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  • 2021-06-23 发布

2021届浙江新高考数学一轮复习高效演练分层突破:第九章 10 第10讲 圆锥曲线的综合问题

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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.‎

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