椭 圆
一、椭圆的概念及标准方程
1、若椭圆经过两点,,求该椭圆的方程。
解:设椭圆方程为(),
由得,所以,椭圆方程为.
点评:求椭圆的方程首先清楚椭圆的定义,还要知道椭圆中一些几何要素与椭圆方程间的关系
3、(2009全国卷Ⅰ文)已知椭圆的右焦点为F,右准线,点,线段AF交C于点B。若,则=
(A) (B) 2 (C) (D) 3
解:过点B作于M,并设右准线与x轴的交点为N,易知FN=1.由题意,故.又由椭圆的第二定义,得.故选A
作业:1、(2009广东卷)巳知椭圆的中心在坐标原点,长轴在轴上,离心率为,且上一
点到的两个焦点的距离之和为12,则椭圆的方程为 .
【解析】,,,,则所求椭圆方程为.
2、(2009陕西卷)“”是“方程”表示焦点在y轴上的椭圆”的
(A)充分而不必要条件 (B)必要而不充分条件
(C)充要条件 (D) 既不充分也不必要条件
解析:将方程转化为 , 根据椭圆的定义,要使焦点在y轴上必须满足所以,故选C
二、椭圆的性质
1、(2009全国卷Ⅰ)已知椭圆的右焦点为,右准线为,点,线段交于点
若,则=( )
A. B. 2 C. D. 3
【解析】过点B作于M,并设右准线与X轴的交点为N,易知FN=1.由题意,故.又由椭圆的第二定义,得.故选A
2、(2009浙江)已知椭圆的左焦点为,右顶点为,点在椭圆上,且轴, 直线交轴于点.若,则椭圆的离心率是( )21世纪教育网
A. B. C. D.
【解析】对于椭圆,因为,则 21世纪教育网
3、(2009重庆卷)已知椭圆的左、右焦点分别为,若椭圆上存在一点使,则该椭圆的离心率的取值范围为 .
解法1,因为在中,由正弦定理得
则由已知,得,即
设点由焦点半径公式,得则
记得由椭圆的几何性质知,整理得解得,故椭圆的离心率
解法2 由解析1知由椭圆的定义知 ,由椭圆的几何性质知所以以下同解析1.
作业:1、(2009江西卷)过椭圆()的左焦点作轴的垂线交椭圆于点,为右焦点,若,则椭圆的离心率为( )
A. B. C. D. 21世纪教育网
【解析】因为,再由有从而可得,故选B
2、(2009江苏卷)在平面直角坐标系中,为椭圆的四个顶点,为其右焦点,直线与直线相交于点T,线段与椭圆的交点恰为线段的中点,则该椭圆的离心率为 .
解:直线的方程为:;直线的方程为:
二者联立解得:, 则在椭圆上,
, 解得:
三、双曲线的性质
1、(2009江西卷)设和为双曲线()的两个焦点, 若,是正三角形的三个顶点,则双曲线的离心率为
A. B. C. D.3
【解析】由有,则,故选B.
2、(2009四川卷)已知双曲线的左、右焦点分别是、,其一条渐近线方程为,点在双曲线上.则·=( )
A. -12 B. -2 C. 0 D. 4
【解析】由渐近线方程为知双曲线是等轴双曲线,∴双曲线方程是,于是两焦点坐标分别是(-2,0)和(2,0),且或.不妨去,则,.∴·=
3、(2009全国卷Ⅱ)已知双曲线的右焦点为,过且斜率为的直线交
于两点,若,则的离心率为 ( )
m A. B. C. D.
【解析】设双曲线的右准线为,过分 别作于,于, ,由直线AB的斜率为,知直线AB的倾斜角,
由双曲线的第二定义有.
又 .
4、(2009辽宁卷)以知F是双曲线的左焦点,是双曲线右支上的动点,则的最小值为 。
【解析】注意到P点在双曲线的两只之间,且双曲线右焦点为F’(4,0),于是由双曲线性质|PF|-|PF’|=2a=4
而|PA|+|PF’|≥|AF’|=5两式相加得|PF|+|PA|≥9,当且仅当A、P、F’三点共线时等号成立
作业:1、(2009全国卷Ⅰ)设双曲线(a>0,b>0)的渐近线与抛物线y=x2 +1相切,则该双曲线的离心率等于( )
A. B.2 C. D.
【解析】设切点,则切线的斜率为.
由题意有又解得: .
2、(2009浙江)过双曲线的右顶点作斜率为的直线,该直线与双曲线的两条渐近线的交点分别为.若,则双曲线的离心率是 ( )
A. B. C. D.
【解析】对于,则直线方程为,直线与两渐近线的交点为B,C,则有
,因.
3、(2009湖南卷)已知以双曲线C的两个焦点及虚轴的两个端点为原点的四边形中,有一个内角为60 ,则双曲线C的离心率为 .
【解析】连虚轴一个端点、一个焦点及原点的三角形,由条件知,这个三角形的两边直角分别是是虚半轴长,是焦半距,且一个内角是,即得,所以,所以,离心率.
四、抛物线方程
1、(2009宁夏海南卷)已知抛物线C的顶点坐标为原点,焦点在x轴上,直线y=x与抛物线C交于A,B两点,若为的中点,则抛物线C的方程为 。
【解析】设抛物线为y2=kx,与y=x联立方程组,消去y,
得:x2-kx=0,=k=2×2,故.
五、抛物线的性质
1、(2009全国卷I)抛物线上的点到直线距离的最小值是( )
A. B. C. D.
解析:(1)设抛物线上一点为(m,-m2),该点到直线的距离为,当m=时,取得最小值为,选A;
2、对于顶点在原点的抛物线,给出下列条件:
①焦点在y轴上;
②焦点在x轴上;
③抛物线上横坐标为1的点到焦点的距离等于6;
④抛物线的通径的长为5;
⑤由原点向过焦点的某条直线作垂线,垂足坐标为(2,1)。
能使这抛物线方程为y2=10x的条件是 .(要求填写合适条件的序号)
答案:②,⑤
解析:从抛物线方程易得②,分别按条件③、④、⑤计算求抛物线方程,从而确定⑤。
3、对于抛物线y2=4x上任意一点Q,点P(a,0)都满足|PQ|≥|a|,则a的取值范围是( )
A.(-∞,0) B.(-∞,2 C.[0,2] D.(0,2)
答案:B解析:设点Q的坐标为(,y0),由 |PQ|≥|a|,得y02+(-a)2≥a2.
整理,得:y02(y02+16-8a)≥0,∵y02≥0,∴y02+16-8a≥0.即a≤2+恒成立.而2+的最小值为2.∴a≤2.选B。
4、(2009北京)点在直线上,若存在过的直线交抛物线于两点,且,则称点为“点”,那么下列结论中正确的是 ( )
A.直线上的所有点都是“点” B.直线上仅有有限个点是“点”
C.直线上的所有点都不是“点 D.直线上有无穷多个点(点不是所有的点)是“点”
【解析】如图,
设,则,
∵,∴
消去n,整理得关于x的方程 (1)
∵恒成立,
∴方程(1)恒有实数解,∴应选A.
5、(2009四川卷)已知直线和直线,抛物线上一动点到直线和直线的距离之和的最小值是( )
A.2 B.3 C. D.
【解析1】直线为抛物线的准线,由抛物线的定义知,P到的距离等于P到抛物线的焦点的距离,故本题化为在抛物线上找一个点使得到点和直线的距离之和最小,最小值为到直线的距离,即,故选择A。
作业:1、(2009山东卷)设斜率为2的直线过抛物线的焦点F,且和轴交于点A,若△OAF(O为坐标原点)的面积为4,则抛物线方程为( ).
A. B. C. D.
【解析】 抛物线的焦点F坐标为,则直线的方程为,它与轴的交点为A,所以△OAF的面积为,解得.所以抛物线方程为,故选B.
2、(2009全国卷Ⅱ)已知直线与抛物线C:相交A、B两点,F为C的焦点。若,则k= ( )
A. B. C. D.
【解析】本题考查抛物线的第二定义,由直线方程知直线过定点即抛物线焦点(2,0),由及第二定义知联立方程用根与系数关系可求k=.
3、(2009天津卷)设抛物线=2x的焦点为F,过点M(,0)的直线与抛物线相交于A,B两点,与抛物线的准线相交于C,=2,则BCF与ACF的面积之比=( )
A. B. C. D.
解:由题知,
又
由A、B、M三点共线有
即,故, ∴,故选择A。
圆锥曲线作业
1、已知是椭圆的两个焦点,过且与椭圆长轴垂直的直线交椭圆于A、B两点,若是等腰直角三角形,则这个椭圆的离心率是( C )
A、 B、 C、 D、
2、已知点、分别是双曲线的左、右焦点,过且垂直于轴的直线与双曲线交于、两点,若为锐角三角形,则该双曲线的离心率的取值范围是( D )
A. B. C.(1,2) D.
3、对于曲线C∶=1,给出下面四个命题:
①由线C不可能表示椭圆;
②当1<k<4时,曲线C表示椭圆;
③若曲线C表示双曲线,则k<1或k>4;
④若曲线C表示焦点在x轴上的椭圆,则1<k<
其中所有正确命题的序号为___③④__________.
4、已知在直角坐标系中,两定点坐标为A(-4,0),B(4,0),一动点M(x,y)满足条件,则点M的轨迹方程是
5、椭圆的中心是原点O,它的短轴长为2,相应于焦点F(c,0)(c>0)的准线(准线方程x=,其中a为长半轴,c为半焦距)与x轴交于点A,,过点A的直线与椭圆相交于点P、Q。
求椭圆方程;
求椭圆的离心率;
若,求直线PQ的方程。
解:(1)由已知得,解得: 所求椭圆方程为
(2)因,得
(3)因点即A(3,0),设直线PQ方程为………………8分
则由方程组,消去y得:
设点则……………………10分
因,得,
又,代入上式得
,故
解得:,所求直线PQ方程为
圆锥曲线综合题
题型1:圆锥曲线中最值和范围问题
1、(2009四川卷)已知直线和直线,抛物线上一动点到直线和直线的距离之和的最小值是( )
A.2 B.3 C. D.
【解析1】直线为抛物线的准线,由抛物线的定义知,P到的距离等于P到抛物线的焦点的距离,故本题化为在抛物线上找一个点使得到点和直线的距离之和最小,最小值为到直线的距离,即,故选择A。
【解析2】如图,由题意可知
2、(2009陕西卷)已知双曲线C的方程为,离心率,顶点到渐近线的距离为。
(1)求双曲线C的方程;
(2)如图,P是双曲线C上一点,A,B两点在双曲线C的两条渐近线上,且分别位于第一、二象限,若,求面积的取值范围。
方法一 解(Ⅰ)由题意知,双曲线C的顶点(0,a)到渐近线,所以所以
由所以曲线的方程是
(Ⅱ)由(Ⅰ)知双曲线C的两条渐近线方程为
设由
将P点的坐标代入因为
又所以
记则
由又S(1)=2,当时,面积取到最小值,当当时,面积取到最大值,所以面积范围是
作业:1、(2009江苏卷)在平面直角坐标系中,抛物线C的顶点在原点,经过点A(2,2),其焦点F在轴上。
(1)求抛物线C的标准方程;
(2)求过点F,且与直线OA垂直的直线的方程;
(3)设过点的直线交抛物线C于D、E两点,ME=2DM,记D和E两点间的距离为,求关于的表达式。
题型2:定值问题
1、(2009辽宁卷)已知,椭圆C以过点A(1,),两个焦点为(-1,0)(1,0)。
求椭圆C的方程;
E,F是椭圆C上的两个动点,如果直线AE的斜率与AF的斜率互为相反数,证明直线EF的斜率为定值,并求出这个定值。
(Ⅰ)解 由题意,c=1,可设椭圆方程为。 因为A在椭圆上,所以,解得=3,=(舍去)。所以椭圆方程为 .
(Ⅱ)证明 设直线AE方程:得,代入得
设E(,),F(,).因为点A(1,)在椭圆上,所以,
。 又直线AF的斜率与AE的斜率互为相反数,在上式中以代,可得
, 。所以直线EF的斜率。
即直线EF的斜率为定值,其值为。
2、(2009北京)已知双曲线的离心率为,右准线方程为
(Ⅰ)求双曲线的方程;
(Ⅱ)设直线是圆上动点处的切线,与双曲线交于不同的两点,证明的大小为定值.
【解法1】本题主要考查双曲线的标准方程、圆的切线方程等基础知识,考查曲线和方程
的关系等解析几何的基本思想方法,考查推理、运算能力.
(Ⅰ)由题意,得,解得, ∴,∴所求双曲线的方程为.
(Ⅱ)点在圆上,圆在点处的切线方程为,
化简得.由及得,
∵切线与双曲线C交于不同的两点A、B,且,∴,且,设A、B两点的坐标分别为,
则,∵,且
,
.∴ 的大小为.
【解法2】(Ⅰ)同解法1.(Ⅱ)点在圆上,
圆在点处的切线方程为,化简得.由及得
①
②
∵切线与双曲线C交于不同的两点A、B,且,
∴,设A、B两点的坐标分别为,
则,∴,∴ 的大小为.
(∵且,∴,从而当时,方程①和方程②的判别式均大于零).
作业:1、已知抛物线C:上横坐标为4的点到焦点的距离为5.
(Ⅰ)求抛物线C的方程;
(Ⅱ)设直线与抛物线C交于两点,,且(,且为常数).过弦AB的中点M作平行于轴的直线交抛物线于点D,连结AD、 BD得到.
(1)求证:;
(2)求证:的面积为定值.
解 (1)依题意得:,解得.所以抛物线方程为 .
(2)由方程组消去得:.(※)依题意可知:.
由已知得,. 由,得,
即,整理得.所以 .
(Ⅲ)由(Ⅱ)知中点,所以点,依题意知.又因为方程(※)中判别式,得.
所以 ,由(Ⅱ)可知,所以.
又为常数,故的面积为定值.
题型3、存在性问题
1、(2009年广东卷)已知椭圆G的中心在坐标原点,长轴在轴上,离心率为,两个焦点分别为和,椭圆G上一点到和的距离之和为12.圆:的圆心为点.
(1)求椭圆G的方程
(2)求的面积
(3)问是否存在圆包围椭圆G?请说明理由.
解(1)设椭圆G的方程为: ()半焦距为c;则 , 解得 , 所求椭圆G的方程为:.
(2 )点的坐标为
(3)若,由可知点(6,0)在圆外,
若,由可知点(-6,0)在圆外;
不论K为何值圆都不能包围椭圆G.
2、(2009福建卷)已知直线经过椭圆 的左顶点A和上顶点D,椭圆的右顶点为,点和椭圆上位于轴上方的动点,直线,与直线
分别交于两点。
(I)求椭圆的方程;
(Ⅱ)求线段MN的长度的最小值;
(Ⅲ)当线段MN的长度最小时,在椭圆上是否存在这样的点,使得的面积为?若存在,确定点的个数,若不存在,说明理由
解 方法一(I)由已知得,椭圆的左顶点为上顶点为
故椭圆的方程为
(Ⅱ)直线AS的斜率显然存在,且,故可设直线的方程为,从而
由得0
设则得,从而 即又
由得故
又 当且仅当,即时等号成立
时,线段的长度取最小值
(Ⅲ)由(Ⅱ)可知,当取最小值时, 此时的方程为
要使椭圆上存在点,使得的面积等于,只须到直线的距离等于,所以在平行于且与距离等于的直线上。设直线则由解得或
作业:1、(2009全国卷Ⅱ)
(Ⅰ)求a,b的值;
(Ⅱ)C上是否存在点P,使得当l绕F转到某一位置时,有 成立?
若存在,求出所有的P的坐标与l的方程;若不存在,说明理由。
解(Ⅰ)设 当的斜率为1时,其方程为到的距离为
, 故 , 由 ,得 ,=
(Ⅱ)C上存在点,使得当绕转到某一位置时,有成立。
由 (Ⅰ)知C的方程为+=6. 设
(ⅰ) C 成立的充要条件是, 且
整理得
故 ①
将
于是 , =,
代入①解得,,此时于是=, 即
因此, 当时,, ;
当时,, 。
(ⅱ)当垂直于轴时,由知,C上不存在点P使成立。
综上,C上存在点使成立,此时的方程为.
题型4:知识交汇题
1、(2009宁夏海南卷)已知椭圆的中心为直角坐标系的原点,焦点在轴上,它的一个项点到两个
焦点的距离分别是7和1
(1)求椭圆的方程‘
(2)若为椭圆的动点,为过且垂直于轴的直线上的点,(e为椭圆C的离心率),求点的轨迹方程,并说明轨迹是什么曲线。
解(1)设椭圆长半轴长及分别为a,c,由已知得 { 解得a=4,c=3,
所以椭圆C的方程为
(Ⅱ)设M(x,y),P(x,),其中由已知得
而,故 ① 由点P在椭圆C上得 ,
代入①式并化简得所以点M的轨迹方程为轨迹是两条平行于x轴的线段.
2、(2009广东卷)已知曲线与直线交于两点和,且.记曲线在点和点之间那一段与线段所围成的平面区域(含边界)为.设点是上的任一点,且点与点和点均不重合.
(1)若点是线段的中点,试求线段的中点的轨迹方程;
(2)若曲线与有公共点,试求的最小值.
解(1)联立与得,则中点,
设线段的中点坐标为,则,即,又点在曲线上,
∴化简可得,又点是上的任一点,
且不与点和点重合,则,即,
∴中点的轨迹方程为().
(2)曲线,
即圆:,其圆心坐标为,半径
由图可知,当时,曲线与点有公共点;
当时,要使曲线与点有公共点,只需圆心到直线的距离,得,则的最小值为.
作业:1、(2009安徽卷)点在椭圆上,直线与直线垂直,O为坐标原点,直线OP的倾斜角为,直线的倾斜角为.
(I)证明: 点是椭圆与直线的唯一交点;
(II)证明:构成等比数列.
证明 (I)(方法一)由得代入椭圆,
得.将代入上式,得从而因此,方程组有唯一解,即直线与椭圆有唯一交点P.
(方法二)显然P是椭圆与的交点,若Q是椭圆与的交点,代入的方程,得
即故P与Q重合。
(方法三)在第一象限内,由可得
椭圆在点P处的切线斜率
切线方程为即。因此,就是椭圆在点P处的切线。
根据椭圆切线的性质,P是椭圆与直线的唯一交点。
(II)的斜率为的斜率为
由此得构成等比数列。
2、(2009江西卷)如图,已知圆是椭圆的内接△的内切圆, 其中为椭圆的左顶点.
(1)求圆的半径;
(2)过点作圆的两条切线交椭圆于两点,
证明:直线与圆相切.
(1)解 设,过圆心作于,交长轴于
由得,即 (1)
而点在椭圆上, (2)
由(1)、 (2)式得,解得或(舍去)
(2) 证明设过点与圆相切的直线方程为:
(3)则,即 (4)解得
将(3)代入得,则异于零的解为
设,,则
则直线的斜率为:
于是直线的方程为: 即
则圆心到直线的距离
故结论成立.
直线与圆锥曲线的位置关系
一、直线与椭圆的位置关系
1、已知椭圆:,过左焦点F作倾斜角为的直线交椭圆于A、B两点,求弦AB的长
解析:a=3,b=1,c=2,则F(-2,0)。由题意知:与
联立消去y得:。
设A(、B(,则是上面方程的二实根,由违达定理,,,又因为A、B、F都是直线上的点,
所以|AB|=
点评:也可让学生利用“焦半径”公式计算。
2、已知椭圆C的焦点分别为F1(,0)和F2(2,0),长轴长为6,设直线y=x+2交椭圆C于A、B两点,求线段AB的中点坐标。
解析:设椭圆C的方程为,由题意a=3,c=2,于是b=1.
∴椭圆C的方程为+y2=1.由得10x2+36x+27=0,
因为该二次方程的判别式Δ>0,所以直线与椭圆有两个不同的交点,设A(x1,y1),B(x2,y2),
则x1+x2=,故线段AB的中点坐标为()
作业:1、中心在原点,一个焦点为F1(0,)的椭圆截直线所得弦的中点横坐标为,求椭圆的方程
解析:设椭圆的标准方程为,由F1(0,)得
把直线方程代入椭圆方程整理得:。
设弦的两个端点为,则由根与系数的关系得:
,又AB的中点横坐标为,
,与方程联立可解出
故所求椭圆的方程为:。
2、(2009湖北卷)已知双曲线的准线过椭圆的焦点,则直线与椭圆至多有一个交点的充要条件是
A. B.
C. D.
【解析】易得准线方程是 所以 即所以方程是
联立可得由可解得A
二、直线与双曲线的位置关系
1、(1)过点与双曲线有且只有一个公共点的直线有几条,分别求出它们的方程。
(2)直线与双曲线相交于A、B两点,当为何值时,A、B在双曲线的同一支上?当为何值时,A、B分别在双曲线的两支上?
解析:(1)解:若直线的斜率不存在时,则,此时仅有一个交点,满足条件;
若直线的斜率存在时,设直线的方程为则,
, ∴,
,当时,方程无解,不满足条件;
当时,方程有一解,满足条件;
当时,令,
化简得:无解,所以不满足条件;所以满足条件的直线有两条和。
(2)把代入整理得:……(1)
当时,。由>0得且时,方程组有两解,直线与双曲线有两个交点。若A、B在双曲线的同一支,须>0 ,所以或。
故当或时,A、B两点在同一支上;当时,A、B两点在双曲线的两支上。
点评:与双曲线只有一个公共点的直线有两种。一种是与渐近线平行的两条与双曲线交于一点的直线。另一种是与双曲线相切的直线也有两条
作业:1、求直线被双曲线截得的弦长;
解析:由得得(*)
设方程(*)的解为,则有 得,
2、过双曲线的一焦点的直线垂直于一渐近线,且与双曲线的两支相交,求该双曲线离心率的范围。
解析:设双曲线的方程为,,渐近线,则过的直线方程为,则,代入得,
∴即得,∴,即得到。
三、直线与抛物线的位置关系
1、已知抛物线方程为,直线过抛物线的焦点F且被抛物线截得的弦长为3,求p的值。
解析:设与抛物线交于
由距离公式|AB|==
由
从而由于p>0,解得
2、直线y=x-1被抛物线y2=4x截得线段的中点坐标是_____.
解法一:设直线y=x-1与抛物线y2=4x交于A(x1,y1),B(x2,y2),其中点为P(x0,y0)。
由题意得,(x-1)2=4x,x2-6x+1=0。∴x0==3.y0=x0-1=2.∴P(3,2)。
解法二:y22=4x2,y12=4x1,y22-y12=4x2-4x1,=4.∴y1+y2=4,即y0=2,x0=y0+1=3。
故中点为P(3,2)。
3、(2009山东卷)设斜率为2的直线过抛物线的焦点F,且和轴交于点A,若△OAF(O为坐标原点)的面积为4,则抛物线方程为( ).
A. B. C. D.
解:抛物线的焦点F坐标为,则直线的方程为,它与轴的交点为A,所以△OAF的面积为,解得.所以抛物线方程为,故选B.
4、(2009全国卷Ⅱ)已知直线与抛物线C:相交A、B两点,F为C的焦点。若,则k= ( )
A. B. C. D.
【解析】本题考查抛物线的第二定义,由直线方程知直线过定点即抛物线焦点(2,0),由及第二定义知联立方程用根与系数关系可求k=.
作业:1、(2009宁夏海南卷)设已知抛物线C的顶点在坐标原点,焦点为F(1,0),直线l与抛物线C相交于A,B两点。若AB的中点为(2,2),则直线l的方程为_____________.
【解析】抛物线的方程为,
2、(2009福建卷)过抛物线的焦点F作倾斜角为的直线交抛物线于A、B两点,若线段AB的长为8,则________________
【解析】由题意可知过焦点的直线方程为,联立有,又。
轨 迹 方 程
一、直接法
1、一动圆与圆外切,同时与圆内切,求动圆圆心的轨迹方程,并说明它是什么样的曲线。
解析:(1)(法一)设动圆圆心为,半径为,设已知圆的圆心分别为、,
将圆方程分别配方得:,,
当与相切时,有 ①
当与相切时,有 ②
将①②两式的两边分别相加,得,
即 ③
移项再两边分别平方得:
两边再平方得:,整理得,
所以,动圆圆心的轨迹方程是,轨迹是椭圆。由解法一可得方程,
由以上方程知,动圆圆心到点和的距离和是常数,所以点的轨迹是焦点为、,长轴长等于的椭圆,并且椭圆的中心在坐标原点,焦点在轴上,
∴,,∴,,∴,∴圆心轨迹方程为。
二、定义法
1、若点到直线的距离比它到点的距离小1,则点的轨迹为( D )21世纪
A.圆 B.椭圆 C.双曲线 D.抛物线
三、相关点代入法
1、双曲线有动点,是曲线的两个焦点,求的重心的轨迹方程。
解:如图,设点坐标各为,∴在已知双曲线方程中,∴
∴已知双曲线两焦点为,∵存在,∴
由三角形重心坐标公式有,即 。∵,∴。
已知点在双曲线上,将上面结果代入已知曲线方程,有
即所求重心的轨迹方程为:。
练习:1、设,在平面直角坐标系中,已知向量,向量,,动点的轨迹为E.
(1)求轨迹E的方程,并说明该方程所表示曲线的形状;
(2)已知,证明:存在圆心在原点的圆,使得该圆的任意一条切线与轨迹E恒有两个交点A,B,且(O为坐标原点),并求出该圆的方程;
(3)已知,设直线与圆C:(1解(1)因为,,,所以, 即.
当m=0时,方程表示两直线,方程为;当时, 方程表示的是圆
当且时,方程表示的是椭圆; 当时,方程表示的是双曲线.
(2).当时, 轨迹E的方程为,设圆心在原点的圆的一条切线为,解方程组得,即,
要使切线与轨迹E恒有两个交点A,B, 则使△=,
即,即, 且
,
要使, 需使,即,
所以, 即且, 即恒成立.
所以又因为直线为圆心在原点的圆的一条切线,
所以圆的半径为,, 所求的圆为.
当切线的斜率不存在时,切线为,与交于点或
也满足.综上, 存在圆心在原点的圆,使得该圆的任意一条切线与椭圆E恒有两个交点A,B,且.
(3)当时,轨迹E的方程为,设直线的方程为,因为直线与圆C:(1因为与轨迹E只有一个公共点B1,由(2)知得,
即有唯一解
则△=, 即, ②
由①②得, 此时A,B重合为B1(x1,y1)点, 由 中,所以,, B1(x1,y1)点在椭圆上,
所以,所以,
在直角三角形OA1B1中,因为当且仅当时取等号,所以,即当时|A1B1|取得最大值,最大值为1.
2、已知点为双曲线(为正常数)上任一点,为双曲线的右焦点,过作右准线的垂线,垂足为,连接并延长交轴于.
求线段的中点的轨迹的方程;
设轨迹与轴交于两点,在上任取一点
,直线分别交轴于两点.求证:以为直径的圆过两定点.
(1) 解 由已知得,则直线的方程为:,
令得,即,
设,则,即代入得:,
即的轨迹的方程为.
(2) 证明 在中令得,则不妨设,
于是直线的方程为:, 直线的方程为:,
则,
则以为直径的圆的方程为: ,
令得:,而在上,则,
于是,即以为直径的圆过两定点.
3、在平面直角坐标系xOy中,点P到点F(3,0)的距离的4倍与它到直线x=2的距离的3倍之和记为d,当P点运动时,d恒等于点P的横坐标与18之和
(Ⅰ)求点P的轨迹C;
(Ⅱ)设过点F的直线l与轨迹C相交于M,N两点,求线段MN长度的最大值。
解(Ⅰ)设点P的坐标为(x,y),则3︳x-2︳由题设
当x>2时,由①得 化简得
当时 由①得化简得
故点P的轨迹C是椭圆在直线x=2的右侧部分与
抛物线在直线x=2的左侧部分(包括它与直线x=2的交点)
所组成的曲线,参见图1
(Ⅱ)如图2所示,易知直线x=2与,的交点都是A(2,),B(2,),
直线AF,BF的斜率分别为=,=.
当点P在上时,由②知. ④
当点P在上时,由③知 ⑤
若直线l的斜率k存在,则直线l的方程为
(i)当k≤,或k≥,即k≤-2 时,直线I与轨迹C的两个交点M(,),N(,)都在C 上,此时由④知∣MF∣= 6 - ∣NF∣= 6 -
从而∣MN∣= ∣MF∣+ ∣NF∣= (6 - )+ (6 - )=12 - ( +)
由 得 则,是这个方程的两根,所以+=*∣MN∣=12 - (+)=12 -
因为当
当且仅当时,等号成立。
(2)当时,直线L与轨迹C的两个交点 分别在上,不妨设点在上,点上,则④⑤知,
设直线AF与椭圆的另一交点为E
所以。而点A,E都在上,且
有(1)知
若直线的斜率不存在,则==3,此时
综上所述,线段MN长度的最大值为.
(2)求过定点的直线被双曲线截得的弦中点轨迹方程
(2)方法一:若该直线的斜率不存在时与双曲线无交点,则设直线的方程为,它被双曲线截得的弦为对应的中点为,
由得(*)
设方程(*)的解为,则,
∴,
且,
∴,
得或。
方法二:设弦的两个端点坐标为,弦中点为,则
得:,
∴, 即, 即(图象的一部分)