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2016高考数学二轮复习 第一部分 微专题强化练 专题15 圆锥曲线
一、选择题
1.(2015·四川文,7)过双曲线x2-=1的右焦点且与x轴垂直的直线,交该双曲线的两条渐近线于A,B两点,则|AB|=( )
A. B.2
C.6 D.4
[答案] D
[解析] 由题意,a=1,b=,故c=2,
渐近线方程为y=±x,
将x=2代入渐近线方程,得y1,2=±2,故|AB|=4,选D.
2.设P是椭圆+=1上一点,M、N分别是两圆:(x+2)2+y2=1和(x-2)2+y2=1上的点,则|PM|+|PN|的最小值,最大值分别为( )
A.4,8 B.2,6
C.6,8 D.8,12
[答案] A
[解析] 如图,由椭圆及圆的方程可知两圆圆心分别为椭圆的两个焦点,由椭圆定义知|PA|+|PB|=2a=6,连接PA,PB,分别与两圆相交于M、N两点,此时|PM|+|PN|最小,最小值为|PA|+|PB|-2R=4;连接PA,PB并延长,分别与两圆相交于M′、N′两点,此时|PM′|+|PN′|最大,最大值为|PA|+|PB|+2R=8,即最小值和最大值分别为4、8.
[方法点拨] 涉及椭圆(或双曲线)两焦点距离的问题或焦点弦问题,及到抛物线焦点(或准线)距离的问题,可优先考虑圆锥曲线的定义.
3.(文)(2015·唐山一模)已知抛物线的焦点F(a,0)(a<0),则抛物线的标准方程是( )
A.y2=2ax B.y2=4ax
C.y2=-2ax D.y2=-4ax
[答案] B
[解析] 设抛物线方程为y2=mx,由焦点为F(a,0),a<0知m<0,∴=a,∴m=4a,故选B.
(理)(2015·河北衡水中学一模)已知抛物线C的顶点是原点O,焦点F在x轴的正半轴上,经过F的直线与抛物线C交于A、B两点,如果·=-12,,那么抛物线C的方程为( )
A.x2=8y B.x2=4y
C.y2=8x D.y2=4x
[答案] C
[解析] 由题意,设抛物线方程为y2=2px(p>0),直线方程为x=my+,代入抛物线方程得y2-2pmy-p2=0,设A(x1,y1)、B(x2,y2),得·=x1x2+y1y2=+y1y2=m2y1y2+(y1+y2)++y1y2=-p2=-12⇒p=4,即抛物线C的方程为y2=8x.
[方法点拨] 求圆锥曲线标准方程时“先定型,后计算”,即先确定是何种曲线,焦点在哪个轴上,然后利用条件求a、b、p的值.
4.(文)(2015·南昌市一模)以坐标原点为对称中心,两坐标轴为对称轴的双曲线C的一条渐近线的倾斜角为,则双曲线C的离心率为( )
A.2或 B.2或
C. D.2
[答案] B
[解析] (1)当双曲线的焦点在x轴上时,由题意知双曲线C:-=1(a>0,b>0)的渐近线方程为y=±x,所以=tan=,所以b=a,c==2a,故双曲线C的离心率e===2;
(2)当双曲线的焦点在y轴上时,由题意知双曲线C:-=1(a>0,b>0)的渐近线方程为y=±x,所以=tan=,所以a=b,c==2b,故双曲线C的离心率e===.
综上所述,双曲线C的离心率为2或.
(理)(2015·东北三省三校二模)已知双曲线-=1(a>0,b>0)的左右焦点分别为F1、F2,以F1F2为直径的圆被直线+=1截得的弦长为a,则双曲线的离心率为( )
A.3 B.2
C. D.
[答案] D
[解析] 由已知得:O(0,0)到直线+=1的距离为:d=,由题意得:2+d2=r2即2+2=c2
整理得:c4-a2c2+a4=0,即e4-e2+1=0,解得:e2=2或e2=(舍),∴e=.
[方法点拨] 1.求椭圆、双曲线的离心率问题,关键是根据已知条件确定a、b、c的关系,然后将b用a、c代换,求e=的值;另外要注意双曲线的渐近线与离心率的关系.
2.注意圆锥曲线的对称性在解题中的应用.
5.(文)设F1、F2分别是椭圆E:x2+=1(00,b>0)和椭圆+=1(m>n>0)有共同的焦点F1、F2,P是两条曲线的一个交点,则|PF1|·|PF2| ( )
A.m2-a2 B.-
C.(m-a) D. m-a
[答案] D
[解析] 不妨设F1、F2分别为左、右焦点,P在双曲线的右支上,由题意得|PF1|+|PF2|=2,|PF1|-|PF2|=2,∴|PF1|=+,|PF2|=-,故|PF1|·|PF2|=m-a.
7.(文)(2015·湖南文,6)若双曲线-=1的一条渐近线经过点(3,-4),则此双曲线的离心率为( )
A. B.
C. D.
[答案] D
[解析] 考查双曲线的几何性质.
由题设利用双曲线的渐近线方程经过的点(3,-4),得到a、b关系式,然后求出双曲线的离心率即可.因为双曲线-=1的一条渐近线经过点(3,-4),∴3b=4a,∴9(c2-a2)=16a2,∴e==,故选D.
(理)(2015·重庆文,9)设双曲线-=1(a>0,b>0)的右焦点是F,左、右顶点分别是A1,A2,过F作A1A2的垂线与双曲线交于B,C两点.若A1B⊥A2C,则该双曲线的渐近线的斜率为( )
A.± B.±
C.±1 D.±
[答案] C
[解析] 考查双曲线的几何性质.
由已知得右焦点F(c,0)(其中c2=a2+b2,c>0),A1(-a,0),A2(a,0);B(c,-),C(c,);从而A1B―→=(c+a,-),=(c-a,),又因为A1B⊥A2C,所以A1B―→·A2C―→=0,即(c-a)·(c+a)+(-)·()=0;化简得到=1⇒=±1,即双曲线的渐近线的斜率为±1;故选C.
8.(2015·新课标Ⅰ理,5)已知M(x0,y0)是双曲线C:-y2=1上的一点,F1,F2是C的两个焦点.若·<0,则y0的取值范围是( )
A. B.
C. D.
[答案] A
[解析] 考查向量数量积;双曲线的标准方程.
由题知F1(-,0),F2(,0),-y=1,所以MF1―→·MF2―→=(--x0,-y0)·(-x0,-y0)=x+y-3=3y-1<0,解得-<y0<,故选A.
二、填空题
9.(文)已知直线y=a交抛物线y=x2于A、B两点,若该抛物线上存在点C,使得∠ACB为直角,则a的取值范围为________.
[答案] a≥1
[解析] 显然a>0,不妨设A(,a),B(-,a),C(x0,x),则=(--x0,a-x),
=(-x0,a-x),∵∠ACB=90°.
∴·=(-x0,a-x)·(--x0,a-x)=0.
∴x-a+(a-x)2=0,且x-a≠0.
∴(a-x)(a-x-1)=0,∴a-x-1=0.
∴x=a-1,又x≥0.∴a≥1.
(理)如图,正方形ABCD和正方形DEFG的边长分别为a、b(a0)经过C、F两点,则=________.
[答案] +1
[解析] 由题可得C(,-a),F(+b,b),
∵C、F在抛物线y2=2px上,∴
∴=+1,故填+1.
10.(文)(2015·湖南理,13)设F是双曲线C:-=1的一个焦点.若C上存在点P,使线段PF的中点恰为其虚轴的一个端点,则C的离心率为________.
[答案]
[解析] 考查双曲线的标准方程及其性质.
根据对称性,不妨设F(c,0),短轴端点为(0,b),从而可知点(-c,2b)在双曲线上,∴-=1⇒e==.
(理)(2015·南昌市二模)过原点的直线l与双曲线C:-=1(a>0,b>0)的左右两支分别相交于A,B两点,F(-,0)是双曲线C的左焦点,若|FA|+|FB|=4,·=0,则双曲线C的方程是________.
[答案] -y2=1
[解析] 由已知得:c=,FA⊥FB,设右焦点为F1,则四边形FAF1B为矩形,∴|AB|=2c=2且|FA|2+|FB|2=(|FA|+|FB|)2-2|FA|·|FB|=16-2|FA|·|FB|,
|AB|2=|FA|2+|FB|2,
∴|FA|·|FB|=2,∴(|FA|-|FB|)2=(|FA|+|FB|)2-4|FA|·|FB|=8,∴||FA|-|FB||=2,
即||AF|-|AF1||=2,∴a=,
∴b2=1,∴双曲线标准方程为-y2=1.
三、解答题
11.(文)(2015·湖南文,20)已知抛物线C1:x2=4y的焦点F也是椭圆C2:+=1(a>b>0)的一个焦点,C1与C2的公共弦的长为2.过点F的直线l与C1相交于A,B两点,与C2相交于C,D两点,且与同向.
(1)求C2的方程;
(2)若|AC|=|BD|,求直线l的斜率.
[分析] 考查直线与圆锥曲线的位置关系;椭圆的性质和转化思想,设而不求、整体代换思想及运算求解能力等.
(1)由F也是椭圆C2的一个焦点及C1与C2的公共弦长列方程组求解;
(2) 设A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3),D(x4,y4),根据=,可得,(x3+x4)2-4x3x4=(x1+x2)2-4x1x2,
设直线l的斜率为k,则l的方程为y=kx+1,联立直线与抛物线方程、直线与椭圆方程、利用韦达定理进行计算即可得到结果.
[解析] (1)由C1:x2=4y知其焦点F的坐标为(0,1),因为F也是椭圆C2的一个焦点,所以a2-b2=1 ①;
又C1与C2的公共弦长为2,C1与C2都关于y轴对称,且C1的方程为:x2=4y,由此易知C1与C2的公共点的坐标为(±,),
∴+=1②,
联立①②得a2=9,b2=8,故C2的方程为
+=1.
(2)如图,设A(x1,y1),B(x2,y2),
C(x3,y3),D(x4,y4),
因与同向,且|AC|=|BD|,
所以=,从而x3-x1=x4-x2,即x3-x4=x1-x2,于是
(x3+x4)2-4x3x4=(x1+x2)2-4x1x2 ③
设直线l的斜率为k,则l的方程为y=kx+1,由得x2-4kx-4=0,
由x1,x2是这个方程的两根,
∴x1+x2=4k,x1x2=-4 ④
由
得(9+8k2)x2+16kx-64=0,
而x3,x4是这个方程的两根,
x3+x4=-,x3x4=- ⑤
将④、⑤代入③,得16(k2+1)=+.
即16(k2+1)=,
所以(9+8k2)2=16×9,解得k=±,
即直线l的斜率为±.
(理)(2015·洛阳市期末)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,一个焦点与抛物线y2=4x的焦点重合,直线l:y=kx+m与椭圆C相交于A,B两点.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)设O为坐标原点,kOA·kOB=-,判断△AOB的面积是否为定值?若是,求出定值,若不是,说明理由.
[解析] (1)由题意得c=1,又e==,
所以a=2,从而b2=a2-c2=3,
所以椭圆C的标准方程为+=1.
(2)设点A(x1,y1),B(x2,y2),
由得(3+4k2)x2+8mkx+4(m2-3)=0,
由Δ=(8mk)2-16(3+4k2)(m2-3)>0得m2<3+4k2.
∵x1+x2=-,x1·x2=,
∴y1·y2=(kx1+m)·(kx2+m)=k2x1x2+mk(x1+x2)+m2=.
由kOA·kOB=-=-得y1y2=-x1x2,
即=-·,化简得2m2-4k2=3,满足Δ>0.
由弦长公式得|AB|=|x1-x2|
=·=.
又点O到直线l:y=kx+m的距离d=,
所以S△AOB=·d·|AB|=·
==
==,
故△AOB的面积为定值.
12.(文)(2014·东北三校二模)已知圆M:x2+(y-2)2=1,直线l:y=-1,动圆P与圆M相外切,且与直线l相切.设动圆圆心P的轨迹为E.
(1)求E的方程;
(2)若点A,B是E上的两个动点,O为坐标原点,且·=-16,求证:直线AB恒过定点.
[解析] (1)⊙O的圆心M(0,2),半径r=1,设动圆圆心P(x,y),由条件知|PM|-1等于P到l的距离,
∴|PM|等于P到直线y=-2的距离,∴P点轨迹是以M(0,2)为焦点,y=-2为准线的抛物线.
方程为x2=8y.
(2)设直线AB:y=kx+b,A(x1,y1),B(x2,y2)
将直线AB的方程代入到x2=8y中得x2-8kx-8b=0,所以x1+x2=8k,x1x2=-8b,
又因为·=x1x2+y1y2=x1x2+=-8b+b2=-16⇒b=4
所以直线BC恒过定点(0,4).
(理)(2014·山东理,21)已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,A为C上异于原点的任意一点,过点A的直线l交C于另一点B,交x轴的正半轴于点D,且有|FA|=|FD|.当点A的横坐标为3时,△ADF为正三角形.
(1)求C的方程;
(2)若直线l1∥l,且l1和C有且只有一个公共点E,
(ⅰ)证明:直线AE过定点,并求出定点坐标;
(ⅱ)△ABE的面积是否存在最小值?若存在,请求出最小值;若不存在,请说明理由.
[解析] (1)由题意知F(,0),
设D(t,0)(t>0),则FD的中点为(,0).
因为|FA|=|FD|,
由抛物线的定义知3+=|t-|,
解得t=3+p或t=-3(舍去),
由=3,解得p=2.
所以抛物线C的方程为y2=4x.
(2)(ⅰ)由(1)知F(1,0).
设A(x0,y0)(x0y0≠0),D(xD,0)(xD>0),
因为|FA|=|FD|,得|xD-1|=x0+1,
由xD>0得xD=x0+2,故D(x0+2,0).
故直线AB的斜率kAB=-.
因为直线l1和直线AB平行,
设直线l1的方程为y=-x+b,
代入抛物线方程得y2+y-=0,
由题意Δ=+=0,
得b=-,
设E(xE,yE),则yE=-,xE=.
当y≠4时,kAE==-=,
可得直线AE的方程为y-y0=(x-x0),
由y=4x0,
整理可得y=(x-1),
故直线AE恒过点F(1,0).
当y=4时,直线AE的方程为x=1,过点F(1,0).
所以直线AE过定点F(1,0).
(ⅱ)由(ⅰ)知直线AE过焦点F(1,0),
所以|AE|=|AF|+|FE|=(x0+1)+(+1)=x0++2.
设直线AE的方程为x=my+1,
因为点A(x0,y0)在直线AE上,
故m=.
设B(x1,y1).
直线AB的方程为y-y0=-(x-x0),
由于y0≠0,
可得x=-y+2+x0,
代入抛物线方程得y2+y-8-4x0=0.
所以y0+y1=-,
可求得y1=-y0-,x1=+x0+4.
所以点B到直线AE的距离为
d=
==4(+).
则△ABE的面积S=×4(+)(x0++2)≥16,
当且仅当=x0,即x0=1时等号成立.
所以△ABE的面积的最小值为16.
[方法点拨] 定点问题的求解策略
把直线或曲线方程中的变量x、y当作常数看待,把方程一端化为零,既然直线或曲线过定点,那么这个方程就要对任意参数都成立,这时参数的系数就要全部等于零,这样就得到一个关于x、y的方程组,这个方程组的解所确定的点就是直线或曲线所过的定点.
13.(文)(2014·甘肃省三诊)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,以原点O为圆心,椭圆的短半轴长为半径的圆与直线x-y+=0相切.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)若直线l:y=kx+m与椭圆C相交于A、B两点,且kOA·kOB=-,试判断△AOB的面积是否为定值?若为定值,求出定值;若不为定值,说明理由.
[解析] (1)由题意知e==,
∴e2===,即a2=b2,
又b==,∴a2=4,b2=3,
故椭圆的方程为+=1.
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),由得
(3+4k2)x2+8mkx+4(m2-3)=0,
△=64m2k2-16(3+4k2)(m2-3)>0,3+4k2-m2>0.
x1+x2=-,x1·x2=.
y1·y1=(kx1+m)·(kx2+m)=k2x1x2+mk(x1+x2)+m2=.
kOA·kOB=-,=-,
y1y2=-x1x2,=-·
2m2-4k2=3,
|AB|=
==.
d==≥=,
S=|AB|d=
==
==.
[方法点拨] 定值问题的求解策略
(1)在解析几何中,有些几何量与参数无关,这就是“定值”问题,解决这类问题常通过取特殊值,先确定“定值”是多少,再进行证明,或者将问题转化为代数式,再证明该式是与变量无关的常数,或者由该等式与变量无关,令其系数等于零即可得到定值.
(2)求解定值问题的三个步骤
①由特例得出一个值,此值一般就是定值;
②证明定值,有时可直接证明定值,有时将问题转化为代数式,可证明该代数式与参数(某些变量)无关;也可令系数等于零,得出定值;
③得出结论.
(理)椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率e=,a+b=3.
(1)求椭圆C的方程;
(2)如图,A、B、D是椭圆C的顶点,P是椭圆C上除顶点外的任意一点,直线DP交x轴于点N,直线AD交BP于点M,设BP的斜率为k,MN的斜率为m,证明:2m-k为定值.
[解析] (1)因为e==,
所以a=c,b=c.代入a+b=3得,
c=,a=2,b=1.
故椭圆的方程为+y2=1.
(2)方法一:因为B(2,0),P不为椭圆顶点,则直线BP的方程为y=k(x-2)(k≠0,k≠±).①
①代入+y2=1,解得P(,-).
直线AD的方程为:y=x+1.②
①与②联立解得M(,),
由D(0,1),P(,-),N(x,0)三点共线知
=,解得N(,0).
所以MN的斜率为m=
==,
则2m-k=-k=(定值).
(2)方法二:设P(x0,y0)(x0≠0,±2),则k=,
直线AD的方程为:y=(x+2).
直线BP的方程为y=(x-2),
直线DP的方程为:y-1=x,令y=0,由于y0≠1可得N(,0).
联立
解得M(,),
因此MN的斜率为
m==
==,
所以2m-k=-
=
=
=
=(定值).
14.(文)(2015·辽宁葫芦岛市一模)设椭圆C:+=1(a>b>0)的左焦点为F,离心率为,过点F且与x轴垂直的直线被椭圆截得的线段长为.
(1)求椭圆C的方程;
(2)直线l:y=kx+t(t≠0)与椭圆C交于M、N两点,线段MN的垂直平分线与y轴交点P,求△MON(O为坐标原点)面积的最大值.
[解析] (1)∵e=,∴a2=3c2=3a2-3b2,∴2a2=3b2
将x=-c代入椭圆方程得:y2=,y=±,
由题意:=,∴2a=b2 ,
解得:a2=3,b2=2
∴椭圆C的方程为:+=1
(2)联立方程组:消去y整理得:(3k2+2)x2+6ktx+3t2-6=0 ①
∴Δ=36k2t2-4(3k2+2)·(3t2-6)=24(3k2+2-t2)>0,∴3k2+2>t2 ②
设M(x1,y1),N(x2,y2),则x1,x2是方程①的两个解,由韦达定理得:
x1+x2=, y1+y2=k(x1+x2)+2t=+2t=
设MN的中点为G(x0,y0),则
x0==,y0==
∴线段MN的垂直平分线方程为:
y-=-
将P代入得:+=
化简得:3k2+2=4t
代入②式得:4t>t2,∴00,b>0)的两条渐近线分别为l1:y=2x,l2:y=-2x.
(1)求双曲线E的离心率;
(2)如图,O为坐标原点,动直线l分别交直线l1、l2于A,B两点(A、B分别在第一、四象限),且△OAB的面积恒为8.试探究:是否存在总与直线l有且只有一个公共点的双曲线E?若存在,求出双曲线E的方程;若不存在,说明理由.
[解析] (1)∵双曲线E的渐近线分别为y=2x,y=-2x,∴=2,
∴=2,故c=a,
从而双曲线E的离心率e==.
(2)由(1)知,双曲线E的方程为-=1.
设直线l与x轴相交于点C,
当l⊥x轴时,若直线l与双曲线E只有一个公共点,
则|OC|=a,|AB|=4a,
又∵△OAB的面积为8,∴|OC|·|AB|=8,
因此a·4a=8,解得a=2,此时双曲线E的方程为-=1,若存在满足条件的双曲线E,则E的方程只能是-=1.
以下证明:当直线l与x轴不垂直时,双曲线E:-=1也满足条件,设直线l的方程为y=kx+m,依题意得k>2或k<-2,
则C(-,0),记A(x1,y1)、B(x2,y2).
由得y1=,同理得y2=.
由S△OAB=|OC|·|y1-y2|得|-|·|-|=8,
即m2=4|4-k2|=4(k2-4),由得,
(4-k2)x2-2kmx-m2-16=0,∵4-k2<0
∴Δ=4k2m2+4(4-k2)(m2+16)=-16(4k2-m2-16),
又∵m2=4(k2-4),∴Δ=0,即直线l与双曲线E有且只有一个公共点,
因此,存在总与l有且只有一个公共点的双曲线E,且E的方程为-=1.
[方法点拨] 1.求曲线的轨迹方程时,先看轨迹的形状是否预知,若能依据条件确定其形状,可用定义法或待定系数法求解;若动点P与另一动点Q有关,Q在已知曲线上运动,可用代入法求动点P的轨迹方程;否则用直译法求解.
2.存在性问题主要体现在以下几方面:
(1)点是否存在;
(2)曲线是否存在;
(3)命题是否成立.
解决这类问题的一般思路是先假设存在满足题意的元素,经过推理论证,如果可以得到成立的结果,就可以作出存在的结论;若得到与已知条件、定义、公理、定理、性质相矛盾的结论,则说明假设不存在,其一般步骤为: