(新高考)高考数学一轮复习第51讲《抛物线》达标检测(解析版)
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[A组]—应知应会
1.(春•平谷区期末)已知抛物线y2=8x,那么其焦点到准线的距离是( )
A.2 B.4 C.6 D.8
【分析】直接利用抛物线的标准方程,转化求解即可.
【解答】解:抛物线y2=8x,那么其焦点到准线的距离是:4.
故选:B.
2.(•新课标Ⅰ)已知A为抛物线C:y2=2px(p>0)上一点,点A到C的焦点的距离为12,到y轴的距离为9,则p=( )
A.2 B.3 C.6 D.9
【分析】直接利用抛物线的性质解题即可.
【解答】解:A为抛物线C:y2=2px(p>0)上一点,点A到C的焦点的距离为12,到y轴的距离为9,
因为抛物线上的点到焦点的距离和到准线的距离相等,
故有:9+=12⇒p=6;
故选:C.
3.(•北京)设抛物线的顶点为O,焦点为F,准线为l.P是抛物线上异于O的一点,过P作PQ⊥l于Q,则线段FQ的垂直平分线( )
A.经过点O B.经过点P
C.平行于直线OP D.垂直于直线OP
【分析】不妨设抛物线的方程为y2=4x,不妨设P(1,2),可得可得四边形QAFP为正方形,根据正方形的对角线互相垂直可得答案.
【解答】解:不妨设抛物线的方程为y2=4x,则F(1,0),准线为l为x=﹣1,
不妨设P(1,2),
∴Q(﹣1,2),
设准线为l与x轴交点为A,则A(﹣1,0),
可得四边形QAFP为正方形,根据正方形的对角线互相垂直,
故可得线段FQ的垂直平分线,经过点P,
故选:B.
4.(•汉阳区校级模拟)设抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,准线为l,点A为抛物线C上第一象限上的点,B为l上一点,满足,则直线AB的斜率为( )
A. B. C.3 D.
【分析】作出图形,根据抛物线的定义及已知条件可得直线AB的斜率,进而得解.
【解答】解:作出图形,过点A作AD⊥直线l,垂足为D,由抛物线的定义可知,|AD|=|AF|,设|AF|=m,
∵,
∴|FB|=2|AF|=2m,
∴,
设直线AB的倾斜角为θ,则,
∴直线AB的斜率为.
故选:D.
5.(•沙坪坝区校级模拟)已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,过点(p,0)且垂直于x轴的直线与抛物线C在第一象限内的交点为A,若|AF|=1,则抛物线C的方程为( )
A. B.y2=2x C.y2=3x D.y2=4x
【分析】求出抛物线的焦点坐标,求出A的坐标,利用|AF|=1,求解p,然后推出抛物线方程.
【解答】解:抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F(,0),过点(p,0)且垂直于x轴的直线与抛物线C在第一象限内的交点为A(p,p),
因为|AF|=1,所以,
解得p=.
抛物线C的方程为.
故选:A.
6.(•泸州四模)焦点为F的抛物线C:y2=4x的对称轴与准线交于点E,点P在抛物线C上,在△EFP中,sin∠EFP=sin∠FEP,则|EP|的值是( )
A. B.4 C.2 D.1
【分析】设PE的倾斜角为α,利用已知条件求出α的大小,判断PHEF的形状,然后求解即可.
【解答】解:过P(x轴上方)作准线的垂线,垂足为H,
则由抛物线的定义可得|PF|=|PH|,由sin∠EFP=•sin∠FEP,
则△PFE中由正弦定理可知:则|PE|=|PF|,
∴|PE|=|PH|,
设PE的倾斜角为α,则cosα===,
α=,四边形PHEF是正方形,
所以:|PE|=2.
故选:A.
7.(•梅河口市校级模拟)已知第四象限内抛物线y2=16x上的一点M到y轴的距离是该点到抛物线焦点距离的,则点M的坐标为( )
A.(1,﹣8) B.(1,﹣4) C. D.
【分析】由抛物线的性质,可知焦点的距离等于到准线的距离,求出P的横坐标,然后求出点M的坐标.
【解答】解:由抛物线的方程可得准线方程为x=﹣4,设P的横坐标为x0,
第四象限内抛物线y2=16x上的一点M到y轴的距离是该点到抛物线焦点距离的,
则,所以x0=1,
所以y0=﹣4,所以M(1,﹣4).
故选:B.
8.(•雨花区校级模拟)抛物线y=的焦点到圆C:x2+y2﹣6x+8=0上点的距离的最大值为( )
A.6 B.2 C. D.
【分析】求出拋物线的焦点为F(0,4),圆的圆心坐标与半径,然后求出F到圆C上点的距离的最大值.
【解答】解:拋物线的焦点为F(0,4),
圆x2+y2﹣6x+8=0的圆心为C(3,0),半径r=1,
F到圆C上点的距离的最大值为.
故选:A.
9.(•鼓楼区校级模拟)过抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点F的直线与抛物线C交于A,B两点,且,直线AB与抛物线C的准线l交于点D,AA1⊥l于A1,若△AA1D的面积等于,则p=( )
A. B.2 C. D.4
【分析】分别求得抛物线的焦点和准线方程,设出|BF|=t,可得|AF|=3t,|AB|=4t,过B作BN⊥l于N,运用抛物线的定义和三角形相似的性质,以及三角形的面积公式,计算可得所求值.
【解答】解:抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点F(,0),准线方程为x=﹣,
设|BF|=t,由,可得|AF|=3t,|AB|=4t,
过B作BN⊥l于N,可得|BN|=|BF|=t,
又|AA1|=|AF|=3t,
在△AA1D中,=,
即为=,可得|BD|=2t,
在△DMF中,=,即为=,
解得p=t,
又△AA1D的面积等于,可得•3t•=8,解得t=,
则p=×=2.
故选:B.
10.(•黄州区校级二模)若点A为抛物线y2=4x上一点,F是抛物线的焦点,|AF|=5,点P为直线x=﹣1上的动点,则|PA|+|PF|的最小值为( )
A.8 B. C. D.
【分析】求出点A为(4,4),画出图形,利用对称性转化求解即可.
【解答】解:由题意可知,p=2,F(1,0),由抛物线的定义可知,,
∴xA=4,代入抛物线方程,得,不妨取点A为(4,4),
设点F关于x=﹣1的对称点为E,则E(﹣3,0),
∴|PA|+|PF|=|PA|+|PE|≥|AE|=,
故选:D.
11.(多选)(春•怀化期末)已知抛物线x2=y的焦点为F,M(x1,y1),N(x2,y2)是抛物线上两点,则下列结论正确的是( )
A.点F的坐标为(,0)
B.若直线MN过点F,则x1x2=﹣
C.若=,则|MN|的最小值为
D.若|MF|+|NF|=,则线段MN的中点P到x轴的距离为
【分析】求出抛物线的焦点坐标,判断A,利用抛物线的性质,通过x1x2=﹣,判断B;根据抛物线的通径,判断C;通过数形结合转化求解判断D即可.
【解答】解:抛物线x2=y的焦点为F(0,),所以A不正确;
根据抛物线的性质可得:MN过F时,则x1x2=﹣,所以B正确;
若=,则|MN|的最小值为抛物线的通径长,为2p=,所以C正确;
抛物线x2=y的焦点为F(0,),准线方程为y=,
过点M、N、P分别作准线的垂线MM′,NN′,PP′,
则|MM′|=|MF|,|NN′|=|NF|,|MM′|+|NN′|=|MF|+|NF|=,
所以|PP′|==,
所以线段MN的中的P到x轴的距离为|PP′|﹣==,所以D正确;
故选:BCD.
12.(多选)(•菏泽模拟)已知直线l过抛物线C:y2=﹣2px(p>0)的焦点,且与该抛物线交于M,N两点,若线段MN的长是16,MN的中点到y轴的距离是6,O是坐标原点,则( )
A.抛物线C的方程是y2=﹣8x
B.抛物线的准线方程是y=2
C.直线l的方程是x﹣y+2=0
D.△MON的面积是
【分析】设M,N的坐标,由抛物线的性质到焦点的距离等于到准线的距离,可得|MN|的表达式,再由MN的中点到y轴的距离是6可得M,N的横坐标之和,进而可得p的值,求出抛物线的方程,及准线方程,可判断A正确B不正确,进而求出直线l的方程,与抛物线联立求出两根之和及两根之积,求出三角形MON的面积,可判断所给命题的真假.
【解答】解:设M(x1,y1),N(x2,y2),由抛物线的定义可得|MN|=﹣(x1+x2)+p=16,
又因为MN的中点到y轴的距离是6,所以|x1+x2|=12,所以x1+x2=﹣12,
所以p=4,所以抛物线的方程为:y2=﹣8x,所以A正确,
准线方程为x=2,所以B不正确;
设直线l的方程x=my﹣2,
联立直线与抛物线的方程:,整理可得y2+8my﹣16=0,y1+y2=﹣8m,所以x1+x2=m(y1+y2)﹣4=﹣8m2﹣4=﹣12,
解得m=±1,所以l的方程为:x=±y﹣2,所以C不正确;
S△MON=|OF|•|y1﹣y2|===8,所以D正确;
故选:AD.
13.(•海南)斜率为的直线过抛物线C:y2=4x的焦点,且与C交于A,B两点,则|AB|= .
【分析】由题意求出直线AB的方程,联立直线和抛物线方程,利用抛物线的性质转化求解即可.
【解答】解:由题意可得抛物线焦点F(1,0),直线l的方程为y=(x﹣1),
代入y2=4x并化简得3x2﹣10x+3=0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=;
x1x2=1,
∴由抛物线的定义可得|AB|=x1+x2+p=+2=.
故答案为:.
14.(•衡水模拟)已知抛物线C:y2=4x的焦点为F,过点M(1,1)的直线与C交于A,B两点,若M恰好为AB的中点,则|AF|+|BF|= ;直线AB的斜率为 .
【分析】过点A,B,M分别作准线x=﹣1的垂线,垂足分别为A1,B1,M1,通过梯形中位线定理,结合抛物线的定义,得到关系式,设A(x1,y1),B(x2,y2),利用点差法求解直线AB的斜率即可.
【解答】解:过点A,B,M分别作准线x=﹣1的垂线,垂足分别为A1,B1,M1,则|MM1|=2;
根据梯形中位线定理,得|AA1|+|BB1|=4.
根据抛物线的定义,得|AF|+|BF|=|AA1|+|BB1|=4.
设A(x1,y1),B(x2,y2),则y1+y2=2,
由,,得(y1﹣y2)(y1+y2)=4(x1﹣x2),
则直线AB的斜率为.
故答案为:4;2.
15.(•河南模拟)已知抛物线C:y2=8x的焦点为F,若斜率为2的直线l过点F,且与抛物线C交于A,B两点,则线段AB的中点到准线的距离为 .
【分析】求出抛物线的准线方程,然后求解准线方程,求出线段AB的中点的横坐标,然后求解即可.
【解答】解:抛物线C:y2=8x,可得准线方程为:x=﹣2,过点F(2,0)且斜率2的直线l:y=2(x﹣2),
由题意可得:,可得x2﹣6x+4=0,
直线l与抛物线C相交于A、B两点,则线段AB的中点的横坐标为:3,
则线段AB的中点到抛物线C的准线的距离为:3+2=5.
故答案为:5.
16.(•东湖区校级模拟)已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,P(3,m)是抛物线上一点,过点P向抛物线C的准线引垂线,垂足为D,若△PDF为等边三角形,则p= .
【分析】求出抛物线的焦点坐标,推出P、Q坐标,再由抛物线的定义,结合等边三角形的定义,得到的方程,可得p的值.
【解答】解:抛物线C:y2=2px(p>0),焦点为F(,0),准线为l:x=﹣,
P(3,m)是抛物线上一点,则m2=6p,
由题意可得D(﹣,m),
由于△PFD为等边三角形,则有|PF|=|PD|=|FD|,
即有:3+=2p,可得p=2.
故答案为:2.
17.(•河南模拟)已知抛物线C:x2=﹣2py(p>0)的焦点F与的一个焦点重合,过焦点F的直线与C交于A,B两不同点,抛物线C在A,B两点处的切线相交于点M,且M的横坐标为2,则弦长|AB|= .
【分析】由椭圆方程求得F的坐标,并求得p,设直线AB的方程为y=kx﹣2,A(x1,y1),B(x2,y2),利用导数写出抛物线在A,B处的切线方程,结合已知求得A,B的横坐标的和,联立直线方程与抛物线方程,利用根与系数的关系求得k,进一步求出A,B的纵坐标的和,再由抛物线的弦长公式求|AB|.
【解答】解:由题意可得,F(0,﹣2),则p=4,抛物线方程为x2=﹣8y.
设直线AB的方程为y=kx﹣2,A(x1,y1),B(x2,y2),
其中,,由,得y′=﹣.
∴在点A处的切线方程为,化简得y=,①
同理可得在点B处的切线为,②
联立①②得,由M的横坐标为2,得x1+x2=4.
将AB的方程代入抛物线方程,可得x2+8kx﹣16=0.
∴x1+x2=﹣8k=4,得k=﹣.
∴y1+y2=k(x1+x2)﹣4=.
得|AB|=p﹣(y1+y2)=4﹣(﹣6)=10.
故答案为:10.
18.(•合肥模拟)过抛物线y2=4x焦点F的直线l与抛物线交于A,B两点,与圆(x﹣1)2+y2=1交于C,D两点,(从下至上依次为A,C,D,B).若|BD|=2|CA|+1,则直线l的斜率k为 .
【分析】求得抛物线的焦点和准线,设直线l的方程为y=k(x﹣1),k>0,与抛物线方程联立,运用韦达定理,结合抛物线的定义和已知条件,解方程可得直线的斜率k.
【解答】解:抛物线y2=4x焦点F(1,0),准线方程为x=﹣1,
设直线l的方程为y=k(x﹣1),k>0,
设A,B的横坐标分别是x1,x2,
由可得k2x2﹣(2k2+4)x+k2=0,
即有x1+x2=2+,x1x2=1(x1<x2)①,
圆(x﹣1)2+y2=1的圆心为F,半径为1,
可得|BD|=|BF|﹣1=x2+1﹣1=x2,|AC|=|AF|﹣1+1=x1+1﹣1=x1,
由题意可得x2=2x1+1②,
由①②可得x1=,x2=2,k=2,
故答案为:2.
19.(2019•全国二模)以抛物线y2=2px(p>0)焦点F为圆心,p为半径作圆交y轴于A,B两点,连接FA交抛物线于点D(D在线段FA上),延长FA交抛物线的准线于点C,若|AD|=m,且m∈[1,2],则|FD|•|CD|的最大值为 .
【分析】由题意得到以F为圆心,P为半径的圆的方程,再令A为y轴正半轴上的点,从而求出A点坐标,得到直线AF的方程,分别与抛物线的准线方程、抛物线方程联立求出C、D两点坐标,即可用p表示出|FD|•|CD|,再由|AD|=m,且m∈[1,2],求出p的范围,即可得出结果.
【解答】解:由题意可得抛物线y2=2px(p>0)的焦点为F(,0),准线方程为x=﹣,
所以以F为圆心,p为半径的圆的方程为+y2=p2,
因为A,B两点为圆+y2=p2与y轴的两个交点,不妨令A为y轴正半轴上的点,
由x=0得,A(0,);
所以直线AF的斜率为kAF==﹣,因此直线AF的方程为y=﹣x+,
由得C(﹣,p);
由得D(,),
所以|FD|=+=,|CD|==p,
|AD|==p,
又|AD|=m,且m∈[1,2],所以p∈[1,2],即p∈[3,6],
因此|FD|•|CD|=p2≤32,当且仅当p=6时,取等号.
故答案为:32.
20.(2019秋•滑县期末)已知抛物线y2=x与直线y=k(x﹣1)相交于A、B两点,O为坐标原点.
(1)求证:OA⊥OB;
(2)当S△AOB=时,求k的值.
【分析】(1)将直线AB的方程代入抛物线的方程,运用韦达定理和向量垂直的条件:数量积为0,即可得证;
(2)求得弦长AB,以及点O到直线AB的距离,运用三角形的面积公式,解方程即可得到所求k的值.
【解答】解:(1)证明:将直线y=k(x﹣1)代入抛物线的方程y2=x,
消去y可得,k2x2﹣(2k2+1)x+k2=0,
判别式为(2k2+1)2﹣4k4=4k2+1>0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),
可得x1+x2=2+,x1x2=1,
y1y2=k2(x1﹣1)(x2﹣1)=k2(x1x2+1﹣x1﹣x2)
=k2(1+1﹣2﹣)=﹣1,
即有x1x2+y1y2=0,则•=0,
即有OA⊥OB;
(2)由(1)可得|AB|=•
=•,
点O到直线AB:y=k(x﹣1)的距离为d=,
则S△AOB=d•|AB|=•••
==,
解得k=±.
21.(春•武昌区校级期中)已知点A(0,1),B(1,2),C是抛物线x2=4y上的动点.
(1)求△ABC周长的最小值;
(2)若C位于直线AB右下方,求△ABC面积的最大值.
【分析】(1)由抛物线的方程可得A为抛物线的焦点,由抛物线的性质可得C到A的距离等于到准线的距离,过C作准线的垂线,要使三角形ABC的周长最小,则过B作准线的垂线,则最小周长为AB与B到准线之和;
(2)要使三角形ABC的面积最大,则C在平行与直线AB且与抛物线相切的直线上,设切线方程,与抛物线联立由判别式为0,求出过C的切线方程,两条平行线的距离为C到直线AB 的距离,再由面积公式可得面积的最大值.
【解答】解:(1)由抛物线的方程x2=4y可得焦点F坐标(0,1),与A重合,准线方程为:y=﹣1
所以△ABC的周长为:AB+BC+AC,过C作CM垂直于准线于D,则AC=CD,
所以周长为:AB+BC+CD≥AB+BD,当B,C,D在一条直线上时,周长最小,过B作准线的垂线交抛物线于M,交准线于D,这时M与C重合,
而AB==,BD=2+1=3
所以周长的最小值为AB+BD=3+,
(2)直线AB所在的直线方程为:y=x+1,即y=x+1,
设过C与直线AB平行,且与抛物线相切时C到直线AB 的距离最大,
设过C的切线方程为:y=x+b,由题意b<1,
联立直线与抛物线的方程:,整理可得:x2﹣4x﹣4b=0,
则△=16+16b=0,解得b=﹣1,
所以过C的切线方程为:y=x﹣1,
所以两条平行线间的距离d==,即C到直线AB的距离为,
所以S△ABC=|AB|•d==1,
所以三角形ABC的最大面积为1.
22.(•让胡路区校级三模)已知抛物线C:x2=4y,过点D(0,2)的直线l交C于A,B两点,过点A,B分别作C的切线,两切线相交于点P.
(1)记直线PA,PB的斜率分别为k1,k2,证明k1,k2为定值;
(2)记△PAB的面积为S△PAB,求S△PAB的最小值.
【分析】(1)设A,B的坐标分别为,.利用抛物线方程求解函数的导数,设出直线方程与抛物线联立,利用韦达定理转化证明即可.
(2)设P点坐标为(x,y),求出切线PA的方程,切线PB的方程,求出|AB|,点P到直线AB的距表示三角形的面积,求解S△PAB的最小值.
【解答】(1)证明:因为A,B两点在曲线x2=4y上,故设A,B的坐标分别为,.
因为,所以,则,.
设直线l的斜率为k,则其方程为y=kx+2,由得x2﹣4kx﹣8=0,△=16k2+32>0,x1+x2=4k,x1x2=﹣8,
所以,所以k1k2为定值.
(2)解:设P点坐标为(x,y),
由(1)知切线PA的方程为①
切线PB的方程为②,
①﹣②得;
①×x2﹣﹣②×x1得.
由(1)知x=2k,y=﹣2,所以P点坐标为(2k,﹣2),
所以=.
因为点P到直线AB的距离.
所以.
因为k2+2≥2,所以当k=0时,S△PAB的最小值为.
23.(•重庆模拟)已知A(1,2)为抛物线y2=2px(p>0)上的一点,E,F为抛物线上异于点A的两点,且直线AE的斜率与直线AF的斜率互为相反数.
(1)求直线EF的斜率;
(2)设直线l过点M(m,0)并交抛物线于P,Q两点,且=(λ>0),直线x=﹣m与x轴交于点N,试探究与﹣的夹角是否为定值,若是则求出定值,若不是,说明理由.
【分析】(1)由A在抛物线上,可得p的值,求出抛物线的方程,设E,F的坐标,可得直线AE,AF的斜率,由题意可得E,F坐标的关系,再由点差法可得EF的斜率;
(2)由题意设直线l的方程与抛物线联立求出两根之和及两根之积,求出向量,,再由题意可得λ的值,可求得,所以与的夹角为.
【解答】解:(1)设E(x1,y1),F(x2,y2),
因为点A(1,2)为抛物线y2=2px(p>0)上的一点,所以y2=4x,
同时,有,,
,,
因为直线AE的斜率与直线AF的斜率互为相反数,
即即y1+y2=﹣4,
故;
(2)设直线l的方程为l:x=ty+m,P(x3,y3),Q(x4,y4),N(﹣m,0),
代入y2=4x得y2﹣4ty﹣4m=0,
所以y3+y4=4t,y3y4=﹣4m,
因为,且,
所以,
由题可知,由题可知,=(x3+m,y3)﹣λ(x4+m,y4)=(x3+m﹣λ(x4+m),y3﹣λy4)
=(+m﹣λ(+m),y3﹣λy4),
又因为+m﹣λ(+m)=+m+(+m)=+m++=+m﹣m==0,
所以,
又所以,
所以即与的夹角为.
[B组]—强基必备
1.(•长沙模拟)已知抛物线C:x2=4y的焦点为F,A是抛物线C上异于坐标原点的任意一点,过点A的直线l交y轴的正半轴于点B,且A,B同在一个以F为圆心的圆上,另有直线l′∥l,且l′与抛物线C相切于点D,则直线AD经过的定点的坐标是( )
A.(0,1) B.(0,2) C.(1,0) D.(2,0)
【分析】设A(m,m2),B(0,n),根据A,B同在一个以F为圆心的圆上,可得n=m2+2,再根据直线的斜率公式可得直线与直线和平行,以及导数的几何意义可得a=﹣,求出直线AD的方程,即可求出直线AD经过的定点的坐标.
【解答】解:设A(m,m2),B(0,n),
∵抛物线C:x2=4y的焦点为F(0,1)
又A,B同在一个以F为圆心的圆上,
∴|BF|=|AF|
∴n﹣1==m2+1∴n=m2+2
∴直线l的斜率k==﹣
∵直线l′∥l,∴直线l′的斜率为k,
设点D(a,a2),
∵y=x2,∴y′=x,∴k=a,∴a=﹣,∴a=﹣
∴直线AD的斜率为===,
∴直线AD的方程为y﹣m2=(x﹣m),
整理可得y=x+1,
故直线AD经过的定点的坐标是(0,1),
故选:A.
2.(2019秋•金安区校级期末)已知椭圆的一个焦点恰为抛物线x2=2py(p>0)的焦点F,设抛物线的准线l与y轴的交点为M,过F的直线与抛物线交于A,B两点,若以线段BM为直径的圆过点A,则|AB|= .
【分析】求出椭圆的一个焦点坐标,代入抛物线求出抛物线方程,设出A(x1,y1),B(x2,y2)和AB的方程,结合圆的性质求出A点坐标,结合抛物线的弦长公式进行转化求解即可.
【解答】解:如图所示,
由椭圆的方程可得a=2,b=,
∴c=═1.可得上焦点F(0,1).
又恰为抛物线x2=2py的焦点F,
∴=1,解得p=2.
∴抛物线方程为:x2=4y.抛物线的准线方程为y=﹣1,
可得M(0,﹣1).
由题意可知:直线AB的斜率存在且不为0.
设直线AB的方程为:y=kx+1,(k>0),A(x1,y1),B(x2,y2).
将y=kx+1代入x2=4y得,化为x2﹣4kx﹣4=0.
△=16k2+16k>0.得k>0
则x1+x2=4k,x1x2=﹣4,
若以线段BM为直径的圆过点A,
∵AB⊥AM,∴k•=﹣1,即k•=﹣1
得x1=,y1=kx1+1=.即A(,.),
A在抛物线x2=4y.∴()2=4•.,
化为k4+k2﹣1=0,解得k2=,
∴|AB|=y1+y2+2=k(x1+x1)+4=4+4k2=2+2.
故答案为:2+2.
3.(2019秋•杨浦区校级期末)已知动圆P过点F2(2,0),并且与圆相外切,设动圆的圆心P的轨迹为C.
(1)求曲线C的方程;
(2)过动点P作直线与曲线3x2﹣y2=0交于A、B两点,当P为AB的中点时,求|OA|•|OB|的值;
(3)过点F2的直线l1与曲线C交于E、F两点,设直线,点D(﹣1,0),直线ED交l于点M,求证:直线FM经过定点,并求出该定点的坐标.
【分析】(1)两圆外切转化为,动点P和圆心距离|PF1|=r+2,和圆上点|PF2|=r,即有|PF1|﹣|PF2|=2+r﹣r=2<|F1F2|,满足双曲线定义,即可得曲线C方程为双曲线右支;
(2)设P点坐标,代入双曲线方程,化简曲线3x2﹣y2=0,设出A,B两点坐标,根据中点坐标公式得到m,n等式,化简即可得值;
(3)分两种情况讨论,当k不存在时,分别求出各点坐标,从而得到FM方程;当k存在时,联立方程,利用韦达定理得到关系式,证明关系式kFN=kNM,可得直线过定点(1,0).
【解答】解:(1)设P(x,y),动圆的半径为r,
圆的圆心F2(﹣2,0),半径为2,
由题意可得|PF1|=r+2,|PF2|=r,即有|PF1|﹣|PF2|=2+r﹣r=2<|F1F2|,
可得P的轨迹为以F1,F2为焦点的双曲线的右支,可得a=1,c=2,b=,
即曲线C的方程为(x≥1);
(2)证明:设P(x0,y0),即有x02﹣=1,
曲线3x2﹣y2=0即为y=x和y=﹣x,
设A(m,m),B(n,﹣n),
由P为AB的中点,可得m+n=2x0,m﹣n=2y0,
解得m=x0+y0,n=x0﹣y0,
则|OA|•|OB|=2|m|•2|n|=4|mn|=4|(x0+y0)(x0﹣y0)|
=4|x02﹣y02|=4为定值.
|OA|•|OB|=4;
(3)①当斜率不存在时,l1:x=2 可知E(2,3),F(2,﹣3),
∵D(﹣1,0),所以直线ED:,
M(),所以直线FM: 即 y=﹣3(x﹣1)
所以直线恒过(1,0);
②当斜率存在时,l1:y=k(x﹣2),
联立双曲线方程,消去y,可得 (3﹣k2)x2+4k2x﹣4k3﹣3=0,
设E(x1,y1),F(x2,y2)
根据韦达定理可得 ,
则直线ED的方程为,当x=时,y=,M()
设点N(1,0),若FM过定点N,则两直线斜率相等.
即kFN=kMN,
,
,
所以FM恒过定点N(1,0),
∴综上所述,直线FM恒过定点(1,0).
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