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- 2021-06-15 发布
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单元质检九 解析几何
(时间:100分钟 满分:150分)
单元质检卷第18页
一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60分)
1.到直线3x-4y+1=0的距离为3,且与此直线平行的直线方程是( )
A.3x-4y+4=0
B.3x-4y+4=0或3x-4y-2=0
C.3x-4y+16=0
D.3x-4y+16=0或3x-4y-14=0
答案:D
解析:设所求直线方程为3x-4y+m=0,由|m-1|5=3,解得m=16或m=-14.
即所求直线方程为3x-4y+16=0或3x-4y-14=0.
2.若双曲线的顶点和焦点分别为椭圆x22+y2=1的焦点和顶点,则该双曲线方程为( )
A.x2-y2=1 B.x22-y2=1
C.x2-y22=1 D.x23-y22=1
答案:A
解析:椭圆x22+y2=1的焦点位于x轴,且a2=2,b2=1,c2=a2-b2=1,
据此可知,椭圆的焦点坐标为(±1,0),x轴上的顶点坐标为(±2,0),
结合题意可知,双曲线的焦点位于x轴,且c=2,a=1,b=1,
则该双曲线方程为x2-y2=1.
3.(2019天津,理5)已知抛物线y2=4x的焦点为F,准线为l.若l与双曲线x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)的两条渐近线分别交于点A和点B,且|AB|=4|OF|(O为原点),则双曲线的离心率为( )
A.2 B.3 C.2 D.5
14
答案:D
解析:由抛物线方程可得l的方程为x=-1.
由y=bax,x=-1,得y1=-ba.
由y=-bax,x=-1,得y2=ba.∴AB=2ba.
由|AB|=4|OF|得2ba=4,故ba=2.
ca2=a2+b2a2=5a2a2.
∴e=5,故选D.
4.抛物线y2=8x的焦点到双曲线x212-y24=1的渐近线的距离为( )
A.1 B.3 C.33 D.36
答案:A
解析:抛物线y2=8x的焦点坐标为(2,0),其到双曲线x212-y24=1的渐近线x±3y=0的距离d=|2±0|1+3=1.
5.已知椭圆x2a2+y2b2=1(a>b>0)与双曲线x2m2-y2n2=1(m>0,n>0)有相同的焦点(-c,0)和(c,0),若c是a,m的等比中项,n2是2m2与c2的等差中项,则椭圆的离心率是( )
A.33 B.22 C.14 D.12
答案:D
解析:由题意可知2n2=2m2+c2.
因为m2+n2=c2,所以m=c2.
因为c是a,m的等比中项,
所以c2=am,代入m=c2,解得e=ca=12.
6.过点A(0,3),被圆(x-1)2+y2=4截得的弦长为23的直线方程是( )
A.y=-43x+3 B.x=0或y=-43x+3
14
C.x=0或y=43x+3 D.x=0
答案:B
解析:当弦所在的直线斜率不存在时,即弦所在直线方程为x=0,
此时被圆(x-1)2+y2=4截得的弦长为23.
当弦所在的直线斜率存在时,设弦所在直线l的方程为y=kx+3,即kx-y+3=0.
因为弦长为23,圆的半径为2,
所以弦心距为22-(3)2=1.
由点到直线距离公式,
得|k+3|k2+(-1)2=1,解得k=-43.
综上所述,所求直线方程为x=0或y=-43x+3.
7.已知椭圆x24+y23=1的左、右焦点分别为F1,F2,过F2且垂直于长轴的直线交椭圆于A,B两点,则△ABF1内切圆的半径为( )
A.43 B.1 C.45 D.34
答案:D
解析:由x24+y23=1得a=2,c=1,根据椭圆的定义可知△ABF1的周长为4a=8,△ABF1的面积为12|F1F2|×|yA-yB|=12×2×3=3=12×8×r,解得r=34,故选D.
8.(2019新疆乌鲁木齐联考)已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,M(3,2),直线MF交抛物线于A,B两点,且M为AB的中点,则p的值为( )
A.3 B.2或4
C.4 D.2
答案:B
解析:设A(x1,y1),B(x2,y2).
∴y12=2px1,y22=2px2,两式相减,得(y1+y2)·(y1-y2)=2p(x1-x2),
14
∴y1-y2x1-x2=2py1+y2.
∵M为AB的中点,∴y1+y2=4,
又Fp2,0在AB上,∴23-p2=2p4,
解得p=2或4.故选B.
9.我们把焦点相同且离心率互为倒数的椭圆和双曲线称为一对“相关曲线”.已知F1,F2是一对相关曲线的焦点,e1,e2分别是椭圆和双曲线的离心率,若P为它们在第一象限的交点,∠F1PF2=60°,则双曲线的离心率e2=( )
A.2 B.2 C.3 D.3
答案:C
解析:设F1(-c,0),F2(c,0),椭圆的长半轴长为a,双曲线的实半轴长为m,可得|PF1|+|PF2|=2a,|PF1|-|PF2|=2m,可得|PF1|=a+m,|PF2|=a-m,
由余弦定理可得|F1F2|2=|PF1|2+|PF2|2-2|PF1|·|PF2|cos60°,
即有4c2=(a+m)2+(a-m)2-(a+m)(a-m)=a2+3m2,由离心率公式可得1e12+3e22=4,e1e2=1,即有e24-4e22+3=0,解得e2=3.
10.已知抛物线y2=2px(p>0)上一点M(1,m)(m>0)到其焦点的距离为5,双曲线x2a-y2=1的左顶点为A,若双曲线一条渐近线与直线AM平行,则实数a=( )
A.19 B.13 C.3 D.9
答案:A
解析:由题意可知,抛物线y2=2px(p>0)的准线方程为x=-4,
则p=8,所以点M(1,4).
因为双曲线x2a-y2=1的左顶点为A(-a,0),
所以直线AM的斜率为41+a.
由题意得41+a=1a,解得a=19.
14
11.已知抛物线y2=2px(p>0)与双曲线x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)的两条渐近线分别交于两点A,B(A,B异于原点),抛物线的焦点为F.若双曲线的离心率为2,|AF|=7,则p=( )
A.3 B.6 C.12 D.42
答案:B
解析:因为双曲线的离心率为2,所以e2=c2a2=a2+b2a2=4,
即b2=3a2,
所以双曲线x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)的两条渐近线方程为y=±3x,代入y2=2px(p>0),
得x=23p或x=0,
故xA=xB=23p.
又因为|AF|=xA+p2=23p+p2=7,所以p=6.
12.(2019河北石家庄一中高三模拟七)点M(3,2)到抛物线C1:y=ax2(a>0)准线的距离为4,F为抛物线的焦点,点N(1,1),当点P在直线l:x-y=2上运动时,|PN|-1|PF|的最小值为( )
A.3-228 B.2-24
C.5-228 D.5-224
答案:B
解析:∵点M(3,2)到抛物线C:y=ax2(a>0)准线的距离为4,
∴2+14a=4,
∴a=18,∴抛物线C:x2=8y,
直线l:x-y=2与x轴交于A(2,0),则FA⊥l.
设AP=t,则|AN|=2,|AF|=22,|PN|=t2+2,|PF|=t2+8,
设t2+2-1=m(m≥2-1),
14
则|PN|-1|PF|=t2+2-1t2+8=m(m+1)2+6=171m+172+67,
∴m=2-1,
即t=0时,|PN|-1|PF|的最小值为2-24.
所以B选项是正确的.
二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分)
13.若双曲线x2-y2m=1的离心率为3,则实数m= .
答案:2
解析:由题意知a=1,b=m,m>0,c=a2+b2=1+m,则离心率e=ca=1+m=3,解得m=2.
14.抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,M是抛物线C上的点,若三角形OFM的外接圆与抛物线C的准线相切,且该圆的面积为36π,则p的值为 .
答案:8
解析:设△OFM的外接圆圆心为O1,
则|O1O|=|O1F|=|O1M|,所以O1在线段OF的垂直平分线上.
又因为☉O1与抛物线的准线相切,
所以O1在抛物线上,
所以O1p4,22p.
又因为圆面积为36π,所以半径为6,
所以p216+12p2=36,所以p=8.
15.已知双曲线C:x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)的右顶点为A,以A为圆心,b为半径作圆A,圆A与双曲线C的一条渐近线交于M,N两点.若∠MAN=60°,则C的离心率为 .
答案:233
解析:如图所示,由题意可得|OA|=a,|AN|=|AM|=b,
14
∵∠MAN=60°,
∴|AP|=32b,|OP|=|OA|2-|PA|2=a2-34b2.
设双曲线C的一条渐近线y=bax的倾斜角为θ,
则tanθ=|AP||OP|=32ba2-34b2.
又tanθ=ba,
∴32ba2-34b2=ba,解得a2=3b2,
∴e=1+b2a2=1+13=233.
16.已知点M(-1,1)和抛物线C:y2=4x,过C的焦点且斜率为k的直线与C交于A,B两点,若∠AMB=90°,则k= .
答案:2
解析:设直线AB:x=my+1,
联立x=my+1,y2=4x⇒y2-4my-4=0,
y1+y2=4m,y1y2=-4.
而MA=(x1+1,y1-1)=(my1+2,y1-1),
MB=(x2+1,y2-1)=(my2+2,y2-1).
∵∠AMB=90°,
∴MA·MB=(my1+2)(my2+2)+(y1-1)(y2-1)
=(m2+1)y1y2+(2m-1)(y1+y2)+5
=-4(m2+1)+(2m-1)4m+5
=4m2-4m+1=0.
14
∴m=12.∴k=1m=2.
三、解答题(本大题共6小题,共70分)
17.(10分)如图,在平面直角坐标系xOy中,点A(0,3),直线l:y=2x-4,设圆C的半径为1,圆心在l上.
(1)若圆心C也在直线y=x-1上,过点A作圆C的切线,求切线的方程;
(2)若圆C上存在点M,使|MA|=2|MO|,求圆心C的横坐标a的取值范围.
解:(1)由y=2x-4,y=x-1,得圆心C(3,2).
又因为圆C的半径为1,
所以圆C的方程为(x-3)2+(y-2)2=1.
显然切线的斜率一定存在,
设所求圆C的切线方程为y=kx+3,
即kx-y+3=0,则|3k-2+3|k2+1=1,
所以|3k+1|=k2+1,
即2k(4k+3)=0.
所以k=0或k=-34.
14
所以所求圆C的切线方程为y=3或y=-34x+3,
即y=3或3x+4y-12=0.
(2)由圆C的圆心在直线l:y=2x-4上,可设圆心C为(a,2a-4),
则圆C的方程为(x-a)2+[y-(2a-4)]2=1.
又因为|MA|=2|MO|,
所以设M(x,y),
则x2+(y-3)2=2x2+y2,
整理得x2+(y+1)2=4.
设方程x2+(y+1)2=4表示的是圆D,
所以点M既在圆C上又在圆D上,即圆C和圆D有交点,
所以2-1≤a2+[(2a-4)-(-1)]2≤2+1,
解得a的取值范围为0,125.
18.(12分)已知椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的离心率为154,F1,F2是椭圆的两个焦点,P是椭圆上任意一点,且△PF1F2的周长是8+215.
(1)求椭圆C的方程;
(2)设圆T:(x-2)2+y2=49,过椭圆的上顶点M作圆T的两条切线交椭圆于E,F两点,求直线EF的斜率.
解:(1)由题意,得e=ca=154=a2-b2a,可知a=4b,c=15b.
∵△PF1F2的周长是8+215,
∴2a+2c=8+215,∴a=4,b=1.
∴椭圆C的方程为x216+y2=1.
14
(2)椭圆的上顶点为M(0,1),由题意知过点M与圆T相切的直线存在斜率,则设其方程为l:y=kx+1,
由直线y=kx+1与圆T相切可知|2k+1|1+k2=23,即32k2+36k+5=0,
∴k1+k2=-98,k1k2=532.
由y=k1x+1,x216+y2=1,得(1+16k12)x2+32k1x=0,
∴xE=-32k11+16k12.
同理xF=-32k21+16k22,kEF=yE-yFxE-xF=k1xE-k2xFxE-xF
=k1+k21-16k1k2=34.
故直线EF的斜率为34.
19.(12分)设抛物线C:y2=4x的焦点为F,过F且斜率为k(k>0)的直线l与C交于A,B两点,|AB|=8.
(1)求l的方程.
(2)求过点A,B且与C的准线相切的圆的方程.
解:(1)由题意得F(1,0),l的方程为y=k(x-1)(k>0).
设A(x1,y1),B(x2,y2).
由y=k(x-1),y2=4x得k2x2-(2k2+4)x+k2=0.
Δ=16k2+16>0,
故x1+x2=2k2+4k2.
所以|AB|=|AF|+|BF|=(x1+1)+(x2+1)=4k2+4k2.
由题设知4k2+4k2=8,解得k=-1(舍去),k=1.
因此l的方程为y=x-1.
(2)由(1)得AB的中点坐标为(3,2),所以AB的垂直平分线方程为y-2=-(x-3),即y=-x+5.
设所求圆的圆心坐标为(x0,y0),
14
则y0=-x0+5,(x0+1)2=(y0-x0+1)22+16.
解得x0=3,y0=2或x0=11,y0=-6.
因此所求圆的方程为
(x-3)2+(y-2)2=16或(x-11)2+(y+6)2=144.
20.(12分)(2019河北邯郸模拟)在平面直角坐标系xOy中,已知圆O1:(x+1)2+y2=1和圆O2:(x-1)2+y2=9,动圆P与圆O1外切,与圆O2内切.
(1)求圆心P的轨迹E的方程;
(2)过A(-2,0)作两条互相垂直的直线l1,l2分别交曲线E于M,N两点,设l1的斜率为k(k>0),△AMN的面积为S,求Sk的取值范围.
解:(1)设动圆P的半径为r,则|PO1|=r+1,|PO2|=3-r,所以|PO1|+|PO2|=4>O1O2=2,所以P的轨迹为椭圆,2a=4,2c=2,所以a=2,c=1,b=3,所以所求轨迹E的方程为x24+y23=1(x≠-2).
(2)设点M的坐标为(x0,y0),直线l1的方程为y=k(x+2),
代入x24+y23=1,可得(3+4k2)x2+16k2x+16k2-12=0,
所以x0×(-2)=16k2-123+4k2,所以x0=6-8k23+4k2,
同理|AM|=1+k26-8k23+4k2+2=1+k2·123+4k2,
同理|AN|=1+1k2·12k23k2+4.
所以S=12|AM|·|AN|=12·1+k2·123+4k2·1+1k2·12k23k2+4.
所以Sk=72(k2+1)(3k2+4)(4k2+3).令k2+1=t>1,则Sk=72(k2+1)(3k2+4)(4k2+3)=72t(3t+1)(4t-1)=7212t+1-1t,所以Sk∈(0,6).
故Sk的取值范围为(0,6).
14
21.(12分)已知抛物线E的顶点为平面直角坐标系xOy的坐标原点O,焦点为圆F:x2+y2-4x+3=0的圆心F.经过点F的直线l交抛物线E于A,D两点,交圆F于B,C两点,A,B在第一象限,C,D在第四象限.
(1)求抛物线E的方程;
(2)是否存在直线l使2|BC|是|AB|与|CD|的等差中项?若存在,求直线l的方程;若不存在,请说明理由.
解:(1)∵圆F的方程为(x-2)2+y2=1,
∴圆心F的坐标为(2,0),半径r=1.
根据题意设抛物线E的方程为y2=2px(p>0),
∴p2=2,解得p=4.
∴抛物线E的方程为y2=8x.
(2)∵2|BC|是|AB|与|CD|的等差中项,|BC|=2r,
∴|AB|+|CD|=4|BC|=4×2r=8.
∴|AD|=|AB|+|BC|+|CD|=10.
讨论:
若l垂直于x轴,则l的方程为x=2,代入y2=8x,解得y=±4.
此时|AD|=8,不满足题意;
若l不垂直于x轴,则设l的斜率为k(k≠0),此时l的方程为y=k(x-2),
由y=k(x-2),y2=8x,得k2x2-(4k2+8)x+4k2=0.
设A(x1,y1),D(x2,y2),
则x1+x2=4k2+8k2.
∵抛物线E的准线方程为x=-2,
∴|AD|=|AF|+|DF|=(x1+2)+(x2+2)=x1+x2+4.
∴4k2+8k2+4=10,
14
解得k=±2.
当k=±2时,k2x2-(4k2+8)x+4k2=0化为x2-6x+4=0,
∵(-6)2-4×1×4>0,
∴x2-6x+4=0有两个不相等实数根.
∴k=±2满足题意.
∴存在满足要求的直线l:2x-y-4=0或2x+y-4=0.
22.(12分)已知椭圆E:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的两个焦点与短轴的一个端点是直角三角形的三个顶点,直线l:y=-x+3与椭圆E有且只有一个公共点T.
(1)求椭圆E的方程及点T的坐标;
(2)设O是坐标原点,直线l'平行于OT,与椭圆E交于不同的两点A,B,且与直线l交于点P,证明:存在常数λ,使得|PT|2=λ|PA|·|PB|,并求λ的值.
解:(1)由已知,a=2b,则椭圆E的方程为x22b2+y2b2=1.
由方程组x22b2+y2b2=1,y=-x+3消去y,得3x2-12x+(18-2b2)=0.①
方程①的判别式为Δ=24(b2-3),
由Δ=0,得b2=3,此时方程①的解为x=2,所以椭圆E的方程为x26+y23=1,点T的坐标为(2,1).
(2)由已知可设直线l'的方程为y=12x+m(m≠0),
由方程组y=12x+m,y=-x+3,可得x=2-2m3,y=1+2m3.
所以点P的坐标为2-2m3,1+2m3,
|PT|2=89m2.
设点A,B的坐标分别为A(x1,y1),B(x2,y2).
由方程组x26+y23=1,y=12x+m消去y,得3x2+4mx+(4m2-12)=0.②
14
方程②的判别式为Δ=16(9-2m2).
由Δ>0,解得-322