(新高考)2020版高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí) 第二部分 講重點 選填題專練 第9講 解析幾何教學(xué)案 理
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1、第9講 解析幾何 調(diào)研一 直線與圓 ■備考工具—————————————— 一、直線方程的相關(guān)概念 1.表示直線方向的兩個量 (1)直線的傾斜角: ①定義:在平面直角坐標(biāo)系中,當(dāng)直線l與x軸相交時(取x軸作為基準(zhǔn)),x軸正方向與直線l向上方向之間所成的角. ②范圍:0°≤α<180°. (2)直線的斜率: ①定義:當(dāng)α≠90°時,tanα表示直線l的斜率,用k表示,即k=tanα;當(dāng)α=90°時,直線l的斜率k不存在. ②計算公式:給定兩點P1(x1,y1),P2(x2,y2)(x1≠x2),經(jīng)過P1,P2兩點的直線的斜率公式為k=. 2.直線方程的形式 (1)點斜式:
2、y-y0=k·(x-x0) (2)斜截式:y=kx+b (3)兩點式:= (4)截距式:+=1 (5)一般式:Ax+By+C=0(A2+B2≠0) (6)參數(shù)式:(t為參數(shù)) 3.兩條直線的位置關(guān)系 斜截式 一般式 方程 y=k1x+b1,y=k2x+b2 A1x+B1y+C1=0, A2x+B2y+C2=0 相交 k1≠k2 A1B2-A2B1≠0 垂直 k1k2=-1 A1A2+B1B2=0 平行 k1=k2且b1≠b2 或 重合 k1=k2且b1=b2 A1B2-A2B1=B1C2-B2C1=A1C2-A2C1=0 4.距離 距離
3、 公式 點P0(x0,y0)到直線l:Ax+By+C=0的距離 d= 兩條平行直線Ax+By+C1=0與Ax+By+C2=0(C1≠C2)間的距離 d= 二、圓的方程及相關(guān)概念 1.圓的方程 (1)圓的標(biāo)準(zhǔn)方程與一般方程: 名稱 圓的標(biāo)準(zhǔn)方程 圓的一般方程 方程 (x-a)2+(y-b)2=r2(r>0) x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2-4F>0) 圓心 (a,b) 半徑 r (2)A(x1,y1),B(x2,y2),以AB為直徑的圓的方程為(x-x1)(x-x2)+(y-y1)(y-y2)=0. (3)參數(shù)方程: (θ為參數(shù)) 圓
4、心(a,b),半徑為r.
2.直線與圓的位置關(guān)系
設(shè)圓C:(x-a)2+(y-b)2=r2,直線l:Ax+By+C=0,圓心C(a,b)到直線l的距離為d,由消去y(或x),得到關(guān)于x(或y)的一元二次方程,其判別式為Δ.
方法
位置關(guān)系
幾何法
代數(shù)法
相交
d 5、R-r
0 6、圓的方程為f(x,y)=x2+y2+Dx+Ey+F=0,或f(x,y)=(x-a)2+(y-b)2-R2=0,圓外有一點P(x0,y0),由點P向圓引的切線的長為l=.
■自測自評——————————————
1.設(shè)a,b,c分別是△ABC中角A,B,C所對的邊,則直線sinA·x+ay-c=0與bx-sinB·y+sinC=0的位置關(guān)系是( )
A.平行 B.重合
C.垂直 D.相交但不垂直
解析:由題意可得直線sinA·x+ay-c=0的斜率k1=-,bx-sinB·y+sinC=0的斜率k2=,故k1k2=-·=-1,所以直線sinA·x+ay-c=0與直線bx- 7、sinB·y+sinC=0垂直,故選C.
答案:C
2.若直線l1:ax+y-1=0與l2:3x+(a+2)y+1=0平行,則a的值為( )
A.1 B.-3
C.0或- D.1或-3
解析:由題設(shè)可得a(a+2)=3,解得a=1或a=-3.當(dāng)a=-3時兩直線重合,應(yīng)舍去,故選A.
答案:A
3.[2019·合肥調(diào)研]已知直線l:x+y-5=0與圓C:(x-2)2+(y-1)2=r2(r>0)相交所得的弦長為2,則圓C的半徑r=( )
A. B.2
C.2 D.4
解析:解法一:依題意,圓C的圓心為(2,1),圓心到直線的距離d==,又弦長為2,所以2=2,所以r=2, 8、故選B.
解法二:聯(lián)立得,整理得2x2-12x+20-r2=0,設(shè)直線與圓的兩交點分別為A(x1,y1),B(x2,y2),所以x1+x2=6,x1·x2=,所以|AB|=|x1-x2|==2,解得r=2.
答案:B
4.[2019·河北九校聯(lián)考]圓C的半徑為2,圓心在x軸的正半軸上,直線3x+4y+4=0與圓C相切,則圓C的方程為( )
A.x2+y2-2x-3=0
B.x2+y2+4x=0
C.x2+y2-4x=0
D.x2+y2+2x-3=0
解析:由題意設(shè)所求圓的方程為(x-m)2+y2=4(m>0),則=2,解得m=2或m=-(舍去),故所求圓的方程為(x-2)2+ 9、y2=4,即x2+y2-4x=0.故選C.
答案:C
5.[2019·廣州調(diào)研]若點P(1,1)為圓C:x2+y2-6x=0的弦MN的中點,則弦MN所在直線的方程為( )
A.2x+y-3=0
B.x-2y+1=0
C.x+2y-3=0
D.2x-y-1=0
解析:由圓的方程易知圓心C的坐標(biāo)為(3,0),又P(1,1),所以kPC==-.易知MN⊥PC,所以kMN·kPC=-1,所以kMN=2.根據(jù)弦MN所在的直線經(jīng)過點P(1,1)得所求直線方程為y-1=2(x-1),即2x-y-1=0.故選D.
答案:D
6.[2019·湖北重點中學(xué)]已知兩點A(a,0),B(-a,0) 10、(a>0),若圓(x-)2+(y-1)2=1上存在點P,使得∠APB=90°,則正實數(shù)a的取值范圍為( )
A.(0,3] B.[1,3]
C.[2,3] D.[1,2]
解析:以AB為直徑的圓的方程為x2+y2=a2,則由題意知圓(x-)2+(y-1)2=1與圓x2+y2=a2有公共點,則|a-1|≤≤a+1,解得1≤a≤3,故選B.
答案:B
7.[2019·江蘇卷]在平面直角坐標(biāo)系xOy中,P是曲線y=x+(x>0)上的一個動點,則點P到直線x+y=0的距離的最小值是________.
解析:通解:設(shè)P,x>0,則點P到直線x+y=0的距離d==≥=4,當(dāng)且僅當(dāng)2x=,即x 11、=時取等號,故點P到直線x+y=0的距離的最小值是4.
優(yōu)解:由y=x+(x>0)得y′=1-,令1-=-1,得x=,則當(dāng)點P的坐標(biāo)為(,3)時,點P到直線x+y=0的距離最小,最小值為=4.
答案:4
8.[2019·唐山摸底]已知直線l:kx-y-k+2=0與圓C:x2+y2-2y-7=0相交于A,B兩點,則|AB|的最小值為________.
解析:直線l的方程為y-2=k(x-1),經(jīng)過定點P(1,2),由已知可得圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程為x2+(y-1)2=8,可知圓心C(0,1),半徑r=2,由圓的性質(zhì)可知當(dāng)直線l與CP垂直時弦長最小,因為|CP|==,故|AB|min=2=2.
12、答案:2
9.[2019·廣東六校聯(lián)考]已知點P(-1,2)及圓(x-3)2+(y-4)2=4,一光線從點P出發(fā),經(jīng)x軸上一點Q反射后與圓相切于點T,則|PQ|+|QT|的值為________.
解析:點P關(guān)于x軸的對稱點為P′(-1,-2),如圖,連接PP′,P′Q,由對稱性可知,P′Q與圓相切于點T,則|PQ|+|QT|=|P′T|.圓(x-3)2+(y-4)2=4的圓心為A(3,4),半徑r=2,連接AP′,AT,則|AP′|2=(-1-3)2+(-2-4)2=52,|AT|=r=2,所以|PQ|+|QT|=|P′T|==4.
答案:4
10.[2019·浙江卷]已知圓C的圓 13、心坐標(biāo)是(0,m),半徑長是r.若直線2x-y+3=0與圓C相切于點A(-2,-1),則m=________,r=________.
解析:解法一:設(shè)過點A(-2,-1)且與直線2x-y+3=0垂直的直線方程為l:x+2y+t=0,所以-2-2+t=0,所以t=4,所以l:x+2y+4=0.令x=0,得m=-2,則r==.
解法二:因為直線2x-y+3=0與以點(0,m)為圓心的圓相切,且切點為A(-2,-1),所以×2=-1,所以m=-2,r==.
答案:-2
調(diào)研二 橢圓、雙曲線
■備考工具——————————————
一、定義
1.橢圓的定義
(1)定義:在平面內(nèi)到兩定 14、點F1,F(xiàn)2的距離的和等于常數(shù)(大于|F1F2|)的點的軌跡(或集合)叫橢圓.這兩定點叫做橢圓的焦點,兩焦點間的距離叫做橢圓的焦距.
(2)集合語言:P={M||MF1|+|MF2|=2a,且2a>|F1F2|},|F1F2|=2c,其中a>c>0,且a,c為常數(shù).
(3)當(dāng)2a>|F1F2|時,軌跡為橢圓;當(dāng)2a=|F1F2|時,軌跡為線段F1F2;當(dāng)2a<|F1F2|時,軌跡不存在.
2.雙曲線的定義及理解
(1)定義:平面上到兩定點F1,F(xiàn)2的距離之差的絕對值為非零常數(shù)(小于|F1F2|)的點的軌跡叫做雙曲線.兩定點叫做雙曲線的焦點,兩焦點間的距離叫做焦距.
(2)符號語言:| 15、|MF1|-|MF2||=2a(2a<|F1F2|).
(3)當(dāng)|MF1|-|MF2|=2a時,曲線僅表示焦點F2所對應(yīng)的雙曲線的一支;當(dāng)|MF1|-|MF2|=-2a時,曲線僅表示焦點F1所對應(yīng)的雙曲線的一支;當(dāng)2a=|F1F2|時,軌跡為分別以F1,F(xiàn)2為端點的兩條射線;當(dāng)2a>|F1F2|時,動點軌跡不存在.
二、方程和性質(zhì)
1.橢圓的方程與性質(zhì)
標(biāo)準(zhǔn)方程
+=1(a>b>0)
+=1(a>b>0)
圖形
性質(zhì)
范圍
-a≤x≤a,-b≤y≤b
-b≤x≤b,-a≤y≤a
對稱性
對稱軸:坐標(biāo)軸 對稱中心:原點
頂點
A1(-a,0),A2(a,0) 16、;B1(0,-b),B2(0,b)
A1(0,-a),A2(0,a);B1(-b,0),B2(b,0)
軸
長軸A1A2的長為2a;短軸B1B2的長為2b
焦距
|F1F2|=2c
離心率
e=∈(0,1)
a,b,c的關(guān)系
a2=b2+c2
2.雙曲線的方程與性質(zhì)
標(biāo)準(zhǔn)方程
-=1
(a>0,b>0)
-=1
(a>0,b>0)
圖形
性質(zhì)
范圍
x≥a或x≤-a,y∈R
x∈R,y≥a或y≤-a
對稱性
對稱軸:坐標(biāo)軸 對稱中心:原點
頂點
A1(-a,0),A2(a,0)
A1(0,-a),A2(0,a)
軸
實軸:線段A1A 17、2,虛軸:B1B2
焦距
|F1F2|=2c
離心率
e=,e∈(1,+∞)
a,b,c的關(guān)系
c2=a2+b2
漸近線
y=±x
y=±x
三、離心率e的作用
(1)橢圓:e越大,圖形越扁.
(2)雙曲線:e越大,開口越小.
四、常見結(jié)論
1.橢圓
(1)橢圓的通徑(過焦點且垂直于長軸的弦)長為,通徑是最短的焦點弦.
(2)P是橢圓上一點,F(xiàn)為橢圓的焦點,則|PF|∈[a-c,a+c],即橢圓上點到焦點的距離的最大值為a+c,最小值為a-c.
(3)橢圓的焦點三角形:橢圓上的點P(x0,y0)與兩焦點構(gòu)成的△PF1F2叫作焦點三角形.
如圖所示,設(shè)∠F1P 18、F2=θ.
①當(dāng)P為短軸端點時,θ最大.
②=|PF1|·|PF2|·sinθ=b2·=b2tan=c|y0|,當(dāng)|y0|=b,即P為短軸端點時,取最大值,最大值為bc.
③焦點三角形的周長為2(a+c).
(4)設(shè)F1,F(xiàn)2是橢圓+=1(a>b>0)的左、右焦點,AB是過F1的弦,則|AF2|+|BF2|+|AB|=4a.
(5)AB為橢圓+=1(a>b>0)的弦,A(x1,y1),B(x2,y2),弦中點M(x0,y0),則
①弦長l=|x1-x2|=|y1-y2|(其中k為直線AB的斜率);
②直線AB的斜率kAB=-.
2.雙曲線
(1)雙曲線的焦點到其漸近線的距 19、離為b.
(2)若P是雙曲線右支上一點,F(xiàn)1,F(xiàn)2分別為雙曲線的左、右焦點,則|PF1|min=a+c,|PF2|min=c-a.
(3)同支的焦點弦中最短的為通徑(過焦點且垂直于長軸的弦),其長為;異支的弦中最短的為實軸,其長為2a.
(4)若P是雙曲線上不同于實軸兩端點的任意一點,F(xiàn)1,F(xiàn)2分別為雙曲線的左、右焦點,則S△PF1F2=,其中θ=∠F1PF2.
(5)若P是雙曲線-=1(a>0,b>0)右支上不同于實軸端點的任意一點,F(xiàn)1,F(xiàn)2分別為雙曲線的左、右焦點,I為△PF1F2內(nèi)切圓的圓心,則圓心I的橫坐標(biāo)為定值a.
(6)設(shè)F1,F(xiàn)2是雙曲線-=1(a>0,b>0)的焦點 20、,AB是過F1的弦,則|AF2|+|BF2|-|AB|=4a.
(7)AB為雙曲線-=1(a>0,b>0)的弦,A(x1,y1),B(x2,y2),弦中點M(x0,y0).則
①弦長l=|x1-x2|=|y1-y2|(其中k為直線AB的斜率);
②直線AB的斜率kAB=.
五、特殊曲線
1.等軸雙曲線
(1)定義:中心在原點,以坐標(biāo)軸為對稱軸,實半軸長與虛半軸長相等的雙曲線叫作等軸雙曲線.
(2)性質(zhì):①a=b;②e=;③漸近線互相垂直;④等軸雙曲線上任意一點到中心的距離是它到兩焦點距離的等比中項.
2.共軛雙曲線
(1)定義:如果一條雙曲線的實軸和虛軸分別是另一條雙曲線的虛 21、軸和實軸,那么這兩條雙曲線互為共軛雙曲線.
(2)性質(zhì):①它們有共同的漸近線;②它們的四個焦點共圓;③它們的離心率的倒數(shù)的平方和等于1.
六、求橢圓、雙曲線離心率的方法
(1)定義法:直接求出a,c的值來解e,通過已知條件列方程,解出a,c的值.
(2)解方程法:由已知條件得出關(guān)于a,c的二元齊次方程,然后轉(zhuǎn)化為關(guān)于離心率e的一元二次方程求解.
(3)通過特殊值或特殊位置求離心率.此方法多用于選擇題和填空題.
(4)求離心率的最值(或范圍),往往借助圖形的性質(zhì)、曲線的范圍、正余弦函數(shù)的有界性、基本不等式等來構(gòu)造關(guān)于a,b,c的不等式,從而達(dá)到求解的目的.
■自測自評——————— 22、———————
1.[2019·北京卷]已知橢圓+=1(a>b>0)的離心率為,則( )
A.a(chǎn)2=2b2 B.3a2=4b2
C.a(chǎn)=2b D.3a=4b
解析:由題意得,=,∴=,又a2=b2+c2,
∴=,=,∴4b2=3a2.故選B.
答案:B
2.[2019·全國卷Ⅲ]雙曲線C:-=1的右焦點為F,點P在C的一條漸近線上,O為坐標(biāo)原點.若|PO|=|PF|,則△PFO的面積為( )
A. B.
C.2 D.3
解析:不妨設(shè)點P在第一象限,根據(jù)題意可知c2=6,所以|OF|=.又tan∠POF==,所以等腰三角形POF的高h(yuǎn)=×=,所以S△PFO=××= 23、.
答案:A
3.[2018·全國卷Ⅰ]已知雙曲線C:-y2=1,O為坐標(biāo)原點,F(xiàn)為C的右焦點,過F的直線與C的兩條漸近線的交點分別為M,N.若△OMN為直角三角形,則|MN|=( )
A. B.3
C.2 D.4
解析:因為雙曲線-y2=1的漸近線方程為y=±x,所以∠MON=60°.不妨設(shè)過點F的直線與直線y=x交于點M,由△OMN為直角三角形,不妨設(shè)∠OMN=90°,則∠MFO=60°,又直線MN過點F(2,0),所以直線MN的方程為
y=-(x-2),
由得所以M,所以|OM|==,所以|MN|=|OM|=3.
答案:B
4.[2019·洛陽統(tǒng)考]已知雙曲線-=1( 24、a>0,b>0)的左、右焦點分別為F1,F(xiàn)2,點P(2,)在雙曲線上,且|PF1|,|F1F2|,|PF2|成等差數(shù)列,則該雙曲線的方程為( )
A.x2-y2=1 B.-=1
C.x2-=1 D.-=1
解析:通解:∵|PF1|,|F1F2|,|PF2|成等差數(shù)列,
∴|PF1|+|PF2|=4c,∵點P位于第一象限,
∴|PF1|-|PF2|=2a,∴|PF1|=2c+a,|PF2|=2c-a,∴cos∠PF2F1==,又點P的坐標(biāo)為(2,),∴sin∠PF2F1=,∴2+=1,化簡得(c-2a)2+3=(2c-a)2,c2-a2=b2=1,又-=1,∴a2=1,∴雙曲線的方程 25、為x2-y2=1,故選A.
優(yōu)解:|PF1|,|F1F2|,|PF2|成等差數(shù)列,∴|PF1|+|PF2|=4c,∵點P位于第一象限,∴|PF1|-|PF2|=2a,∴|PF1|=2c+a,|PF2|=2c-a,
∴cos∠PF2F1==,又點P的坐標(biāo)為(2,),∴sin∠PF2F1=,∴2+=1,化簡得(c-2a)2+3=(2c-a)2,c2-a2=b2=1,此時可以排除選項B,C,D,故選A.
答案:A
5.[2019·石家莊一模]已知橢圓+=1(a>b>0),點F為左焦點,點P為下頂點,平行于FP的直線l交橢圓于A,B兩點,且AB的中點為M,則橢圓的離心率為( )
A. B. 26、
C. D.
解析:∵FP的斜率為-,F(xiàn)P∥l,∴直線l的斜率為-.設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),由得-=-,即=-.∵AB的中點為M,∴-=-,∴a2=2bc,∴b2+c2=2bc,
∴b=c,∴a=c,∴橢圓的離心率為,故選B.
答案:B
6.[2019·鄭州質(zhì)量預(yù)測二]已知雙曲線-=1(a>0,b>0)的左、右焦點分別為F1,F(xiàn)2,若雙曲線上存在點P使=,則該雙曲線的離心率e的取值范圍是( )
A.
B.(1,2)∪
C.
D.(1,2)∪
解析:通解:因為=,所以點P不可能在雙曲線的左、右兩個頂點處,
(1)當(dāng)點P在雙曲線的右支上(不包括雙曲線的右頂點) 27、時,
根據(jù)雙曲線的定義,得|PF1|-|PF2|=2a,
因為=,
所以由正弦定理得=,
解得|PF1|=,|PF2|=,
所以c-2a>0,所以e>2.
在△PF1F2中,|PF1|+|PF2|>|F1F2|,即+>2c,整理得2a2+3ac-c2>0,所以e2-3e-2<0,解得<e<.綜上,2<e<.
(2)當(dāng)點P在雙曲線的左支上(不包括雙曲線的左頂點)時,
根據(jù)雙曲線的定義,得|PF1|-|PF2|=-2a,
因為=,
所以由正弦定理得=,
解得|PF1|=,|PF2|=,
所以2a-c>0,所以e<2.
在△PF1F2中,|PF1|+|PF2|>|F1F2| 28、,即+>2c,整理得2a2-ac+c2>0,所以e2-e+2>0,又2+>0恒成立,由e>1,所以1<e<2.
綜上所述,該雙曲線的離心率e的取值范圍為(1,2)∪.
優(yōu)解:因為=,所以點P不可能在雙曲線的左、右兩個頂點處,
(1)當(dāng)點P在雙曲線的右支上(不包括雙曲線的右頂點)時,
e==2×=2×=2×=2>2,
因為|PF2|>c-a,所以e<2=2,所以e2-3e-2<0,解得<e<,所以2<e<.
(2)當(dāng)點P在雙曲線的左支上(不包括雙曲線的左頂點)時,
e==2×=2×=2×=2<2,因為|PF2|>a+c,所以e>2=2,所以e2-e+2>0,又2+>0恒成立,e>1 29、,所以1<e<2.
綜上所述,該雙曲線的離心率e的取值范圍為(1,2)∪.
答案:D
7.[2019·江蘇卷]在平面直角坐標(biāo)系xOy中,若雙曲線x2-=1(b>0)經(jīng)過點(3,4),則該雙曲線的漸近線方程是________.
解析:因為雙曲線x2-=1(b>0)經(jīng)過點(3,4),所以9-=1,得b=,所以該雙曲線的漸近線方程是y=±bx=±x.
答案:y=±x
8.[2019·全國卷Ⅲ]設(shè)F1,F(xiàn)2為橢圓C:+=1的兩個焦點,M為C上一點且在第一象限.若△MF1F2為等腰三角形,則M的坐標(biāo)為________.
解析:不妨令F1,F(xiàn)2分別為橢圓C的左、右焦點,根據(jù)題意可知c==4. 30、因為△MF1F2為等腰三角形,所以易知|F1M|=2c=8,所以|F2M|=2a-8=4.設(shè)M(x,y),
則得
所以M的坐標(biāo)為(3,).
答案:(3,)
9.[2019·全國卷Ⅰ]已知雙曲線C:-=1(a>0,b>0)的左、右焦點分別為F1,F(xiàn)2,過F1的直線與C的兩條漸近線分別交于A,B兩點.若=,·=0,則C的離心率為__________.
解析:通解:因為·=0,所以F1B⊥F2B,如圖.
所以|OF1|=|OB|,所以∠BF1O=∠F1BO,
所以∠BOF2=2∠BF1O.
因為=,所以點A為F1B的中點,又點O為F1F2的中點,所以O(shè)A∥BF2,所以F1B⊥OA 31、,因為直線OA,OB為雙曲線C的兩條漸近線,所以tan∠BF1O=,tan∠BOF2=.因為tan∠BOF2=tan(2∠BF1O),所以=,所以b2=3a2,所以c2-a2=3a2,即2a=c,所以雙曲線的離心率e==2.
優(yōu)解:因為·=0,所以F1B⊥F2B,在Rt△F1BF2中,|OB|=|OF2|,所以∠OBF2=∠OF2B,所以A為F1B的中點,所以O(shè)A∥F2B,所以∠F1OA=∠OF2B.又∠F1OA=∠BOF2,所以△OBF2為等邊三角形.由F2(c,0)可得B,因為點B在直線y=x上,所以c=·,所以=,所以e==2.
答案:2
10.[2019·浙江卷]已知橢圓+=1的 32、左焦點為F,點P在橢圓上且在x軸的上方.若線段PF的中點在以原點O為圓心,|OF|為半徑的圓上,則直線PF的斜率是________.
解析:通解:依題意,設(shè)點P(m,n)(n>0),由題意知F(-2,0),所以線段FP的中點M在圓x2+y2=4上,所以2+2=4,又點P(m,n)在橢圓+=1上,所以+=1,所以4m2-36m-63=0,所以m=-或m=(舍去),n=,所以kPF==.
優(yōu)解:如圖,取PF的中點M,連接OM,由題意知|OM|=|OF|=2,設(shè)橢圓的右焦點為F1,連接PF1,在△PFF1中,OM為中位線,所以|PF1|=4,由橢圓的定義知|PF|+|PF1|=6,所以|PF|= 33、2.因為M為PF的中點,所以|MF|=1.在等腰三角形OMF中,過O作OH⊥MF于點H,所以|OH|==,所以kPF=tan∠HFO==.
答案:
調(diào)研三 拋物線
■備考工具——————————————
1.拋物線的定義
平面內(nèi)與一定點F和一條定直線l(l不過F)的距離相等的點的軌跡叫作拋物線.點F叫作拋物線的焦點,直線l叫做拋物線的準(zhǔn)線.
2.拋物線定義的理解
拋物線的定義是解決拋物線問題的基礎(chǔ),它能將兩種距離(拋物線上的點到焦點的距離、拋物線上的點到準(zhǔn)線的距離)進(jìn)行等量轉(zhuǎn)化.如果問題中涉及拋物線的焦點和準(zhǔn)線,又能與距離聯(lián)系起來,那么用拋物線定義就能解決問題.
3.拋物線 34、的標(biāo)準(zhǔn)方程和幾何性質(zhì)
標(biāo)準(zhǔn)方程
y2=2px(p>0)
y2=-2px(p>0)
x2=2py(p>0)
x2=-2py(p>0)
圖形
頂點
(0,0)
對稱軸
x軸
y軸
焦點
F
F
F
F
準(zhǔn)線
x=-
x=
y=-
y=
4.拋物線焦點弦的性質(zhì)
焦點弦:線段AB為拋物線y2=2px(p>0)的焦點弦,A(x1,y1),B(x2,y2),則
(1)x1x2=;
(2)y1y2=-p2;
(3)焦半徑|AF|=x1+;
(4)弦長l=x1+x2+p.當(dāng)弦AB⊥x軸時,弦長最短為2p,此時的弦又叫通徑;
(5)弦長l= 35、(θ為AB的傾斜角).
5.直線與圓錐曲線的位置關(guān)系
判斷直線l與圓錐曲線C的位置關(guān)系時,通常將直線l的方程Ax+By+C=0(A,B不同時為0)代入圓錐曲線C的方程F(x,y)=0,消去y(或x)得到一個關(guān)于變量x(或y)的一元二次方程.
即消去y得ax2+bx+c=0.
(1)當(dāng)a≠0時,設(shè)一元二次方程ax2+bx+c=0的判別式為Δ,則Δ>0?直線與圓錐曲線C相交;
Δ=0?直線與圓錐曲線C相切;
Δ<0?直線與圓錐曲線C相離.
(2)當(dāng)a=0,b≠0時,得到一個一元一次方程,則直線l與圓錐曲線C相交,且只有一個交點,此時,若C為雙曲線,則直線l與雙曲線的漸近線的位置關(guān)系是 36、平行;若C為拋物線,則直線l與拋物線的對稱軸的位置關(guān)系是平行或重合.
6.重要結(jié)論
(1)以焦點弦為直徑的圓與準(zhǔn)線相切;以焦半徑為直徑的圓與y軸相切(開口向右或向左).
(2)過拋物線焦點弦的兩個端點作拋物線的兩條切線,則切線互相垂直,且交點在拋物線準(zhǔn)線上.
■自測自評——————————————
1.[2019·安徽五校質(zhì)檢二]已知拋物線C:x2=2py(p>0)的焦點為F,點P在C上,且|PF|=,則p=( )
A. B.
C. D.1
解析:拋物線的準(zhǔn)線方程為y=-,因為P在拋物線上,所以點P到準(zhǔn)線的距離d=+=|PF|=,則p=,故選B.
答案:B 37、
2.[2019·全國卷Ⅱ]若拋物線y2=2px(p>0)的焦點是橢圓+=1的一個焦點,則p=( )
A.2 B.3
C.4 D.8
解析:由題意知,拋物線的焦點坐標(biāo)為,橢圓的焦點坐標(biāo)為(±,0),所以=,解得p=8,故選D.
答案:D
3.[2019·天津卷]已知拋物線y2=4x的焦點為F,準(zhǔn)線為l.若l與雙曲線-=1(a>0,b>0)的兩條漸近線分別交于點A和點B,且|AB|=4|OF|(O為原點),則雙曲線的離心率為( )
A. B.
C.2 D.
解析:由題意,可得F(1,0),直線l的方程為x=-1,雙曲線的漸近線方程為y=±x.將x=-1代入y=±x,得y=± 38、,所以點A,B的縱坐標(biāo)的絕對值均為.由|AB|=4|OF|可得=4,即b=2a,b2=4a2,故雙曲線的離心率e===.
答案:D
4.[2019·江西五校聯(lián)考]過拋物線C:y2=2px(p>0)的焦點F且傾斜角為銳角的直線l與C交于A,B兩點,過線段AB的中點N且垂直于l的直線與C的準(zhǔn)線相交于點M,若|MN|=|AB|,則直線l的傾斜角為( )
A.15° B.30°
C.45° D.60°
解析:分別過A,B,N作拋物線準(zhǔn)線的垂線,垂足分別為A′,B′,N′,由拋物線的定義知|AF|=|AA′|,|BF|=|BB′|,|NN′|=(|AA′|+|BB′|)=|AB|,因為|MN 39、|=|AB|,所以|NN′|=|MN|,所以∠MNN′=60°,即直線MN的傾斜角為120°,又直線MN與直線l垂直且直線l的傾斜角為銳角,所以直線l的傾斜角為30°,故選B.
答案:B
5.[2019·廣東六校聯(lián)考]拋物線y=2x2上有一動弦AB,中點為M,且弦AB的長為3,則點M的縱坐標(biāo)的最小值為( )
A. B.
C. D.1
解析:通解:由題意設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),M(x0,y0),直線AB的方程為y=kx+b.由題意知y0≥b>0.聯(lián)立得整理得2x2-kx-b=0,Δ=k2+8b>0,x1+x2=,x1x2=-,則|AB|=,點M的縱坐標(biāo)y0==x+x=+ 40、b.因為弦AB的長為3,所以=3,即(1+k2)=9,故(1+4y0-4b)(y0+b)=9,即(1+4y0-4b)(4y0+4b)=36.由基本不等式得,(1+4y0-4b)+(4y0+4b)≥2=12,當(dāng)且僅當(dāng)時取等號,即1+8y0≥12,y0≥,點M的縱坐標(biāo)的最小值為.故選A.
優(yōu)解:由題意得,焦點F,準(zhǔn)線y=-.設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),M(x0,y0),則y0=(y1+y2)==(|AF|+|BF|)-≥|AB|-=.(當(dāng)且僅當(dāng)A,B,F(xiàn)三點共線時,取等號).
答案:A
6.[2019·安徽示范高中聯(lián)考]設(shè)拋物線C:y2=2px(p>0)的焦點為F,點M在C上,|M 41、F|=5,若以MF為直徑的圓過點(0,2),則C的焦點到準(zhǔn)線的距離為( )
A.4或8 B.2或4
C.2或8 D.4或16
解析:拋物線C的方程為y2=2px(p>0),
∴F,準(zhǔn)線方程為x=-.如圖,設(shè)準(zhǔn)線與x軸的交點為K,則|KF|=p.過M作MP平行于x軸交準(zhǔn)線于P,則|MP|=|MF|=5.取MF的中點為N,過N作NQ平行于x軸交準(zhǔn)線于Q,交y軸于A,則|NQ|==+,|AN|=|NQ|-==,∴以MF為直徑的圓與y軸相切,A為切點,即A(0,2),
∴N,故M,∴16=2p,p2-10p+16=0,∴p=2或p=8,故選C.
答案:C
7.[2019·湖南四校調(diào) 42、研]已知F是拋物線C:y2=8x的焦點,M是C上一點,F(xiàn)M的延長線交y軸于點N.若M為FN的中點,則|FN|=( )
A.4 B.6
C.8 D.10
解析:通解:如圖,不妨設(shè)點M位于第一象限,設(shè)拋物線的準(zhǔn)線l:x=-2與x軸交于點F′,作MB⊥l于點B,NA⊥l于點A,則|AN|=2,|FF′|=4.在直角梯形ANFF′中,由中位線定理,知|BM|==3.由拋物線的定義,知|MF|=|MB|=3,結(jié)合題意,有|MN|=|MF|=3,所以|FN|=|FM|+|MN|=6,故選B.
優(yōu)解:設(shè)N(0,a),由題意知F(2,0),則M,因為點M在拋物線上,所以=8,解得a=±4,所以N 43、(0,±4),所以|FN|==6,故選B.
答案:B
8.[2019·山西第一次聯(lián)考]已知拋物線y2=2px(p>0)的焦點為F,過點F的直線與該拋物線交于P,Q兩個不同的點,P,Q兩點在拋物線的準(zhǔn)線上的射影分別為M,N,若|MN|=4,|NF|=4,則p=( )
A. B.2
C.2 D.4
解析:通解:易得拋物線的準(zhǔn)線l:x=-.設(shè)P(x1,y1),Q(x2,y2),由題意可得F,M,N,故|MF|2=2+(y1-0)2=p2+y,即(4)2=p2+y,即y=48-p2.|NF|2=2+(y2-0)2=p2+y,即42=p2+y,即y=16-p2.又直線PQ過焦點F,所以y1y 44、2=-p2,所以(y1y2)2=(-p2)2,即yp=(48-p2)(16-p2)=p4,整理得p2=12,所以p=2.
優(yōu)解:根據(jù)題意,得拋物線的準(zhǔn)線方程為x=-,F(xiàn),設(shè)直線PQ的方程為x=ty+,與拋物線方程y2=2px聯(lián)立,得y2-2pty-p2=0,設(shè)P(x1,y1),Q(x2,y2),則y1y2=-p2,設(shè)MN與x軸的交點為H,則由題意可得M,N,=(p,-y1),=(p,-y2),·=p2+y1y2=0,故MF⊥NF,所以|MN|==8,所以由等面積法可得p=|FH|===2.
答案:C
9.[2019·惠州調(diào)研]設(shè)拋物線y2=4x的焦點為F,過點(2,0)的直線與拋物線交于 45、A,B兩點,與拋物線的準(zhǔn)線交于點C,若=,則|AF|=( )
A. B.4
C.3 D.2
解析:設(shè)過點(2,0)的直線的方程為y=k(x-2)(k≠0),A(x1,y1),B(x2,y2),將直線方程代入拋物線方程得,k2x2-4(1+k2)x+4k2=0,由根與系數(shù)的關(guān)系得x1·x2=4?、?分別過點A,B作準(zhǔn)線的垂線AA1,BB1,垂足分別為點A1,B1,則====,即5x1-2x2+3=0?、?,由①②得x1=1或x1=-(舍去),∴|AF|=x1+1=2,故選D.
答案:D
10.[2019·山西八校聯(lián)考]已知A是拋物線y2=-4x上的動點,點A在y軸上的射影是點C,B是圓 46、D:(x-3)2+(y-2)2=1上的動點,則|AB|+|AC|的最小值是________.
解析:圓D:(x-3)2+(y-2)2=1的圓心為D(3,2),半徑r=1.拋物線y2=-4x的焦點坐標(biāo)為F(-1,0),準(zhǔn)線方程為x=1.如圖,設(shè)點A在拋物線準(zhǔn)線上的射影為點H,則|AB|+|AC|=|AB|+|AH|-1.連接AF,由拋物線的定義可知|AH|=|AF|,∴|AB|+|AC|=|AB|+|AF|-1.易知D,B,A,F(xiàn)四點共線時,|AB|+|AF|取得最小值,連接DF,則(|AB|+|AF|)min=|DF|-r=-1=2-1,∴(|AB|+|AC|)min=2-2.
答案:2-2
21
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