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- 2021-06-11 发布
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本章三年高考真题与高考等值卷( 平面解析几何 )(理科数学)
1.直线与方程
(1)在平面直角坐标系中,结合具体图形,确定直线位置的几何要素.
(2)理解直线的倾斜角和斜率的概念,掌握过两点的直线斜率的计算公式.
(3)能根据两条直线的斜率判定这两条直线平行或垂直.
(4)掌握确定直线位置的几何要素,掌握直线方程的几种形式(点斜式、两点式及一般式),
了解斜截式与一次函数的关系.
(5)能用解方程组的方法求两条相交直线的交点坐标.
(6)掌握两点间的距离公式、点到直线的距离公式,会求两条平行直线间的距离.
2.圆与方程
(1)掌握确定圆的几何要素,掌握圆的标准方程与一般方程.
(2)能根据给定直线、圆的方程判断直线与圆的位置关系;能根据给定两个圆的方程判断两圆的位置关系.
(3)能用直线和圆的方程解决一些简单的问题.
(4)初步了解用代数方法处理几何问题的思想.
3.圆锥曲线
(1)了解圆锥曲线的实际背景,了解圆锥曲线在刻画现实世界和解决实际问题中的作用.
(2)掌握椭圆、抛物线的定义、几何图形、标准方程及简单性质.
(3)了解双曲线的定义、几何图形和标准方程,知道它的简单几何性质.
(4)了解圆锥曲线的简单应用.
(5)理解数形结合的思想.
4.曲线与方程了解方程的曲线与曲线的方程的对应关系.
1.【2019年天津理科05】已知抛物线y2=4x的焦点为F,准线为l.若l与双曲线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. B. C.2 D.
【解答】解:∵抛物线y2=4x的焦点为F,准线为l.
∴F(1,0),准线l的方程为x=﹣1,
∵l与双曲线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),
∴|AB|,|OF|=1,∴,∴b=2a,
∴c,
∴双曲线的离心率为e.
故选:D.
2.【2019年新课标3理科10】双曲线C:1的右焦点为F,点P在C的一条渐近线上,O为坐标原点.若|PO|=|PF|,则△PFO的面积为( )
A. B. C.2 D.3
【解答】解:双曲线C:1的右焦点为F(,0),渐近线方程为:yx,不妨P在第一象限,
可得tan∠POF,P(,),
所以△PFO的面积为:.
故选:A.
3.【2019年全国新课标2理科08】若抛物线y2=2px(p>0)的焦点是椭圆1的一个焦点,则p=( )
A.2 B.3 C.4 D.8
【解答】解:由题意可得:3p﹣p=()2,解得p=8.
故选:D.
4.【2019年全国新课标2理科11】设F为双曲线C:1(a>0,b>0)的右焦点,O为坐标原点,以OF为直径的圆与圆x2+y2=a2交于P,Q两点.若|PQ|=|OF|,则C的离心率为( )
A. B. C.2 D.
【解答】解:如图,
由题意,把x代入x2+y2=a2,得PQ,
再由|PQ|=|OF|,得,即2a2=c2,
∴,解得e.
故选:A.
5.【2019年新课标1理科10】已知椭圆C的焦点为F1(﹣1,0),F2(1,0),过F2的直线与C交于A,B两点.若|AF2|=2|F2B|,|AB|=|BF1|,则C的方程为( )
A.y2=1 B.1
C.1 D.1
【解答】解:∵|AF2|=2|BF2|,∴|AB|=3|BF2|,
又|AB|=|BF1|,∴|BF1|=3|BF2|,
又|BF1|+|BF2|=2a,∴|BF2|,
∴|AF2|=a,|BF1|a,
在Rt△AF2O中,cos∠AF2O,
在△BF1F2中,由余弦定理可得cos∠BF2F1,
根据cos∠AF2O+cos∠BF2F1=0,可得0,解得a2=3,∴a.
b2=a2﹣c2=3﹣1=2.
所以椭圆C的方程为:1.
故选:B.
6.【2019年北京理科04】已知椭圆1(a>b>0)的离心率为,则( )
A.a2=2b2 B.3a2=4b2 C.a=2b D.3a=4b
【解答】解:由题意,,得,则,
∴4a2﹣4b2=a2,即3a2=4b2.
故选:B.
7.【2019年浙江02】渐进线方程为x±y=0的双曲线的离心率是( )
A. B.1 C. D.2
【解答】解:根据渐进线方程为x±y=0的双曲线,可得a=b,所以c
则该双曲线的离心率为 e,
故选:C.
8.【2018年新课标1理科08】设抛物线C:y2=4x的焦点为F,过点(﹣2,0)且斜率为的直线与C交于M,N两点,则•( )
A.5 B.6 C.7 D.8
【解答】解:抛物线C:y2=4x的焦点为F(1,0),过点(﹣2,0)且斜率为的直线为:3y=2x+4,
联立直线与抛物线C:y2=4x,消去x可得:y2﹣6y+8=0,
解得y1=2,y2=4,不妨M(1,2),N(4,4),,.
则•(0,2)•(3,4)=8.
故选:D.
9.【2018年新课标1理科11】已知双曲线C:y2=1,O为坐标原点,F为C的右焦点,过F的直线与C的两条渐近线的交点分别为M,N.若△OMN为直角三角形,则|MN|=( )
A. B.3 C.2 D.4
【解答】解:双曲线C:y2=1的渐近线方程为:y,渐近线的夹角为:60°,不妨设过F(2,0)的直线为:y,
则:解得M(,),
解得:N(),
则|MN|3.
故选:B.
10.【2018年新课标2理科05】双曲线1(a>0,b>0)的离心率为,则其渐近线方程为( )
A.y=±x B.y=±x C.y=±x D.y=±x
【解答】解:∵双曲线的离心率为e,
则,
即双曲线的渐近线方程为y=±x=±x,
故选:A.
11.【2018年新课标2理科12】已知F1,F2是椭圆C:1(a>b>0)的左、右焦点,A是C的左顶点,点P在过A且斜率为的直线上,△PF1F2为等腰三角形,∠F1F2P=120°,则C的离心率为( )
A. B. C. D.
【解答】解:由题意可知:A(﹣a,0),F1(﹣c,0),F2(c,0),
直线AP的方程为:y(x+a),
由∠F1F2P=120°,|PF2|=|F1F2|=2c,则P(2c,c),
代入直线AP:c(2c+a),整理得:a=4c,
∴题意的离心率e.
故选:D.
12.【2018年新课标3理科06】直线x+y+2=0分别与x轴,y轴交于A,B两点,点P在圆(x﹣2)2+y2=2上,则△ABP面积的取值范围是( )
A.[2,6] B.[4,8] C.[,3] D.[2,3]
【解答】解:∵直线x+y+2=0分别与x轴,y轴交于A,B两点,
∴令x=0,得y=﹣2,令y=0,得x=﹣2,
∴A(﹣2,0),B(0,﹣2),|AB|2,
∵点P在圆(x﹣2)2+y2=2上,∴设P(2,),
∴点P到直线x+y+2=0的距离:
d,
∵sin()∈[﹣1,1],∴d∈[],
∴△ABP面积的取值范围是:
[,]=[2,6].
故选:A.
13.【2018年新课标3理科11】设F1,F2是双曲线C:1(a>0.b>0)的左,右焦点,O是坐标原点.过F2作C的一条渐近线的垂线,垂足为P,若|PF1||OP|,则C的离心率为( )
A. B.2 C. D.
【解答】解:双曲线C:1(a>0.b>0)的一条渐近线方程为yx,
∴点F2到渐近线的距离db,即|PF2|=b,
∴|OP|a,cos∠PF2O,
∵|PF1||OP|,
∴|PF1|a,
在三角形F1PF2中,由余弦定理可得|PF1|2=|PF2|2+|F1F2|2﹣2|PF2|•|F1F2|COS∠PF2O,
∴6a2=b2+4c2﹣2×b×2c4c2﹣3b2=4c2﹣3(c2﹣a2),
即3a2=c2,
即a=c,
∴e,
故选:C.
14.【2018年浙江02】双曲线y2=1的焦点坐标是( )
A.(,0),(,0) B.(﹣2,0),(2,0)
C.(0,),(0,) D.(0,﹣2),(0,2)
【解答】解:∵双曲线方程可得双曲线的焦点在x轴上,且a2=3,b2=1,
由此可得c2,
∴该双曲线的焦点坐标为(±2,0)
故选:B.
15.【2018年上海13】设P是椭圆1上的动点,则P到该椭圆的两个焦点的距离之和为( )
A.2 B.2 C.2 D.4
【解答】解:椭圆1的焦点坐标在x轴,a,
P是椭圆1上的动点,由椭圆的定义可知:则P到该椭圆的两个焦点的距离之和为2a=2.
故选:C.
16.【2018年天津理科07】已知双曲线1(a>0,b>0)的离心率为2,过右焦点且垂直于x轴的直线与双曲线交于A,B两点.设A,B到双曲线的同一条渐近线的距离分别为d1和d2,且d1+d2=6,则双曲线的方程为( )
A.1 B.1
C.1 D.1
【解答】解:由题意可得图象如图,CD是双曲线的一条渐近线
y,即bx﹣ay=0,F(c,0),
AC⊥CD,BD⊥CD,FE⊥CD,ACDB是梯形,
F是AB的中点,EF3,
EFb,
所以b=3,双曲线1(a>0,b>0)的离心率为2,可得,
可得:,解得a.
则双曲线的方程为:1.
故选:C.
17.【2017年新课标1理科10】已知F为抛物线C:y2=4x的焦点,过F作两条互相垂直的直线l1,l2,直线l1与C交于A、B两点,直线l2与C交于D、E两点,则|AB|+|DE|的最小值为( )
A.16 B.14 C.12 D.10
【解答】解:如图,l1⊥l2,直线l1与C交于A、B两点,
直线l2与C交于D、E两点,
要使|AB|+|DE|最小,
则A与D,B,E关于x轴对称,即直线DE的斜率为1,
又直线l2过点(1,0),
则直线l2的方程为y=x﹣1,
联立方程组,则y2﹣4y﹣4=0,
∴y1+y2=4,y1y2=﹣4,
∴|DE|•|y1﹣y2|8,
∴|AB|+|DE|的最小值为2|DE|=16,
方法二:设直线l1的倾斜角为θ,则l2的倾斜角为 θ,
根据焦点弦长公式可得|AB|
|DE|
∴|AB|+|DE|,
∵0<sin22θ≤1,
∴当θ=45°时,|AB|+|DE|的最小,最小为16,
故选:A.
18.【2017年新课标2理科09】若双曲线C:1(a>0,b>0)的一条渐近线被圆(x﹣2)2+y2=4所截得的弦长为2,则C的离心率为( )
A.2 B. C. D.
【解答】解:双曲线C:1(a>0,b>0)的一条渐近线不妨为:bx+ay=0,
圆(x﹣2)2+y2=4的圆心(2,0),半径为:2,
双曲线C:1(a>0,b>0)的一条渐近线被圆(x﹣2)2+y2=4所截得的弦长为2,
可得圆心到直线的距离为:,
解得:,可得e2=4,即e=2.
故选:A.
19.【2017年新课标3理科05】已知双曲线C:1 (a>0,b>0)的一条渐近线方程为yx,且与椭圆1有公共焦点,则C的方程为( )
A.1 B.1
C.1 D.1
【解答】解:椭圆1的焦点坐标(±3,0),
则双曲线的焦点坐标为(±3,0),可得c=3,
双曲线C:1 (a>0,b>0)的一条渐近线方程为yx,
可得,即,可得,解得a=2,b,
所求的双曲线方程为:1.
故选:B.
20.【2017年新课标3理科10】已知椭圆C:1(a>b>0)的左、右顶点分别为
A1,A2,且以线段A1A2为直径的圆与直线bx﹣ay+2ab=0相切,则C的离心率为( )
A. B. C. D.
【解答】解:以线段A1A2为直径的圆与直线bx﹣ay+2ab=0相切,
∴原点到直线的距离a,化为:a2=3b2.
∴椭圆C的离心率e.
故选:A.
21.【2017年浙江02】椭圆1的离心率是( )
A. B. C. D.
【解答】解:椭圆1,可得a=3,b=2,则c,
所以椭圆的离心率为:.
故选:B.
22.【2017年上海16】在平面直角坐标系xOy中,已知椭圆C1:1和C2:x21.P为C1上的动点,Q为C2上的动点,w是的最大值.记Ω={(P,Q)|P在C1上,Q在C2上,且w},则Ω中元素个数为( )
A.2个 B.4个 C.8个 D.无穷个
【解答】解:椭圆C1:1和C2:x21.P为C1上的动点,Q为C2上的动点,
可设P(6cosα,2sinα),Q(cosβ,3sinβ),0≤α,β<2π,
则6cosαcosβ+6sinαsinβ=6cos(α﹣β),
当α﹣β=2kπ,k∈Z时,w取得最大值6,
则Ω={(P,Q)|P在C1上,Q在C2上,且w}中的元素有无穷多对.
另解:令P(m,n),Q(u,v),则m2+9n2=36,9u2+v2=9,
由柯西不等式(m2+9n2)(9u2+v2)=324≥(3mu+3nv)2,
当且仅当mv=9nu,取得最大值6,
显然,满足条件的P、Q有无穷多对,D项正确.
故选:D.
23.【2017年天津理科05】已知双曲线1(a>0,b>0)的左焦点为F,离心率为.若经过F和P(0,4)两点的直线平行于双曲线的一条渐近线,则双曲线的方程为( )
A.1 B.1
C.1 D.1
【解答】解:设双曲线的左焦点F(﹣c,0),离心率e,ca,
则双曲线为等轴双曲线,即a=b,
双曲线的渐近线方程为y=±x=±x,
则经过F和P(0,4)两点的直线的斜率k,
则1,c=4,则a=b=2,
∴双曲线的标准方程:;
故选:B.
24.【2019年新课标3理科15】设F1,F2为椭圆C:1的两个焦点,M为C上一点且在第一象限.若△MF1F2为等腰三角形,则M的坐标为 .
【解答】解:设M(m,n),m,n>0,椭圆C:1的a=6,b=2,c=4,
e,
由于M为C上一点且在第一象限,可得|MF1|>|MF2|,
△MF1F2为等腰三角形,可能|MF1|=2c或|MF2|=2c,
即有6m=8,即m=3,n;
6m=8,即m=﹣3<0,舍去.
可得M(3,).
故答案为:(3,).
25.【2019年新课标1理科16】已知双曲线C:1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,过F1的直线与C的两条渐近线分别交于A,B两点.若,•0,则C的离心率为 .
【解答】解:如图,
∵,且•0,∴OA⊥F1B,
则F1B:y,
联立,解得B(,),
则,,
∴4c2,
整理得:b2=3a2,∴c2﹣a2=3a2,即4a2=c2,
∴,e.
故答案为:2.
26.【2019年江苏07】在平面直角坐标系xOy中,若双曲线x21(b>0)经过点(3,4),则该双曲线的渐近线方程是 .
【解答】解:∵双曲线x21(b>0)经过点(3,4),
∴,解得b2=2,即b.
又a=1,∴该双曲线的渐近线方程是y.
故答案为:y.
27.【2019年浙江12】已知圆C的圆心坐标是(0,m),半径长是r.若直线2x﹣y+3=0与圆C相切于点A(﹣2,﹣1),则m= ,r= .
【解答】解:如图,
由圆心与切点的连线与切线垂直,得,解得m=﹣2.
∴圆心为(0,﹣2),则半径r.
故答案为:﹣2,.
28.【2019年浙江15】已知椭圆1的左焦点为F,点P在椭圆上且在x轴的上方.若线段PF的中点在以原点O为圆心,|OF|为半径的圆上,则直线PF的斜率是 .
【解答】解:椭圆1的a=3,b,c=2,e,
设椭圆的右焦点为F',连接PF',
线段PF的中点A在以原点O为圆心,2为半径的圆,
连接AO,可得|PF'|=2|AO|=4,
设P的坐标为(m,n),可得3m=4,可得m,n,
由F(﹣2,0),可得直线PF的斜率为
.
故答案为:.
29.【2018年江苏08】在平面直角坐标系xOy中,若双曲线1(a>0,b>0)的右焦点F(c,0)到一条渐近线的距离为c,则其离心率的值为 .
【解答】解:双曲线1(a>0,b>0)的右焦点F(c,0)到一条渐近线yx的距离为c,
可得:b,
可得,即c=2a,
所以双曲线的离心率为:e.
故答案为:2.
30.【2018年新课标3理科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=
.
【解答】解:∵抛物线C:y2=4x的焦点F(1,0),
∴过A,B两点的直线方程为y=k(x﹣1),
联立可得,k2x2﹣2(2+k2)x+k2=0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则 x1+x2,x1x2=1,
∴y1+y2=k(x1+x2﹣2),y1y2=k2(x1﹣1)(x2﹣1)=k2[x1x2﹣(x1+x2)+1]=﹣4,
∵M(﹣1,1),
∴(x1+1,y1﹣1),(x2+1,y2﹣1),
∵∠AMB=90°,∴•0
∴(x1+1)(x2+1)+(y1﹣1)(y2﹣1)=0,
整理可得,x1x2+(x1+x2)+y1y2﹣(y1+y2)+2=0,
∴1+242=0,
即k2﹣4k+4=0,
∴k=2.
故答案为:2
31.【2018年浙江17】已知点P(0,1),椭圆y2=m(m>1)上两点A,B满足2,则当m= 时,点B横坐标的绝对值最大.
【解答】解:设A(x1,y1),B(x2,y2),
由P(0,1),2,
可得﹣x1=2x2,1﹣y1=2(y2﹣1),
即有x1=﹣2x2,y1+2y2=3,
又x12+4y12=4m,
即为x22+y12=m,①
x22+4y22=4m,②
①﹣②得(y1﹣2y2)(y1+2y2)=﹣3m,
可得y1﹣2y2=﹣m,
解得y1,y2,
则m=x22+()2,
即有x22=m﹣()2,
即有m=5时,x22有最大值4,
即点B横坐标的绝对值最大.
故答案为:5.
32.【2018年上海02】双曲线y2=1的渐近线方程为 .
【解答】解:∵双曲线的a=2,b=1,焦点在x轴上
而双曲线的渐近线方程为y=±
∴双曲线的渐近线方程为y=±
故答案为:y=±
33.【2018年上海12】已知实数x1、x2、y1、y2满足:x12+y12=1,x22+y22=1,x1x2+y1y2,则的最大值为 .
【解答】解:设A(x1,y1),B(x2,y2),
(x1,y1),(x2,y2),
由x12+y12=1,x22+y22=1,x1x2+y1y2,
可得A,B两点在圆x2+y2=1上,
且•1×1×cos∠AOB,
即有∠AOB=60°,
即三角形OAB为等边三角形,
AB=1,
的几何意义为点A,B两点
到直线x+y﹣1=0的距离d1与d2之和,
显然A,B在第三象限,AB所在直线与直线x+y=1平行,
可设AB:x+y+t=0,(t>0),
由圆心O到直线AB的距离d,
可得21,解得t,
即有两平行线的距离为,
即的最大值为,
故答案为:.
34.【2018年北京理科14】已知椭圆M:1(a>b>0),双曲线N:1.若双曲线N的两条渐近线与椭圆M的四个交点及椭圆M的两个焦点恰为一个正六边形的顶点,则椭圆M的离心率为 ;双曲线N的离心率为 .
【解答】解:椭圆M:1(a>b>0),双曲线N:1.若双曲线N的两条渐近线与椭圆M的四个交点及椭圆M的两个焦点恰为一个正六边形的顶点,
可得椭圆的焦点坐标(c,0),正六边形的一个顶点(,),可得:,可得,可得e4﹣8e2+4=0,e∈(0,1),
解得e.
同时,双曲线的渐近线的斜率为,即,
可得:,即,
可得双曲线的离心率为e2.
故答案为:;2.
35.【2017年江苏08】在平面直角坐标系xOy中,双曲线y2=1的右准线与它的两条渐近线分别交于点P,Q,其焦点是F1,F2,则四边形F1PF2Q的面积是 .
【解答】解:双曲线y2=1的右准线:x,双曲线渐近线方程为:y=±x,
所以P(,),Q(,),F1(﹣2,0).F2(2,0).
则四边形F1PF2Q的面积是:2.
故答案为:2.
36.【2017年江苏13】在平面直角坐标系xOy中,A(﹣12,0),B(0,6),点P在圆O:x2+y2=50上.若20,则点P的横坐标的取值范围是 .
【解答】解:根据题意,设P(x0,y0),则有x02+y02=50,
(﹣12﹣x0,﹣y0)•(﹣x0,6﹣y0)=(12+x0)x0﹣y0(6﹣y0)=12x0+6y+x02+y02
≤20,
化为:12x0﹣6y0+30≤0,
即2x0﹣y0+5≤0,表示直线2x﹣y+5=0以及直线上方的区域,
联立,解可得x0=﹣5或x0=1,
结合图形分析可得:点P的横坐标x0的取值范围是[﹣5,1],
故答案为:[﹣5,1].
37.【2017年新课标1理科15】已知双曲线C: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 .
【解答】解:双曲线C:1(a>0,b>0)的右顶点为A(a,0),
以A为圆心,b为半径做圆A,圆A与双曲线C的一条渐近线交于M、N两点.
若∠MAN=60°,可得A到渐近线bx+ay=0的距离为:bcos30°,
可得:,即,可得离心率为:e.
故答案为:.
38.【2017年新课标2理科16】已知F是抛物线C:y2=8x的焦点,M是C上一点,FM的延长线交y轴于点N.若M为FN的中点,则|FN|= .
【解答】解:抛物线C:y2=8x的焦点F(2,0),M是C上一点,FM的延长线交y轴于点N.若M为FN的中点,
可知M的横坐标为:1,则M的纵坐标为:,
|FN|=2|FM|=26.
故答案为:6.
39.【2017年上海06】设双曲线1(b>0)的焦点为F1、F2,P为该双曲线上的一点,若|PF1|=5,则|PF2|= .
【解答】解:根据题意,双曲线的方程为:1,
其中a3,
则有||PF1|﹣|PF2||=6,
又由|PF1|=5,
解可得|PF2|=11或﹣1(舍)
故|PF2|=11,
故答案为:11.
40.【2017年北京理科09】若双曲线x21的离心率为,则实数m= .
【解答】解:双曲线x21(m>0)的离心率为,
可得:,
解得m=2.
故答案为:2.
41.【2017年北京理科14】三名工人加工同一种零件,他们在一天中的工作情况如图所示,其中Ai的横、纵坐标分别为第i名工人上午的工作时间和加工的零件数,点Bi的横、纵坐标分别为第i名工人下午的工作时间和加工的零件数,i=1,2,3.
(1)记Qi为第i名工人在这一天中加工的零件总数,则Q1,Q2,Q3中最大的是 .
(2)记pi为第i名工人在这一天中平均每小时加工的零件数,则p1,p2,p3中最大的是 .
【解答】解:(1)若Qi为第i名工人在这一天中加工的零件总数,
Q1=A1的纵坐标+B1的纵坐标;
Q2=A2的纵坐标+B2的纵坐标,
Q3=A3的纵坐标+B3的纵坐标,
由已知中图象可得:Q1,Q2,Q3中最大的是Q1,
(2)若pi为第i名工人在这一天中平均每小时加工的零件数,
则pi为AiBi中点与原点连线的斜率,
故p1,p2,p3中最大的是p2
故答案为:Q1,p2
42.【2019年天津理科18】设椭圆1(a>b>0)的左焦点为F,上顶点为B.已知椭圆的短轴长为4,离心率为.
(Ⅰ)求椭圆的方程;
(Ⅱ)设点P在椭圆上,且异于椭圆的上、下顶点,点M为直线PB与x轴的交点,点N在y轴的负半轴上.若|ON|=|OF|(O为原点),且OP⊥MN,求直线PB的斜率.
【解答】解:(Ⅰ)由题意可得2b=4,即b=2,e,a2﹣b2=c2,
解得a,c=1,
可得椭圆方程为1;
(Ⅱ)B(0,2),设PB的方程为y=kx+2,
代入椭圆方程4x2+5y2=20,
可得(4+5k2)x2+20kx=0,
解得x或x=0,
即有P(,),
y=kx+2,令y=0,可得M(,0),
又N(0,﹣1),OP⊥MN,
可得•1,解得k=±,
可得PB的斜率为±.
43.【2019年新课标3理科21】已知曲线C:y,D为直线y上的动点,过D作C的两条切线,切点分别为A,B.
(1)证明:直线AB过定点;
(2)若以E(0,)为圆心的圆与直线AB相切,且切点为线段AB的中点,求四边形ADBE的面积.
【解答】解:(1)证明:y的导数为y′=x,
设切点A(x1,y1),B(x2,y2),即有y1,y2,
切线DA的方程为y﹣y1=x1(x﹣x1),即为y=x1x,
切线DB的方程为y=x2x,
联立两切线方程可得x(x1+x2),
可得yx1x2,即x1x2=﹣1,
直线AB的方程为y(x﹣x1),
即为y(x1+x2)(x﹣x1),
可化为y(x1+x2)x,
可得AB恒过定点(0,);
(2)法一:设直线AB的方程为y=kx,
由(1)可得x1+x2=2k,x1x2=﹣1,
AB中点H(k,k2),
由H为切点可得E到直线AB的距离即为|EH|,
可得,
解得k=0或k=±1,
即有直线AB的方程为y或y=±x,
由y可得|AB|=2,四边形ADBE的面积为S△ABE+S△ABD2×(1+2)=3;
由y=±x,可得|AB|•4,
此时D(±1,)到直线AB的距离为;
E(0,)到直线AB的距离为,
则四边形ADBE的面积为S△ABE+S△ABD4×()=4;
法二:
(2)由(1)得直线AB的方程为y=tx.
由,可得x2﹣2tx﹣1=0.
于是x1+x2=2t,x1x2=﹣1,y1+y2=t(x1+x2)+1=2t2+1,
|AB|2(t2+1).
设d1,d2分别为点D,E到直线AB的距离,则d1,d2.
因此,四边形ADBE的面积S|AB|(d1+d2)=(t2+3).
设M为线段AB的中点,则M(t,t2).
由于,而,与向量(1,t)平行,所以t+(t2﹣2)t=0.解得t=0或t=±1.
当t=0时,S=3;当t=±1时,S=4.
综上,四边形ADBE的面积为3或4.
44.【2019年全国新课标2理科21】已知点A(﹣2,0),B(2,0),动点M(x,y)满足直线AM与BM的斜率之积为.记M的轨迹为曲线C.
(1)求C的方程,并说明C是什么曲线;
(2)过坐标原点的直线交C于P,Q两点,点P在第一象限,PE⊥x轴,垂足为E,连结QE并延长交C于点G.
(i)证明:△PQG是直角三角形;
(ii)求△PQG面积的最大值.
【解答】解:(1)由题意得,
整理得曲线C的方程:,
∴曲线C是焦点在x轴上不含长轴端点的椭圆;
(2)
(i)设P(x0,y0),则Q(﹣x0,﹣y0),
E(x0,0),G(xG,yG),
∴直线QE的方程为:,
与联立消去y,
得,
∴,
∴,
∴,
∴
,
把代入上式,
得kPG
,
∴kPQ×kPG1,
∴PQ⊥PG,
故△PQG为直角三角形;
(ii)S△PQG
令t,则t≥2,
S△PQG
利用“对号”函数f(t)=2t在[2,+∞)的单调性可知,
f(t)(t=2时取等号),
∴(此时),
故△PQG面积的最大值为.
45.【2019年新课标1理科19】已知抛物线C:y2=3x的焦点为F,斜率为的直线l与C的交点为A,B,与x轴的交点为P.
(1)若|AF|+|BF|=4,求l的方程;
(2)若3,求|AB|.
【解答】解:(1)设直线l的方程为y(x﹣t),将其代入抛物线y2=3x得:x2﹣(t+3)xt2=0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则x1+x22t,①,x1x2=t2②,
由抛物线的定义可得:|AF|+|BF|=x1+x2+p=2t4,解得t,
直线l的方程为yx.
(2)若3,则y1=﹣3y2,∴(x1﹣t)=﹣3(x2﹣t),化简得x1=﹣3x2+4t,③
由①②③解得t=1,x1=3,x2,
∴|AB|.
46.【2019年北京理科18】已知抛物线C:x2=﹣2py经过点(2,﹣1).
(Ⅰ)求抛物线C的方程及其准线方程;
(Ⅱ)设O为原点,过抛物线C的焦点作斜率不为0的直线l交抛物线C于两点M,N,直线y=﹣1分别交直线OM,ON于点A和点B.求证:以AB为直径的圆经过y轴上的两个定点.
【解答】解:(Ⅰ)抛物线C:x2=﹣2py经过点(2,﹣1).可得4=2p,即p=2,
可得抛物线C的方程为x2=﹣4y,准线方程为y=1;
(Ⅱ)证明:抛物线x2=﹣4y的焦点为F(0,﹣1),
设直线方程为y=kx﹣1,联立抛物线方程,可得x2+4kx﹣4=0,
设M(x1,y1),N(x2,y2),
可得x1+x2=﹣4k,x1x2=﹣4,
直线OM的方程为yx,即yx,
直线ON的方程为yx,即yx,
可得A(,﹣1),B(,﹣1),
可得AB的中点的横坐标为2()=2•2k,
即有AB为直径的圆心为(2k,﹣1),
半径为||=2•2,
可得圆的方程为(x﹣2k)2+(y+1)2=4(1+k2),
化为x2﹣4kx+(y+1)2=4,
由x=0,可得y=1或﹣3.
则以AB为直径的圆经过y轴上的两个定点(0,1),(0,﹣3).
47.【2019年江苏17】如图,在平面直角坐标系xOy中,椭圆C:1(a>b>0)的焦点为F1(﹣1,0),F2(1,0).过F2作x轴的垂线l,在x轴的上方,1与圆F2:(x﹣1)2+y2=4a2交于点A,与椭圆C交于点D.连结AF1并延长交圆F2于点B,连结BF2交椭圆C于点E,连结DF1.已知DF1.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)求点E的坐标.
【解答】解:(1)如图,∵F2A=F2B,∴∠F2AB=∠F2BA,
∵F2A=2a=F2D+DA=F2D+F1D,∴AD=F1D,则∠DAF1=∠DF1A,
∴∠DF1A=∠F2BA,则F1D∥BF2,
∵c=1,∴b2=a2﹣1,则椭圆方程为,
取x=1,得,则AD=2a.
又DF1,∴,解得a=2(a>0).
∴椭圆C的标准方程为;
(2)由(1)知,D(1,),F1(﹣1,0),
∴,则BF2:y,
联立,得21x2﹣18x﹣39=0.
解得x1=﹣1或(舍).
∴.
即点E的坐标为(﹣1,).
48.【2019年浙江21】如图,已知点F(1,0)为抛物线y2=2px(p>0)的焦点.过点F的直线交抛物线于A,B两点,点C在抛物线上,使得△ABC的重心G在x轴上,直线AC交x轴于点Q,且Q在点F的右侧.记△AFG,△CQG的面积分别为S1,S2.
(Ⅰ)求p的值及抛物线的准线方程;
(Ⅱ)求的最小值及此时点G点坐标.
【解答】解:(Ⅰ)由抛物线的性质可得:1,
∴p=2,
∴抛物线的准线方程为x=﹣1;
(Ⅱ)设A(xA,yA),B(xB,yB),C(xC,yC),重心G(xG,yG),
令yA=2t,t≠0,则,
由于直线AB过F,故直线AB的方程为x,
代入y2=4x,得:,
∴2tyB=﹣4,即yB,∴B(,),
又xG(xA+xB+xC),yG(yA+yB+yC),重心在x轴上,
∴0,
∴C(()2,2()),G(,0),
∴直线AC的方程为y﹣2t=2t(x﹣t2),得Q(t2﹣1,0),
∵Q在焦点F的右侧,∴t2>2,
∴2,
令m=t2﹣2,则m>0,
2221,
∴当m时,取得最小值为1,此时G(2,0).
49.【2018年江苏18】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.
【解答】解:(1)由题意可设椭圆方程为,
∵焦点F1(,0),F2(,0),∴.
∵∴,又a2﹣b2=c2=3,
解得a=2,b=1.
∴椭圆C的方程为:,圆O的方程为:x2+y2=3.
(2)①可知直线l与圆O相切,也与椭圆C,且切点在第一象限,因此k一定小于0,
∴可设直线l的方程为y=kx+m,(k<0,m>0).
由圆心(0,0)到直线l的距离等于圆半径,可得.
由,可得(4k2+1)x2+8kmx+4m2﹣4=0,
△=(8km)2﹣4(4k2+1)(4m2﹣4)=0,
可得m2=4k2+1,∴3k2+3=4k2+1,结合k<0,m>0,解得k,m=3.
将k,m=3代入可得,
解得x,y=1,故点P的坐标为(.
②设A(x1,y1),B(x2,y2),
由⇒k.
联立直线与椭圆方程得(4k2+1)x2+8kmx+4m2﹣4=0,
|x2﹣x1|,
O到直线l的距离d,
|AB||x2﹣x1|,
△OAB的面积为S,
解得k,(正值舍去),m=3.
∴y为所求.
50.【2018年新课标1理科19】设椭圆C:y2=1的右焦点为F,过F的直线l与C交于A,B两点,点M的坐标为(2,0).
(1)当l与x轴垂直时,求直线AM的方程;
(2)设O为坐标原点,证明:∠OMA=∠OMB.
【解答】解:(1)c1,
∴F(1,0),
∵l与x轴垂直,
∴x=1,
由,解得或,
∴A(1.),或(1,),
∴直线AM的方程为yx,yx,
证明:(2)当l与x轴重合时,∠OMA=∠OMB=0°,
当l与x轴垂直时,OM为AB的垂直平分线,∴∠OMA=∠OMB,
当l与x轴不重合也不垂直时,设l的方程为y=k(x﹣1),k≠0,
A(x1,y1),B(x2,y2),则x1,x2,
直线MA,MB的斜率之和为kMA,kMB之和为kMA+kMB,
由y1=kx1﹣k,y2=kx2﹣k得kMA+kMB,
将y=k(x﹣1)代入y2=1可得(2k2+1)x2﹣4k2x+2k2﹣2=0,
∴x1+x2,x1x2,
∴2kx1x2﹣3k(x1+x2)+4k(4k3﹣4k﹣12k3+8k3+4k)=0
从而kMA+kMB=0,
故MA,MB的倾斜角互补,
∴∠OMA=∠OMB,
综上∠OMA=∠OMB.
51.【2018年新课标2理科19】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.
【解答】解:(1)方法一:抛物线C:y2=4x的焦点为F(1,0),
设直线AB的方程为:y=k(x﹣1),设A(x1,y1),B(x2,y2),
则,整理得:k2x2﹣2(k2+2)x+k2=0,则x1+x2,x1x2=1,
由|AB|=x1+x2+p2=8,解得:k2=1,则k=1,
∴直线l的方程y=x﹣1;
方法二:抛物线C:y2=4x的焦点为F(1,0),设直线AB的倾斜角为θ,由抛物线的弦长公式|AB|8,解得:sin2θ,
∴θ,则直线的斜率k=1,
∴直线l的方程y=x﹣1;
(2)由(1)可得AB的中点坐标为D(3,2),则直线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),则,
解得:或,
因此,所求圆的方程为(x﹣3)2+(y﹣2)2=16或(x﹣11)2+(y+6)2=144.
52.【2018年新课标3理科20】已知斜率为k的直线l与椭圆C:1交于A,B两点,线段AB的中点为M(1,m)(m>0).
(1)证明:k;
(2)设F为C的右焦点,P为C上一点,且.证明:||,||,||成等差数列,并求该数列的公差.
【解答】解:(1)设A(x1,y1),B(x2,y2),
∵线段AB的中点为M(1,m),
∴x1+x2=2,y1+y2=2m
将A,B代入椭圆C:1中,可得
,
两式相减可得,3(x1+x2)(x1﹣x2)+4(y1+y2)(y1﹣y2)=0,
即6(x1﹣x2)+8m(y1﹣y2)=0,
∴k
点M(1,m)在椭圆内,即,
解得0<m
∴.①
(2)由题意得F(1,0),设P(x3,y3),则
x1﹣1+x2﹣1+x3﹣1=0,y1+y2+y3=0,
由(1)及题设得x3=3﹣(x1+x2)=1,y3=﹣(y1+y2)=﹣2m<0.
又点P在C上,所以m,从而P(1,),.
于是2.
同理2.
所以||+||=4,
故||+||=2||,即||,||,||成等差数列.
设改数列的公差为d,则2|d||x1﹣x2|②
将m代入①得k=﹣1.
所以l的方程为y=﹣x,代入C的方程,并整理得70.
故x1+x2=2,x1x2,代入②解得|d|.
所以该数列的公差为或.
53.【2018年浙江21】如图,已知点P是y轴左侧(不含y轴)一点,抛物线C:y2=4x
上存在不同的两点A,B满足PA,PB的中点均在C上.
(Ⅰ)设AB中点为M,证明:PM垂直于y轴;
(Ⅱ)若P是半椭圆x21(x<0)上的动点,求△PAB面积的取值范围.
【解答】解:(Ⅰ)证明:可设P(m,n),A(,y1),B(,y2),
AB中点为M的坐标为(,),
抛物线C:y2=4x上存在不同的两点A,B满足PA,PB的中点均在C上,
可得()2=4•,
()2=4•,
化简可得y1,y2为关于y的方程y2﹣2ny+8m﹣n2=0的两根,
可得y1+y2=2n,y1y2=8m﹣n2,
可得n,
则PM垂直于y轴;
(Ⅱ)若P是半椭圆x21(x<0)上的动点,
可得m21,﹣1≤m<0,﹣2<n<2,
由(Ⅰ)可得y1+y2=2n,y1y2=8m﹣n2,
由PM垂直于y轴,可得△PAB面积为S|PM|•|y1﹣y2|
(m)•
=[•(4n2﹣16m+2n2)m]•
(n2﹣4m),
可令t
,
可得m时,t取得最大值;
m=﹣1时,t取得最小值2,
即2≤t,
则St3在2≤t递增,可得S∈[6,],
△PAB面积的取值范围为[6,].
54.【2018年上海20】设常数t>2.在平面直角坐标系xOy中,已知点F(2,0),直线l:x=t,曲线Γ:y2=8x(0≤x≤t,y≥0).l与x轴交于点A、与Γ交于点B.P、Q分别是曲线Γ
与线段AB上的动点.
(1)用t表示点B到点F的距离;
(2)设t=3,|FQ|=2,线段OQ的中点在直线FP上,求△AQP的面积;
(3)设t=8,是否存在以FP、FQ为邻边的矩形FPEQ,使得点E在Γ上?若存在,求点P的坐标;若不存在,说明理由.
【解答】解:(1)方法一:由题意可知:设B(t,2t),
则|BF|t+2,
∴|BF|=t+2;
方法二:由题意可知:设B(t,2t),
由抛物线的性质可知:|BF|=tt+2,∴|BF|=t+2;
(2)F(2,0),|FQ|=2,t=3,则|FA|=1,
∴|AQ|,∴Q(3,),设OQ的中点D,
D(,),
kQF,则直线PF方程:y(x﹣2),
联立,整理得:3x2﹣20x+12=0,
解得:x,x=6(舍去),
∴△AQP的面积S;
(3)存在,设P(,y),E(,m),则kPF,kFQ,
直线QF方程为y(x﹣2),∴yQ(8﹣2),Q(8,),
根据,则E(6,),
∴()2=8(6),解得:y2,
∴存在以FP、FQ为邻边的矩形FPEQ,使得点E在Γ上,且P(,).
55.【2018年北京理科19】已知抛物线C:y2=2px经过点P(1,2),过点Q(0,1)的直线l与抛物线C有两个不同的交点A,B,且直线PA交y轴于M,直线PB交y轴于N.
(Ⅰ)求直线l的斜率的取值范围;
(Ⅱ)设O为原点,λ,μ,求证:为定值.
【解答】解:(Ⅰ)∵抛物线C:y2=2px经过点
P(1,2),∴4=2p,解得p=2,
设过点(0,1)的直线方程为y=kx+1,
设A(x1,y1),B(x2,y2)
联立方程组可得,
消y可得k2x2+(2k﹣4)x+1=0,
∴△=(2k﹣4)2﹣4k2>0,且k≠0解得k<1,
且k≠0,x1+x2,x1x2,
又∵PA、PB要与y轴相交,∴直线l不能经过点(1,﹣2),即k≠﹣3,
故直线l的斜率的取值范围(﹣∞,﹣3)∪(﹣3,0)∪(0,1);
(Ⅱ)证明:设点M(0,yM),N(0,yN),
则(0,yM﹣1),(0,﹣1)
因为λ,所以yM﹣1=﹣yM﹣1,故λ=1﹣yM,同理μ=1﹣yN,
直线PA的方程为y﹣2(x﹣1)(x﹣1)(x﹣1),
令x=0,得yM,同理可得yN,
因为2,
∴2,∴为定值.
56.【2018年天津理科19】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.
(Ⅰ)求椭圆的方程;
(Ⅱ)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.
【解答】解:(Ⅰ)设椭圆1(a>b>0)的焦距为2c,
由椭圆的离心率为e,
∴;
又a2=b2+c2,
∴2a=3b,
由|FB|=a,|AB|b,且|FB|•|AB|=6;
可得ab=6,
从而解得a=3,b=2,
∴椭圆的方程为1;
(Ⅱ)设点P的坐标为(x1,y1),点Q的坐标为(x2,y2),由已知y1>y2>0;
∴|PQ|sin∠AOQ=y1﹣y2;
又|AQ|,且∠OAB,
∴|AQ|y2,
由sin∠AOQ,可得5y1=9y2;
由方程组,消去x,可得y1,
由(Ⅰ)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;
∴k的值为或.
57.【2017年江苏17】如图,在平面直角坐标系xOy中,椭圆E:1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,离心率为,两准线之间的距离为8.点P在椭圆E上,且位于第一象限,过点F1作直线PF1的垂线l1,过点F2作直线PF2的垂线l2.
(1)求椭圆E的标准方程;
(2)若直线l1,l2的交点Q在椭圆E上,求点P的坐标.
【解答】解:(1)由题意可知:椭圆的离心率e,则a=2c,①
椭圆的准线方程x=±,由28,②
由①②解得:a=2,c=1,
则b2=a2﹣c2=3,
∴椭圆的标准方程:;
(2)方法一:设P(x0,y0),
当x0=1时,不存在,解得:Q与F1重合,不满足题意,
当x0≠1时,则直线PF2的斜率,
直线l2的斜率k2,直线l2的方程y(x﹣1),
直线PF1的斜率,
则直线l1的斜率k1,直线l1的方程y(x+1),
联立,解得:,则Q(﹣x0,),
由P,Q在椭圆上,P,Q的横坐标互为相反数,纵坐标应相等,则y0,
∴y02=x02﹣1,
则,解得:,则,
又P在第一象限,所以P的坐标为:
P(,).
方法二:设P(m,n),由P在第一象限,则m>0,n>0,
当m=1时,不存在,解得:Q与F1重合,不满足题意,
当m≠1时,,,
由l1⊥PF1,l2⊥PF2,则,,
直线l1的方程y(x+1),①直线l2的方程y(x﹣1),②
联立解得:x=﹣m,则Q(﹣m,),
由Q在椭圆方程,由对称性可得:±n2,
即m2﹣n2=1,或m2+n2=1,
由P(m,n),在椭圆方程,,解得:,或,无解,
又P在第一象限,所以P的坐标为:
P(,).
58.【2017年新课标1理科20】已知椭圆C:1(a>b>0),四点P1(1,1),P2(0,1),P3(﹣1,),P4(1,)中恰有三点在椭圆C上.
(1)求C的方程;
(2)设直线l不经过P2点且与C相交于A,B两点.若直线P2A与直线P2B的斜率的和为﹣1,证明:l过定点.
【解答】解:(1)根据椭圆的对称性,P3(﹣1,),P4(1,)两点必在椭圆C上,
又P4的横坐标为1,∴椭圆必不过P1(1,1),
∴P2(0,1),P3(﹣1,),P4(1,)三点在椭圆C上.
把P2(0,1),P3(﹣1,)代入椭圆C,得:
,解得a2=4,b2=1,
∴椭圆C的方程为1.
证明:(2)①当斜率不存在时,设l:x=m,A(m,yA),B(m,﹣yA),
∵直线P2A与直线P2B的斜率的和为﹣1,
∴1,
解得m=2,此时l过椭圆右顶点,不存在两个交点,故不满足.
②当斜率存在时,设l:y=kx+t,(t≠1),A(x1,y1),B(x2,y2),
联立,整理,得(1+4k2)x2+8ktx+4t2﹣4=0,
,x1x2,
则
1,又t≠1,
∴t=﹣2k﹣1,此时△=﹣64k,存在k,使得△>0成立,
∴直线l的方程为y=kx﹣2k﹣1,
当x=2时,y=﹣1,
∴l过定点(2,﹣1).
59.【2017年新课标2理科20】设O为坐标原点,动点M在椭圆C:y2=1上,过M作x轴的垂线,垂足为N,点P满足.
(1)求点P的轨迹方程;
(2)设点Q在直线x=﹣3上,且•1.证明:过点P且垂直于OQ的直线l过C的左焦点F.
【解答】解:(1)设M(x0,y0),由题意可得N(x0,0),
设P(x,y),由点P满足.
可得(x﹣x0,y)(0,y0),
可得x﹣x0=0,yy0,
即有x0=x,y0,
代入椭圆方程y2=1,可得1,
即有点P的轨迹方程为圆x2+y2=2;
(2)证明:设Q(﹣3,m),P(cosα,sinα),(0≤α<2π),
•1,可得(cosα,sinα)•(﹣3cosα,msinα)=1,
即为﹣3cosα﹣2cos2αmsinα﹣2sin2α=1,
当α=0时,上式不成立,则0<α<2π,
解得m,
即有Q(﹣3,),
椭圆y2=1的左焦点F(﹣1,0),
由•(﹣1cosα,sinα)•(﹣3,)
=3+3cosα﹣3(1cosα)=0.
可得过点P且垂直于OQ的直线l过C的左焦点F.
另解:设Q(﹣3,t),P(m,n),由•1,
可得(m,n)•(﹣3﹣m,t﹣n)=﹣3m﹣m2+nt﹣n2=1,
又P在圆x2+y2=2上,可得m2+n2=2,
即有nt=3+3m,
又椭圆的左焦点F(﹣1,0),
•(﹣1﹣m,﹣n)•(﹣3,t)=3+3m﹣nt
=3+3m﹣3﹣3m=0,
则⊥,
可得过点P且垂直于OQ的直线l过C的左焦点F.
60.【2017年新课标3理科20】已知抛物线C:y2=2x,过点(2,0)的直线l交C于A,B两点,圆M是以线段AB为直径的圆.
(1)证明:坐标原点O在圆M上;
(2)设圆M过点P(4,﹣2),求直线l与圆M的方程.
【解答】解:方法一:证明:(1)当直线l的斜率不存在时,则A(2,2),B(2,﹣2),
则(2,2),(2,﹣2),则•0,
∴⊥,
则坐标原点O在圆M上;
当直线l的斜率存在,设直线l的方程y=k(x﹣2),A(x1,y1),B(x2,y2),
,整理得:k2x2﹣(4k2+2)x+4k2=0,
则x1x2=4,4x1x2=y12y22=(y1y2)2,由y1y2<0,
则y1y2=﹣4,
由•x1x2+y1y2=0,
则⊥,则坐标原点O在圆M上,
综上可知:坐标原点O在圆M上;
方法二:设直线l的方程x=my+2,
,整理得:y2﹣2my﹣4=0,A(x1,y1),B(x2,y2),
则y1y2=﹣4,
则(y1y2)2=4x1x2,则x1x2=4,则•x1x2+y1y2=0,
则⊥,则坐标原点O在圆M上,
∴坐标原点O在圆M上;
(2)由(1)可知:x1x2=4,x1+x2,y1+y2,y1y2=﹣4,
圆M过点P(4,﹣2),则(4﹣x1,﹣2﹣y1),(4﹣x2,﹣2﹣y2),
由•0,则(4﹣x1)(4﹣x2)+(﹣2﹣y1)(﹣2﹣y2)=0,
整理得:k2+k﹣2=0,解得:k=﹣2,k=1,
当k=﹣2时,直线l的方程为y=﹣2x+4,
则x1+x2,y1+y2=﹣1,
则M(,),半径为r=丨MP丨,
∴圆M的方程(x)2+(y)2.
当直线斜率k=1时,直线l的方程为y=x﹣2,
同理求得M(3,1),则半径为r=丨MP丨,
∴圆M的方程为(x﹣3)2+(y﹣1)2=10,
综上可知:直线l的方程为y=﹣2x+4,圆M的方程(x)2+(y)2,
或直线l的方程为y=x﹣2,圆M的方程为(x﹣3)2+(y﹣1)2=10.
61.【2017年浙江21】如图,已知抛物线x2=y,点A(,),B(,),抛物线上的点P(x,y)(x),过点B作直线AP的垂线,垂足为Q.
(Ⅰ)求直线AP斜率的取值范围;
(Ⅱ)求|PA|•|PQ|的最大值.
【解答】解:(Ⅰ)由题可知P(x,x2),x,
所以kAPx∈(﹣1,1),
故直线AP斜率的取值范围是:(﹣1,1);
(Ⅱ)由(I)知P(x,x2),x,
所以(x,x2),
设直线AP的斜率为k,则kx,即x=k,
则AP:y=kxk,BQ:yx,
联立直线AP、BQ方程可知Q(,),
故(,),
又因为(﹣1﹣k,﹣k2﹣k),
故﹣|PA|•|PQ|•(1+k)3(k﹣1),
所以|PA|•|PQ|=(1+k)3(1﹣k),
令f(x)=(1+x)3(1﹣x),﹣1<x<1,
则f′(x)=(1+x)2(2﹣4x)=﹣2(1+x)2(2x﹣1),
由于当﹣1<x时f′(x)>0,当x<1时f′(x)<0,
故f(x)max=f(),即|PA|•|PQ|的最大值为.
62.【2017年上海20】在平面直角坐标系xOy中,已知椭圆Γ:1,A为Γ的上顶点,P为Γ上异于上、下顶点的动点,M为x正半轴上的动点.
(1)若P在第一象限,且|OP|,求P的坐标;
(2)设P(),若以A、P、M为顶点的三角形是直角三角形,求M的横坐标;
(3)若|MA|=|MP|,直线AQ与Γ交于另一点C,且,,求直线AQ的方程.
【解答】解:(1)设P(x,y)(x>0,y>0),
∵椭圆Γ:1,A为Γ的上顶点,
P为Γ上异于上、下顶点的动点,
P在第一象限,且|OP|,
∴联立,
解得P(,).
(2)设M(x0,0),A(0,1),
P(),
若∠P=90°,则•,即(x0,)•(,)=0,
∴()x00,解得x0.
如图,若∠M=90°,则•0,即(﹣x0,1)•(x0,)=0,
∴0,解得x0=1或x0,
若∠A=90°,则M点在x轴负半轴,不合题意.
∴点M的横坐标为,或1,或.
(3)设C(2cosα,sinα),
∵,A(0,1),
∴Q(4cosα,2sinα﹣1),
又设P(2cosβ,sinβ),M(x0,0),
∵|MA|=|MP|,∴x02+1=(2cosβ﹣x0)2+(sinβ)2,
整理得:x0cosβ,
∵(4cosα﹣2cosβ,2sinα﹣sinβ﹣1),(cosβ,﹣sinβ),,
∴4cosα﹣2cosβ=﹣5cosβ,
且2sinα﹣sinβ﹣1=﹣4sinβ,
∴cosβcosα,且sinα(1﹣2sinα),
以上两式平方相加,整理得3(sinα)2+sinα﹣2=0,∴sinα,或sinα=﹣1(舍去),
此时,直线AC的斜率kAC (负值已舍去),如图.
∴直线AQ为yx+1.
63.【2017年北京理科18】已知抛物线C:y2=2px过点P(1,1).过点(0,)作直线l与抛物线C交于不同的两点M,N,过点M作x轴的垂线分别与直线OP、ON交于点A,B,其中O为原点.
(1)求抛物线C的方程,并求其焦点坐标和准线方程;
(2)求证:A为线段BM的中点.
【解答】解:(1)∵y2=2px过点P(1,1),
∴1=2p,
解得p,
∴y2=x,
∴焦点坐标为(,0),准线为x,
(2)证明:设过点(0,)的直线方程为
y=kx,M(x1,y1),N(x2,y2),
∴直线OP为y=x,直线ON为:yx,
由题意知A(x1,x1),B(x1,),
由,可得k2x2+(k﹣1)x0,
∴x1+x2,x1x2
∴y1kx12kx12kx12kx1+(1﹣k)•2x1=2x1,
∴A为线段BM的中点.
64.【2017年天津理科19】设椭圆1(a>b>0)的左焦点为F,右顶点为A,离心率为.已知A是抛物线y2=2px(p>0)的焦点,F到抛物线的准线l的距离为.
(I)求椭圆的方程和抛物线的方程;
(II)设l上两点P,Q关于x轴对称,直线AP与椭圆相交于点B(B异于A),直线BQ与x轴相交于点D.若△APD的面积为,求直线AP的方程.
【解答】(Ⅰ)解:设F的坐标为(﹣c,0).
依题意可得,
解得a=1,c,p=2,于是b2=a2﹣c2.
所以,椭圆的方程为x21,抛物线的方程为y2=4x.
(Ⅱ)解:直线l的方程为x=﹣1,设直线AP的方程为x=my+1(m≠0),
联立方程组,解得点P(﹣1,),故Q(﹣1,).
联立方程组,消去x,整理得(3m2+4)y2+6my=0,解得y=0,或y.
∴B(,).
∴直线BQ的方程为()(x+1)﹣()(y)=0,
令y=0,解得x,故D(,0).
∴|AD|=1.
又∵△APD的面积为,∴,
整理得3m2﹣2|m|+2=0,解得|m|,∴m=±.
∴直线AP的方程为3xy﹣3=0,或3xy﹣3=0.
1、椭圆的定义、标准方程、几何性质通常以小题形式考查,直线与椭圆的位置关系主要出现在解答题中.题型主要以选择、填空题为主,一般为中档题,椭圆方程的求解经常出现在解答题的第一问.
2、主要侧重双曲线的方程以及以双曲线方程为载体,研究参数a,b,c及与渐近线有关的问题,其中离心率和渐近线是重点.以选择、填空题为主,难度为中低档.一般不再考查与双曲线相关的解答题,解题时应熟练掌握基础内容及双曲线方程的求法,能灵活应用双曲线的几何性质.
3、抛物线的方程、几何性质及与抛物线相关的综合问题是命题的热点.题型既有小巧灵活的选择、填空题,又有综合性较强的解答题.
1.已知双曲线的中心在原点,焦点在坐标轴上,一条渐近线方程为,则该双曲线的离心率是( )
A. B. C.或 D.或
【答案】D
【解析】
,当焦点位于横轴时,,而,所以
当焦点位于纵轴时,故本题选D.
2.己知椭圆直线过左焦点且倾斜角为,以椭圆的长轴为直径的圆截所得的弦长等于椭圆的焦距,则椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
由题意知,椭圆左焦点为,长轴长为,焦距为
设直线方程为:,即
则以椭圆长轴为直径的圆的圆心为,半径为
圆心到直线的距离
,整理得:
椭圆的离心率为
本题正确选项:
3.表示的曲线方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
可看作动点到点的距离
可看作动点到点的距离
则表示动点到和的距离之差为
符合双曲线的定义,且双曲线焦点在轴上
又动点到的距离大于到的距离,所以动点轨迹为双曲线的下半支
则:,
曲线方程为:
本题正确选项:
4.嫦娥四号月球探测器于2018年12月8日
搭载长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心发射.12日下午4点43分左右,嫦娥四号顺利进入了以月球球心为一个焦点的椭圆形轨道,如图中轨道③所示,其近月点与月球表面距离为公里,远月点与月球表面距离为公里.已知月球的直径为公里,则该椭圆形轨道的离心率约为
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
如下图,F为月球的球心,月球半径为:×3476=1738,
依题意,|AF|=100+1738=1838,
|BF|=400+1738=2138.
2a=1838+2138,
a=1988,
a+c=2138,
c=2138-1988=150,
椭圆的离心率为:,
选B.
5.若直线与圆相交于,两点,且,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
圆C: ,∵ ∴圆心C到直线的距离为1,则 ,解m=
故选:A
6.已知抛物线,过焦点的直线与此抛物线交于,两点,点在第一象限,过点作抛物线准线的垂线,垂足为,直线的斜率为,则的面积为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
由题意,抛物线的焦点为,准线方程为,
设,则,
因为直线的斜率为,所以,所以,
所以,
所以的面积为,故选A.
7.已知F为抛物线y2=4x的焦点,过点F且斜率为1的直线交抛物线于A,B两点,则||FA|﹣|FB||的值等于( )
A. B.8 C. D.4
【答案】C
【解析】
F(1,0),故直线AB的方程为y=x﹣1,联立方程组,可得x2﹣6x+1=0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),由根与系数的关系可知x1+x2=6,x1x2=1.
由抛物线的定义可知:|FA|=x1+1,|FB|=x2+1,
∴||FA|﹣|FB||=|x1﹣x2|=.
故选:C.
8.已知是关于的方程的两个不等实根,则经过两点
的直线与椭圆公共点的个数是( )
A. B. C. D.不确定
【答案】A
【解析】
因为是关于的方程的两个不等实根
所以,
且,
直线的斜率
直线的方程为
即
整理得
故直线恒过点,而该点在椭圆内部,
所以直线和椭圆相交,即公共点有2个。
故选A.
9.圆与直线相交于,两点,则弦_______.
【答案】
【解析】
由题得圆心到直线的距离为,
所以|AB|=.
故答案为:
10.已知点在以为焦点的椭圆上,点为该椭圆所在平面内的一点,且满足以下两个条件:①;②,则该椭圆的离心率为__________.
【答案】
【解析】
依据题意作出图形如下:
因为为的中点,所以
又,所以与原点重合.
设,则,
由椭圆定义可得:
所以,
在及中,由余弦定理可得:
整理得:
所以
11.已知双曲线的右顶点为,以为圆心,半焦距为半径作圆,圆与双曲线的一条渐近线交于两点.若,则的离心率为________.
【答案】
【解析】
设双曲线C的渐近线方程为,点到渐近线的距离为
则
化简为
即 解得
故的离心率为
12.已知,抛物线的焦点为与抛物线在第一象限的交点为,且,则________.
【答案】1
【解析】
由题意,抛物线的焦点坐标为,准线方程为,
联立方程组,可得,
根据抛物线的定义可得,解得.
13.在平面直角坐标系中,两动圆均过定点,它们的圆心分别为,且与轴正半轴分别交于点,若,则_________ .
【答案】2
【解析】
因为r1=|1﹣a1|,则y12=1﹣2a1,
同理可得y22=1﹣2a2,
又因为,
则(1﹣2a1)(1﹣2a2)=1,
即2a1a2=a1+a2,
则2,
故答案为:2.
14.圆与曲线相交于四点,为坐标原点,则__________.
【答案】.
【解析】
∵圆的圆心为M(-3,2),
∴圆关于M(-3,2)中心对称,
又曲线,关于(-3,2)中心对称,
∴圆与曲线的交点关于(-3,2)中心对称,
不妨设关于(-3,2)中心对称,则,
∴,
故答案为.
15.抛物线有如下光学性质:由其焦点射出的光线经抛物线反射后,沿平行于抛物线对称轴的方向射出.现有抛物线,如图一平行于轴的光线射向抛物线,经两次反射后沿平行轴方向射出,若两平行光线间的最小距离为4,则该抛物线的方程为__________.
【答案】
【解析】
由抛物线的光学性质可得:必过抛物线的焦点,
当直线斜率存在时,设的方程为,
由得:,整理得,
所以,
所以;
当直线斜率不存在时,易得;
综上,当直线轴垂直时,弦长最短,
又因为两平行光线间的最小距离为4,最小时,两平行线间的距离最小;
因此,所求方程为.
故答案为
16.过椭圆的左焦点的直线过的上端点,且与椭圆相交于另一个点,若,则的离心率为______.
【答案】
【解析】
由题意可得,由可得,
点A在椭圆上,则:,
整理可得:.
17.已知,分别为椭圆的左,右焦点,点在椭圆上,且的面积为.
(1)求椭圆的方程;
(2)设过点的直线交椭圆于,两点,求的取值范围.
【答案】(1);(2).
【解析】
(1)由椭圆经过点,且的面积为,得
,且,即.
又,解得,.
所以椭圆的方程为.
(2)由(1)知,.设,.
若直线的斜率不存在,可得点的坐标为,
则.
当直线的斜率存在时,设,代入椭圆方程得.
则恒成立.
所以,.
所以
.
又,则.
综上可知,的取值范围为.
18.设椭圆的一个顶点与抛物线的焦点重合,,分别是椭圆的左、右焦点,离心率,过椭圆右焦点的直线与椭圆交于,两点.
(Ⅰ)求椭圆的方程;
(Ⅱ)是否存在直线,使得,若存在,求出直线的方程;若不存在,说明理由;
(Ⅲ)设点是一个动点,若直线的斜率存在,且为中点,,求实数的取值范围.
【答案】(Ⅰ);(Ⅱ)答案见解析;(Ⅲ).
【解析】
(Ⅰ)抛物线的焦点坐标为,故,
结合可得:,故椭圆方程为:.
(Ⅱ)很明显直线的斜率存在,设,
假设存在满足题意的直线方程:,
与椭圆方程联立可得:,
则,
则:
,
结合题意和韦达定理有:,
解得:,即存在满足题意的直线方程:.
(Ⅲ)设,设直线AB的方程为,
由于:,
两式作差整理变形可得:,
即:. ①
又 ②
③
①×②可得: ④
④代入③可得: ⑤
④⑤代入①整理可得:,
,据此可得:,
从而.
19.已知椭圆C:的焦距为,且C过点.
(1)求椭圆C的方程;
(2)设、分别是椭圆C的下顶点和上顶点,P是椭圆上异于、的任意一点,过点P作轴于M,N为线段PM的中点,直线与直线交于点D,E为线段的中点,O为坐标原点,则是否为定值,若是,请求出定值;若不是,请说明理由.
【答案】(1)(2)见解析
【解析】
(1)由题意各焦距为,∴,又∵椭圆过点,
∴代入椭圆方程得,∵,解得,,
故所求椭圆C的方程是;
(2)证明:设,,则,,
∵点P在椭圆C上,,即,
又,∴直线的方程为,
令,得,∴,
又,E为线段的中点,∴,
∴,,
因
.
∴,即.
20.已知离心率为的椭圆的右焦点与抛物线的焦点重合,且点到的准线的距离为2.
(1)求的方程;
(2)若直线与交于两点,与交于两点,且(为坐标原点),求面积的最大值.
【答案】(1) (2)
【解析】
(1)因为点到的准线的距离为2,所以,,
由解得
所以的方程为
(2)解法一.由(1)知抛物线的方程为.
要使直线与抛物线交于两点,则直线的斜率不为0,可设的方程为,
由得
所以,得.
设 则
所以,
因为,所以,
所以,所以,
所以直线的方程为,
所以直线过椭圆的右顶点,
不妨设 ,,且,
所以,
当且仅当时,.
21.已知是椭圆的左、右顶点,为椭圆的左、右焦点,点为椭圆上一点(点在第一象限),线段与圆相切于点,且点为线段的中点.
(1)求线段的长;
(2)求椭圆的离心率;
(3)设直线交椭圆于两点(其中点在第一象限),过点作的平行线交椭圆于点,交于点,求.
【答案】(1)2b; (2); (3).
【解析】
(1)连接OQ,,如图,OQ为△的中位线,由题意知OQ=b,则=2b.
(2)由椭圆的定义结合(1)可得,,
则,得,解得,
则,故椭圆的离心率为.
(3)由(2)可知,设直线OQ的方程为x=2y,椭圆方程设为,(t>0),
由得25y2=,得到,,
又点作的平行线的方程设为x=2y-3t,
由得4(2y-3t)2=,即25-48ty=0,
解得y=0或y=,即D(),又B(3t,0)
∴直线BD的方程为y=,与联立,解得,
由三角形的面积公式得==.
22.已知抛物线的焦点为,是上一点,且.
(1)求的方程;
(2)过点的直线与抛物线相交于两点,分别过点两点作抛物线的切线,两条切线相交于点,点关于直线的对称点,判断四边形是否存在外接圆,如果存在,求出外接圆面积的最小值;如果不存在,请说明理由.
【答案】(1)(2)见解析
【解析】
(1)解:根据题意知,①
因为,所以②
联立①②解得.
所以抛物线的方程为.
(2)四边形存在外接圆.
设直线方程为,代入中,得,
设点,则,
且
所以,
因为,即,所以.
因此,切线的斜率为,切线的斜率为,
由于,所以,即是直角三角形,
所以的外接圆的圆心为线段的中点,线段是圆的直径,
所以点一定在的外接圆上,即四边形存在外接圆.
又因为,所以当时,线段最短,最短长度为4,
此时圆的面积最小,最小面积为.