1.(2023年全國聯賽題)給定整數n≥2,設是拋物線與直線的乙個交點,試證明:對於任意正整數m,必存在整數k≥2,使為拋物線與直線的乙個交點。(p52)
證明因為與的交點為顯然有若為拋物線與直線的乙個交點,則記則 (1)
由於是整數,也是整數,所以根據數學歸納法,通過(1)式可證明:對於一切正整數是正整數。
現在對於任意正整數m取使得與的交點為。
2.橢圓上有16個點,順次為點,點f為左焦點,每每相鄰兩點與點f連線夾角都相等()。設到左準線的距離為,求
分析橢圓的半長軸半短軸b=4,從而左焦點離心率以橢圓性質為解題的突破口。
解如圖, 設
(1)由橢圓的定義,得
代入(1),有解得故
=又所以3.在平面直角座標系xoy中,給定三點a(0,),b(-1,0)c(1,0),點p到直線bc的距離是該點到直線ab,ac距離的等比中項。
(1)求點p的軌跡方程;
(2)若直線l經過的內心(設為d點),且與點p的軌跡恰好有3個公共點。求直線l的斜率k的取值範圍。
分析根據距離關係,列出方程,再將交點的問題轉化為方程解得問題,不難得出本題解題途徑。
解 (1)直線ab,ac,bc的方程依次為
點到ab,ac,bc的距離依次為
且依據設得即
或化簡得點p 的軌跡方程為: 圓與雙曲線,且不含b,c 兩點。
(2)由(1)知,點p的軌跡包含兩部分(1)與
2)(不含b,c兩點)
由,知的內心d是適合題設條件的點,解得,且知它在圓s上。直線經過d,且與點p的軌跡有3個公共點,所以,直線的斜率存在。
設直線的方程為 (3)
1)當時,直線與圓s相切,有唯一的公共點d ,此時,直線平行於軸,表明直線與雙曲線有不同於d 的兩個公共點,所以,直線恰好與點p的軌跡有3個公共點。
2) 當時,由於b,c兩點不在軌跡上,所以,這時,直線與點p的軌跡恰好有3個公共點,必有直線與圓s 有兩個不同的交點,且直線與雙曲線有且只有乙個公共點,即方程組有且只有一組實數解,消去並化簡得
該方程有唯一實數解得充要條件是
(4)或 (5)
解(4)得,解(5)得
綜上所述,直線的斜率k的取值範圍是有限集
4、如圖,雙曲線的中心在座標原點o,焦點在軸上,兩條漸近線分別為,經過右焦點f垂直於的直線分別交於a,b兩點。又已知該雙曲線的離心率
(1)求證:依次成等差數列
(2)若f,求直線ab在雙曲線上所截得的弦cd的長度。
分析 (1)設屬雙曲線的方程為,先得出所滿足的關係式,再尋求之間的關係;(2)在(1)的基礎上求出的值,得到雙曲線的方程和直線ab的方程,再來求解。
解 (1)如圖5,由已知(1)
從而 (2) 故
設,則,故即
令,則,滿足,所以依次成等差數列。
(2)由已知代入(1)(2)得於是雙曲線的方程為。設直線ab的斜率為,則
於是直線ab的方程為:聯立消得,故弦cd的長度
5、已知拋物線c:與直線l:沒有公共點,設點p為直線l上的動點,過p作拋物線c的兩條切線,a,b為切點。
(1)證明:直線ab恆過定點;
(2)若點p與(1)中的定點的連線交拋物線c於m,n兩點,證明:,
分析 (1)設,分別求出拋物線c在a,b兩點處的切線方程,得到直線ab的方程(用和表示),再根據的任意性說明直線ab過定點。(2)設則可知要證,只需證明,即證
證明 (1)設,則由得,所以
於是拋物線c 在a點處的切線方程為,即。
設則有設,同理有所以ab的方程為
即,所以直線ab恆過定點
(2)pq的方程為與拋物線方程聯立,消去,得設則
(1)要證只需證明,即
2) 由(1)知
(2)式左邊
故(2)式成立,從而結論成立。
6、如圖,過拋物線上的一點a(1,1)作拋物線的切線,分別交軸於d,交軸於b,點c在拋物線上,點e**段ac上,滿足;點f**段bc上,滿足,且,線段cd與ef交於點p,當點c在拋物線上移動時,求點p的軌跡方程。
分析利用拋物線切線的求法,結合等式,列出方程,不難求出動點p 的軌跡方程,,對的不同求法,應有不同的解題途徑。
解法1 過拋物線上點a 的切線的斜率為:,故切線ab的方程為,於是b,d的座標分別為所以d是線段ab的中點。
設則由知,
由,得所以,ef所在直線方程為:化簡得
(1)當時直線cd的方程為2)
聯立(1)(2)解得消去,得p點軌跡方程為,
當時,ef的方程為,cd 的方程為
聯立解得也在點p的軌跡上。因c與a不能重合,所以所求軌跡方程為。
解法2 過拋物線上點a 的切線斜率為:,故切線ab的方程
於是b,d的座標分別為所以d是線段ab的中點。令
則因為cd為的中線,所以,而
所以,故p 是的重心。
設,因點c異於a,則,故重心p的座標為
消去得點p的軌跡方程
說明解析法解決幾何問題,最大優點是將幾何中隱含的等量關係全部用代數式凸顯出來。
7、已知過點(0,1)的直線l與曲線c:交於兩個不同點m和n,求曲線c在點m、n處切線的交點軌跡。
分析可設出直線的方程和點m,n的座標,根據已知條件列出關係式進行推導。
解設點m,n的座標分別為,曲線c在點m,n處的切線分別為
其交點p的座標為,若直線的斜率為,則的方程為,
由方程組消去,得
由題意知,該方程在上有兩個相異的實根故,且
(1)(2)3)由此解得對求導,得,
則,於是直線的方程為,化簡得
(4)同理可求得直線的方程為 (5)
(4)—(5),得,因為,故有 (6)
經將(2)(3)兩式代入(6)式得
(4)+(5)得7)
其中,代入(7)式得,而,得又由,
即點的軌跡為(2,2),(2,2.5)兩點間的線段(不含端點)。
說明相關點法是解決此類問題的基本思路。
8、過直線l:上的一點p作橢圓的切線pm,pn,切點分別為m、n,鏈結mn,
(1)當p點在直線l上運動時,證明:直線mn恆過定點q;
(2)當mn∥l時,定點q平分線段mn。
分析 (1)設,把直線mn的方程用表示出來,根據的任意性說明直線mn過定點,求出定點座標;(2)若mn//,則直線mn與直線的斜率相等,由此求出的值,從而得到直線mn的方程,再說明線段mn的中點恰好就是點q。
證明 (1)設,,則橢圓過點m,n的切線方程分別為
因為兩切線都過點p,則有這表明m,n均在直線 (1)上,由兩點決定一條直線知,式(1)就是直線mn的方程,其中滿足直線的方程。
當點p在直線上運動時,可理解為取遍一切實數,相應的為
代入(1)消去,得2)
對一切恆成立。變形可得對一切恆成立,故有
由此解得直線mn恆過定點。
(2)當mn//時,由式(2)知
, 解得代入(2),得此時mn的方程為
(3)將此方程與橢圓方程聯立,消去得
由此可得,此時mn截橢圓所得弦的中點橫座標恰好為點的橫座標,即
代入(3)式可得弦中點縱座標恰好為點的縱座標,即
這就是說,點平分線段mn。
說明本題的結論可以推廣到更一般的情況:若直線與橢圓相離,過上的點p作橢圓c的切線pm,pn,切點分別為m,n。
(1)當點p在直線上運動時,直線mn恆過定點;
(2)當mn//時,定點q平分線段mn。
9、如圖,已知拋物線c:,f為c的焦點,l為準線,且l交軸於e點,過點f任意作一條直線交拋物線c於a、b兩點。
(1)若,求證:
(2)設m為線段ab的中點,p為奇素數,且點m到軸的距離和點m到準線的距離均為非零整數,求證:點m到座標原點o的距離不可能是整數。
分析 (1)要證明兩個向量垂直,只需證明它們的內積等於0,有兩種途徑,一是設,把兩個向量的座標表示求出來,轉化為代數運算;二是設點a,b在準線上的射影分別為,利用已知的垂直關係及向量的分解實現轉化,進行運算;(2)設,假設為正整數,通過推理運算得出矛盾即可。
解 (1)方法1:點f的座標為設直線的方程為,代入,得
1)設,則是方程(1)的兩個根,有
由,得,因為
又所以故
方法2 如圖10,設點a,b在準線上的射影分別為,則
從而,由;
因為所以
又,所以
故,即。
(2)設,依題意,均為非零整數,由對稱性,不妨設,則 (2)
因為點m在直線ab上,所以 (3)
由(2),(3)消去,得4)
假設為正整數,則5)
因為為奇質數,所以由(4)知,,從而;於是,由(5)知;
令,則有,
消去,得;即;
又與有相同的奇偶性,且;
所以解得從而,於是;這與為正整數矛盾。
故點到座標原點的距離不可能是整數。
說明第(2)問巧妙地將解析幾何問題與整數理論結合在一起,比較有新意,有一定的難度。
5、已知橢圓的右焦點為f,右準線與軸交於e點,若橢圓的離心率,且.
(1)求的值
(2)若過f的直線交橢圓於a,b兩點,且與向量共線(其中,o為座標原點),求與的夾角。
9、已知橢圓的離心率,過點a(0,-b)和b()的直線與原點的距離為
(1)求橢圓的方程
(2)已知定點e(-2,0),直線與橢圓交於c,d兩點,證明:對任意的t>0,都存在k,使得以線段cd為為直徑的圓過e點。
解析幾何考綱
15 圓錐曲線與方程 圓錐曲線與方程 了解圓錐曲線的實際背景,了解圓錐曲線在刻畫現實世界和解決實際問題中的作用.掌握橢圓的定義 幾何圖形 標準方程及簡單幾何性質.了解雙曲線 拋物線的定義 幾何圖形和標準方程,知道它們的簡單幾何性質.理解數形結合的思想.了解圓錐曲線的簡單應用.20 本小題滿分12分 ...
解析幾何的技巧
專題七解析幾何新題型的解題技巧 命題趨向 解析幾何例命題趨勢 1.注意考查直線的基本概念,求在不同條件下的直線方程,直線的位置關係,此類題大多都屬中 低檔題,以選擇 填空題的形式出現,每年必考 2.考查直線與二次曲線的普通方程,屬低檔題,對稱問題常以選擇題 填空題出現 3.考查圓錐曲線的基礎知識和基...
解析幾何題型小結
橢圓 與幾何結合 一 橢圓的對稱性 1 已知橢圓c 1 a b 0 的左焦點為f,c與過原點的直線相交於a,b兩點,連線了af,bf,若 ab 10,bf 8,cos abf 則c的離心率為 a b c d 二.設角,利用三角函式 2 設f1 f2分別為橢圓 1的左 右焦點,c 若直線x 上存在點p...