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1、圓錐曲線與向量的綜合性問題
一、常見基本題型:
在向量與圓錐曲線相結(jié)合的題目中,主要是利用向量的相等、平行、垂直去尋找坐標(biāo)之間的數(shù)量關(guān)系,往往要和根與系數(shù)的關(guān)系結(jié)合運(yùn)用。
(1) 問題的條件以向量的形式呈現(xiàn),間接的考查向量幾何性質(zhì)、運(yùn)算性質(zhì),
例1、設(shè),點(diǎn)在軸的負(fù)半軸上,點(diǎn)在軸上,且.
當(dāng)點(diǎn)在軸上運(yùn)動(dòng)時(shí),求點(diǎn)的軌跡的方程;
解:(解法一),故為的中點(diǎn).
設(shè),由點(diǎn)在軸的負(fù)半軸上,則
又,
又,
所以,點(diǎn)的軌跡的方程為
(解法二),故為的中點(diǎn).
設(shè),
2、由點(diǎn)在軸的負(fù)半軸上,則 -
又由,故,可得
由,則有,化簡得:
所以,點(diǎn)的軌跡的方程為
例2、已知橢圓的方程為,它的一個(gè)焦點(diǎn)與拋物線的焦點(diǎn) 重合,離心率,過橢圓的右焦點(diǎn)作與坐標(biāo)軸不垂直的直線,交橢圓 于、兩點(diǎn).
(1)求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)設(shè)點(diǎn),且,求直線的方程;
解:(Ⅰ)設(shè)橢圓的右焦點(diǎn)為,因?yàn)榈慕裹c(diǎn)坐標(biāo)為,所以
因?yàn)?,則,
故橢圓方程為:
(Ⅱ)由(I)得,設(shè)
3、的方程為()
代入,得,
設(shè)則,
所以直線的方程為
(2)所求問題以向量的形式呈現(xiàn)
例3、已知橢圓E的長軸的一個(gè)端點(diǎn)是拋物線的焦點(diǎn),離心率是
(1)求橢圓E的方程;
(2)過點(diǎn)C(—1,0),斜率為k的動(dòng)直線與橢圓E相交于A、B兩點(diǎn),請問x軸上 是否存在點(diǎn)M,使為常數(shù)?若存在,求出點(diǎn)M的坐標(biāo);若不存在,請 說明理由。
解:(1)根據(jù)條件可知橢圓的焦點(diǎn)在x軸,
且
4、 故所求方程為即,
(2)假設(shè)存在點(diǎn)M符合題意,設(shè)AB:代入
得:
則
要使上式與無關(guān),則有
解得,存在點(diǎn)滿足題意。
例4、線段過y軸上一點(diǎn),所在直線的斜率為,兩端點(diǎn)、 到y(tǒng)軸的距離之差為.
(Ⅰ)求出以y軸為對稱軸,過、、三點(diǎn)的拋物線方程;
(Ⅱ)過該拋物線的焦點(diǎn)作動(dòng)弦,過、兩點(diǎn)分別作拋物
5、線的切線,設(shè) 其交點(diǎn)為,求點(diǎn)的軌跡方程,并求出的值.
解:(Ⅰ)設(shè)所在直線方程為,拋物線方程為,
且, ,不妨設(shè),
即
把代入得
,
故所求拋物線方程為
(Ⅱ)設(shè),
則過拋物線上、兩點(diǎn)的切線方程分別是 ,
兩條切線的交點(diǎn)的坐標(biāo)為
設(shè)的直線方程為,代入得
故的坐標(biāo)為 點(diǎn)的軌跡為
而
故
(3)問
6、題的條件及待求的問題均已向量的形式呈現(xiàn)
例5、在直角坐標(biāo)系xOy中,長為的線段的兩端點(diǎn)C、D分別在x軸、y軸上 滑動(dòng),.記點(diǎn)P的軌跡為曲線E.
(I)求曲線E的方程;
(II)經(jīng)過點(diǎn)(0,1)作直線l與曲線E相交于A、B兩點(diǎn),當(dāng)點(diǎn) M在曲線E上時(shí),求的值.
解:(Ⅰ)設(shè)C(m,0),D(0,n),P(x,y).
由=,得(x-m,y)=(-x,n-y),
∴得
由||=+1,得m2+n2=(+1)2,
∴(+1)2x2+y2=(+1)2,
整理,得曲線E的方程為x2+=1.
(Ⅱ)設(shè)
7、A(x1,y1),B(x2,y2),由=+,知點(diǎn)M坐標(biāo)為(x1+x2,y1+y2).
設(shè)直線l的方程為y=kx+1,代入曲線E方程,得(k2+2)x2+2kx-1=0,
則x1+x2=-,x1x2=-.
y1+y2=k(x1+x2)+2=,
由點(diǎn)M在曲線E上,知(x1+x2)2+=1,
即+=1,解得k2=2.
這時(shí)x1x2+y1y2=x1x2+(kx1+1)(kx2+1)=(1+k2)x1x2+k(x2+x2)+1=-,
(x+y)(x+y)=(2-x)(2-x)=4-2(x+x)+(x1x2)2
=4-2[(x1+x2)2-2x1x2]+(x1x2)2=,
8、
cosá,?==-.
二、針對性練習(xí)
1. 已知圓M:及定點(diǎn),點(diǎn)
P是圓M上的動(dòng)點(diǎn),點(diǎn)Q在NP上,點(diǎn)G在MP上,
且滿足
(1)求點(diǎn)G的軌跡C的方程;
(2)過點(diǎn)K(2,0)作直線與曲線C交于A、B兩點(diǎn),
O是坐標(biāo)原點(diǎn),設(shè) ,是否存在這樣的直線使四邊形OASB的對角
線相等?若存在,求出直線的方程; 若不存在,說明理由.
解:(1)由為PN的中點(diǎn),且是PN的中垂線,
∴>
∴點(diǎn)G的軌跡是以M、N為焦點(diǎn)的橢圓,又
∴
9、 (2) ∵.四邊形OASB為平行四邊行,
假設(shè)存在直線1,使四邊形OASB為矩形
若1的斜率不存在,則1的方程為
由>0.
這與相矛盾, ∴1的斜率存在.
設(shè)直線1的方程
,化簡得:
∴
∴
由∴
∴存在直線1:或滿足條件.
二、針對性練習(xí)
1.已知過拋物線的焦點(diǎn),斜率為的直線交拋物線于,
()兩點(diǎn),且.
(1)求該拋物線的方程;
(2)為坐標(biāo)原點(diǎn),為拋
10、物線上一點(diǎn),若,求的值.
解:(1)直線AB的方程是,與聯(lián)立,
消去,得,所以,
由拋物線定義得:,所以p=4,
拋物線方程為:
(2)由p=4,化簡得,
從而,從而A(1,),B(4,)
設(shè)=,
又因?yàn)?,?(4),
即,解得
2、在平面直角坐標(biāo)系內(nèi)已知兩點(diǎn)、,若將動(dòng)點(diǎn)的橫坐標(biāo)保持不變, 縱坐標(biāo)擴(kuò)大到原來的倍后得到點(diǎn),且滿足.
(Ⅰ)求動(dòng)點(diǎn)所在曲線的方程;
(Ⅱ)過點(diǎn)作斜率為的直線
11、交曲線于、兩點(diǎn),且, 又點(diǎn)關(guān)于原點(diǎn)的對稱點(diǎn)為點(diǎn),試問、、、四點(diǎn)是否共圓?若共 圓,求出圓心坐標(biāo)和半徑;若不共圓,請說明理由.
解(Ⅰ)設(shè)點(diǎn)的坐標(biāo)為,則點(diǎn)的坐標(biāo)為,
依據(jù)題意,有
動(dòng)點(diǎn)所在曲線的方程是
(Ⅱ)因直線過點(diǎn),且斜率為,故有
聯(lián)立方程組,消去,得
設(shè)、,可得,于是.
又,得即
而點(diǎn)與點(diǎn)關(guān)于原點(diǎn)對稱,于是,可得點(diǎn)
若線段、的中垂線分別為和,,則有
聯(lián)立方程組,解得和的交點(diǎn)為
因此,可算得
所以、、、四點(diǎn)共圓,且圓心坐標(biāo)為半徑為