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- 2021-07-01 发布
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对应学生用书[练案65理]
高考大题规范解答系列(五)——解析几何(理)
1.(2018·天津高考)设椭圆+=1(a>b>0)的左焦点为F,上顶点为B,已知椭圆的离心率为,点A的坐标为(b,0),且|FB|·|AB|=6.
(1)求椭圆的方程;
(2)设直线l:y=kx(k>0)与椭圆在第一象限的交点为P,且l与直线AB交于点Q.若=sin∠AOQ(O为原点),求k的值.
[解析] (1)设椭圆的焦距为2c,由已知有=,
又由a2=b2+c2,可得2a=3b.
由已知可得,|FB|=a,|AB|=b,
由|FB|·|AB|=6,可得ab=6,从而a=3,b=2.
所以,椭圆的方程为+=1.
(2)设点P的坐标为(x1,y1),点Q的坐标为(x2,y2).
由已知有y1>y2>0,故|PQ|sin∠AOQ=y1-y2.
又因为|AQ|=,而∠OAB=,
故|AQ|=y2.
由=sin∠AOQ,可得5y1=9y2.
由方程组消去x,可得y1=.
易知直线AB的方程为x+y-2=0,
由方程组消去x,可得y2=.
由5y1=9y2,可得5(k+1)=3,两边平方,整理得56k2-50k+11=0,
解得k=,或k=.
所以,k的值为或.
2.(2019·湖南联考,20)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的一个焦点与上、
下顶点两两相连构成直角三角形,以椭圆C的长轴长为直径的圆与直线x+y-2=0相切.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)设过椭圆右焦点且不重合于x轴的动直线与椭圆C相交于A、B两点,探究在x轴上是否存在定点E,使得·的定值为-?
[解析] (1)由题意知,解得
则椭圆C的标准方程为+y2=1.
(2)当直线的斜率存在时,设直线方程为y=k(x-1)(k≠0),A(xA,yA),B(xB,yB),
联立得(1+2k2)x2-4k2x+2k2-2=0,
Δ=8k2+8>0.
∴xA+xB=,xAxB=.
假设在x轴上存在定点E(x0,0),使得·为定值.
则·=(xA-x0,yA)·(xB-x0,yB)=xAxB-x0(xA+xB)+x+yAyB=xAxB-x0(xA+xB)+x+k2(xA-1)(xB-1)
=(1+k2)xAxB-(x0+k2)(xA+xB)+x+k2
=.
∵·为定值,∴·的值与k无关,
∴2x-4x0+1=2(x-2),
解得x0=,此时·=-为定值,定点为(,0),
当直线的斜率不存在时,也满足·=-为定值,且定点为(,0).综上,存在点E(,0),使得·为定值,且定值为-.
3.(2018·苏州模拟)已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,抛物线C上存在一点E(2,t)到焦点F的距离等于3.
(1)求抛物线C的方程;
(2)过点K(-1,0)的直线l与抛物线C相交于A,B两点(A,B两点在x轴上方),点A关于x轴的对称点为D,且FA⊥FB,求△ABD外接圆的方程.
[解析] (1)抛物线的准线方程为x=-,
由抛物线的定义,可得2+=3,解得p=2.
所以抛物线C的方程为y2=4x.
(2)设直线l的方程为x=my-1(m>0).
将x=my-1代入y2=4x并整理得y2-4my+4=0,
由Δ=(-4m)2-16>0,并结合m>0,解得m>1.
设A(x1,y1),B(x2,y2),则D(x1,-y1),
y1+y2=4m,y1y2=4,
所以·=(x1-1)(x2-1)+y1y2=(1+m2)y1y2-2m(y1+y2)+4=8-4m2,
因为FA⊥FB,所以·=0,
即8-4m2=0,结合m>0,解得m=.
所以直线l的方程为x-y+1=0.
没AB的中点坐标为(x0,y0),
则y0==2m=2,x0=my0-1=3,
所以线段AB的垂直平分线方程为y-2=-(x-3).
因为线段AD的垂直平分线方程为y=0,
所以△ABD的外接圆圆心坐标为(5,0).
因为圆心(5,0)到直线l的距离d=2,
且|AB|==4,
所以圆的半径r==2.
所以△ABD的外接圆的方程为(x-5)2+y2=24.
4.(2019·陕西模拟)已知动圆过定点A(4,0),且在y轴上截得弦MN的长为8.
(1)求动圆圆心的轨迹C的方程;
(2)已知点B(-1,0),设不垂直于x轴的直线l与轨迹C交于不同的两点P,Q,若x轴是∠PBQ的角平分线,证明直线l过定点.
[解析] (1)如图,设动圆圆心O1(x,y),由题意,|O1A|=|O1M|.
当O1不在y轴上时,
过O1作O1H⊥MN交MN于H,则H是MN的中点,
∴|O1M|=,又|O1A|=,
∴=,化简得y2=8x(x≠0).
又当O1在y轴上时,O1与O重合,点O1的坐标(0,0)也满足方程y2=8x,
∴动圆圆心的轨迹C的方程为y2=8x.
(2)由题意,设直线l的方程为y=kx+b(b≠0),
P(x1,y1),Q(x2,y2),
将y=kx+b代入y2=8x中,
得k2x2+(2bk-8)x+b2=0.
其中Δ=-32kb+64>0.
由求根公式,得x1+x2=,①
x1x2=.②
因为x轴是∠PBQ的角平分线,
所以=-,
即y1(x2+1)+y2(x1+1)=0,
(kx1+b)(x2+1)+(kx2+b)(x1+1)=0,
2kx1x2+(b+k)(x1+x2)+2b=0,
将①,②代入③得,2kb2+(k+b)(8-2bk)+2k2b=0.
∴k=-b,此时Δ>0.
∴直线l的方程为y=k(x-1),即直线l过定点(1,0).
5.已知椭圆C:+=1(a>b>0)的两焦点分别是F1(-,0),F2(,0),点E(,)在椭圆C上.
(1)求椭圆C的方程;
(2)设P是y轴上的一点,若椭圆C上存在两点M,N使得=2,求以F1P为直径的圆的面积的取值范围.
[解析] (1)由题意知,半焦距c=,2a=|EF1|+|EF2|=+=4,
所以b2=a2-c2=8-2=6,
所以椭圆C的方程是+=1.
(2)设点P的坐标为(0,t),
当直线MN的斜率不存在时,可得M,N分别是短轴的两端点,得到t=±.
当直线MN的斜率存在时,设直线MN的方程为y=kx+t,M(x1,y1),N(x2,y2),
则由=2得x1=-2x2,①
由消去y得(3+4k2)x2+8ktx+4t2-24=0,
由Δ>0得64k2t2-4(3+4k2)(4t2-24)>0,整理得t2<8k2+6.
由根与系数的关系得x1+x2=-,x1x2=,②
由①②,消去x1,x2得k2=,
由得b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,且|F1F2|=6,直线y=kx与椭圆交于A,B两点.
(1)若△AF1F2的周长为16,求椭圆的标准方程;
(2)若k=,且A,B,F1,F2四点共圆,求椭圆离心率e的值;
(3)在(2)的条件下,设P(x0,y0)为椭圆上一点,且直线PA的斜率是k1∈(-2,-1),试求直线PB的斜率k2的取值范围.
[解析] (1)由题意得c=3,根据2a+2c=16,得a=5.
结合a2=b2+c2,解得a2=25,b2=16.
所以椭圆的标准方程为+=1.
(2)设A(x1,y1),又AB,F1F2互相平分且共圆,所以AB,F1F2是圆的直径,所以x+y=9.
又由椭圆及直线方程综合可得
由前两个方程解得
将其代入第三个方程并结合b2=a2-c2=a2-9,
解得a2=12,故e=.
(3)由(2)的结论知,椭圆方程为+=1,
由题意可设A(x1,y1),B(-x1,-y1),
k1=,k2=,所以k1k2=.
又==-,即k2=-.
由-2b>0)的一个顶点与抛物线C:x2=4y的焦点重合,F1,F2分别是椭圆的左、右焦点,且离心率e=,过椭圆右焦点F2的直线l与椭圆C交于M,N两点.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若·=-2,求直线l的方程;
(3)若AB是椭圆C经过原点O的弦,MN∥AB,求证:为定值.
[解析] (1)由题意抛物线的焦点为F(0,),
∴椭圆的一个顶点为(0,),
即b=,e==,
∴a=2,∴椭圆的标准方程为+=1.
(2)由题可知,直线l与椭圆必相交.
①当直线斜率不存在时,经检验不合题意.
②当斜率存在时,设直线l的方程为y=k(x-1)(k≠0),且M(x1,y1),N(x2,y2).
由得(3+4k2)x2-8k2x+4k2-12=0,
x1+x2=,x1x2=,
·=x1x2+y1y2=x1x2+k2[x1x2-(x1+x2)+1]
=+k2(-+1)
==-2,解得k=±,
故直线l的方程为y=(x-1)或y=-(x-1).
(3)证明:设M(x1,y1),N2(x2,y2),A(x3,y3),B(x4,y4),
由(2)可得|MN|=|x1-x2|
=
=
=,
由消去y并整理得x2=,
|AB|=|x3-x4|=4,
∴==4,为定值.
8.(2018·江苏高考)如图,在平面直角坐标系xOy中,椭圆C过点(,),焦点F1(-,0),F2(,0),圆O的直径为F1F2.
(1)求椭圆C及圆O的方程;
(2)设直线l与圆O相切于第一象限内的点P.
①若直线l与椭圆C有且只有一个公共点,求点P的坐标;
②直线l与椭圆C交于A,B两点,若△OAB的面积为,求直线l的方程.
[解析] (1)由题意知c=,所以圆O的方程为x2+y2=3,
因为点(,)在椭圆上,
所以2a=+=4.
所以a=2.
因为a2=b2+c2,所以b=1,
所以椭圆C的方程为+y2=1.
(2)①由题意知直线l与圆O和椭圆C均相切,且切点在第一象限,所以直线l的斜率k存在且k<0,
设直线l的方程为y=kx+m(k<0,m>0).
将直线l的方程代入圆O的方程,得x2+(kx+m)2=3.
整理得(k2+1)x2+2kmx+m2-3=0,
因为直线l与圆O相切,所以Δ=(2km)2-4(k2+1)(m2-3)=0,整理得m2=3k2+3,
将直线l的方程代入椭圆C的方程,得+(kx+m)2=1,
整理得(4k2+1)x2+8kmx+4m2-4=0,
因为直线l与椭圆C相切,
所以Δ=(8km)2-4(4k2+1)(4m2-4)=0,
整理得m2=4k2+1,
所以3k2+3=4k2+1,因为k<0,所以k=-,则m=3,
将k=-,m=3代入(k2+1)x2+2kmx+m2-3=0,
整理得x2-2x+2=0,
解得x1=x2=,将x=代入x2+y2=3,
解得y=1(y=-1舍去),所以点P的坐标为(,1).
②设A(x1,kx1+m),B(x2,kx2+m),
由①知m2=3k2+3,且k<0,m>0,
因为直线l和椭圆C相交,所以结合②的过程知m2<4k2+1,解得k<-,
将直线l的方程和椭圆C的方程联立可得
(4k2+1)x2+8kmx+4m2-4=0,
解得x1,2=,
所以|x1-x2|=,
因为AB==|x1-x2|=·,
O到l的距离d==,
所以S△OAB=···=···=,解得k2=5,因为k<0,所以k=-,则m=3,即直线l的方程为y=-x+3.