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直线和椭圆(圆锥曲线)常考题型

直线和圆锥曲线常考题型运用的知识:1、两条直线111222:,:l y k x b l y k x b =+=+垂直:则121k k =-;两条直线垂直,则直线所在的向量120v v =2、韦达定理:若一元二次方程20(0)ax bx c a ++=≠有两个不同的根12,x x ,则1212,b cx x x x a a+=-=。

3、中点坐标公式:1212,y 22x x y y x ++==,其中,x y 是点1122(,)(,)A x y B x y ,的中点坐标。

4、弦长公式:若点1122(,)(,)A x y B x y ,在直线(0)y kx b k =+≠上,则1122y kx b y kx b =+=+,,这是同点纵横坐标变换,是两大坐标变换技巧之一,AB =或者AB =例题1、已知直线:1l y kx =+与椭圆22:14x y C m+=始终有交点,求m 的取值范围 解: 14m m ≤≠且。

例题2、过点T(-1,0)作直线l 与曲线N :2y x =交于A 、B 两点,在x 轴上是否存在一点E(0x ,0),使得ABE∆是等边三角形,若存在,求出0x ;若不存在,请说明理由。

解:依题意知,直线的斜率存在,且不等于0。

设直线:(1)l y k x =+,0k ≠,11(,)A x y ,22(,)B x y 。

由2(1)y k x y x=+⎧⎨=⎩消y 整理,得2222(21)0k x k x k +-+= ① 由直线和抛物线交于两点,得2242(21)4410k k k ∆=--=-+> 即2104k <<② 由韦达定理,得:212221,k x x k-+=-121x x =。

则线段AB 的中点为22211(,)22k k k--。

线段的垂直平分线方程为:221112()22k y x k k k --=-- 令y=0,得021122x k =-,则211(,0)22E k - ABE ∆为正三角形,∴211(,0)22E k -到直线AB 的距离d 为32AB 。

221212()()AB x x y y =-+-222141k k k -=+ 212k d k+=22223141122k k k k k-+∴+=解得3913k =±满足②式, 此时053x =。

题型三:动弦过定点的问题例题3、已知椭圆C :22221(0)x y a b a b+=>>的离心率为3,且在x 轴上的顶点分别为A 1(-2,0),A 2(2,0)。

(I )求椭圆的方程;(II )若直线:(2)l x t t =>与x 轴交于点T,点P 为直线l 上异于点T 的任一点,直线PA 1,PA 2分别与椭圆交于M 、N 点,试问直线MN 是否通过椭圆的焦点并证明你的结论解:(I )由已知椭圆C 的离心率3c e a ==,2a =,则得3,1c b ==。

从而椭圆的方程为2214x y += (II )设11(,)M x y ,22(,)N x y ,直线1A M 的斜率为1k ,则直线1A M 的方程为1(2)y k x =+,由122(2)44y k x x y =+⎧⎨+=⎩消y 整理得222121(14)161640k x k x k +++-=12x -和是方程的两个根,21121164214k x k -∴-=+ 则211212814k x k -=+,1121414k y k =+, 即点M 的坐标为2112211284(,)1414k k k k -++, 同理,设直线A 2N 的斜率为k 2,则得点N 的坐标为2222222824(,)1414k k k k --++ 12(2),(2)p p y k t y k t =+=-12122k k k k t-∴=-+,直线MN 的方程为:121121y y y y x x x x --=--, ∴令y=0,得211212x y x y x y y -=-,将点M 、N 的坐标代入,化简后得:4x t=又2t >,∴402t<< 椭圆的焦点为(3,0)43t∴=,即43t =故当433t =时,MN 过椭圆的焦点。

题型四:过已知曲线上定点的弦的问题例题4、已知点A 、B 、C 是椭圆E :22221x y a b+= (0)a b >>上的三点,其中点A (23,0)是椭圆的右顶点,直线BC 过椭圆的中心O ,且0AC BC =,2BC AC =,如图。

(I)求点C 的坐标及椭圆E 的方程;(II)若椭圆E 上存在两点P 、Q ,使得直线PC 与直线QC 关于直线3x =对称,求直线PQ 的斜率。

解:(I)2BC AC =,且BC 过椭圆的中心OOC AC ∴=0AC BC = 2ACO π∴∠=又A (23,0) ∴点C 的坐标为。

A 是椭圆的右顶点,a ∴= 222112x y b+=将点C 代入方程,得24b =,∴椭圆E 的方程为221124x y +=(II)直线PC 与直线QC 关于直线x =∴设直线PC 的斜率为k ,则直线QC 的斜率为k -,从而直线PC 的方程为:(y k x -=,即)y kx k =+-,由22)3120y kx k x y ⎧=-⎪⎨+-=⎪⎩消y ,整理得:222(13)(1)91830k x k x k k ++-+--= 3x =是方程的一个根,229183313Pk k x k --∴=+即2P x =同理可得:2Q x =))P Q P Q y y kx k kx k -=-++=()P Q k x x +- 22P Q x x -=13P QPQ P Q y y k x x -∴==-则直线PQ 的斜率为定值13。

例题5、已知椭圆C :12222=+by a x (a >b >0)的离心率为,36短轴一个端点到右焦点的距离为3。

(Ⅰ)求椭圆C 的方程;(Ⅱ)设直线l 与椭圆C 交于A 、B 两点,坐标原点O 到直线l 的距离为23,求△AOB 面积的最大值。

解:(Ⅰ)设椭圆的半焦距为c,依题意c a a ⎧=⎪⎨⎪=⎩1b ∴=,∴所求椭圆方程为2213x y +=。

(Ⅱ)设11()A x y ,,22()B x y ,。

(1)当AB x ⊥轴时,AB =。

(2)当AB 与x 轴不垂直时,设直线AB 的方程为y kx m =+。

2=,得223(1)4m k =+。

把y kx m =+代入椭圆方程,整理得222(31)6330k x kmx m +++-=,122631kmx x k -∴+=+,21223(1)31m x x k -=+。

22221(1)()AB k x x ∴=+-22222223612(1)(1)(31)31k m m k k k ⎡⎤-=+-⎢⎥++⎣⎦ 22222222212(1)(31)3(1)(91)(31)(31)k k m k k k k ++-++==++2422212121233(0)34196123696k k k k k k=+=+≠+=++⨯+++≤当且仅当2219k k =,即k =时等号成立。

当0k =时,AB =,综上所述max 2AB =。

∴当AB 最大时,AOB △面积取最大值max 12S AB =⨯=。

例6、设1F 、2F 分别是椭圆1422=+y x 的左、右焦点。

(Ⅰ)若P 是该椭圆上的一个动点,求1PF ·2PF 的最大值和最小值;(Ⅱ)设过定点)2,0(M 的直线l 与椭圆交于不同的两点A 、B ,且∠AOB 为锐角(其中O 为坐标原点),求直线l 的斜率k 的取值范围。

解:(Ⅰ)易知2,1,a b c ===所以())12,F F ,设(),P x y ,则())2212,,,3PF PF x y x y x y ⋅=---=+-()2221133844x x x =+--=-因为[]2,2x ∈-,故当0x =,即点P 为椭圆短轴端点时,12PF PF ⋅有最小值2- 当2x =±,即点P 为椭圆长轴端点时,12PF PF ⋅有最大值1(Ⅱ)显然直线0x =不满足题设条件,可设直线()()1222:2,,,,l y kx A x y B x y =-,联立22214y kx x y =-⎧⎪⎨+=⎪⎩,消去y ,整理得:2214304k x kx ⎛⎫+++= ⎪⎝⎭ ∴12122243,1144k x x x x k k +=-⋅=++由()2214434304k k k ⎛⎫∆=-+⨯=-> ⎪⎝⎭得:k <k > 又000090cos 000A B A B OA OB <∠<⇔∠>⇔⋅>∴12120OA OB x x y y ⋅=+>()()()2121212122224y y kx kx k x x k x x =++=+++22223841144k k k k -=++++22114k k -+=+ ∵2223101144k k k -++>++,即24k < ∴22k -<<故由①、②得2k -<<2k <<例7、设椭圆E: 22221x y a b+=(a,b>0)过M (2,两点,O 为坐标原点,(I )求椭圆E 的方程;(II )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E 恒有两个交点A,B,且OA OB ⊥若存在,写出该圆的方程,并求|AB |的取值范围,若不存在说明理由。

解:(1)因为椭圆E: 22221x y a b+=(a,b>0)过M (2 ,两点,所以2222421611a b a b +=+=⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩解得22118114a b ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩所以2284a b ⎧=⎨=⎩椭圆E 的方程为22184x y += (2)假设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OA OB ⊥,设该圆的切线方程为y kx m =+解方程组22184x yykx m +==+⎧⎪⎨⎪⎩得222()8x kx m ++=,即222(12)4280k x kmx m +++-=,则△=222222164(12)(28)8(84)0k m k m k m -+-=-+>,即22840k m -+>12221224122812km x x k m x x k ⎧+=-⎪⎪+⎨-⎪=⎪+⎩,要使OA OB ⊥, 需使12120x x y y +=,即2222228801212m m k k k --+=++, 所以223880m k --=,所以223808m k -=≥又22840k m -+>,所以22238m m ⎧>⎨≥⎩,即26m ≥或26m ≤,因为直线y kx m =+为圆心在原点的圆的一条切线,所以圆的半径为21mr k =+222228381318m m r m k ===-++,26r = 所求的圆为2283x y +=,此时圆的切线y kx m =+都满足263m ≥或63m ≤-,而当切线的斜率不存在时切线为63x =±与椭圆22184x y +=的两个交点 为2626)或2626(满足OA OB ⊥,综上, 存在圆心在原点的圆2283x y+=,使得该圆的任意一条切线与椭圆E恒有两个交点A,B,且OA OB⊥.因为12221224122812kmx xkmx xk⎧+=-⎪⎪+⎨-⎪=⎪+⎩,所以42242423245132[1]34413441k k kk k k k++=⋅=+++++,①0k≠时22321||[1]1344ABkk=+++因为221448kk++≥所以22111844kk<≤++,所以2232321[1]1213344kk<+≤++,所以46||233AB<≤当且仅当22k=±时取”=”.②当0k=时,46||AB=③当AB的斜率不存在时, 两个交点为2626或2626(,所以此时46||AB=综上, |AB |46||233AB≤:4||[6,23]3AB∈。

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