2015年步步高二輪復(fù)習(xí)-專(zhuān)題六 第3講 圓錐曲線(xiàn)中的熱點(diǎn)問(wèn)題
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1、 第3講 圓錐曲線(xiàn)中的熱點(diǎn)問(wèn)題 考情解讀 1.本部分主要以解答題形式考查,往往是試卷的壓軸題之一,一般以橢圓或拋物線(xiàn)為背景,考查弦長(zhǎng)、定點(diǎn)、定值、最值、范圍問(wèn)題或探索性問(wèn)題,試題難度較大.2.求軌跡方程也是高考的熱點(diǎn)與重點(diǎn),若在客觀題中出現(xiàn)通常用定義法,若在解答題中出現(xiàn)一般用直接法、代入法、參數(shù)法或待定系數(shù)法,往往出現(xiàn)在解答題的第(1)問(wèn)中. 1.直線(xiàn)與圓錐曲線(xiàn)的位置關(guān)系 (1)直線(xiàn)與橢圓的位置關(guān)系的判定方法: 將直線(xiàn)方程與橢圓方程聯(lián)立,消去一個(gè)未知數(shù),得到一個(gè)一元二次方程.若Δ>0,則直線(xiàn)與橢圓相交;若Δ=0,則直線(xiàn)與橢圓相切;若Δ<0,則直線(xiàn)與橢圓相離. (2)直線(xiàn)與雙曲線(xiàn)
2、的位置關(guān)系的判定方法: 將直線(xiàn)方程與雙曲線(xiàn)方程聯(lián)立,消去y(或x),得到一個(gè)一元方程ax2+bx+c=0(或ay2+by+c=0). ①若a≠0,當(dāng)Δ>0時(shí),直線(xiàn)與雙曲線(xiàn)相交;當(dāng)Δ=0時(shí),直線(xiàn)與雙曲線(xiàn)相切;當(dāng)Δ<0時(shí),直線(xiàn)與雙曲線(xiàn)相離. ②若a=0時(shí),直線(xiàn)與漸近線(xiàn)平行,與雙曲線(xiàn)有一個(gè)交點(diǎn). (3)直線(xiàn)與拋物線(xiàn)的位置關(guān)系的判定方法: 將直線(xiàn)方程與拋物線(xiàn)方程聯(lián)立,消去y(或x),得到一個(gè)一元方程ax2+bx+c=0(或ay2+by+c=0). ①當(dāng)a≠0時(shí),用Δ判定,方法同上. ②當(dāng)a=0時(shí),直線(xiàn)與拋物線(xiàn)的對(duì)稱(chēng)軸平行,只有一個(gè)交點(diǎn). 2.有關(guān)弦長(zhǎng)問(wèn)題 有關(guān)弦長(zhǎng)問(wèn)題,應(yīng)注意運(yùn)用弦長(zhǎng)
3、公式及根與系數(shù)的關(guān)系,“設(shè)而不求”;有關(guān)焦點(diǎn)弦長(zhǎng)問(wèn)題,要重視圓錐曲線(xiàn)定義的運(yùn)用,以簡(jiǎn)化運(yùn)算. (1)斜率為k的直線(xiàn)與圓錐曲線(xiàn)交于兩點(diǎn)P1(x1,y1),P2(x2,y2),則所得弦長(zhǎng)|P1P2|=|x2-x1|或|P1P2|=|y2-y1|,其中求|x2-x1|與|y2-y1|時(shí)通常使用根與系數(shù)的關(guān)系,即作如下變形: |x2-x1|=, |y2-y1|=. (2)當(dāng)斜率k不存在時(shí),可求出交點(diǎn)坐標(biāo),直接運(yùn)算(利用兩點(diǎn)間距離公式). 3.弦的中點(diǎn)問(wèn)題 有關(guān)弦的中點(diǎn)問(wèn)題,應(yīng)靈活運(yùn)用“點(diǎn)差法”,“設(shè)而不求法”來(lái)簡(jiǎn)化運(yùn)算. 4.軌跡方程問(wèn)題 (1)求軌跡方程的基本步驟: ①建立適當(dāng)?shù)钠?/p>
4、面直角坐標(biāo)系,設(shè)出軌跡上任一點(diǎn)的坐標(biāo)——解析法(坐標(biāo)法). ②尋找動(dòng)點(diǎn)與已知點(diǎn)滿(mǎn)足的關(guān)系式——幾何關(guān)系. ③將動(dòng)點(diǎn)與已知點(diǎn)的坐標(biāo)代入——幾何關(guān)系代數(shù)化. ④化簡(jiǎn)整理方程——簡(jiǎn)化. ⑤證明所得方程為所求的軌跡方程——完成其充要性. (2)求軌跡方程的常用方法: ①直接法:將幾何關(guān)系直接翻譯成代數(shù)方程; ②定義法:滿(mǎn)足的條件恰適合某已知曲線(xiàn)的定義,用待定系數(shù)法求方程; ③代入法:把所求動(dòng)點(diǎn)的坐標(biāo)與已知?jiǎng)狱c(diǎn)的坐標(biāo)建立聯(lián)系; ④交軌法:寫(xiě)出兩條動(dòng)直線(xiàn)的方程直接消參,求得兩條動(dòng)直線(xiàn)交點(diǎn)的軌跡; (3)注意①建系要符合最優(yōu)化原則;②求軌跡與“求軌跡方程”不同,軌跡通常指的是圖形,而軌跡
5、方程則是代數(shù)表達(dá)式.步驟②⑤省略后,驗(yàn)證時(shí)常用途徑:化簡(jiǎn)是否同解變形,是否滿(mǎn)足題意,驗(yàn)證特殊點(diǎn)是否成立等. 熱點(diǎn)一 圓錐曲線(xiàn)中的范圍、最值問(wèn)題 例1 (2013·浙江)如圖,點(diǎn)P(0,-1)是橢圓C1:+=1(a>b>0)的一個(gè)頂點(diǎn),C1的長(zhǎng)軸是圓C2:x2+y2=4的直徑.l1,l2是過(guò)點(diǎn)P且互相垂直的兩條直線(xiàn),其中l(wèi)1交圓C2于A,B兩點(diǎn),l2交橢圓C1于另一點(diǎn)D. (1)求橢圓C1的方程; (2)求△ABD面積取最大值時(shí)直線(xiàn)l1的方程. 思維啟迪 (1)P點(diǎn)是橢圓上頂點(diǎn),圓C2的直徑等于橢圓長(zhǎng)軸長(zhǎng);(2)設(shè)直線(xiàn)l1的斜率為k,將△ABD的面積表示為關(guān)于k的函數(shù). 解 (1
6、)由題意得 所以橢圓C1的方程為+y2=1. (2)設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),D(x0,y0). 由題意知直線(xiàn)l1的斜率存在,不妨設(shè)其為k, 則直線(xiàn)l1的方程為y=kx-1. 又圓C2:x2+y2=4, 故點(diǎn)O到直線(xiàn)l1的距離 d=, 所以|AB|=2=2. 又l2⊥l1,故直線(xiàn)l2的方程為x+ky+k=0. 由 消去y,整理得(4+k2)x2+8kx=0, 故x0=-. 所以|PD|=. 設(shè)△ABD的面積為S, 則S=|AB|·|PD|=, 所以S=≤=, 當(dāng)且僅當(dāng)k=±時(shí)取等號(hào). 所以所求直線(xiàn)l1的方程為y=±x-1. 思維升華 求最值及參
7、數(shù)范圍的方法有兩種:①根據(jù)題目給出的已知條件或圖形特征列出一個(gè)關(guān)于參數(shù)的函數(shù)關(guān)系式,將其代入由題目列出的不等式(即為消元),然后求解不等式;②由題目條件和結(jié)論建立目標(biāo)函數(shù),進(jìn)而轉(zhuǎn)化為求函數(shù)的值域. 已知橢圓C的左,右焦點(diǎn)分別為F1,F(xiàn)2,橢圓的離心率為,且橢圓經(jīng)過(guò)點(diǎn)P(1,). (1)求橢圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程; (2)線(xiàn)段PQ是橢圓過(guò)點(diǎn)F2的弦,且=λ,求△PF1Q內(nèi)切圓面積最大時(shí)實(shí)數(shù)λ的值. 解 (1)e==,P(1,)滿(mǎn)足+=1, 又a2=b2+c2,∵a2=4,b2=3, ∴橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程為+=1. (2)顯然直線(xiàn)PQ不與x軸重合, 當(dāng)直線(xiàn)PQ與x軸垂直時(shí),|PQ|=3,|F1
8、F2|=2, S△PF1Q=3; 當(dāng)直線(xiàn)PQ不與x軸垂直時(shí),設(shè)直線(xiàn)PQ:y=k(x-1),k≠0代入橢圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程, 整理,得(3+4k2)y2+6ky-9k2=0, Δ>0,y1+y2=,y1·y2=. S△PF1Q=×|F1F2|×|y1-y2|=12, 令t=3+4k2,∴t>3,k2=, ∴S△PF1Q=3, ∵0<<, ∴S△PF1Q∈(0,3), ∴當(dāng)直線(xiàn)PQ與x軸垂直時(shí)S△PF1Q最大,且最大面積為3. 設(shè)△PF1Q內(nèi)切圓半徑為r, 則S△PF1Q=(|PF1|+|QF1|+|PQ|)·r=4r≤3. 即rmax=,此時(shí)直線(xiàn)PQ與x軸垂直,△PF1Q內(nèi)
9、切圓面積最大, ∴=,∴λ=1. 熱點(diǎn)二 圓錐曲線(xiàn)中的定值、定點(diǎn)問(wèn)題 例2 (2013·陜西)已知?jiǎng)訄A過(guò)定點(diǎn)A(4,0),且在y軸上截得弦MN的長(zhǎng)為8. (1)求動(dòng)圓圓心的軌跡C的方程; (2)已知點(diǎn)B(-1,0),設(shè)不垂直于x軸的直線(xiàn)l與軌跡C交于不同的兩點(diǎn)P,Q,若x軸是∠PBQ的角平分線(xiàn),證明:直線(xiàn)l過(guò)定點(diǎn). 思維啟迪 (1)設(shè)動(dòng)圓圓心坐標(biāo),利用圓的半徑、半弦長(zhǎng)和弦心距組成的直角三角形求解;(2)設(shè)直線(xiàn)方程y=kx+b,將其和軌跡C的方程聯(lián)立,再設(shè)兩個(gè)交點(diǎn)坐標(biāo),由題意知直線(xiàn)BP和BQ的斜率互為相反數(shù),推出k和b的關(guān)系,最后證明直線(xiàn)過(guò)定點(diǎn). (1)解 如圖,設(shè)動(dòng)圓圓心為O1(
10、x,y),由題意,得|O1A|=|O1M|, 當(dāng)O1不在y軸上時(shí),過(guò)O1作O1H⊥MN交MN于H,則H是MN的中點(diǎn), ∴|O1M|=, 又|O1A|=, ∴=, 化簡(jiǎn)得y2=8x(x≠0). 又當(dāng)O1在y軸上時(shí),O1與O重合,點(diǎn)O1的坐標(biāo)為(0,0)也滿(mǎn)足方程y2=8x, ∴動(dòng)圓圓心的軌跡C的方程為y2=8x. (2)證明 如圖由題意,設(shè)直線(xiàn)l的方程為y=kx+b(k≠0), P(x1,y1),Q(x2,y2), 將y=kx+b代入y2=8x中, 得k2x2+(2bk-8)x+b2=0. 其中Δ=-32kb+64>0. 由根與系數(shù)的關(guān)系得,x1+x2=,① x1x2
11、=,② ∵x軸是∠PBQ的角平分線(xiàn), ∴=-, 即y1(x2+1)+y2(x1+1)=0, (kx1+b)(x2+1)+(kx2+b)(x1+1)=0, 2kx1x2+(b+k)(x1+x2)+2b=0③ 將①②代入③得2kb2+(k+b)(8-2bk)+2k2b=0, ∴k=-b,此時(shí)Δ>0, ∴直線(xiàn)l的方程為y=k(x-1),即直線(xiàn)l過(guò)定點(diǎn)(1,0). 思維升華 (1)定值問(wèn)題就是在運(yùn)動(dòng)變化中尋找不變量的問(wèn)題,基本思想是使用參數(shù)表示要解決的問(wèn)題,證明要解決的問(wèn)題與參數(shù)無(wú)關(guān).在這類(lèi)試題中選擇消元的方向是非常關(guān)鍵的. (2)由直線(xiàn)方程確定定點(diǎn),若得到了直線(xiàn)方程的點(diǎn)斜式:y-
12、y0=k(x-x0),則直線(xiàn)必過(guò)定點(diǎn)(x0,y0);若得到了直線(xiàn)方程的斜截式:y=kx+m,則直線(xiàn)必過(guò)定點(diǎn)(0,m). 已知橢圓C的中點(diǎn)在原點(diǎn),焦點(diǎn)在x軸上,離心率等于,它的一個(gè)頂點(diǎn)恰好是拋物線(xiàn)x2=8y的焦點(diǎn). (1)求橢圓C的方程; (2)已知點(diǎn)P(2,3),Q(2,-3)在橢圓上,點(diǎn)A、B是橢圓上不同的兩個(gè)動(dòng)點(diǎn),且滿(mǎn)足∠APQ=∠BPQ,試問(wèn)直線(xiàn)AB的斜率是否為定值,請(qǐng)說(shuō)明理由. 解 (1)設(shè)橢圓C的方程為+=1(a>b>0), 則b=2.由=,a2=c2+b2,得a=4, ∴橢圓C的方程為+=1. (2)當(dāng)∠APQ=∠BPQ時(shí),PA、PB的斜率之和為0, 設(shè)直線(xiàn)P
13、A的斜率為k, 則PB的斜率為-k,PA的直線(xiàn)方程為y-3=k(x-2), 由整理得 (3+4k2)x2+8(3-2k)kx+4(3-2k)2-48=0, x1+2=, 同理PB的直線(xiàn)方程為y-3=-k(x-2), 可得x2+2==. ∴x1+x2=,x1-x2=, kAB== ==, ∴直線(xiàn)AB的斜率為定值. 熱點(diǎn)三 圓錐曲線(xiàn)中的探索性問(wèn)題 例3 已知橢圓C1、拋物線(xiàn)C2的焦點(diǎn)均在x軸上,C1的中心和C2的頂點(diǎn)均為原點(diǎn)O,從每條曲線(xiàn)上各取兩個(gè)點(diǎn),將其坐標(biāo)記錄于下表中: x 3 -2 4 y -2 0 -4 (1)求C1,C2的標(biāo)準(zhǔn)方程; (
14、2)是否存在直線(xiàn)l滿(mǎn)足條件:①過(guò)C2的焦點(diǎn)F;②與C1交于不同的兩點(diǎn)M,N,且滿(mǎn)足⊥?若存在,求出直線(xiàn)l的方程;若不存在,說(shuō)明理由. 思維啟迪 (1)比較橢圓及拋物線(xiàn)方程可知,C2的方程易求,確定其上兩點(diǎn),剩余兩點(diǎn),利用待定系數(shù)法求C1方程. (2) 聯(lián)立方程,轉(zhuǎn)化已知條件進(jìn)行求解. 解 (1)設(shè)拋物線(xiàn)C2:y2=2px(p≠0), 則有=2p(x≠0), 據(jù)此驗(yàn)證四個(gè)點(diǎn)知(3,-2),(4,-4)在C2上, 易求得C2的標(biāo)準(zhǔn)方程為y2=4x. 設(shè)橢圓C1:+=1(a>b>0), 把點(diǎn)(-2,0),(,)代入得, 解得,所以C1的標(biāo)準(zhǔn)方程為+y2=1. (2)容易驗(yàn)證當(dāng)直線(xiàn)
15、l的斜率不存在時(shí),不滿(mǎn)足題意. 當(dāng)直線(xiàn)l的斜率存在時(shí),設(shè)其方程為y=k(x-1), 與C1的交點(diǎn)為M(x1,y1),N(x2,y2). 由 消去y并整理得(1+4k2)x2-8k2x+4(k2-1)=0, 于是x1+x2=,① x1x2=.② 所以y1y2=k2(x1-1)(x2-1) =k2[x1x2-(x1+x2)+1] =k2[-+1]=-.③ 由⊥,即·=0,得x1x2+y1y2=0.(*) 將②③代入(*)式,得-==0, 解得k=±2,所以存在直線(xiàn)l滿(mǎn)足條件, 且直線(xiàn)l的方程為2x-y-2=0或2x+y-2=0. 思維升華 解析幾何中的探索性問(wèn)題,從類(lèi)型
16、上看,主要是存在類(lèi)型的相關(guān)題型.解決問(wèn)題的一般策略是先假設(shè)結(jié)論成立,然后進(jìn)行演繹推理或?qū)С雒埽纯煞穸僭O(shè)或推出合理結(jié)論,驗(yàn)證后肯定結(jié)論,對(duì)于“存在”或“不存在”的問(wèn)題,直接用條件證明或采用反證法證明.解答時(shí),不但需要熟練掌握?qǐng)A錐曲線(xiàn)的概念、性質(zhì)、方程及不等式、判別式等知識(shí),還要具備較強(qiáng)的審題能力、邏輯思維能力以及運(yùn)用數(shù)形結(jié)合的思想分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力. 如圖,拋物線(xiàn)C:y2=2px的焦點(diǎn)為F,拋物線(xiàn)上一定點(diǎn)Q(1,2). (1)求拋物線(xiàn)C的方程及準(zhǔn)線(xiàn)l的方程. (2)過(guò)焦點(diǎn)F的直線(xiàn)(不經(jīng)過(guò)Q點(diǎn))與拋物線(xiàn)交于A,B兩點(diǎn),與準(zhǔn)線(xiàn)l交于點(diǎn)M,記QA,QB,QM的斜率分別為k1,k2,
17、k3,問(wèn)是否存在常數(shù)λ,使得k1+k2=λk3成立,若存在λ,求出λ的值;若不存在,說(shuō)明理由. 解 (1)把Q(1,2)代入y2=2px,得2p=4, 所以?huà)佄锞€(xiàn)方程為y2=4x,準(zhǔn)線(xiàn)l的方程:x=-1. (2)由條件可設(shè)直線(xiàn)AB的方程為y=k(x-1),k≠0. 由拋物線(xiàn)準(zhǔn)線(xiàn)l:x=-1,可知M(-1,-2k). 又Q(1,2),所以k3==k+1, 即k3=k+1. 把直線(xiàn)AB的方程y=k(x-1),代入拋物線(xiàn)方程y2=4x,并整理,可得k2x2-2(k2+2)x+k2=0. 設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),由根與系數(shù)的關(guān)系,知 x1+x2=,x1x2=1. 又Q
18、(1,2),則k1=,k2=. 因?yàn)锳,F(xiàn),B共線(xiàn),所以kAF=kBF=k, 即==k. 所以k1+k2=+=+-=2k-=2k+2, 即k1+k2=2k+2. 又k3=k+1,可得k1+k2=2k3. 即存在常數(shù)λ=2,使得k1+k2=λk3成立. 1.圓錐曲線(xiàn)的最值與范圍問(wèn)題的常見(jiàn)求法 (1)幾何法:若題目的條件和結(jié)論能明顯體現(xiàn)幾何特征和意義,則考慮利用圖形性質(zhì)來(lái)解決; (2)代數(shù)法:若題目的條件和結(jié)論能體現(xiàn)一種明確的函數(shù)關(guān)系,則可首先建立起目標(biāo)函數(shù),再求這個(gè)函數(shù)的最值,在利用代數(shù)法解決最值與范圍問(wèn)題時(shí)常從以下五個(gè)方面考慮: ①利用判別式來(lái)構(gòu)造不等關(guān)系,從而確定參數(shù)
19、的取值范圍; ②利用已知參數(shù)的范圍,求新參數(shù)的范圍,解這類(lèi)問(wèn)題的核心是在兩個(gè)參數(shù)之間建立等量關(guān)系; ③利用隱含或已知的不等關(guān)系建立不等式,從而求出參數(shù)的取值范圍; ④利用基本不等式求出參數(shù)的取值范圍; ⑤利用函數(shù)的值域的求法,確定參數(shù)的取值范圍. 2.定點(diǎn)、定值問(wèn)題的處理方法 定值包括幾何量的定值或曲線(xiàn)過(guò)定點(diǎn)等問(wèn)題,處理時(shí)可以直接推理求出定值,也可以先通過(guò)特定位置猜測(cè)結(jié)論后進(jìn)行一般性證明.對(duì)于客觀題,通過(guò)特殊值法探求定點(diǎn)、定值能達(dá)到事半功倍的效果. 3.探索性問(wèn)題的解法 探索是否存在的問(wèn)題,一般是先假設(shè)存在,然后尋找理由去確定結(jié)論,如果真的存在,則可以得出相應(yīng)存在的結(jié)論;若不存
20、在,則會(huì)由條件得出矛盾,再下結(jié)論不存在即可. 真題感悟 (2014·北京)已知橢圓C:x2+2y2=4. (1)求橢圓C的離心率; (2)設(shè)O為原點(diǎn),若點(diǎn)A在橢圓C上,點(diǎn)B在直線(xiàn)y=2上,且OA⊥OB,試判斷直線(xiàn)AB與圓x2+y2=2的位置關(guān)系,并證明你的結(jié)論. 解 (1)由題意,得橢圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程為+=1, 所以a2=4,b2=2,從而c2=a2-b2=2. 因此a=2,c=. 故橢圓C的離心率e==. (2)直線(xiàn)AB與圓x2+y2=2相切.證明如下: 設(shè)點(diǎn)A,B的坐標(biāo)分別為(x0,y0),(t,2),其中x0≠0. 因?yàn)镺A⊥OB,所以·=0, 即tx0+2y0
21、=0,解得t=-. 當(dāng)x0=t時(shí),y0=-,代入橢圓C的方程,得t=±, 故直線(xiàn)AB的方程為x=±, 圓心O到直線(xiàn)AB的距離d=. 此時(shí)直線(xiàn)AB與圓x2+y2=2相切. 當(dāng)x0≠t時(shí),直線(xiàn)AB的方程為y-2=(x-t). 即(y0-2)x-(x0-t)y+2x0-ty0=0. 圓心O到直線(xiàn)AB的距離 d=. 又x+2y=4,t=-, 故d===. 此時(shí)直線(xiàn)AB與圓x2+y2=2相切. 押題精練 已知橢圓C:+=1(a>b>0)的離心率為,其左、右焦點(diǎn)分別是F1、F2,過(guò)點(diǎn)F1的直線(xiàn)l交橢圓C于E、G兩點(diǎn),且△EGF2的周長(zhǎng)為4. (1)求橢圓C的方程; (2)若過(guò)
22、點(diǎn)M(2,0)的直線(xiàn)與橢圓C相交于兩點(diǎn)A、B,設(shè)P為橢圓上一點(diǎn),且滿(mǎn)足+=t(O為坐標(biāo)原點(diǎn)),當(dāng)|-|<時(shí),求實(shí)數(shù)t的取值范圍. 解 (1)由題意知橢圓的離心率e==, ∴e2===,即a2=2b2. 又△EGF2的周長(zhǎng)為4,即4a=4, ∴a2=2,b2=1. ∴橢圓C的方程為+y2=1. (2)由題意知直線(xiàn)AB的斜率存在,即t≠0. 設(shè)直線(xiàn)AB的方程為y=k(x-2),A(x1,y1),B(x2,y2),P(x,y), 由得(1+2k2)x2-8k2x+8k2-2=0. 由Δ=64k4-4(2k2+1)(8k2-2)>0,得k2<. x1+x2=,x1x2=, ∵+=
23、t,
∴(x1+x2,y1+y2)=t(x,y),
x==,
y==[k(x1+x2)-4k]=.
∵點(diǎn)P在橢圓C上,∴+2=2,
∴16k2=t2(1+2k2).
∵|-|<,∴|x1-x2|<,
∴(1+k2)[(x1+x2)2-4x1x2]<,
∴(1+k2)[-4·]<,
∴(4k2-1)(14k2+13)>0,∴k2>.∴ 24、曲線(xiàn)-=1的左、右焦點(diǎn)的距離之比為2∶3,則點(diǎn)M的軌跡方程為( )
A.x2-y2+26x+25=0
B.x2+y2+16x+81=0
C.x2+y2+26x+25=0
D.x2+y2+16x-81=0
答案 C
解析 設(shè)點(diǎn)M(x,y),F(xiàn)1(-5,0),F(xiàn)2(5,0),
則由題意得=,
將坐標(biāo)代入,得=,
化簡(jiǎn),得x2+y2+26x+25=0.
2.已知橢圓E的左、右焦點(diǎn)分別為F1、F2,過(guò)F1且斜率為2的直線(xiàn)交橢圓E于P、Q兩點(diǎn),若△PF1F2為直角三角形,則橢圓E的離心率為( )
A. B.
C. D.
答案 A
解析 由題意可知,∠F1PF2是直 25、角,且tan∠PF1F2=2,
∴=2,又|PF1|+|PF2|=2a,
∴|PF1|=,|PF2|=.
根據(jù)勾股定理得2+2=(2c)2,
所以離心率e==.
3.已知拋物線(xiàn)y2=8x的焦點(diǎn)F到雙曲線(xiàn)C:-=1(a>0,b>0)漸近線(xiàn)的距離為,點(diǎn)P是拋物線(xiàn)y2=8x上的一動(dòng)點(diǎn),P到雙曲線(xiàn)C的上焦點(diǎn)F1(0,c)的距離與到直線(xiàn)x=-2的距離之和的最小值為3,則該雙曲線(xiàn)的方程為( )
A.-=1 B.y2-=1
C.-x2=1 D.-=1
答案 C
解析 由題意得,拋物線(xiàn)y2=8x的焦點(diǎn)F(2,0),
雙曲線(xiàn)C:-=1(a>0,b>0)的一條漸近線(xiàn)的方程為ax-by 26、=0,
∵拋物線(xiàn)y2=8x的焦點(diǎn)F到雙曲線(xiàn)C:-=1(a>0,b>0)漸近線(xiàn)的距離為,
∴=,
∴a=2b.
∵P到雙曲線(xiàn)C的上焦點(diǎn)F1(0,c)的距離與到直線(xiàn)x=-2的距離之和的最小值為3,
∴|FF1|=3,∴c2+4=9,∴c=,
∵c2=a2+b2,a=2b,∴a=2,b=1.
∴雙曲線(xiàn)的方程為-x2=1,故選C.
4.若點(diǎn)O和點(diǎn)F分別為橢圓+=1的中心和左焦點(diǎn),點(diǎn)P為橢圓上的任意一點(diǎn),則·的最大值為( )
A.2 B.3 C.6 D.8
答案 C
解析 設(shè)P(x0,y0),則
+=1,即y=3-,
又因?yàn)镕(-1,0),
所以·=x0·(x0+1) 27、+y=x+x0+3
=(x0+2)2+2,
又x0∈[-2,2],即·∈[2,6],
所以(·)max=6.
5.設(shè)M(x0,y0)為拋物線(xiàn)C:x2=8y上一點(diǎn),F(xiàn)為拋物線(xiàn)C的焦點(diǎn),以F為圓心,|FM|為半徑的圓和拋物線(xiàn)的準(zhǔn)線(xiàn)相交,則y0的取值范圍是( )
A.(0,2) B.[0,2]
C.(2,+∞) D.[2,+∞)
答案 C
解析 依題意得F(0,2),準(zhǔn)線(xiàn)方程為y=-2,
又∵以F為圓心,|FM|為半徑的圓和拋物線(xiàn)的準(zhǔn)線(xiàn)相交,且|FM|=|y0+2|,
∴|FM|>4,即|y0+2|>4,
又y0≥0,∴y0>2.
6.已知雙曲線(xiàn)-=1(a>0,b> 28、0)的左,右焦點(diǎn)分別為F1(-c,0),F(xiàn)2(c,0),若雙曲線(xiàn)上存在點(diǎn)P滿(mǎn)足=,則該雙曲線(xiàn)的離心率的取值范圍為( )
A.(1,+1) B.(1,)
C.(,+∞) D.(+1,+∞)
答案 A
解析 根據(jù)正弦定理得=,
所以由=
可得=,
即==e,
所以|PF1|=e|PF2|.
因?yàn)閑>1,所以|PF1|>|PF2|,
點(diǎn)P在雙曲線(xiàn)的右支上.
又|PF1|-|PF2|=e|PF2|-|PF2|
=|PF2|(e-1)=2a,
解得|PF2|=,
因?yàn)閨PF2|>c-a,
所以>c-a,即>e-1,
即(e-1)2<2,解得1- 29、e>1,所以e∈(1,+1),故選A.
二、填空題
7.直線(xiàn)y=kx+1與橢圓+=1恒有公共點(diǎn),則m的取值范圍是________.
答案 m≥1且m≠5
解析 ∵方程+=1表示橢圓,
∴m>0且m≠5.
∵直線(xiàn)y=kx+1恒過(guò)(0,1)點(diǎn),
∴要使直線(xiàn)與橢圓總有公共點(diǎn),應(yīng)有:
+≤1,m≥1,
∴m的取值范圍是m≥1且m≠5.
8.在直線(xiàn)y=-2上任取一點(diǎn)Q,過(guò)Q作拋物線(xiàn)x2=4y的切線(xiàn),切點(diǎn)分別為A、B,則直線(xiàn)AB恒過(guò)定點(diǎn)________.
答案 (0,2)
解析 設(shè)Q(t,-2),A(x1,y1),B(x2,y2),拋物線(xiàn)方程變?yōu)閥=x2,則y′=x,則在點(diǎn)A處的切 30、線(xiàn)方程為y-y1=x1(x-x1),化簡(jiǎn)得,y=x1x-y1,同理,在點(diǎn)B處的切線(xiàn)方程為y=x2x-y2.又點(diǎn)Q(t,-2)的坐標(biāo)滿(mǎn)足這兩個(gè)方程,代入得:-2=x1t-y1,-2=x2t-y2,則說(shuō)明A(x1,y1),B(x2,y2)都滿(mǎn)足方程-2=xt-y,即直線(xiàn)AB的方程為:y-2=tx,因此直線(xiàn)AB恒過(guò)定點(diǎn)(0,2).
9.(2014·遼寧)已知橢圓C:+=1,點(diǎn)M與C的焦點(diǎn)不重合.若M關(guān)于C的焦點(diǎn)的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)分別為A,B,線(xiàn)段MN的中點(diǎn)在C上,則|AN|+|BN|=________.
答案 12
解析 橢圓+=1中,a=3.
如圖,設(shè)MN的中點(diǎn)為D,
則|DF1|+|DF2|=2 31、a=6.
∵D,F(xiàn)1,F(xiàn)2分別為MN,AM,BM的中點(diǎn),
∴|BN|=2|DF2|,
|AN|=2|DF1|,
∴|AN|+|BN|=2(|DF1|+|DF2|)=12.
10.(2013·安徽)已知直線(xiàn)y=a交拋物線(xiàn)y=x2于A,B兩點(diǎn).若該拋物線(xiàn)上存在點(diǎn)C,使得∠ACB為直角,則a的取值范圍為_(kāi)_______.
答案 [1,+∞)
解析 以AB為直徑的圓的方程為x2+(y-a)2=a,
由
得y2+(1-2a)y+a2-a=0.
即(y-a)[y-(a-1)]=0,
由已知解得a≥1.
三、解答題
11.如圖所示,橢圓C1:+=1(a>b>0)的離心率為,x軸被曲 32、線(xiàn)C2:y=x2-b截得的線(xiàn)段長(zhǎng)等于C1的短軸長(zhǎng).C2與y軸的交點(diǎn)為M,過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)O的直線(xiàn)l與C2相交于點(diǎn)A,B,直線(xiàn)MA,MB分別與C1相交于點(diǎn)D,E.
(1)求C1,C2的方程;
(2)求證:MA⊥MB;
(3)記△MAB,△MDE的面積分別為S1,S2,若=λ,求λ的取值范圍.
(1)解 由題意,知=,
所以a2=2b2.
又2=2b,得b=1.
所以曲線(xiàn)C2的方程y=x2-1,橢圓C1的方程+y2=1.
(2)證明 設(shè)直線(xiàn)AB:y=kx,A(x1,y1),B(x2,y2),
由題意,知M(0,-1).
則?x2-kx-1=0,
·=(x1,y1+1)·(x2,y2 33、+1)=(k2+1)x1x2+k(x1+x2)+1=-(1+k2)+k2+1=0,
所以MA⊥MB.
(3)解 設(shè)直線(xiàn)MA:y=k1x-1,MB:y=k2x-1,k1k2=-1,M(0,-1),
由解得或
所以A(k1,k-1).
同理,可得B(k2,k-1).
故S1=|MA|·|MB|=·|k1||k2|.
由解得或
所以D(,).
同理,可得E(,).
故S2=|MD|·|ME|
=·,
=λ==≥,
則λ的取值范圍是[,+∞).
12.已知雙曲線(xiàn)C:-=1(a>0,b>0)的焦距為2,其一條漸近線(xiàn)的傾斜角為θ,且tan θ=.以雙曲線(xiàn)C的實(shí)軸為長(zhǎng)軸,虛軸為短 34、軸的橢圓記為E.
(1)求橢圓E的方程;
(2)設(shè)點(diǎn)A是橢圓E的左頂點(diǎn),P、Q為橢圓E上異于點(diǎn)A的兩動(dòng)點(diǎn),若直線(xiàn)AP、AQ的斜率之積為-,問(wèn)直線(xiàn)PQ是否恒過(guò)定點(diǎn)?若恒過(guò)定點(diǎn),求出該點(diǎn)坐標(biāo);若不恒過(guò)定點(diǎn),說(shuō)明理由.
解 (1)雙曲線(xiàn)-=1的焦距2c=2,
則c=,∴a2+b2=7.①
漸近線(xiàn)方程y=±x,
由題意知tan θ==.②
由①②得a2=4,b2=3,
所以橢圓E的方程為+=1.
(2)在(1)的條件下,當(dāng)直線(xiàn)PQ的斜率存在時(shí),
設(shè)直線(xiàn)PQ的方程為y=kx+m,
由,消去y得
(3+4k2)x2+8kmx+4m2-12=0.
設(shè)P(x1,y1),Q(x2,y2 35、),
則x1+x2=,x1x2=,
又A(-2,0),
由題意知kAP·kAQ=·=-,
則(x1+2)(x2+2)+4y1y2=0,且x1x2≠-2.
則x1x2+2(x1+x2)+4+4(kx1+m)(kx2+m)
=(1+4k2)x1x2+(2+4km)(x1+x2)+4m2+4=0.
則m2-km-2k2=0.
∴(m-2k)(m+k)=0.∴m=2k或m=-k.
當(dāng)m=2k時(shí),直線(xiàn)PQ的方程是y=kx+2k.
此時(shí)直線(xiàn)PQ過(guò)定點(diǎn)(-2,0),顯然不符合題意.
當(dāng)m=-k時(shí),直線(xiàn)PQ的方程為y=kx-k,此時(shí)直線(xiàn)PQ過(guò)定點(diǎn)(1,0).
當(dāng)直線(xiàn)PQ的斜率不存在時(shí),若直線(xiàn)PQ過(guò)定點(diǎn),
P,Q點(diǎn)的坐標(biāo)分別是(1,),(1,-),
滿(mǎn)足kAP·kAQ=-.
綜上,直線(xiàn)PQ恒過(guò)定點(diǎn)(1,0).
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