第九讲圆锥曲线 1

发布 2022-10-10 19:57:28 阅读 6991

1.如图,设抛物线方程为x2=2py(p>0),m为直线上任意一点,过m引抛物线的切线,切点分别为a,b.

1)求证:a,m,b三点的横坐标成等差数列。

2)已知当m点的坐标为(2,)时,,求此时抛物线的方程;

3)是否存在点m,使得点c关于直线ab的对称点d在抛物线上,其中,点c满足(o为坐标原点).若存在,求出所有适合题意的点m的坐标;若不存在,请说明理由。

解:(1)证明:由题意设由得,则所以因此直线ma: 直线mb:所以。

由①、②得:所以a、m、b三点的横坐标成等差数列。

2)解:由(1)知,当x0=2时, 将其代入①、②并整理得:

所以x1、x2是方程的两根,因此又所以由弦长公式又,所以p=1或p=2,因此所求抛物线方程为或。

3)解:设d(x3,y3),由题意得c(x1+ x2, y1+ y2),则cd的中点坐标为设直线ab的方程为由点q在直线ab上,并注意到点也在直线ab上,代入得若d(x3,y3)在抛物线上,则因此x3=0或x3=2x0. 即d(0,0)或。

(1’ 当x0=0时,则,此时,点m(0,-2p)适合题意。

2’ 当,对于d(0,0),此时又ab⊥cd,所以即矛盾。对于因为此时直线cd平行于y轴,又所以直线ab与直线cd不垂直,与题设矛盾,所以时,不存在符合题意的m点。 综上所述,仅存在一点m(0,-2p)适合题意。

2.已知曲线所围成的封闭图形的面积为,曲线的内切圆半径为.记为以曲线与坐标轴的交点为顶点的椭圆.(为坐标原点)

1)求椭圆的标准方程;

2)设是过椭圆中心的任意弦,是线段的垂直平分线.是上异于椭圆中心的点.

若,当点在椭圆上运动时,求点的轨迹方程;

若是与椭圆的交点,求的面积的最小值.

解:(1)由题意得又,解得,.因此所求椭圆的标准方程为.

2)①假设所在的直线斜率存在且不为零,设所在直线方程为,.解方程组得,,所以.设由,所以,即,因为是的垂直平分线,所以直线的方程为,即,因此,又,所以,故.又当或不存在时,上式仍然成立.综上所述,轨迹.

当存在且时,由(1)得,,由解得,,所以,,.

解法一:由于。

当且仅当时等号成立,即时等号成立,此时最小.当,.当不存在时,.综上,的面积的最小值为.

解法二:因为,又,,当且仅当时等号成立,即时等号成立,此时面积的最小值是.下同解法一。

3.已知mr,直线l:和圆c:.

1)求直线l斜率的取值范围;

2)直线l能否将圆c分割成弧长的比值为的两段圆弧?为什么?

解: (1)直线的方程可化为,此时斜率因为,所以,当且仅当时等号成立所以,斜率k的取值范围是;

2)不能。由(1)知的方程为,其中;圆c的圆心为,半径;圆心c到直线的距离,由,得,即,从而,若与圆c相交,则圆c截直线所得的弦所对的圆心角小于,所以不能将圆c分割成弧长的比值为的两段弧;

4.双曲线的中心为原点,焦点在轴上,两条渐近线分别为,经过右焦点垂直于的直线分别交于两点.已知成等差数列,且与同向.

1)求双曲线的离心率;

2)设被双曲线所截得的线段的长为4,求双曲线的方程.

解:(2)设,,则由题有:得:,,由倍角公式,解得,则离心率.

2)过直线方程为,与双曲线方程联立将,代入,化简有。将数值代入,有。解得,故所求的双曲线方程为。

5.设椭圆中心在坐标原点,是它的两个顶点,直线与ab相交于点d,与椭圆相交于e、f两点.

1)若,求的值;

2)求四边形面积的最大值.

解:(1)依题得椭圆的方程为,设直线的方程分别为,.如图,设,其中,且满足方程,故① 由知,得;由在上知,得.所以,化简得,解得或.

2)解法一:根据点到直线的距离公式和①式知,点到的距离分别为,.又,所以四边形的面积为,当,即当时,上式取等号.所以的最大值为.

解法二:由题设,,.设,,由①得,,故四边形的面积为 ,当时,上式取等号.所以的最大值为.

6.已知曲线c1:,曲线c2:.

1)指出c1,c2各是什么曲线,并说明c1与c2公共点的个数;

2)若把c1,c2上各点的纵坐标都压缩为原来的一半,分别得到曲线,,写出,的参数方程。与公共点的个数和c1与c2公共点的个数是否相同?说明你的理由。

解: (1)c1时圆,c2是直线。c1的普通方程为,圆心c1(0,0),半径;c2的普通方程为,因为圆心c1到直线的距离为1,所以c1与c2只有一个公共点;

2)压缩后的参数方程分别为。化为普通方程为,联立消元得:,其判别式;所以压缩后的直线与椭圆仍然只有一个公共点,和原来相同;

7.已知曲线是到点和到直线距离相等的点的轨迹.是过点的直线,是上(不在上)的动点;在上,,轴(如图).

1)求曲线的方程;

2)求出直线的方程,使得为常数.

解:(1)设为上的点,则由题设得.化简得曲线的方程为.

2)设,直线,则,从而.在中,因为, (点到直线的距离公式).所以,,.当时,,从而所求直线方程为.

8.若a、b是抛物线y2=4x上的不同两点,弦ab(不平行于y轴)的垂直平分线与x轴相交于点p,则称弦ab是点p的一条“相关弦”.已知当x>2时,点p(x,0)存在无穷多条“相关弦”.给定x0>2.

1)证明:点p(x0,0)的所有“相关弦”的中点的横坐标相同;

2)试问:点p(x0,0)的“相关弦”的弦长中是否存在最大值?

解:(1)设ab为点p(x0,0)的任意一条“相关弦”,且a(x1,y1),b(x2,y2)(x1x2),则y21=4x1, y22=4x2,于是(y1+y2)(y1-y2)=4(x1-x2).因为x1x2,所以y1+y20.

设直线ab的斜率是k,弦ab的中点是m(xm, ym),则k=.从而ab的垂直平分线l的方程为又点p(x0,0)在直线l上,所以-ym=而于是故点p(x0,0)的所有“相关弦”的中点的横坐标都是x0-2.

2)由(1)知,弦ab所在直线的方程是,代入中,整理得(1)则是方程(1)的两个实根,且。

设点p的“相关弦”ab的弦长为l,则。

因为0<<4xm=4(x0-2) =4x0-8,于是设t=,则t (0,4x0-8).记l2=g(t)=-t-2(x0-3)]2+4(x0-1)2.

若x0>3,则2(x0-3) (0, 4x0-8),所以当t=2(x0-3),即=2(x0-3)时,l有最大值2(x0-1).

若2综上,当x0>3时,点p(x0,0)的“相关弦”的弦长中有最大值,且最大值为2(x0-1);当2< x03时,点p(x0,0)的“相关弦”的弦长中不存在最大值。

9.如图,在以点o为圆心,|ab|=4为直径的半圆adb中,od⊥ab,p是半圆弧上一点,pob=30°,曲线c是满足||ma|-|mb||为定值的动点m的轨迹,且曲线c过点p.

1)建立适当的平面直角坐标系,求曲线c的方程;

2)设过点d的直线与曲线c相交于不同的两点e、f.,若△oef的面积不小于2,求直线斜率的取值范围。

解:(1)以o为原点建立平面直角坐标系,则a(-2,0),b(2,0),d(0,2),p(),依题:

ma|-|mb|=|pa|-|pb|=

∴曲线c的方程为。[也可设双曲线的方程为》0,b>0)]

2)可设直线l:y=kx+2,代入双曲线c的方程并整理得(1-k2)x2-4kx-6=0.由题有 ∴k (-1)∪(1,1)∪(1,).

设e(x,y),f(x2,y2),则由①式得x1+x2=

解法1:|ef|=

而原点o到直线l的距离d=,s△oef=

若△oef面积不小于2,即s△oef,则有。

综上得直线l的斜率的取值范围为[-,1)∪(1,1) ∪1,].

解法2: =

当e、f在同一支上时(如图1所示),s△oef=

当e、f在不同支上时(如图2所示). s△ode=

综上得s△oef=于是s△oef= 下同解法一。

10.设点在直线上,过点作双曲线的两条切线,切点为,定点(,0).

1)过点作直线的垂线,垂足为,试求△的重心所在的曲线方程;

2)求证:三点共线.

2)设,,pa斜率为k,则切线pa的方程为:,联立得,因为直线与双曲线相切,从而。

= =0,及,解得。

因此pa的方程为:同理pb的方程为: (该切线方程可当作结论记住)

又在pa、pb上,∴且即点,都在直线上,又也在上,∴a、m、b三点共线。

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