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数学百炼 圆锥曲线中的存在性问题
(1)求椭圆 C 的方程
(2)设椭圆 C 与 x 轴负半轴交点为 A ,过点 M 4,0 作斜率为 k k 0 的直线 l ,交椭
圆 C 于 B, D 两点( B 在 M , D 之间), N 为 BD 中点,并设直线 ON 的斜率为 k1 ① 证明: k k1 为定值 ② 是否存在实数 k ,使得 F1N AD ?如果存在,求直线 l 的方程;如果不存在,请说明
例
1:已知椭圆 C
:
x2 a2
y2 b2
1a b 0 的离心率为
3 ,过右焦点 F 的直线 l 与 C 相交 3
于 A, B 两点,当 l 的斜率为1时,坐标原点 O 到 l 的距离为 2 。 2
(1)求 a,b 的值
(2)C 上是否存在点 P ,使得当 l 绕 F 旋转到某一位置时,有 OP OA OB 成立?若存 在,求出所有的 P 的坐标和 l 的方程,若不存在,说明理由 解:(1) e c 3 a : b : c 3 : 2 :1
0 r 1
若直线 PQ 斜率存在,设 PQ : y kx m , P x1, y1 ,Q x2, y2
PQ 与圆相切
dOl
m r m2 r2 k2 1 k2 1
OP OQ OP OQ 0 即 x1x2 y1y2 0
y kx m
OP OQ ?若存在,求出该圆的方程;若不存在,请说明理由
解:(1)由 AF1B 的周长可得: 4a 8 a 2
e c 3 c 3 b2 a2 c2 1 a2
椭圆 : x2 y2 1 4
(2)假设满足条件的圆为 x2 y2 r2 ,依题意,若切线与椭圆相交,则圆应含在椭圆内
3 2
消去
y
可得:
4k 2 3
x2
8k 2 12k
x 4k 2 12k 3 0
3x2 4 y2 12
2
8k 2 12k
2
4
4k 2 12k 3
4k 2 3
144
1 4
k
k
2
PQ 1 k 2
OP OQ 0 PQ : x 2 5 符合题意 5
若 PQ : x 2 5 ,同理可得也符合条件 5
综上所述,圆的方程为: x2 y2 4 5
例
3:已知椭圆
x2 a2
y2
b2
1a b 0 经过点
0,
3
,离心率为 1 ,左,右焦点分别为 2
F1 c,0 和 F2 c,0
(1)求椭圆 C1 的离心率 e 的取值范围
(2)设双曲线 C2 以椭圆 C1 的焦点为顶点,顶点为焦点, B 是双曲线 C2 在第一象限上任意
一点,当 e 取得最小值时,试问是否存在常数 0 ,使得 BAF1 BF1A 恒成立?
若存在,求出 的值;若不存在,请说明理由
存在直线 l : 3x 4y 3 0 时,四边形 PABQ 的对角线互相平分
例
5:椭圆 C :
x2 a2
y2 b2
1a
b
0 的左右焦点分别为 F1, F2 ,右顶点为 A ,P
为椭圆 C1
上任意一点,且 PF1 PF2 的最大值的取值范围是 c2,3c2 ,其中 c a2 b2
x
1
,
P
3 2
,
2
2
例
2:过椭圆 :
x2 a2
y2 b2
1a
b
0 的右焦点 F2 的直线交椭圆于
A, B 两点, F1 为其左
焦点,已知
AF1B 的周长为 8,椭圆的离心率为
3 2
(1)求椭圆 的方程
(2)是否存在圆心在原点的圆,使得该圆的任意一条切线与椭圆 恒有两个交点 P,Q ,且
kF1N
y0 x0 1
3 4k 2
16k 2 3 4k 2
1
4k 1 4k 2
k AD
y2 x2
2
k x2 4
x2 2
kF1N
kAD
4k 1 4k 2
k x2 4
x2 2
1
即 4k 2x2 16k 2 4k 2 1 x2 8k 2 2 x2 2 8k 2 2
当 l 斜率存在时,设 l : y k x 1
OP OA OB
x0 y0
x1 y1
x2 y2
联立直线与椭圆方程:
y
2
x
2
kx
3y2
1
6
消去 y 可得: 2x2 3k 2 x 12 6 ,整理可得:
3k 2 2 x2 6k 2x 3k 2 6 0
因为 D 在椭圆上,所以 x2 2, 2 ,矛盾
所以不存在符合条件的直线 l
例
4:设 F
为椭圆
E
:
x2 a2
y2 b2
1a
b
0
的右焦点,点
P
1,
3 2
在椭圆
E
上,直线
l0 : 3x 4 y 10 0 与以原点为圆心,以椭圆 E 的长半轴长为半径的圆相切
(1)求椭圆 E 的方程 (2)过点 F 的直线 l 与椭圆相交于 A, B 两点,过点 P 且平行于 AB 的直线与椭圆交于另一
a3
则 a 3c,b 2c ,依题意可得: F c,0 ,当 l 的斜率为1时
l: y xcx yc0
dOl
c
2
2 2
解得: c 1
a 3,b 2 椭圆方程为: x2 y2 1 32
(2)设 P x0, y0 , A x1, y1 , B x2, y2
2 时, l : y
2
x
1
,
P
3 2
,
2
2
当斜率不存在时,可知 l : x 1
,
A1,
2
3 3
,
B
1,
2
3 3
,则
P
2,
0
不在椭圆上
综上所述: l : y
2
x
1
,
P
3 2
,
2 2
或
l
:
y
2
2
6
72k4 48k2 6 3k2 2 2 24k2 3k2 2 6 3k2 2 2
24k 2 6 3k 2 2 k 2
当k
2 时, l : y
2
x
1
,
P
3 2
,
2
2
当k
x1
x2
6k 2 3k 2
2
y1
y2
k
x1
x2
2k
6k 3 3k 2
2
2k
4k 3k 2
2
6k 2
4k
P
3k 2
2
,
3k 2
2
因为 P 在椭圆上
2
6k 2 3k 2
2
2
3
4k 3k 2
2
解:(1)设 P x, y, F1 c,0, F2 c,0
PF1 c x,y, PF2 c x,y
PF1 PF2 x2 y2 c2
由
x2 a2
y2 b2
1可得:
y2
b2
第 76 炼 圆锥曲线中的存在性问题
一、基础知识 1、在处理圆锥曲线中的存在性问题时,通常先假定所求的要素(点,线,图形或是参数) 存在,并用代数形式进行表示。再结合题目条件进行分析,若能求出相应的要素,则假设成 立;否则即判定不存在 2、存在性问题常见要素的代数形式:未知要素用字母代替
(1)点:坐标 x0, y0
(2)直线:斜截式或点斜式(通常以斜率为未知量) (3)曲线:含有未知参数的曲线标准方程 3、解决存在性问题的一些技巧: (1)特殊值(点)法:对于一些复杂的题目,可通过其中的特殊情况,解得所求要素的必 要条件,然后再证明求得的要素也使得其它情况均成立。 (2)核心变量的选取:因为解决存在性问题的核心在于求出未知要素,所以通常以该要素 作为核心变量,其余变量作为辅助变量,必要的时候消去。 (3)核心变量的求法: ①直接法:利用条件与辅助变量直接表示出所求要素,并进行求解 ②间接法:若无法直接求出要素,则可将核心变量参与到条件中,列出关于该变量与辅助变 量的方程(组),运用方程思想求解。 二、典型例题:
4m2 4
4k 2 1
k2 1
km
8km 4k 2
1
m2
5m2 4k 2 4