
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易错点13 圆锥曲线及直线与圆锥曲线位置关系-备战2024年高考数学考试易错题(新高考专用)
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易错分析
一、设直线的点斜式或斜截式方程忽略判断斜率是否存在致错
1.直线l过抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点F(1,0),且与C交于A,B两点,则p=_______,eq \f(1,|AF|)+eq \f(1,|BF|)=________.
【错解】设直线的方程为l:y=k(x-1),代入抛物线方程,得k2x2-2(k2+2)x+k2=0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1x2=1,eq \f(1,|AF|)+eq \f(1,|BF|)=eq \f(|AF|+|BF|,|AF||BF|)=eq \f(x1+x2+2,x1+1x2+1)=eq \f(x1+x2+2,x1x2+x1+x2+1)
=eq \f(x1+x2+2,1+x1+x2+1)=1.综上,eq \f(1,|AF|)+eq \f(1,|BF|)=1. 答案:2 1
【错因】未考虑直线斜率不存在的情况,
【正解】由eq \f(p,2)=1,得p=2.
当直线l的斜率不存在时,l:x=1,与y2=4x联立解得y=±2,
此时|AF|=|BF|=2,所以eq \f(1,|AF|)+eq \f(1,|BF|)=eq \f(1,2)+eq \f(1,2)=1;
当直线l的斜率存在时,设l:y=k(x-1),代入抛物线方程,
得k2x2-2(k2+2)x+k2=0,设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1x2=1,
eq \f(1,|AF|)+eq \f(1,|BF|)=eq \f(|AF|+|BF|,|AF||BF|)=eq \f(x1+x2+2,x1+1x2+1)=eq \f(x1+x2+2,x1x2+x1+x2+1)=eq \f(x1+x2+2,1+x1+x2+1)=1.
综上,eq \f(1,|AF|)+eq \f(1,|BF|)=1. 答案:2 1
2.若直线l与椭圆C:eq \f(x2,6)+eq \f(y2,3)=1.交于A,B两点,且|eq \(OA,\s\up7(―→))+eq \(OB,\s\up7(―→))|=|eq \(OA,\s\up7(―→))-eq \(OB,\s\up7(―→))|,求证:直线l与某个定圆E相切,并求出定圆E的方程.
【错解】∵|eq \(OA,\s\up7(―→))+eq \(OB,\s\up7(―→))|=|eq \(OA,\s\up7(―→))-eq \(OB,\s\up7(―→))|,∴eq \(OA,\s\up7(―→))⊥eq \(OB,\s\up7(―→)),则.
设直线l的方程为y=kx+m,A(x1,y1),B(x2,y2),
联立eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x2+2y2=6,,y=kx+m))得(1+2k2)x2+4kmx+2m2-6=0,
则Δ=16k2m2-4(1+2k2)(2m2-6)>0,化简得m20,化简得m20恒成立,由根与系数的关系,
得y1+y2=eq \f(2\r(6)t,3t2+2),y1y2=-eq \f(4,3t2+2),所以eq \f(1,|AQ|2)+eq \f(1,|BQ|2)=eq \f(1,1+t2y\\al(2,1))+eq \f(1,1+t2y\\al(2,2))=eq \f(y\\al(2,1)+y\\al(2,2),1+t2y\\al(2,1)y\\al(2,2))
=eq \f(y1+y22-2y1y2,1+t2y\\al(2,1)y\\al(2,2))=eq \f(\f(8t2,3t2+22)+\f(8,3t2+2),1+t2·\f(16,9t2+22))=eq \f(\f(16t2+1,3t2+22),1+t2·\f(16,9t2+22))=eq \f(16,3)×eq \f(9,16)=3.
综上,eq \f(1,|AQ|2)+eq \f(1,|BQ|2)=3为定值.
【错因】未考虑斜率为零的情况,
【正解】(1)当直线AB的斜率为零时,点A,B为椭圆长轴的端点,
则eq \f(1,|AQ|2)+eq \f(1,|BQ|2)=eq \f(1,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\r(2)+\f(\r(6),3)))2)+eq \f(1,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\r(2)+\f(\r(6),3)))2)= eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\r(2)+\f(\r(6),3)))2+\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\r(2)-\f(\r(6),3)))2,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2-\f(2,3)))2)=eq \f(4+\f(4,3),\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(4,3)))2)=3;
当直线AB不与x轴重合时,设直线AB的方程为x=ty-eq \f(\r(6),3),点A(x1,y1),B(x2,y2),
联立eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x=ty-\f(\r(6),3),,\f(x2,2)+y2=1,))消去x得(t2+2)y2-eq \f(2\r(6)t,3)y-eq \f(4,3)=0,则Δ=eq \f(8,3)t2+eq \f(16,3)(t2+2)>0恒成立,
由根与系数的关系,得y1+y2=eq \f(2\r(6)t,3t2+2),y1y2=-eq \f(4,3t2+2),
所以eq \f(1,|AQ|2)+eq \f(1,|BQ|2)=eq \f(1,1+t2y\\al(2,1))+eq \f(1,1+t2y\\al(2,2))=eq \f(y\\al(2,1)+y\\al(2,2),1+t2y\\al(2,1)y\\al(2,2))=eq \f(y1+y22-2y1y2,1+t2y\\al(2,1)y\\al(2,2))
=eq \f(\f(8t2,3t2+22)+\f(8,3t2+2),1+t2·\f(16,9t2+22))=eq \f(\f(16t2+1,3t2+22),1+t2·\f(16,9t2+22))=eq \f(16,3)×eq \f(9,16)=3.
综上,eq \f(1,|AQ|2)+eq \f(1,|BQ|2)=3为定值.
三、忽略圆锥曲线几何性质致错
4.已知P在椭圆eq \f(x2,4)+y2=1上,A(0,4),则|PA|的最大值为( )
A.eq \f(\r(218),3) B.eq \f(76,3)
C.5 D.2eq \r(5)
【错解】选B 设P(x0,y0),则由题意得eq \f(x\\al(2,0),4)+yeq \\al(2,0)=1,故xeq \\al(2,0)=4(1-yeq \\al(2,0)),
所以|PA|2=xeq \\al(2,0)+(y0-4)2=4(1-yeq \\al(2,0))+yeq \\al(2,0)-8y0+16=-3yeq \\al(2,0)-8y0+20=-3eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(y0+\f(4,3)))2+eq \f(76,3),
所以当y0=-时,|PA|2取得最大值eq \f(76,3),即|PA|的最大值为eq \f(\r(218),3) . 故选C.
【错因】忽略了椭圆中,本题中-1≤y0≤1,
【正解】选C 设P(x0,y0),则由题意得eq \f(x\\al(2,0),4)+yeq \\al(2,0)=1,故xeq \\al(2,0)=4(1-yeq \\al(2,0)),
所以|PA|2=xeq \\al(2,0)+(y0-4)2=4(1-yeq \\al(2,0))+yeq \\al(2,0)-8y0+16=-3yeq \\al(2,0)-8y0+20=-3eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(y0+\f(4,3)))2+eq \f(76,3),
又-1≤y0≤1,所以当y0=-1时,|PA|2取得最大值25,即|PA|的最大值为5.
5.若椭圆的中心为原点,过椭圆的焦点F(-2,0)的直线l与椭圆交于A,B两点,已知AB的中点为Meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-1,\f(1,2))),则椭圆的长轴长为( )
A.2eq \r(2) B.4eq \r(2)
C.eq \f(4\r(3),3) D.eq \f(8\r(3),3)
【错解】选C 由焦点F(-2,0)在x轴上,设椭圆的方程为eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0),
A(x1,y1),B(x2,y2).因为A(x1,y1),B(x2,y2)在椭圆上,所以eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(\f(x\\al(2,1),a2)+\f(y\\al(2,1),b2)=1,,\f(x\\al(2,2),a2)+\f(y\\al(2,2),b2)=1,))
作差得eq \f(x\\al(2,1)-x\\al(2,2),a2)+eq \f(y\\al(2,1)-y\\al(2,2),b2)=0.(*),因为直线l过Meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-1,\f(1,2)))及F(-2,0),且AB的中点为M,
所以x1+x2=-2,y1+y2=1,kl=eq \f(0-\f(1,2),-2--1)=eq \f(1,2)=eq \f(y1-y2,x1-x2),代入(*)式,
得eq \f(b2,a2)+eq \f(y1+y2,x1+x2)·eq \f(y1-y2,x1-x2)=eq \f(b2,a2)+eq \f(1,-2)×eq \f(1,2)=0,即b2=eq \f(1,4)a2,
因为c2+b2=a2,c=2,所以a=eq \f(4\r(3),3),故选C.
【错因】忽略椭圆的的长轴长的定义,椭圆的的长轴长为2a,而不是a.
【正解】选D 由焦点F(-2,0)在x轴上,设椭圆的方程为eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0),
A(x1,y1),B(x2,y2).因为A(x1,y1),B(x2,y2)在椭圆上,所以eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(\f(x\\al(2,1),a2)+\f(y\\al(2,1),b2)=1,,\f(x\\al(2,2),a2)+\f(y\\al(2,2),b2)=1,))
作差得eq \f(x\\al(2,1)-x\\al(2,2),a2)+eq \f(y\\al(2,1)-y\\al(2,2),b2)=0.(*),因为直线l过Meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-1,\f(1,2)))及F(-2,0),且AB的中点为M,
所以x1+x2=-2,y1+y2=1,kl=eq \f(0-\f(1,2),-2--1)=eq \f(1,2)=eq \f(y1-y2,x1-x2),代入(*)式,
得eq \f(b2,a2)+eq \f(y1+y2,x1+x2)·eq \f(y1-y2,x1-x2)=eq \f(b2,a2)+eq \f(1,-2)×eq \f(1,2)=0,即b2=eq \f(1,4)a2,
因为c2+b2=a2,c=2,所以a=eq \f(4\r(3),3),所以椭圆的长轴长为eq \f(8\r(3),3),故选D.
6.已知椭圆C的方程为eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0),焦距为2c,直线l:y=eq \f(\r(2),4)x与椭圆C相交于A,B两点,若|AB|=2c,则椭圆C的离心率为________.
【错解】设直线l与椭圆C在第一象限内的交点为A(x1,y1),则y1=eq \f(\r(2),4)x1,由|AB|=2c,
可知|OA|=eq \r(x\\al(2,1)+y\\al(2,1))=c(O为坐标原点),即eq \r(x\\al(2,1)+\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(2),4)x1))2)=c,所以x1=eq \f(2\r(2),3)c,
所以Aeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2\r(2),3)c,\f(c,3))).把点A的坐标代入椭圆方程得eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2\r(2),3)c))2,a2)+eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,3)c))2,b2)=1,又a2=b2+c2,
整理得8e4-18e2+9=0,即(4e2-3)(2e2-3)=0,又0<e<1,所以e=eq \f(\r(3),2)或.
【错因】忽略了椭圆的离心率0<e<1,
【正解】设直线l与椭圆C在第一象限内的交点为A(x1,y1),则y1=eq \f(\r(2),4)x1,由|AB|=2c,
可知|OA|=eq \r(x\\al(2,1)+y\\al(2,1))=c(O为坐标原点),即eq \r(x\\al(2,1)+\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(2),4)x1))2)=c,所以x1=eq \f(2\r(2),3)c,
所以Aeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2\r(2),3)c,\f(c,3))).把点A的坐标代入椭圆方程得eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2\r(2),3)c))2,a2)+eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,3)c))2,b2)=1,又a2=b2+c2,
整理得8e4-18e2+9=0,即(4e2-3)(2e2-3)=0,又0<e<1,所以e=eq \f(\r(3),2). 答案:eq \f(\r(3),2)
7、若点F1,F2依次为双曲线C:eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)的左、右焦点,且|F1F2|=6,B1(0,-b),
B2(0,b).若双曲线C上存在点P,使得eq \(B1P,\s\up7(―→))·eq \(B2P,\s\up7(―→))=-2,则实数b的取值范围为_______.
【错解】设双曲线上的点P(x,y)满足eq \(B1P,\s\up7(―→))·eq \(B2P,\s\up7(―→))=-2,即x2+y2=b2-2,
又eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1⇒y2=eq \f(b2,a2)x2-b2,∴eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1+\f(b2,a2)))x2=2b2-2,即eq \f(c2,a2)x2=2b2-2,
∵|x|≥a⇒x2≥a2,且c2=9,∴2b2-2≥9⇒b≥eq \f(\r(22),2),
∴实数b的取值范围是。
【错因】忽略了双曲线中b0)的两条渐近线与抛物线y2=4x的准线相交于A,B两点,
△AOB的面积为2,∴12×|−1|×|AB|=2,A(−1,−ba),B(−1,ba),∴ba=2,即b=2a,
∴c=a2+4a2=5a,∴e=ca=5.
28.若焦点在x轴上的椭圆eq \f(x2,4)+eq \f(y2,b2)=1的离心率e=eq \f(1,2),F,A分别是椭圆的左焦点和右顶点,P是椭圆上任意一点,则eq \(PF,\s\up7(―→))·eq \(PA,\s\up7(―→))的最大值为________.
【答案】4
【解析】由题意知a=2,因为e=eq \f(c,a)=eq \f(1,2),所以c=1,所以b2=a2-c2=3,故椭圆的方程为eq \f(x2,4)+eq \f(y2,3)=1.设点P的坐标为(x0,y0),所以-2≤x0≤2,因为F(-1,0),A(2,0),所以eq \(PF,\s\up7(―→))=(-1-x0,-y0),eq \(PA,\s\up7(―→))=(2-x0,-y0),所以eq \(PF,\s\up7(―→))·eq \(PA,\s\up7(―→))=xeq \\al(2,0)-x0-2+yeq \\al(2,0)=eq \f(1,4)xeq \\al(2,0)-x0+1=eq \f(1,4)(x0-2)2,则当x0=-2时,eq \(PF,\s\up7(―→))·eq \(PA,\s\up7(―→))取得最大值4.
29.定义椭圆的“蒙日圆”的方程为,已知椭圆的长轴长为,离心率为.
(1)求椭圆的标准方程和它的“蒙日圆”的方程;
(2)过“蒙日圆”上的任意一点作椭圆的一条切线,为切点,延长与“蒙日圆”点交于点,为坐标原点,若直线,的斜率存在,且分别设为,,证明:为定值.
解:(1)由题意知,,,,椭圆的方程,
“蒙日圆”的方程为,即
(2)当切线的斜率存在且不为零时,设切线的方程为,则
由,消去得
,
由,消去得
设,,则,
,
当切线的斜率不存在且为零时,成立,
为定值
30.已知椭圆eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0),右焦点F(1,0),离心率为eq \f(\r(2),2),过F作两条互相垂直的弦AB,CD.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)求以A,B,C,D为顶点的四边形的面积的取值范围.
解:(1)由题意得c=1,eq \f(c,a)=eq \f(\r(2),2),∴a=eq \r(2),则b=c=1,则椭圆的标准方程为eq \f(x2,2)+y2=1.
(2)①当两直线一条斜率不存在、一条斜率为0时,S=eq \f(1,2)|AB|·|CD|=eq \f(1,2)×2eq \r(2)×eq \r(2)=2.②当两直线斜率存在且都不为0时,设直线AB的方程为y=k(x-1),A(x1,y1),B(x2,y2),将其代入椭圆方程整理得(1+2k2)x2-4k2x+2k2-2=0,则x1+x2=eq \f(4k2,1+2k2),x1x2=eq \f(2k2-2,1+2k2),则|AB|=eq \r(1+k2)|x1-x2|=eq \f(2\r(2)k2+1,1+2k2),同理,|CD|=eq \f(2\r(2)k2+1,k2+2),则S=eq \f(1,2)|AB|·|CD|=eq \f(1,2)·eq \f(2\r(2)k2+1,1+2k2)·eq \f(2\r(2)k2+1,k2+2)=eq \f(4k2+12,2k4+2+5k2)=eq \f(4\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(k+\f(1,k)))2,2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(k+\f(1,k)))2+1)=2-eq \f(2,2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(k+\f(1,k)))2+1)∈eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(16,9),2)),当k=±1时,S=eq \f(16,9).综上所述,四边形面积的取值范围是eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(16,9),2)).
31.已知双曲线C:eq \f(y2,a2)-eq \f(x2,b2)=1(a>0,b>0)的离心率为eq \r(2),且经过A(0,2).
(1)求双曲线C的方程;
(2)若过点B(2,0)的直线交双曲线C于x轴下方不同的两点P,Q,设PQ中点为M,求三角形BOM(O为坐标原点)面积的取值范围.
解:(1)双曲线的离心率为eq \r(2),即eq \f(c,a)=eq \r(2),因为点A(0,2)在双曲线eq \f(y2,a2)-eq \f(x2,b2)=1上,所以eq \f(4,a2)=1,a=2,则c=2eq \r(2),又c2=a2+b2,所以b=2.所以双曲线C的方程为y2-x2=4.
(2)易知直线PQ的斜率不为0,设直线PQ的方程为x-2=my(m≠0),由eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x-2=my,,y2-x2=4,))
得(1-m2)y2-4my-8=0,设P,Q两点的纵坐标分别为y1,y2,
则eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(1-m2≠0,,Δ=16m2+321-m2=162-m2>0,,y1+y2=\f(4m,1-m2)<0,,y1y2=\f(-8,1-m2)>0,))解得1<m<eq \r(2).设点M的纵坐标为y0,则y0=eq \f(y1+y2,2)=eq \f(2m,1-m2),所以S△BOM=eq \f(1,2)×|OB|×|y0|=eq \f(1,2)×2×eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(2m,1-m2)))=eq \f(2m,m2-1)=eq \f(2,m-\f(1,m)),
1<m<eq \r(2).易知函数y=x-eq \f(1,x)在(1,eq \r(2))上单调递增,所以m-eq \f(1,m)∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(\r(2),2))),
所以三角形BOM面积的取值范围为(2eq \r(2),+∞).
32.已知双曲线Γ:eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)经过点P(2,1),且其中一焦点F到一条渐近线的距离为1.
(1)求双曲线Γ的方程;
(2)过点P作两条相互垂直的直线PA,PB分别交双曲线Γ于A,B两点,求点P到直线AB距离的最大值.
解:(1)∵双曲线eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1过点(2,1),∴eq \f(4,a2)-eq \f(1,b2)=1.不妨设F为右焦点,则F(c,0)到渐近线
bx-ay=0的距离d=eq \f(|bc|,\r(a2+b2))=b,∴b=1,a2=2,∴所求双曲线的方程为eq \f(x2,2)-y2=1.
(2)当直线AB的斜率不存在时,设A(x0,y0)(y0>0),则B(x0,-y0),eq \(PA,\s\up7(―→))=(x0-2,y0-1),eq \(PB,\s\up7(―→))=(x0-2,-y0-1),∵eq \(PA,\s\up7(―→))·eq \(PB,\s\up7(―→))=0,∴(x0-2)2-(y0-1)(y0+1)=0,由eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x\\al(2,0)-4x0-y\\al(2,0)+5=0,,\f(x\\al(2,0),2)-y\\al(2,0)=1,))得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x0=6,,y0=\r(17))) 或eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x0=2,,y0=1))(舍去),即A(6,eq \r(17)),B(6,-eq \r(17)),此时点P到AB的距离为6-2=4.当直线AB的斜率存在时,设A(x1,y1),B(x2,y2),直线AB的方程为y=kx+m.将y=kx+m代入x2-2y2=2中,整理得(2k2-1)x2+4kmx+2m2+2=0.∴x1+x2=eq \f(-4km,2k2-1) ①,x1x2=eq \f(2m2+2,2k2-1) ②.∵eq \(PA,\s\up7(―→))·eq \(PB,\s\up7(―→))=0,∴(x1-2,y1-1)·(x2-2,y2-1)=0,即(k2+1)x1x2+(km-k-2)(x1+x2)+m2-2m+5=0 ③.将①②代入③,得m2+8km+12k2+2m-3=0,∴(m+2k-1)(m+6k+3)=0.而P∉直线AB,∴m=-6k-3,从而直线AB的方程为y=kx-6k-3.将y=kx-6k-3代入x2-2y2-2=0中,得(1-2k2)x2+(24k2+12k)x-72k2-72k-20=0,判别式Δ>0恒成立,∴y=kx-6k-3即为所求直线.∴P到AB的距离d=eq \f(|2k-6k-3-1|,\r(1+k2))=eq \f(4|k+1|,\r(k2+1)).∵eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,4)))2=eq \f(k2+1+2k,k2+1)=1+eq \f(2k,k2+1)≤2,∴d≤4eq \r(2),即此时点P到直线AB距离的最大值为4eq \r(2).∵4eq \r(2)>4,故点P到直线AB距离的最大值为4eq \r(2).
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