金版教程高考數(shù)學文二輪復(fù)習講義:第二編 專題整合突破 專題三 三角函數(shù)與解三角形 第三講 圓錐曲線的綜合應(yīng)用 Word版含解析
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1、 高考數(shù)學精品復(fù)習資料 2019.5 第三講 圓錐曲線的綜合應(yīng)用 必記公式及概念] 1.定值、定點問題在變化中所表現(xiàn)出來的不變的量,用變化的量表示問題中的直線方程、數(shù)量積、比例關(guān)系等,這些直線方程、數(shù)量積、比例關(guān)系不受變化的量所影響的一個點,就是要求的定點,解決這類問題的關(guān)鍵就是引進參數(shù)表示直線方程、數(shù)量積、比例關(guān)系等,根據(jù)等式的恒成立、數(shù)式變換等尋找不受參數(shù)影響的量. 2.圓錐曲線中最值問題:主要是求線段長度的最值、三角形面積的最值等. 3.圓錐曲線中的范圍問題:關(guān)鍵是選取合適的變量建立目標函數(shù)和不等關(guān)系.該問題
2、主要有以下三種情況: (1)距離型:若涉及焦點,則可以考慮將圓錐曲線定義和平面幾何性質(zhì)結(jié)合起來求解;若是圓錐曲線上的點到直線的距離,則可設(shè)出與已知直線平行的直線方程,再代入圓錐曲線方程中,用判別式等于零求得切點坐標,這個切點就是距離取得最值的點,若是在圓或橢圓上,則可將點的坐標以參數(shù)形式設(shè)出,轉(zhuǎn)化為三角函數(shù)的最值求解. (2)斜率、截距型:一般解法是將直線方程代入圓錐曲線方程中,利用判別式列出對應(yīng)的不等式,解出參數(shù)的范圍,如果給出的只是圓錐曲線的一部分,則需要結(jié)合圖形具體分析,得出相應(yīng)的不等關(guān)系. (3)面積型:求面積型的最值,即求兩個量的乘積的范圍,可以考慮能否使用不等式求解,或者消元
3、轉(zhuǎn)化為某個參數(shù)的函數(shù)關(guān)系,用函數(shù)方法求解. 4.探究性問題:有關(guān)圓錐曲線中的探究性問題,一般假設(shè)滿足條件的量存在,以此為基礎(chǔ)進行推理. 失分警示] 1.求軌跡方程時要注意它的純粹性與完備性. 2.使用函數(shù)方法求解最值和范圍時,需選擇合適的變量.解題時易忽略變量的范圍,導(dǎo)致結(jié)果的錯誤. 3.直線與雙曲線交于一點時,不一定相切,反之,直線與雙曲線相切時,只有一個交點. 4.在解決直線與圓錐曲線問題時,若需設(shè)直線方程,易忽略直線斜率不存在的情況. 考點 求軌跡方程 典例示法 典例1 20xx全國卷Ⅰ]設(shè)圓x2+y2+2x-15=0的圓心為A,直線l過點B(1,0)且與
4、x軸不重合,l交圓 A于C,D兩點,過B作AC的平行線交AD于點E. (1)證明|EA|+|EB|為定值,并寫出點E的軌跡方程; (2)設(shè)點E的軌跡為曲線C1,直線l交C1于M,N兩點,過B且與l垂直的直線與圓A交于P,Q兩點,求四邊形MPNQ面積的取值范圍. 解] (1)證明:因為|AD|=|AC|,EB∥AC,故∠EBD=∠ACD=∠ADC. 所以|EB|=|ED|,故|EA|+|EB|=|EA|+|ED|=|AD|. 又圓A的標準方程為(x+1)2+y2=16,從而|AD|=4,所以|EA|+|EB|=4. 由題設(shè)得A(-1,0),B(1,0),|AB|=2,由橢圓定義可得點
5、E的軌跡方程為+=1(y≠0). (2)當l與x軸不垂直時,設(shè)l的方程為y=k(x-1)(k≠0),M(x1,y1),N(x2,y2). 由得(4k2+3)x2-8k2x+4k2-12=0, 則x1+x2=,x1x2=, 所以|MN|=|x1-x2|=. 過點B(1,0)且與l垂直的直線m:y=-(x-1),A到m的距離為, 所以|PQ|=2=4. 故四邊形MPNQ的面積 S=|MN||PQ|=12. 可得當l與x軸不垂直時,四邊形MPNQ面積的取值范圍為(12,8). 當l與x軸垂直時,其方程為x=1,|MN|=3,|PQ|=8,四邊形MPNQ的面積為12. 綜上,四邊
6、形MPNQ面積的取值范圍為12,8). 求軌跡方程的常用方法 (1)直接法:直接利用條件建立x,y之間的關(guān)系f(x,y)=0. (2)待定系數(shù)法:已知所求曲線的類型,先根據(jù)條件設(shè)出所求曲線的方程,再由條件確定其待定系數(shù). (3)定義法:先根據(jù)條件得出動點的軌跡是某種已知曲線,再由曲線的定義直接寫出動點的軌跡方程. (4)相關(guān)點法:動點P(x,y)依賴于另一動點Q(x0,y0)的變化而變化,并且Q(x0,y0)又在某已知曲線上,則可先用x,y的代數(shù)式表示x0,y0,再將x0,y0代入已知曲線得要求的軌跡方程. (5)參數(shù)法:當動點P(x,y)的坐標之間的關(guān)系不易直接找到,也沒有相
7、關(guān)點可用時,可考慮將x,y均用一中間變量(參數(shù))表示,得參數(shù)方程,再消去參數(shù)得普通方程. 針對訓(xùn)練 如圖,拋物線C1:x2=4y,C2:x2=-2py(p>0).點M(x0,y0)在拋物線C2上,過M作C1的切線,切點為A,B(M為原點O時,A,B重合于O).當x0=1-時,切線MA的斜率為-. (1)求p的值; (2)當M在C2上運動時,求線段AB中點N的軌跡方程(A,B重合于O時,中點為O). 解 (1)因為拋物線 C1:x2=4y上任意一點(x,y)的切線斜率為y′=,且切線MA的斜率為-, 所以A點坐標為. 故切線MA的方程為y=-(x+1)+. 因為點M(1-,y
8、0)在切線MA及拋物線C2上, 于是y0=-(2-)+=-.① y0=-=-.② 由①②得p=2. (2)設(shè)N(x,y),A,B,x1≠x2,由N為線段AB中點知 x=③ y=④ 切線MA,MB的方程為 y=(x-x1)+,⑤ y=(x-x2)+.⑥ 由⑤⑥得MA,MB的交點M(x0,y0)的坐標為 x0=,y0=. 因為點M(x0,y0)在C2上,即x=-4y0, 所以x1x2=-.⑦ 由③④⑦得 x2=y(tǒng),x≠0. 當x1=x2時,A,B重合于原點O,AB中點N為O,坐標滿足x2=y(tǒng). 因此AB中點N的軌跡方程為x2=y(tǒng). 考點 最值與范圍問題
9、 典例示法 題型1 距離、面積的最值問題 典例2 20xx浙江高考] 如圖,設(shè)橢圓C:+=1(a>b>0),動直線l與橢圓C只有一個公共點P,且點P在第一象限. (1)已知直線l的斜率為k,用a,b,k表示點P的坐標; (2)若過原點O的直線l1與l垂直,證明:點P到直線l1的距離的最大值為a-b. 解] (1)設(shè)直線l的方程為y=kx+m(k<0),由消去y得(b2+a2k2)x2+2a2kmx+a2m2-a2b2=0. 由于l與C只有一個公共點,故Δ=0,即b2-m2+a2k2=0,解得點P的坐標為. 又點P在第一象限, 故點P的坐標為P. (2)證明:由于直線l1
10、過原點O且與l垂直,故直線l1的方程為x+ky=0, 所以點P到直線l1的距離 d=, 整理得d=. 因為a2k2+≥2ab, 所以≤=a-b, 當且僅當k2=時等號成立. 所以,點P到直線l1的距離的最大值為a-b. 題型2 求幾何量、參數(shù)范圍問題 典例3 20xx天津高考]已知橢圓+=1(a>b>0)的左焦點為F(-c,0),離心率為,點M在橢圓上且位于第一象限,直線FM被圓x2+y2=截得的線段的長為c,|FM|=. (1)求直線FM的斜率; (2)求橢圓的方程; (3)設(shè)動點P在橢圓上,若直線FP的斜率大于,求直線OP(O為原點)的斜率的取值范圍. 解] (
11、1)由已知有=,又由a2=b2+c2,可得a2=3c2,b2=2c2. 設(shè)直線FM的斜率為k(k>0),則直線FM的方程為y=k(x+c).由已知,有2+2=2,解得k=. (2)由(1)得橢圓方程為+=1,直線FM的方程為y=(x+c),兩個方程聯(lián)立,消去y,整理得3x2+2cx-5c2=0,解得x=-c,或x=c.因為點M在第一象限,可得M的坐標為.由|FM|==,解得c=1,所以橢圓的方程為+=1. (3)設(shè)點P的坐標為(x,y),直線FP的斜率為t,得t=,即y=t(x+1)(x≠-1),與橢圓方程聯(lián)立得消去y,整理得2x2+3t2(x+1)2=6.又由已知,得t= >,解得-<
12、x<-1,或-1
13、方法 一般題目中沒有給出明確的不等關(guān)系,首先需要根據(jù)已知條件進行轉(zhuǎn)化,利用圓錐曲線的幾何性質(zhì)及曲線上點的坐標確定不等關(guān)系;然后構(gòu)造目標函數(shù),把原問題轉(zhuǎn)化為求函數(shù)的值域或引入?yún)?shù)根據(jù)參數(shù)范圍求解,解題時應(yīng)注意挖掘題目中的隱含條件,尋找量與量之間的轉(zhuǎn)化. 考點 定點與定值問題 典例示法 題型1 定點的證明與探究 典例4 20xx四川高考] 如圖,橢圓E:+=1(a>b>0)的離心率是,過點P(0,1)的動直線l與橢圓相交于A,B兩點.當直線l平行于x軸時,直線l被橢圓E截得的線段長為2. (1)求橢圓E的方程; (2)在平面直角坐標系xOy中,是否存在與點
14、P不同的定點Q,使得=恒成立?若存在,求出點Q的坐標;若不存在,請說明理由. 解] (1)由已知,點(,1)在橢圓E上. 因此, 解得a=2,b=. 所以橢圓E的方程為+=1. (2)當直線l與x軸平行時,設(shè)直線l與橢圓相交于C,D兩點. 如果存在定點Q滿足條件,則有==1,即|QC|=|QD|. 所以Q點在y軸上,可設(shè)Q點的坐標為(0,y0). 當直線l與x軸垂直時,設(shè)直線l與橢圓相交于M,N兩點, 則M,N的坐標分別為(0,),(0,-). 由=,有=,解得y0=1,或y0=2. 所以,若存在不同于點P的定點Q滿足條件,則Q點坐標只可能為(0,2). 下面證明:對任
15、意直線l,均有=. 當直線l的斜率不存在時,由上可知,結(jié)論成立. 當直線l的斜率存在時,可設(shè)直線l的方程為y=kx+1,A,B的坐標分別為(x1,y1),(x2,y2). 聯(lián)立得(2k2+1)x2+4kx-2=0. 其判別式Δ=(4k)2+8(2k2+1)>0, 所以x1+x2=-,x1x2=-. 因此+==2k. 易知,點B關(guān)于y軸對稱的點B′的坐標為(-x2,y2). 又kQA== =k-, kQB′===-k+=k-, 所以kQA=kQB′,即Q,A,B′三點共線. 所以===. 故存在與P不同的定點Q(0,2),使得=恒成立. 題型2 定值的證明與探
16、究 典例5 20xx河南六市聯(lián)考]如圖,在平面直角坐標系xOy中,已知R(x0,y0)是橢圓C:+=1上的一點,從原點O向圓R:(x-x0)2+(y-y0)2=8作兩條切線,分別交橢圓于點P,Q. (1)若R點在第一象限,且直線OP,OQ互相垂直,求圓R的方程; (2)若直線OP,OQ的斜率存在,并記為k1,k2,求k1k2的值; (3)試問|OP|2+|OQ|2是否為定值?若是,求出該值;若不是,說明理由. 解] (1)設(shè)圓R的半徑為r,由圓R的方程知r=2,因為直線OP,OQ互相垂直,且和圓R相切,所以|OR|=r=4,即 x+y=16,① 又點R在橢圓C上,所以+=1
17、,② 聯(lián)立①②,解得 所以,圓R的方程為(x-2)2+(y-2)2=8. (2)因為直線OP:y=k1x和OQ:y=k2x都與圓R相切,所以=2,=2, 化簡得(x-8)k-2x0y0k1+y-8=0,(x-8)k-2x0y0k2+y-8=0, 所以k1,k2是方程(x-8)k2-2x0y0k+y-8=0的兩個不相等的實數(shù)根,由根與系數(shù)的關(guān)系得k1k2=, 因為點R(x0,y0)在橢圓C上,所以+=1, 即y=12-x, 所以k1k2==-. (3)解法一:當直線OP,OQ不落在坐標軸上時,設(shè)P(x1,y1),Q(x2,y2), 由(2)知2k1k2+1=0, 所以+1=
18、0,故yy=xx. 因為P(x1,y1),Q(x2,y2)在橢圓C上, 所以+=1,+=1, 即y=12-x,y=12-x, 所以=xx, 整理得x+x=24, 所以y+y=+=12, 所以|OP|2+|OQ|2=x+y+x+y=(x+x)+(y+y)=36. 解法二:(ⅰ)當直線OP,OQ不落在坐標軸上時,設(shè)P(x1,y1),Q(x2,y2). 聯(lián)立解得x=,y=, 所以x+y=, 同理,得x+y=, 由(2)知k1k2=-,所以|OP|2+|OQ|2=x+y+x+y=+=+==36. (ⅱ)當直線OP,OQ落在坐標軸上時,顯然有|OP|2+|OQ|2=36. 綜
19、上|OP|2+|OQ|2=36. 1.過定點問題的兩大類型及解法 (1)動直線l過定點問題.解法:設(shè)動直線方程(斜率存在)為y=kx+t,由題設(shè)條件將t用k表示為t=mk,得y=k(x+m),故動直線過定點(-m,0). (2)動曲線C過定點問題.解法:引入?yún)⒆兞拷⑶€C的方程,再根據(jù)其對參變量恒成立,令其系數(shù)等于零,得出定點. 2.求解定值問題的三個步驟 (1)由特例得出一個值,此值一般就是定值; (2)證明定值,有時可直接證明定值,有時將問題轉(zhuǎn)化為代數(shù)式,可證明該代數(shù)式與參數(shù)(某些變量)無關(guān);也可令系數(shù)等于零,得出定值; (3)得出結(jié)論. 考點 存在性問題
20、典例示法
題型1 點的存在性問題
典例6 20xx北京高考]已知橢圓C:+=1(a>b>0)的離心率為,點P(0,1)和點A(m,n)(m≠0)都在橢圓C上,直線PA交x軸于點M.
(1)求橢圓C的方程,并求點M的坐標(用m,n表示);
(2)設(shè)O為原點,點B與點A關(guān)于x軸對稱,直線PB交x軸于點N.問:y軸上是否存在點Q,使得∠OQM=∠ONQ?若存在,求點Q的坐標;若不存在,說明理由.
解] (1)由題意得解得a2=2.
故橢圓C的方程為+y2=1.
設(shè)M(xM,0).
因為m≠0,所以-1 21、與點A關(guān)于x軸對稱,所以B(m,-n).
設(shè)N(xN,0),則xN=.
“存在點Q(0,yQ)使得∠OQM=∠ONQ”等價于“存在點Q(0,yQ)使得=”,即yQ滿足y=|xM||xN|.
因為xM=,xN=,+n2=1,
所以y=|xM||xN|==2.
所以yQ=或yQ=-.
故在y軸上存在點Q,使得∠OQM=∠ONQ.點Q的坐標為(0,)或(0,-).
題型2 直線的存在性問題
典例7 20xx廣西質(zhì)檢]已知橢圓C:+=1(a>b>0)的右焦點為F(1,0),短軸的一個端點B到點F的距離等于焦距.
(1)求橢圓C的方程;
(2)過點F的直線l與橢圓C交于不同的兩點M 22、,N,是否存在直線l,使得△BFM與△BFN的面積比值為2?若存在,求出直線l的方程;若不存在,說明理由.
解] (1)由已知得c=1,a=2c=2,b2=a2-c2=3,
所以橢圓C的方程為+=1.
(2)=2等價于=2,
當直線l的斜率不存在時,=1,不符合題意,舍去;
當直線l的斜率存在時,設(shè)直線l的方程為y=k(x-1),
由消去x并整理得(3+4k2)y2+6ky-9k2=0,
設(shè)M(x1,y1),N(x2,y2),則y1+y2=-①
y1y2=②
由=2得y1=-2y2③
由①②③解得k=,
因此存在直線l:y=(x-1),使得△BFM與△BFN的面積比值為2 23、.
題型3 參數(shù)的存在性問題
典例8 20xx金版原創(chuàng)]已知F是拋物線C:x2=2py,p>0的焦點,G,H是拋物線C上不同的兩點,且|GF|+|HF|=3,線段GH的中點到x軸的距離為.點P(0,4),Q(0,8),曲線D上的點M滿足=0.
(1)求拋物線C和曲線D的方程;
(2)是否存在直線l:y=kx+m分別與拋物線C相交于點A,B(A在B的左側(cè))、與曲線D相交于點S,T(S在T的左側(cè)),使得△OAT與△OBS的面積相等?若存在,求出m的取值范圍;若不存在,說明理由.
解] (1)由拋物線定義知+=,得p=,
故拋物線的方程為x2=y(tǒng).
由=0得點M的軌跡D是以P 24、Q為直徑的圓,其方程為x2+(y-6)2=4.
(2)由△OAT與△OBS的面積相等得|AT|=|BS|,
則|AS|=|BT|,
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),S(x3,y3),T(x4,y4),
由=(x3-x1,y3-y1),=(x2-x4,y2-y4),
且=得x3-x1=x2-x4,即x1+x2=x4+x3.
(ⅰ)當直線l的斜率為0時,l的方程為y=m,此時只需點(0,m)在圓D內(nèi)即可,此時4 25、由方程組得
(1+k2)x2+2k(m-6)x+(m-6)2-4=0,
直線l與圓D交于S,T兩點,所以圓心D(0,6)到直線l的距離d= 26、而要推導(dǎo)出存在的條件時,先假設(shè)成立,再推出條件;
③當條件和結(jié)論都不知,按常規(guī)法解題很難時,可先由特殊情況探究,再推廣到一般情況.
全國卷高考真題調(diào)研]
1.20xx全國卷Ⅰ]已知M(x0,y0)是雙曲線C:-y2=1上的一點,F(xiàn)1,F(xiàn)2是C的兩個焦點.若<0,則y0的取值范圍是( )
A. B.
C. D.
答案 A
解析 由題意知a2=2,b2=1,所以c2=3,不妨設(shè)F1(-,0),F(xiàn)2(,0),所以=(--x0,-y0),=(-x0,-y0),所以=x-3+y=3y-1<0,所以- 27、上,A是E的左頂點,斜率為k(k>0)的直線交E于A,M兩點,點N在E上,MA⊥NA.
(1)當t=4,|AM|=|AN|時,求△AMN的面積;
(2)當2|AM|=|AN|時,求k的取值范圍.
解 (1)設(shè)M(x1,y1),則由題意知y1>0.
當t=4時,E的方程為+=1,A(-2,0).
由已知及橢圓的對稱性知,直線AM的傾斜角為.
因此直線AM的方程為y=x+2.
將x=y(tǒng)-2代入+=1得7y2-12y=0.
解得y=0或y=,所以y1=.因此△AMN的面積S△AMN=2=.
(2)由題意知t>3,k>0,A(-,0).將直線AM的方程y=k(x+)代入+=1得
( 28、3+tk2)x2+2tk2x+t2k2-3t=0.
由x1(-)=得x1=,故
|AM|=|x1+|=.
由題設(shè)知,直線AN的方程為y=-(x+),故同理可得|AN|=.
由2|AM|=|AN|得=,即(k3-2)t=3k(2k-1).
當k=時上式不成立,因此t=.
t>3等價于=<0,即
<0.
由此得或解得 29、OM與C交于點P,四邊形OAPB能否為平行四邊形?若能,求此時l的斜率;若不能,說明理由.
解 (1)證明:設(shè)直線l:y=kx+b(k≠0,b≠0),A(x1,y1),B(x2,y2),M(xM,yM).
將y=kx+b代入9x2+y2=m2得(k2+9)x2+2kbx+b2-m2=0,故xM==,yM=kxM+b=.
于是直線OM的斜率kOM==-,即kOMk=-9.
所以直線OM的斜率與l的斜率的乘積為定值.
(2)四邊形OAPB能為平行四邊形.
因為直線l過點,所以l不過原點且與C有兩個交點的充要條件是k>0,k≠3.
由(1)得OM的方程為y=-x.
設(shè)點P的橫坐標為x 30、P.
由得x=,即xP=.
將點的坐標代入l的方程得b=,因此xM=.
四邊形OAPB為平行四邊形當且僅當線段AB與線段OP互相平分,即xP=2xM.
于是=2,解得k1=4-,k2=4+.
因為ki>0,ki≠3,i=1,2,所以當l的斜率為4-或4+時,四邊形OAPB為平行四邊形.
其它省市高考題借鑒]
4.20xx北京高考]已知橢圓C:+=1(a>b>0)的離心率為,A(a,0),B(0,b),O(0,0),△OAB的面積為1.
(1)求橢圓C的方程;
(2)設(shè)P是橢圓C上一點,直線PA與y軸交于點M,直線PB與x軸交于點N.
求證:|AN||BM|為定值.
解 ( 31、1)由題意得解得a=2,b=1.
所以橢圓C的方程為+y2=1.
(2)證明:由(1)知,A(2,0),B(0,1).
設(shè)P(x0,y0),則x+4y=4.
當x0≠0時,直線PA的方程為y=(x-2).
令x=0,得yM=-,從而|BM|=|1-yM|=.
直線PB的方程為y=x+1.
令y=0,得xN=-,從而|AN|=|2-xN|=.
所以|AN||BM|=
=
=
=4.
當x0=0時,y0=-1,|BM|=2,|AN|=2,
所以|AN||BM|=4.
綜上,|AN||BM|為定值.
5.20xx山東高考]平面直角坐標系xOy中,已知橢圓C:+=1(a> 32、b>0)的離心率為,左、右焦點分別是F1,F(xiàn)2.以F1為圓心以3為半徑的圓與以F2為圓心以1為半徑的圓相交,且交點在橢圓C上.
(1)求橢圓C的方程;
(2)設(shè)橢圓E:+=1,P為橢圓C上任意一點.過點P的直線y=kx+m交橢圓E于A,B兩點,射線PO交橢圓E于點Q.
(ⅰ)求的值;
(ⅱ)求△ABQ面積的最大值.
解 (1)由題意知2a=4,則a=2.
又=,a2-c2=b2,
可得b=1,
所以橢圓C的方程為+y2=1.
(2)由(1)知橢圓E的方程為+=1.
(ⅰ)設(shè)P(x0,y0),=λ,
由題意知Q(-λx0,-λy0).
因為+y=1,
又+=1,即=1, 33、
所以λ=2,即=2.
(ⅱ)設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2).
將y=kx+m代入橢圓E的方程,
可得(1+4k2)x2+8kmx+4m2-16=0.
由Δ>0,可得m2<4+16k2,①
則有x1+x2=-,x1x2=,
所以|x1-x2|=.
因為直線y=kx+m與y軸交點的坐標為(0,m),
所以△OAB的面積S=|m||x1-x2|
=
=
=2 .
設(shè)=t.
將y=kx+m代入橢圓C的方程,
可得(1+4k2)x2+8kmx+4m2-4=0,
由Δ≥0,可得m2≤1+4k2.②
由①②可知0 34、當t=1,即m2=1+4k2時取得最大值2.
由(ⅰ)知,△ABQ面積為3S,
所以△ABQ面積的最大值為6.
一、選擇題
1.20xx天津津南一模]平面直角坐標系中,已知兩點A(3,1),B(-1,3),若點C滿足=λ1+λ2(O為原點),其中λ1,λ2∈R,且λ1+λ2=1,則點C的軌跡是( )
A.直線 B.橢圓
C.圓 D.雙曲線
答案 A
解析 設(shè)C(x,y),因為=λ1+λ2,所以(x,y)=λ1(3,1)+λ2(-1,3),即
解得又λ1+λ2=1,
所以+=1,即x+2y=5,所以點C的軌跡為直線,故選A.
2.20xx長春質(zhì)檢]過雙曲線 35、x2-=1的右支上一點P,分別向圓C1:(x+4)2+y2=4和圓C2:(x-4)2+y2=1作切線,切點分別為M,N,則|PM|2-|PN|2的最小值為( )
A.10 B.13
C.16 D.19
答案 B
解析 由題可知,|PM|2-|PN|2=(|PC1|2-4)-(|PC2|2-1),因此|PM|2-|PN|2=|PC1|2-|PC2|2-3=(|PC1|-|PC2|)(|PC1|+|PC2|)-3=2(|PC1|+|PC2|)-3≥2|C1C2|-3=13.故選B.
3.20xx山西質(zhì)檢]已知F1、F2分別是雙曲線-=1(a>0,b>0)的左、右焦點,且|F1F 36、2|=2,若P是該雙曲線右支上的一點,且滿足|PF1|=2|PF2|,則△PF1F2面積的最大值是( )
A.1 B.
C. D.2
答案 B
解析 ∵
∴|PF1|=4a,|PF2|=2a,
設(shè)∠F1PF2=θ,∴cosθ==,
∴S2△PF1F2=2
=16a4
=-92≤,
當且僅當a2=時,等號成立,故S△PF1F2的最大值是,故選B.
4.20xx云南統(tǒng)檢]已知雙曲線M的焦點F1、F2在x軸上,直線x+3y=0是雙曲線M的一條漸近線,點P在雙曲線M上,且=0,如果拋物線y2=16x的準線經(jīng)過雙曲線M的一個焦點,那么||||=( )
A.21 B 37、.14
C.7 D.0
答案 B
解析 設(shè)雙曲線方程為-=1(a>0,b>0),
∵直線x+3y=0是雙曲線M的一條漸近線,
∴=①
又拋物線的準線為x=-4,∴c=4②
又a2+b2=c2③
∴由①②③得a=3.
設(shè)點P為雙曲線右支上一點,
∴由雙曲線定義得||PF1|-|PF2||=6④
又=0,
∴⊥,
∴在Rt△PF1F2中||2+||2=82⑤
聯(lián)立④⑤,解得||||=14.
二、填空題
5.20xx河南洛陽統(tǒng)考]已知F1、F2分別是雙曲線3x2-y2=3a2(a>0)的左、右焦點,P是拋物線y2=8ax與雙曲線的一個交點,若|PF1|+|PF2| 38、=12,則拋物線的準線方程為________.
答案 x=-2
解析 將雙曲線方程化為標準方程得-=1,拋物線的準線為x=-2a,聯(lián)立?x=3a,即點P的橫坐標為3a.而由?|PF2|=6-a,又易知F2為拋物線的焦點,
∴|PF2|=3a+2a=6-a,得a=1,∴拋物線的準線方程為x=-2.
6.20xx南昌一模]已知拋物線C:x2=4y的焦點為F,過點F且斜率為1的直線與拋物線相交于M,N兩點.設(shè)直線l是拋物線C的切線,且l∥MN,P為l上一點,則的最小值為________.
答案?。?4
解析 由題意知F(0,1),所以過點F且斜率為1的直線方程為y=x+1,代入x2=4y 39、,整理得x2-4x-4=0,解得x=22,所以可取M(2-2,3-2),N(2+2,3+2),因為l∥MN,所以可設(shè)l的方程為y=x+m,代入x2=4y,整理得x2-4x-4m=0,又直線l與拋物線相切,所以Δ=(-4)2-4(-4m)=0,所以m=-1,l的方程為y=x-1.設(shè)點P(x,x-1),則=(2-x-2,4-x-2),=(2-x+2,4-x+2),=(2-x)2-8+(4-x)2-8=2x2-12x+4=2(x-3)2-14≥-14.
7.20xx石家莊質(zhì)檢]設(shè)拋物線C:y2=4x的焦點為F,過F的直線l與拋物線交于A,B兩點,M為拋物線C的準線與x軸的交點,若tan∠AMB=2 40、,則|AB|=________.
答案 8
解析 依題意作出圖象如圖所示,設(shè)l:x=my+1,A(x1,y1),B(x2,y2),由得,y2-4my-4=0,∴y1+y2=4m,y1y2=-4,x1x2==1,x1+x2=m(y1+y2)+2=4m2+2,
∵tan∠AMB=tan(∠AMF+∠BMF),
∴=2,
=2,y1-y2=4m2,
∴4=4m2,m2=1,
∴|AB|=|AF|+|BF|=x1+1+x2+1=4m2+4=8.
三、解答題
8.20xx合肥質(zhì)檢]設(shè)A,B為拋物線y2=x上相異兩點,其縱坐標分別為1,-2,分別以A,B為切點作拋物線的切線l1,l2 41、,設(shè)l1,l2相交于點P.
(1)求點P的坐標;
(2)M為A,B間拋物線段上任意一點,設(shè)=λ+μ,試判斷+是否為定值?如果為定值,求出該定值;如果不是定值,請說明理由.
解 (1)知A(1,1),B(4,-2),設(shè)點P坐標為(xP,yP),
切線l1:y-1=k(x-1),聯(lián)立
由拋物線與直線l1相切,解得k=,
即l1:y=x+,同理l2:y=-x-1,
聯(lián)立l1,l2的方程,可解得
即點P的坐標為.
(2)設(shè)M(y,y0),且-2≤y0≤1,由=λ+μ得
=λ+μ,
即解得
則+=+=1,即+為定值1.
9.20xx山西四校二聯(lián)]已知橢圓C:+=1(a>b>0) 42、的離心率為,以原點O為圓心,橢圓C的長半軸長為半徑的圓與直線2x-y+6=0相切.
(1)求橢圓C的標準方程;
(2)已知點A,B為動直線y=k(x-2)(k≠0)與橢圓C的兩個交點,問:在x軸上是否存在定點E,使得2+為定值?若存在,試求出點E的坐標和定值;若不存在,請說明理由.
解 (1)由e=得=,即c=a.①
又以原點O為圓心,橢圓C的長半軸長為半徑的圓為x2+y2=a2,且該圓與直線2x-y+6=0相切,
所以a==,代入①得c=2,
所以b2=a2-c2=2.
所以橢圓C的標準方程為+=1.
(2)由得(1+3k2)x2-12k2x+12k2-6=0.
設(shè)A(x1 43、,y1),B(x2,y2),
所以x1+x2=,x1x2=.
根據(jù)題意,假設(shè)x軸上存在定點E(m,0),
使得2+=(+)=為定值,
則=(x1-m,y1)(x2-m,y2)
=(x1-m)(x2-m)+y1y2
=(k2+1)x1x2-(2k2+m)(x1+x2)+(4k2+m2)
=,
要使上式為定值,即與k無關(guān),3m2-12m+10=3(m2-6),得m=.
此時,2+=m2-6=-,所以在x軸上存在定點E使得2+為定值,且定值為-.
10.20xx云南統(tǒng)考]已知焦點在y軸上的橢圓E的中心是原點O,離心率等于,以橢圓E的長軸和短軸為對角線的四邊形的周長為4.直線l:y 44、=kx+m與y軸交于點P,與橢圓E交于A,B兩個相異點,且=λ.
(1)求橢圓E的方程;
(2)是否存在m,使+λ=4?若存在,求m的取值范圍;若不存在,請說明理由.
解 (1)根據(jù)已知設(shè)橢圓E的方程為+=1(a>b>0),焦距為2c,
由已知得=,∴c=a,b2=a2-c2=.
∵以橢圓E的長軸和短軸為對角線的四邊形的周長為4,
∴4=2a=4,∴a=2,b=1.
∴橢圓E的方程為x2+=1.
(2)根據(jù)已知得P(0,m),由=λ,得-=λ(-).
∴+λ=(1+λ).
∵+λ=4,∴(1+λ)=4.
若m=0,由橢圓的對稱性得=,即+=0.
∴m=0能使+λ=4成立 45、.
若m≠0,則1+λ=4,解得λ=3.
設(shè)A(x1,kx1+m),B(x2,kx2+m),
由得(k2+4)x2+2mkx+m2-4=0,
由已知得Δ=4m2k2-4(k2+4)(m2-4)>0,即
k2-m2+4>0,
且x1+x2=,x1x2=.
由=3得-x1=3x2,即x1=-3x2.
∴3(x1+x2)2+4x1x2=0,
∴+=0,即m2k2+m2-k2-4=0.
當m2=1時,m2k2+m2-k2-4=0不成立.
∴k2=.
∵k2-m2+4>0,
∴-m2+4>0,即>0.
∴1 46、,或m=0,或1 47、∵直線l:y=kx+2的斜率為k,∴切線平行于AB.
證法二:設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),把y=kx+2代入y=2x2中,得2x2-kx-2=0,
∴x1+x2=.
∵xN=xM==,∴N點的坐標為.
設(shè)拋物線在點N處的切線l1的方程為y-=m,
將y=2x2代入上式得2x2-mx+-=0,
∵直線l1與拋物線C相切,∴Δ=m2-8=m2-2mk+k2=(m-k)2=0,
∴m=k,即l1∥AB.
(2)假設(shè)存在實數(shù)k,使以AB為直徑的圓M經(jīng)過點N.
∵M是AB的中點,∴|MN|=|AB|.
由(1)知yM=(y1+y2)=(kx1+2+kx2+2)=k(x1+x 48、2)+4]==+2,
∵MN⊥x軸,∴|MN|=|yM-yN|=+2-=.
∵|AB|===.
∴=,∴k=2,
∴存在實數(shù)k=2,使以AB為直徑的圓M經(jīng)過點N.
12.20xx湖南聯(lián)考]已知圓F1:(x+1)2+y2=r2與F2:(x-1)2+y2=(4-r)2(0 49、Q,
由已知得|F1F2|=2,|QF1|=r,|QF2|=4-r,
故|QF1|+|QF2|=4>|F1F2|,
因此曲線E是長軸長2a=4,焦距2c=2的橢圓,且
b2=a2-c2=3,
所以曲線E的方程為+=1.
(2)(ⅰ)由曲線E的方程得上頂點M(0,),
記A(x1,y1),B(x2,y2),由題意知x1≠0,x2≠0.
若直線AB的斜率不存在,則直線AB的方程為x=x1,
故y1=-y2,且y=y(tǒng)=3,
因此,kMAkMB==-=,
與已知不符,因此直線AB的斜率存在.
設(shè)直線AB:y=kx+m,代入橢圓E的方程+=1,
得(3+4k2)x2+8kmx+ 50、4(m2-3)=0.①
因為直線AB與曲線E有公共點A,B,
所以方程①有兩個非零不等實根x1,x2,
所以x1+x2=-,x1x2=.
又kAM==,kMB==.
由kAMkBM=得4(kx1+m-)(kx2+m-)=x1x2,即(4k2-1)x1x2+4k(m-)(x1+x2)+4(m-)2=0,
所以4(m2-3)(4k2-1)+4k(m-)(-8km)+4(m-)2(3+4k2)=0,
化簡得m2-3m+6=0,故m=或m=2.
結(jié)合x1x2≠0知m=2,
即直線AB恒過定點N(0,2).
(ⅱ)由Δ>0且m=2得k>或k<-,
又S△ABM=|S△ANM-S△B 51、NM|=|MN||x1-x2|
=
=
==≤,
當且僅當4k2-9=12,即k=時,
△ABM的面積最大,最大值為.
典題例證
20xx山東高考] 平面直角坐標系xOy中,橢圓C:+=1(a>b>0)的離心率是,拋物線E:x2=2y的焦點F是C的一個頂點.
(1)求橢圓C的方程;
(2)設(shè)P是E上的動點,且位于第一象限,E在點P處的切線l與C交于不同的兩點A,B,線段AB的中點為D.直線OD與過P且垂直于x軸的直線交于點M.
①求證:點M在定直線上;
②直線l與y軸交于點G,記△PFG的面積為S1,△PDM的面積為S2,求的最大值及取得最大值時點P的 52、坐標.
審題過程
由條件求出橢圓方程,設(shè)出P點坐標,求出切線方程后與橢圓方程聯(lián)立,順次求點D、M的坐標.
利用表面公式表示出,由函數(shù)知識求最值.注意設(shè)而不求思想的運用.
(1)由題意知=,可得:a2=4b2,
因為拋物線E的焦點F,
所以b=,a=1,
所以橢圓C的方程為x2+4y2=1.
(2)①證明:設(shè)P(m>0).
由x2=2y,可得y′=x,
所以直線l的斜率為m.
因此直線l的方程為y-=m(x-m),
即y=mx-,
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),D(x0,y0).
聯(lián)立方程
得(4m2+1)x2-4m3x+m4-1=0.
53、
由Δ>0,得0
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