【点评】本小题主要考查坐标法、定比分点坐标公式、双曲线的概念和性质,推理、运算能力和综合应用数学知识解决问题的能力. 19.(1999?广东)如图,给出定点A(a,0)(a>0,a≠1)和直线l:x=﹣1,B是直线l上的动点,∠BOA的角平分线交AB于点C.求点C的轨迹方程,并讨论方程表示的曲线类型与a值的关系.
【分析】欲求点C的轨迹方程,设点C(x,y),只须求出其坐标x,y的关系式即可,由题意知点C到OA、OB距离相等得到一个关系式,化简即得点C的轨迹方程,最后对参数a进行讨论来判断轨迹是什么图形即可. 【解答】解:依题意,记B(﹣1,b)(b∈R),则直线OA和OB的方程分别为y=0和y=﹣bx.
设点C(x,y),
则有0≤x<a,由OC平分∠AOB,知点C到OA、OB距离相等. 根据点到直线的距离公式得
.①
依题设,点C在直线AB上,故有由x﹣a≠0,得
.②
.
将②式代入①式得
2
2
2
,
整理得y[(1﹣a)x﹣2ax+(1+a)y]=0.
22
若y≠0,则(1﹣a)x﹣2ax+(1+a)y=0(0<x<a); 若y=0,则b=0,∠AOB=π,点C的坐标为(0,0),满足上式.
22
综上得点C的轨迹方程为(1﹣a)x﹣2ax+(1+a)y=0(0≤x<a)
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因为a≠0,所以.
由此知,当0<a<1时,方程③表示椭圆弧段; 当a>1时,方程③表示双曲线一支的弧段;
【点评】本小题主要考查曲线与方程,直线和圆锥曲线等基础知识,以及求动点轨迹的基本技能和综合运用数学知识解决问题的能力.
20.如图,已知椭圆C:
+
=1,(a>b>0),点B是其下顶点,直线x+3y+6=0与椭圆
C交于A,B两点(点A在x轴下方),且线段AB的中点E在直线y=x上.
(I)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)若点P为椭圆C上异于A,B的动点,且直线AP,BP分别交直线y=x于点M,N,证明:
?
为定值.
【分析】(I)设A(x1,y1),B(0,﹣b),线段AB的中点E(x0,x0),x0≠0.直线方程
2222222
与椭圆方程联立化为:(a+9b)x+12ax+36a﹣9ab=0,
利用根与系数的关系、中点坐标公式,及其x0+3x0+6=0,联立解出即可得出.
2
(II)由(I)可得:A(﹣3,﹣1),B(0,﹣2).设P(m,n),代入椭圆方程化为m=12﹣3n.直线AP,BP的方程分别为:y=
2
(x+3)﹣1,y=x﹣2,分别与直线方程y=x
联立解得M,N.利用数量积运算性质即可得出. 【解答】(I)解:设A(x1,y1),B(0,﹣b),线段AB的中点E(x0,x0),x0≠0. 联立
,化为:(a+9b)x+12ax+36a﹣9ab=0,
2
2
2
2
2
22
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∴x1+0=
2
2
=2x0,=0,x0+3x0+6=0,
解得b=4,a=12, ∴椭圆C的方程为:
=1.
(II)证明:由(I)可得:A(﹣3,﹣1),B(0,﹣2). 设P(m,n),可得
=1,化为m=12﹣3n.
(x+3)﹣1,y=
x﹣2, ,N
.
2
2
则直线AP,BP的方程分别为:y=分别与直线方程y=x联立解得M
∴?====
=3为定值.
【点评】本题考查了椭圆的标准方程及其性质、直线与椭圆相交问题、中点坐标公式、数量积运算性质,考查了分析问题与解决问题的能力、推理能力与计算能力,属于难题. 21.(2006?山东)已知椭圆的中心在坐标原点O,焦点在x轴上,椭圆的短轴端点和焦点所组成的四边形为正方形,两准线间的距离为1. (Ⅰ)求椭圆的方程;
(Ⅱ)直线l过点P(0,2)且与椭圆相交于A、B两点,当△AOB面积取得最大值时,求直线l的方程. 【分析】(Ⅰ)先设出椭圆标准方程,根据题意可知b=c,根据准线方程求得c和a的关系,进而求得a,b和c,则椭圆方程可得.
(Ⅱ)设出直线l的方程和A,B的坐标,进而把直线方程与椭圆方程联立,消去y,根据判别式大于0求得k的范围,根据韦达定理求得x1+x2,x1x2的表达式,表示出|AB|,求得原点到直线的距离,进而表示出三角形的面积,两边平方根据一元二次方程,建立关于S的不等式,求得S的最大值,进而求得k,则直线方程可得. 【解答】解:设椭圆方程为
(Ⅰ)由已知得?,
∴所求椭圆方程为8x+16y=1.
(Ⅱ)由题意知直线l的斜率存在,设直线l的方程为y=kx+2,A(x1,y1),B(x2,y2)
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22
由,消去y得关于x的方程:(1+2k)x+8kx+6=0,
22
由直线l与椭圆相交于A、B两点, 22
∴△>0?64k﹣24(1+2k)>0 解得
又由韦达定理得
∴=
原点O到直线l的距离
∵.
对两边平方整理得:4Sk+4(S﹣4)k+S+24=0(*)
24222
∵S≠0,
整理得:又S>0,∴
,
4
2
从而S△AOB的最大值为
此时代入方程(*)得4k﹣28k+49=0∴
所以,所求直线方程为:. 【点评】本题主要考查了椭圆的标准方程和椭圆与直线的关系.考查了学生分析问题和基本运算的能力.
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22.(2006?北京)已知椭圆+
=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,点P在此椭
.
圆上,且PF1⊥F1F2,|PF1|=,|PF2|=(1)求椭圆的方程;
2
2
(2)若直线l过圆x+y+4x﹣2y=0的圆心M且交椭圆于A,B两点,且A,B关于点M对称,求直线l的方程.
【分析】解:(Ⅰ)由题意可知2a=|PF1|+|PF2|=6,a=3,由此可求出椭圆C的方程.
(Ⅱ)解法一:设A,B的坐标分别为(x1,y1)、(x2,y2).设直线l的方程为y=k(x+2)
2222
+1,代入椭圆C的方程得(4+9k)x+(36k+18k)x+36k+36k﹣27=0.因为A,B关于点M对称.所以
.解得
,由此可求出直线l的方程.
,
(Ⅱ)解法二:设A,B的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2).由题意x1≠x2且
,
①,②
由①﹣②得.③因为A、B
关于点M对称,所以x1+x2=﹣4,y1+y2=2,代入③得直线l的斜率为,由此可求出直线l的方程. 【解答】解:(Ⅰ)因为点P在椭圆C上,所以2a=|PF1|+|PF2|=6,a=3. 在Rt△PF1F2中,故椭圆的半焦距c=
222
从而b=a﹣c=4, 所以椭圆C的方程为(Ⅱ)解法一:
设A,B的坐标分别为(x1,y1)、(x2,y2).
22
已知圆的方程为(x+2)+(y﹣1)=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
2222
(4+9k)x+(36k+18k)x+36k+36k﹣27=0.
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,
,
=1.