圆锥曲线综合训练题一、求轨迹方程:1、(1)已知双曲线1C 与椭圆2C :2213649x y +=有公共的焦点,并且双曲线的离心率1e 与椭圆的离心率2e 之比为73,求双曲线1C 的方程.(2)以抛物线28y x =上的点M 与定点(6,0)A 为端点的线段MA 的中点为P ,求P 点的轨迹方程.(1)解:1C的焦点坐标为(0,27e =由1273e e =得13e =设双曲线的方程为22221(,0)y x a b a b -=>则2222213139a b a b a ⎧+=⎪⎨+=⎪⎩ 解得229,4a b == 双曲线的方程为22194y x -= (2)解:设点00(,),(,)M x y P x y ,则00622x x y y +⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩,∴00262x x y y =-⎧⎨=⎩.代入2008y x =得:2412y x =-.此即为点P 的轨迹方程.2、(1)ABC ∆的底边16=BC ,AC 和AB 两边上中线长之和为30,建立适当的坐标系求此三角形重心G 的轨迹和顶点A 的轨迹.(2)△ABC 中,B(-5,0),C(5,0),且sinC-sinB=53sinA,求点A 的轨迹方程.解: (1)以BC 所在的直线为x 轴,BC 中点为原点建立直角坐标系.设G 点坐标为()y x ,,由20=+GB GC ,知G 点的轨迹是以B 、C 为焦点的椭圆,且除去轴上两点.因10=a ,8=c ,有6=b ,故其方程为()013610022≠=+y y x .设()y x A ,,()y x G '',,则()013610022≠'='+'y y x . ①由题意有⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧='='33y y x x ,代入①,得A 的轨迹方程为()0132490022≠=+y y x ,其轨迹是椭圆(除去x 轴上两点).(2)分析:由于sinA 、sinB 、sinC 的关系为一次齐次式,两边乘以2R (R 为外接圆半径),可转化为边长的关系. 解:sinC-sinB=53sinA 2RsinC-2RsinB=53·2RsinA ∴BC AC AB 53=-即6=-AC AB (*)∴点A 的轨迹为双曲线的右支(去掉顶点) ∵2a=6,2c=10 ∴a=3, c=5, b=4所求轨迹方程为116922=-y x (x>3) 点评:要注意利用定义直接解题,这里由(*)式直接用定义说明了轨迹(双曲线右支) 3、如图,两束光线从点M (-4,1)分别射向直线y = -2上两点P (x 1,y 1)和Q (x 2,y 2)后,反射光线恰好通过椭圆C :12222=+by a x (a >b >0)的两焦点,已知椭圆的离心率为21,且x 2-x 1=56,求椭圆C 的方程. 解:设a =2k ,c =k ,k ≠0,则b =3k ,其椭圆的方程为1342222=-ky k x . 由题设条件得:114)2(120x x k ----=--+, ①224)2(120x x k ----=--+, ②x 2-x 1=56, ③ 由①、②、③解得:k =1,x 1=511-,x 2=-1,所求椭圆C 的方程为13422=+y x . 4、在面积为1的PMN ∆中,21tan =M ,2tan -=N ,建立适当的坐标系,求出以M 、N 为焦点且过P 点的椭圆方程.∴所求椭圆方程为1315422=+y x 解:以MN 的中点为原点,MN 所在直线为x 轴建立直角坐标系,设),(y x P .则⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧==+-=-.1,21,2cy c x yc x y∴⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧===233435c c y cx 且即)32,325(P ∴⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-=+,43,13412252222b a b a 得⎪⎩⎪⎨⎧==.3,41522b a (1)求线段PQ 的中点的轨迹方程;(2)设∠POQ 的平分线交PQ 于点R (O 为原点),求点R 的轨迹方程. 解:(1)设线段PQ 的中点坐标为M (x ,y ),由Q (4,0)可得点P (2x -4,2y ),代入圆的方程x 2+y 2=4可得(2x -4)2+(2y )2=4,整理可得所求轨迹为(x -2)2+y 2=1. (2)设点R (x ,y ),P (m ,n ),由已知|OP |=2,|OQ |=4,∴21||||=OQ OP ,由角平分线性质可得||||||||RQ PR OQ OP ==21,又∵点R 在线段PQ 上,∴|PR |=21|RQ |,∴点R 分有向线段PQ 的比为21,由定比分点坐标公式可得⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧=+⨯+=+=+⨯+=32211021342211421n n y m m x ,即⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-=23243y n x m ,∴点P 的坐标为⎪⎭⎫ ⎝⎛-23 ,243y x ,代入圆的方程x 2+y 2=4可得42324322=⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛-y x , 即234⎪⎭⎫ ⎝⎛-x +y 2=916(y ≠0). ∴点R 的轨迹方程为234⎪⎭⎫ ⎝⎛-x +y 2=916(y ≠0).6、已知动圆过定点()1,0,且与直线1x =-相切.(1) 求动圆的圆心轨迹C 的方程;(2) 是否存在直线l ,使l 过点(0,1),并与轨迹C 交于,P Q 两点,且满足0OP OQ ⋅=uu u v uuu v?若存在,求出直线l 的方程;若不存在,说明理由. 解:(1)如图,设M 为动圆圆心, F ()1,0,过点M 作直线1x =-的垂线,垂足为N ,由题意知:MF MN =, 即动点M 到定点F 与定直线1x =-的距离相等,由抛物线的定义知,点M 的轨迹为抛物线,其中()1,0F 为焦点,1x =-为准线, ∴ 动点R 的轨迹方程为x y 42=(2)由题可设直线l 的方程为(1)(0)x k y k =-≠,由2(1)4x k y y x=-⎧⎨=⎩得2440y ky k -+= △216160k =->,11k k <->或设),(11y x P ,),(22y x Q ,则124y y k +=,124y y k = 由0OP OQ ⋅=u u u r u u u r ,即 ()11,OP x y =u u u r ,()22,OQ x y =u u u r,于是12120x x y y +=,即()()21212110k y y y y --+=,2221212(1)()0k y y k y y k +-++=,2224(1)40k k k k k +-+=g ,解得4k =-或0k =(舍去),又41k =-<-, ∴ 直线l 存在,其方程为440x y +-=72.(I )求此双曲线的渐近(II )若A 、BAB 的中点M 的轨迹方程,并说明轨迹是什么曲线;(III曲线交于P 、Q由.解:(I4分(IIAB[]Θ2552522101033332233333331012121221221122121212121212122122||||||||()()()()()()AB F F AB F F c x x y y y x y x x x x y y y y y x x y y x x y y x x =∴==⨯=∴-+-===-=+=+∴+=--=+∴+++⎡⎣⎢⎤⎦⎥=又,,,,则M的轨迹是中心在原点,焦点在x.(9分)(IIIi)(ii∴k8、设M是椭圆22:1124x yC+=上的一点,P、Q、T分别为M关于y轴、原点、x轴的对称点,N为椭圆C上异于M的另一点,且MN⊥MQ,QN与PT的交点为E,当M沿椭圆C运动时,求动点E的轨迹方程.解:设点的坐标112211(,),(,)(0),(,),M x y N x y x y E x y≠则111111(,),(,),(,),P x y Q x y T x y----……1分221122221,(1)1241.(2)124x yx y⎧+=⎪⎪⎨⎪+=⎪⎩L L L LL L L L………3分由(1)-(2)可得1.3MN QNk k•=-…6分又MN⊥MQ,111,,MN MQ MNxk k ky⋅=-=-所以11.3QNykx=直线QN的方程为1111()3y y x x y x =+-,又直线PT 的方程为11.x y x y =-从而得1111,.22x x y y ==-所以112,2.x x y y ==-代入(1)可得221(0),3x y xy +=≠此即为所求的轨迹方程.9、已知:直线L 过原点,抛物线C 的顶点在原点,焦点在x 轴正半轴上。
若点A (-1,0)和点B (0,8)关于L 的对称点都在C 上,求直线L 和抛物线C 的方程.分析:曲线的形状已知,可以用待定系数法.设出它们的方程,L :y=kx(k ≠0),C:y 2=2px(p>0). 设A 、B 关于L 的对称点分别为A /、B /,则利用对称性可求得它们的坐标分别为:A /(12,11222+-+-k k k k ),B /(1)1(8,116222+-+k k k k )。
因为A /、B /均在抛物线上,代入,消去p ,得:k 2-k-1=0.解得:k=251+,p=552.所以直线L 的方程为:y=251+x,抛物线C 的方程为y 2=554x. 10、已知椭圆)0(12222>>=+b a by a x 的左、右焦点分别是F 1(-c ,0)、F 2(c ,0),Q是椭圆外的动点,满足.2||1a Q F =点P 是线段F 1Q 与该椭圆的交点,点T 在线段F 2Q 上,并且满足.0||,022≠=⋅TF TF PT (Ⅰ)设x 为点P 的横坐标,证明x aca F +=||1;(Ⅱ)求点T 的轨迹C 的方程;(Ⅲ)试问:在点T 的轨迹C 上,是否存在点M ,使△F 1MF 2的面积S=.2b 若存在,求∠F 1MF 2的正切值;若不存在,请说明理由. (Ⅰ)证法一:设点P 的坐标为).,(y x由P ),(y x 在椭圆上,得.)()()(||222222221x aca xa b b c x y c x F +=-++=++=由0,>+-≥+≥a c x a c a a x 知,所以 .||1x aca F +=………………………3分 证法二:设点P 的坐标为).,(y x 记,||,||2211r F r F ==则.)(,)(222221y c x r y c x r ++=++=由.||,4,211222121x a c a r P F cx r r a r r +===-=+得 证法三:设点P 的坐标为).,(y x 椭圆的左准线方程为.0=+x aca由椭圆第二定义得a c cax F =+||||21,即.||||||21x a c a c a x a c P F +=+= 由0,>+-≥+-≥a c x a c a a x 知,所以.||1x aca F +=…………………………3分 (Ⅱ)解法一:设点T 的坐标为).,(y x当0||=时,点(a ,0)和点(-a ,0)在轨迹上.当|0||0|2≠≠TF 且时,由0||||2=⋅TF ,得2TF ⊥. 又||||2PF =,所以T 为线段F 2Q 的中点. 在△QF 1F 2中,a F ==||21||1,所以有.222a y x =+ 综上所述,点T 的轨迹C 的方程是.222a y x =+…………………………7分 解法二:设点T 的坐标为).,(y x 当0||=时,点(a ,0)和点(-a ,0)在轨迹上. 当|0||0|2≠≠TF 且时,由02=⋅TF ,得2TF ⊥.又||||2PF =,所以T 为线段F 2Q 的中点.设点Q 的坐标为(y x '',),则⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧'=+'=.2,2y y c x x因此⎩⎨⎧='-='.2,2y y c x x ①由a Q F 2||1=得.4)(222a y c x ='++' ② 将①代入②,可得.222a y x =+综上所述,点T 的轨迹C 的方程是.222a y x =+……………………7分(Ⅲ)解法一:C 上存在点M (00,y x )使S=2b 的充要条件是③⎪⎩⎪⎨⎧=⋅=+.||221,2022020b y c a y x 由③得a y ≤||0,由④得.||20c b y ≤ 所以,当cb a 2≥时,存在点M ,使S=2b ; 当cb a 2<时,不存在满足条件的点M.………………………11分当cb a 2≥时,),(),,(002001y xc MF y x c MF --=---=,由2222022021b c a y c x MF =-=+-=⋅, 212121cos ||||MF F MF MF MF ∠⋅=⋅,22121sin ||||21b MF F MF MF S =∠⋅=,得.2tan 21=∠MF F 解法二:C 上存在点M (00,y x )使S=2b 的充要条件是⎪⎩⎪⎨⎧=⋅=+.||221,2022020b y c a y x 由④得.||20c b y ≤ 上式代入③得.0))((2224220≥+-=-=c b a c b a cb a x 于是,当cb a 2≥时,存在点M ,使S=2b ;当cb a 2<时,不存在满足条件的点M.………………………11分当cb a 2≥时,记c x y k k c x y k k M F M F -==+==00200121,,由,2||21a F F <知︒<∠9021MF F ,所以.2|1|tan 212121=+-=∠k k k k MF F …………14分11、设抛物线2:x y C =的焦点为F ,动点P 在直线02:=--y x l 上运动,过P 作抛物线C 的两条切线PA 、PB ,且与抛物线C 分别相切于A 、B 两点.(1)求△APB 的重心G的轨迹方程;(2)证明∠PFA=∠PFB .解:(1)设切点A 、B 坐标分别为))((,(),(0121120x x x x x x ≠和,∴切线AP 的方程为:;02200=--x y x x切线BP 的方程为:;02211=--x y x x ③ ④解得P 点的坐标为:1010,2x x y x x x P P =+=所以△APB 的重心G 的坐标为 P PG x x x x x =++=310,,343)(3321021010212010pP P G y x x x x x x x x x y y y y -=-+=++=++=所以243G G p x y y +-=,由点P 在直线l 上运动,从而得到重心G 的轨迹方程为:).24(31,02)43(22+-==-+--x x y x y x 即(2)方法1:因为).41,(),41,2(),41,(2111010200-=-+=-=x x x x x x x x 由于P 点在抛物线外,则.0||≠FP∴||41)1)(1(||||cos 102010010FP x x x x x x x x FA FP AFP +=--+⋅+==∠同理有||41)1)(1(||||cos 102110110FP x x x x x x x x FB FP BFP +=--+⋅+==∠ ∴∠AFP=∠PFB.方法2:①当,0,0,,0000101==≠=y x x x x x 则不妨设由于时所以P 点坐标为)0,2(1x ,则P 点到直线AF 的距离为:,4141:;2||12111x x x y BF x d -=-=的方程而直线即.041)41(1121=+--x y x x x所以P 点到直线BF 的距离为:2||412||)41()()41(|42)41(|1211212122111212x x x x x x x x x d =++=+-+-=所以d 1=d 2,即得∠AFP=∠PFB.②当001≠x x 时,直线AF 的方程:,041)41(),0(041410020020=+-----=-x y x x x x x x y 即 直线BF 的方程:,041)41(),0(041411121121=+-----=-x y x x x x x x y 即 所以P 点到直线AF 的距离为:2||41)41)(2|)41(|41)2)(41(|1020201020220012010201x x x x x x x x x x x x x x d -=++-=+-+-+-=,同理可得到P 点到直线BF 的距离2||012x x d -=,因此由d 1=d 2,可得到∠AFP=∠PFB. 二、中点弦问题:12、已知椭圆1222=+y x ,(1)求过点⎪⎭⎫ ⎝⎛2121,P 且被P 平分的弦所在直线的方程;(2)求斜率为2的平行弦的中点轨迹方程;(3)过()12,A 引椭圆的割线,求截得的弦的中点的轨迹方程;(4)椭圆上有两点P 、Q ,O 为原点,且有直线OP 、OQ 斜率满足21-=⋅OQ OP k k ,求线段PQ 中点M 的轨迹方程.分析:此题中四问都跟弦中点有关,因此可考虑设弦端坐标的方法.解:设弦两端点分别为()11y x M ,,()22y x N ,,线段MN 的中点()y x R ,,则⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+=+=+=+④,③,②,①,y y y x x x y x y x 222222212122222121 ①-②得()()()()022*******=-++-+y y y y x x x x . 由题意知21x x ≠,则上式两端同除以21x x -,有()()0221212121=-+++x x y y y y x x ,将③④代入得022121=--+x x y y yx .⑤(1)将21=x ,21=y 代入⑤,得212121-=--x x y y ,故所求直线方程为: 0342=-+y x . ⑥将⑥代入椭圆方程2222=+y x 得041662=--y y ,0416436>⨯⨯-=∆符合题意,0342=-+y x 为所求.(2)将22121=--x x y y 代入⑤得所求轨迹方程为: 04=+y x .(椭圆内部分)(3)将212121--=--x y x x y y 代入⑤得所求轨迹方程为: 022222=--+y x y x .(椭圆内部分)(4)由①+②得 :()2222212221=+++y y x x , ⑦, 将③④平方并整理得 212222124x x x x x -=+, ⑧, 212222124y y y y y -=+, ⑨将⑧⑨代入⑦得:()224424212212=-+-y y y x x x , ⑩ 再将212121x x y y -=代入⑩式得: 221242212212=⎪⎭⎫⎝⎛--+-x x y x x x , 即 12122=+y x .此即为所求轨迹方程.当然,此题除了设弦端坐标的方法,还可用其它方法解决.13、椭圆C:22221(0)x y a b a b+=>>的两个焦点为F 1,F 2,点P 在椭圆C 上,且11212414,||,||.33PF F F PF PF ⊥==(Ⅰ)求椭圆C 的方程;(Ⅱ)若直线l 过圆x 2+y 2+4x-2y=0的圆心M ,交椭圆C 于,A B 两点,且A 、B 关于点M 对称,求直线l 的方程.解法一:(Ⅰ)因为点P 在椭圆C 上,所以6221=+=PF PF a ,a=3.在Rt △PF 1F 2中,,52212221=-=PF PF F F 故椭圆的半焦距c =5,从而b 2=a 2-c 2=4,所以椭圆C 的方程为4922y x +=1. (Ⅱ)设A ,B 的坐标分别为(x 1,y 1)、(x 2,y 2). 由圆的方程为(x +2)2+(y -1)2=5,所以圆心M 的坐标为(-2,1). 从而可设直线l 的方程为 y =k (x +2)+1, 代入椭圆C 的方程得 (4+9k 2)x 2+(36k 2+18k )x +36k 2+36k -27=0.因为A ,B 关于点M 对称.所以.29491822221-=++-=+k k k x x 解得98=k ,所以直线l 的方程为,1)2(98++=x y 即8x -9y +25=0. (经检验,符合题意) 解法二:(Ⅰ)同解法一.(Ⅱ)已知圆的方程为(x +2)2+(y -1)2=5,所以圆心M 的坐标为(-2,1). 设A ,B 的坐标分别为(x 1,y 1),(x 2,y 2).由题意x 1≠x 2且,1492121=+yx①,1492222=+yx②①-②得.04))((9))((21212121=+-++-y y y y x x x x ③因为A 、B 关于点M 对称,所以x 1+ x 2=-4, y 1+ y 2=2, 代入③得2121x x y y --=98,即直线l 的斜率为98,所以直线l 的方程为y -1=98(x+2),即8x -9y +25=0.(经检验,所求直线方程符合题意. 14、已知椭圆22221(0)y x a b a b +=>>的一个焦点1(0,F -,对应的准线方程为y =(1)求椭圆的方程;(2)直线l 与椭圆交于不同的两点M 、N ,且线段MN 恰被点13,22P ⎛⎫- ⎪⎝⎭平分,求直线l 的方程.解:(1)由2222.c ac a b c ⎧-=-⎪⎪-=⎨⎪⎪=+⎩3,1a b ==即椭圆的方程为221.9y x +=(2)易知直线l 的斜率一定存在,设l :313,.2222k y k x y kx ⎛⎫-=+=++ ⎪⎝⎭即设M (x 1, y 1),N (x 2, y 2),由223,221.9k y kx y x ⎧=++⎪⎪⎨⎪+=⎪⎩得2222327(9)(3)0.424k k x k k x k +++++-= ∵x 1、x 2为上述方程的两根,则2222327(3)4(9)0424k k k k k ⎛⎫∆=+-+⋅+-> ⎪⎝⎭①∴21223.9k k x x k ++=-+∵MN 的中点为13,22P ⎛⎫- ⎪⎝⎭,∴1212 1.2x x ⎛⎫+=⨯-=- ⎪⎝⎭ ∴223 1.9k k k +-=-+∴2239k k k +=+,解得k =3.代入①中,229927184(99)180424⎛⎫∆=-+⋅+-=> ⎪⎝⎭∴直线l :y =3x +3符合要求.15、设12,F F 分别是椭圆C :22221(0)x y a b a b+=>>的左右焦点,(1)设椭圆C上的点到12,F F 两点距离之和等于4,写出椭圆C 的方程和焦点坐标;(2)设K 是(1)中所得椭圆上的动点,求线段1KF 的中点B 的轨迹方程;(3)设点P 是椭圆C 上的任意一点,过原点的直线L 与椭圆相交于M ,N 两点,当直线PM ,PN 的斜率都存在,并记为,PM PN k K 试探究PM PN k K ⋅的值是否与点P 及直线L 有关,并证明你的结论.解:(1)由于点在椭圆上,222221ab +=2a =4, 椭圆C 的方程为22143x y +=焦点坐标分别为(-1,0) ,(1,0)(2)设1KF 的中点为B (x, y )则点(21,2)K x y + 把K 的坐标代入椭圆22143x y +=中得22(21)(2)143x y ++=线段1KF 的中点B 的轨迹方程为221()1324y x ++=(3)过原点的直线L 与椭圆相交的两点M ,N 关于坐标原点对称 设0000(,)(,),(,)M x y N x y p x y --,,M N P 在椭圆上,应满足椭圆方程,得222200222211x y x y a b a b+=+=,0PM PN y y y y k K x x x x -+==-+PMPN k K ⋅=2200022000y y y y y y x x x x x x -+-⋅=-+-=22b a-故:PMPN k K ⋅的值与点P 的位置无关,同时与直线L 无关16、已知椭圆的一个焦点为)22,0(1-F ,对应的准线为429-=y ,离心率e 满足34,,32e 成等比数列.(Ⅰ)求椭圆的方程;(Ⅱ)是否存在直线l ,使l 与椭圆交于不同的两点B A ,,且线段AB 恰好被直线21-=x 平分?若存在,求出直线l 的倾斜角α的取值范围;若不存在,说明理由.解 : (Ⅰ)由题意知,9834322=⋅=e ,所以322=e . 设椭圆上任意一点P 的坐标为),(y x ,则由椭圆的第二定义得,322429)22(22=+++y y x ,化简得1922=+y x ,故所求椭圆方程为1922=+y x . (Ⅱ)设),(),,(2211y x B y x A ,AB 中点),(00y x M ,依题意有⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=-=+=2212210210y y y x x x ,可得⎩⎨⎧=+-=+0212121y y y x x . 若直线l 存在,则点M 必在椭圆内,故19)21(202<+-y ,解得0233233000<<-<<y y 或.将),(),,(2211y x B y x A 代入椭圆方程,有⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+=+)2(19)1(1922222121y x y x )1()2(-得,09))(())((12121212=+-++-y y y y x x x x , 故0121212122)1(9)(9y y y x x x x y y k AB -⨯-=++-=--=, 所以ABk y 290=,则有029233233290<<-<<ABAB k k 或, 解得33-<>AB AB k k 或,故存在直线l 满足条件,其倾斜角)32,2()2,3(ππππα⋃∈. 三、定义与最值:17、已知F 是椭圆225945x y +=的左焦点,P 是此椭圆上的动点,A(1,1)是一定点.(1)求32PA PF +的最小值,并求点P 的坐标;(2)求PA PF +的最大值和最小值.解:(1)由椭圆的第二定义转化知32PA PF +的最小值是211,此时P )1,556(-; (2)依题意,由椭圆的第二定义知)(6)6(22PF PA PF PA PF PA -+=-+=+ ∵222=≤-AF PF PA ∴222≤-≤-PF PA∴)(26262=+≤+≤-三点共线时取、、当且仅当F A P PF PA 18、设F 1、F 2分别是椭圆2214x y +=的左、右焦点,若P 是该椭圆上的一个动点,(Ⅰ)求12PF PF ⋅u u u r u u u r的最大值和最小值;(Ⅱ)求21PF PF ⋅的最大值和最小值.解:易知2,1,a b c ===12(0),0).F F设P (x, y ),则22222121(,),)313(38).44x PF PF x y x y x y x x ⋅=-⋅-=+-=+--=-u u u r u u u r因为[2,2]x ∈-,故当x =0,即点P 为椭圆短轴端点时,21PF PF ⋅u u u r u u u r有最小值-2.当2x =±,即点P 为椭圆长轴端点时,21PF PF ⋅u u u r u u u r有最大值1.19、若双曲线过点,其渐近线方程为y =.(I )求双曲线的方程; (II )已知A )2,3(,)0,3(B ,在双曲线上求一点P ,使PB PA 33+的值最小. 解:(Ⅰ)12y x 22=-(II ))2,3(P ,最小值为333-20、以椭圆131222=+y x 的焦点为焦点,过直线09=+-y x l :上一点M 作椭圆,要使所作椭圆的长轴最短,点M 应在何处?并求出此时的椭圆方程.分析:椭圆的焦点容易求出,按照椭圆的定义,本题实际上就是要在已知直线上找一点,使该点到直线同侧的两已知点(即两焦点)的距离之和最小,只须利用对称就可解决.解:如图所示,椭圆131222=+y x 的焦点为()031,-F ,()032,F . 点1F 关于直线09=+-y x l :的对称点F 的坐标为(-9,6),直线2FF 的方程为032=-+y x .解方程组⎩⎨⎧=+-=-+09032y x y x 得交点M 的坐标为(-5,4).此时21MF MF +最小.所求椭圆的长轴:562221==+=FF MF MF a ,∴53=a ,又3=c ,∴()3635322222=-=-=c a b .因此,所求椭圆的方程为1364522=+y x . 21、已知动点P 与双曲线22x -32y =1的两个焦点F 1、F 2的距离之和为6.(Ⅰ)求动点P 的轨迹C 的方程;(Ⅱ)若1PF •2PF =3,求⊿PF 1F 2的面积; (Ⅲ)若已知D(0,3),M 、N 在轨迹C 上且DM =λDN ,求实数λ的取值范围.解:①92x +42y =1;②2;③[51,5]22、 E 、F 是椭圆2224x y +=的左、右焦点,l 是椭圆的右准线,点P l ∈,过点E 的直线交椭圆于A 、B 两点.(1)当AE AF ⊥时,求AEF ∆的面积;(2)当3AB =时,求AF BF +的大小;(3)求EPF ∠的最大值.解:(1)2241282AEF m n S mn m n ∆+=⎧⇒==⎨+=⎩(2)因484AE AF AB AF BF BE BF ⎧+=⎪⇒++=⎨+=⎪⎩, 则 5.AF BF +=(3)设)(0)P t t > ()tan EPF tan EPM FPM ∠=∠-∠221((1663t t t t t t -=-÷+==≤++,当t =303tan EPF EPF ∠=⇒∠=o 23、已知定点)1,0(A 、)1,0(-B 、)0,1(C ,动点P 满足:2||−→−−→−−→−=⋅PC k BP AP .(1)求动点P 的轨迹方程,并说明方程表示的图形;(2)当2=k 时,求||−→−−→−+BP AP 的最大值和最小值.解:(1)设动点P 的坐标为),(y x ,则)1,(-=−→−y x AP ,)1,(+=−→−y x BP ,),1(y x PC -=−→−.∵2||−→−−→−−→−=⋅PC k BP AP ,∴[]2222)1(1y x k y x +-=-+,即 012)1()1(22=--+-+-k kx y k x k .若1=k ,则方程为1=x ,表示过点)0,1(且平行于y 轴的直线. 若1≠k ,则方程为222)11()1(ky k k x -=+-+, 表示以)0,1(kk-为圆心,以为半径|1|1k -的圆. (2)当2=k 时,方程化为1)2(22=+-y x .)2,2()1,()1,(y x y x y x BP AP =++-=+−→−−→−∴222||y x BP AP +=+−→−−→−. 又∵1)2(22=+-y x ,∴ 令θθsin ,cos 2=+=y x ,则θcos 4522||22+=+=+−→−−→−y x BP AP∴当1cos =θ时,||−→−−→−+BP AP 的最大值为6,当1cos -=θ时,最小值为2.24、点A 、B 分别是以双曲线162x 1202=-y 的焦点为顶点,顶点为焦点的椭圆C 长轴的左、右端点,点F 是椭圆的右焦点,点P 在椭圆C 上,且位于x 轴上方,0=⋅PF PA (1)求椭圆C 的的方程;(2)求点P 的坐标;(3)设M 是椭圆长轴AB 上的一点,点M 到直线AP 的距离等于|MB|,求椭圆上的点到M 的距离d 的最小值.解(1)已知双曲线实半轴a 1=4,虚半轴b 1=25,半焦距c 1=62016=+, ∴椭圆的长半轴a 2=c 1=6,椭圆的半焦距c 2=a 1=4,椭圆的短半轴2b =204622=-,∴所求的椭圆方程为+362x 1202=y (2)由已知)0,6(-A ,)0,4(F ,设点P 的坐标为),(y x ,则),,4(),,6(y x FP y x AP -=+=由已知得 22213620(6)(4)0x y x x y ⎧+=⎪⎨⎪+-+=⎩则018922=-+x x ,解之得623-==x x 或,由于y>0,所以只能取23=x ,于是325=y ,所以点P 的坐标为⎪⎭⎫⎝⎛325,239分 (3)直线063:=+-y x AP ,设点M 是)0,(m ,则点M 到直线AP 的距离是26+m ,于是626-=+m m , 又∵点M 在椭圆的长轴上,即 66≤≤-m 2m ∴= ∴当2=m 时,椭圆上的点到)0,2(M 的距离222222549(2)4420()15992x d x y x x x =-+=-++-=-+又66x -≤≤ ∴当29=x 时,d 取最小值1525、已知在平面直角坐标系xoy 中,向量32),1,0(的面积为OFP j ∆=,且,3OF FP t OM j ⋅==+uu u r uu r uuu r uu u r r .(I )设4t θ<<求向量OF 与FP 的夹角uu v uu v 的取值范围;(II )设以原点O 为中心,对称轴在坐标轴上,以F 为右焦点的椭圆经过点M ,且||,)13(,||2c t c 当-==取最小值时,求椭圆的方程.解:(1)由34sin cos ,sin 34||||,sin ||||2132θθθθt FP OF FP OF ==⋅⋅⋅=由得,得.34tan t=θ…………………………………………………………………3分],0[3tan 1344πθθ∈<<∴<<ΘΘt ∴夹角θ的取值范围是(3,4ππ)………………………………………………………………6分(2)).0,(),,(),,(0000c OF y c x FP y x P =-则设2000000(,)(,0)()1)1||||2OFP OF FP x c y c x c c t c x S OF y y ∆∴⋅=-⋅=-==∴==⋅==u u u r u u u ru u u r…………………………………………………………………………………………8分||OP ∴=u u u r 10分∴当且仅当)32,32(,,62||,2,343±===c cc 此时取最小值时即 )3,2()1,0()32,32(33=+=∴OM 或)1,2()1,0()32,32(33-=+-=OM …………12分椭圆长轴12,48)03()22()03()22(222222==∴=-+++-+-=b a a 或2171,2171171)01()22()01()22(222222+=+=∴+=--+++--+-=b a a 故所求椭圆方程为1121622=+y x .或12171217922=+++y x …………14分 26、已知点)1,0(F ,一动圆过点F 且与圆8)1(22=++y x 内切.(Ⅰ)求动圆圆心的轨迹C 的方程;(Ⅱ)设点)0,(a A ,点P 为曲线C 上任一点,求点A 到点P 距离的最大值)(a d ;(Ⅲ)在10<<a 的条件下,设△POA 的面积为1S (O 是坐标原点,P 是曲线C 上横坐标为a 的点),以)(a d 为边长的正方形的面积为2S .若正数m 满足21mS S ≤,问m 是否存在最小值,若存在,请求出此最小值,若不存在,请说明理由. 解(Ⅰ)设动圆圆心为),(y x M ,半径为r ,已知圆圆心为)1,0(-E , 由题意知r MF =||,r ME -=22||,于是22||||=+MF ME ,所以点M 的轨迹C 是以E 、F 为焦点,长轴长为22的椭圆,其方程为1222=+y x . (Ⅱ)设),(y x P ,则2222)()(||2222222++--=-+-=+-=a ax x x a x y a x PA22)(22+++-=a a x ,令22)()(22+++-=a a x x f ,]1,1[-∈x ,所以,当1-<-a ,即1>a 时)(x f 在]1,1[-上是减函数,[]2max )1()1()(+=-=a f x f ;当11≤-≤-a ,即11≤≤-a 时,)(x f 在],1[a --上是增函数,在]1,[a -上是减函数,则[]22)()(2max +==a a f x f ;当1>-a ,即1-<a 时,)(x f 在]1,1[-上是增函数,[]2max )1()1()(-==a f x f .所以,⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧>+≤≤-+-<-=1,111,221,1)(2a a a a a a a d .(Ⅲ)当10<<a 时,)22,(2a a P -±,于是)1(22121a a S -=,2222+=a S ,(12分)若正数m 满足条件,则)22()1(22122+≤-a m a a ,即)1(4)1(222+-≥a a a m ,22222)1(8)1(+-≥a a a m ,令2222)1(8)1()(+-=a a a a f ,设12+=a t ,则)2,1(∈t ,12-=t a , 于是641431411328123818)2)(1()(22222+⎪⎭⎫ ⎝⎛--=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-=--=t t tt t t t t t a f , 所以,当431=t ,即)2,1(34∈=t 时,641)]([max =a f ,即6412≥m ,81≥m .所以,m 存在最小值81. 27、已知点M (-2,0),N (2,0),动点P 满足条件|PM |-|PN |=22. 记动点P 的轨迹为W .(1)求W 的方程;(2)若A 、B 是W 上的不同两点,O 是坐标原点,求•的最小值.(1)由|PM |-|PN |=22知动点P 的轨迹是以M ,N 为焦点的双曲线的右支,实半轴长a =2. 又半焦距c =2,故虚半轴长b =.222=-c所以W 的方程为12222=-y x ,x ≥2. (2)设A 、B 的坐标分别为(x 1,y 1),(x 2,y 2).当AB ⊥x 轴时,x 1=x 2,y 1=y 2,从而·=x 1x 2+y 1y 2=.22121=-y x当AB 与x 轴不垂直时,设直线AB 的方程为y =kx +m ,与W 的方程联立,消去y 得 (1-k 2)x 2-2kmx -m 2-2=0,故x 1+x 2=212kkm-,x 1x 2=1222-+k m , 所以·=x 1x 2+y 1y 2=x 1x 2+(kx 1+m )(kx 2+m )=(1+k 2)x 1x 2+km (x 1+x 2)+m 2=.142122121)2)(1(2222222222-+=-+=+-+-++k k k m k m k k m k 又因为x 1x 2>0,所以k 2-1>0,从而·>2. 综上,当AB ⊥x 轴时,·取得最小值2.28、一束光线从点)0,1(1-F 出发,经直线032:=+-y x l 上一点P 反射后,恰好穿过点)0,1(2F .(Ⅰ)求点1F 关于直线l 的对称点1F '的坐标;(Ⅱ)求以1F 、2F 为焦点且过点P 的椭圆C 的方程;(Ⅲ)设直线l 与椭圆C 的两条准线分别交于A 、B 两点,点Q 为线段AB 上的动点,求点Q 到2F 的距离与到椭圆C 右准线的距离之比的最小值,并求取得最小值时点Q 的坐标.解:(Ⅰ)设1F '的坐标为),(n m ,则211-=+m n 且032212=+--⋅nm .……2分解得52,59=-=n m , 因此,点 1F '的坐标为)52,59(-. …………………4分 (Ⅱ)11PF F P ='Θ,根据椭圆定义, 得||||||22121F F PF F P a '=+'=22)052()159(22=-+--=,……………5分 2=∴a ,112=-=b .∴所求椭圆方程为1222=+y x . ………………………………7分 (Ⅲ)22=ca Θ,∴椭圆的准线方程为2±=x . …………………………8分 设点Q 的坐标为)32,(+t t )22(<<-t ,1d 表示点Q 到2F 的距离,2d 表示点Q 到椭圆的右准线的距离. 则10105)32()1(2221++=++-=t t t t d ,22-=t d .22221)2(225210105-++⋅=-++=t t t t t t d d , ……………………………10分 令22)2(22)(-++=t t t t f )22(<<-t ,则)(t f 在34-=t 时取得最小值. ………………………………13分 因此,21d d 最小值=22)34(5=-⋅f ,此时点Q 的坐标为)31,34(-.…………14分注:)(t f 的最小值还可以用判别式法、换元法等其它方法求得.29、设F 是椭圆)0(1:2222>>=+b a by a x C 的左焦点,直线l 为其左准线,直线l 与x 轴交于点P ,线段MN 为椭圆的长轴,已知:.||2||,8||MF PM MN ==且(1)求椭圆C 的标准方程;(2)若过点P 的直线与椭圆相交于不同两点A 、B 求证:∠AFM=∠BFN ;(3)求三角形ABF 面积的最大值. 解(1)48||=∴=a MN Θ122)(1210132)(2||2||22222=-==∴==⇒=+--=-=c a b c e c e e c a a c a MF PM 舍去或即得又Θ1121622=+∴y x 椭圆的标准方程为………………………(文6分,理4分)(2)当AB 的斜率为0时,显然.0=∠=∠BFN AFM 满足题意当AB 的斜率不为0时,设),(),,(2211y x B y x A ,AB 方程为,8-=my x 代入椭圆方程整理得014448)43(22=+-+my y m 则431444348),43(1444)48(22122122+=⋅+=++⨯-=∆m y y m my y m m662222112211-+-=+++=+∴my y my y x y x y k k BF AF 0)6)(6()(62212121=--+-=my my y y y my .,0BFN AFM k k BF AF ∠=∠=+∴从而综上可知:恒有BFN AFM ∠=∠.………………………………(9分)(3)43472||||212212+-=-⋅=-=∆∆∆m m y y PF S S S PAFPBF ABF33163272416437216)4(34722222=⋅≤-+-=+--=m m m m当且仅当32841643222=-=-m m m 即(此时适合△>0的条件)取得等号.三角形ABF 面积的最大值是.33………………………………(13分)四、弦长及面积:30、已知双曲线的方程为2213y x -=,设F 1、F 2分别是其左、右焦点.(1)若斜率为1且过F 1 的直线l 交双曲线于A 、B 两点,求线段AB 的长;(2)若P 是该双曲线左支上的一点,且1260F PF ∠=o ,求12F PF ∆的面积S .解:(1)AB :2y x =+,代入2213y x -=并整理得22470x x --=设1122()()A x yB x y ,,,则121272,2x x x x +==-6AB ∴===(2)设21,PF m PF n ==,则m n -=2在12F PF ∆中,由余弦定理有222162cos602m n mn m n mn mn =+-=-+-o12mn ∴=11sin 601222S mn ∴==⨯=o 31、已知椭圆1422=+y x 及直线m x y +=.(1)当m 为何值时,直线与椭圆有公共点?(2)若直线被椭圆截得的弦长为5102,求直线的方程. 解:(1)把直线方程m x y +=代入椭圆方程1422=+y x 得 ()1422=++m x x , 即012522=-++m mx x .()()020*********≥+-=-⨯⨯-=∆m m m ,解得2525≤≤-m . (2)设直线与椭圆的两个交点的横坐标为1x ,2x ,由(1)得5221m x x -=+,51221-=m x x .根据弦长公式得 :51025145211222=-⨯-⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅+m m .解得0=m .方程为x y =.32、已知长轴为12,短轴长为6,焦点在x 轴上的椭圆,过它对的左焦点1F 作倾斜解为3π的直线交椭圆于A ,B 两点,求弦AB 的长.分析:可以利用弦长公式]4))[(1(1212212212x x x x k x x k AB -++=-+=求得, 也可以利用椭圆定义及余弦定理,还可以利用焦点半径来求.解:(法1)利用直线与椭圆相交的弦长公式求解.2121x x k AB -+=]4))[(1(212212x x x x k -++=.因为6=a ,3=b ,所以33=c .因为焦点在x 轴上,所以椭圆方程为193622=+y x ,左焦点)0,33(-F ,从而直线方程为93+=x y . 由直线方程与椭圆方程联立得:0836372132=⨯++x x .设1x ,2x 为方程两根,所以1337221-=+x x ,1383621⨯=x x ,3=k , 从而1348]4))[(1(1212212212=-++=-+=x x x x k x x k AB . (法2)利用椭圆的定义及余弦定理求解.由题意可知椭圆方程为193622=+y x ,设m AF =1,n BF =1,则m AF -=122,n BF -=122.在21F AF ∆中,3cos22112212122πF F AF F F AF AF -+=,即21362336)12(22⋅⋅⋅-⋅+=-m m m ;所以346-=m .同理在21F BF ∆中,用余弦定理得346+=n ,所以1348=+=n m AB .(法3)利用焦半径求解.先根据直线与椭圆联立的方程0836372132=⨯++x x 求出方程的两根1x ,2x ,它们分别是A ,B 的横坐标.再根据焦半径11ex a AF +=,21ex a BF +=,从而求出11BF AF AB +=.33、设双曲线方程22221(0)x y b a a b-=>>的半焦距为c ,直线l 过(,0),(0,)a b 两点,已知原点到直线l .(1)求双曲线的离心率;(2)经过该双曲线的右焦点且斜率为2的直线m 被双曲线截得的弦长为15,求双曲线的方程.解:(1)2222222222b a b a c a a c a e e >⇒>⇒->⇒>⇒>⇒………………………2分直线l 的方程为1x ya b+=,即0bx ay ab +-=,由原点到直线l 得ab d c ===,即222416()3a c a c -=,…………………………………4分 两边同时除以4a 得2416(1)3e e -=,整理得42316160e e -+=,解得2443e =或…5分又e >2e = ……………………………………………6分(2)由(1)知道2e =即2c a =,所以设双曲线的方程为222213x y a a-=又由题意得直线m 方程为2(2)y x a =-,代入双曲线方程得 ……………………7分22234(2)3x x a a --=,整理得2216190x ax a -+=…………………………………8分记直线m 与双曲线的交点为1122(,),(,)A x y B x y ,则有2121216,19x x a x x a +== …9分∴123015AB x a -=∴12a =………………………………………………………………………………11分 ∴所求双曲线方程为2211344x y -=…………………………………………………12分 34、已知ABC △的顶点A B ,在椭圆2234x y +=上,C 在直线2l y x =+:上,且AB l ∥.(Ⅰ)当AB 边通过坐标原点O 时,求AB 的长及ABC △的面积;(Ⅱ)当90ABC ∠=o,且斜边AC 的长最大时,求AB 所在直线的方程.解:(Ⅰ)因为AB l ∥,且AB 边通过点(00),,所以AB 所在直线的方程为y x =.设A B ,两点坐标分别为1122()()x y x y ,,,. 由2234x y y x⎧+=⎨=⎩,得1x =±.所以12AB x =-=. 又因为AB 边上的高h 等于原点到直线l的距离.所以h =122ABC S AB h ==g △. (Ⅱ)设AB 所在直线的方程为y x m =+,由2234x y y x m⎧+=⎨=+⎩,得2246340x mx m ++-=.因为A B ,在椭圆上,所以212640m ∆=-+>.设A B ,两点坐标分别为1122()()x y x y ,,,,则1232mx x +=-,212344m x x -=,所以12AB x =-=.又因为BC 的长等于点(0)m ,到直线l的距离,即BC =22222210(1)11AC AB BC m m m =+=--+=-++.所以当1m =-时,AC 边最长,(这时12640∆=-+>) 此时AB 所在直线的方程为1y x =-.35、梯形ABCD 的底边AB 在y 轴上,原点O 为AB 的中点,|||2,AB CD AC BD ==⊥M 为CD 的中点.(Ⅰ)求点M 的轨迹方程;(Ⅱ)过M 作AB 的垂线,垂足为N ,若存在正常数0λ,使0MP PN λ=uuu v uu u v ,且P 点到A 、B 的距离和为定值,求点P 的轨迹E 的方程;(Ⅲ)过1(0,)2的直线与轨迹E 交于P 、Q 两点,求OPQ ∆面积的最大值. 解:(Ⅰ)设点M 的坐标为M (x, y )(x ≠0),则(,1(,1C x y D x y -+又(0,A B 由AC ⊥BD 有0AC BD =u u u r u u u r g ,即(,1)(,1)0x y x y -+=g , ∴x 2+y 2=1(x ≠0). ………………………(4分)(Ⅱ)设P (x, y ),则()0(1),M x y λ+,代入M 的轨迹方程有2220(1)1(0).x y x λ++=≠ 即221(0)12()10x y x λ+=≠+,∴P 的轨迹为椭圆(除去长轴的两个端点).要P 到A 、B 的距离之和为定值,则以A 、B为焦点,故1212(1)0λ-=+. ∴0 2.λ= 从而所求P 的轨迹方程为9x 2+y 2=1(x ≠0). ………………………9分 (Ⅲ)易知l 的斜率存在,设方程为1.2y kx =+ 联立9x 2+y 2=1,有223(9)0.4k x kx ++-=设P (x 1, y 1), Q (x 2, y 2),则1212223,.94(9)k x x x x k k -+=-=++21x x ∴-=令29tk =+,则21x x -=9.t ≥211122OPQ S x x ∆∴=⨯-=119,0.9t t ≥∴<≤Q所以当119t =,即9,t =也即0k =时,OPQ ∆14分五、范围问题:36、直线y =ax +1与双曲线3x 2-y 2=1相交于A 、B 两点.(1) 当a 为何值时,A 、B 两点在双曲线的同一支上?当a 为何值时,A 、B 两点分别在双曲线的两支上?(2) 当a 为何值时,以AB 为直径的圆过原点? 解: (1) 联立⎪⎩⎪⎨⎧=-+=13122y x ax y ⇒(3-a 2)x 2-2ax -2=0 ①显然a 2≠3,否则方程①只有一解,于是直线与双曲线至多一个交点. 若交点A 、B 在双曲线同支上,则方程①满足:⎪⎩⎪⎨⎧>->-+=∆0320)3(84222a a a ⇒⎪⎩⎪⎨⎧>-<<<-3366a a a 或 ⇒a ∈(-6,-3)∪(3,6)若A 、B 分别在双曲线的两支上,则有:消去y⎪⎩⎪⎨⎧<->-+0320)3(84222a a a ⇒a ∈(-3,3) (2) 若以AB 为直径的圆过点O ,则OA ⊥OB ,设A(x 1,y 1),B(x 2,y 2)由于x 1+x 2=232a a-,x 1x 2=322-a a. ∴y 1y 2=(ax 1+1)(ax 2+1)=a (x 1+x 2)+a 2x 1x 2+1 =a 2·322-a +a ·232a a-+1=1 ∵OA ⊥OB ∴x 1x 2+y 1y 2=0 ∴322-a +1⇒a =±1 此时△>0,符合要求. 37、已知圆C :(x -1)2+y 2=r 2 (r >1),设M 为圆C 与x 轴负半轴的交点,过M 作圆C 的弦MN ,并使它的中点P 恰好落在y 轴上. (1)当r =2时,求满足条件的P 点的坐标;(2)当r ∈(1,+∞)时,求点N 的轨迹G 的方程;(3)过点P (0,2)的直线l 与(2)中轨迹G 相交于两个不同的点E 、F ,若·>0,求直线l 的斜率的取值范围.解:(1)由已知得,r =2时,可求得M 点的坐标为M (-1,0). 设P (0,b ),则由k CP ·k MP =-1(或用勾股定理)得:b 2=1. ∴b =±1即点P 坐标为(0,±1). (2)设N 坐标为(x ,y ),由已知得,在圆方程中令y =0,求得M 点的坐标为(1-r ,0).设P (0,b ),则由k CP ·k MP =-1(或用勾股定理)得:r =b 2+1.∵点P 为线段MN 的中点,∴x =r -1=b 2,y =2b ,又r >1.∴点N 的轨迹方程为y 2=4x (x >0). (3)由题意知直线l 的斜率存在且不等于0. 设直线l 的方程为y =kx +2,E (x 1,y 1),F (x 2,y 2), x 1>0, x 2>0.由⎩⎨⎧=+=xy kx y 422, 得k 2x 2+(4k -4)x +4=0,由∆=-32k +16>0,得k <21且k ≠0.x 1+x 2=244k k ->0,x 1x 2=24k>0,得k <1. ∵·>0,∴(x 1-1)(x 2-1)+y 1y 2>0. ∴(k 2+1) x 1x 2+(2k -1)(x 1+x 2)+5>0.得k 2+12k >0. ∴k >0或k <-12. ∴0<k <21或k <-12. 38、已知椭圆13422=+y x C :,试确定m 的取值范围,使得对于直线m x y l +=4:,椭圆C上有不同的两点关于该直线对称.分析:若设椭圆上A ,B 两点关于直线l 对称,则已知条件等价于:(1)直线l AB ⊥;(2)弦AB 的中点M 在l 上.利用上述条件建立m 的不等式即可求得m 的取值范围.解:(法1)设椭圆上),(11y x A ,),(22y x B 两点关于直线l 对称,直线AB 与l 交于),(00y x M 点.。