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- 2021-06-23 发布
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[基础题组练]
1.已知椭圆E的中心在坐标原点,左、右焦点F1,F2在x轴上,离心率为,在其上有一动点A,A到点F1距离的最小值是1.过A,F1作一个平行四边形,顶点A,B,C,D都在椭圆E上,如图所示.
(1)求椭圆E的方程;
(2)判断▱ABCD能否为菱形,并说明理由.
解:(1)依题,令椭圆E的方程为+=1(a>b>0),
c2=a2-b2(c>0),所以离心率e==,即a=2c.
令点A的坐标为(x0,y0),所以+=1,
焦点F1(-c,0),即|AF1|=
=
==|x0+a|,
因为x0∈[-a,a],所以当x0=-a时,|AF1|min=a-c,
由题a-c=1,结合上述可知a=2,c=1,所以b2=3,
于是椭圆E的方程为+=1.
(2)由(1)知F1(-1,0),直线AB不能平行于x轴,所以令直线AB的方程为x=my-1,设A(x1,y1),B(x2,y2),
联立方程,
得(3m2+4)y2-6my-9=0,
所以y1+y2=,y1y2=.
连接OA,OB,
若▱ABCD是菱形,则OA⊥OB,即·=0,于是有x1x2+y1y2=0,
又x1x2=(my1-1)(my2-1)=m2y1y2-m(y1+y2)+1,所以有(m2+1)y1y2-m(y1+y2)+1=0,得到=0,可见m没有实数解,
故▱ABCD不能是菱形.
2.(2020·金华十校第二期调研)已知抛物线C:y=x2,点P(0,2),A,B是抛物线上两个动点,点P到直线AB的距离为1.
(1)若直线AB的倾斜角为,求直线AB的方程;
(2)求|AB|的最小值.
解:(1)设直线AB的方程:
y=x+m,则=1,
所以m=0或m=4,所以直线AB的方程为y=x或y=x+4.
(2)设直线AB的方程为y=kx+m,则=1,所以k2+1=(m-2)2.
由,得x2-kx-m=0,所以x1+x2=k,x1x2=-m,所以|AB|2=[-4x1x2]==,记f(m)=(m2+3),所以f′(m)=2(m-2)(2m2-2m+3),又k2+1=≥1,所以m≤1或m≥3,
当m∈时,f′(m)<0,f(m)单调递减,
当m∈时,f′(m)>0,f(m)单调递增,
f(m)min=f(1)=4,所以|AB|min=2.
3.(2020·宁波市高考模拟)已知椭圆方程为+y2=1,圆C:(x-1)2+y2=r2.
(1)求椭圆上动点P与圆心C距离的最小值;
(2)如图,直线l与椭圆相交于A,B两点,且与圆C相切于点M,若满足M为线段AB中点的直线l有4条,求半径r的取值范围.
解:(1)设P(x,y),|PC|===,由-2≤x≤2,当x=时,|PC|min=.
(2)当直线AB斜率不存在且与圆C相切时,M在x轴上,故满足条件的直线有2条;当直线AB斜率存在时,设A(x1,y1),B(x2,y2),M(x0,y0),
由,整理得=-×,
则kAB=-,kMC=,kMC×kAB=-1,
则kMC×kAB=-×=-1,解得x0=,
由M在椭圆内部,则+y<1,解得y<,
由r2=(x0-1)2+y=+y,
所以<r2<,解得<r<.
所以半径r的取值范围为(,) .
4.已知椭圆+y2=1上两个不同的点A,B关于直线y=mx+对称.
(1)求实数m的取值范围;
(2)求△AOB面积的最大值(O为坐标原点).
解:(1)由题意知m≠0,
可设直线AB的方程为y=-x+b.
由消去y,得
x2-x+b2-1=0.
因为直线y=-x+b与椭圆+y2=1有两个不同的交点,所以Δ=-2b2+2+>0.①
将线段AB的中点M代入直线方程y=mx+解得b=-.②
由①②得m<-或m>.
(2)令t=∈∪,
则|AB|=·,
且O到直线AB的距离d= .
设△AOB的面积为S(t),所以
S(t)=|AB|·d= ≤,
当且仅当t2=时,等号成立.
故△AOB面积的最大值为.
5.(2020·湘中名校联考)如图,曲线C由上半椭圆C1:+=1(a>b>0,y≥0)和部分抛物线C2:y=-x2+1(y≤0)连接而成,C1与C2的公共点为A,B,其中C1的离心率为.
(1)求a,b的值;
(2)过点B的直线l与C1,C2分别交于点P,Q(均异于点A,B),是否存在直线l,使得以PQ为直径的圆恰好过点A,若存在,求出直线l的方程;若不存在,请说明理由.
解:(1)在C1,C2的方程中,令y=0,可得b=1,且A(-1,0),B(1,0)是上半椭圆C1的左、右顶点.
设C1的半焦距为c,由=及a2-c2=b2=1得a=2.
所以a=2,b=1.
(2)由(1)知,上半椭圆C1的方程为+x2=1(y≥0).易知,直线l与x轴不重合也不垂直,设其方程为y=k(x-1)(k≠0),代入C1的方程,整理得(k2+4)x2-2k2x+k2-4=0.(*)
设点P的坐标为(xP,yP),
因为直线l过点B,
所以x=1是方程(*)的一个根.
由根与系数的关系,得xP=,从而yP=,
所以点P的坐标为.
同理,由得点Q的坐标为(-k-1,-k2-2k).
所以=(k,-4),=-k(1,k+2).
因为AP⊥AQ,所以·=0,
即[k-4(k+2)]=0.
因为k≠0,所以k-4(k+2)=0,解得k=-.
经检验,k=-符合题意.
故直线l的方程为y=-(x-1).
6.(2020·学军中学高三模拟)已知椭圆+y2=1(a>1),过直线l:x=2上一点P作椭圆的切线,切点为A,当P点在x轴上时,切线PA的斜率为±.
(1)求椭圆的方程;
(2)设O为坐标原点,求△POA面积的最小值.
解:(1)当P点在x轴上时,P(2,0),PA:y=±(x-2),⇒(+)x2-2x+1=0,
Δ=0⇒a2=2,椭圆方程为+y2=1.
(2)设切线为y=kx+m,设P(2,y0),A(x1,y1),
则⇒(1+2k2)x2+4kmx+2m2-2=0⇒Δ=0⇒m2=2k2+1,
且x1=,y1=,y0=2k+m,
则|PO|=,PO的直线为y=x⇒A到直线PO距离d=,
则S△POA=|PO|·d=|y0x1-2y1|
=|(2k+m)-|
=|m|=|k+m|=|k+|,
所以(S-k)2=1+2k2⇒k2+2Sk-S2+1=0,
Δ=8S2-4≥0⇒S≥,此时k=±,所以△POA面积的最小值为.
[综合题组练]
1.(2020·浙江高考冲刺卷)已知椭圆E:+=1(a>b>0),点F,B
分别是椭圆的右焦点与上顶点,O为坐标原点,记△OBF的周长与面积分别为C和S.
(1)求的最小值;
(2)如图,过点F的直线l交椭圆于P,Q两点,过点F作l的垂线,交直线x=3b于点R,当取最小值时,求的最小值.
解:(1)△OBF的周长C=+b+c.△OBF的面积S=bc.
==≥·=2+2,
当且仅当b=c时,的最小值为2+2.
(2)由(1)得当且仅当b=c时,的最小值为2+2.
此时椭圆方程可化为+ =1.
依题意可得过点F的直线l的斜率不能为0,故设直线l的方程为x=my+c.
联立,整理得(2+m2)y2+2mcy-c2=0.
y1+y2=,y1y2=,
|PQ|==×=2c×.
当m=0时,PQ垂直横轴,FR与横轴重合,此时|PQ|=c,|FR|=3b-c=2c,==.
当m≠0时,设直线FR:y=-m(x-c),令x=3c得R(3c,-2mc),|FR|=2c,
=2c×=
=(+)>×2=,
综上所述:当且仅当m=0时,取最小值为.
2.(2020·杭州市第一次高考数学检测)设点A,B分别是x,y轴上的两个动点,AB=1.若=λ(λ>0).
(1)求点C的轨迹Γ;
(2)过点D作轨迹Γ的两条切线,切点分别为P,Q,过点D作直线m交轨迹Γ于不同的两点E,F,交PQ于点K,问是否存在实数t,使得+=恒成立,并说明理由.
解:(1)设A(a,0),B(0,c),C(x,y),则=(a,-c),=(x-a,y).由AB=1得a2+c2=1,
所以,消去a,c,得
点C的轨迹Γ为+=1.
(2)设点E,F,K的横坐标分别为xE,xF,xK,
设点D(s,t),则直线PQ的方程为x+y=1.
设直线m的方程:y=kx+b,所以t=ks+b.
计算得xK=.
将直线m代入椭圆方程,得x2+x+-1=0,
所以xE+xF=,
xExF=,
所以+=+
=·
=2.
验证当m的斜率不存在时成立.
故存在实数t=2,使得+=恒成立.