21. (本小题满分14分)已知椭圆C1:,抛物线C2:,

且C1、C2的公共弦AB过椭圆C1的右焦点.

(Ⅰ)当AB⊥轴时,求、的值,并判断抛物线C2的焦点是否在直线AB上;

(Ⅱ)是否存在、的值,使抛物线C2的焦点恰在直线AB上?若存在,

求出符合条件的、的值;若不存在,请说明理由.

 

 

解:(Ⅰ)当AB⊥x轴时,点A、B关于x轴对称,所以m=0,直线AB的方程为:

        x =1,从而点A的坐标为(1,)或(1,-).  因为点A在抛物线上.

所以,即.此时C2的焦点坐标为(,0),该焦点不在直线AB上.

 

(II)解法一: 假设存在、的值使的焦点恰在直线AB上,由(I)知直线AB

的斜率存在,故可设直线AB的方程为.

由消去得………………①

设A、B的坐标分别为(x1,y1), (x2,y2),  

则x1,x2是方程①的两根,x1+x2=.

  由 

消去y得.          ………………②

因为C2的焦点在直线上,

所以,即.代入②有.

即.                          …………………③

由于x1,x2也是方程③的两根,所以x1+x2=.

从而=. 解得   ……………………④

 

又AB过C1、、\、、C2的焦点,所以

则    …………………………………⑤

 

由④、⑤式得,即.

解得于是

因为C2的焦点在直线上,所以.

 或.

由上知,满足条件的、存在,且或,.

 

解法二:       设A、B的坐标分别为,.

    因为AB既过C1的右焦点,又过C2的焦点,

所以.

即.           ……①

由(Ⅰ)知,于是直线AB的斜率, ……②

且直线AB的方程是,

所以.        ……③

又因为,所以.    ……④

将①、②、③代入④得.  ……………⑤

  因为,所以.  …………⑥

将②、③代入⑥得  ……………⑦

由⑤、⑦得即

 

解得.将代入⑤得

   或.

由上知,满足条件的、存在,且或,

 

 

 

 

和2,AB=4.    (Ⅰ)证明PQ⊥平面ABCD;    (Ⅱ)求异面直线AQ与PB所成的角;

(Ⅲ)求点P到平面QAD的距离.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

解法一: (Ⅰ).连结AC、BD,设.由P-ABCD与Q-ABCD

都是正四棱锥,所以PO⊥平面ABCD,QO⊥平面ABCD.

从而P、O、Q三点在一条直线上,所以PQ⊥平面ABCD.

           (II)由题设知,ABCD是正方形,所以.由(I),平面,故可以分别以直线CA、DB、QP为轴,轴,轴建立空间直角坐标系(如上图),由题设条件,相关各点的坐标分别是,,

所以,,于是

从而异面直线AQ与PB所成的角是.

(Ⅲ).由(Ⅱ),点D的坐标是(0,-,0),,          

,设是平面QAD的一个法向量,

由    得.

取x=1,得.  所以点P到平面QAD的距离.

解法二: (Ⅰ).取AD的中点M,连结PM,QM.因为P-ABCD与Q-ABCD

都是正四棱锥,所以AD⊥PM,AD⊥QM. 从而AD⊥平面PQM.

又平面PQM,所以PQ⊥AD.同理PQ⊥AB,所以PQ⊥平面ABCD.

(Ⅱ).连结AC、BD设,由PQ⊥平面ABCD及正四棱锥的性质可知O在

PQ上,从而P、A、Q、C四点共面.

取OC的中点N,连结PN.

因为,所以,

从而AQ∥PN.∠BPN(或其补角)是异面直线AQ

与PB所成的角.连接BN,

因为.

所以.

从而异面直线AQ与PB所成的角是.

(Ⅲ).由(Ⅰ)知,AD⊥平面PQM,所以平面PQM⊥平面QAD. 过P作PH⊥QM

于H,则PH⊥平面QAD,所以PH的长为点P到平面QAD的距离.

连结OM,则.所以,

又PQ=PO+QO=3,于是.

即点P到平面QAD的距离是.

 

 0  1019  1027  1033  1037  1043  1045  1049  1055  1057  1063  1069  1073  1075  1079  1085  1087  1093  1097  1099  1103  1105  1109  1111  1113  1114  1115  1117  1118  1119  1121  1123  1127  1129  1133  1135  1139  1145  1147  1153  1157  1159  1163  1169  1175  1177  1183  1187  1189  1195  1199  1205  1213  447090 

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