江蘇省2022高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題三 解析幾何 3.3 大題考法—橢圓講義(含解析)
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1、江蘇省2022高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題三 解析幾何 3.3 大題考法—橢圓講義(含解析) 題型(一) 直線與橢圓的位置關(guān)系 主要考查直線與橢圓的位置關(guān)系及橢圓的方程、直線方程的求法. 所以橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為+y2=1. (2)當(dāng)AB⊥x軸時(shí),AB=,又CP=3,不合題意. 當(dāng)AB與x軸不垂直時(shí),設(shè)直線AB的方程為y=k(x-1),A(x1,y1),B(x2,y2), 將AB的方程代入橢圓方程, 得(1+2k2)x2-4k2x+2(k2-1)=0, 則x1,2=, C的坐標(biāo)為, 且AB= = =. 若k=0,則線段AB的垂直平分線為y軸,與左準(zhǔn)線平行,不合題意.
2、 從而k≠0,故直線PC的方程為 y+=-, 則P點(diǎn)的坐標(biāo)為, 從而PC=. 因?yàn)镻C=2AB, 所以=, 解得k=±1. 此時(shí)直線AB的方程為y=x-1或y=-x+1. [方法技巧] 解決直線與橢圓的位置關(guān)系問題的2個(gè)注意點(diǎn) (1)直線方程的求解只需要兩個(gè)獨(dú)立條件,但在橢圓背景下,幾何條件轉(zhuǎn)化為坐標(biāo)的難度增加,涉及到長(zhǎng)度、面積、向量等. (2)直線與橢圓的位置關(guān)系處理需要通過聯(lián)立方程組來(lái)處理,聯(lián)立方程組時(shí)要關(guān)注相關(guān)的點(diǎn)是否能夠求解,不能求解的可以用根與系數(shù)的關(guān)系來(lái)處理. [演練沖關(guān)] 1.(2018·南通、泰州一調(diào))如圖,在平面直角坐標(biāo)系xOy中,已知橢圓+
3、=1(a>b>0)的離心率為,兩條準(zhǔn)線之間的距離為4.
(1)求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)已知橢圓的左頂點(diǎn)為A,點(diǎn)M在圓x2+y2=上,直線AM與橢圓相交于另一點(diǎn)B,且△AOB的面積是△AOM的面積的2倍,求直線AB的方程.
解:(1)設(shè)橢圓的焦距為2c,由題意得=,=4,
解得a=2,c=,所以b=.
所以橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為+=1.
(2)法一:(設(shè)點(diǎn)法)因?yàn)镾△AOB=2S△AOM,所以AB=2AM,所以M為AB的中點(diǎn).
因?yàn)闄E圓的方程為+=1,所以A(-2,0).
設(shè)M(x0,y0)(-2 4、9x-18x0-16=0,
解得x0=-或x0=(舍去).
把x0=-代入①得y0=±,
所以kAB=±,因此直線AB的方程為y=±(x+2),即x+2y+2=0或x-2y+2=0.
法二:(設(shè)線法)因?yàn)镾△AOB=2S△AOM,所以AB=2AM,所以M為AB的中點(diǎn).
由橢圓方程知A(-2,0),設(shè)B(xB,yB),M(xM,yM),設(shè)直線AB的方程為y=k(x+2).
由得(1+2k2)x2+8k2x+8k2-4=0,
所以(x+2)[(1+2k2)x+4k2-2]=0,
解得xB=.
所以xM==,
yM=k(xM+2)=,
代入x2+y2=,得2+2=,
化簡(jiǎn)得2 5、8k4+k2-2=0,
即(7k2+2)(4k2-1)=0,解得k=±,
所以直線AB的方程為y=±(x+2),
即x+2y+2=0或x-2y+2=0.
2.(2018·南師附中調(diào)研)已知橢圓C:+=1(a>b>0),右準(zhǔn)線l方程為x=4,右焦點(diǎn)F(1,0),A為橢圓的左頂點(diǎn).
(1)求橢圓C的方程;
(2)設(shè)點(diǎn)M為橢圓在x軸上方一點(diǎn),點(diǎn)N在右準(zhǔn)線上且滿足·=0且5||=2||,求直線AM的方程.
解:(1)∵=4,c=1,
∴a2=4,b2=3,
∴橢圓C的方程為+=1.
(2)設(shè)AM的方程為y=k(x+2),
聯(lián)立
消去y,得(4k2+3)x2+16k2x+16k2 6、-12=0,
∴xM=-+2=,
yM=k(xM+2)=.
而kMN=-,又∵xN=4,
∴MN= |xM-xN|==·.
又∵AM=|xM-xA|==·,
∵5||=2||,
∴5·=2·,
∴k=1或,∴AM的方程為y=x+2或y=x+.
題型(二)
橢圓與圓的綜合問題
主要考查直線與橢圓的位置關(guān)系以及橢圓與圓相結(jié)合的問題,主要求橢圓、圓的方程.
[典例感悟]
[例2] (2018·無(wú)錫期末)已知橢圓E:+=1(a>b>0)的離心率為,F(xiàn)1,F(xiàn)2分別為左、右焦點(diǎn),A,B分別為左、右頂點(diǎn),D為上頂點(diǎn),原點(diǎn)O到直線BD的距離為.設(shè)點(diǎn)P在第一象限,且PB⊥ 7、x軸,連結(jié)PA交橢圓于點(diǎn)C,記點(diǎn)P的縱坐標(biāo)為t.
(1)求橢圓E的方程;
(2)若△ABC的面積等于四邊形OBPC的面積,求直線PA的方程;
(3)求過點(diǎn)B,C,P的圓的方程(結(jié)果用t表示).
[解] (1)因?yàn)闄E圓E:+=1(a>b>0)的離心率為,所以a2=2c2,b=c,
所以直線DB的方程為y=-x+b,
又O到直線BD的距離為,所以=,
解得b=1,a=.
所以橢圓E的方程為+y2=1.
(2)設(shè)P(,t),t>0,則直線PA的方程為y=(x+),
由
整理得(4+t2)x2+2t2x+2t2-8=0,
解得xC=,
則點(diǎn)C的坐標(biāo)是,
因?yàn)椤鰽BC的面積等 8、于四邊形OBPC的面積,
所以△AOC的面積等于△BPC的面積,
S△AOC=××=,
S△PBC=×t×=,
則=,解得t=.
所以直線PA的方程為x-2y+=0.
(3)因?yàn)锽(,0),P(,t),C,
所以BP的垂直平分線為y=,
BC的垂直平分線為y=x-,
所以過B,C,P三點(diǎn)的圓的圓心為,
則過B,C,P三點(diǎn)的圓的方程為2+2=+,
即所求圓的方程為x2-x+y2-ty+=0.
[方法技巧]
橢圓與圓的綜合問題的解題策略
(1)在橢圓背景下,常會(huì)出現(xiàn)給出三點(diǎn)(包含橢圓上的點(diǎn))求圓的方程,也會(huì)出現(xiàn)給出以橢圓上的兩點(diǎn)為直徑的圓的問題.這里涉及到橢圓上動(dòng)點(diǎn)如何 9、求解,以及橢圓的弦的處理.
(2)以兩點(diǎn)為直徑的圓,可以用直角三角形處理,也可以用向量數(shù)量積處理,這兩種方法都是轉(zhuǎn)化為點(diǎn)坐標(biāo)來(lái)處理.
(3)運(yùn)算時(shí)要加強(qiáng)“設(shè)而不求”思想的滲透,出現(xiàn)多個(gè)變量時(shí),要有消元意識(shí)和主元思想;在代入運(yùn)算過程中,不要忘掉整體思想.
(4)在研究直線與橢圓相交的問題時(shí),通常有兩種方法來(lái)設(shè)參,一是設(shè)點(diǎn)坐標(biāo)來(lái)作為參數(shù),二是設(shè)直線的斜率作為參數(shù).在學(xué)習(xí)中,要通過比較來(lái)看應(yīng)用哪種方法較為簡(jiǎn)便,以免將問題復(fù)雜化.
[演練沖關(guān)]
(2018·鎮(zhèn)江期末)如圖,在平面直角坐標(biāo)系xOy中,已知橢圓E:+=1(a>b>0)的離心率為,左焦點(diǎn)F(-2,0),直線l:y=t與 10、橢圓交于A,B兩點(diǎn),M為橢圓E上異于A,B的點(diǎn).
(1)求橢圓E的方程;
(2)若M(-,-1),以AB為直徑的圓P過點(diǎn)M,求圓P的標(biāo)準(zhǔn)方程.
解:(1)因?yàn)閑==,且c=2,所以a=2,b=2.
所以橢圓方程為+=1.
(2)設(shè)A(s,t),則B(-s,t),且s2+2t2=8.①
因?yàn)橐訟B為直徑的圓P過點(diǎn)M,所以MA⊥MB,
所以·=0,
又=(s+,t+1),=(-s+,t+1),所以6-s2+(t+1)2=0.②
由①②解得t=,或t=-1(舍,因?yàn)镸(-,-1),所以t>0),所以s2=.
又圓P的圓心為AB的中點(diǎn)(0,t),半徑為=|s|,
所以圓P的標(biāo)準(zhǔn)方 11、程為x2+2=.
題型(三)
橢圓中的定點(diǎn)、定值問題
主要考查直線與橢圓的位置關(guān)系及動(dòng)直線、動(dòng)圓過定點(diǎn)問題或與動(dòng)點(diǎn)有關(guān)的定值問題.
[典例感悟]
[例3] (2018·江蘇六市調(diào)研)如圖,在平面直角坐標(biāo)系xOy中,已知B1,B2是橢圓+=1(a>b>0)的短軸端點(diǎn),P是橢圓上異于點(diǎn)B1,B2的一動(dòng)點(diǎn).當(dāng)直線PB1的方程為y=x+3時(shí),線段PB1的長(zhǎng)為4.
(1)求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)設(shè)點(diǎn)Q滿足QB1⊥PB1,QB2⊥PB2.求證:△PB1B2與△QB1B2的面積之比為定值.
[解] 設(shè)P(x0,y0),Q(x1,y1).
( 12、1)在y=x+3中,令x=0,得y=3,從而b=3.
由得+=1.
所以x0=-.
因?yàn)镻B1==|x0|,
所以4=·,解得a2=18.
所以橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為+=1.
(2)法一:(設(shè)點(diǎn)法) 直線PB1的斜率為kPB1=,
由QB1⊥PB1,所以直線QB1的斜率為kQB1=-.
于是直線QB1的方程為y=-x+3.
同理,QB2的方程為y=-x-3.
聯(lián)立兩直線方程,消去y,得x1=.
因?yàn)镻(x0,y0)在橢圓+=1上,所以+=1,從而y-9=-.所以x1=-.
所以==2.
法二:(設(shè)線法) 設(shè)直線PB1,PB2的斜率分別為k,k′,則直線PB1的方程為y=kx 13、+3.
由QB1⊥PB1,直線QB1的方程為y=-x+3.
將y=kx+3代入+=1,
得(2k2+1)x2+12kx=0.
因?yàn)镻是橢圓上異于點(diǎn)B1,B2的點(diǎn),所以x0≠0,
從而x0=-.
因?yàn)镻(x0,y0)在橢圓+=1上,
所以+=1,從而y-9=-.
所以k·k′=·==-,
得k′=-.
由QB2⊥PB2,所以直線QB2的方程為y=2kx-3.
聯(lián)立解得x1=.
所以===2.
[方法技巧]
1.定點(diǎn)問題的兩種求解方法
(1)引進(jìn)參數(shù)法,引進(jìn)動(dòng)點(diǎn)的坐標(biāo)或動(dòng)直線中系數(shù)為參數(shù)表示變化量,再研究變化的量與參數(shù)何時(shí)沒有關(guān)系,找到定點(diǎn).
(2)由特殊到一般法, 14、根據(jù)動(dòng)點(diǎn)或動(dòng)直線的特殊情況探索出定點(diǎn),再證明該定點(diǎn)與變量無(wú)關(guān).
2.定值問題的基本求解方法
先用變量表示所需證明的不變量,然后通過推導(dǎo)和已知條件,消去變量,得到定值,即解決定值問題首先是求解非定值問題,即變量問題,最后才是定值問題.
[演練沖關(guān)]
1.已知橢圓C:+=1(a>b>0)的右焦點(diǎn)F(,0),長(zhǎng)半軸長(zhǎng)與短半軸長(zhǎng)的比值為2.
(1)求橢圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)設(shè)不經(jīng)過點(diǎn)B(0,1)的直線l與橢圓C相交于不同的兩點(diǎn)M,N,若點(diǎn)B在以線段MN為直徑的圓上,證明直線l過定點(diǎn),并求出該定點(diǎn)的坐標(biāo).
解:(1)由題意得,c=,=2,a2=b2+c2,
∴a=2,b=1,
∴橢圓 15、C的標(biāo)準(zhǔn)方程為+y2=1.
(2)證明:當(dāng)直線l的斜率存在時(shí),設(shè)直線l的方程為y=kx+m(m≠1),M(x1,y1),N(x2,y2).
聯(lián)立,得消去y可得(4k2+1)x2+8kmx+4m2-4=0.
∴Δ=16(4k2+1-m2)>0,x1+x2=,x1x2=.
∵點(diǎn)B在以線段MN為直徑的圓上,∴·=0.
∵·=(x1,kx1+m-1)·(x2,kx2+m-1)=(k2+1)x1x2+k(m-1)(x1+x2)+(m-1)2=0,
∴(k2+1)+k(m-1)+(m-1)2=0,
整理,得5m2-2m-3=0,
解得m=-或m=1(舍去).
∴直線l的方程為y=kx-. 16、
易知當(dāng)直線l的斜率不存在時(shí),不符合題意.
故直線l過定點(diǎn),且該定點(diǎn)的坐標(biāo)為.
2.已知橢圓C:+=1(a>b>0)的離心率為,且過點(diǎn)P(2,-1).
(1)求橢圓C的方程;
(2)設(shè)點(diǎn)Q在橢圓C上,且PQ與x軸平行,過點(diǎn)P作兩條直線分別交橢圓C于A(x1,y1),B(x2,y2)兩點(diǎn),若直線PQ平分∠APB,求證:直線AB的斜率是定值,并求出這個(gè)定值.
解:(1)由e==,得a=2b,
所以橢圓C的方程為+=1.
把P(2,-1)的坐標(biāo)代入,得b2=2,所以橢圓C的方程是+=1.
(2) 由已知得PA,PB的斜率存在,且互為相反數(shù).
設(shè)直線PA的方程為y+1=k(x-2) 17、,其中k≠0.
由消去y,
得x2+4[kx-(2k+1)]2=8,
即(1+4k2)x2-8k(2k+1)x+4(2k+1)2-8=0.
因?yàn)樵摲匠痰膬筛鶠?,xA,所以2xA=,
即xA=.從而yA=.
把k換成-k,得xB=,yB=.
計(jì)算,得kAB===-,是定值.
[課時(shí)達(dá)標(biāo)訓(xùn)練]
A組——大題保分練
1.如圖,圓C與y軸相切于點(diǎn)T(0,2),與x軸正半軸相交于兩點(diǎn)M,N(點(diǎn)M在點(diǎn)N的左側(cè)),且MN=3.
(1)求圓C的方程;
(2)過點(diǎn)M任作一條直線與橢圓T:+=1相交于兩點(diǎn)A,B,連結(jié)AN,BN,求證:∠ANM=∠BNM.
解:(1)設(shè)圓C的半徑為r,依 18、題意得,圓心坐標(biāo)為(r,2).
∵M(jìn)N=3,∴r= ,∴r=,
∴圓C的方程為2+(y-2)2=.
(2)證明:把y=0代入方程2+(y-2)2=,解得x=1或x=4,即點(diǎn)M(1,0),N(4,0).
①當(dāng)AB⊥x軸時(shí),由橢圓對(duì)稱性可知∠ANM=∠BNM.
②當(dāng)AB與x軸不垂直時(shí),可設(shè)直線AB的方程為y=k(x-1),
聯(lián)立方程消去y,
得(k2+2)x2-2k2x+k2-8=0.
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),
則x1+x2=,x1x2=.
∵y1=k(x1-1),y2=k(x2-1),
∴kAN+kBN=+=+
=.
∵(x1-1)(x2-4)+(x2-1 19、)(x1-4)=2x1x2-5(x1+x2)+8=-+8=0,
∴kAN+kBN=0,∴∠ANM=∠BNM.
綜上所述,∠ANM=∠BNM.
2.(2018·高郵中學(xué)月考)如圖,在平面直角坐標(biāo)系xOy中,橢圓E:+=1(a>b>0)的左頂點(diǎn)為A(-2,0),離心率為,過點(diǎn)A的直線l與橢圓E交于另一點(diǎn)B,點(diǎn)C為y軸上的一點(diǎn).
(1)求橢圓E的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)若△ABC是以點(diǎn)C為直角頂點(diǎn)的等腰直角三角形,求直線l的方程.
解:(1)由題意可得:即
從而有b2=a2-c2=3,
所以橢圓E的標(biāo)準(zhǔn)方程為+=1.
(2)設(shè)直線l的方程為y=k(x+2),代入+=1,
得(3+4k2 20、)x2+16k2x+16k2-12=0,
因?yàn)閤=-2為該方程的一個(gè)根,解得B,
設(shè)C(0,y0),由kAC·kBC=-1,
得·=-1,
即(3+4k2)y-12ky0+(16k2-12)=0.(*)
由AC=BC,即AC2=BC2,得4+y=2+2,
即4=2+2-y0,
即4(3+4k2)2=(6-8k2)2+144k2-24k(3+4k2)y0,
所以k=0或y0=,
當(dāng)k=0時(shí),直線l的方程為y=0,
當(dāng)y0=時(shí),代入(*)得16k4+7k2-9=0,解得k=±,
此時(shí)直線l的方程為y=±(x+2),
綜上,直線l的方程為y=0,3x-4y+6=0或3x+4 21、y+6=0.
3.(2018·南通、泰州一調(diào))如圖,在平面直角坐標(biāo)系xOy中,已知橢圓+=1(a>b>0)的離心率為,焦點(diǎn)到相應(yīng)準(zhǔn)線的距離為1.
(1)求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)若P為橢圓上的一點(diǎn),過點(diǎn)O作OP的垂線交直線y=于點(diǎn)Q,求+的值.
解:(1)由題意得解得
所以橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為+y2=1.
(2)由題意知OP的斜率存在.
當(dāng)OP的斜率為0時(shí),OP=,OQ=,
所以+=1.
當(dāng)OP的斜率不為0時(shí),設(shè)直線OP的方程為y=kx.
由得(2k2+1)x2=2,解得x2=,
所以y2=,所以O(shè)P2=.
因?yàn)镺P⊥OQ,所以直線OQ的方程為y=-x.
由得x=-k,所 22、以O(shè)Q2=2k2+2.
所以+=+=1.
綜上,可知+=1.
4.已知橢圓M:+=1(a>b>0)的離心率為,一個(gè)焦點(diǎn)到相應(yīng)的準(zhǔn)線的距離為3,圓N的方程為(x-c)2+y2=a2+c2(c為半焦距),直線l:y=kx+m(k>0)與橢圓M和圓N均只有一個(gè)公共點(diǎn),分別設(shè)為A,B.
(1)求橢圓M的方程和直線l的方程;
(2)試在圓N上求一點(diǎn)P,使=2.
解:(1)由題意知解得a=2,c=1,所以b=,
所以橢圓M的方程為+=1.
圓N的方程為(x-1)2+y2=5,
聯(lián)立
消去y,得(3+4k2)x2+8kmx+4m2-12=0,①
因?yàn)橹本€l:y=kx+m與橢圓M只有一個(gè) 23、公共點(diǎn),
所以Δ=64k2m2-4(3+4k2)(4m2-12)=0得m2=3+4k2, ②
由直線l:y=kx+m與圓N只有一個(gè)公共點(diǎn),
得=,即k2+2km+m2=5+5k2,③
將②代入③得km=1,④
由②④且k>0,得k=,m=2.
所以直線l的方程為y=x+2.
(2)將k=,m=2代入①,可得A.
又過切點(diǎn)B的半徑所在的直線l′為y=-2x+2,所以得交點(diǎn)B(0,2),
設(shè)P(x0,y0),因?yàn)椋?,
則=8,
化簡(jiǎn)得7x+7y+16x0-20y0+22=0,⑤
又P(x0,y0)滿足x+y-2x0=4,⑥
將⑤-7×⑥得3x0-2y0+5=0,即y0= 24、.⑦
將⑦代入⑥得13x+22x0+9=0,
解得x0=-1或x0=-,
所以P(-1,1)或P.
B組——大題增分練
1.在平面直角坐標(biāo)系xOy中,已知橢圓C:+=1(a>b>0)的左、右焦點(diǎn)分別是F1,F(xiàn)2,右頂點(diǎn)、上頂點(diǎn)分別為A,B,原點(diǎn)O到直線AB的距離等于ab.
(1)若橢圓C的離心率為,求橢圓C的方程;
(2)若過點(diǎn)(0,1)的直線l與橢圓有且只有一個(gè)公共點(diǎn)P,且P在第二象限,直線PF2交y軸于點(diǎn)Q,試判斷以PQ為直徑的圓與點(diǎn)F1的位置關(guān)系,并說明理由.
解:由題意,得點(diǎn)A(a,0),B(0,b),直線AB的方程為+=1,即bx+ay-ab=0﹒
由題設(shè),得=ab 25、,化簡(jiǎn)得a2+b2=1.①
(1)因?yàn)閑==,所以=,即a2=3b2.②
由①②,解得
所以橢圓C的方程為+4y2=1.
(2)點(diǎn)F1在以PQ為直徑的圓上,理由如下:
由題設(shè),直線l與橢圓相切且l的斜率存在,設(shè)直線l的方程為y=kx+1,
由消去y得,
(b2+a2k2)x2+2ka2x+a2-a2b2=0,(*)
則Δ=(2ka2)2-4(b2+a2k2)(a2-a2b2)=0,
化簡(jiǎn)得1-b2-a2k2=0,所以k2==1,
因?yàn)辄c(diǎn)P在第二象限,所以k=1.
把k=1代入方程(*),得x2+2a2x+a4=0,
解得x=-a2,從而y=b2,所以P(-a2,b2) 26、﹒
從而直線PF2的方程為y-b2=(x+a2),
令x=0,得y=,所以點(diǎn)Q﹒
從而=(-a2+c,b2),=,
從而·=c(-a2+c)+
===0,
所以·=0.
所以點(diǎn)F1在以PQ為直徑的圓上.
2.如圖,在平面直角坐標(biāo)系xOy中, 已知圓O:x2+y2=4,橢圓C:+y2=1,A為橢圓右頂點(diǎn).過原點(diǎn)O且異于坐標(biāo)軸的直線與橢圓C交于B,C兩點(diǎn),直線AB與圓O的另一交點(diǎn)為P,直線PD與圓O的另一交點(diǎn)為Q,其中D.設(shè)直線AB,AC的斜率分別為k1,k2.
(1)求k1k2的值;
(2)記直線PQ,BC的斜率分別為kPQ,kBC,是否存在常數(shù)λ,使得kPQ=λkBC?若 27、存在,求λ的值;若不存在,說明理由;
(3)求證:直線AC必過點(diǎn)Q.
解:(1)設(shè)B(x0,y0),則C(-x0,-y0),+y=1,
因?yàn)锳(2,0),所以k1=,k2=,
所以k1k2=·===-.
(2)設(shè)直線AP方程為y=k1(x-2),
聯(lián)立
消去y,得(1+k)x2-4kx+4(k-1)=0,
解得xP=,yP=k1(xP-2)=,
聯(lián)立
消去y,得(1+4k)x2-16kx+4(4k-1)=0,
解得xB=,yB=k1(xB-2)=,
所以kBC==,kPQ===,
所以kPQ=kBC,故存在常數(shù)λ=,使得kPQ=kBC.
(3)設(shè)直線AC的方程為y= 28、k2(x-2),
當(dāng)直線PQ與x軸垂直時(shí),Q,
則P,所以k1=-,
即B(0,1),C(0,-1),所以k2=,
則kAQ===k2,所以直線AC必過點(diǎn)Q.
當(dāng)直線PQ與x軸不垂直時(shí),
設(shè)直線PQ的方程為y=,
聯(lián)立
解得xQ=,yQ=,
因?yàn)閗2===-,
所以kAQ==-=k2,故直線AC必過點(diǎn)Q.
3.(2018·揚(yáng)州期末)已知橢圓E1:+=1(a>b>0),若橢圓E2:+=1(a>b>0,m>1),則稱橢圓E2與橢圓E1“相似”.
(1)求經(jīng)過點(diǎn)(,1),且與橢圓E1:+y2=1“相似”的橢圓E2的方程;
(2)若橢圓E1與橢圓E2“相似”,且m=4,橢圓E 29、1的離心率為,P在橢圓E2上,過P的直線l交橢圓E1于A,B兩點(diǎn),且=λ.
①若B的坐標(biāo)為(0,2),且λ=2,求直線l的方程;
②若直線OP,OA的斜率之積為-,求實(shí)數(shù)λ的值.
解:(1)設(shè)橢圓E2的方程為+=1,將點(diǎn)(,1)代入得m=2,
所以橢圓E2的方程為+=1.
(2)因?yàn)闄E圓E1的離心率為,故a2=2b2,所以橢圓E1:x2+2y2=2b2.
又橢圓E2與橢圓E1“相似”,且m=4,所以橢圓E2:x2+2y2=8b2.設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),P(x0,y0).
①法一:(設(shè)線法)由題意得b=2,所以橢圓E1:x2+2y2=8,橢圓E2:x2+2y2=32 30、.當(dāng)直線l斜率不存在時(shí),B(0,2),A(0,-2),P(0,4),不滿足=2,從而直線l斜率存在,可設(shè)直線l:y=kx+2,
代入橢圓E1:x2+2y2=8得(1+2k2)x2+8kx=0,
解得x1=,x2=0,故y1=,y2=2,
所以A.
又=2,即B為AP中點(diǎn),
所以P,
代入橢圓E2:x2+2y2=32,得
2+22=32,
即20k4+4k2-3=0,所以k=±,所以直線l的方程為y=±x+2.
法二:(設(shè)點(diǎn)法)由題意得b=2,
所以橢圓E1:x2+2y2=8,E2:x2+2y2=32.
由A(x1,y1),B(0,2),=2,即B為AP中點(diǎn),
則P(-x 31、1,4-y1).
代入橢圓得解得y1=,
故x1=±,
所以直線l的斜率k=±,
所以直線l的方程為y=±x+2.
②由題意得x+2y=8b2,x+2y=2b2,
x+2y=2b2,
法一:(設(shè)點(diǎn)法)由直線OP,OA的斜率之積為-,
得·=-,即x0x1+2y0y1=0.
又=λ,則(x0-x1,y0-y1)=λ(x2-x1,y2-y1),解得
所以2+22=2b2,
則x+2(λ-1)x0x1+(λ-1)2x+2y+4(λ-1)y0y1+2(λ-1)2y=2λ2b2,
(x+2y)+2(λ-1)(x0x1+2y0y1)+(λ-1)2(x+2y)=2λ2b2,所以8b2 32、+(λ-1)2·2b2=2λ2b2,即4+(λ-1)2=λ2,所以λ=.
法二:(設(shè)線法) 不妨設(shè)點(diǎn)P在第一象限,設(shè)直線OP:y=kx(k>0),代入橢圓E2:x2+2y2=8b2,
解得x0=,則y0= .
直線OP,OA的斜率之積為-,則直線OA:y=-x,代入橢圓E1:x2+2y2=2b2,
解得x1=-,則y1= .
又=λ,則(x0-x1,y0-y1)=λ(x2-x1,y2-y1),解得
所以2+22=2b2,
則x+2(λ-1)x0x1+(λ-1)2x+2y+4(λ-1)y0y1+2(λ-1)2y=2λ2b2,
(x+2y)+2(λ-1)(x0x1+2y0y1)+( 33、λ-1)2(x+2y)=2λ2b2,所以8b2+2(λ-1)·+2··+(λ-1)2·2b2=2λ2b2,
即8b2+(λ-1)2·2b2=2λ2b2,即4+(λ-1)2=λ2,
所以λ=.
4.(2018·江蘇高考)如圖,在平面直角坐標(biāo)系xOy中,橢圓C過點(diǎn),焦點(diǎn)為F1(-,0),
F2(,0),圓O的直徑為F1F2.
(1)求橢圓C及圓O的方程;
(2)設(shè)直線l與圓O相切于第一象限內(nèi)的點(diǎn)P.
①若直線l與橢圓C有且只有一個(gè)公共點(diǎn),求點(diǎn)P的坐標(biāo);
②直線l與橢圓C交于A,B兩點(diǎn).若△OAB的面積為,求直線l的方程.
解:(1)因?yàn)闄E圓C的焦點(diǎn)為F1(-,0),F(xiàn)2(,0), 34、
可設(shè)橢圓C的方程為+=1(a>b>0).
又點(diǎn)在橢圓C上,
所以解得
所以橢圓C的方程為+y2=1.
因?yàn)閳AO的直徑為F1F2,
所以圓O的方程為x2+y2=3.
(2)①設(shè)直線l與圓O相切于點(diǎn)P(x0,y0)(x0>0,y0>0),則x+y=3,
所以直線l的方程為y=-(x-x0)+y0,
即y=-x+.
由消去y,得
(4x+y)x2-24x0x+36-4y=0.(*)
因?yàn)橹本€l與橢圓C有且只有一個(gè)公共點(diǎn),
所以Δ=(-24x0)2-4(4x+y)·(36-4y)=48y(x-2)=0.
因?yàn)閤0>0,y0>0,
所以x0=,y0=1.
所以點(diǎn)P的坐標(biāo)為(,1).
②因?yàn)椤鱋AB的面積為,
所以AB·OP=,從而AB=.
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),
由(*)得x1,2=,
所以AB2=(x1-x2)2+(y1-y2)2
=·.
因?yàn)閤+y=3,
所以AB2==,
即2x-45x+100=0,
解得x=(x=20舍去),則y=,
因此P的坐標(biāo)為.
所以直線l的方程為y-=-,
即y=-x+3.
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