直线PA的方程为y-1=x,
所以xM=,即M.
(2)因为点B与点A关于x轴对称,所以B(m,-n).
设N(xN,0),则xN=.
“存在点Q(0,yQ)使得∠OQM=∠ONQ”等价于“存在点Q(0,yQ)使得=”,即yQ满足y=|xM||xN|.
因为xM=,xN=,+n2=1,
所以y=|xM||xN|==2.
所以yQ=或yQ=-.
故在y轴上存在点Q,使得∠OQM=∠ONQ.点Q的坐标为(0,)或(0,-).
7.如图,椭圆E:
+=1(a>b>0)的离心率是,过点P(0,1)的动直线l与椭圆相交于A,B两点.当直线l平行于x轴时,直线l被椭圆E截得的线段长为2.
(1)求椭圆E的方程;
(2)在平面直角坐标系xOy中,是否存在与点P不同的定点Q,使得=恒成立?
若存在,求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
解
(1)由已知,点(,1)在椭圆E上,因此,解得a=2,b=.
所以椭圆E的方程为+=1.
(2)当直线l与x轴平行时,设直线l与椭圆相交于C,D两点.
如果存在定点Q满足条件,则有==1,即|QC|=|QD|.
所以Q点在y轴上,可设Q点的坐标为(0,y0).
当直线l与x轴垂直时,设直线l与椭圆相交于M,N两点,
则M,N的坐标分别为(0,),(0,-).
由=,有=,解得y0=1或y0=2.
所以,若存在不同于点P的定点Q满足条件,则Q点坐标只可能为(0,2).
下面证明:
对任意直线l,均有=.
当直线l的斜率不存在时,由上可知,结论成立.
当直线l的斜率存在时,可设直线l的方程为y=kx+1,A,B的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2).
联立得(2k2+1)x2+4kx-2=0.
其判别式Δ=(4k)2+8(2k2+1)>0,
所以x1+x2=-,x1x2=-.
因此+==2k.
易知,点B关于y轴对称的点B′的坐标为(-x2,y2).
又kQA===k-,
kOB′===-k+=k-,
所以kQA=kQB′,即Q,A,B′三点共线.
所以===.
故存在与P不同的定点Q(0,2),使得=恒成立.
8.已知抛物线C1:
x2=4y的焦点F也是椭圆C2:
+=1(a>b>0)的一个焦点,C1与C2的公共弦的长为2.
(1)求C2的方程;
(2)过点F的直线l与C1相交于A,B两点,与C2相交于C,D两点,且与同向.
①|AC|=|BD|,求直线l的斜率;
②设C1在点A处的切线与x轴的交点为M.证明:
直线l绕点F旋转时,△MFD总是钝角三角形.
解
(1)由C1:
x2=4y知其焦点F的坐标为(0,1).因为F也是椭圆C2的一个焦点,所以a2-b2=1.①
又C1与C2的公共弦的长为2,C1与C2都关于y轴对称,且C1的方程为x2=4y,
由此易知C1与C2的公共点的坐标为,所以+=1.②
联立①,②得a2=9,b2=8.故C2的方程为+=1.
(2)如图,设A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3),D(x4,y4).
①因为与同向,且|AC|=|BD|,所以=,从而x3-x1=x4-x2,即x1-x2=x3-x4,于是(x1+x2)2-4x1x2=(x3+x4)2-4x3x4.③
设直线方程有两种形式,第一种,y=kx+m,注意斜率不存在的情况;第二种,x=ty+n.注意与x轴平行的情况.
设直线l的斜率为k,则l的方程为y=kx+1.
由得x2-4kx-4=0.而x1,x2是这个方程的两根,所以x1+x2=4k,x1x2=-4.④
由得(9+8k2)x2+16kx-64=0.而x3,x4是这个方程的两根,所以x3+x4=-,x3x4=-.⑤
将④,⑤代入③,得16(k2+1)=+,
即16(k2+1)=,
所以(9+8k2)2=16×9,解得k=±,即直线l的斜率为±.
②证明:
由x2=4y得y′=,所以C1在点A处的切线方程为y-y1=(x-x1),即y=-.
令y=0得x=,即M,所以=.而=(x1,y1-1),于是·=-y1+1=+1>0,
因此∠AFM是锐角,从而∠MFD=180°-∠AFM是钝角.故直线l绕点F旋转时,△MFD总是钝角三角形.
9.已知抛物线C:
y2=2px(p>0)的焦点为F,A为C上异于原点的任意一点,过点A的直线l交C于另一点B,交x轴的正半轴于点D,且有|FA|=|FD|.当点A的横坐标为3时,△ADF为正三角形.
(1)求C的方程;
(2)若直线l1∥l,且l1和C有且只有一个公共点E,
①证明直线AE过定点,并求出定点坐标;
②△ABE的面积是否存在最小值?
若存在,请求出最小值;若不存在,请说明理由.
解
(1)由题意知F,
设D(t,0)(t>0),则FD的中点为.
因为|FA|=|FD|,由抛物线的定义知3+=,
解得t=3+p或t=-3(舍去).由=3,解得p=2.
所以抛物线C的方程为y2=4x.
(2)①证明:
由
(1)知F(1,0).
设A(x0,y0)(x0y0≠0),D(xD,0)(xD>0),
因为|FA|=|FD|,则|xD-1|=x0+1.
由xD>0得xD=x0+2,故D(x0+2,0).故直线AB的斜率kAB=-.
因为直线l1和直线AB平行,设直线l1的方程为y=-x+b,
代入抛物线方程得y2+y-=0,
由题意Δ=+=0,得b=-.
设E(xE,yE),则yE=-,xE=.
当y≠4时,kAE==-=,
可得直线AE的方程为y-y0=(x-x0),
由y=4x0,整理可得y=(x-1),
直线AE恒过点F(1,0).
当y=4时,直线AE的方程为x=1,过点F(1,0).
所以直线AE过定点F(1,0).
②由①知直线AE过焦点F(1,0),
所以|AE|=|AF|+|FE|=(x0+1)+=x0++2.
设直线AE的方程为x=my+1,
因为点A(x0,y0)在直线AE上,故m=.
设B(x1,y1),直线AB的方程为y-y0=-(x-x0),
由于y0≠0,可得x=-y+2+x0,
代入抛物线方程得y2+y-8-4x0=0.所以y0+y1=-,
可求得y1=-y0-,x1=+x0+4.
所以点B到直线AE的距离为
d=
==4.
则△ABE的面积S=×4·≥16,
当且仅当=x0,即x0=1时等号成立.
所以△ABE的面积的最小值为16.
10.已知椭圆C:
+=1(a>b>0)的焦距为4,其短轴的两个端点与长轴的一个端点构成正三角形.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)设F为椭圆C的左焦点,T为直线x=-3上任意一点,过F作