Bài tập Ba đường conic có đáp án
29 câu hỏi
A. Các câu hỏi trong bài
Từ xa xưa, người Hy Lạp đã biết rằng giao tuyến của mặt nón tròn xoay và một mặt phẳng không đi qua đỉnh của mặt nón là đường tròn hoặc đường cong mà ta gọi là đường conic (Hình 48). Từ “đường conic” xuất phát từ gốc tiếng Hy Lạp konos, nghĩa là mặt nón.
Đường conic gồm những loại đường nào và được xác định như thế nào?
Hướng dẫn giải
Sau bài học này ta sẽ biết đường conic gồm đường parabol, đường elip, đường hypebol và cách xác định phương trình chính tắc của mỗi loại đường conic trên.
Đóng hai chiếc đinh cố định tại hai điểm F1, F2 trên mặt một bảng gỗ. Lấy một vòng dây kín không đàn hồi có độ dài lớn hơn 2F1F2. Quàng vòng dây đó qua hai chiếc đinh và kéo căng tại vị trí của đầu bút chì (Hình 51). Di chuyển đầu bút chì sao cho dây luôn căng, đầu bút chì vạch nên một đường mà ta gọi là đường elip. Gọi vị trí của đầu bút chì là điểm M.
Khi M thay đổi, có nhận xét gì về tổng MF1 + MF2?
Hướng dẫn giải
Theo bài ra ta thấy tổng MF1 + MF2 luôn bằng độ dài vòng dây kín, do đó khi M thay đổi, tổng MF1 + MF2 là một độ dài không đổi.
Trong mặt phẳng, xét đường elip (E) là tập hợp các điểm M sao cho MF1 + MF2 = 2a, ở đó F1F2 = 2c (với a > c > 0).
Ta chọn hệ trục tọa độ Oxy có gốc là trung điểm của F1F2, trục Oy là đường trung trực của F1F2 và F2 nằm trên tia Ox (Hình 52). Khi đó, F1(– c; 0) và F2(c; 0) là hai tiêu điểm của elip (E). Chứng minh rằng:
a) A1(– a; 0) và A2(a; 0) đều là giao điểm của elip (E) với trục Ox.
Hướng dẫn giải
Ta có: \({A_1}{F_1} = \sqrt {{{\left( {\left( { - c} \right) - \left( { - a} \right)} \right)}^2} + {{\left( {0 - 0} \right)}^2}} = \left| { - c + a} \right|\) = a – c (do a > c > 0).
\({A_1}F{ & _2} = \sqrt {{{\left( {c - \left( { - a} \right)} \right)}^2} + {{\left( {0 - 0} \right)}^2}} = \left| {a + c} \right|\) = a + c
Do đó: A1F1 + A2F2 = a – c + a + c = 2a.
Vậy điểm A1(– a; 0) thuộc elip (E).
Mà A1(– a; 0) thuộc trục Ox nên A1(– a; 0) là giao điểm của elip (E) với trục Ox.
Tương tự, ta chứng minh được A2(a; 0) là giao điểm của elip (E) với trục Ox.
Hướng dẫn giải:
Vì \(b = \sqrt {{a^2} - {c^2}} \) nên \({b^2} = {a^2} - {c^2} \Leftrightarrow {a^2} = {b^2} + {c^2}\).
Ta có: \({B_2}{F_1} = \sqrt {{{\left( { - c - 0} \right)}^2} + {{\left( {0 - b} \right)}^2}} = \sqrt {{c^2} + {b^2}} = \sqrt {{a^2}} = a\) (do a > 0).
\({B_2}{F_2} = \sqrt {{{\left( {c - 0} \right)}^2} + {{\left( {0 - b} \right)}^2}} = \sqrt {{c^2} + {b^2}} = \sqrt {{a^2}} = a\) (do a > 0).
Do đó B2F1 = B2F2 = a nên B2F1 + B2F2 = a + a = 2a. Do đó, B2(0; b) thuộc elip (E).
Mà B2(0; b) thuộc trung Oy nên B2(0; b) là giao điểm của elip (E) với trục Oy.
Tương tự, ta chứng minh được B1(0; – b) là giao điểm của elip (E) với trục Oy.
Hướng dẫn giải
Elip (E) có phương trình chính tắc là: \(\frac{{{x^2}}}{{{a^2}}} + \frac{{{y^2}}}{{{b^2}}} = 1\,\,\left( {a > b > 0} \right)\).
Do elip (E) đi qua điểm M(0; 3) nên tọa độ điểm M thỏa mãn phương trình elip, do đó ta có \(\frac{{{0^2}}}{{{a^2}}} + \frac{{{3^2}}}{{{b^2}}} = 1 \Leftrightarrow {b^2} = {3^2} \Rightarrow b = 3\) (do b > 0).
Do elip (E) đi qua điểm \(N\left( {3; - \frac{{12}}{5}} \right)\) nên tọa độ điểm N thỏa mãn phương trình elip, do đó ta có \(\frac{{{3^2}}}{{{a^2}}} + \frac{{{{\left( { - \frac{{12}}{5}} \right)}^2}}}{{{3^2}}} = 1 \Leftrightarrow {a^2} = 25 \Rightarrow a = 5\) (do a > 0).
Vậy elip (E) có phương trình chính tắc là: \(\frac{{{x^2}}}{{25}} + \frac{{{y^2}}}{9} = 1\).
Đóng hai chiếc đinh cố định tại hai điểm F1, F2 trên mặt một bảng gỗ. Lấy một thước thẳng có mép AB và một sợi dây không đàn hồi có chiều dài l thỏa mãn AB – F1F2 < l < AB. Đính một đầu dây vào điểm A và đầu dây kia vào F2. Đặt thước sao cho điểm B trùng với F1 và lấy đầu bút chì (kí hiệu là M) tì sát sợi dây vào thước thẳng sao cho sợi dây luôn bị căng. Sợi dây khi đó là đường gấp khúc AMF2.
Cho thước quay quanh điểm B (trùng F1), tức là điểm A chuyển động trên đường tròn tâm B có bán kính bằng độ dài đoạn thẳng AB, mép thước luôn áp sát mặt gỗ (Hình 53). Khi đó, đầu bút chì M sẽ vạch nên một đường mà ta gọi là đường hypebol.
Khi M thay đổi, có nhận xét gì về hiệu MF1 – MF2?
Hướng dẫn giải
Khi M thay đổi, ta có hiệu
MF1 – MF2 = (MF1 + MA) – (MF2 + MA) = AB – l không đổi.
Vậy hiệu MF1 – MF2 không thay đổi khi M thay đổi.
Để lập phương trình của đường hypebol trong mặt phẳng, trước tiên ta sẽ chọn hệ trục tọa độ Oxy thuận tiện nhất.
Tương tự elip, ta chọn trục Ox là đường thẳng F1F2, trục Oy là đường trung trực của đoạn thẳng F1F2 = 2c (c > 0), gốc tọa độ O là trung điểm của đoạn thẳng F1F2 (Hình 54).
Tìm tọa độ của hai tiêu điểm F1, F2.
Hướng dẫn giải
Vì Oy là đường trung trực của F1F2 nên O là trung điểm của F1F2.
Do đó, OF1 = OF2 = F1F2 : 2 = 2c : 2 = c.
Điểm F1 thuộc trục Ox và nằm về phía bên trái điểm O và cách O một khoảng bằng c nên tọa độ của F1 là F1(– c; 0).
Điểm F2 thuộc trục Ox và nằm về phía bên phải điểm O và cách O một khoảng bằng c nên tọa độ của F2 là F2(c; 0).
Hướng dẫn giải:
Dựa vào bảng, ta dự đoán kí hiệu thích hợp cho là dấu “–”. Ta điền là:
\(\frac{{{x^2}}}{{{a^2}}} - \frac{{{y^2}}}{{{b^2}}} = 1,\) trong đó a2 = c2 – b2.
Hướng dẫn giải
Ta có: 4x2 – 9y2 = 1
\( \Leftrightarrow \frac{{{x^2}}}{{\frac{1}{4}}} - \frac{{{y^2}}}{{\frac{1}{9}}} = 1 \Leftrightarrow \frac{{{x^2}}}{{{{\left( {\frac{1}{2}} \right)}^2}}} - \frac{{{y^2}}}{{{{\left( {\frac{1}{3}} \right)}^2}}} = 1\).
Phương trình hypebol đã cho được viết dưới dạng phương trình chính tắc là \(\frac{{{x^2}}}{{{{\left( {\frac{1}{2}} \right)}^2}}} - \frac{{{y^2}}}{{{{\left( {\frac{1}{3}} \right)}^2}}} = 1\).
Học thông minh hơn mỗi ngày
Xem toàn bộ 29 câu hỏi và nhiều hơn nữa với tài khoản miễn phí
Lấy đường thẳng ∆ và một điểm F không thuộc ∆. Lấy một ê ke ABC (vuông ở A) và một đoạn dây không đàn hồi, có độ dài bằng AB. Đính một đầu dây vào điểm F, đầu kia vào đỉnh B của ê ke. Đặt ê ke sao cho cạnh AC nằm trên ∆, lấy đầu bút chì (kí hiệu là điểm M) ép sát sợi dây vào cạnh AB và giữ căng sợi dây. Lúc này, sợi dây chính là đường gấp khúc BMF.
Cho cạnh AC của ê ke trượt trên ∆ (Hình 55). Khi đó, đầu bút chì M sẽ vạch nên một đường mà ta gọi là đường parabol.
Khi M thay đổi, có nhận xét gì về khoảng cách từ M đến F và khoảng cách từ M đến đường thẳng ∆?
Hướng dẫn giải
Khi M thay đổi, ta có: MA + MB = MF + MB (Vì các tổng này đều có độ dài bằng đoạn dây AB).
Do đó, MA = MF.
Mà MA vuông góc với ∆ tại A nên MA là khoảng cách từ M đến ∆.
Vậy khi M thay đổi khoảng cách từ M đến F luôn bằng khoảng cách từ M đến đường thẳng ∆.
Cho parabol (P) với tiêu điểm F và đường chuẩn ∆. Cũng như elip, để lập phương trình của (P), trước tiên ta sẽ chọn hệ trục tọa độ Oxy thuận tiện nhất.
Kẻ FH vuông góc với ∆ (H ∈ ∆). Đặt FH = p > 0. Ta chọn hệ trục tọa độ Oxy sao cho O là trung điểm đoạn thẳng FH và F nằm trên tia Ox (Hình 56).
Suy ra: \(F\left( {\frac{p}{2};\,\,0} \right),\,\,H\left( { - \frac{p}{2};\,\,0} \right)\) và phương trình đường thẳng ∆ là \(x + \frac{p}{2} = 0.\)
Do đó khoảng cách từ M(x; y) ∈ (P) đến đường thẳng ∆ là \(\left| {x + \frac{p}{2}} \right|\).
Ta có: M(x; y) ∈ (P) khi và chỉ khi độ dài MF bằng khoảng cách từ M tới ∆, tức là:
\(\sqrt {{{\left( {x - \frac{p}{2}} \right)}^2} + {y^2}} = \left| {x + \frac{p}{2}} \right| \Leftrightarrow {\left( {x - \frac{p}{2}} \right)^2} + {y^2} = {\left( {x + \frac{p}{2}} \right)^2}\)
\( \Leftrightarrow {y^2} = {\left( {x + \frac{p}{2}} \right)^2} - {\left( {x - \frac{p}{2}} \right)^2} \Leftrightarrow {y^2} = 2px\).
Hướng dẫn giải
Đọc kĩ hoạt động và thực hiện nghiên cứu lời giải theo hướng dẫn trên.
Hướng dẫn giải
Ta có: \(x = \frac{{{y^2}}}{4} \Leftrightarrow {y^2} = 4x \Leftrightarrow {y^2} = 2\,.\,2x\).
Vậy phương trình đã cho được đưa về dạng chính tắc là y2 = 2 . 2x với p = 2.
Hướng dẫn giải:
Ta có: x – y2 = 0 ⇔ y2 = x ⇔ y2 = 2 . \(\frac{1}{2}\)x.
Vậy phương trình đã cho được đưa về dạng chính tắc là y2 = 2 . \(\frac{1}{2}\)x với p = \(\frac{1}{2}\).
Hướng dẫn giải
Phương trình chính tắc của elip có dạng \(\frac{{{x^2}}}{{{a^2}}} + \frac{{{y^2}}}{{{b^2}}} = 1\), trong đó a > b > 0.
Do đó, ta loại ngay đáp án b).
Ở đáp án a, ta thấy a2 = b2 = 64, do đó không thỏa mãn điều kiện.
Ở đáp án d, ta thấy a2 = 25, b2 = 64, suy ra a = 5 và b = 8 nên a < b, không thỏa mãn.
Ở đáp án c, ta có a2 = 64, b2 = 25, suy ra a = 8, b = 5 nên a > b > 0, thỏa mãn.
Vậy trong các phương trình đã cho thì phương trình ở đáp án c) \(\frac{{{x^2}}}{{64}} + \frac{{{y^2}}}{{25}} = 1\) là phương trình chính tắc của elip.
Hướng dẫn giải
Ta có: \(\frac{{{x^2}}}{{49}} + \frac{{{y^2}}}{{25}} = 1 \Leftrightarrow \frac{{{x^2}}}{{{7^2}}} + \frac{{{y^2}}}{{{5^2}}} = 1.\)
Do a > b > 0 nên elip (E) có a = 7, b = 5.
Ta có: c2 = a2 – b2 = 72 – 52 = 24, suy ra \(c = \sqrt {24} = 2\sqrt 6 \).
Vậy tọa độ các giao điểm của (E) với trục Ox là A1(– 7; 0), A2(7; 0), tọa độ các giao điểm của (E) với trục Oy là B1(0; – 5), B2(0; 5) và tọa độ các tiêu điểm của E là \({F_1}\left( { - 2\sqrt 6 ;\,\,0} \right),\,\,{F_2}\left( {2\sqrt 6 ;\,\,0} \right)\).
Hướng dẫn giải
Phương trình chính tắc của elip (E) có dạng \(\frac{{{x^2}}}{{{a^2}}} + \frac{{{y^2}}}{{{b^2}}} = 1\), trong đó a > b > 0.
Elip (E) cắt trục Ox tại A1(– 5; 0), thay vào phương trình elip ta được:
\(\frac{{{{\left( { - 5} \right)}^2}}}{{{a^2}}} + \frac{{{0^2}}}{{{b^2}}} = 1 \Leftrightarrow {a^2} = {\left( { - 5} \right)^2} \Leftrightarrow {a^2} = {5^2}\), suy ra a = 5 (do a > 0).
Elip (E) cắt trục Oy tại \({B_2}\left( {0;\,\sqrt {10} } \right)\), thay vào phương trình elip ta được:
\(\frac{{{0^2}}}{{{a^2}}} + \frac{{{{\left( {\sqrt {10} } \right)}^2}}}{{{b^2}}} = 1 \Leftrightarrow {b^2} = {\left( {\sqrt {10} } \right)^2} \Rightarrow b = \sqrt {10} \) (do b > 0).
Vì 5 > \(\sqrt {10} \) nên a > b > 0 (thỏa mãn điều kiện).
Vậy phương trình chính tắc của elip (E) là \(\frac{{{x^2}}}{{{5^2}}} + \frac{{{y^2}}}{{{{\left( {\sqrt {10} } \right)}^2}}} = 1\,\,hay\,\,\frac{{{x^2}}}{{25}} + \frac{{{y^2}}}{{10}} = 1\).
Ta biết rằng Mặt Trăng chuyển động quanh Trái Đất theo quỹ đạo là một elip mà Trái Đất là một tiêu điểm. Elip đó có A1A2 = 768 800 km và B1B2 = 767 619 km (Nguồn: Ron Larson (2014), Precalculus Real Mathematics, Real People, Cengage) (Hình 62). Viết phương trình chính tắc của elip đó.
Hướng dẫn giải
Phương trình chính tắc của elip trên có dạng \(\frac{{{x^2}}}{{{a^2}}} + \frac{{{y^2}}}{{{b^2}}} = 1\), trong đó a > b > 0.
Ta có Oy là đường trung trực của A1A2 nên O là trung điểm của A1A2 nên OA2 = \(\frac{{{A_1}{A_2}}}{2}\)\( = \frac{{768\,\,800}}{2} = 384\,\,400\).
Vì điểm A2 nằm trên trục Ox về phía bên phải điểm O và cách O một khoảng bằng 384 400 nên A2(384 800; 0).
Elip (E) cắt trục Ox tại A2(384 800; 0), thay vào phương trình elip ta được:
\(\frac{{384\,{{800}^2}}}{{{a^2}}} + \frac{{{0^2}}}{{{b^2}}} = 1 \Leftrightarrow {a^2} = 384\,{800^2} \Rightarrow a = 384\,800\) (do a > 0).
Lại có Ox là đường trung trực của B1B2 nên O là trung điểm của B1B2 nên OB2 = \(\frac{{{B_1}{B_2}}}{2}\)\( = \frac{{767\,\,619}}{2} = 338\,309,5\).
Vì điểm B2 nằm trên trục Oy về phía bên trên điểm O và cách O một khoảng bằng 338309,5 nên B2(0; 338309,5).
Elip (E) cắt trục Oy tại B2(0; 338309,5), thay vào phương trình elip ta được:
\(\frac{{{0^2}}}{{{a^2}}} + \frac{{{{338309,5}^2}}}{{{b^2}}} = 1 \Leftrightarrow {b^2} = {338309,5^2} \Rightarrow b = 338309,5\) (do b > 0).
Vì 384 800 > 338309,5 nên a > b > 0 (thỏa mãn điều kiện).
Vậy phương trình chính tắc của elip (E) là \(\frac{{{x^2}}}{{{{384800}^2}}} + \frac{{{y^2}}}{{{{338309,5}^2}}} = 1\).
Hướng dẫn giải
Phương trình chính tắc của hypebol có dạng \(\frac{{{x^2}}}{{{a^2}}} - \frac{{{y^2}}}{{{b^2}}} = 1\), trong đó a > 0, b > 0.
Do đó, ta loại ngay đáp án a.
Các phương trình ở các đáp án b, c, d đều là phương trình chính tắc của hypebol vì đều có dạng trên và thỏa mãn điều kiện a > 0, b > 0 với:
b) a = b = 3 > 0.
c) a = 3 > 0, b = 8 > 0.
d) a = 8 > 0, b = 3 > 0.
Hướng dẫn giải
Ta có: \(\frac{{{x^2}}}{9} - \frac{{{y^2}}}{{16}} = 1 \Leftrightarrow \frac{{{x^2}}}{{{3^2}}} - \frac{{{y^2}}}{{{4^2}}} = 1\).
Do đó hypebol trên có a = 3, b = 4 (do a > 0, b > 0).
Ta có: c2 = a2 + b2 = 32 + 42 = 25 = 52, suy ra c = 5.
Vậy tọa độ các tiêu điểm của hypebol trên là F1(– 5; 0) và F2(5; 0).
Hướng dẫn giải:
Ta có: \(\frac{{{x^2}}}{{36}} - \frac{{{y^2}}}{{25}} = 1\)
Suy ra a2 = 36, b2 = 25.
Ta có: c2 = a2 + b2 = 36 + 25 = 61, suy ra \(c = \sqrt {61} \).
Vậy tọa độ các tiêu điểm của hypebol trên là F1(–\(\sqrt {61} \); 0) và F2(\(\sqrt {61} \); 0)
Hướng dẫn giải
Phương trình chính tắc của hypebol (H) có dạng \(\frac{{{x^2}}}{{{a^2}}} - \frac{{{y^2}}}{{{b^2}}} = 1\), trong đó a > 0, b > 0.
Hoành độ một giao điểm của (H) với trục Ox là 3, do đó tọa độ giao điểm của (H) với trục Ox là (3; 0). Thay tọa độ này vào phương trình hypebol, ta được:
\(\frac{{{3^2}}}{{{a^2}}} - \frac{{{0^2}}}{{{b^2}}} = 1 \Leftrightarrow {a^2} = {3^2} \Rightarrow a = 3\) (do a > 0).
Điểm \(N\left( {\sqrt {10} ;\,\,2} \right)\) nằm trên (H) nên tọa độ điểm N thỏa mãn phương trình (H), khi đó ta có: \(\frac{{{{\left( {\sqrt {10} } \right)}^2}}}{{{3^2}}} - \frac{{{2^2}}}{{{b^2}}} = 1 \Leftrightarrow {b^2} = 36 \Leftrightarrow {b^2} = {6^2} \Rightarrow b = 6\)(do b > 0).
Vậy phương trình chính tắc của hypebol (H) là \(\frac{{{x^2}}}{{{3^2}}} - \frac{{{y^2}}}{{{6^2}}} = 1\,\,\,hay\,\,\frac{{{x^2}}}{9} - \frac{{{y^2}}}{{36}} = 1\).
Hướng dẫn giải
Phương trình chính tắc của parabol có dạng y2 = 2px (với p > 0).
Ta có: y2 = – 2x = 2 . (– 1)x, vì (– 1) < 0 nên đây không phải phương trình chính tắc của parabol.
Hướng dẫn giải:
Ta có: y2 = 2x = 2 . 1 . x, vì 1 > 0 nên đây là phương trình chính tắc của parabol với p = 1.
Hướng dẫn giải:
Phương trình x2 = – 2y không có dạng phương trình chính tắc của parabol nên đây không phải là phương trình chính tắc của parabol.
Hướng dẫn giải:
Ta có: \({y^2} = \sqrt 5 x = 2.\frac{{\sqrt 5 }}{2}x\), vì \(\frac{{\sqrt 5 }}{2} > 0\) nên đây là phương trình chính tắc của parabol với \(p = \frac{{\sqrt 5 }}{2}\).
Hướng dẫn giải
Ta có: \({y^2} = \frac{5}{2}x = 2.\frac{5}{4}x\).
Do đó parabol trên có p = \(\frac{5}{4}\) (thỏa mãn p > 0).
Ta có: \(\frac{p}{2} = \frac{{\frac{5}{4}}}{2} = \frac{5}{8}\).
Vậy tọa độ tiêu điểm của parabol này là \(F\left( {\frac{5}{8};0} \right)\) và phương trình đường chuẩn là \(x + \frac{5}{8} = 0\).
Hướng dẫn giải:
Ta có: \({y^2} = 2\sqrt 2 x = 2.\,\sqrt 2 .x\).
Do đó parabol trên có p = \(\sqrt 2 \) (thỏa mãn p > 0).
Ta có: \(\frac{p}{2} = \frac{{\sqrt 2 }}{2}\).
Vậy tọa độ tiêu điểm của parabol này là \(F\left( {\frac{{\sqrt 2 }}{2};0} \right)\) và phương trình đường chuẩn là \(x + \frac{{\sqrt 2 }}{2} = 0\).
Hướng dẫn giải
Phương trình chính tắc của parabol có dạng y2 = 2px (với p > 0).
Tiêu điểm của parabol là F(6; 0).
Do đó, \(\frac{p}{2} = 6 \Leftrightarrow p = 12\).
Vậy phương trình chính tắc của parabol là y2 = 2 . 12 x hay y2 = 24x.
Hướng dẫn giải
Phương trình chính tắc của parabol có dạng y2 = 2px (với p > 0).
Vì AB = 40 và Ox là đường trung trực của đoạn AB nên khoảng cách từ điểm A đến trục Ox là \(\frac{{40}}{2} = 20\).
Chiều sâu h bằng khoảng cách từ O đến AB và cũng chính bằng khoảng cách từ điểm A đến trục Oy và bằng 30.
Do đó, parabol đi qua điểm A có hoành độ là 30 (khoảng cách từ A đến trục Oy) và tung độ là 20 (khoảng cách từ A đến trục Ox) hay A(30; 20).
Thay tọa độ điểm A vào phương trình chính tắc của parabol, ta được:
202 = 2p . 30 ⇔ 60p = 400 ⇔ p = \(\frac{{20}}{3}\) (thỏa mãn p > 0).
Vậy phương trình chính tắc của parabol cần lập là \({y^2} = 2.\frac{{20}}{3}.x\,\,hay\,\,{y^2} = \frac{{40}}{3}x\).
Bạn có thích hoạt động này không?
Hãy lưu hoặc chia sẻ nội dung này đến mọi người.
Gợi ý cho bạn
Ý tưởng của bạn, bài học của bạn
Tự thiết kế đề thi, bài giảng hoặc flashcard theo cách riêng.
