(一)选择题:
1、(06北京)平面
的斜线
交
于点
,过定点
的动直线
与
垂直,且交
于点
,则动点
的轨迹是( )
A、一条直线 B、一个圆 C、一个椭圆 D、双曲线的一支
2、(06四川)已知两定点![]()
如果动点
满足条件
则点
的轨迹所包围的图形的面积等于( )
A、
B、
C、
D、![]()
3、(06湖北)设过点
的直线分别与
轴的正半轴和
轴的正半轴交于
两点,点
与点
关于
轴对称,
为坐标原点,若
且
,则点
的轨迹方程是 ( )
A、
B、![]()
C、
D、![]()
4、(04辽宁6)已知点
、
,动点
,则点P的轨迹是( )
A、圆 B、椭圆 C、双曲线 D、抛物线
5、(04辽宁9)已知点
、
,动点
满足
. 当点
的纵坐标是
时, 点
到坐标原点的距离是( )
A、
B、
C、
D、2
由= +得M的坐标为(x,y), 由x0,y0满足C的方程,得点M的轨迹方程为:
+ =1 (x>1,y>2)
(Ⅱ)| |2= x2+y2, y2= =4+ ,
∴| |2= x2-1++5≥4+5=9.且当x2-1= ,即x=>1时,上式取等号.
故||的最小值为3。
例4、(05广东17) 在平面直角坐标系
中,抛物线
上异于坐标原点
的两不同动点
满足
(如图4所示)(Ⅰ)求
得重心
(即三角形三条中线的交点)的轨迹方程;(Ⅱ)
的面积是否存在最小值?若存在,请求出最小值;若不存在,请说明理由。
[答案]
解法一:
(Ⅰ)∵直线
的斜率显然存在,∴设直线
的方程为
,
,依题意得
,①
∴
,②
③
∵
,∴
,即
,④
由③④得,
,∴![]()
∴设直线
的方程为![]()
∴①可化为
,∴
⑤,
设
的重心G为
,则
⑥ ,
⑦,
由⑥⑦得
,即
,这就是
得重心
的轨迹方程.
(Ⅱ)由弦长公式得![]()
把②⑤代入上式,得
,
设点
到直线
的距离为
,则
,
∴
,
∴ 当
,
有最小值,
∴
的面积存在最小值,最小值是
.
解法二:
(Ⅰ)∵ AO⊥BO, 直线
,
的斜率显然存在,
∴设AO、BO的直线方程分别为
,
,
设
,
,依题意可得
由
得
,由
得
,
设
的重心G为
,则
① ,
②,
由①②可得,
,即为所求的轨迹方程.
(Ⅱ)由(Ⅰ)得,
,
,
∴![]()
![]()
,
当且仅当
,即
时,
有最小值,
∴
的面积存在最小值,最小值是
.
解法三:(I)设△AOB的重心为G(x , y) ,A(x1, y1),B(x2 , y2 ),则
…(1)
不过∵OA⊥OB ,
∴
,即
, …(2)
又点A,B在抛物线上,有
,
代入(2)化简得
,
∴
,
∴所以重心为G的轨迹方程为
,
(II)
,
由(I)得
,
当且仅当
即
时,等号成立,
所以△AOB的面积存在最小值,存在时求最小值1 。
例1、(07福建20) 如图,已知点
,
直线
,
为平面上的动点,过
作直线
![]()
的垂线,垂足为点
,且
.
(Ⅰ)求动点
的轨迹
的方程;
(Ⅱ)过点
的直线交轨迹
于
两点,交直线
于点
,已知
,
,求
的值;
解法一:(Ⅰ)设点
,则
,由
得:
,化简得
.
(Ⅱ)设直线
的方程为:
.
设
,
,又
,
联立方程组
,消去
得:
,
,故
![]()
由
,
得:
,
,整理得:
,
,
![]()
![]()
![]()
.
解法二:(Ⅰ)由
得:
,
,
,
.
所以点
的轨迹
是抛物线,由题意,轨迹
的方程为:
.
(Ⅱ)由已知
,
,得
.
则:
.…………①
过点
分别作准线
的垂线,垂足分别为
,
,
则有:
.…………②
由①②得:
,即
.
例2、(06北京19) 已知点
(-2,0),
(2,0),动点
满足条件
,记动点
的轨迹为
。(Ⅰ)求
的方程; (Ⅱ)若
是
上的不同两点,
是坐标原点,求![]()
![]()
的最小值。
解法一:
(Ⅰ)由|PM|-|PN|=
知动点 P 的轨迹是以
为焦点的双曲线的右支,实
半轴长![]()
又半焦距 c=2,故虚半轴长
所以 W 的方程为
,
(Ⅱ)设 A,B 的坐标分别为
, ![]()
当 AB⊥x轴时,
从而
从而
当AB与x轴不垂直时,设直线AB的方程为
,与W的方程联立,消去y得
故
所以 ![]()
![]()
.
又因为
,所以
,从而
综上,当AB⊥
轴时,
取得最小值2.
解法二:
(Ⅰ)同解法一.
(Ⅱ)设 A,B 的坐标分别为,则
,
,则
令
则
且
所以
当且仅当
,即
时”
”成立.
所以
、
的最小值是2。
例3、(06全国Ⅰ20) 在平面直角坐标系
中,有一个以
和
为焦点、离心率为
的椭圆,设椭圆在第一象限的部分为曲线
,动点
在
上,
在点
处的切线与
轴的交点分别为
,且向量
。求:(Ⅰ)点
的轨迹方程;(Ⅱ)
的最小值。
解: 椭圆方程可写为: + =1 式中a>b>0 , 且 得a2=4,b2=1,所以曲线C的方程为: x2+ =1 (x>0,y>0). y=2(0<x<1) y '=-
设P(x0,y0),因P在C上,有0<x0<1, y0=2, y '|x=x0= - ,得切线AB的方程为:
b2(x1-x2)2x+a2(y1-y2)2y=0
![]()
\b2x2+a2y2-b2cx=0…………(3)
2°当AB垂直于x轴时,点P即为点F,满足方程(3)
故所求点P的轨迹方程为:b2x2+a2y2-b2cx=0
(2)因为,椭圆 Q右准线l方程是x=
,原点距l
的距离为
,由于c2=a2-b2,a2=1+cosq+sinq,b2=sinq(0<q£
)
则
=
=2sin(
+
)
当q=
时,上式达到最大值。此时a2=2,b2=1,c=1,D(2,0),|DF|=1
设椭圆Q:
上的点 A(x1,y1)、B(x2,y2),三角形ABD的面积
S=
|y1|+
|y2|=
|y1-y2|
设直线m的方程为x=ky+1,代入
中,得(2+k2)y2+2ky-1=0
由韦达定理得y1+y2=
,y1y2=
,
4S2=(y1-y2)2=(y1+y2)2-4 y1y2=![]()
令t=k2+1³1,得4S2=
,当t=1,k=0时取等号。
因此,当直线m绕点F转到垂直x轴位置时,三角形ABD的面积最大。
9、(04全国Ⅲ21)设椭圆
的两个焦点是
(
,0),
,且椭圆上存在点
,使得直线
与直线
垂直. (I)求实数
的取值范围;(II)设
是相应于焦点
的准线,直线
与
相交于点
。 若
,求直线
的方程。
解:⑴∵直线PF1⊥直线PF2 ∴以O为圆心以c为半径的圆:x2+y2=c2与椭圆:
有交点.即
有解又∵c2=a2-b2=m+1-1=m>0
∴
∴![]()
⑵设P(x,y), 直线PF2方程为:y=k(x-c)
∵直线l的方程为:![]()
∴点Q的坐标为(
)
∵
∴点P分有向线段
所成比为![]()
∵F2(
,0),Q (
) ∴P(
)
∵点P在椭圆上 ∴![]()
∴![]()
直线PF2的方程为:y=
(x-
).
(三)解答题:
7、(07陕西21)已知椭圆
的离心率为
,短轴一个端点到右焦点的距离为
.
(Ⅰ)求椭圆
的方程;
(Ⅱ)设直线
与椭圆
交于
两点,坐标原点
到直线
的距离为
,求
面积的最大值。
解:(Ⅰ)设椭圆的半焦距为
,依题意![]()
,
所求椭圆方程为
.
(Ⅱ)设
,
.
(1)当
轴时,
.
(2)当
与
轴不垂直时,
设直线
的方程为
.
由已知
,得
.
把
代入椭圆方程,整理得
,
,
.
![]()
![]()
![]()
.
当且仅当
,即
时等号成立.当
时,
,
综上所述
.
当
最大时,
面积取最大值
。
8、(06江西21)如图,椭圆
:
+
=1(
)的右焦点![]()
,过点![]()
的一动直线
绕点
转动,并且交椭圆于
两点,
是线段
的中点
(1)求点
的轨迹
的方程;
(2)在
的方程中,令
,
,确定
的值,使原点距椭圆的右准线
最远,此时,设
与x轴交点为
,当直线
绕点
转动到什么位置时,三角形
的面积最大?
解:如图,(1)设椭圆Q:
(a>b>0)
上的点A(x1,y1)、B(x2,y2),又设P点坐标为P(x,y),则
![]()
1°当AB不垂直x轴时,x1¹x2,
(二)填空题:
4、(07福建)已知正方形
,则以
为焦点,且过
两点的椭圆的离心率为______;
5、(07江苏)在平面直角坐标系
中,已知
的顶点
和
,顶点
在椭圆
上,则
_____;
6、(06上海)已知椭圆中心在原点,一个焦点为
(-2
,0),且长轴长是短轴长的2倍,则该椭圆的标准方程是 。
(一)选择题:
1、(06全国Ⅱ)已知△
的顶点
在椭圆
上,顶点
是椭圆的一个焦点,且椭圆的另外一个焦点在
边上,则△
的周长是( )
A、2 B、6 C、4 D、12
2、(06辽宁)曲线
与曲线
的
A、焦距相等 B、离心率相等 C、焦点相同 D、准线相同
3、(05广东)若焦点在
轴上的椭圆
的离心率为
,则
( )
A、
B、
C、
D、![]()
例1、(08上海春)已知椭圆
,长轴在
轴上. 若焦距为
,则
等于 ( )
A、
B、
C、
D、![]()
例2、(07山东21)已知椭圆
的中心在坐标原点,焦点在
轴上,椭圆
上的点到焦点距离的最大值为
,最小值为
.
(Ⅰ)求椭圆
的标准方程;
(Ⅱ)若直线
与椭圆
相交于
,
两点(
不是左、右顶点),且以
为直径的圆过椭圆
的右顶点,求证:直线
过定点,并求出该定点的坐标。
解:(Ⅰ)由题意设椭圆的标准方程为
,
由已知得:
,
,
,
,
.
椭圆的标准方程为
.
(Ⅱ)设
,
,
联立![]()
得
,
![]()
又
,
因为以
为直径的圆过椭圆的右焦点
,
,即
,
,
,
.
解得:
,
,且均满足
,
当
时,
的方程为
,直线过定点
,与已知矛盾;
当
时,
的方程为
,直线过定点
.
所以,直线
过定点,定点坐标为
.
例3、(07上海春18)如图,在直角坐标系
中,设椭圆
![]()
的左右两个焦点分别为![]()
过右焦点
且与
轴垂直的直线
与椭圆
相交,其中一个交点为![]()
(1) 求椭圆
的方程;
(2) 设椭圆
的一个顶点为
,直线
交椭圆
于另一点
,求△
的面积。
(1) [解法一]
轴,
的坐标为![]()
…… 2分
由题意可知
得 ![]()
所求椭圆方程为![]()
…… 6分
[解法二]由椭圆定义可知
![]()
由题意
,![]()
…… 2分
又由
△
可知
,
,
,又
,得![]()
椭圆
的方程为![]()
…… 6分
[解] (2) 直线
的方程为![]()
…… 8分
由
得点
的纵坐标为![]()
…… 10分
又
,![]()
…… 14分
例4、(06四川)如图把椭圆
的长轴
分成8分,过每个分点作
轴的垂线交椭圆的上半部分于
,
,……
七个点,
是椭圆的一个焦点,则
____________.
例5、(05全国Ⅲ)设椭圆的两个焦点分别为
,过
作椭圆长轴的垂线交椭圆于点
,若
为等腰直角三角形,则椭圆的离心率为( )
A、
B、
C、
D、![]()
例6、(05上海19)如图,点
、
分别是椭圆
长轴的左、右端点,点
是椭圆的右焦点,点
在椭圆上,且位于
轴上方,
.(1)求点
的坐标;(2)设
是椭圆长轴
上的一点,
到直线
的距离等于
,求椭圆上的点到点
的距离
的最小值.
[解](1)由已知可得点A(-6,0),F(4,0)
设点P的坐标是
,由已知得
![]()
由于![]()
(2)直线AP的方程是![]()
设点M的坐标是(m,0),则M到直线AP的距离是
,
于是![]()
椭圆上的点
到点M的距离d有
![]()
由于![]()
例7、(05湖南19)已知椭圆
:
+
=1(
)的左.右焦点为
,离心率为
. 直线
与
轴.
轴分别交于点
,
是直线
与椭圆
的一个公共点,
是点
关于直线
的对称点,设
=![]()
。(Ⅰ)证明:
;(Ⅱ)确定
的值,使得
是等腰三角形。
(Ⅰ)证法一:因为A、B分别是直线l:
与x轴、y轴的交点,所以A、B的坐标分别是
.
所以点M的坐标是(
). 由![]()
即![]()
证法二:因为A、B分别是直线l:
与x轴、y轴的交点,所以A、B的坐标分别是
设M的坐标是![]()
所以
因为点M在椭圆上,所以 ![]()
即![]()
解得![]()
(Ⅱ)解法一:因为PF1⊥l,所以∠PF1F2=90°+∠BAF1为钝角,要使△PF1F2为等腰三角形,必有|PF1|=|F1F2|,即![]()
设点F1到l的距离为d,由![]()
得
所以![]()
即当
△PF1F2为等腰三角形.
解法二:因为PF1⊥l,所以∠PF1F2=90°+∠BAF1为钝角,要使△PF1F2为等腰三角形,必有|PF1|=|F1F2|,
设点P的坐标是
,
则![]()
由|PF1|=|F1F2|得![]()
两边同时除以4a2,化简得
从而![]()
于是
. 即当
时,△PF1F2为等腰三角形。
(三)解答题:
11、(07安徽)如图,曲线
的方程为
.以原点为圆心.以
为半径的圆分别与曲线
和
轴的正半轴相交于点
与点
.直线
与
轴相交于点
.
(Ⅰ)求点
的横坐标
与点
的横坐标
的关系式;(Ⅱ)设曲线
上点
的横坐标为
,
求证:直线
的斜率为定值。
|
12、(06上海春)学校科技小组在计算机上模拟航天器变轨返回试验. 设计方案如图:航天器运行(按顺时针方向)的轨迹方程为
,变轨(即航天器运行轨迹由椭圆变为
抛物线)后返回的轨迹是以
轴为对称轴、
为顶点的抛物线的实线部分,降落点为
。观测点
同时跟踪航天器。
(1)求航天器变轨后的运行轨迹所在的曲线方程;
(2)试问:当航天器在
轴上方时,观测点
测得离航天器的距离分别为多少时,应向航天器发出变轨指令?
[解](1)设曲线方程为
, 由题意可知,
.
.
……4分
曲线方程为
.
……6分
(2)设变轨点为
,根据题意可知
得
,
或
(不合题意,舍去).
.
……9分
得
或
(不合题意,舍去). ![]()
点的坐标为
,
……11分
.
答:当观测点
测得
距离分别为
时,应向航天器发出变轨指令。
……14分
13、(04全国Ⅱ21)给定抛物线
:
,
是
的焦点,过点
的直线
与
相交于
两点.(Ⅰ)设
的斜率为1,求
与
夹角的大小;(Ⅱ)设
=
,若
∈[4,9],求
在
轴上截距的变化范围。
解:(I)C的焦点为F(1,0),直线l的斜率为1,所以l的方程为y=x-1.
将y=x-1代入方程y2=4x,并整理得x2-6x+1=0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),则有x1+x2=6,x1x2=1,
=(x1,y1)·(x2,y2)=x1x2+y1y2=2x1x2-(x1+x2)+1=-3.
![]()
cos<
>=![]()
所以
与
夹角的大小为
-arccos
。
解:(II)由题设知
得:(x2-1,y2)=λ(1-x1,-y1),即![]()
由 (2)得y22=λ2y12, ∵y12=4x1,y22=4x2,∴x2=λ2x1
……………………………………(3)
联立(1)(3)解得x2=λ.依题意有λ>0.
∴B(λ,2
)或B(λ,-2
),又F(1,0),
得直线l的方程为(λ-1)y=2
(x-1)或(λ-1)y=-2
(x-1)![]()
当λ∈[4,9]时,l在y轴上的截距为
或-![]()
![]()
由
=
,可知
在[4,9]上是递减的,
∴![]()
![]()
,-
-![]()
![]()
![]()
直线l在y轴上截距的变化范围是
。
(二)填空题:
8、(07广东)在平面直角坐标系
中,有一定点
,若线段
的垂直平分线过抛物线
的焦点,则该抛物线的准线方程是
;
9、(06福建)已知直线
与抛物线
相切,则![]()
10、(05重庆16)连接抛物线上任意四点组成的四边形可能是 (填写所有正确选项的序号)。①菱形 ②有3条边相等的四边形 ③梯形 ④平行四边形 ⑤有一组对角相等的四边形。
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