅当BO的斜率kBO与AN的斜率kAN相等,即
解得
因为
所以当时,不存在直线l,使得BO//AN;
当时,存在直线l使得BO//AN. ………………12分
34.(全国大纲理21)
已知O为坐标原点,F为椭圆在y轴正半轴上的焦点,过F且斜率为的直线与C交于A、B两点,点P满足
(Ⅰ)证明:点P在C上;
(Ⅱ)设点P关于点O的对称点为Q,证明:A、P、B、Q四点在同一圆上.
解:
(I)F(0,1),的方程为
代入并化简得
…………2分
设
则
由题意得
所以点P的坐标为
经验证,点P的坐标为满足方程
故点P在椭圆C上。 …………6分
(II)由和题设知,
PQ的垂直平分线的方程为
①
设AB的中点为M,则,AB的垂直平分线为的方程为
②
由①、②得的交点为。 …………9分
故|NP|=|NA|。
又|NP|=|NQ|,|NA|=|NB|,
所以|NA|=|NP|=|NB|=|MQ|,
由此知A、P、B、Q四点在以N为圆心,NA为半径的圆上 …………12分
35.(全国新课标理20)
在平面直角坐标系xOy中, 已知点A(0,-1),B点在直线上,M点满足,,M点的轨迹为曲线C.
(I)求C的方程;
(II)P为C上动点,为C在点P处的切线,求O点到距离的最小值.
(20)解:
(Ⅰ)设M(x,y),由已知得B(x,-3),A(0,-1).
所以=(-x,-1-y), =(0,-3-y), =(x,-2).
再由题意可知(+)• =0, 即(-x,-4-2y)• (x,-2)=0.
所以曲线C的方程式为y=x-2.
(Ⅱ)设P(x,y)为曲线C:y=x-2上一点,因为y=x,所以的斜率为x
因此直线的方程为,即.
则O点到的距离.又,所以
当=0时取等号,所以O点到距离的最小值为2.
36.(山东理22)
已知动直线与椭圆C: 交于P、Q两不同点,且△OPQ的面积=,其中O为坐标原点.
(Ⅰ)证明和均为定值;
(Ⅱ)设线段PQ的中点为M,求的最大值;
(Ⅲ)椭圆C上是否存在点D,E,G,使得?若存在,判断△DEG的形状;若不存在,请说明理由.
(I)解:(1)当直线的斜率不存在时,P,Q两点关于x轴对称,
所以
因为在椭圆上,
因此 ①
又因为
所以 ②
由①、②得
此时
(2)当直线的斜率存在时,设直线的方程为
由题意知m,将其代入,得
,
其中
即 …………(*)
又
所以
因为点O到直线的距离为
所以
又
整理得且符合(*)式,
此时
综上所述,结论成立。
(II)解法一:
(1)当直线的斜率存在时,
由(I)知
因此
(2)当直线的斜率存在时,由(I)知
所以
所以,当且仅当时,等号成立.
综合(1)(2)得|OM|·|PQ|的最大值为
解法二:
因为
所以
即当且仅当时等号成立。
因此 |OM|·|PQ|的最大值为
(III)椭圆C上不存在三点D,E,G,使得
证明:假设存在,
由(I)得
因此D,E,G只能在这四点中选取三个不同点,
而这三点的两两连线中必有一条过原点,
与矛盾,
所以椭圆C上不存在满足条件的三点D,E,G.
37.(陕西理17)
如图,设P是圆上的动点,点D是P在x轴上的摄影,M为PD上一点,且
(Ⅰ)当P在圆上运动时,求点M的轨迹C的方程;
(Ⅱ)求过点(3,0)且斜率为的直线被C所截线段的长度
解:(Ⅰ)设M的坐标为(x,y)P的坐标为(xp,yp)
由已知得
∵P在圆上, ∴ ,即C的方程为
(Ⅱ)过点(3,0)且斜率为的直线方程为,
设直线与C的交点为
将直线方程代入C的方程,得
即
∴ ∴ 线段AB的长度为
注:求AB长度时,利用韦达定理或弦长公式求得正确结果,同样得分。
38.(上海理23) 已知平面上的线段及点,在上任取一点,线段长度的最小值称为点到线段的距离,记作。
(1)求点到线段的距离;
(2)设是长为2的线段,求点集所表示图形的面积;
(3)写出到两条线段距离相等的点的集合,其中
,
是下列三组点中的一组。对于下列三组点只需选做一种,满分分别是①2分,②
6分,③8分;若选择了多于一种的情形,则按照序号较小的解答计分。
。
② 。
③ 。
解:⑴ 设是线段上一点,则
,当时,。
⑵ 设线段的端点分别为,以直线为轴,的中点为原点建立直角坐标系,
则,点集由如下曲线围成
,
其面积为。
⑶ ① 选择,
② 选择。
③ 选择。
39.(四川理21)
椭圆有两顶点A(-1,0)、B(1,0),过其焦点F(0,1)的直线l与椭圆交于C、D两点,并与x轴交于点P.直线AC与直线BD交于点Q.
(I)当|CD | = 时,求直线l的方程;
(II)当点P异于A、B两点时,求证:为定值。
解:由已知可得椭圆方程为,设的方程为为的斜率。
则
的方程为
40.(天津理18)在平面直角坐标系中,点为动点,分别为椭圆的左右焦点.已知△为等腰三角形.
(Ⅰ)求椭圆的离心率;
(Ⅱ)设直线与椭圆相交于两点,是直线上的点,满足,求点的轨迹方程.
本小题主要考查椭圆的标准方程和几何性质、直线的方程、平面向量等基础知识,考查用代数方法研究圆锥曲线的性质及数形结合的数学思想,考查解决问题能力与运算能力.满分13分.
(I)解:设
由题意,可得
即
整理得(舍),
或所以
(II)解:由(I)知
可得椭圆方程为
直线PF2方程为
A,B两点的坐标满足方程组
消去y并整理,得
解得
得方程组的解
不妨设
设点M的坐标为,
由
于是
由
即,
化简得
将
所以
因此,点M的轨迹方程是
41.(浙江理21)
已知抛物线:=,圆:的圆心为点M
(Ⅰ)求点M到抛物线的准线的距离;
(Ⅱ)已知点P是抛物线上一点(异于原点),过点P作圆的两条切线,交抛物线于A,B两点,若过M,P两点的直线垂直于AB,求直线的方程
本题主要考查抛物线的几何性质,直线与抛物线、圆的位置关系等基础知识,同时考查解析几何的基本思想方法和综合解题能力。满分15分。
(I)解:由题意可知,抛物线的准线方程为:
所以圆心M(0,4)到准线的距离是
(II)解:设,
则题意得,
设过点P的圆C2的切线方程为,
即 ①
则
即,
设PA,PB的斜率为,则是上述方程的两根,所以
将①代入
由于是此方程的根,
故,所以
由,得,
解得
即点P的坐标为,
所以直线的方程为
42.(重庆理20)如题(20)图,椭圆的中心为原点,离心率,一条准线的方程为.
(Ⅰ)求该椭圆的标准方程;
(Ⅱ)设动点满足:,其中是椭圆上的点,直线与的斜率之积为,问:是否存在两个定点,使得为定值?若存在,求的坐标;若不存在,说明理由.
解:(I)由
解得,故椭圆的标准方程为
(II)设,则由
得
因为点M,N在椭圆上,所以
,
故
设分别为直线OM,ON的斜率,由题设条件知
因此
所以
所以P点是椭圆上的点,设该椭圆的左、右焦点为F1,F2,则由椭圆的定义|PF1|+|PF2|为定值,又因,因此两焦点的坐标为