9、.點Q的坐標為(0,)或(0,-).
7.如圖,橢圓E:+=1(a>b>0)的離心率是,過點P(0,1)的動直線l與橢圓相交于A,B兩點.當直線l平行于x軸時,直線l被橢圓E截得的線段長為2.
(1)求橢圓E的方程;
(2)在平面直角坐標系xOy中,是否存在與點P不同的定點Q,使得=恒成立?若存在,求出點Q的坐標;若不存在,請說明理由.
解 (1)由已知,點(,1)在橢圓E上,因此,解得a=2,b=.
所以橢圓E的方程為+=1.
(2)當直線l與x軸平行時,設直線l與橢圓相交于C,D兩點.
如果存在定點Q滿足條件,則有==1,即|QC|=|QD|.
所以Q點在y軸上,可設Q
10、點的坐標為(0,y0).
當直線l與x軸垂直時,設直線l與橢圓相交于M,N兩點,
則M,N的坐標分別為(0,),(0,-).
由=,有=,解得y0=1或y0=2.
所以,若存在不同于點P的定點Q滿足條件,則Q點坐標只可能為(0,2).
下面證明:對任意直線l,均有=.
當直線l的斜率不存在時,由上可知,結論成立.
當直線l的斜率存在時,可設直線l的方程為y=kx+1,A,B的坐標分別為(x1,y1),(x2,y2).
聯(lián)立得(2k2+1)x2+4kx-2=0.
其判別式Δ=(4k)2+8(2k2+1)>0,
所以x1+x2=-,x1x2=-.
因此+==2k.
易知
11、,點B關于y軸對稱的點B′的坐標為(-x2,y2).
又kQA===k-,
kOB′===-k+=k-,
所以kQA=kQB′,即Q,A,B′三點共線.
所以===.
故存在與P不同的定點Q(0,2),使得=恒成立.
8.已知拋物線C1:x2=4y的焦點F也是橢圓C2:+=1(a>b>0)的一個焦點,C1與C2的公共弦的長為2.
(1)求C2的方程;
(2)過點F的直線l與C1相交于A,B兩點,與C2相交于C,D兩點,且與同向.
①|(zhì)AC|=|BD|,求直線l的斜率;
②設C1在點A處的切線與x軸的交點為M.證明:直線l繞點F旋轉(zhuǎn)時,△MFD總是鈍角三角形.
解 (1)由
12、C1:x2=4y知其焦點F的坐標為(0,1).因為F也是橢圓C2的一個焦點,所以a2-b2=1.①
又C1與C2的公共弦的長為2,C1與C2都關于y軸對稱,且C1的方程為x2=4y,
由此易知C1與C2的公共點的坐標為,所以+=1.②
聯(lián)立①,②得a2=9,b2=8.故C2的方程為+=1.
(2)如圖,設A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3),D(x4,y4).
①因為與同向,且|AC|=|BD|,所以=,從而x3-x1=x4-x2,即x1-x2=x3-x4,于是(x1+x2)2-4x1x2=(x3+x4)2-4x3x4.③
設直線方程有兩種形式,第一種,y=kx
13、+m,注意斜率不存在的情況;第二種,x=ty+n.注意與x軸平行的情況.
設直線l的斜率為k,則l的方程為y=kx+1.
由得x2-4kx-4=0.而x1,x2是這個方程的兩根,所以x1+x2=4k,x1x2=-4.④
由得(9+8k2)x2+16kx-64=0.而x3,x4是這個方程的兩根,所以x3+x4=-,x3x4=-.⑤
將④,⑤代入③,得16(k2+1)=+,
即16(k2+1)=,
所以(9+8k2)2=169,解得k=,即直線l的斜率為.
②證明:由x2=4y得y′=,所以C1在點A處的切線方程為y-y1=(x-x1),即y=-.
令y=0得x=,即M,所以=.而
14、=(x1,y1-1),于是=-y1+1=+1>0,
因此∠AFM是銳角,從而∠MFD=180-∠AFM是鈍角.故直線l繞點F旋轉(zhuǎn)時,△MFD總是鈍角三角形.
9.已知拋物線C:y2=2px(p>0)的焦點為F,A為C上異于原點的任意一點,過點A的直線l交C于另一點B,交x軸的正半軸于點D,且有|FA|=|FD|.當點A的橫坐標為3時,△ADF為正三角形.
(1)求C的方程;
(2)若直線l1∥l,且l1和C有且只有一個公共點E,
①證明直線AE過定點,并求出定點坐標;
②△ABE的面積是否存在最小值?若存在,請求出最小值;若不存在,請說明理由.
解 (1)由題意知F,
設D(t
15、,0)(t>0),則FD的中點為.
因為|FA|=|FD|,由拋物線的定義知3+=,
解得t=3+p或t=-3(舍去).由=3,解得p=2.
所以拋物線C的方程為y2=4x.
(2)①證明:由(1)知F(1,0).
設A(x0,y0)(x0y0≠0),D(xD,0)(xD>0),
因為|FA|=|FD|,則|xD-1|=x0+1.
由xD>0得xD=x0+2,故D(x0+2,0).故直線AB的斜率kAB=-.
因為直線l1和直線AB平行,設直線l1的方程為y=-x+b,
代入拋物線方程得y2+y-=0,
由題意Δ=+=0,得b=-.
設E(xE,yE),則yE=-,xE=
16、.
當y≠4時,kAE==-=,
可得直線AE的方程為y-y0=(x-x0),
由y=4x0,整理可得y=(x-1),
直線AE恒過點F(1,0).
當y=4時,直線AE的方程為x=1,過點F(1,0).
所以直線AE過定點F(1,0).
②由①知直線AE過焦點F(1,0),
所以|AE|=|AF|+|FE|=(x0+1)+=x0++2.
設直線AE的方程為x=my+1,
因為點A(x0,y0)在直線AE上,故m=.
設B(x1,y1),直線AB的方程為y-y0=-(x-x0),
由于y0≠0,可得x=-y+2+x0,
代入拋物線方程得y2+y-8-4x0=0.所以y
17、0+y1=-,
可求得y1=-y0-,x1=+x0+4.
所以點B到直線AE的距離為
d=
==4.
則△ABE的面積S=4≥16,
當且僅當=x0,即x0=1時等號成立.
所以△ABE的面積的最小值為16.
10.已知橢圓C:+=1(a>b>0)的焦距為4,其短軸的兩個端點與長軸的一個端點構成正三角形.
(1)求橢圓C的標準方程;
(2)設F為橢圓C的左焦點,T為直線x=-3上任意一點,過F作TF的垂線交橢圓C于點P,Q.
①證明:OT平分線段PQ(其中O為坐標原點);
②當最小時,求點T的坐標.
解 (1)由已知可得
解得a2=6,b2=2,
所以橢圓C的標準
18、方程是+=1.
(2)①證明:由(1)可得,F(xiàn)的坐標是(-2,0),設T點的坐標為(-3,m).則直線TF的斜率kTF==-m.
當m≠0時,直線PQ的斜率kPQ=.直線PQ的方程是x=my-2.
當m=0時,直線PQ的方程是x=-2,也符合x=my-2的形式.
設P(x1,y1),Q(x2,y2),將直線PQ的方程與橢圓C的方程聯(lián)立,得
消去x,得(m2+3)y2-4my-2=0,
其判別式Δ=16m2+8(m2+3)>0.
所以y1+y2=,y1y2=,
x1+x2=m(y1+y2)-4=.
所以PQ的中點M的坐標為.
所以直線OM的斜率kOM=-,
又直線OT的斜率
19、kOT=-,所以點M在直線OT上,因此OT平分線段PQ.
②由①可得,|TF|=,
|PQ|=
=
=
=.
所以=
=≥ =.
當且僅當m2+1=,即m=1時,等號成立,此時取得最小值.所以當最小時,T點的坐標是(-3,1)或(-3,-1).
11.如圖,設橢圓C:+=1(a>b>0),動直線l與橢圓C只有一個公共點P,且點P在第一象限.
(1)已知直線l的斜率為k,用a,b,k表示點P的坐標;
(2)若過原點O的直線l1與l垂直,證明:點P到直線l1的距離的最大值為a-b.
解 (1)設直線l的方程為y=kx+m(k<0),由
消去y得(b2+a2k2)x2
20、+2a2kmx+a2m2-a2b2=0.
由于l與C只有一個公共點,故Δ=0,即b2-m2+a2k2=0,解得點P的坐標為.又點P在第一象限,故點P的坐標為P.
(2)證明:由于直線l1過原點O且與l垂直,故直線l1的方程為x+ky=0,所以點P到直線l1的距離d=,
整理得d= .
因為a2k2+≥2ab,所以
≤=a-b,
當且僅當k2=時等號成立.
所以,點P到直線l1的距離的最大值為a-b.
12.已知雙曲線E:-=1(a>0,b>0)的兩條漸近線分別為l1:y=2x,l2:y=-2x.
(1)求雙曲線E的離心率;
(2)如圖,O為坐標原點,動直線l分別交直線l1,
21、l2于A,B兩點(A,B分別在第一、四象限),且△OAB的面積恒為8.試探究:是否存在總與直線l有且只有一個公共點的雙曲線E?若存在,求出雙曲線E的方程;若不存在,說明理由.
解 解法一:(1)因為雙曲線E的漸近線分別為y=2x,y=-2x,所以=2,所以=2,故c=a,
從而雙曲線E的離心率e==.
(2)由(1)知,雙曲線E的方程為-=1.
設直線l與x軸相交于點C.
當l⊥x軸時,若直線l與雙曲線E有且只有一個公共點,則|OC|=a,|AB|=4a,
又因為△OAB的面積為8,所以|OC||AB|=8,
因此a4a=8,解得a=2,
此時雙曲線E的方程為-=1.
22、
若存在滿足條件的雙曲線E,則E的方程只能為-=1.
以下證明:當直線l不與x軸垂直時,雙曲線E:-=1也滿足條件.
設直線l的方程為y=kx+m,依題意,得k>2或k<-2,則C.記A(x1,y1),B(x2,y2).
由得y1=,同理得y2=,
由S△OAB=|OC||y1-y2|得,
=8,
即m2=4|4-k2|=4(k2-4).
由得(4-k2)x2-2kmx-m2-16=0.
因為4-k2<0,所以Δ=4k2m2+4(4-k2)(m2+16)=-16(4k2-m2-16),
又因為m2=4(k2-4),所以Δ=0,即l與雙曲線E有且只有一個公共點.
因此,存在總
23、與l有且只有一個公共點的雙曲線E,且E的方程為-=1.
解法二:(1)同解法一.
(2)由(1)知,雙曲線E的方程為-=1.
設直線l的方程為x=my+t,A(x1,y1),B(x2,y2).
依題意得-
24、即4m2a2+t2-a2=0,即4m2a2+4(1-4m2)-a2=0,
即(1-4m2)(a2-4)=0,所以a2=4,
因此,存在總與l有且只有一個公共點的雙曲線E,且E的方程為-=1.
解法三:(1)同解法一.
(2)當直線l不與x軸垂直時,設直線l的方程為y=kx+m,A(x1,y1),B(x2,y2).
依題意得k>2或k<-2.
由得(4-k2)x2-2kmx-m2=0,
因為4-k2<0,Δ>0,所以x1x2=,
又因為△OAB的面積為8,
所以|OA||OB|sin∠AOB=8,
又易知sin∠AOB=,
所以=8,化簡得x1x2=4.所以=4,即m2=4(k2-4).
由(1)得雙曲線E的方程為-=1,
由得(4-k2)x2-2kmx-m2-4a2=0,
因為4-k2<0,直線l與雙曲線E有且只有一個公共點當且僅當Δ=4k2m2+4(4-k2)(m2+4a2)=0,
即(k2-4)(a2-4)=0,所以a2=4,
所以雙曲線E的方程為-=1.
當l⊥x軸時,由△OAB的面積等于8可得l:x=2,又易知l:x=2與雙曲線E:-=1有且只有一個公共點.
綜上所述,存在總與l有且只有一個公共點的雙曲線E,且E的方程為-=1.