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第三章 圆锥曲线的方程 章末重点题型大总结(精讲)-高二数学上学期同步精讲精练(人教A版2019选择性必修第一册)
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这是一份第三章 圆锥曲线的方程 章末重点题型大总结(精讲)-高二数学上学期同步精讲精练(人教A版2019选择性必修第一册),文件包含第三章圆锥曲线的方程章末题型大总结精讲解析版docx、第三章圆锥曲线的方程章末题型大总结精讲原卷版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共108页, 欢迎下载使用。
第三章 圆锥曲线的方程 章末总结(精讲)
目录
第一部分:知识框架
第二部分:典 型 例 题 剖 析
重点题型一:圆锥曲线的定义
重点题型二:圆锥曲线的标准方程
重点题型三:圆锥曲线的几何性质
重点题型四:椭圆、抛物线中的离心率问题
重点题型五:直线与圆锥曲线的位置关系
重点题型六:圆锥曲线中的中点弦问题
重点题型七:圆锥曲线中的弦长问题
重点题型八:圆锥曲线中的三角形(四边形)面积问题
重点题型九:圆锥曲线中的定点问题
重点题型十:圆锥曲线中的定值问题
重点题型十一:圆锥曲线中的定直线问题
重点题型十二:圆锥曲线中的向量问题
第一部分:知 识 框 架
第二部分:典 型 例 题 剖 析
重点题型一:圆锥曲线的定义
1.设为定点,,动点M满足,则动点M的轨迹是( )
A.椭圆 B.直线 C.圆 D.线段
【答案】D
因为,所以动点M的轨迹是线段,
故选:D
2.若椭圆上一点A到焦点的距离为2,则点A到焦点的距离为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】D
由椭圆方程知:.根据椭圆的定义有.
因为,
所以.
故选:D
3.若动点满足方程,则动点P的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
【答案】A
由题意得:到与的距离之和为8,且8>4,故动点P的轨迹方程是以与为焦点的椭圆方程,故,,所以,,所以椭圆方程为.
故选:A
4.已知A(0,-4),B(0,4),|PA|﹣|PB|=2a,当a=3和4时,点P轨迹分别为( )
A.双曲线和一条直线 B.双曲线和两条射线
C.双曲线一支和一条直线 D.双曲线一支和一条射线
【答案】D
∵A(0,-4),B(0,4),
∴|AB|=8,
又|PA|-|PB|=2a,
∴当a=3时,|PA|-|PB|=6<8,由双曲线定义可得点P的轨迹为双曲线的上支;
当a=4时,|PA|-|PB|=8,
∴点P的轨迹为y轴上的以点B为端点的方向向上的射线;
故选:D.
5.动点到点及点的距离之差为,则点的轨迹是( )
A.双曲线 B.双曲线的一支 C.两条射线 D.一条射线
【答案】D
由已知,,所以点的轨迹是一条以为端点向轴正方向的射线.
故选:D.
6.若动点满足,则点的轨迹应为( )
A.椭圆 B.抛物线 C.双曲线 D.圆
【答案】B
动点满足,
可知:动点到定点与到定直线距离相等,
其中定点不在定直线上.因此P点的轨迹应为抛物线.
故选:B.
7.双曲线上一点与它的一个焦点的距离等于1,那么点与另一个焦点的距离等于___________.
【答案】17
由双曲线的方程可得实半轴长为,虚半轴长为,故.
因为点与一个焦点的距离等于1,而,
故点与该焦点同在轴的上方或下方,
故点与另一个焦点的距离为,
故答案为:.
重点题型二:圆锥曲线的标准方程
1.已知双曲线的中心在原点,焦点在x轴上,焦距为8,离心率为2,则该双曲线的方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
由题意可设双曲线的标准方程为,
因为双曲线的焦距为8,则2c=8,所以c=4,
又双曲线的离心率为,
所以a=2,则,
所以双曲线的标准方程为.
故选:B.
2.若抛物线的焦点坐标为,则的值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
由题意抛物线的焦点坐标为,故 ,
抛物线方程即,
故 ,
故选:C
3.已知抛物线y2=2px(p>0)经过点M(x0,2),若点M到准线l的距离为3,则该抛物线的方程为( )
A.y2=4x B.y2=2x或y2=4x
C.y2=8x D.y2=4x或y2=8x
【答案】D
∵抛物线y2=2px(p>0)经过点M(x0,2),
∴,可得.
又点M到准线l的距离为3,
∴,解得p=2或p=4.
则该抛物线的方程为 y2=4 x或 y2 = 8x.
故选:D.
二、解答题
4.求以坐标轴为对称轴,并且经过两点A(0,2)和B(,)的椭圆的标准方程.
【答案】.
令椭圆方程为,
所以,可得,
故椭圆的标准方程为.
5.(1)求以(-4,0),(4,0)为焦点,且过点的椭圆的标准方程.
(2)已知双曲线焦点在y轴上,焦距为10,双曲线的渐近线方程为,求双曲线的方程.
【答案】【小问1】
【小问2】
(1)由题意可设所求椭圆的标准方程为.
又椭圆过点,将x=3,y=代入方程得,
解得λ=11或(舍去).
故所求椭圆的标准方程为.
(2)由题意,设双曲线的标准方程为,设焦距为2c,
∴,解得,
∴该双曲线的方程为.
6.求适合下列条件的双曲线的标准方程:
(1)焦点在轴上,虚轴长为,离心率为;
(2)顶点间的距离为,渐近线方程为.
【答案】(1)
(2)焦点在轴上的双曲线的方程为;焦点在轴上双曲线的方程为
(1)解:由题意,双曲线的焦点在轴上,设所求双曲线的方程为1,
因为虚轴长为,离心率为,可得,解得,
所以双曲线的方程为.
(2)解:当双曲线的焦点在轴上时,设双曲线的方程为1,
因为顶点间的距离为,渐近线方程为,
可得,解得,所以双曲线的方程为;
当双曲线的焦点在 轴上时,设双曲线的方程为1,
因为顶点间的距离为,渐近线方程为,
可得,解得,所以双曲线的方程为.
7.根据下列条件求双曲线的标准方程.
(1)双曲线经过点,,焦点在x轴上;
(2)经过点,且与双曲线有相同的焦点.
【答案】(1);(2).
(1)因双曲线的焦点在轴上,且,则设所求双曲线的方程为,
而双曲线过点,则有,解得,
所以所求双曲线的标准方程为.
(2)所求双曲线与双曲线有相同的焦点,则设所求双曲线的方程为,
而此双曲线过点,于是有,解得或(舍去),
所以所求双曲线的标准方程为.
8.回答下列各题.
(1)求经过点的抛物线的标准方程;
(2)求经过点,且与有相同的焦点的椭圆的标准方程.
【答案】(1)或(2)
(1)解:因为点在第三象限,
所以经过点的抛物线的焦点在轴的负半轴或轴的负半轴,
当抛物线的焦点在轴的负半轴时,设抛物线的方程为,
将点代入得,解得,
所以抛物线的方程为,
当抛物线的焦点在轴的负半轴时,设抛物线的方程为,
将点代入得,解得,
所以抛物线的方程为,
综上所述,经过点的抛物线的标准方程为或;
(2)解:椭圆的焦点为,
可设所求椭圆方程为,
将点代入得:
,
整理得,解得或(舍去),
所以椭圆的标准方程为.
9.求满足下列条件的抛物线的标准方程,并求对应抛物线的准线方程:
(1)过点;
(2)焦点在直线上.
【答案】(1)抛物线方程或,对应的准线方程分别是, .
(2)抛物线的方程为或,对应的准线方程分别是,.
(1)设所求的抛物线方程为或,
因为过点,所以或,所以或.
所以所求的抛物线方程为或,对应的准线方程分别是或.
(2)令得,令得,
所以抛物线的焦点为或.当焦点为时,,
所以,此时抛物线方程;焦点为时,,
所以,此时抛物线方程为.
所以所求的抛物线的方程为或,
对应的准线方程分别是,.
重点题型三:圆锥曲线的几何性质
1.线段|AB|=4,|PA|+|PB|=6,M是AB的中点,当点P在同一平面内运动时,|PM|的最小值是( )
A.5 B. C.2 D.
【答案】B
若以为原点为x轴建立平面直角坐标系,
由,则,若,
故轨迹是以为焦点,焦距为4,长轴长为6的椭圆,且轨迹方程为,
所以|PM|的最小值是.
故选:B
2.过双曲线的右支上的一点P分别向圆和圆作切线,切点分别为M,N,则的最小值为( )
A.8 B.9 C.10 D.11
【答案】B
设双曲线的左、右焦点分别为,
.
故选:B
3.已知双曲线:的左右焦点为,,点在双曲线的右支上,点关于原点的对称点为,则( )
A.4 B. C.6 D.
【答案】C
由双曲线的对称性可得点Q在双曲线的左支上,且,
由可知,,
∴.
故选:C.
4.已知点在椭圆上运动,点在圆上运动,则的最小值为___________.
【答案】##
不妨设点为,,则,则
设圆的圆心为,则坐标为
则的最小值,即为的最小值与圆的半径之差.
又
当时,,当且仅当时取得等号;
故.
故答案为:.
5.已知为椭圆的左焦点,P为椭圆上一点,则的取值范围为_________.
【答案】[1,3]
由题意,,设,则,所以,因为,所以的范围是.
故答案为:.
6.已知椭圆,点,为椭圆上一动点,则的最大值为____.
【答案】
设点,则,可得,其中,
,
当且仅当时,取得最大值.
故答案为:.
7.双曲线上一点P到的距离最小值为___________.
【答案】2
设,则,即,
于是得,而,则当时,,
所以双曲线上一点P到的距离最小值为2.
故答案为:2
8.已知圆C: ,点在抛物线T:上运动,过点引直线,与圆C相切,切点分别为,,则的取值范围为__________.
【答案】
如图,连接CP,CQ,CM,依题意,,而,
而,则CM垂直平分线段PQ,于是得四边形MPCQ的面积为面积的2倍,
从而得,即,
设点,而,,则,
当且仅当t=1时取“=”,,
因此得,即,得,
所以的取值范围为.
故答案为:
9.已知抛物线上距离点最近的点恰好是其顶点,则的取值范围是_____________.
【答案】
设点P(x,y)为抛物线上的任意一点,则点P离点A(0,a)的距离的平方为
|AP|2=x2+(y﹣a)2
=x2+y2﹣2ay+a2,
∵x2=2y,
∴|AP|2=2y+y2﹣2ay+a2(y≥0)
=y2+2(1﹣a)y+a2(y≥0),
∴对称轴为a﹣1,
∵离点A(0,a)最近的点恰好是顶点,
∴a﹣1≤0解得a≤1,
又a>0,
∴0<a≤1,
故答案为:.
10.抛物线E:与圆M:交于A,B两点,圆心,点P为劣弧上不同于A,B的一个动点,平行于y轴的直线PN交抛物线于点N,则的周长的取值范围是______.
【答案】
如图,可得圆心也是抛物线的焦点,PN交抛物线的准线于H,
根据抛物线的定义,可得,故的周长,
由,解得,
∵,且 ∴PH的取值范围为,∴,
∴的周长的取值范围为.
故答案为:.
重点题型四:椭圆、抛物线中的离心率问题
1.已知椭圆,焦距为,以点O为圆心,b为半径作圆O,若过点作圆O的两条切线,切点分别为A,B,且,则椭圆C的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】B
由题意,可得,,,
故,
在直角中,由,可得,
故,整理得,
所以,即,
所以,可得,解得.
即椭圆的离心率为.
故选:B.
2.设分别为椭圆的左、右焦点,若在直线(c为半焦距)上存在点P,使的长度恰好为椭圆的焦距,则椭圆离心率的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】B
如图所示,椭圆,可得焦距,
因为在直线上存在点P,使的长度恰好为椭圆的焦距,
可得,即,可得,即,解得
又因为椭圆的离心率,所以.
故选:B.
3.已知椭圆,点C在椭圆上,以C为圆心的圆与y轴相切于椭圆的上焦点,若圆C与x轴相交于M,N两点,且为直角三角形,则椭圆的离心率为()
A. B. C. D.
【答案】C
不妨设在第一象限,以C为圆心的圆与y轴相切于椭圆的上焦点,则,又在椭圆上,则,所以圆M的半径,因为为直角三角形,,即,化简可得,即,解得.
故选:C.
4.圆上有四个点到双曲线的一条渐近线的距离为2,则双曲线E的离心率的取值范围是( ).
A. B. C. D.
【答案】C
双曲线的一条渐近线为,圆,圆心,半径为5,
因为圆C上有四个点到的距离为2,
所以圆心到的距离,即,
而,所以,即.
故选:C
5.已知双曲线的左右焦点分别为, ,过的直线交双曲线的右支于,两点.点满足,且,若,则双曲线的离心率是( )
A. B. C.2 D.
【答案】C
因,则点是线段中点,由得,即AM垂直平分,
则有,,而,则,
又,令双曲线的半焦距为c,在中,,,
由余弦定理得:,即,
化简得,
所以双曲线的离心率是.
故选:C
6.(多选)设圆锥曲线C的两个焦点分别为,若曲线C上存在点P满足,则曲线C的离心率可以是( )
A. B. C. D.2
【答案】AC
若曲线是椭圆则其离心率为;
若曲线是双曲线则其离心率为;
故选:AC
7.设、分别是椭圆的左、右焦点,过的直线交椭圆于、两点,且,,则椭圆的离心率为______.
【答案】
设,,所以,,,
所以,,.
,则,即,解得,
由,即,所以,,则,解得.
因此,该椭圆的离心率为.
故答案为:.
8.设双曲线的焦距长为,直线过点、两点,已知原点到直线的距离为,则双曲线的离心率为___________.
【答案】
直线的方程为,即,
则原点到直线的距离为,
所以,,所以,,
解得或(舍去),所以.
故答案:.
9.已知斜率为的直线与双曲线相交于A,B两点,O为坐标原点,AB的中点为P,若直线OP的斜率为,则双曲线C的离心率为___________.
【答案】
设,,,则,
两式相减得,所以.
因为,,所以.
因为,,
所以,,故.
故答案为:.
重点题型五:直线与圆锥曲线的位置关系
1.已知椭圆,直线,那么直线与椭圆位置关系( )
A.相交 B.相离 C.相切 D.不确定
【答案】A
由,则,
则直线,恒过定点,
由,则点,在椭圆1内部,
∴直线与椭圆相交.
故选:A
2.若直线与曲线只有一个公共点,则m的取值范围是( )
A. B.
C.或 D.或
【答案】D
根据曲线,得到,解得:;,
画出曲线的图象,为椭圆在轴上边的一部分,如图所示:
当直线在直线的位置时,直线与椭圆相切,故只有一个交点,
把直线代入椭圆方程得:,得到,
即,化简得:,解得或(舍去),
则时,直线与曲线只有一个公共点;
当直线在直线位置时,直线与曲线刚好有两个交点,此时,
当直线在直线位置时,直线与曲线只有一个公共点,此时,
则当时,直线与曲线只有一个公共点,
综上,满足题意得的范围是或.
故选:D.
3.过点的直线与双曲线有且仅有一个公共点,这样的直线的条数是( )
A.1 B.2
C.3 D.4
【答案】B
当不存在时,直线不满足条件;
设直线,与双曲线方程联立可得 ,
即 ,
当时,即,当时,方程无解,不符合题意,
当时,方程只有一解,满足条件;
当时,,
即
解得:或(舍去),
综上可知,满足条件的有或,共2条直线.
故选:B
4.若直线与双曲线的右支交于不同的两点,则的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
联立方程组,整理得,
设方程的两根为,
因为直线与双曲线的右支交于不同的两点,
则满足,解得,
又由,解得,
所以的取值范围是.
故选:D.
5.关于的方程有解,则的取值范围是___________.
【答案】
表示过点的直线,
两边平方并化简得,
所以表示椭圆的上半部分.
,
由两边平方得,
,
令,
或(舍去).
所以的取值范围是.
故答案为:
6.若直线y=kx+1与焦点在x轴上的椭圆总有公共点,则实数m的取值范围为_______
【答案】
因为焦点在x轴上的椭圆,
所以
因为直线过定点,且直线与椭圆总有公共点,
所以点P在椭圆上或在椭圆的内部,
即
解得,
综上,
故答案为:
7.直线与焦点在轴上的椭圆总有公共点,求的取值范围.
【答案】
由于椭圆的焦点在轴上,故
由,得,
则对恒成立,
即对恒成立.
因为,所以对恒成立,
故,即.
又因为,所以.
8.已知双曲线及直线.若直线与双曲线有两个不同的交点,求实数的取值范围.
【答案】
联立,得,
由题意,知,
解得,且.
即实数的取值范围是.
重点题型六:圆锥曲线中的中点弦问题
1.已知双曲线方程,则以为中点的弦所在直线的方程是( )
A. B. C. D.
【答案】B
设直线交双曲线于点、,则,
由已知得,两式作差得,
所以,,即直线的斜率为,
故直线的斜率为,即.经检验满足题意
故选:B.
2.如果椭圆的弦被点平分,则这条弦所在的直线方程是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
依题意,点在椭圆内,设这条弦的两个端点,
由得:,又,
于是得弦AB所在直线斜率,方程为:,即,
所以这条弦所在的直线方程是.
故选:B
3.直线与双曲线的同一支相交于两点,线段的中点在直线上,则直线的斜率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
设、,线段的中点,
由已知,两点在双曲线上,所以x122-y12=1x222-y22=1,两式做差可得,
点在直线上,所以,代入上式可得,
故直线的斜率为.
故选:D.
4.直线l交双曲线 于A、B两点,且为AB的中点,则l的斜率为( )
A.4 B.3 C.2 D.1
【答案】D
设,,因点A,B在双曲线 上,
则,,两式相减得:,
因P为AB中点,则,,于是得=1,即直线l的斜率为1,
此时,直线l的方程为:,
由消去y并整理得:,,
即直线l与双曲线 交于两点,
所以直线l的斜率为1.
故选:D
5.已知点是抛物线上的两点,点是线段的中点,则的值为
A. B. C. D.
【答案】C
设 则 ,由中点坐标公式可得
两式相减可得, 则直线的斜率
直线的方程为 即
联立方程可得
故选C.
6.已知椭圆,过点的直线与椭圆交于两点,若点恰为弦中点,则直线斜率是______________
【答案】
设的坐标分别为 ,
则 ,
将两式相减得:,
整理得:,
根据点恰为弦中点,可知 ,
,即直线斜率是 ,
故答案为:
7.已知抛物线,直线过抛物线的焦点与抛物线交于,两点,以为直径的圆与抛物线的准线的公共点是,则直线的斜率__________.
【答案】
设,因为,
以为直径的圆与抛物线的准线的公共点是,所以,
因为,
所以,
故答案为:.
8.已知双曲线方程为,求以为中点的双曲线的弦所在直线的方程.
【答案】
设以为中点的弦的两端点为,,则,,
根据对称性知,由,在双曲线上,则有,,
两式相减得,,
过点且斜率的直线方程为,即,
由消去y并整理得:,,
从而得直线与双曲线相交,
所以以为中点的双曲线的弦所在直线的方程为.
重点题型七:圆锥曲线中的弦长问题
1.已知双曲线,过点的直线l与双曲线C交于M、N两点,若P为线段MN的中点,则弦长|MN|等于( )
A. B. C. D.
【答案】D
由题设,直线l的斜率必存在,设过的直线MN为,联立双曲线:
设,则,所以,解得,
则,.
弦长|MN|.
故选:D.
2.已知椭圆x2+4y2=16,直线l过点其左焦点F1,且与椭圆交于A、B两点,若直线l的斜率是1,则弦长|AB|=__.
【答案】##
椭圆的标准方程为1,其中a=4,b=2,
则c2,,
又由直线的斜率为1,则直线的方程为
与椭圆的方程联立可得:
弦长|AB|;
故答案为:
3.设椭圆过点,离心率为.
(1)求椭圆C的方程;
(2)过点且斜率为的直线l交椭圆C于A、B两点,求弦的长度.
【答案】(1)(2)
(1)解:将点代入椭圆的方程得,所以.
又由,得,即,所以.
所以椭圆C的方程为.
(2)解:过点且斜率为的直线方程为,
设直线与的交点为,,
联立方程,消去得,
得,.
由弦长公式
4.给定椭圆,称圆为椭圆E的“伴随圆”.已知椭圆E中,离心率为.
(1)求椭圆E的方程;
(2)若直线与椭圆E交于A、B两点,与其“伴随圆”交于C、D两点,.
①请将用含有k的关系式表示(不需给出k的范围);
②求弦长的最大值.
【答案】(1)(2);
(1)由题可知,,,又,解得,故椭圆的标准方程为:;
(2)①由(1)可求“伴随圆”为:,因为,所以圆心到直线距离为,由圆心到直线距离公式得,解得;
②联立直线与椭圆方程,得,由得,由得,,设,则,
由弦长公式可得:
,当且仅当时取到等号,故
5.已知双曲线(,)的右焦点为,离心率,虚轴长为.
(1)求的方程;
(2)过右焦点,倾斜角为的直线交双曲线于、两点,求.
【答案】(1);(2).
(1)由题意可得:,解得:,所以双曲线的方程为.
(2)由(1)知:,所以,可得直线的方程为:,
设,,由可得:,
所以, ,
所以
,
所以弦长.
6.直线交抛物线于两点,若线段中点的横坐标等于,求弦的长.
【答案】
直线代入抛物线,整理可得,
设,,由AB的中点的横坐标为2,
所以4得:k=-1或2,
当k=-1时,有两个相等的实数根,不合题意,
当k=2时,|AB|.
综上,弦的长为.
7.已知抛物线的焦点为,为抛物线上的点,且.
(1)求抛物线的方程;
(2)若直线与抛物线相交于,两点,求弦长.
【答案】(1)(2)
(1)解:在抛物线上,且,,则,
故抛物线的方程为;
(2)解:联立,可得.
设,,,,则,,
.
8.已知双曲线:的一条渐近线的倾斜角为,且一个焦点与抛物线:的焦点重合.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)若过抛物线的焦点且斜率为1的直线l与抛物线交于A,B两点,求.
【答案】(1)(2)
(1)由双曲线:的一条渐近线的倾斜角为,
,
又抛物线:的焦点为,则,
由已知可得:,解得,
所以双曲线的标准方程为.
(2)抛物线的焦点坐标为,直线l的斜率为1,直线l的方程为,
设,,
由得:,,
.
重点题型八:圆锥曲线中的三角形(四边形)面积问题
1.已知定点,圆:,点Q为圆上动点,线段MQ的垂直平分线交NQ于点P,记P的轨迹为曲线C.
(1)求曲线C的方程;
(2)过点M与N作平行直线和,分别交曲线C于点A,B和点D,E,求四边形ABDE面积的最大值.
【答案】(1)(2)6
(1)由题意可得,
所以动点P的轨迹是以M,N为焦点,长轴长为4的椭圆,即曲线C的方程为:;
(2)由题意可设的方程为,
联立方程得,
设,,则由根与系数关系有,
所以
,
根据椭圆的对称性可得,与的距离即为点M到直线的距离,为,
所以四边形ABDE面积为,令得,
由对勾函数性质可知:当且仅当,即时,四边形ABDE面积取得最大值为6.
2.已知椭圆C:经过点,其长半轴长为2.
(1)求椭圆C的方程:
(2)设经过点的直线与椭圆C相交于D,E两点,点E关于x轴的对称点为F,直线DF与x轴相交于点G,求的面积的取值范围.
【答案】(1)(2)
(1)解:由已知得,∴椭圆C的方程为
∵椭圆经过点,
∴,解得
∴椭圆C的方程为
(2)解:由题意知,直线的斜率存在且不为0,
设直线的方程为,,,
由,消去得,
∴,,,
∵为点关于轴的对称点,
∴,直线的方程为,
即
令,则
∴,
∴的面积
,
令,则,
∴,又函数在上单调递增,
所以,
∴,
∴的面积的取值范围是
3.已知椭圆的两焦点分别为、,为椭圆上一点,且.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若点在第二象限,,求△的面积.
【答案】(1)(2)
(1)解:∵椭圆的两焦点分别为、,
∴设椭圆的方程为,,
,
.,
椭圆的标准方程为.
(2)解:在△中,由余弦定理得,
即,
,
,
.
4.已知P是圆O:上一动点,P点在x轴上的射影是D,点M满足.
(1)求动点M的轨迹C的方程;
(2)若A是椭圆E的右顶点,过左焦点F且斜率为的直线交椭圆E于M,N两点,求△AMN的面积.
【答案】(1)(2)
(1)设,,,
因为
所以
从而,代入得
即为所求.
(2)由,得,
所以,,
所以过且斜率为的直线的方程为,
联立消去x,得,
显然,设,,
则,
∴,
∵A是椭圆E的右顶点,
∴,
∴△AMN的面积.
5.在平面直角坐标系xOy中,设双曲线C1以椭圆C2:1长轴的两个端点为焦点,以C2的焦点为顶点.
(1)求C1的标准方程;
(2)过(0,1)的直线l与C1的右支相切,且与C2交于点M,N,求 OMN的面积.
【答案】(1)(2)
(1)解:由题意得双曲线a=1,c=2,
则b²=c²﹣a²=3,
所以C1的标准方程为:;
(2)设过(0,1)的直线l的方程为y=kx+1,
联立,可得(3﹣k²)x²﹣2kx﹣4=0,
因为直线与双曲线相切,
所以Δ=4k²+16(3﹣k²)=0,
解得k=±2,
因为直线l与双曲线右支相切,
所以l方程为:y=﹣2x+1,
联立,可得19x²﹣16x﹣8=0,
设M(x1,y1),N(x2,y2),则x1+x2,x1x2,
则|MN||x1﹣x2|•,
又原点O到直线l的距离d,
所以 OMN的面积Sd•|MN|.
6.已知双曲线的一条渐近线方程是,焦距为4.
(1)求双曲线的方程;
(2)直线过双曲线的右焦点与双曲线的右支交于A,B两点,与轴交于点,O为坐标原点,若,求面积的取值范围.
【答案】(1)(2)
(1)解:因为双曲线的一条渐近线方程是,
所以,即
因为焦距为4,所以,即
因为,
所以,
所以双曲线的方程为
(2)解:由题知双曲线的右焦点为,
故设直线的方程为,
则联立方程得,
设,,
所以,
因为直线与双曲线的右支交于A,B两点,
所以,即且,
所以,解得:且
因为直线与轴交于点,所以,
因为,所以
所以,
点到直线的方程为距离为,
所以面积为,
令,则,
所以,
因为在是单调递减函数,
所以,
所以.
所以面积的取值范围为
7.已知抛物线C: 的焦点为F,并且经过点A(1,﹣2).
(1)求抛物线C的方程;
(2)过原点O作倾斜角为 的直线l交抛物线C于M,N两点,求 的面积.
【答案】(1)(2)2
(1)把点A(1,﹣2)代入抛物线C:,可得 ,
解得p=2,所以抛物线C的方程为C: ;
(2)抛物线的焦点为F(1,0),过原点O作倾斜角为的直线l方程为y=x,
联立,解得或.
不妨设M(0,0),N(4,4).
则△FMN的面积为 ,
所以所求△FMN的面积为2.
8.已知椭圆C:的右焦点F与抛物线E:的焦点相同,曲线C的离心率为,为E上一点且.
(1)求曲线C和曲线E的方程;
(2)若直线l:交曲线C于P、Q两点,1交y轴于点R.求三角形POQ面积的最大值(其中O为坐标原点).
【答案】(1)C:,E:(2)
(1),椭圆C:
又,椭圆C:抛物线E:.
(2)设,
联立
由,且,
,
原点O到直线l距离,
,
令,所以,
当且仅当,,时,等号成立,此时面积最大为.
9.已知直线是抛物线的准线,是坐标原点,是上一点,过作,垂足为,已知.
(1)求的方程;
(2)直线经过的焦点,且与交于两点,若,求的面积.
【答案】(1)(2)
(1)由题可知准线的方程为.
因为,所以.
又,所以,
故的方程为.
(2)由(1)可知.
因为,所以直线的方程为,设,
联立方程组整理得,
则,故.
点到直线的距离,
则的面积.
10.已知抛物线E:()上一点到其焦点F的距离为2.
(1)求实数的值;
(2)若过焦点F的动直线与抛物线交于A、B两点,过A、B分别作抛物线的切线、,且、的交点为Q,、与y轴的交点分别为M、N.求面积的取值范围.
【答案】(1)(2)
(1)因为点到其焦点F的距离为2,由抛物线的定义知
解得
(2)由上问可知,抛物线方程E:
设,,(,),
设l:,联立,得,
判别式,故R
,
设:
联立方程组,消x得,
所以
所以
则:,即,令,得,
同理:,,
联立,得交点Q的横坐标为,
∴
∴面积的取值范围是.
重点题型九:圆锥曲线中的定点问题
1.已知椭圆的短轴长为,左顶点A到右焦点的距离为.
(1)求椭圆的方程
(2)设直线与椭圆交于不同两点,(不同于A),且直线和的斜率之积与椭圆的离心率互为相反数,求证:经过定点.
【答案】(1)(2)证明见解析
(1)解:依题意、,又,解得,,
所以椭圆方程为,离心率;
(2)解:由(1)可知,
当直线斜率存在时,设直线为,联立方程得,消去整理得,
设,,所以,;
因为直线和的斜率之积与椭圆的离心率互为相反数,所以;
即
所以,
即,
所以,即,所以或,
当时,直线:,恒过定点,因为直线不过A点,所以舍去;
当时,直线:,恒过定点;
当直线斜率不存在时,设直线,,,
则,且,
解得或(舍去);
综上可得直线恒过定点.
2.已知椭圆:的焦距为,圆:经过点.
(1)求椭圆与圆的方程;
(2)若直线:与椭圆C交于点A,B,其中,问:是否为定值?若为定值,求出该定值;若不为定值,试说明理由.
【答案】(1)椭圆C:,圆O:(2)为定值,且该定值为0
(1)设椭圆C的半焦距为c,
根据题意得
又∵经过点,
∴,
解得
∴椭圆C的方程为,圆O的方程为.
(2)设联立l与椭圆方程,
化简整理得
则
∵
∴
综上所述,为定值,且该定值为0.
3.已知点,点P是圆B:上的任意一点,线段PA的垂直平分线与直线BP交于点Q.
(1)求点Q的轨迹方程C;
(2)过点A的直线l与曲线C交于M,N两点,点E在x轴上且使得对任意直线l,OE都平分.求点E的坐标.
【答案】(1)(2)
(1)由题意知,,所以,
由椭圆定义知点Q的轨迹是以A、B为焦点的椭圆,设椭圆C:,其中,,即,,则,所以点Q的轨迹方程C为.
(2)设,当l与x轴垂直时,恒成立,
当l与x轴不垂直时,因为OE都平分,即,所以,
设,,直线l的斜率为,则直线l的方程为,
又,,
所以,
又,,所以,
即,
联立方程组消去y,得,,
所以,,代入上式可得,即点.
4.已知离心率为的双曲线的中心在坐标原点,左、右焦点、在轴上,双曲线的右支上一点使且的面积为1.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)若直线:与双曲线相交于、两点(、不是左右顶点),且以为直径的圆过双曲线的右顶点.求证:直线过定点,并求出该定点的坐标.
【答案】(1);(2)证明见解析,.
(1)由题意设双曲线的标准方程为,
由已知得:解得,
∵且的面积为1,
∴,,
∴
∴,,
∴双曲线的标准方程为.
(2)证明:设,,联立与双曲线
得,
,
即,
则,
又,
∵以为直径的圆过双曲线的右顶点
∴,即,
∴,
∴,
化简,得,即
∴,,且均满足,
当时,直线的方程为,
直线过定点,与已知矛盾.
当时,直线的方程为,过定点,
所以直线过定点,该定点的坐标为.
5.已知抛物线C:x2=2py(p>0)的焦点为F,且点F与圆M:(x+4)2+y2=1上点的距离的最大值为1.
(1)求p;
(2)已知直线l:y=kx+4与C相交于A,B两点,过点B作平行于y轴的直线BD交直线l':y=﹣4于点D.问:直线AD是否过y轴上的一定点?若过定点,求出该定点的坐标;若不过定点,试说明理由.
【答案】(1)p=2(2)直线AD恒过y轴上的一定点(0,0)
(1)由抛物线的方程可得焦点F(0,),
圆M:(x+4)2+y2=1可得圆心M(﹣4,0),半径r=1,
F到圆M的最大距离为:|FM|+r1,
由题意可得11,p>0,
解得:p=2;
(2)由(1)得抛物线的方程为:x2=4y,
设A(x1,y1),B(x2,y2),
联立,整理可得:x2﹣4kx﹣16=0,
x1+x2=4k,x1x2=﹣16,
由题意可得D(x2,﹣4),
所以直线AD的方程为:y+4(x﹣x2)x,
令x=0,可得y0,
所以直线AD恒过y轴上的一定点(0,0).
6.已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点F到双曲线的渐近线的距离为1.
(1)求抛物线C的方程;
(2)若抛物线C上一点P到F的距离是4,求P的坐标;
(3)若不过原点O的直线l与抛物线C交于A、B两点,且OA⊥OB,求证:直线l过定点.
【答案】(1)y2=8x(2)(2,4)或(2,-4)(3)证明见解析
(1)(1)抛物线的焦点F为,双曲线的渐近线方程为,
即,则,
解得p=4,
故抛物线的方程为y2=8x,
(2)设P(x0,y0),由抛物线的定义可知,即,
解得x0=2,
将x0=2代入方程y2=8x,
得y0=±4,
即P的坐标为(2, 4)或(2,-4).
(3)由题意知直线l不能与x轴平行,
故方程可设为x=my+n(n≠0),
与抛物线联立得,消去x得y2﹣8my﹣8n=0,
设A(x1,y1)B(x2,y2),
则y1+y2=8m,y1y2=﹣8n,
由OA⊥OB,所以,所以x1x2+y1y2=0,又,
所以,即,
亦即﹣8n(1)=0,又n≠0,
解得n=8,
所以直线方程为x=my+8,易得直线l过定点(8,0).
重点题型十:圆锥曲线中的定值问题
1.已知点,,动点满足直线与的斜率之积为,记动点的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程;
(2)过点作直线交曲线于两点,试问在轴上是否存在点,使为定值?若存在,求出点的坐标及该定值;若不存在,试说明理由.
【答案】(1)
(2)存在点,使得为定值.
(1)设,易得,直线的斜率为,直线的斜率为,
则,
整理得,则曲线E方程为;
(2)当直线的斜率为不为0时,设直线的方程为,设定点
联立方程组,消可得,
设,,
可得,,
所以
.
要使上式为定值,则,解得,
此时
当直线的斜率为0时,,,此时,也符合.
所以,存在点,使得为定值.
2.已知定点,动点满足:直线,的斜率之积为.
(1)求动点的轨迹方程;
(2)设的轨迹为.直线过抛物线的焦点且与相交于不同的两点,.在轴上是否存在一个定点,使得的值为定值?若存在,写出点的坐标;若不存在,说明理由.
【答案】(1)1;
(2)存在一个定点.
(1)设 ,因为直线,的斜率之积为.
所以,整理得方程为1 .
即动点的轨迹方程为1.
(2)因为抛物线的焦点,
当直线与轴不垂直时,设直线的方程为,
代入椭圆方程,得,
设,则,,
,
故
,
令,则,
所以,解得m,此时;
当直线与轴垂直时,的方程为,
代入椭圆方程解得,所以;
综上所述:在轴上存在一个定点,使得为定值.
3.已知为坐标原点,椭圆的右顶点为,离心率为.动直线与相交于两点,点关于轴的对称点为,点到的两焦点的距离之和为.
(1)求的标准方程;
(2)若直线与轴交于点,的面积分别为,问是否为定值?若是,求出该定值;若不是,请说明理由.
【答案】(1)(2)为定值,定值为1
(1)解:因为点在椭圆上,由椭圆的对称性,点关于x轴的对称点为也在椭圆上,再由点到的两焦点的距离之和为可得,即,
又椭圆的离心率,所以,
可得,
所以椭圆的方程为:;
(2)解:为定值,且定值为1,
证明如下:设 ,则,
联立,整理可得:,
则,
直线的方程为:,
令,可得
;
所以当变化时直线与轴交于定点,
所以,
即为定值,且定值为.
4.已知双曲线的虚轴长为4,直线2x-y=0为双曲线C的一条渐近线.
(1)求双曲线C的标准方程;
(2)记双曲线C的左、右顶点分别为A,B,过点T(2,0)的直线l交双曲线C于点M,N(点M在第一象限),记直线MA斜率为,直线NB斜率为,求证:为定值.
【答案】(1);(2)见解析.
(1)虚轴长为4,,即,
直线为双曲线的一条渐近线,
,,
故双曲线的标准方程为.
(2)由题意知,,,
由题可知,直线l斜率不能为零,故可设直线的方程为,
设,,,
联立,得,
,,
,
直线的斜率,直线的斜率,
,为定值.
5.已知双曲线的渐近线方程为:,且过点
(1)求双曲线的标准方程
(2)过右焦点且斜率不为的直线与交于,两点,点坐标为,求
【答案】(1);(2)
(1)由题意可得: 解得:,所以
所以双曲线的标准方程为;
(2),所以,
设直线:,,,
由 可得:,
所以,,
,
所以.
6.已知抛物线上一点到焦点的距离.
(1)求C的方程;
(2)点、在上,且,,为垂足.证明:存在定点,使得为定值.
【答案】(1)(2)证明见解析
(1)解:由抛物线定义,得,由题意得,,解得
所以抛物线的方程为.
(2)证明:①直线斜率不存在时,
可设,,
,
,,
又,,
,解得,
,为垂足,
,
故存在定点,使得为定值,
②直线斜率存在时,设直线,解得,
设,,,,则,,
因为,所以,
得,
所以,
得,即,
当时,过定点,不符合题意;
当时,直线过点,
所以点在以为直径的圆上,
故当为的中点时,定值.
7.已知曲线E上的点到的距离比它到直线的距离小1.
(1)求曲线E的方程;
(2)若直线l经过点F,与曲线相交于A,B两点,与直线相交于点C,已知点,设直线PA,PB,PC的斜率分别为,,,求证:为定值,并求出该定值.
【答案】(1);(2)证明见解析,.
(1)由题设,令曲线E上的点为,则,
当时,,整理得且,满足前提;
当时,,整理得且,不满足前提;
所以曲线E的方程为.
(2)由题设,直线l的斜率必存在且不为0,设,则,
联立,整理可得:,则,,
所以,
又,,且,,,
则,故为定值.
重点题型十一:圆锥曲线中的定直线问题
1.在平面直角坐标系xOy中,椭圆C:的离心率,且过点,A,B分别是C的左、右顶点.
(1)求C的方程;
(2)已知过点的直线交C于M,N两点(异于点A,B),试证直线MA与直线NB的交点在定直线上.
【答案】(1);
(2)证明见解析.
(1)由题意知,
,化简得,
解得,故椭圆的方程为;
(2)设过点G的直线方程为,
,消去x,得,
,设,
则,所以
又,得,
所以直线AM的方程为,
直线BN的方程为,两式相除,
得,即,
又,
即,解得,
即直线AM与BN的交点的横坐标为4,
所以直线AM与BN的交点在定直线上.
2.已知椭圆的左、右顶点分别是,,点(异于,两点)在椭圆上,直线与的斜率之积为,且椭圆的焦距为.
(1)求椭圆的标准方程.
(2)直线与椭圆交于,(其横坐标)两点,直线与的交点为,试问点是否在定直线上?若在,请给予证明,并求出定直线方程;若不在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)存在,证明见解析,点在定直线
(1)由题意可得,,设,
则,,所以.
因为点在椭圆上,所以,所以,
则.
因为,且,所以,,
故椭圆的标准方程为.
(2)设,,
联立,整理得,
则,.
由(1)可知,,
则直线的方程为,直线的方程为,
从而,即,
解得:.
故点在定直线上.
3.已知,分别是双曲线的左,右顶点,直线(不与坐标轴垂直)过点,且与双曲线交于,两点.
(1)若,求直线的方程;
(2)若直线与相交于点,求证:点在定直线上.
【答案】(1)或;(2)证明见解析.
解:设直线的方程为,设,,把直线与双曲线
联立方程组,,可得,
则,
(1),,由,可得,
即①,②,
把①式代入②式,可得,解得,,
即直线的方程为或.
(2)直线的方程为,直线的方程为,
直线与的交点为,故,即,
进而得到,又,
故,解得
故点在定直线上.
4.如图所示,P(在函数的左边)与Q(在函数的右边)分别为函数的两个点,F为该抛物线的焦点.
(1)若P的坐标为(-2,t),连接PF交抛物线另一点于H点,求H点的坐标;
(2)记PQ直线为m,其在y轴上的截距为6,过P作抛物线的切线,交抛物线的准线于M点,连接QF,若QF恰好经过M点,求直线m的方程.
【答案】(1)(2,1);(2).
(1)∵P位于抛物线上,故P的坐标为(-2,1)-
又∵F为抛物线的焦点,得2p=4,解得故F:(0,1)
则过PF的直线为y=1
根据抛物线的对称性,则H点坐标为(2,1)-
(2)由(1)可知,抛物线的准线方程应当为y=-1
令P:);Q:
设过PQ的直线m为,将其代入抛物线
得,故
因为P为切点,故其切线方程为,根据化简得
当y=-1时,得,得
故M点的坐标为(,-1)Q点的坐标为
则MQ直线方程为,其过点(0,1),
故有,化简得
得,化简得
得,故,(舍)
故解得4k=2,得k=,直线m的方程为
5.设抛物线的焦点为,过点的动直线与抛物线交于,两点,当在上时,直线的斜率为.
(1)求抛物线的方程;
(2)在线段上取点,满足,,证明:点总在定直线上.
【答案】(1);(2)证明见解析.
(1)由题意,得,则,解得,
故抛物线的方程为.
(2)证明:设,,,
直线的方程为.
由得,
,.
由,,得,,
故,化简得.
又,故,
化简得,
即,则或.
当点在定直线上时,直线与抛物线只有一个交点,与题意不符.
故点在定直线上.
6.已知抛物线上的点到其焦点距离为3,过抛物线外一动点作抛物线的两条切线,切点分别为,且切点弦恒过点.
(1)求和;
(2)求证:动点在一条定直线上运动.
【答案】(1),.(2)证明见解析
(1)由题意得
抛物线方程为,∴,
(2)首先推导抛物线切线方程的一般性:设抛物线上的一点为,由,所以抛物线过点的切线的斜率为,切线方程为,化简得.
设
∴抛物线的切线的方程:
抛物线的切线的方程:
∵均经过,∴
故直线即过,也过
故方程:
∵它恒过,∴,∴它在上运动.
重点题型十二:圆锥曲线中的向量问题
1.已知椭圆的左顶点为A,右焦点为F,过点A作倾斜角为的直线与C相交于A,B,且,其中O为坐标原点.
(1)求椭圆的离心率e;
(2)若,过点F作与直线平行的直线l,l与椭圆C相交于P,Q两点.
①求的值;
②点M满足,直线与椭圆的另一个交点为N,若,求的值.
【答案】(1)(2)①;②.
(1)解:由题意得:,
所以,代入椭圆方程得,即,
所以椭圆的离心率是;
(2)①由(1)知:b=1, ,则椭圆方程为:,
设直线方程为:,
与椭圆方程联立,消去x得,
设,
则,
则,
,
所以;
②设,因为,所以,
则,
因为,
所以,则,
因为P,Q,N在椭圆上,
所以,
则,
即,
由①知,
所以,解得.
2.设,,分别为椭圆:()的左、右焦点,过的直线与椭圆相交于、两点,直线的倾斜角为,到直线的距离为.
(1)求椭圆的焦距;
(2)如果,求椭圆的方程.
【答案】(1)(2)
(1)解:因为直线的倾斜角为且过点,
所以直线的方程为,
到直线的距离为,
,解得,
椭圆的焦距.
(2)由(1)可得,设,,
联立,整理可得
,
解得①,②,
因为,即,所以③,
由①③得,④,
将④代入②得,整理得⑤,
因为,所以,代入⑤得,
因为,所以,
故椭圆的方程为.
3.已知椭圆的焦距为为C上不同的三点,关于原点对称,直线与的斜率之积为.
(1)求C的方程;
(2)已知直线过点,与C交于两点,求的取值范围.
【答案】(1);(2).
(1)设,则,为C上的三点,,直线与的斜率之积为,,,化简整理得,由,,所以椭圆C的方程为.
(2)①当直线的斜率不存在时,,,②当直线的斜率存在时,设直线的方程为,,.
设,则,
, .
综上,.
的取值范围为.
4.已知双曲线的离心率为2,焦点到渐近线的距离为,点的坐标为,过的直线与双曲线交于不同两点、.
(1)求双曲线的方程;
(2)求的取值范围(为坐标原点).
【答案】(1);(2)或.
(1)解:双曲线的右焦点为,一条渐近线方程为
∵双曲线的离心率为2,焦点到渐近线的距离为,
∴, ,∵ ∴,
∴双曲线的方程为.
(2)解:点的坐标为,设过的直线的方程为,
与双曲线方程联立可得消去可得
①,不符合题意,舍去;
②时,得.
设,,则,
∴
∴.
∵,, ∴,
∴或 ∴或
∴或.
5.已知双曲线C的方程为(),离心率为.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)过的直线交曲线于两点,求的取值范围.
【答案】(1);(2).
(1)根据题意,由离心率为,知双曲线是等轴双曲线,所以
,故双曲线的标准方程为.
(2)当直线斜率存在时,设直线的方程为,
则由消去,得到,
∵直线与双曲线交于M、N两点,,解得.
设,则有,,
因此,
∵,∴且,故或,
故;
②当直线的斜率不存在时,此时,易知,,故.
综上所述,所求的取值范围是.
6.已知椭圆C:的右焦点F与抛物线E:的焦点相同,曲线C的离心率为,为E上一点且.
(1)求曲线C和曲线E的方程;
(2)若直线l:交曲线C于P、Q两点,交y轴于点R.
(i)求三角形POQ面积的最大值(其中O为坐标原点).
(ii)若,求实数的取值范围.
【答案】(1),(2)(i);(ii)
(1),椭圆C:
又,椭圆C:,抛物线E:.
(2)(i)设,
联立
由,且,
,
原点O到直线l距离,
,
令,所以,
当且仅当,,时,等号成立,此时面积最大为.
(ii),,,
,,
又,,()
.
7.已知抛物线经过点.
(1)求抛物线的方程;
(2)若直线与抛物线相交于两点,且,证明:直线过定点.
【答案】(1)(2)证明见解析
(1)∵抛物线过点,
..
∴动点的轨迹的方程为.
(2)设,,
由得,
,.
,
.
,
或.
,
舍去.
,满足.
∴直线的方程为.
∴直线必经过定点.
第三章 圆锥曲线的方程 章末总结(精讲)
目录
第一部分:知识框架
第二部分:典 型 例 题 剖 析
重点题型一:圆锥曲线的定义
重点题型二:圆锥曲线的标准方程
重点题型三:圆锥曲线的几何性质
重点题型四:椭圆、抛物线中的离心率问题
重点题型五:直线与圆锥曲线的位置关系
重点题型六:圆锥曲线中的中点弦问题
重点题型七:圆锥曲线中的弦长问题
重点题型八:圆锥曲线中的三角形(四边形)面积问题
重点题型九:圆锥曲线中的定点问题
重点题型十:圆锥曲线中的定值问题
重点题型十一:圆锥曲线中的定直线问题
重点题型十二:圆锥曲线中的向量问题
第一部分:知 识 框 架
第二部分:典 型 例 题 剖 析
重点题型一:圆锥曲线的定义
1.设为定点,,动点M满足,则动点M的轨迹是( )
A.椭圆 B.直线 C.圆 D.线段
【答案】D
因为,所以动点M的轨迹是线段,
故选:D
2.若椭圆上一点A到焦点的距离为2,则点A到焦点的距离为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】D
由椭圆方程知:.根据椭圆的定义有.
因为,
所以.
故选:D
3.若动点满足方程,则动点P的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
【答案】A
由题意得:到与的距离之和为8,且8>4,故动点P的轨迹方程是以与为焦点的椭圆方程,故,,所以,,所以椭圆方程为.
故选:A
4.已知A(0,-4),B(0,4),|PA|﹣|PB|=2a,当a=3和4时,点P轨迹分别为( )
A.双曲线和一条直线 B.双曲线和两条射线
C.双曲线一支和一条直线 D.双曲线一支和一条射线
【答案】D
∵A(0,-4),B(0,4),
∴|AB|=8,
又|PA|-|PB|=2a,
∴当a=3时,|PA|-|PB|=6<8,由双曲线定义可得点P的轨迹为双曲线的上支;
当a=4时,|PA|-|PB|=8,
∴点P的轨迹为y轴上的以点B为端点的方向向上的射线;
故选:D.
5.动点到点及点的距离之差为,则点的轨迹是( )
A.双曲线 B.双曲线的一支 C.两条射线 D.一条射线
【答案】D
由已知,,所以点的轨迹是一条以为端点向轴正方向的射线.
故选:D.
6.若动点满足,则点的轨迹应为( )
A.椭圆 B.抛物线 C.双曲线 D.圆
【答案】B
动点满足,
可知:动点到定点与到定直线距离相等,
其中定点不在定直线上.因此P点的轨迹应为抛物线.
故选:B.
7.双曲线上一点与它的一个焦点的距离等于1,那么点与另一个焦点的距离等于___________.
【答案】17
由双曲线的方程可得实半轴长为,虚半轴长为,故.
因为点与一个焦点的距离等于1,而,
故点与该焦点同在轴的上方或下方,
故点与另一个焦点的距离为,
故答案为:.
重点题型二:圆锥曲线的标准方程
1.已知双曲线的中心在原点,焦点在x轴上,焦距为8,离心率为2,则该双曲线的方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
由题意可设双曲线的标准方程为,
因为双曲线的焦距为8,则2c=8,所以c=4,
又双曲线的离心率为,
所以a=2,则,
所以双曲线的标准方程为.
故选:B.
2.若抛物线的焦点坐标为,则的值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
由题意抛物线的焦点坐标为,故 ,
抛物线方程即,
故 ,
故选:C
3.已知抛物线y2=2px(p>0)经过点M(x0,2),若点M到准线l的距离为3,则该抛物线的方程为( )
A.y2=4x B.y2=2x或y2=4x
C.y2=8x D.y2=4x或y2=8x
【答案】D
∵抛物线y2=2px(p>0)经过点M(x0,2),
∴,可得.
又点M到准线l的距离为3,
∴,解得p=2或p=4.
则该抛物线的方程为 y2=4 x或 y2 = 8x.
故选:D.
二、解答题
4.求以坐标轴为对称轴,并且经过两点A(0,2)和B(,)的椭圆的标准方程.
【答案】.
令椭圆方程为,
所以,可得,
故椭圆的标准方程为.
5.(1)求以(-4,0),(4,0)为焦点,且过点的椭圆的标准方程.
(2)已知双曲线焦点在y轴上,焦距为10,双曲线的渐近线方程为,求双曲线的方程.
【答案】【小问1】
【小问2】
(1)由题意可设所求椭圆的标准方程为.
又椭圆过点,将x=3,y=代入方程得,
解得λ=11或(舍去).
故所求椭圆的标准方程为.
(2)由题意,设双曲线的标准方程为,设焦距为2c,
∴,解得,
∴该双曲线的方程为.
6.求适合下列条件的双曲线的标准方程:
(1)焦点在轴上,虚轴长为,离心率为;
(2)顶点间的距离为,渐近线方程为.
【答案】(1)
(2)焦点在轴上的双曲线的方程为;焦点在轴上双曲线的方程为
(1)解:由题意,双曲线的焦点在轴上,设所求双曲线的方程为1,
因为虚轴长为,离心率为,可得,解得,
所以双曲线的方程为.
(2)解:当双曲线的焦点在轴上时,设双曲线的方程为1,
因为顶点间的距离为,渐近线方程为,
可得,解得,所以双曲线的方程为;
当双曲线的焦点在 轴上时,设双曲线的方程为1,
因为顶点间的距离为,渐近线方程为,
可得,解得,所以双曲线的方程为.
7.根据下列条件求双曲线的标准方程.
(1)双曲线经过点,,焦点在x轴上;
(2)经过点,且与双曲线有相同的焦点.
【答案】(1);(2).
(1)因双曲线的焦点在轴上,且,则设所求双曲线的方程为,
而双曲线过点,则有,解得,
所以所求双曲线的标准方程为.
(2)所求双曲线与双曲线有相同的焦点,则设所求双曲线的方程为,
而此双曲线过点,于是有,解得或(舍去),
所以所求双曲线的标准方程为.
8.回答下列各题.
(1)求经过点的抛物线的标准方程;
(2)求经过点,且与有相同的焦点的椭圆的标准方程.
【答案】(1)或(2)
(1)解:因为点在第三象限,
所以经过点的抛物线的焦点在轴的负半轴或轴的负半轴,
当抛物线的焦点在轴的负半轴时,设抛物线的方程为,
将点代入得,解得,
所以抛物线的方程为,
当抛物线的焦点在轴的负半轴时,设抛物线的方程为,
将点代入得,解得,
所以抛物线的方程为,
综上所述,经过点的抛物线的标准方程为或;
(2)解:椭圆的焦点为,
可设所求椭圆方程为,
将点代入得:
,
整理得,解得或(舍去),
所以椭圆的标准方程为.
9.求满足下列条件的抛物线的标准方程,并求对应抛物线的准线方程:
(1)过点;
(2)焦点在直线上.
【答案】(1)抛物线方程或,对应的准线方程分别是, .
(2)抛物线的方程为或,对应的准线方程分别是,.
(1)设所求的抛物线方程为或,
因为过点,所以或,所以或.
所以所求的抛物线方程为或,对应的准线方程分别是或.
(2)令得,令得,
所以抛物线的焦点为或.当焦点为时,,
所以,此时抛物线方程;焦点为时,,
所以,此时抛物线方程为.
所以所求的抛物线的方程为或,
对应的准线方程分别是,.
重点题型三:圆锥曲线的几何性质
1.线段|AB|=4,|PA|+|PB|=6,M是AB的中点,当点P在同一平面内运动时,|PM|的最小值是( )
A.5 B. C.2 D.
【答案】B
若以为原点为x轴建立平面直角坐标系,
由,则,若,
故轨迹是以为焦点,焦距为4,长轴长为6的椭圆,且轨迹方程为,
所以|PM|的最小值是.
故选:B
2.过双曲线的右支上的一点P分别向圆和圆作切线,切点分别为M,N,则的最小值为( )
A.8 B.9 C.10 D.11
【答案】B
设双曲线的左、右焦点分别为,
.
故选:B
3.已知双曲线:的左右焦点为,,点在双曲线的右支上,点关于原点的对称点为,则( )
A.4 B. C.6 D.
【答案】C
由双曲线的对称性可得点Q在双曲线的左支上,且,
由可知,,
∴.
故选:C.
4.已知点在椭圆上运动,点在圆上运动,则的最小值为___________.
【答案】##
不妨设点为,,则,则
设圆的圆心为,则坐标为
则的最小值,即为的最小值与圆的半径之差.
又
当时,,当且仅当时取得等号;
故.
故答案为:.
5.已知为椭圆的左焦点,P为椭圆上一点,则的取值范围为_________.
【答案】[1,3]
由题意,,设,则,所以,因为,所以的范围是.
故答案为:.
6.已知椭圆,点,为椭圆上一动点,则的最大值为____.
【答案】
设点,则,可得,其中,
,
当且仅当时,取得最大值.
故答案为:.
7.双曲线上一点P到的距离最小值为___________.
【答案】2
设,则,即,
于是得,而,则当时,,
所以双曲线上一点P到的距离最小值为2.
故答案为:2
8.已知圆C: ,点在抛物线T:上运动,过点引直线,与圆C相切,切点分别为,,则的取值范围为__________.
【答案】
如图,连接CP,CQ,CM,依题意,,而,
而,则CM垂直平分线段PQ,于是得四边形MPCQ的面积为面积的2倍,
从而得,即,
设点,而,,则,
当且仅当t=1时取“=”,,
因此得,即,得,
所以的取值范围为.
故答案为:
9.已知抛物线上距离点最近的点恰好是其顶点,则的取值范围是_____________.
【答案】
设点P(x,y)为抛物线上的任意一点,则点P离点A(0,a)的距离的平方为
|AP|2=x2+(y﹣a)2
=x2+y2﹣2ay+a2,
∵x2=2y,
∴|AP|2=2y+y2﹣2ay+a2(y≥0)
=y2+2(1﹣a)y+a2(y≥0),
∴对称轴为a﹣1,
∵离点A(0,a)最近的点恰好是顶点,
∴a﹣1≤0解得a≤1,
又a>0,
∴0<a≤1,
故答案为:.
10.抛物线E:与圆M:交于A,B两点,圆心,点P为劣弧上不同于A,B的一个动点,平行于y轴的直线PN交抛物线于点N,则的周长的取值范围是______.
【答案】
如图,可得圆心也是抛物线的焦点,PN交抛物线的准线于H,
根据抛物线的定义,可得,故的周长,
由,解得,
∵,且 ∴PH的取值范围为,∴,
∴的周长的取值范围为.
故答案为:.
重点题型四:椭圆、抛物线中的离心率问题
1.已知椭圆,焦距为,以点O为圆心,b为半径作圆O,若过点作圆O的两条切线,切点分别为A,B,且,则椭圆C的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】B
由题意,可得,,,
故,
在直角中,由,可得,
故,整理得,
所以,即,
所以,可得,解得.
即椭圆的离心率为.
故选:B.
2.设分别为椭圆的左、右焦点,若在直线(c为半焦距)上存在点P,使的长度恰好为椭圆的焦距,则椭圆离心率的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】B
如图所示,椭圆,可得焦距,
因为在直线上存在点P,使的长度恰好为椭圆的焦距,
可得,即,可得,即,解得
又因为椭圆的离心率,所以.
故选:B.
3.已知椭圆,点C在椭圆上,以C为圆心的圆与y轴相切于椭圆的上焦点,若圆C与x轴相交于M,N两点,且为直角三角形,则椭圆的离心率为()
A. B. C. D.
【答案】C
不妨设在第一象限,以C为圆心的圆与y轴相切于椭圆的上焦点,则,又在椭圆上,则,所以圆M的半径,因为为直角三角形,,即,化简可得,即,解得.
故选:C.
4.圆上有四个点到双曲线的一条渐近线的距离为2,则双曲线E的离心率的取值范围是( ).
A. B. C. D.
【答案】C
双曲线的一条渐近线为,圆,圆心,半径为5,
因为圆C上有四个点到的距离为2,
所以圆心到的距离,即,
而,所以,即.
故选:C
5.已知双曲线的左右焦点分别为, ,过的直线交双曲线的右支于,两点.点满足,且,若,则双曲线的离心率是( )
A. B. C.2 D.
【答案】C
因,则点是线段中点,由得,即AM垂直平分,
则有,,而,则,
又,令双曲线的半焦距为c,在中,,,
由余弦定理得:,即,
化简得,
所以双曲线的离心率是.
故选:C
6.(多选)设圆锥曲线C的两个焦点分别为,若曲线C上存在点P满足,则曲线C的离心率可以是( )
A. B. C. D.2
【答案】AC
若曲线是椭圆则其离心率为;
若曲线是双曲线则其离心率为;
故选:AC
7.设、分别是椭圆的左、右焦点,过的直线交椭圆于、两点,且,,则椭圆的离心率为______.
【答案】
设,,所以,,,
所以,,.
,则,即,解得,
由,即,所以,,则,解得.
因此,该椭圆的离心率为.
故答案为:.
8.设双曲线的焦距长为,直线过点、两点,已知原点到直线的距离为,则双曲线的离心率为___________.
【答案】
直线的方程为,即,
则原点到直线的距离为,
所以,,所以,,
解得或(舍去),所以.
故答案:.
9.已知斜率为的直线与双曲线相交于A,B两点,O为坐标原点,AB的中点为P,若直线OP的斜率为,则双曲线C的离心率为___________.
【答案】
设,,,则,
两式相减得,所以.
因为,,所以.
因为,,
所以,,故.
故答案为:.
重点题型五:直线与圆锥曲线的位置关系
1.已知椭圆,直线,那么直线与椭圆位置关系( )
A.相交 B.相离 C.相切 D.不确定
【答案】A
由,则,
则直线,恒过定点,
由,则点,在椭圆1内部,
∴直线与椭圆相交.
故选:A
2.若直线与曲线只有一个公共点,则m的取值范围是( )
A. B.
C.或 D.或
【答案】D
根据曲线,得到,解得:;,
画出曲线的图象,为椭圆在轴上边的一部分,如图所示:
当直线在直线的位置时,直线与椭圆相切,故只有一个交点,
把直线代入椭圆方程得:,得到,
即,化简得:,解得或(舍去),
则时,直线与曲线只有一个公共点;
当直线在直线位置时,直线与曲线刚好有两个交点,此时,
当直线在直线位置时,直线与曲线只有一个公共点,此时,
则当时,直线与曲线只有一个公共点,
综上,满足题意得的范围是或.
故选:D.
3.过点的直线与双曲线有且仅有一个公共点,这样的直线的条数是( )
A.1 B.2
C.3 D.4
【答案】B
当不存在时,直线不满足条件;
设直线,与双曲线方程联立可得 ,
即 ,
当时,即,当时,方程无解,不符合题意,
当时,方程只有一解,满足条件;
当时,,
即
解得:或(舍去),
综上可知,满足条件的有或,共2条直线.
故选:B
4.若直线与双曲线的右支交于不同的两点,则的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
联立方程组,整理得,
设方程的两根为,
因为直线与双曲线的右支交于不同的两点,
则满足,解得,
又由,解得,
所以的取值范围是.
故选:D.
5.关于的方程有解,则的取值范围是___________.
【答案】
表示过点的直线,
两边平方并化简得,
所以表示椭圆的上半部分.
,
由两边平方得,
,
令,
或(舍去).
所以的取值范围是.
故答案为:
6.若直线y=kx+1与焦点在x轴上的椭圆总有公共点,则实数m的取值范围为_______
【答案】
因为焦点在x轴上的椭圆,
所以
因为直线过定点,且直线与椭圆总有公共点,
所以点P在椭圆上或在椭圆的内部,
即
解得,
综上,
故答案为:
7.直线与焦点在轴上的椭圆总有公共点,求的取值范围.
【答案】
由于椭圆的焦点在轴上,故
由,得,
则对恒成立,
即对恒成立.
因为,所以对恒成立,
故,即.
又因为,所以.
8.已知双曲线及直线.若直线与双曲线有两个不同的交点,求实数的取值范围.
【答案】
联立,得,
由题意,知,
解得,且.
即实数的取值范围是.
重点题型六:圆锥曲线中的中点弦问题
1.已知双曲线方程,则以为中点的弦所在直线的方程是( )
A. B. C. D.
【答案】B
设直线交双曲线于点、,则,
由已知得,两式作差得,
所以,,即直线的斜率为,
故直线的斜率为,即.经检验满足题意
故选:B.
2.如果椭圆的弦被点平分,则这条弦所在的直线方程是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
依题意,点在椭圆内,设这条弦的两个端点,
由得:,又,
于是得弦AB所在直线斜率,方程为:,即,
所以这条弦所在的直线方程是.
故选:B
3.直线与双曲线的同一支相交于两点,线段的中点在直线上,则直线的斜率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
设、,线段的中点,
由已知,两点在双曲线上,所以x122-y12=1x222-y22=1,两式做差可得,
点在直线上,所以,代入上式可得,
故直线的斜率为.
故选:D.
4.直线l交双曲线 于A、B两点,且为AB的中点,则l的斜率为( )
A.4 B.3 C.2 D.1
【答案】D
设,,因点A,B在双曲线 上,
则,,两式相减得:,
因P为AB中点,则,,于是得=1,即直线l的斜率为1,
此时,直线l的方程为:,
由消去y并整理得:,,
即直线l与双曲线 交于两点,
所以直线l的斜率为1.
故选:D
5.已知点是抛物线上的两点,点是线段的中点,则的值为
A. B. C. D.
【答案】C
设 则 ,由中点坐标公式可得
两式相减可得, 则直线的斜率
直线的方程为 即
联立方程可得
故选C.
6.已知椭圆,过点的直线与椭圆交于两点,若点恰为弦中点,则直线斜率是______________
【答案】
设的坐标分别为 ,
则 ,
将两式相减得:,
整理得:,
根据点恰为弦中点,可知 ,
,即直线斜率是 ,
故答案为:
7.已知抛物线,直线过抛物线的焦点与抛物线交于,两点,以为直径的圆与抛物线的准线的公共点是,则直线的斜率__________.
【答案】
设,因为,
以为直径的圆与抛物线的准线的公共点是,所以,
因为,
所以,
故答案为:.
8.已知双曲线方程为,求以为中点的双曲线的弦所在直线的方程.
【答案】
设以为中点的弦的两端点为,,则,,
根据对称性知,由,在双曲线上,则有,,
两式相减得,,
过点且斜率的直线方程为,即,
由消去y并整理得:,,
从而得直线与双曲线相交,
所以以为中点的双曲线的弦所在直线的方程为.
重点题型七:圆锥曲线中的弦长问题
1.已知双曲线,过点的直线l与双曲线C交于M、N两点,若P为线段MN的中点,则弦长|MN|等于( )
A. B. C. D.
【答案】D
由题设,直线l的斜率必存在,设过的直线MN为,联立双曲线:
设,则,所以,解得,
则,.
弦长|MN|.
故选:D.
2.已知椭圆x2+4y2=16,直线l过点其左焦点F1,且与椭圆交于A、B两点,若直线l的斜率是1,则弦长|AB|=__.
【答案】##
椭圆的标准方程为1,其中a=4,b=2,
则c2,,
又由直线的斜率为1,则直线的方程为
与椭圆的方程联立可得:
弦长|AB|;
故答案为:
3.设椭圆过点,离心率为.
(1)求椭圆C的方程;
(2)过点且斜率为的直线l交椭圆C于A、B两点,求弦的长度.
【答案】(1)(2)
(1)解:将点代入椭圆的方程得,所以.
又由,得,即,所以.
所以椭圆C的方程为.
(2)解:过点且斜率为的直线方程为,
设直线与的交点为,,
联立方程,消去得,
得,.
由弦长公式
4.给定椭圆,称圆为椭圆E的“伴随圆”.已知椭圆E中,离心率为.
(1)求椭圆E的方程;
(2)若直线与椭圆E交于A、B两点,与其“伴随圆”交于C、D两点,.
①请将用含有k的关系式表示(不需给出k的范围);
②求弦长的最大值.
【答案】(1)(2);
(1)由题可知,,,又,解得,故椭圆的标准方程为:;
(2)①由(1)可求“伴随圆”为:,因为,所以圆心到直线距离为,由圆心到直线距离公式得,解得;
②联立直线与椭圆方程,得,由得,由得,,设,则,
由弦长公式可得:
,当且仅当时取到等号,故
5.已知双曲线(,)的右焦点为,离心率,虚轴长为.
(1)求的方程;
(2)过右焦点,倾斜角为的直线交双曲线于、两点,求.
【答案】(1);(2).
(1)由题意可得:,解得:,所以双曲线的方程为.
(2)由(1)知:,所以,可得直线的方程为:,
设,,由可得:,
所以, ,
所以
,
所以弦长.
6.直线交抛物线于两点,若线段中点的横坐标等于,求弦的长.
【答案】
直线代入抛物线,整理可得,
设,,由AB的中点的横坐标为2,
所以4得:k=-1或2,
当k=-1时,有两个相等的实数根,不合题意,
当k=2时,|AB|.
综上,弦的长为.
7.已知抛物线的焦点为,为抛物线上的点,且.
(1)求抛物线的方程;
(2)若直线与抛物线相交于,两点,求弦长.
【答案】(1)(2)
(1)解:在抛物线上,且,,则,
故抛物线的方程为;
(2)解:联立,可得.
设,,,,则,,
.
8.已知双曲线:的一条渐近线的倾斜角为,且一个焦点与抛物线:的焦点重合.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)若过抛物线的焦点且斜率为1的直线l与抛物线交于A,B两点,求.
【答案】(1)(2)
(1)由双曲线:的一条渐近线的倾斜角为,
,
又抛物线:的焦点为,则,
由已知可得:,解得,
所以双曲线的标准方程为.
(2)抛物线的焦点坐标为,直线l的斜率为1,直线l的方程为,
设,,
由得:,,
.
重点题型八:圆锥曲线中的三角形(四边形)面积问题
1.已知定点,圆:,点Q为圆上动点,线段MQ的垂直平分线交NQ于点P,记P的轨迹为曲线C.
(1)求曲线C的方程;
(2)过点M与N作平行直线和,分别交曲线C于点A,B和点D,E,求四边形ABDE面积的最大值.
【答案】(1)(2)6
(1)由题意可得,
所以动点P的轨迹是以M,N为焦点,长轴长为4的椭圆,即曲线C的方程为:;
(2)由题意可设的方程为,
联立方程得,
设,,则由根与系数关系有,
所以
,
根据椭圆的对称性可得,与的距离即为点M到直线的距离,为,
所以四边形ABDE面积为,令得,
由对勾函数性质可知:当且仅当,即时,四边形ABDE面积取得最大值为6.
2.已知椭圆C:经过点,其长半轴长为2.
(1)求椭圆C的方程:
(2)设经过点的直线与椭圆C相交于D,E两点,点E关于x轴的对称点为F,直线DF与x轴相交于点G,求的面积的取值范围.
【答案】(1)(2)
(1)解:由已知得,∴椭圆C的方程为
∵椭圆经过点,
∴,解得
∴椭圆C的方程为
(2)解:由题意知,直线的斜率存在且不为0,
设直线的方程为,,,
由,消去得,
∴,,,
∵为点关于轴的对称点,
∴,直线的方程为,
即
令,则
∴,
∴的面积
,
令,则,
∴,又函数在上单调递增,
所以,
∴,
∴的面积的取值范围是
3.已知椭圆的两焦点分别为、,为椭圆上一点,且.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若点在第二象限,,求△的面积.
【答案】(1)(2)
(1)解:∵椭圆的两焦点分别为、,
∴设椭圆的方程为,,
,
.,
椭圆的标准方程为.
(2)解:在△中,由余弦定理得,
即,
,
,
.
4.已知P是圆O:上一动点,P点在x轴上的射影是D,点M满足.
(1)求动点M的轨迹C的方程;
(2)若A是椭圆E的右顶点,过左焦点F且斜率为的直线交椭圆E于M,N两点,求△AMN的面积.
【答案】(1)(2)
(1)设,,,
因为
所以
从而,代入得
即为所求.
(2)由,得,
所以,,
所以过且斜率为的直线的方程为,
联立消去x,得,
显然,设,,
则,
∴,
∵A是椭圆E的右顶点,
∴,
∴△AMN的面积.
5.在平面直角坐标系xOy中,设双曲线C1以椭圆C2:1长轴的两个端点为焦点,以C2的焦点为顶点.
(1)求C1的标准方程;
(2)过(0,1)的直线l与C1的右支相切,且与C2交于点M,N,求 OMN的面积.
【答案】(1)(2)
(1)解:由题意得双曲线a=1,c=2,
则b²=c²﹣a²=3,
所以C1的标准方程为:;
(2)设过(0,1)的直线l的方程为y=kx+1,
联立,可得(3﹣k²)x²﹣2kx﹣4=0,
因为直线与双曲线相切,
所以Δ=4k²+16(3﹣k²)=0,
解得k=±2,
因为直线l与双曲线右支相切,
所以l方程为:y=﹣2x+1,
联立,可得19x²﹣16x﹣8=0,
设M(x1,y1),N(x2,y2),则x1+x2,x1x2,
则|MN||x1﹣x2|•,
又原点O到直线l的距离d,
所以 OMN的面积Sd•|MN|.
6.已知双曲线的一条渐近线方程是,焦距为4.
(1)求双曲线的方程;
(2)直线过双曲线的右焦点与双曲线的右支交于A,B两点,与轴交于点,O为坐标原点,若,求面积的取值范围.
【答案】(1)(2)
(1)解:因为双曲线的一条渐近线方程是,
所以,即
因为焦距为4,所以,即
因为,
所以,
所以双曲线的方程为
(2)解:由题知双曲线的右焦点为,
故设直线的方程为,
则联立方程得,
设,,
所以,
因为直线与双曲线的右支交于A,B两点,
所以,即且,
所以,解得:且
因为直线与轴交于点,所以,
因为,所以
所以,
点到直线的方程为距离为,
所以面积为,
令,则,
所以,
因为在是单调递减函数,
所以,
所以.
所以面积的取值范围为
7.已知抛物线C: 的焦点为F,并且经过点A(1,﹣2).
(1)求抛物线C的方程;
(2)过原点O作倾斜角为 的直线l交抛物线C于M,N两点,求 的面积.
【答案】(1)(2)2
(1)把点A(1,﹣2)代入抛物线C:,可得 ,
解得p=2,所以抛物线C的方程为C: ;
(2)抛物线的焦点为F(1,0),过原点O作倾斜角为的直线l方程为y=x,
联立,解得或.
不妨设M(0,0),N(4,4).
则△FMN的面积为 ,
所以所求△FMN的面积为2.
8.已知椭圆C:的右焦点F与抛物线E:的焦点相同,曲线C的离心率为,为E上一点且.
(1)求曲线C和曲线E的方程;
(2)若直线l:交曲线C于P、Q两点,1交y轴于点R.求三角形POQ面积的最大值(其中O为坐标原点).
【答案】(1)C:,E:(2)
(1),椭圆C:
又,椭圆C:抛物线E:.
(2)设,
联立
由,且,
,
原点O到直线l距离,
,
令,所以,
当且仅当,,时,等号成立,此时面积最大为.
9.已知直线是抛物线的准线,是坐标原点,是上一点,过作,垂足为,已知.
(1)求的方程;
(2)直线经过的焦点,且与交于两点,若,求的面积.
【答案】(1)(2)
(1)由题可知准线的方程为.
因为,所以.
又,所以,
故的方程为.
(2)由(1)可知.
因为,所以直线的方程为,设,
联立方程组整理得,
则,故.
点到直线的距离,
则的面积.
10.已知抛物线E:()上一点到其焦点F的距离为2.
(1)求实数的值;
(2)若过焦点F的动直线与抛物线交于A、B两点,过A、B分别作抛物线的切线、,且、的交点为Q,、与y轴的交点分别为M、N.求面积的取值范围.
【答案】(1)(2)
(1)因为点到其焦点F的距离为2,由抛物线的定义知
解得
(2)由上问可知,抛物线方程E:
设,,(,),
设l:,联立,得,
判别式,故R
,
设:
联立方程组,消x得,
所以
所以
则:,即,令,得,
同理:,,
联立,得交点Q的横坐标为,
∴
∴面积的取值范围是.
重点题型九:圆锥曲线中的定点问题
1.已知椭圆的短轴长为,左顶点A到右焦点的距离为.
(1)求椭圆的方程
(2)设直线与椭圆交于不同两点,(不同于A),且直线和的斜率之积与椭圆的离心率互为相反数,求证:经过定点.
【答案】(1)(2)证明见解析
(1)解:依题意、,又,解得,,
所以椭圆方程为,离心率;
(2)解:由(1)可知,
当直线斜率存在时,设直线为,联立方程得,消去整理得,
设,,所以,;
因为直线和的斜率之积与椭圆的离心率互为相反数,所以;
即
所以,
即,
所以,即,所以或,
当时,直线:,恒过定点,因为直线不过A点,所以舍去;
当时,直线:,恒过定点;
当直线斜率不存在时,设直线,,,
则,且,
解得或(舍去);
综上可得直线恒过定点.
2.已知椭圆:的焦距为,圆:经过点.
(1)求椭圆与圆的方程;
(2)若直线:与椭圆C交于点A,B,其中,问:是否为定值?若为定值,求出该定值;若不为定值,试说明理由.
【答案】(1)椭圆C:,圆O:(2)为定值,且该定值为0
(1)设椭圆C的半焦距为c,
根据题意得
又∵经过点,
∴,
解得
∴椭圆C的方程为,圆O的方程为.
(2)设联立l与椭圆方程,
化简整理得
则
∵
∴
综上所述,为定值,且该定值为0.
3.已知点,点P是圆B:上的任意一点,线段PA的垂直平分线与直线BP交于点Q.
(1)求点Q的轨迹方程C;
(2)过点A的直线l与曲线C交于M,N两点,点E在x轴上且使得对任意直线l,OE都平分.求点E的坐标.
【答案】(1)(2)
(1)由题意知,,所以,
由椭圆定义知点Q的轨迹是以A、B为焦点的椭圆,设椭圆C:,其中,,即,,则,所以点Q的轨迹方程C为.
(2)设,当l与x轴垂直时,恒成立,
当l与x轴不垂直时,因为OE都平分,即,所以,
设,,直线l的斜率为,则直线l的方程为,
又,,
所以,
又,,所以,
即,
联立方程组消去y,得,,
所以,,代入上式可得,即点.
4.已知离心率为的双曲线的中心在坐标原点,左、右焦点、在轴上,双曲线的右支上一点使且的面积为1.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)若直线:与双曲线相交于、两点(、不是左右顶点),且以为直径的圆过双曲线的右顶点.求证:直线过定点,并求出该定点的坐标.
【答案】(1);(2)证明见解析,.
(1)由题意设双曲线的标准方程为,
由已知得:解得,
∵且的面积为1,
∴,,
∴
∴,,
∴双曲线的标准方程为.
(2)证明:设,,联立与双曲线
得,
,
即,
则,
又,
∵以为直径的圆过双曲线的右顶点
∴,即,
∴,
∴,
化简,得,即
∴,,且均满足,
当时,直线的方程为,
直线过定点,与已知矛盾.
当时,直线的方程为,过定点,
所以直线过定点,该定点的坐标为.
5.已知抛物线C:x2=2py(p>0)的焦点为F,且点F与圆M:(x+4)2+y2=1上点的距离的最大值为1.
(1)求p;
(2)已知直线l:y=kx+4与C相交于A,B两点,过点B作平行于y轴的直线BD交直线l':y=﹣4于点D.问:直线AD是否过y轴上的一定点?若过定点,求出该定点的坐标;若不过定点,试说明理由.
【答案】(1)p=2(2)直线AD恒过y轴上的一定点(0,0)
(1)由抛物线的方程可得焦点F(0,),
圆M:(x+4)2+y2=1可得圆心M(﹣4,0),半径r=1,
F到圆M的最大距离为:|FM|+r1,
由题意可得11,p>0,
解得:p=2;
(2)由(1)得抛物线的方程为:x2=4y,
设A(x1,y1),B(x2,y2),
联立,整理可得:x2﹣4kx﹣16=0,
x1+x2=4k,x1x2=﹣16,
由题意可得D(x2,﹣4),
所以直线AD的方程为:y+4(x﹣x2)x,
令x=0,可得y0,
所以直线AD恒过y轴上的一定点(0,0).
6.已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点F到双曲线的渐近线的距离为1.
(1)求抛物线C的方程;
(2)若抛物线C上一点P到F的距离是4,求P的坐标;
(3)若不过原点O的直线l与抛物线C交于A、B两点,且OA⊥OB,求证:直线l过定点.
【答案】(1)y2=8x(2)(2,4)或(2,-4)(3)证明见解析
(1)(1)抛物线的焦点F为,双曲线的渐近线方程为,
即,则,
解得p=4,
故抛物线的方程为y2=8x,
(2)设P(x0,y0),由抛物线的定义可知,即,
解得x0=2,
将x0=2代入方程y2=8x,
得y0=±4,
即P的坐标为(2, 4)或(2,-4).
(3)由题意知直线l不能与x轴平行,
故方程可设为x=my+n(n≠0),
与抛物线联立得,消去x得y2﹣8my﹣8n=0,
设A(x1,y1)B(x2,y2),
则y1+y2=8m,y1y2=﹣8n,
由OA⊥OB,所以,所以x1x2+y1y2=0,又,
所以,即,
亦即﹣8n(1)=0,又n≠0,
解得n=8,
所以直线方程为x=my+8,易得直线l过定点(8,0).
重点题型十:圆锥曲线中的定值问题
1.已知点,,动点满足直线与的斜率之积为,记动点的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程;
(2)过点作直线交曲线于两点,试问在轴上是否存在点,使为定值?若存在,求出点的坐标及该定值;若不存在,试说明理由.
【答案】(1)
(2)存在点,使得为定值.
(1)设,易得,直线的斜率为,直线的斜率为,
则,
整理得,则曲线E方程为;
(2)当直线的斜率为不为0时,设直线的方程为,设定点
联立方程组,消可得,
设,,
可得,,
所以
.
要使上式为定值,则,解得,
此时
当直线的斜率为0时,,,此时,也符合.
所以,存在点,使得为定值.
2.已知定点,动点满足:直线,的斜率之积为.
(1)求动点的轨迹方程;
(2)设的轨迹为.直线过抛物线的焦点且与相交于不同的两点,.在轴上是否存在一个定点,使得的值为定值?若存在,写出点的坐标;若不存在,说明理由.
【答案】(1)1;
(2)存在一个定点.
(1)设 ,因为直线,的斜率之积为.
所以,整理得方程为1 .
即动点的轨迹方程为1.
(2)因为抛物线的焦点,
当直线与轴不垂直时,设直线的方程为,
代入椭圆方程,得,
设,则,,
,
故
,
令,则,
所以,解得m,此时;
当直线与轴垂直时,的方程为,
代入椭圆方程解得,所以;
综上所述:在轴上存在一个定点,使得为定值.
3.已知为坐标原点,椭圆的右顶点为,离心率为.动直线与相交于两点,点关于轴的对称点为,点到的两焦点的距离之和为.
(1)求的标准方程;
(2)若直线与轴交于点,的面积分别为,问是否为定值?若是,求出该定值;若不是,请说明理由.
【答案】(1)(2)为定值,定值为1
(1)解:因为点在椭圆上,由椭圆的对称性,点关于x轴的对称点为也在椭圆上,再由点到的两焦点的距离之和为可得,即,
又椭圆的离心率,所以,
可得,
所以椭圆的方程为:;
(2)解:为定值,且定值为1,
证明如下:设 ,则,
联立,整理可得:,
则,
直线的方程为:,
令,可得
;
所以当变化时直线与轴交于定点,
所以,
即为定值,且定值为.
4.已知双曲线的虚轴长为4,直线2x-y=0为双曲线C的一条渐近线.
(1)求双曲线C的标准方程;
(2)记双曲线C的左、右顶点分别为A,B,过点T(2,0)的直线l交双曲线C于点M,N(点M在第一象限),记直线MA斜率为,直线NB斜率为,求证:为定值.
【答案】(1);(2)见解析.
(1)虚轴长为4,,即,
直线为双曲线的一条渐近线,
,,
故双曲线的标准方程为.
(2)由题意知,,,
由题可知,直线l斜率不能为零,故可设直线的方程为,
设,,,
联立,得,
,,
,
直线的斜率,直线的斜率,
,为定值.
5.已知双曲线的渐近线方程为:,且过点
(1)求双曲线的标准方程
(2)过右焦点且斜率不为的直线与交于,两点,点坐标为,求
【答案】(1);(2)
(1)由题意可得: 解得:,所以
所以双曲线的标准方程为;
(2),所以,
设直线:,,,
由 可得:,
所以,,
,
所以.
6.已知抛物线上一点到焦点的距离.
(1)求C的方程;
(2)点、在上,且,,为垂足.证明:存在定点,使得为定值.
【答案】(1)(2)证明见解析
(1)解:由抛物线定义,得,由题意得,,解得
所以抛物线的方程为.
(2)证明:①直线斜率不存在时,
可设,,
,
,,
又,,
,解得,
,为垂足,
,
故存在定点,使得为定值,
②直线斜率存在时,设直线,解得,
设,,,,则,,
因为,所以,
得,
所以,
得,即,
当时,过定点,不符合题意;
当时,直线过点,
所以点在以为直径的圆上,
故当为的中点时,定值.
7.已知曲线E上的点到的距离比它到直线的距离小1.
(1)求曲线E的方程;
(2)若直线l经过点F,与曲线相交于A,B两点,与直线相交于点C,已知点,设直线PA,PB,PC的斜率分别为,,,求证:为定值,并求出该定值.
【答案】(1);(2)证明见解析,.
(1)由题设,令曲线E上的点为,则,
当时,,整理得且,满足前提;
当时,,整理得且,不满足前提;
所以曲线E的方程为.
(2)由题设,直线l的斜率必存在且不为0,设,则,
联立,整理可得:,则,,
所以,
又,,且,,,
则,故为定值.
重点题型十一:圆锥曲线中的定直线问题
1.在平面直角坐标系xOy中,椭圆C:的离心率,且过点,A,B分别是C的左、右顶点.
(1)求C的方程;
(2)已知过点的直线交C于M,N两点(异于点A,B),试证直线MA与直线NB的交点在定直线上.
【答案】(1);
(2)证明见解析.
(1)由题意知,
,化简得,
解得,故椭圆的方程为;
(2)设过点G的直线方程为,
,消去x,得,
,设,
则,所以
又,得,
所以直线AM的方程为,
直线BN的方程为,两式相除,
得,即,
又,
即,解得,
即直线AM与BN的交点的横坐标为4,
所以直线AM与BN的交点在定直线上.
2.已知椭圆的左、右顶点分别是,,点(异于,两点)在椭圆上,直线与的斜率之积为,且椭圆的焦距为.
(1)求椭圆的标准方程.
(2)直线与椭圆交于,(其横坐标)两点,直线与的交点为,试问点是否在定直线上?若在,请给予证明,并求出定直线方程;若不在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)存在,证明见解析,点在定直线
(1)由题意可得,,设,
则,,所以.
因为点在椭圆上,所以,所以,
则.
因为,且,所以,,
故椭圆的标准方程为.
(2)设,,
联立,整理得,
则,.
由(1)可知,,
则直线的方程为,直线的方程为,
从而,即,
解得:.
故点在定直线上.
3.已知,分别是双曲线的左,右顶点,直线(不与坐标轴垂直)过点,且与双曲线交于,两点.
(1)若,求直线的方程;
(2)若直线与相交于点,求证:点在定直线上.
【答案】(1)或;(2)证明见解析.
解:设直线的方程为,设,,把直线与双曲线
联立方程组,,可得,
则,
(1),,由,可得,
即①,②,
把①式代入②式,可得,解得,,
即直线的方程为或.
(2)直线的方程为,直线的方程为,
直线与的交点为,故,即,
进而得到,又,
故,解得
故点在定直线上.
4.如图所示,P(在函数的左边)与Q(在函数的右边)分别为函数的两个点,F为该抛物线的焦点.
(1)若P的坐标为(-2,t),连接PF交抛物线另一点于H点,求H点的坐标;
(2)记PQ直线为m,其在y轴上的截距为6,过P作抛物线的切线,交抛物线的准线于M点,连接QF,若QF恰好经过M点,求直线m的方程.
【答案】(1)(2,1);(2).
(1)∵P位于抛物线上,故P的坐标为(-2,1)-
又∵F为抛物线的焦点,得2p=4,解得故F:(0,1)
则过PF的直线为y=1
根据抛物线的对称性,则H点坐标为(2,1)-
(2)由(1)可知,抛物线的准线方程应当为y=-1
令P:);Q:
设过PQ的直线m为,将其代入抛物线
得,故
因为P为切点,故其切线方程为,根据化简得
当y=-1时,得,得
故M点的坐标为(,-1)Q点的坐标为
则MQ直线方程为,其过点(0,1),
故有,化简得
得,化简得
得,故,(舍)
故解得4k=2,得k=,直线m的方程为
5.设抛物线的焦点为,过点的动直线与抛物线交于,两点,当在上时,直线的斜率为.
(1)求抛物线的方程;
(2)在线段上取点,满足,,证明:点总在定直线上.
【答案】(1);(2)证明见解析.
(1)由题意,得,则,解得,
故抛物线的方程为.
(2)证明:设,,,
直线的方程为.
由得,
,.
由,,得,,
故,化简得.
又,故,
化简得,
即,则或.
当点在定直线上时,直线与抛物线只有一个交点,与题意不符.
故点在定直线上.
6.已知抛物线上的点到其焦点距离为3,过抛物线外一动点作抛物线的两条切线,切点分别为,且切点弦恒过点.
(1)求和;
(2)求证:动点在一条定直线上运动.
【答案】(1),.(2)证明见解析
(1)由题意得
抛物线方程为,∴,
(2)首先推导抛物线切线方程的一般性:设抛物线上的一点为,由,所以抛物线过点的切线的斜率为,切线方程为,化简得.
设
∴抛物线的切线的方程:
抛物线的切线的方程:
∵均经过,∴
故直线即过,也过
故方程:
∵它恒过,∴,∴它在上运动.
重点题型十二:圆锥曲线中的向量问题
1.已知椭圆的左顶点为A,右焦点为F,过点A作倾斜角为的直线与C相交于A,B,且,其中O为坐标原点.
(1)求椭圆的离心率e;
(2)若,过点F作与直线平行的直线l,l与椭圆C相交于P,Q两点.
①求的值;
②点M满足,直线与椭圆的另一个交点为N,若,求的值.
【答案】(1)(2)①;②.
(1)解:由题意得:,
所以,代入椭圆方程得,即,
所以椭圆的离心率是;
(2)①由(1)知:b=1, ,则椭圆方程为:,
设直线方程为:,
与椭圆方程联立,消去x得,
设,
则,
则,
,
所以;
②设,因为,所以,
则,
因为,
所以,则,
因为P,Q,N在椭圆上,
所以,
则,
即,
由①知,
所以,解得.
2.设,,分别为椭圆:()的左、右焦点,过的直线与椭圆相交于、两点,直线的倾斜角为,到直线的距离为.
(1)求椭圆的焦距;
(2)如果,求椭圆的方程.
【答案】(1)(2)
(1)解:因为直线的倾斜角为且过点,
所以直线的方程为,
到直线的距离为,
,解得,
椭圆的焦距.
(2)由(1)可得,设,,
联立,整理可得
,
解得①,②,
因为,即,所以③,
由①③得,④,
将④代入②得,整理得⑤,
因为,所以,代入⑤得,
因为,所以,
故椭圆的方程为.
3.已知椭圆的焦距为为C上不同的三点,关于原点对称,直线与的斜率之积为.
(1)求C的方程;
(2)已知直线过点,与C交于两点,求的取值范围.
【答案】(1);(2).
(1)设,则,为C上的三点,,直线与的斜率之积为,,,化简整理得,由,,所以椭圆C的方程为.
(2)①当直线的斜率不存在时,,,②当直线的斜率存在时,设直线的方程为,,.
设,则,
, .
综上,.
的取值范围为.
4.已知双曲线的离心率为2,焦点到渐近线的距离为,点的坐标为,过的直线与双曲线交于不同两点、.
(1)求双曲线的方程;
(2)求的取值范围(为坐标原点).
【答案】(1);(2)或.
(1)解:双曲线的右焦点为,一条渐近线方程为
∵双曲线的离心率为2,焦点到渐近线的距离为,
∴, ,∵ ∴,
∴双曲线的方程为.
(2)解:点的坐标为,设过的直线的方程为,
与双曲线方程联立可得消去可得
①,不符合题意,舍去;
②时,得.
设,,则,
∴
∴.
∵,, ∴,
∴或 ∴或
∴或.
5.已知双曲线C的方程为(),离心率为.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)过的直线交曲线于两点,求的取值范围.
【答案】(1);(2).
(1)根据题意,由离心率为,知双曲线是等轴双曲线,所以
,故双曲线的标准方程为.
(2)当直线斜率存在时,设直线的方程为,
则由消去,得到,
∵直线与双曲线交于M、N两点,,解得.
设,则有,,
因此,
∵,∴且,故或,
故;
②当直线的斜率不存在时,此时,易知,,故.
综上所述,所求的取值范围是.
6.已知椭圆C:的右焦点F与抛物线E:的焦点相同,曲线C的离心率为,为E上一点且.
(1)求曲线C和曲线E的方程;
(2)若直线l:交曲线C于P、Q两点,交y轴于点R.
(i)求三角形POQ面积的最大值(其中O为坐标原点).
(ii)若,求实数的取值范围.
【答案】(1),(2)(i);(ii)
(1),椭圆C:
又,椭圆C:,抛物线E:.
(2)(i)设,
联立
由,且,
,
原点O到直线l距离,
,
令,所以,
当且仅当,,时,等号成立,此时面积最大为.
(ii),,,
,,
又,,()
.
7.已知抛物线经过点.
(1)求抛物线的方程;
(2)若直线与抛物线相交于两点,且,证明:直线过定点.
【答案】(1)(2)证明见解析
(1)∵抛物线过点,
..
∴动点的轨迹的方程为.
(2)设,,
由得,
,.
,
.
,
或.
,
舍去.
,满足.
∴直线的方程为.
∴直线必经过定点.
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