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- 2021-06-11 发布
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- 1 -
第 2 讲 圆锥曲线的方程性质及与弦有关的问题
[考情考向·高考导航]
圆锥曲线是高考的重点和热点,是高考中每年必考的内容.主要考查圆锥曲线的标准方
程、几何性质、直线与圆锥曲线的位置关系等内容.对圆锥曲线方程与性质的考查,以选择
题、填空题为主,对直线与圆锥曲线的位置关系的考查,常与其他知识交汇命题,多以解答
题的形式出现.
[真题体验]
1.(2019·全国Ⅱ卷)若拋物线y2=2px(p>0)的焦点是椭圆
x2
3p+
y2
p =1 的一个焦点,则 p=
( )
A.2 B.3
C.4 D.8
解析:D [由椭圆
x2
3p+
y2
p =1,知半焦距 c= 3p-p= 2p,
∴ 2p=
p
2,∴p=8.]
2.(2019·全国Ⅱ卷)设 F 为双曲线 C:
x2
a2-
y2
b2=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. 2 B. 3
C.2 D. 5
解析:A [以 OF 为直径的圆为 (x-
c
2 )2+y2=
c2
4 ,即 x2+y2-cx=0,
与圆 x2+y2=a2 相减得直线 PQ 的方程为 x=
a2
c ,
由勾股定理得:
|PQ|
2 = a2-
a4
c2=
ab
c ,
∴|PQ|=
2ab
c =c,
∴2ab=c2,平方得:4a2b2=c4,∴4a2(c2-a2)=c4,
化简得:e4-4e2+4=0,∴e2=2,即 e= 2.]
3.(2018·全国Ⅱ卷)已知 F1,F2 是椭圆 C:
x2
a2+
y2
b2=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
3
6 的直线上,△PF1F2 为等腰三角形,∠F1F2P=120°,则 C 的离
心率为( )
- 2 -
A.
2
3 B.
1
2
C.
1
3 D.
1
4
解析:D [如图直线 AP 的方程为 y=
3
6 (x+a), ①
直线 PF2 的方程为 y= 3(x-c),②
①与②联立解得:x=
a+6c
5 ,y=
3
5 (a+c),
∴P(a+6c
5 ,
3
5 a+c),
∴|PF2|= (a+6c
5 -c)2+
3
25a+c2
=
2
5(a+c),又∵|PF2|=|F1F2|,∴
2
5(a+c)=2c,
∴a=4c,∴e=
c
a=
1
4.]
4.(2018·全国Ⅲ卷)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=________.
解析:设直线 AB 的方程为 y=k(x-1),由Error!
得 k2x2-(2k2+4)x+k2=0,设 A(x1,y1),
B(x2,y2).
则 x1+x2=
2k2+4
k2 ,x1·x2=1.
∵∠AMB=90°,∴kMA·kMB=-1
解
y1-1
x1+1·
y2-1
x2+1=-1.
化简得 k2-4k+4=0,解得 k=2.
答案:2
[主干整合]
1.圆锥曲线的定义
(1)椭圆:|MF1|+|MF2|=2a(2a>|F1F2|);
(2)双曲线:||MF1|-|MF2||=2a(2a<|F1F2|);
- 3 -
(3)拋物线:|MF|=d(d 为 M 点到准线的距离).
应用圆锥曲线定义解题时,易忽视定义中隐含条件导致错误.
2.圆锥曲线的标准方程
(1)椭圆:
x2
a2+
y2
b2=1(a>b>0)(焦点在 x 轴上)或
y2
a2+
x2
b2=1(a>b>0)(焦点在 y 轴上);
(2)双曲线:
x2
a2-
y2
b2=1(a>0,b>0)(焦点在 x 轴上)或
y2
a2-
x2
b2=1(a>0,b>0)(焦点在 y
轴上);
(3)拋物线:y2=2px,y2=-2px,x2=2py,x2=-2py(p>0).
3.圆锥曲线的重要性质
(1)椭圆、双曲线中 a,b,c 之间的关系
①在椭圆中:a2=b2+c2;离心率为 e=
c
a= 1-
b2
a2.
②在双曲线中:c2=a2+b2;离心率为 e=
c
a= 1+
b2
a2.
(2)双曲线的渐近线方程与焦点坐标
①双曲线
x2
a2-
y2
b2=1(a>0, b>0)的渐近线方程为 y=±
b
ax,焦点坐标 F1(- c,0),
F2(c,0).
②双曲线
y2
a2-
x2
b2=1(a>0,b>0)的渐近线方程为 y=±
a
bx,焦点坐标 F1(0,-c),F2(0,
c).
(3)拋物线的焦点坐标与准线方程
①拋物线 y2=2px(p>0)的焦点 F(p
2,0 ),准线方程 x=-
p
2.
②拋物线 x2=2py(p>0)的焦点 F(0,
p
2 ),准线方程 y=-
p
2.
4.弦长问题
(1)直线与圆锥曲线相交的弦长
设而不求,利用根与系数的关系,进行整体代入.即当斜率为 k,直线与圆锥曲线交于
A(x1,y1),B(x2,y2)时,|AB|= 1+k2|x1-x2|= 1+k2 x1+x22-4x1x2.
(2)过拋物线焦点的弦长
拋物线 y2=2px(p>0)过焦点 F 的弦 AB,若 A(x1,y1),B(x2,y2),则 x1x2=
p2
4 ,y1y2=-
p2,弦长|AB|=x1+x2+p.
- 4 -
热点一 圆锥曲线的定义与标准方程
[例 1] (1)(2018·天津卷)已知双曲线
x2
a2-
y2
b2=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.
x2
4 -
y2
12=1 B.
x2
12-
y2
4 =1
C.
x2
3 -
y2
9 =1 D.
x2
9 -
y2
3 =1
[解析] C [设双曲线的右焦点坐标为 F(c,0)(c>0),则 xA=xB=c,
由
c2
a2-
y2
b2=1 可得:y=±
b2
a ,
不妨设:A(c,
b2
a ),B(c,-
b2
a ),
双曲线的一条渐近线方程为:bx-ay=0,
据此可得:d1=
|bc-b2|
a2+b2=
bc-b2
c ,d2=
|bc+b2|
a2+b2=
bc+b2
c ,
则 d1+d2=
2bc
c =2b=6,则 b=3,b2=9,
双曲线的离心率:e=
c
a= 1+
b2
a2= 1+
9
a2=2,
据此可得:a2=3,则双曲线的方程为
x2
3 -
y2
9 =1.]
(2)(2020·太原模拟)已知 F1,F2 分别是双曲线 3x2-y2=3a2(a>0)的左、右焦点,P 是
拋物线 y2 =8ax 与双曲线的一个交点,若|PF1|+| PF2|=12,则拋物线的准线方程为
____________.
[解析] 由题意得拋物线的焦点与双曲线的右焦点(2a,0)重合.联立Error!消去 y 得 3x2
-8ax-3a2=0,解得 xP=3a(负舍).由点 P 在双曲线上得|PF1|-|PF2|=2a,又因为|PF1|+
|PF2|=12,所以|PF2|=6-a,又因为点 P 在拋物线上,所以|PF2|=3a+2a=5a=6-a,解
得 a=1,所以拋物线的准线方程为 x=-2a=-2.
[答案] x=-2
圆锥曲线定义及标准方程的关注点
1.圆锥曲线的定义是根本,“回归定义”是一种重要的解题策略.对于圆锥曲线的定义
不仅要熟记,还要深入理解细节部分:比如椭圆的定义中要求|PF1|+|PF2|>|F1F2|,双曲线
的定义中要求||PF1|-|PF2||<|F1F2|,拋物线上的点到焦点的距离与到准线的距离相等的转
- 5 -
化.
2.当焦点位置无法确定时,拋物线常设为 y2=2ax 或 x2=2ay(a≠0),椭圆常设为 mx2+
ny2=1(m>0,n>0,m≠n),双曲线常设为 mx2-ny2=1(mn>0).
3.注意数形结合,提倡画出合理草图.
(1)(2019·全国Ⅰ卷)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.
x2
2 +y2=1 B.
x2
3 +
y2
2 =1
C.
x2
4 +
y2
3 =1 D.
x2
5 +
y2
4 =1
解析:B [由已知|AF1|+|AF2|=2a,
|BF1|+|BF2|=2a.
又|AF2|=2|F2B|,|AB|=|BF1|,
∴|BF2|=
1
2a,|AF2|=|AF1|=a,
|BF1|=
3
2a.
又|F1F2|=2.
∴
a2+4-a2
2·2a =-
1
4a2+4-
9
4a2
2 × 2·
1
2a
解得 a2=3,∴b2=2.
∴椭圆 C 的方程为
x2
3 +
y2
2 =1.选 B.]
(2)(2020·龙岩质检)已知以圆 C:(x-1)2+y2=4 的圆心为焦点的拋物线 C1 与圆 C 在第
一象限交于 A 点,B 点是拋物线 C2:x2=8y 上任意一点,BM 与直线 y=-2 垂直,垂足为 M,
则|BM|-|AB|的最大值为( )
A.1 B.2
C.-1 D.8
解析:A [因为圆 C:(x-1)2+y2=4 的圆心为 C(1,0),
所以可得以 C(1,0)为焦点的拋物线方程为 y2=4x,
由Error!解得 A(1,2).
拋物线 C2:x2=8y 的焦点为 F(0,2),
准线方程为 y=-2,
即有|BM|-|AB|=|BF|-|AB|≤|AF|=1,
- 6 -
当且仅当 A,B,F(A 在 B,F 之间)三点共线时,可得最大值 1.]
热点二 圆锥曲线的几何性质
数学
运算
素养
数学运算——圆锥曲线的性质与不等式综合中的核心素养
以学习过的圆锥曲线和不等式相关知识为基础,通过将已知条件代数化,并
进行一系列的数学运算,从而解决问题.
[例 2] (1)(2019·长沙二模)设 F1,F2 分别是椭圆
x2
a2+
y2
b2=1(a>b>0)的左,右焦点,
若在直线 x=
a2
c 上存在点 P,使线段 PF1 的中垂线过点 F2,则椭圆的离心率的取值范围是( )
A.(0,
2
2 ] B.(0,
3
3 ]
C.[ 2
2 ,1) D.[ 3
3 ,1)
[解析] D [设 P(a2
c ,y),线段 F1P 的中点 Q 的坐标为(b2
2c,
y
2),
y2=
a2+c2·2c2-b2
c2 ,y2≥0.
但注意到 b2-2c2≠0,即 2c2-b2>0,
即 3c2-a2>0,即 e2>
1
3,故
3
3 <e<1.
当 不存在时,b2-2c2=0,y=0,
此时 F2 为中点,即
a2
c -c=2c,得 e=
3
3 ,
综上,得
3
3 ≤e<1,
即所求的椭圆离心率的取值范围是[ 3
3 ,1).故选 D.]
(2)(2020·石家庄模拟)已知双曲线 C:
x2
a2-
y2
b2=1(a>0,b>0)的焦距为 2c,直线 l 过点
(2
3a,0)且与双曲线 C 的一条渐近线垂直,以双曲线 C 的右焦点为圆心,半焦距为半径的圆与
- 7 -
直线 l 交于 M,N 两点,若|MN|=
4 2
3 c,则双曲线 C 的渐近线方程为( )
A.y=± 2x B.y=± 3x
C.y=±2x D.y=±4x
[解析] B [由题意可设渐近线方程为 y=
b
ax,则直线 l 的斜率 kl=-
a
b,直线方程为 y=
-
a
b(x-
2
3a),
整理可得 ax+by-
2
3a2=0.
焦点(c,0)到直线的距离
d=
|ac-
2
3a2|
a2+b2 =
|ac-
2
3a2|
c ,
则弦长为 2 c2-d2=2
c2-
(ac-
2
3a2)2
c2
=
4 2
3 c,
整理可得 c4-9a2c2+12a3c-4a4=0,
即 e4-9e2+12e-4=0,
分解因式得(e-1)(e-2)(e2+3e-2)=0.
又双曲线的离心率 e>1,则 e=
c
a=2,
又
b
a= e2-1= 3,
∴双曲线的渐近线方程为 y=± 3x.故选 B.]
(1)求椭圆、双曲线的离心率,关键是根据已知条件确定 a,b,c 的等量关系,然后把 b
用 a,c 代换,求
c
a的值;在双曲线中由于 e2=1+(b
a )2,故双曲线的渐近线与离心率密切
相关.
(2)圆锥曲线的几何性质常涉及一些不等关系,例如对椭圆
x2
a2+
y2
b2=1(a>b>0),有-
a≤x≤a,-b≤y≤b,0<e<1 等,在求与圆锥曲线有关的一些量的范围,或者求这些量的最
大值或最小值时,经常用到这些不等关系.
(1)(2018·全国Ⅲ卷)已知双曲线 C:
x2
a2-
y2
b2=1(a>0,b>0)的离心率为 2,则点(4,0)
到 C 的渐近线的距离为( )
- 8 -
A. 2 B.2
C.
3 2
2 D.2 2
解析:D [∵e=
c
a= 1+
b2
a2= 2.
∴
b
a=±1.
∴双曲线 C 的渐近线方程为 x±y=0,
∴点(4,0)到 C 的渐近线的距离 d=
4
1+1=2 2.
故答案选 D.]
(2)(2018·北京卷改编)已知椭圆 M:
x2
a2+
y2
b2=1(a>b>0),双曲线 N:
x2
m2-
y2
n2=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________.
解析:
设椭圆的右焦点为 F(c,0),双曲线 N 的渐近线与椭圆 M 在第一象限内的交点为 A,
由题意可知 A(c
2,
3c
2 ),
由点 A 在椭圆 M 上得,
c2
4a2+
3c2
4b2=1,∴b2c2+3a2c2=4a2b2,∵b2=a2-c2,
∴(a2-c2)c2+3a2c2=4a2(a2-c2),则 4a4-8a2c2+c4=0,e4-8e2+4=0,∴e2=4+2 3
(舍),e2=4-2 3.由 0<e<1,得 e= 3-1.
答案: 3-1
(3)(2019·临沂三模)已知双曲线
x2
a2-
y2
b2=1(a>0, b>0)的两条渐近线与拋物线 y2=
2px(p>0)的准线分别交于 A,B 两点,O 为坐标原点.若双曲线的离心率为 2,△AOB 的面积
为 3,则 p=________.
解析:
- 9 -
由 e=
c
a=2,得 c=2a,b= 3a,所以双曲线的渐近线为 y=± 3x.又拋物线的准线方
程为 x=-
p
2,联立双曲线的渐近线和拋物线的准线方程得 A(-
p
2,
3p
2 ),B(-
p
2,-
3p
2 ),
在△AOB 中,|AB|= 3p,O 到 AB 的距离为
p
2,
因为 S△AOB= 3,所以
1
2· 3p·
p
2= 3,p=2.
答案:2
热点三 直线与圆锥曲线
[例 3] (2019·江苏卷)如图,
在平面直角坐标系 xOy 中,椭圆 C:
x2
a2+
y2
b2=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,l 与圆 F2:(x-1)2+y2=4a2 交于点 A,与椭圆 C 交于点
D.连接 AF1 并延长交圆 F2 于点 B,连接 BF2 交椭圆 C 于点 E,连接 DF1.已知 DF1=
5
2.
(1)求椭圆 C 的标准方程;
(2)求点 E 的坐标.
[审题指导] (1)直接根据条件运用椭圆的定义求解.
(2)思路 1:结合(1)中结论求出点 A 的坐标,写出直线 AF1 的方程,并与圆的方程联立得
点 B 的坐标,从而写出直线 BF2 的方程,将其与椭圆方程联立求得点 E 的坐标.
思路 2:连接 EF1,注意到∠A=∠B=∠BF1E,所以 EF1∥F2A,可得 EF1⊥x 轴,从而可得
点 E 的横坐标为-1,将 x=-1 与椭圆方程联立可得点 E 的坐标.
[解] (1)设椭圆 C 的焦距为 2c.
因为 F1(-1,0),F2(1,0),所以 F1F2=2,c=1.
又因为 DF1=
5
2,AF2⊥x 轴,
- 10 -
所以 DF2= DF21-F1F22= (5
2 )2-22=
3
2.
因此 2a=DF1+DF2=4,从而 a=2.
由 b2=a2-c2,得 b2=3.
因此椭圆 C 的标准方程为
x2
4 +
y2
3 =1.
(2)方法 1:由(1)知,椭圆 C:
x2
4 +
y2
3 =1,a=2.
因为 AF2⊥x 轴,所以点 A 的横坐标为 1.
将 x=1 代入圆 F2 的方程(x-1)2+y2=16,解得 y=±4.
因为点 A 在 x 轴上方,所以 A(1,4).
又 F1(-1,0),所以直线 AF1:y=2x+2.
由Error!得 5x2+6x-11=0,
解得 x=1 或 x=-
11
5 .
将 x=-
11
5 代入 y=2x+2,解得 y=-
12
5 .
因此 B(-
11
5 ,-
12
5 ).
又 F2(1,0),所以直线 BF2:y=
3
4(x-1).
由Error!得 7x2-6x-13=0,
解得 x=-1 或 x=
13
7 .
又因为 E 是线段 BF2 与椭圆的交点,所以 x=-1.
将 x=-1 代入 y=
3
4(x-1),得 y=-
3
2.
因此 E(-1,-
3
2).
方法 2:由(1)知,椭圆 C:
x2
4 +
y2
3 =1.
如图,连接 EF1.
- 11 -
因为 BF2=2a,
EF1+EF2=2a,
所以 EF1=EB,
从而∠BF1E=∠B.
因为 F2A=F2B,所以∠A=∠B.
所以∠A=∠BF1E,
从而 EF1∥F2A.
因为 AF2⊥x 轴,所以 EF1⊥x 轴.
因为 F1(-1,0),由Error!得 y=±
3
2.
又因为 E 是线段 BF2 与椭圆的交点,所以 y=-
3
2.
因此 E(-1,-
3
2).
1.在涉及弦长的问题中,应熟练地利用根与系数关系与弦长公式|AB|= 1+k2|x2-
x1|,设而不求计算弦长;涉及过焦点的弦的问题,可考虑用圆锥曲线的定义求解,以简化运
算.
2.对于弦的中点问题常用“根与系数的关系”或“点差法”求解,在使用根与系数的关
系时,要注意使用条件 Δ>0,在用“点差法”时,要检验直线与圆锥曲线是否相交.
(1)(2019·日照三模)中心为原点,一个焦点为 F(0,5 2)的椭圆,截直线 y=3x-2 所得
弦中点的横坐标为
1
2,则该椭圆方程为( )
A.
2x2
75 +
2y2
25 =1 B.
x2
75+
y2
25=1
C.
x2
25+
y2
75=1 D.
2x2
25 +
2y2
75 =1
解析:C [由已知知 c=5 2,设椭圆的方程为
x2
a2-50+
y2
a2=1,联立得Error!消去 y 得
(10a2-450)x2-12(a2-50)x+4(a2-50)-a2(a2-50)=0,设直线 y=3x-2 与椭圆的交点坐
标分别为(x1,y1),(x2,y2),由根与系数关系得 x1+x2=
12a2-50
10a2-450 ,由题意知 x1+x2=
1,即
12a2-50
10a2-450 =1,解得 a2=75,所以该椭圆方程为
y2
75+
x2
25=1,故选 C.]
(2)(2018·全国Ⅰ卷)设抛物线 C:y2=4x 的焦点为 F,过点(-2,0)且斜率为
2
3的直线与 C
- 12 -
交于 M,N 两点,则FM→
·FN→
=( )
A.5 B.6
C.7 D.8
解析:D [如图焦点 F(1,0),
直线的方程为 y=
2
3(x+2),
将其代入 y2=4x 得:x2-5x+4=0,
设 M(x1,y1),N(x2,y2),则 x1+x2=5,x1x2=4,
∴FM→
·FN→
=(x1-1,y1)·(x2-1,y2)=(x1-1)(x2-1)+y1y2
=x1x2-(x1+x2)+1+
2
3(x1+2)·
2
3(x2+2)
=
13
9 x1x2-
1
9(x1+x2)+
25
9
=
13
9 ×4-
1
9×5+
25
9 =8.故选 D.]
- 13 -
限时 50 分钟 满分 76 分
一、选择题(本大题共 6 小题,每小题 5 分,共 30 分)
1.(2019·天津卷)已知拋物线y2=4x 的焦点为 F,准线为 l.若 l 与双曲线
x2
a2-
y2
b2=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. 2 B. 3
C.2 D. 5
解析:D [双曲线
x2
a2-
y2
b2=1(a>0,b>0)的离心率 e=
c
a= 1+(b
a )2.
l 的方程为 x=-1,双曲线的渐近线方程为 y=±
b
ax,
故得 A(-1,
b
a),B(-1,-
b
a),
所以|AB|=
2b
a ,
2b
a =4,b=2a,
所以 e=
c
a=
a2+b2
a = 5.故选 D.]
2.(2020·贵阳监测)已知拋物线x2=2py(p>0)的焦点 F 是椭圆
y2
a2+
x2
b2=1(a>b>0)的一
个焦点,且该拋物线的准线与椭圆相交于 A,B 两点,若△FAB 是正三角形,则椭圆的离心率
为( )
A.
1
2 B.
2
2
C.
3
3 D.
3
2
解析:C [
如图,由|AB|=
2b2
a ,△FAB 是正三角形,得
3
2 ×
2b2
a =2c,化简可得(2a2-3b2)(2a2+b2)=
0,所以 2a2-3b2=0,所以
b2
a2=
2
3,所以椭圆的离心率 e=
c
a= 1-
b2
a2=
3
3 ,故选 C.]
- 14 -
3.(2020·福州模拟)过椭圆C:
x2
a2+
y2
b2=1(a>b>0)的右焦点作 x 轴的垂线,交 C 于 A,B
两点,直线 l 过 C 的左焦点和上顶点.若以 AB 为直径的圆与 l 存在公共点,则 C 的离心率
的取值范围是( )
A.(0,
5
5 ] B.[ 5
5 ,1)
C.(0,
2
2 ] D.[ 2
2 ,1)
解析:A [由题设知,直线 l:
x
-c+
y
b=1,即 bx-cy+bc=0,以 AB 为直径的圆的圆心
为(c,0),根据题意,将 x=c 代入椭圆 C 的方程,得 y=±
b2
a ,即圆的半径 r=
b2
a .又圆与直线
l 有公共点,所以
2bc
b2+c2≤
b2
a ,化简得 2c≤b,平方整理得 a2≥5c2,所以 e=
c
a≤
5
5 .又 0<e
<1,所以 0<e≤
5
5 .故选 A.]
4.(2019·全国Ⅲ卷)双曲线 C:
x2
4 -
y2
2 =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.
3 2
4 B.
3 2
2
C.2 2 D.3 2
解析:A [忽视圆锥曲线方程和两点间的距离公式的联系导致求解不畅,采取列方程组
的方式解出三角形的高,便可求三角形面积.由 a=2,b= 2,c= a2+b2= 6.
∵|PO|=|PF|,∴xP=
6
2 ,
又 P 在 C 的一条渐近线上,不妨设为在 y=
b
ax 上,
∴S△PFO=
1
2|OF|·|yP|=
1
2× 6×
3
2 =
3 2
4 ,故选 A.]
5.(2019·烟台三模)过拋物线 E:x2=2py(p>0)的焦点,且与其对称轴垂直的直线与 E
交于 A,B 两点,若 E 在 A,B 两点处的切线与 E 的对称轴交于点 C,则△ABC 外接圆的半径是
( )
A.( 2-1)p B.p
C. 2p D.2p
解析:B [因为直线过拋物线 E:x2 =2py(p>0)的焦点,且与其对称轴垂直,∴
A(p,
p
2 ),B(-p,
p
2),由 y′=
x
p可知 E 在 A,B 两点处的切线斜率为 k1=1,k2=-1,
- 15 -
∴k1·k2=-1,∴AC⊥BC,
即△ABC 为直角三角形,又|AB|=2p,所以△ABC 外接圆的半径是 p.]
6.以拋物线 C 的顶点为圆心的圆交 C 于 A,B 两点,交 C 的准线于 D,E 两点.已知|AB|
=4 2,|DE|=2 5,则 C 的焦点到准线的距离为( )
A.2 B.4
C.6 D.8
解析:B [设出拋物线和圆的方程,将点的坐标代入,联立方程组求解.
设拋物线的方程为 y2=2px(p>0),
圆的方程为 x2+y2=r2.
∵|AB|=4 2,|DE|=2 5,
拋物线的准线方程为 x=-
p
2,
∴不妨设 A(4
p,2 2),D(-
p
2, 5).
∵点 A(4
p,2 2),D (-
p
2, 5)在圆 x2+y2=r2 上,
∴Error!∴
16
p2+8=
p2
4 +5,∴p=4(负值舍去).
∴C 的焦点到准线的距离为 4.]
二、填空题(本大题共 2 小题,每小题 5 分,共 10 分)
7.(2020·深圳模拟)已知圆 C1:x2+(y-2)2=4,拋物线 C2:y2=2px(p>0),C1 与 C2 相
交于 A,B 两点,|AB|=
8 5
5 ,则拋物线 C2 的方程为____________.
解析:由题意,知圆C1 与拋物线 C2 的其中一个交点为原点,不妨记为 B,设 A(m,n).∵
|AB|=
8 5
5 ,
∴Error!∴Error!即 A(8
5,
16
5 ).将 A 的坐标代入拋物线方程得 (16
5 )2=2p×
8
5,∴p=
16
5 ,
∴拋物线 C2 的方程为 y2=
32
5 x.
答案:y2=
32
5 x
8.(2019·全国Ⅰ卷)已知双曲线 C:
x2
a2-
y2
b2=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F1A→
=AB→
,F1B→
·F2B→
=0,则 C 的离心率
为____________.
解析:设直线方程为 y=k(x+c),
- 16 -
由Error!得 A 点坐标为 A(-
akc
b+ak,
bkc
b+ak),
由Error!得 B 点坐标为 B( akc
b-ak,
bkc
b-ak)
∵F1A→
=AB→
,
∴A 为 F1B 的中点,
∴Error!
整理得 b=3ak.①
∵F1B→
=( akc
b-ak+c,
bkc
b-ak),
F2B→
=( akc
b-ak-c,
bkc
b-ak),
F1B→
·F2B→
=0.
∴( akc
b-ak)2-c2+( bkc
b-ak)2=0
整理得 c2k2=(b-ak)2②
由①②得
c
a=2
∴C 的离心率 e=2.
答案:2
三、解答题(本大题共 3 小题,每小题 12 分,共 36 分)
9.(2019·全国Ⅰ卷)已知拋物线 C:y2=3x 的焦点为 F,斜率为
3
2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AP→
=3PB→
,求|AB→
|.
解:
(1)设直线 l 的方程为 y=
3
2x+b,
A(x1,y1),B(x2,y2)
- 17 -
由Error!得
9
4x2+(3b-3)x+b2=0.
∴x1+x2=
3-3b
9
4
=
4-4b
3 ,
又|AF|+|BF|=x1+
p
2+x2+
p
2=
4-4b
3 +
3
2=4.
解得 b=-
7
8,∴直线 l 的方程为 y=
3
2x-
7
8.
(2)设直线 l 的方程为 y=
3
2(x-a),则 P(a,0).
设 A(x1,y1),B(x2,y2).
由Error!消去 x,得 y2-2y-3a=0.
∵AP→
=3PB→
,∴y1=-3y2.
又Error!,解得 a=1.
∴y1+y2=2,y1·y2=-3,
∴|AB|= 1+
1
k2· y1+y22-4y1y2
= 1+
4
9· 4+12=
4 13
3 .
10.(2019·天津卷)设椭圆
x2
a2+
y2
b2=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
5
5 .
(1)求椭圆的方程;
(2)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:(1)设椭圆的半焦距为c,依题意,2b=4,
c
a=
5
5 ,又 a2=b2+c2,可得 a= 5,b=
2,c=1.
所以,椭圆的方程为
x2
5 +
y2
4 =1.
(2)由题意,设 P(xp,yp)(xp≠0),M(xM,0).设直线 PB 的斜率为 k(k≠0),又 B(0,2),则
直线 PB 的方程为 y=kx+2,与椭圆方程联立得Error!整理得(4+5k2)x2+20kx=0,可得 xp=
-
20k
4+5k2,代入 y=kx+2 得 yp=
8-10k2
4+5k2 ,进而直线 OP 的斜率
yp
xp=
4-5k2
-10k .在 y=kx+2 中,
令 y=0,得 xM =-
2
k.由题意得 N(0,-1),所以直线 MN 的斜率为-
k
2.由 OP⊥MN,得
- 18 -
4-5k2
-10k ·(-
k
2 )=-1,化简得 k2=
24
5 ,从而 k=±
2 30
5 .
所以,直线 PB 的斜率为
2 30
5 或-
2 30
5 .
11.(2018·北京卷)已知椭圆 M:
x2
a2+
y2
b2=1(a>b>0)的离心率为
6
3 ,焦距为 2 2.斜率
为 k 的直线 l 与椭圆 M 有两个不同的交点 A,B.
(1)求椭圆 M 的方程;
(2)若 k=1,求|AB|的最大值;
(3)设 P(-2,0),直线 PA 与椭圆 M 的另一个交点为 C,直线 PB 与椭圆 M 的另一个交点为
D.若 C、D 和点 Q (-
7
4,
1
4)共线,求 k.
解:(1)由题意得 2c=2 2,∴c= 2
又∵e=
c
a=
6
3 ,∴a= 3
∴b2=a2-c2=1,∴椭圆标准方程为
x2
3 +y2=1
(2)设直线 AB 的方程为:y=x+m,
A(x1,y1),B(x2,y2)
联立Error!,得:4x2+6mx+3m2-3=0
又∵Δ=36m2-4×4(3m2-3)=48-12m2>0,
∴m2<4,
Error!
|AB|= 1+k2|x1-x2|= 1+k2× x1+x22-4x1x2=
6 × 4-m2
2
∴m2=0 时,|AB|max= 6
(3)设 A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3),D(x4,y4)
x21+3y21=3①
x22+3y22=3②
又∵P(-2,0),故设 k1=kPA=
y1
x1+2,
∴直线 PA 的方程为:y=k1(x+2)
联立Error!,消 y 得(1+3k1)x2+12k21x+12k21-3=0
x1+x3=-
12k21
1+3k21,∴x3=-
12k21
1+3k21-x1
又 k1=
y1
x1+2,代入①式得
- 19 -
∴x3=
-7x1-12
4x1+7 ,∴y3=
y1
4x1+7
∴C(-7x1-12
4x1+7 ,
y1
4x1+7),同理可得 D(-7x2-12
4x2+7 ,
y2
4x2+7)
易知:QC→
=(x3+
7
4,y3-
1
4),QD→
=(x4+
7
4,y4-
1
4)
∵Q,C,D 三点共线,∴(x3+
7
4)(y4-
1
4)-(x4+
7
4)(y3-
1
4)=0
代入 C,D 坐标化简得:
y1-y2
x1-x2=1,∴k=1
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