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压轴大题突破练(二) 直线与圆锥曲线(2)
1.(2016·浙江)如图,设椭圆+y2=1(a>1).
(1)求直线y=kx+1被椭圆截得的线段长(用a,k表示);
(2)若任意以点A(0,1)为圆心的圆与椭圆至多有3个公共点,求椭圆离心率的取值范围.
解 (1)设直线y=kx+1被椭圆截得的线段为AM,
由
得(1+a2k2)x2+2a2kx=0,
故x1=0,x2=-,
因此|AM|=|x1-x2|=·.
(2)假设圆与椭圆的公共点有4个,由对称性可设y轴左侧的椭圆上有两个不同的点P,Q,满足|AP|=|AQ|.
记直线AP,AQ的斜率分别为k1,k2,
且k1,k2>0,k1≠k2.
由(1)知,|AP|=,|AQ|=,
故=,
所以(k-k)[1+k+k+a2(2-a2)kk]=0.
由于k1≠k2,k1,k2>0得1+k+k+a2(2-a2)kk=0,
因此=1+a2(a2-2). ①
因为①式关于k1,k2的方程有解的充要条件是1+a2(a2-2)>1,
所以a>.
因此,任意以点A(0,1)为圆心的圆与椭圆至多有3个公共点的充要条件为1<a≤,
由e==,得00)交于A,B两点,且·=-3,其中O为坐标原点.
(1)求p的值;
(2)当|AM|+4|BM|最小时,求直线l的方程.
解 (1)设A(x1,y1),B(x2,y2),
直线l的方程为x=my+.
联立
消去x,得y2-2pmy-p2=0.
∴y1+y2=2pm,y1y2=-p2.
∵·=-3,
∴x1x2+y1y2=-3.
又x1x2=·=,
∴-p2=-3⇒p2=4.
∵p>0,∴p=2.
(2)由抛物线定义,得|AM|=x1+=x1+1,
|BM|=x2+=x2+1,
∴|AM|+4|BM|=x1+4x2+5≥2+5=9,
当且仅当x1=4x2时取等号.
将x1=4x2代入x1x2==1,
得x2=(负值舍去).
将x2=代入y2=4x,
得y2=±,即点B.
将点B代入x=my+1,得m=±.
∴直线l的方程为x=±y+1,即4x±y-4=0.
3.已知动点S(x,y)到直线l:x=2的距离是它到点T(,0)的距离的倍.
(1)求动点S的轨迹C的方程;
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(2)设轨迹C上一动点P满足:=λ+2μ,其中M,N是轨迹C上的点,直线OM与ON的斜率之积为-,若Q(λ,μ)为一动点,E1(-,0),E2(,0)为两定点,求|QE1|+|QE2|的值.
解 (1) 点S(x,y)到直线x=2的距离,
是到点T(,0)的距离的倍,
则|x-2|= ,
化简得+=1.
所以轨迹C的方程为+=1.
(2)设P(x,y),M(x1,y1),N(x2,y2),
则=λ+2μ,
即x=λx1+2μx2,y=λy1+2μy2,
因为点P,M,N在椭圆+=1上,
所以x+2y=4,x+2y=4,x2+2y2=4,
故x2+2y2=λ2(x+2y)+4μ2(x+2y)+4λμ(x1x2+2y1y2)
=4λ2+16μ2+4λμ(x1x2+2y1y2)=4,
设kOM,kON分别为直线OM,ON的斜率,
由题意知,kOM·kON==-,
因此x1x2+2y1y2=0,所以λ2+4μ2=1,
所以点Q是椭圆λ2+4μ2=1上的点,
而E1,E2恰为该椭圆的左,右焦点,
所以由椭圆的定义可得,|QE1|+|QE2|=2.
4.已知曲线C上任意一点P到两定点F1(-1,0)与F2(1,0)的距离之和为4.
(1)求曲线C的方程;
(2)设曲线C与x轴负半轴交点为A,过点M(-4,0)作斜率为k的直线l交曲线C于B、C两点(B在M、C之间),N为BC中点.
①证明:k·kON为定值;
②是否存在实数k,使得F1N⊥AC?如果存在,求直线l的方程,如果不存在,请说明理由.
(1)解 由已知可得:曲线C是以两定点F1(-1,0)和F2(1,0)为焦点,长轴长为4的椭圆,
所以a=2,c=1⇒b==,
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故曲线C的方程为+=1.
(2)证明 设过点M的直线l的方程为y=k(x+4),
设B(x1, y1),C(x2, y2)(x2>x1).
①联立方程组
得(4k2+3)x2+32k2x+64k2-12=0,
则
故xN==,
yN=k(xN+4)=.
所以kON=-,
所以k·kON=-为定值.
②解 若F1N⊥AC,则kAC·kF1N=-1,
因为F1(-1,0),
kF1N==,
因为A(-2,0),kAC=,
故·=-1,
代入y2=k(x2+4)得x2=-2-8k2,y2=2k-8k3,
而x2≥-2,
故只能k=0,显然不成立,
所以这样的直线不存在.
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