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第第頁微考點(diǎn)6-2圓錐曲線中的弦長面積類問題(三大題型)直線與圓錐曲線相交,弦和某個定點(diǎn)所構(gòu)成的三角形的面積,處理方法:①一般方法:(其中為弦長,為頂點(diǎn)到直線AB的距離),設(shè)直線為斜截式.進(jìn)一步,=②特殊方法:拆分法,可以將三角形沿著軸或者軸拆分成兩個三角形,不過在拆分的時候給定的頂點(diǎn)一般在軸或者軸上,此時,便于找到兩個三角形的底邊長.③坐標(biāo)法:設(shè),則④面積比的轉(zhuǎn)化:三角形的面積比及其轉(zhuǎn)化有一定的技巧性,一般的思路就是將面積比轉(zhuǎn)化為可以利用設(shè)線法完成的線段之比或者設(shè)點(diǎn)法解決的坐標(biāo)形式,通常有以下類型:1.兩個三角形同底,則面積之比轉(zhuǎn)化為高之比,進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為點(diǎn)到直線距離之比2.兩個三角形等高,則面積之比轉(zhuǎn)化為底之比,進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為長度(弦長之比)3.利用三角形面積計(jì)算的正弦形式,若等角轉(zhuǎn)化為腰長之比4.面積的割補(bǔ)和轉(zhuǎn)化⑤四邊形的面積計(jì)算在高考中,四邊形一般都比較特殊,常見的情況是四邊形的兩對角線相互垂直,此時我們借助棱形面積公式,四邊形面積等于兩對角線長度乘積的一半;當(dāng)然也有一些其他的情況,此時可以拆分成兩個三角形,借助三角形面積公式求解.⑥注意某條邊過定點(diǎn)的三角形和四邊形當(dāng)三角形或者四邊形某條邊過定點(diǎn)時,我們就可以把三角形,四邊形某個定頂點(diǎn)和該定點(diǎn)為邊,這樣就轉(zhuǎn)化成定底邊的情形,最終可以簡化運(yùn)算.當(dāng)然,你需要把握住一些常見的定點(diǎn)結(jié)論,才能察覺出問題的關(guān)鍵.題型一:利用弦長公式距離公式解決弦長問題【精選例題】【例1】已知橢圓,,分別為左右焦點(diǎn),點(diǎn),在橢圓E上.(1)求橢圓E的離心率;(2)過左焦點(diǎn)且不垂直于坐標(biāo)軸的直線l交橢圓E于A,B兩點(diǎn),若的中點(diǎn)為M,O為原點(diǎn),直線交直線于點(diǎn)N,求取最大值時直線l的方程.【答案】(1),(2)(1)解:將,代入橢圓方程,解得,所以橢圓的方程為,又,所以(2)解:設(shè)直線方程為,,,聯(lián)立可得;則,且,,設(shè)的中點(diǎn),則,,∴坐標(biāo)為,,因此直線的方程為,從而點(diǎn)為,又,,所以,令,則,因此當(dāng),即時,最大值為3.所以的最大值為,此時,直線l的方程為.【例2】已知圓:和圓:,以動點(diǎn)為圓心的圓與其中一個圓外切,與另一個圓內(nèi)切,記動點(diǎn)的軌跡為.(1)求軌跡的方程;(2)若斜率為的直線交軌跡于,兩點(diǎn),求的長度的最大值.【答案】(1);(2).【分析】(1)確定圓在圓內(nèi),設(shè)且對應(yīng)圓半徑為,根據(jù)題設(shè)及兩點(diǎn)距離公式得到關(guān)于關(guān)系,代入距離公式整理即得軌跡方程;(2)設(shè)出直線的方程,與橢圓方程聯(lián)立,利用弦長公式建立關(guān)系并求出最大值即得.【詳解】(1)依題意,圓的圓心,半徑,圓的圓心,半徑,顯然,即圓在圓內(nèi),設(shè),半徑為,顯然以為圓心的圓與圓外切,與圓內(nèi)切,則有,則,所以軌跡的方程為.(2)由(1)知,軌跡的方程為,設(shè)直線的方程為,由消去y并整理得,顯然,解得,設(shè),則,因此,當(dāng)且僅當(dāng)時取等號,所以長度的最大值為.【跟蹤訓(xùn)練】1.已知橢圓C:,圓O:,若圓O過橢圓C的左頂點(diǎn)及右焦點(diǎn).(1)求橢圓C的方程;(2)過點(diǎn)作兩條相互垂直的直線,,分別與橢圓相交于點(diǎn)A,B,D,E,試求的取值范圍.【答案】(1),(2)(1)圓O:與x軸的交點(diǎn)為,即橢圓C的左頂點(diǎn)及右焦點(diǎn)分別為,故,故,所以橢圓C的方程為:;(2)當(dāng)直線,中,有一條直線斜率不存在,一條直線斜率為0時,弦長分別為,此時;當(dāng)直線,斜率都存在時,設(shè),聯(lián)立,可得,,,,同理,,令,則,,因?yàn)椋裕缘娜≈捣秶鸀?2.已知橢圓:的兩焦點(diǎn),,且橢圓過.(1)求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程;(2)過點(diǎn)作不與坐標(biāo)軸垂直的直線交橢圓于,兩點(diǎn),線段的垂直平分線與軸負(fù)半軸交于點(diǎn),若點(diǎn)的縱坐標(biāo)的最大值為,求的取值范圍.【答案】(1)(2),.【分析】(1)由題意列出方程組,求解即可;(2)設(shè)直線的方程為為不等于0的實(shí)數(shù)),聯(lián)立直線方程與橢圓方程,結(jié)合韋達(dá)定理可得中點(diǎn)坐標(biāo),進(jìn)而得線段的中垂線方程,求出的縱坐標(biāo),結(jié)合題意求得,由弦長公式可得,令,,根據(jù)函數(shù)的單調(diào)性求出其值域即得答案.【詳解】(1)由題意可得:,解得,所以橢圓的方程為:;(2)因?yàn)樽蠼裹c(diǎn),由題意可得直線的斜率存在且不為0,設(shè)直線的方程為為不等于0的實(shí)數(shù)),,,,,由,可得,則,,,所以,所以的中點(diǎn)為,,所以線段的中垂線方程為:,令,則,即點(diǎn)縱坐標(biāo)為,又因?yàn)槭桥c軸交于負(fù)半軸,所以,,又因?yàn)辄c(diǎn)的縱坐標(biāo)的最大值為,所以,解得,又因?yàn)椋驗(yàn)椋睿捎诤瘮?shù)在單調(diào)遞增,所以在,上單調(diào)遞增,所以,,所以,,即的取值范圍為:,.【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:圓錐曲線中取值范圍問題的五種求解策略:(1)利用圓錐曲線的幾何性質(zhì)或判別式構(gòu)造不等關(guān)系,從而確定參數(shù)的取值范圍;(2)利用已知參數(shù)的范圍,求新的參數(shù)的范圍,解這類問題的核心是建立兩個參數(shù)之間的等量關(guān)系;(3)利用隱含的不等關(guān)系建立不等式,從而求出參數(shù)的取值范圍;(4)利用已知的不等關(guān)系建立不等式,從而求出參數(shù)的取值范圍;(5)利用求函數(shù)值域的方法將待求量表示為其他變量的函數(shù),求其值域,從而確定參數(shù)的取值范圍.題型二:利用弦長公式距離公式解決三角形面積類問題【精選例題】【例1】已知橢圓的方程為,稱圓心在坐標(biāo)原點(diǎn),半徑為的圓為橢圓的“蒙日圓”,橢圓的焦距為,離心率為.(1)求橢圓的方程;(2)若直線與橢圓交于、兩點(diǎn),與其“蒙日圓”交于、兩點(diǎn),當(dāng)時,求面積的最大值.【答案】(1);(2)【分析】(1)根據(jù)已知條件可得出關(guān)于、、的方程組,解出這三個量的值,即可得出橢圓的方程;(2)對直線的斜率是否存在進(jìn)行分類討論,在直線的斜率不存在時,根據(jù)的值求出的方程,進(jìn)而可求得的面積;在直線的斜率存在時,設(shè)直線的方程為,根據(jù)可得出,將直線的方程與橢圓方程聯(lián)立,列出韋達(dá)定理,利用弦長公式、三角形的面積公式以及基本不等式可求得面積的最大值.【詳解】(1)解:因?yàn)闄E圓的焦距為,離心率為,則,可得,故橢圓的方程為.(2)解:由題意,蒙日圓方程為,圓心為,半徑,
①當(dāng)軸時,設(shè)直線的方程為,將代入“蒙日圓”的方程得,解得,則,解得:,將直線的方程代入橢圓C的方程可得,解得,則,所以,;②當(dāng)直線不垂直軸時,設(shè)直線的方程為,即,圓心到直線的距離為,得,聯(lián)立,消去得,,可得,設(shè)、,則,,,所以,,當(dāng)且僅當(dāng)時,即當(dāng)時,等號成立,又因?yàn)椋实拿娣e的最大值為.【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:圓錐曲線中的最值問題解決方法一般分兩種:一是幾何法,特別是用圓錐曲線的定義和平面幾何的有關(guān)結(jié)論來求最值;二是代數(shù)法,常將圓錐曲線的最值問題轉(zhuǎn)化為二次函數(shù)或三角函數(shù)的最值問題,然后利用基本不等式、函數(shù)的單調(diào)性或三角函數(shù)的有界性等求最值.【例2】已知橢圓的左、右焦點(diǎn)分別是,,上頂點(diǎn)為A,橢圓的焦距等于橢圓的長半軸長,且的面積為.(1)求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程;(2)若B,C是橢圓上不同的兩點(diǎn),且直線AB和直線AC的斜率之積為,求面積的最大值.【答案】(1);(2)【分析】(1)根據(jù)橢圓的幾何性質(zhì)即可列方程求解,,,(2)聯(lián)立直線與橢圓方程,得到韋達(dá)定理,進(jìn)而根據(jù)弦長公式以及點(diǎn)到直線的距離公式表達(dá)出三角形的面積,利用換元法及基本不等式求面積的最大值.【詳解】(1)由題意得,,①由的面積為,得,②又,得,,,所以橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為.(2)由(1)知點(diǎn),易知直線AB和直線AC的斜率均存在,所以點(diǎn)B,C與橢圓的上、下頂點(diǎn)均不重合.若直線BC的斜率不存在,不妨設(shè),則,直線AB和直線AC的斜率分別是,,所以,又點(diǎn)在橢圓上,所以,所以,所以,這與直線AB和直線AC的斜率之積為矛盾,所以直線BC的斜率存在.設(shè)直線BC的方程為,其中,將直線BC的方程代入,得,則,設(shè),,則,.直線AB和直線AC的斜率分別是,,所以,又,所以,即,所以,故,即,所以直線的方程為,,,所以,點(diǎn)到直線BC的距離,所以的面積.令,則,所以,當(dāng)且僅當(dāng),即,時,等號成立,所以面積的最大值為.
【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:圓錐曲線中最值與范圍問題的常見求法:(1)幾何法,若題目的條件能明顯體現(xiàn)幾何特征和意義,則考慮利用圖形性質(zhì)來解決;(2)代數(shù)法,若題目的條件能體現(xiàn)一種明確的函數(shù)關(guān)系,則可首先建立目標(biāo)函數(shù),再求這個函數(shù)的最值,如本題需先將的面積用k表示出來,然后再利用基本不等式長最值.【例3】動點(diǎn)滿足方程.(1)求動點(diǎn)P的軌跡的方程;(2)設(shè)過原點(diǎn)的直線l與軌跡相交于兩點(diǎn),設(shè),連接并分別延長交軌跡于點(diǎn),記的面積分別是,求的取值范圍.【答案】(1);(2)【分析】(1)根據(jù)橢圓的定義求得,從而求得軌跡的方程.(2)通過聯(lián)立方程組的方法求得兩點(diǎn)的橫坐標(biāo),求得的表達(dá)式,并利用不等式的性質(zhì)求得的取值范圍.【詳解】(1)方程,表示平面內(nèi)到定點(diǎn)、的距離的和是常數(shù)的點(diǎn)的軌跡,它的軌跡是以、為焦點(diǎn),長軸,焦距的橢圓.,,,軌跡的方程是.(2)設(shè),,,,,所以直線的方程為.與的方程聯(lián)立,,消去y得.即,,則,同理,∴,∵,∴,,則,即.【點(diǎn)睛】求解動點(diǎn)的軌跡方程,可通過定義法來進(jìn)行求解.定義法是根據(jù)已知條件,判斷出動點(diǎn)滿足哪種類型的軌跡的定義,由此來求得軌跡方程.圓錐曲線問題中,求解面積的范圍問題,可根據(jù)面積的表達(dá)式,利用不等式的性質(zhì)、基本不等式等知識來進(jìn)行求解.【例4】已知橢圓C的中心在原點(diǎn),一個焦點(diǎn)為,且長軸長是短軸長的倍.(1)求橢圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程;(2)設(shè)過焦點(diǎn)F的直線l與橢圓C交于A、B兩點(diǎn),是橢圓的另一個焦點(diǎn),若內(nèi)切圓的半徑,求直線l的方程.【答案】(1);(2)【分析】(1)由題意可求得,,并且,求得,,,代入橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程可得解;(2)設(shè)出直線方程與橢圓方程聯(lián)立,根據(jù)韋達(dá)定理可得,,可求得,再根據(jù)內(nèi)切圓半徑可表示出,由此求得答案.【詳解】(1)由題可得,焦點(diǎn)在x軸上,,,,解得,,所以橢圓:.(2)設(shè),,設(shè)直線的方程為,的根為,,,,且,又∵,,∴,所以直線的方程為:.
【點(diǎn)睛】思路點(diǎn)睛:本題第二小問屬于直線與圓錐曲線綜合性問題,設(shè)出過點(diǎn)的直線與橢圓聯(lián)立,由韋達(dá)定理可得,,可求出,另根據(jù)三角形內(nèi)切圓半徑和面積的關(guān)系可求得,由此可求得直線的方程.【跟蹤訓(xùn)練】1.如圖,已知橢圓的焦點(diǎn)為,,離心率為,橢圓的上、下頂點(diǎn)分別為,右頂點(diǎn)為,直線過點(diǎn)且垂直于軸,點(diǎn)在橢圓上(且在第一象限),直線與交于點(diǎn),直線與軸交于點(diǎn).(1)求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程;(2)判定(為坐標(biāo)原點(diǎn))與的面積之和是否為定值?若是,請求出該定值;若不是,請說明理由.【答案】(1);(2)面積和為定值,定值為【分析】(1)根據(jù)題意求即可得到橢圓方程;(2)設(shè),分別求出點(diǎn),坐標(biāo),然后求三角形面積即可.【詳解】(1)設(shè)橢圓方程為,焦距為,則,,所以,,所以橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為.(2)由題意得,,直線:,設(shè)點(diǎn),,,則①,直線:,令,則,所以,直線:,令,則,所以,,由①得,所以.2.已知橢圓C的方程為,其離心率為,,為橢圓的左右焦點(diǎn),過作一條不平行于坐標(biāo)軸的直線交橢圓于A,B兩點(diǎn),的周長為.
(1)求橢圓C的方程;(2)過B作x軸的垂線交橢圓于點(diǎn)D.①試討論直線AD是否恒過定點(diǎn),若是,求出定點(diǎn)坐標(biāo);若不是,請說明理由.②求面積的最大值.【答案】(1);(2)①恒過定點(diǎn);②.【分析】(1)根據(jù)已知焦點(diǎn)三角形周長,由橢圓定義及其離心率求橢圓參數(shù)即可得方程;(2)①設(shè)直線AD為且,,,,聯(lián)立橢圓方程,應(yīng)用韋達(dá)定理并結(jié)合A,B,共線有,整理化簡求參數(shù)m,即可確定定點(diǎn);②由直線AD所過定點(diǎn),結(jié)合并將韋達(dá)公式代入化簡,應(yīng)用基本不等式求面積最大值,注意取值條件.【詳解】(1)由題的周長,可得,又,則,,故橢圓的方程為.(2)①由題,設(shè)直線AD為且,,,,聯(lián)立方程可得:,化簡可得:,所以,,因?yàn)锳,B,共線,則有,化簡可得,即,化簡可得恒成立.∴,即直線AD的方程為恒過定點(diǎn).②設(shè)直線AD恒過定點(diǎn)記為,由上,可得,所以,·,令,則,當(dāng)且僅當(dāng),即時,取等號.∴面積的最大值為.【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:第二問,設(shè)直線AD為且,利用橢圓方程,應(yīng)用韋達(dá)定理及已知條件求出參數(shù)m為關(guān)鍵.3.已知拋物線的頂點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),焦點(diǎn)為.橢圓的中心為,左焦點(diǎn)為,上頂點(diǎn)為,右頂點(diǎn)為,且.(1)求拋物線和橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程.(2)設(shè)直線經(jīng)過點(diǎn),與拋物線交于,兩點(diǎn),與橢圓交于,兩點(diǎn).記和的面積分別為和,是否存在直線,使得?若存在,求出的方程;若不存在,請說明理由.【答案】(1),(2)存在,其方程為或【分析】(1)根據(jù)拋物線的焦點(diǎn)坐標(biāo)直接可得拋物線方程,再設(shè),,結(jié)合,可得橢圓方程;(2)設(shè)直線的方程,聯(lián)立直線與橢圓方程,結(jié)合韋達(dá)定理及弦長公式,可得面積,再根據(jù),可得直線方程.【詳解】(1)由拋物線的焦點(diǎn)為,可知,所以,所以拋物線的方程為;設(shè)橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為,則,,所以,,由,可得,又,所以,解得或(舍),則,所以橢圓方程為;(2)
由題意可知,直線的斜率一定不為,則設(shè)直線的方程為,,,,,聯(lián)立直線與拋物線,得,,則,,所以的面積,聯(lián)立直線與橢圓,得,,則,,所以的面積,又,所以,解得,所以存在滿足條件的直線,且直線方程為或.【點(diǎn)睛】(1)解答直線與橢圓的題目時,時常把兩個曲線的方程聯(lián)立,消去x(或y)建立一元二次方程,然后借助根與系數(shù)的關(guān)系,并結(jié)合題設(shè)條件建立有關(guān)參變量的等量關(guān)系.(2)涉及到直線方程的設(shè)法時,務(wù)必考慮全面,不要忽略直線斜率為0或不存在等特殊情形.題型三:利用弦長公式距離公式解決定四邊形面積問題【精選例題】【例1】如圖所示,橢圓的上頂點(diǎn)和右頂點(diǎn)分別是和,離心率,,是橢圓上的兩個動點(diǎn),且.(1)求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程;(2)求四邊形面積的最大值;(3)試判斷直線與的斜率之積是否為定值,若是,求出定值;若不是,請說明理由.【答案】(1);(2)4;(3)是,定值為【分析】(1)由題意求出b的值,根據(jù)離心率可求出,即得答案;(2)設(shè)直線的方程,聯(lián)立橢圓方程可得根與系數(shù)的關(guān)系式,結(jié)合弦長公式求出的表達(dá)式,即可求得四邊形面積的表達(dá)式,利用三角代換,結(jié)合二次函數(shù)性質(zhì)即可求得面積的最大值;(3)求出直線與的斜率之積的表達(dá)式,結(jié)合根與系數(shù)的關(guān)系化簡,即可得結(jié)論.【詳解】(1)因?yàn)椋裕蛛x心率為,所以,即,,所以橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為(2)因?yàn)椋裕裕O(shè)直線的方程為,,,由,得,由得,則,,故,直線方程為,,所以,直線與之間的距離為,故四邊形的面積為,令,則,令,則,,所以,而函數(shù)在上單調(diào)遞增,所以當(dāng)時,即時,四邊形面積的最大值為4;(3)由第(2)問得,,,故直線與的斜率之積為定值,且定值為.【例2】已知,分別為橢圓Γ:的左、右焦點(diǎn),過點(diǎn)的直線與橢圓Γ交于A,B兩點(diǎn),且的周長為.(1)求橢圓Γ的標(biāo)準(zhǔn)方程;(2)若過點(diǎn)的直線與橢圓Γ交于C,D兩點(diǎn),且,求四邊形ACBD面積的取值范圍.【答案】(1);(2)【分析】(1)根據(jù)題意,由的周長即可得到,從而求得,即可得到結(jié)果;(2)根據(jù)題意,分直線斜率存在與不存在討論,聯(lián)立直線與橢圓方程,結(jié)合韋達(dá)定理,弦長公式,代入計(jì)算,即可得到結(jié)果.【詳解】(1)設(shè),,所以的周長為,解得,所以.所以橢圓Γ的標(biāo)準(zhǔn)方程為.(2)
當(dāng)直線,中的一條直線的斜率不存在、另一條直線的斜率為0時,四邊形ACBD的面積.當(dāng)直線,的斜率都存在且不為0時,設(shè)的方程為,,,聯(lián)立得,整理得,則,則,,,因?yàn)椋手本€的方程為,同理可得,(把上式中的k替換為,即可得到)則四邊形ACBD的面積,令,則,故,易知函數(shù)在上單調(diào)遞增,則.所以.綜上所述,四邊形ACBD面積的取值范圍為.【跟蹤訓(xùn)練】1.已知橢圓:,橢圓:,動點(diǎn)在上運(yùn)動,過作的兩條切線,切點(diǎn)分別為A,B.(提示:過橢圓C:上一點(diǎn)與C相切的直線方程為)(1)求直線AB的方程(用,表示);(2)O為坐標(biāo)原點(diǎn),求四邊形OAPB的面積.【答案】(1);(2)【分析】(1)根據(jù)題意求切線方程,進(jìn)而可得直線AB的方程;(2)分和兩種情況,根據(jù)弦長公式求面積,結(jié)合韋達(dá)定理分析求解.【詳解】(1)不妨設(shè),,:,:,由題知A,B處的切線方程分別為,,因?yàn)檫@兩條直線均過,則,所以:.(2)當(dāng)時,聯(lián)立方程,消去y得,因?yàn)椋瑒t代入上式,化簡得,則,且,所以,到直線的距離,O到直線的距離,所以;當(dāng)時,則,直線:,由,解得,可得;所以綜上:四邊形OAPB的面積為定值.2.已知焦距為2的橢圓:,,分別為其左右焦點(diǎn),過點(diǎn)的直線與橢圓交于,兩點(diǎn),的周長為8.(1)求橢圓的方程;(2)若過點(diǎn)的直線與橢圓交于,兩點(diǎn)且滿足,求四邊形面積的最小值.【答案】(1);(2)【分析】(1)由橢圓的性質(zhì)直接求即可;(2)分斜率不存在,等于零,不等于零三種情況討論,由弦長公式得出面積的表達(dá)式再用二次函數(shù)的單調(diào)性求得結(jié)果.【詳解】(1)設(shè)因?yàn)檫^點(diǎn)的直線與橢圓交于,兩點(diǎn),的周長為8所以則有所以所以所以的方程為(2)斜率不存在時.方程為,方程為
則有所以斜率為時.方程為,此時無法構(gòu)成,不符合題意;斜率存在且不為時.設(shè)方程為則方程為所以由得所以所以同理,設(shè)代入并化簡可得.所以即...令則即所以此時當(dāng)時,面積最小,【點(diǎn)睛】本題計(jì)算量較大,屬于弦長問題;第一問直接由橢圓的定義可得;第二問需要分類討論斜率不存在,等于零,不等于零三種情況,再由弦長公式得到面積的表達(dá)式,最后得出結(jié)果.1.設(shè)橢圓的左右頂點(diǎn)分別為,左右焦點(diǎn).已知,.(1)求橢圓方程.(2)若斜率為1的直線交橢圓于A,B兩點(diǎn),與以為直徑的圓交于C,D兩點(diǎn).若,求直線的方程.【答案】(1);(2)【分析】(1)根據(jù)橢圓的幾何性質(zhì)列式計(jì)算得,,,得解;(2)設(shè)直線為,由圓心到直線的距離小于半徑得出的范圍,由圓的性質(zhì)求出弦的長,將直線的方程與橢圓方程聯(lián)立得出韋達(dá)定理,求出弦的長,由條件得出方程,可得答案.【詳解】(1)由題意,,,解得,,,所以橢圓方程為.(2)設(shè)直線為,,,由題意,以為直徑的圓的方程為,則圓心到直線的距離,即,所以,由,消去,整理得,,解得,又,所以,,,,因?yàn)椋裕獾茫郑裕灾本€的方程為:或.2.已知圓O:,點(diǎn)M是圓O上任意一點(diǎn),M在x軸上的射影為N,點(diǎn)P滿足,記點(diǎn)P的軌跡為E.(1)求曲線E的方程;(2)已知,過F的直線m與曲線E交于A,B兩點(diǎn),過F且與m垂直的直線n與圓O交于C,D兩點(diǎn),求的取值范圍.【答案】(1);(2)【分析】(1)設(shè)點(diǎn),,則,根據(jù)已知可推得,即可得出坐標(biāo),代入圓的方程,即可得出答案;(2)先求出直線的斜率為0以及不存在的情況.然后設(shè),則,根據(jù)點(diǎn)到直線的距離公式結(jié)合垂徑定理得出.聯(lián)立直線與橢圓的方程,根據(jù)韋達(dá)定理得出弦長,即可得出.根據(jù)不等式的性質(zhì)求出,換元令,則,.構(gòu)造函數(shù),.求出導(dǎo)函數(shù)得出函數(shù)的單調(diào)性,即可得出答案.【詳解】(1)設(shè)點(diǎn),,則,所以,,.由,可得,所以,.由點(diǎn)M在圓上,所以,整理得,所以曲線E的方程是.(2)當(dāng)直線m的斜率為0時,直線m的方程為,代入橢圓方程可得,.直線的方程,代入圓的方程可得,,所以,,;當(dāng)直線m的斜率不存在時,直線m的方程為,代入橢圓方程可得,.直線的方程,代入圓的方程可得,,所以,,;當(dāng)直線m的斜率存在且不為0時,設(shè),則,點(diǎn)O到直線n的距離,圓的半徑,根據(jù)垂徑定理可得,所以.將代入曲線E的方程,整理得,恒成立.設(shè),,由韋達(dá)定理可得,,,則.所以.因?yàn)椋裕?令,則,.令,,則在上恒成立,所以在上單調(diào)遞減.又,,所以,即.綜上所述,的取值范圍是.
【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:設(shè)出直線的方程,與橢圓方程聯(lián)立,根據(jù)韋達(dá)定理結(jié)合弦長公式得出弦長.3.已知橢圓的兩個焦點(diǎn)與短軸的一個端點(diǎn)是直角三角形的三個頂點(diǎn),且橢圓過,斜率為的直線與橢圓交于、.(1)求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程;(2)若線段的垂直平分線交軸于點(diǎn),記的中點(diǎn)為坐標(biāo)為且,求直線的方程,并寫出的坐標(biāo).【答案】(1)(2)直線方程為,此時,或直線方程為,此時.【分析】(1)根據(jù)題意得到和,結(jié)合求出,得到橢圓方程;(2)設(shè)直線的方程為,聯(lián)立橢圓方程,得到兩根之和,兩根之積,表達(dá)出,根據(jù)得到方程,求出直線的方程,并寫出的坐標(biāo).【詳解】(1)由題意得中,,且,故,又橢圓過,所以,解得,故橢圓方程為;
(2)設(shè)直線的方程為,聯(lián)立與得,,則,解得,設(shè),則,則,則,,故,故,因?yàn)榫€段的垂直平分線交軸于點(diǎn),故,解得,且,因?yàn)椋裕椒胶螅瑢⒋耄喌茫矗獾茫?dāng)?shù)茫藭r滿足,直線方程為,,當(dāng)?shù)茫藭r滿足,直線方程為,,
【點(diǎn)睛】直線與圓錐曲線相交,通常要求解弦長或面積,其中弦長公式為:或.4.已知橢圓的左?右焦點(diǎn)分別為,離心率為,點(diǎn)在橢圓上.(1)求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程;(2)過點(diǎn)的直線與橢圓相交于,兩點(diǎn),記的面積為,求的最大值.【答案】(1);(2)【分析】(1)根據(jù)題意,列出關(guān)于,,的方程即可求解;(2)設(shè)直線方程(有兩種方法,一種設(shè);另一種設(shè)),與橢圓方程聯(lián)立,結(jié)合韋達(dá)定理及基本不等式即可求出面積的最大值.【詳解】(1)因?yàn)椋裕瑒t,所以的標(biāo)準(zhǔn)方程為,因?yàn)辄c(diǎn)在上,所以,解得,從而,.所以的標(biāo)準(zhǔn)方程為.(2)易知點(diǎn)在的外部,則直線的斜率存在且不為0,設(shè),,,聯(lián)立方程組消去得,由得,由根與系數(shù)的關(guān)系知所以,化簡得.設(shè)點(diǎn)到直線的距離為,則,所以的面積令,得,所以,因?yàn)椋裕?dāng)且僅當(dāng),即時,等號成立.因?yàn)闈M足,所以的最大值為.評分細(xì)則:第二問另解:(2)設(shè),,,聯(lián)立方程組,消去得.由得,由根與系數(shù)的關(guān)系知.所以,化簡得.設(shè)點(diǎn)到直線的距離為,則,所以的面積.令,得,所以,因?yàn)椋裕?dāng)且僅當(dāng),即時,等號成立.因?yàn)闈M足,所以的最大值為.5.已知橢圓C:的離心率為,橢圓上一動點(diǎn)P與左、右焦點(diǎn)構(gòu)成的三角形面積的最大值為.(1)求橢圓C的方程;(2)設(shè)橢圓C的左、右頂點(diǎn)分別為A,B,直線PQ交橢圓C于P,Q兩點(diǎn),記直線AP的斜率為,直線BQ的斜率為,已知,設(shè)和的面積分別為,,求的最大值.【答案】(1);(2)【分析】(1)依題意列式即可求解;(2)先討論直線PQ的斜率為0的情況,斜率不為0時,聯(lián)立直線方程和橢圓方程,用韋達(dá)定理結(jié)合已知條件證明直線PQ恒過x軸上一定點(diǎn),再表示出即可求解.【詳解】(1)由題意知解得所以橢圓C的方程為.(2)依題意,,,設(shè),.若直線PQ的斜率為0,則點(diǎn)P,Q關(guān)于y軸對稱,必有,即,不合題意.所以直線PQ的斜率必不為0,設(shè)其方程為,與橢圓C的方程聯(lián)立得,所以,且因?yàn)槭菣E圓上一點(diǎn),滿足,所以,則,即.因?yàn)椋裕藭r,故直線PQ恒過x軸上一定點(diǎn).因此,,所以,則,當(dāng)即時,取得最大值.6.已知橢圓的離心率為,左、右焦點(diǎn)分別為,直線與橢圓交于兩點(diǎn),且的周長最大值為8.(1)求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程;(2)已知點(diǎn)是橢圓上一動點(diǎn)(不與端點(diǎn)重合),分別為橢圓的左右頂點(diǎn),直線交軸于點(diǎn),若與的面積相等,求直線的方程.【答案】(1)(2)或.【分析】(1)確定當(dāng)過右焦點(diǎn)時,的周長取最大值,由此求得a的值,再根據(jù)離心率求得c,繼而求出b,即可求得答案.(2)分類討論,考慮點(diǎn)Q的位置,即點(diǎn)在橢圓外和橢圓內(nèi),根據(jù)與的面積相等,推出相關(guān)線段的比例關(guān)系,從而求出點(diǎn)P的坐標(biāo),即可求得答案.【詳解】(1)設(shè)與軸的交點(diǎn)為,由題意可知,則,當(dāng)重合時取等號,故當(dāng)過右焦點(diǎn)時,的周長取最大值,所以因?yàn)闄E圓的離心率為,所以,所以橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為(2)由題意得:①當(dāng)點(diǎn)在橢圓外,由于與的面積相等,,故,則,故,設(shè),則,又P點(diǎn)在上,則,即,故,又,所以直線的方程為,即;②當(dāng)點(diǎn)在橢圓內(nèi),此時,同理可得,又P點(diǎn)在上,則,即,故,又,所以直線的方程為,即綜上:直線的方程為:或.【點(diǎn)睛】難點(diǎn)點(diǎn)睛:解答本題關(guān)于直線和橢圓的位置關(guān)系類問題,難點(diǎn)就在于計(jì)算復(fù)雜,計(jì)算量較大,解答時要注意分類討論,即考慮Q點(diǎn)位置,結(jié)合與的面積相等,推出線段間的比例關(guān)系,由此求出P點(diǎn)坐標(biāo),即可求解直線的方程.7.在平面直角坐標(biāo)系中,、為圓:與軸的交點(diǎn),點(diǎn)為該平面內(nèi)異于、兩點(diǎn)的動點(diǎn),且______,從下列條件中任選一個補(bǔ)充在上面問題中作答.條件①:直線與直線的斜率之積為;條件②:設(shè)為圓上的動點(diǎn),為點(diǎn)在軸上的射影,且為的中點(diǎn);注:如果選擇多個條件作答,按第一個計(jì)分.(1)求動點(diǎn)的軌跡方程;(2)若直線與(1)問中軌跡方程交于、兩點(diǎn),與圓相交于、兩點(diǎn),且,求面積最大值.【答案】(1)①:;②:;(2)【分析】(1)選①:表示出兩條直線的斜率,整理方程,可得答案;選②:表示出點(diǎn)的坐標(biāo),利用中點(diǎn)坐標(biāo)公式,建立等量關(guān)系,結(jié)合圓的方程,可得答案.(2)根據(jù)圓心角求得弦心距,利用直線與橢圓的弦長公式,結(jié)合分類討論以及函數(shù)思想,可得答案.【詳解】(1)選①:設(shè),由圓,則,,所以直線的斜率分為為,,其中,由題意可得,整理可得.選②:設(shè),,則,,由為的中點(diǎn),則,解得,可得,整理可得.(2)在圓中,由,,則,在中,,則,當(dāng)直線的斜率不存在時,可得,代入方程,可得:,解得,可得;當(dāng)直線的斜率存在時,可設(shè),聯(lián)立可得,消去整理可得:,,根據(jù)韋達(dá)定理可得:,,整理可得,則,解得,,令,則,令,解得或,可得下表:所以,則的最大值為,綜上所述,的最大值為.8.設(shè)橢圓的左、右焦點(diǎn)分別為,,上、下頂點(diǎn)分別為,,短軸長為,過且垂直于長軸的直線與橢圓相交所得的弦長為3.(1)求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程;(2)過點(diǎn)的直線與橢圓交于不同的兩點(diǎn),,若,試求內(nèi)切圓的面積.【答案】(1);(2)【分析】(1)根據(jù)短軸長以及通經(jīng)的計(jì)算公式,建立方程組,可得答案;(2)根據(jù)垂直直線,寫出直線方程,聯(lián)立橢圓方程,寫出韋達(dá)定理,根據(jù)內(nèi)切圓與三角形的關(guān)系,結(jié)合圓的面積公式,可得答案.【詳解】(1)依題意得.解得.所以.(2)
由(1)得,,,由于,所以直線的斜率為,所以直線的方程為,由.消去并化簡得,,設(shè),,則,,所以,到直線即的距離,所以三角形的面積為,設(shè)三角形的內(nèi)切圓半徑為,則,,所以內(nèi)切圓的面積為.9.已知直線與橢圓有且只有一個公共點(diǎn).(1)求橢圓的方程;(2)是否存在實(shí)數(shù),使橢圓上存在不同兩點(diǎn)、關(guān)于直線對稱?若存在,求的取值范圍;若不存在,請說明理由;(3)橢圓的內(nèi)接四邊形的對角線與垂直相交于橢圓的左焦點(diǎn),是四邊形的面積,求的最小值.【答案】(1);(2)存在,;(3)【分析】(1)將直線方程和橢圓方程聯(lián)立,利用求解即可;(2)假設(shè)存在實(shí)數(shù),設(shè),通過求出的范圍,然后與橢圓聯(lián)立,求出線段的中點(diǎn),代入直線,求出與的關(guān)系,進(jìn)而可得大范圍;(3)先求出對角線與中有一個斜率不存在,另一個斜率為零時的,再求對角線與的斜率即存在,又不為零時的,對于這種情況,設(shè),與橢圓聯(lián)立,然后利用弦長公式求出,同理求出,通過計(jì)算求其范圍,然后綜合可得的最小值.【詳解】(1)聯(lián)立,消去得直線與橢圓有且只有一個公共點(diǎn),,解得即橢圓的方程為;(2)假設(shè)存在實(shí)數(shù),使橢圓上存在不同兩點(diǎn)、關(guān)于直線對稱,設(shè),聯(lián)立,消去得,則,解得,由韋達(dá)定理得,,,,存在實(shí)數(shù),使橢圓上存在不同兩點(diǎn)、關(guān)于直線對稱,且的取值范圍是.(3)橢圓的左焦點(diǎn)為,當(dāng)對角線與中有一個斜率不存在,另一個斜率為零時,,當(dāng)對角線與的斜率即存在,又不為零時,設(shè),則,聯(lián)立,消去得,則,,同理:,令,則,因?yàn)椋C合得,當(dāng)且僅當(dāng)時,等號成立.即的最小值為.10.已知點(diǎn)與定點(diǎn)的距離和它到定直線的距離的比是.(1)求點(diǎn)的軌跡的標(biāo)準(zhǔn)方程;(2)設(shè)點(diǎn),若點(diǎn)是曲線上兩點(diǎn),且在軸上方,滿足,求四邊形面積的最大值.【答案】(1);(2)【分析】(1)根據(jù)題意設(shè),然后根據(jù)題中的幾何條件得出方程,從而求解出軌跡方程;(2)根據(jù)題意設(shè)出直線,求出直線與橢圓相交弦長,并結(jié)合點(diǎn)到直線距離知識從而求解.【詳解】(1)依題意,得,整理化簡得,,所以:點(diǎn)的軌跡的
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