如图,已知圆G:(x-2)2+y2=r2是椭圆+y2=1的内接△ABC的内切圆,其中A为椭圆的左顶点.
(1)求圆G的半径r;
(2)过点M(0,1)作圆G的两条切线交椭圆于E,F两点,证明:直线EF与圆G相切.
(1)解:设B(2+r,y0),过圆心G作GD⊥AB于D,BC交长轴于H,图略.
由=得=,
即y0=.①
而B(2+r,y0)在椭圆上,
所以=1-==-②
由①②式得15r2+8r-12=0,
解得r=或r=-(舍去).
(2)证明:设过M(0,1)与圆(x-2)2+y2=相切的直线方程为y-1=kx,③
则=,即32k2+36k+5=0,
解得k1=,k2=.
将③代入+y2=1得(16k2+1)x2+32kx=0,则异于零的解为x=-.
设F(x1,k1x1+1),E(x2,k2x2+1),
则x1=-,x2=-.
则直线FE的斜率为kEF===.
于是直线FE的方程为
y+-1=(x+),
即y=x-,
则圆心(2,0)到直线FE的距离d==,
故结论成立.
已知曲线C的方程为ax2+ay2-2a2x-4y=0(a≠0,a为常数).
(1)判断曲线C的形状;
(2)设曲线C分别与x轴,y轴交于点A,B(A,B不同于原点O),试判断△AOB的面积S是否为定值?并证明你的判断;
(3)设直线l:y=-2x+4与曲线C交于不同的两点M,N,且|OM|=|ON|,求曲线C的方程.
解:(1)将曲线C的方程化为x2+y2-2ax-y=0⇒(x-a)2+(y-)2=a2+,
可知曲线C是以点(a,)为圆心,以为半径的圆.
(2)△AOB的面积S为定值.
证明如下:在曲线C的方程中令y=0,得ax(x-2a)=0,得点A(2a,0),
在曲线C方程中令x=0,
得y(ay-4)=0,
得点B(0,),
所以S=|OA|·|OB|=·|2a|·||=4(定值).
(3)因为圆C过坐标原点,
且|OM|=|ON|,
所以OC⊥MN,
所以=,
所以a=±2.
当a=-2时,圆心坐标为(-2,-1),圆的半径为.
圆心到直线l:y=-2x+4的距离
d==>,
直线l与圆C相离,不合题意舍去,
a=2时符合题意.
这时曲线C的方程为x2+y2-4x-2y=0.
已知椭圆C:+=1(a>b>0)的右焦点F(,0),点M(-,)在椭圆
C上.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)直线l过点F,且与椭圆C交于A,B两点,过原点O作直线l的垂线,垂足为P,如果△OAB的面积为(λ为实数),求λ的值.
解:(1)由题意知c=.
根据椭圆的定义得2a=+,
即a=2.
所以b2=4-3=1.
所以椭圆C的标准方程为+y2=1.
(2)由题意知△ABO的面积S△ABO=|AB|·|OP|=,
整理得λ=|OP|2-.
①当直线l的斜率不存在时,l的方程是x=.
此时|AB|=1,|OP|=,
所以λ=|OP|2-=-1.
②当直线l的斜率存在时,设直线l的方程是y=k(x-),
设A(x1,y1),B(x2,y2),
由
可得(4k2+1)x2-8k2x+12k2-4=0,
显然Δ>0,
则
因为y1=k(x1-),y2=k(x2-),
所以|AB|=
=
=
=.
所以|OP|2=()2=,
此时,λ=-=-1.
综上所述,λ的值为-1.
已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,若过点F且斜率为1的直线与抛物线相交于M,N两点,且|MN|=8.
(1)求抛物线C的方程;
(2)设直线l为抛物线C的切线,且l∥MN,P为l上一点,求·的最小值.
解:(1)由题可知F(,0),
则该直线方程为y=x-.
代入y2=2px(p>0),得x2-3px+=0.
设M(x1,y1),N(x2,y2),
则有x1+x2=3p.
因为|MN|=8,
所以x1+x2+p=8,
即3p+p=8,
解得p=2,
所以抛物线的方程为y2=4x.
(2)设直线l的方程为y=x+b,代入y2=4x,
得x2+(2b-4)x+b2=0.
因为l为抛物线C的切线,
所以Δ=0.
解得b=1.
所以l的方程为y=x+1.
设P(m,m+1),
则=(x1-m,y1-(m+1)),
=(x2-m,y2-(m+1)),
所以·=(x1-m)(x2-m)+[y1-(m+1)]·[y2-(m+1)]
=x1x2-m(x1+x2)+m2+y1y2-(m+1)(y1+y2)+(m+1)2.
由(1)可知x1+x2=6,x1x2=1,
所以(y1y2)2=16x1x2=16,y1y2=-4.
因为-=4(x1-x2),
所以y1+y2=4=4,
所以·=1-6m+m2-4-4(m+1)+(m+1)2
=2(m2-4m-3)=2[(m-2)2-7]≥-14,
当且仅当m=2,即点P的坐标为(2,3)时,·的最小值为-14.
已知中心在原点的双曲线C的右焦点为(2,0),右顶点为(,0).
(1)求双曲线C的方程;
(2)若直线y=kx+m(k≠0,m≠0)与双曲线C交于不同的两点M,N,且线段MN的垂直平分线过点A(0,-1),求实数m的取值范围.
解:(1)设双曲线方程为-=1(a>0,b>0).
由已知得a=,c=2,
又a2+b2=c2,得b2=1,
故双曲线C的方程为-y2=1.
(2)联立
整理得(1-3k2)x2-6kmx-3m2-3=0.
因为直线与双曲线有两个不同的交点,
所以
可得m2>3k2-1且k2≠.①
设M(x1,y1),N(x2,y2),MN的中点为B(x0,y0),
则x1+x2=,x0==,
y0=kx0+m=,
由题意得,AB⊥MN,
kAB==-(k≠0,m≠0),
整理得3k2=4m+1,②
将②代入①,得m2-4m>0,
所以m<0或m>4,
又3k2=4m+1>0(k≠0),即m>-.
所以m的取值范围是(-,0)∪(4,+∞).
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