1、的底边,和两边上中线长之和为30,求此三角形重心的轨迹和顶点的轨迹.
分析:(1)由已知可得,再利用椭圆定义求解.
2)由的轨迹方程、坐标的关系,利用代入法求的轨迹方程.
解: (1)以所在的直线为轴,中点为原点建立直角坐标系.设点坐标为,由,知点的轨迹是以、为焦点的椭圆,且除去轴上两点.因,,有,故其方程为.
2)设,,则. ①
由题意有代入①,得的轨迹方程为,其轨迹是椭圆(除去轴上两点).
2 已知点在以坐标轴为对称轴的椭圆上,点到两焦点的距离分别为和,过点作焦点所在轴的垂线,它恰好过椭圆的一个焦点,求椭圆方程.
解:设两焦点为、,且,.从椭圆定义知.即.
从知垂直焦点所在的对称轴,所以在中,可求出,,从而.
所求椭圆方程为或。
3、已知动圆过定点,且在定圆的内部与其相内切,求动圆圆心的轨迹方程.
分析:关键是根据题意,列出点p满足的关系式.
解:如图所示,设动圆和定圆内切于点.动点到两定点,即定点和定圆圆心距离之和恰好等于定圆半径,即.∴点的轨迹是以,为两焦点,半长轴为4,半短轴长为的椭圆的方程:.
说明:本题是先根据椭圆的定义,判定轨迹是椭圆,然后根据椭圆的标准方程,求轨迹的方程.这是求轨迹方程的一种重要思想方法.
4、已知椭圆,(1)求过点且被平分的弦所在直线的方程;
2)求斜率为2的平行弦的中点轨迹方程;
3)过引椭圆的割线,求截得的弦的中点的轨迹方程;
4)椭圆上有两点、,为原点,且有直线、斜率满足,求线段中点的轨迹方程.
分析:此题中四问都跟弦中点有关,因此可考虑设弦端坐标的方法.
解:设弦两端点分别为,,线段的中点,则。
1)将,代入⑤,得,故所求直线方程为: .
将⑥代入椭圆方程得,符合题意,为所求.
2)将代入⑤得所求轨迹方程为椭圆内部分)
3)将代入⑤得所求轨迹方程为: .椭圆内部分)
4)由①+②得将③④平方并整理得。
将⑧⑨代入⑦得。
再将代入⑩式得即 .
此即为所求轨迹方程.当然,此题除了设弦端坐标的方法,还可用其它方法解决.
5、 以椭圆的焦点为焦点,过直线上一点作椭圆,要使所作椭圆的长轴最短,点应在何处?并求出此时的椭圆方程.
分析:椭圆的焦点容易求出,按照椭圆的定义,本题实际上就是要在已知直线上找一点,使该点到直线同侧的两已知点(即两焦点)的距离之和最小,只须利用对称就可解决.
解:如图所示,椭圆的焦点为,.
点关于直线的对称点的坐标为(-9,6),直线的方程为.
解方程组得交点的坐标为(-5,4).此时最小.
所求椭圆的长轴:,∴又,.因此,所求椭圆的方程为.
6、 知圆,从这个圆上任意一点向轴作垂线段,求线段中点的轨迹.
分析:本题是已知一些轨迹,求动点轨迹问题.这种题目一般利用中间变量(相关点)求轨迹方程或轨迹.
解:设点的坐标为,点的坐标为,则,.
因为在圆上,所以.
将,代入方程得.所以点的轨迹是一个椭圆.
7、已知长轴为12,短轴长为6,焦点在轴上的椭圆,过它对的左焦点作倾斜解为的直线交椭圆于,两点,求弦的长.
分析:可以利用弦长公式求得,也可以利用椭圆定义及余弦定理,还可以利用焦点半径来求.
解:(法1)利用直线与椭圆相交的弦长公式求解.
因为,,所以.因为焦点在轴上,所以椭圆方程为,左焦点,从而直线方程为.
由直线方程与椭圆方程联立得:.设,为方程两根,所以,,,从而.
法2)利用椭圆的定义及余弦定理求解.
由题意可知椭圆方程为,设,,则,.
在中,,即;
所以.同理在中,用余弦定理得,所以.
法3)利用焦半径求解.
先根据直线与椭圆联立的方程求出方程的两根,,它们分别是,的横坐标.
再根据焦半径,,从而求出
8、 已知椭圆,试确定的取值范围,使得对于直线,椭圆上有不同的两点关于该直线对称.
分析:若设椭圆上,两点关于直线对称,则已知条件等价于:(1)直线;(2)弦的中点在上.
利用上述条件建立的不等式即可求得的取值范围.
解:(法1)设椭圆上,两点关于直线对称,直线与交于点.
的斜率,∴设直线的方程为.由方程组消去得。
①。∴于是,即点的坐标为.∵点在直线上,∴.解得. ②
将式②代入式①得 ③,是椭圆上的两点,∴.解得.
法2)同解法1得出,∴,即点坐标为.,为椭圆上的两点,∴点在椭圆的内部,∴.解得.
法3)设,是椭圆上关于对称的两点,直线与的交点的坐标为.,在椭圆上,∴,两式相减得,即.∴.
又∵直线,∴,即 ①。
又点在直线上,∴ 由①,②得点的坐标为.以下同解法2.
说明:涉及椭圆上两点,关于直线恒对称,求有关参数的取值范围问题,可以采用列参数满足的不等式:
1)利用直线与椭圆恒有两个交点,通过直线方程与椭圆方程组成的方程组,消元后得到的一元二次方程的判别式,建立参数方程.
2)利用弦的中点在椭圆内部,满足,将,利用参数表示,建立参数不等式.
9、已知是直线被椭圆所截得的线段的中点,求直线的方程.
分析:本题考查直线与椭圆的位置关系问题.通常将直线方程与椭圆方程联立消去 (或),得到关于 (或)的一元二次方程,再由根与系数的关系,直接求出, (或,)的值代入计算即得.
并不需要求出直线与椭圆的交点坐标,这种“设而不求”的方法,在解析几何中是经常采用的.
解:方法一:设所求直线方程为.代入椭圆方程,整理得。
设直线与椭圆的交点为,,则、是①的两根,∴
为中点,∴,所求直线方程为.
方法二:设直线与椭圆交点,.∵为中点,∴,
又∵,在椭圆上,∴,两式相减得,即.∴.直线方程为.
方法三:设所求直线与椭圆的一个交点为,另一个交点.
、在椭圆上。
从而,在方程①-②的图形上,而过、的直线只有一条,∴直线方程为.
10、设椭圆c:的左焦点为f,过点f的直线与椭圆c相交于a,b两点,直线l的倾斜角为60o,.
i) 求椭圆c的离心率;
ii) 如果|ab|=,求椭圆c的方程。
解:设,由题意知<0,>0.
ⅰ)直线l的方程为 ,其中。
联立得。解得。
因为,所以。
即 得离心率。
ⅱ)因为,所以。
由得。所以,得a=3,.
椭圆c的方程为。
11、 在平面直角坐标系xoy中,点b与点a(-1,1)关于原点o对称,p是动点,且直线ap与bp的斜率之积等于。
ⅰ)求动点p的轨迹方程;
ⅱ)设直线ap和bp分别与直线x=3交于点m,n,问:是否存在点p使得△pab与△pmn的面积相等?若存在,求出点p的坐标;若不存在,说明理由。
i)解:因为点b与a关于原点对称,所以点得坐标为。
设点的坐标为。
则直线的方程为,直线的方程为。
令得,.于是得面积。
又直线的方程为,点到直线的距离。
于是的面积。
当时,得。又,所以=,解得。
因为,所以。
故存在点使得与的面积相等,此时点的坐标为。
解法二:若存在点使得与的面积相等,设点的坐标为。
则。因为, 所以。
由题意得化简得 .
故动点的轨迹方程为。
ii)解法一:设点的坐标为,点,得坐标分别为,.
所以即 ,解得因为,所以故存在点s使得与的面积相等,此时点的坐标为。
12、(ⅰ解:由e=,得。再由,解得a=2b.
由题意可知,即ab=2.
解方程组得a=2,b=1. 所以椭圆的方程为。
ⅱ)(i)解:由(ⅰ)可知点a的坐标是(-2,0).设点b的坐标为,直线l的斜率为k.则直线l的方程为y=k(x+2).
于是a、b两点的坐标满足方程组消去y并整理,得。
由,得。从而。
所以。由,得。
整理得,即,解得k=.
所以直线l的倾斜角为或。
ii)解:设线段ab的中点为m,由(i)得到m的坐标为。
以下分两种情况:
1)当k=0时,点b的坐标是(2,0),线段ab的垂直平分线为y轴,于是。
由,得。2)当时,线段ab的垂直平分线方程为。
令,解得。由,整理得。故。所以。
综上,或。
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