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备战2024年新高考五省新高考数学复习之大题精编 专题5 圆锥曲线 解答题30题专项提分计划(安徽、吉林、黑龙江、云南、山西备战2024年新高考五省通用)
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这是一份备战2024年新高考五省新高考数学复习之大题精编 专题5 圆锥曲线 解答题30题专项提分计划(安徽、吉林、黑龙江、云南、山西备战2024年新高考五省通用),文件包含五省新高考数学复习专题5圆锥曲线解答题30题专项提分计划安徽吉林黑龙江云南山西五省通用解析版docx、五省新高考数学复习专题5圆锥曲线解答题30题专项提分计划安徽吉林黑龙江云南山西五省通用原卷版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共69页, 欢迎下载使用。
【大题精编】备战2024五省新高考数学复习
专题5 圆锥曲线 解答题30题专项提分计划
(安徽、吉林、黑龙江、云南、山西五省通用)
1.(黑龙江省哈尔滨市第九中学校2022-2023学年高三下学期开学测试数学试卷)已知椭圆E:的离心率为,且过点.
(1)求椭圆E的方程;
(2)若直线m过椭圆E的右焦点和上顶点,直线l过点且与直线m平行.设直线l与椭圆E交于A,B两点,求AB的长度.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)由待定系数法求椭圆方程.
(2)运用韦达定理及弦长公式可求得结果.
【详解】(1)由题意知,,所以,,设椭圆E的方程为.
将点的坐标代入得:,,所以椭圆E的方程为.
(2)由(1)知,椭圆E的右焦点为,上顶点为,所以直线m斜率为,
由因为直线l与直线m平行,所以直线l的斜率为,
所以直线l的方程为,即,
联立,可得,
,,,
所以.
2.(黑龙江省哈尔滨市第六中学校2023届高三上学期线上考试(2)数学试题)已知双曲线的左、右焦点分别为,,点到一条渐近线的距离为1,点,且.
(1)求双曲线的方程;
(2)若直线 与双曲线交于两点(异于点),且直线的斜率之和为,求直线的方程.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)写出渐近线方程,利用点到直线的距离公式求出,结合,以及中利用余弦定理求出的值即可;
(2)设点联立直线与双曲线方程,写出韦达定理,利用求出参数的范围,再写出相加之和为,联立方程求出即可.
【详解】(1)由双曲线的方程得渐近线方程为:,取其中一条,
则由点到一条渐近线的距离为1及有:
,
又,所以,
又,
在中,,由余弦定理得:
,
即
解得,所以,
所以双曲线的方程为:.
(2)设,
联立消去整理得:
,
则或,
则,
又
所以
,
整理得:,
解得(舍去)或,
所以直线的方程为:.
3.(山西省太原市2023届高=上学期1月第一次联考数学试题)已知双曲线:与双曲线有相同的焦点;且的一条渐近线与直线平行.
(1)求双曲线的方程;
(2)若直线与双曲线右支相切(切点不为右顶点),且分别交双曲线的两条渐近线于两点,为坐标原点,试判断的面积是否为定值,若是,请求出;若不是,请说明理由.
【答案】(1)
(2)是,2
【分析】(1)根据题意列式求解,即可得方程;(2)设直线,联立方程由可得,根据题意求的坐标,即可求的面积,化简整理即可.
【详解】(1)设双曲线的焦距为,
由题意可得:,则,
则双曲线的方程为.
(2)由于直线与双曲线右支相切(切点不为右顶点),则直线的斜率存在,
设直线的方程为,
则,消得:,
则,可得:①
设与轴交点为,
则,
∵双曲线两条渐近线方程为:,
联立,解得,即,
同理可得:,
则(定值).
4.(安徽省亳州市蒙城第一中学2023届高三下学期开学考试数学试题)已知双曲线:的焦距为8.过左焦点的直线与的左半支交于,两点,过,作直线:的垂线,垂足分别为,,且当垂直于轴时,.
(1)的标准方程;
(2)设点,判断是否存在,使得为定值?若存在,求的值;若不存在,说明理由.
【答案】(1)
(2)存在,
【分析】(1)根据焦距得,利用及通经长度即可求得的值,从而得的标准方程;
(2)讨论直线斜率不存在与存在两种情况,存在时,直线方程为,,联立直线与双曲线,得交点坐标关系,利用直线方程与双曲线方程转化,通过系数成比例解方程确定定值是否存在即可.
【详解】(1)由题可知,焦距,所以,当AB垂直于x轴时,,
又,联立,解得或(舍),所以
则的标准方程为;
(2)如图,
①当直线斜率不存在时,此时,则,所以,要使得为定值,则;
②当直线斜率存在时,设直线方程为,,则,由于均在左半支,所以,且,
所以,消去得,则
所以,同理,
则
,
要使得为定值,则满足,解得,
此时,经检验,此结果也符合斜率不存在的情况
综上,存在使得为定值.
5.(云南省楚雄州2023届高三上学期期末教育学业质量监测数学试题)已知抛物线C:的焦点为F,点P在C上,,且点P在圆上.
(1)求C的方程;
(2)过F且不与x轴垂直的直线l与C交于A,B两点,点A与点M关于x轴对称,直线BM与x轴交于点N,若△ABN的面积为,求直线l的方程.
【答案】(1)
(2)或
【分析】(1)与圆的方程联立,表示点坐标,再根据抛物线定义求C的方程;
(2)设直线AB的方程,与抛物线C的方程联立得出韦达定理,表示直线MB的方程,求出点N的坐标,由△ABN的面积,得出直线l的方程.
【详解】(1)联立,解得,即,
由,得,则,
故C的方程为.
(2)设,,则,
由(1)知点F的坐标为,可设直线AB的方程为,
联立,得,
则,,
直线MB的斜率为,
直线MB的方程为,
可得,
令,得,可得点N的坐标为,
△ABN的面积,
解得,故直线l的方程为或.
6.(云南师范大学附属中学2023届高三第七次月考数学试题)在①;②;③面积的最小值为8,这三个条件中任选一个,补充在横线上,并解答下列问题.(若选择多个条件作答,则按第一个解答计分)
已知抛物线的焦点为F,过点F的直线与该抛物线交于A,B两点,O为坐标原点,_____________.
(1)求抛物线的方程;
(2)点C在抛物线上,的重心G在y轴上,直线交y轴于点Q(点Q在点F上方).记的面积分别为,求T的取值范围.
【答案】(1)选择条件见解析,
(2)
【分析】(1)设直线的方程为,联立直线和抛物线方程,利用韦达定理列方程,解方程得到即可得到抛物线方程;
(2)方法一:根据的中心在轴上得到,根据点在点上方得到,根据得到,然后利用换元法和基本不等式求的范围即可;
方法二:设,,根据为重心得到,根据点在点上方得到,根据得到,然后利用换元法和基本不等式求的范围即可.
【详解】(1)由题得,且直线的斜率存在,设直线.
联立方程得,
可知恒成立,设,
则,,
若选条件①,,
,
∴,
故抛物线的方程为.
若选条件②,,
由抛物线定义得,
∴,故抛物线的方程为.
若选条件③,,当且仅当“”时,面积有最小值为,
∴,,故抛物线的方程为.
(2)
解法一:由(1)得抛物线的方程为,,,故,
如图,∵G为重心,∴,且,
∴.
又,
直线.
令,得,
则,即.
令,则,
则,
∵,∴,当且仅当“”,即“”时取等.
∴,
∴,故.
法二:由(1)得抛物线的方程为,,
故,,
∵A在抛物线上,不妨设,则,
∵G为重心,∴,则,
又,
所以,
,
,
又,
直线,
令,得,又点Q在点F上方,可知,即.
令,则,
,
∵,∴,当且仅当“”,即“”时取等.
∴
∴,故.
【点睛】思路点睛:直线与抛物线的位置关系和直线与椭圆、双曲线的位置关系类似,时常把两个曲线的方程联立,消去x(或y)建立一元二次方程,然后借助根与系数的关系,并结合题设条件建立有关参变量的等量关系.
7.(云南省曲靖市第一中学2023届高三上学期第三次月考数学试题)已知椭圆,过点且与轴平行的直线与椭圆恰有一个公共点,过点且与轴平行的直线被椭圆截得的线段长为.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)设点为椭圆的右顶点,过点作直线与椭圆相交于两点,直线与直线分别交于不同两点,求的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)由题知点在椭圆上,进而待定系数法求解即可;
(2)由(1)知,设,进而求得直线,方程,得到,再根据向量数量积的坐标表示得,再设直线的方程为,进而与椭圆联立方程,并结合韦达定理整理化简得,再求范围即可.
【详解】(1)解:因为过点且与轴平行的直线与椭圆恰有一个公共点
所以,直线与轴的交点在椭圆上,
所以,,即
因为过点且与轴平行的直线被椭圆截得的线段长为,
所以,点在椭圆,即令得,解得,
所以,椭圆的标准方程为
(2)解:由(1)知,设
所以,直线方程为,直线方程为,
所以,,
所以,,
所以,
,
由题知,直线的斜率不为,设其方程为,
所以,联立方程得,
所以,,
所以,,
,
所以,
,
因为,
所以,,当且仅当时,有最小值,
所以,的取值范围为.
8.(吉林省辽源市友好学校2022-2023学年高三上学期期末联考数学试题)已知椭圆C:的离心率为,短轴长为2.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若过点的直线交椭圆C于A,B两点,求的取值范围
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据离心率为,短轴长为2,可求得,代入椭圆方程即可.(2)当斜率存在时,设过点的直线,联立直线与椭圆方程,结合韦达定理写出两根之和与两根之积,在求出,根据椭圆的有界性求范围即可.当斜率存在时,直线方程为,则.
【详解】(1)∵,,∴,
又,解得:,,\
椭圆的标准方程为;
(2)当直线AB的斜率不存在时,AB:,
不妨设,,则,
当直线AB的斜率存在时,设,设,,
由,整理得,,
恒成立,
∴,
∴
综上:
9.(2023届安徽省、云南省、吉林省、黑龙江省高三下学期2月适应性测试数学试题)已知双曲线过点,且焦距为10.
(1)求C的方程;
(2)已知点,E为线段AB上一点,且直线DE交C于G,H两点.证明:.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】(1)根据题意列方程组求出,即可得出C的方程;
(2)根据四点共线,要证即证,设出直线,,,联立直线方程与椭圆方程得出,将其代入,计算结果为零,即证出.
【详解】(1)由题意可得,故,所以C的方程为.
(2)设,,
当时,即,解得,则,
双曲线的渐近线方程为,
故当直线与渐近线平行时,此时和双曲线仅有一个交点,
此时直线方程为,
令,则,故.
则直线.
由得,
所以,.
.
所以,所以
即.
【点睛】关键点睛:本题第二问不能直接计算长度,否则计算量过大,而是转化为证明向量数量积之间的关系,采取设,从而得到直线方程,再使用经典的联立法,得到韦达定理式,然后证明即可.
10.(吉林省长春市第二中学2022-2023学年高三上学期期末数学试题)已知平面上一动点到的距离与到直线的距离之比为.
(1)求动点的轨迹方程;
(2)曲线上的两点,,平面上点,连结,并延长,分别交曲线于点A,B,若,,问,是否为定值,若是,请求出该定值,若不是,请说明理由.
【答案】(1);
(2)是定值,.
【分析】(1)设,根据已知可得,整理即可得到动点的轨迹方程;
(2)当点在轴上时,以右端点为例,写出点的坐标,由已知求出,的值,即可得出;当点不在轴上时,设直线方程为,联立直线与椭圆方程得到,由韦达定理得到,同理可得到.根据向量关系,表示出,,根据斜率公式推得,结合点满足椭圆方程,化简即可得出结果.
【详解】(1)解:设,则,点到直线的距离.
由已知可得,
整理可得.
所以,动点的轨迹是椭圆,方程为.
(2)解:是定值,.
当点在轴上时,不妨设点为椭圆右端点,由已知可得,,所以,,,,所以,,即,,所以.
同理可得,当点为椭圆左端点时,,,所以;
当点不在轴上时,设,直线方程为,直线方程为.
联立直线方程与椭圆方程,整理可得,
根据韦达定理有.
联立直线方程与椭圆方程,整理可得,
根据韦达定理有.
又,,,,
因为,,所以,
所以.
又,,所以,
所以,
又,所以,所以.
综上所述,.
所以,是定值,.
11.(吉林省(东北师大附中,长春十一高中,吉林一中,四平一中,松原实验中学)五校2023届高三上学期联合模拟考试数学试题)已知抛物线C:,过焦点F的直线l交抛物线于M、N两点,交y轴于E点,当点M的横坐标为1时,.
(1)若直线l的斜率为1,求弦长;
(2),,试问:是否为定值.若是,求出此定值,若不是,请说明理由.
【答案】(1)
(2)为定值,理由见解析
【分析】(1)点M的横坐标为1时且可得,求出抛物线方程,直线l的方程于抛物线方程联立,利用韦达定理和弦长公式可得答案;
(2)设,求出、的坐标,根据,,
求出、的坐标代入抛物线方程,可得,化简得可得答案.
【详解】(1)当点M的横坐标为1时且,可得,所以,
抛物线方程为,,
则直线l的方程为,
由得,
设,所以,
;
(2)由(1)知,,设,
则,,
因为,,
所以,,
可得,,分别代入抛物线方程可得
,,
,可得,
,
当在第一象限在第四象限时,
因为与反向,所以,
与同向,所以,
当在第一象限在第四象限时,
因为与同向,所以,
与反向,所以,
所以,所以,
所以为定值.
12.(吉林省实验繁荣高级中学2022-2023学年高三上学期期末数学试题)设、分别为椭圆的左、右两个焦点,椭圆的离心率为,且椭圆上任意一点到、的距离之和等于.
(1)求椭圆的方程;
(2)试确定实数的范围,使得椭圆上存在不同两点关于直线对称.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)结合椭圆的定义及离心率列出方程组,即可求解;
(2)设椭圆上关于直线对称的点,,根据对称性可知线段被直线垂直平分,可设直线的方程为,与椭圆方程联立,运用韦达定理和中点坐标公式,以及判别式大于0,求得的中点坐标,代入直线即可求得,进而求得的取值范围.
【详解】(1)由题意,可得,解得,,,
所以椭圆的方程为.
(2)设椭圆上关于直线对称的点,,
则根据对称性可知线段被直线垂直平分,
可知直线的斜率为,且的中点在直线上,
故可设直线的方程为,
联立,整理得,
所以,,
由,可得,
所以的中点的坐标为,代入直线,
可得,即.
所以的取值范围是.
13.(吉林省长春市长春外国语学校2022-2023学年高三上学期期末数学试题)已知双曲线C:的一条渐近线方程为,焦点到渐近线的距离为1.
(1)求双曲线C的标准方程与离心率;
(2)已知斜率为的直线与双曲线C交于x轴下方的A,B两点,O为坐标原点,直线OA,OB的斜率之积为,求的面积.
【答案】(1);
(2)
【分析】(1)依题意用点到直线的距离公式列方程可得c,然后由渐近线斜率和几何量关系列方程组可解;
(2)设直线方程联立双曲线方程消元,利用韦达定理表示出直线,的斜率可得直线的方程,数形结合可解.
【详解】(1)由题意知焦点到渐近线的距离为,
则
因为一条渐近线方程为,所以,
又,解得,,
所以双曲线的标准方程为,
离心率为.
(2)设直线:,,,
联立
则,
所以,
由
解得(舍)或,
所以,
:,令,得,
所以的面积为,
14.(吉林省松原市前郭尔罗斯蒙古族自治县第五中学2022-2023学年高三上学期期末考试数学试题)已知椭圆C的右焦点与抛物线E:的焦点F重合,且椭圆C的离心率为.
(1)求椭圆C的标准方程.
(2)过点F的直线l交椭圆C于M,N两点,交抛物线E于P,Q两点,是否存在实数,使得为定值?若存在,求出这个定值和λ的值;若不存在,说明理由.
【答案】(1)
(2)存在.使 为定值.
【分析】(1)由焦点坐标和椭圆离心率,待定系数法可求椭圆C的标准方程.
(2)联立方程组,运用韦达定理表示,再找为定值时的实数.
【详解】(1)抛物线E:的焦点,设椭圆标准方程为,由右焦点得椭圆C的半焦距,
又椭圆C的离心率 ,所以,,
所以椭圆C的标准方程.
(2)如图所示:
当过点F的直线l的斜率为0时,其与抛物线E只有一个交点,不符合题意,∴直线l的斜率不为0,
设直线,,联立方程组,
消去x,得,
所以 , ,
所以
.
联立方程组,消去x,得,
设,则,,
所以,
所以 ,
令 ,得 .
当时, ,
即存在.使 为定值.
15.(黑龙江省哈尔滨师范大学附属中学2022-2023学年高三上学期期末数学试题)已知椭圆的左、右焦点分别为、,点P在椭圆E上,,且.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)直线与椭圆E相交于A,B两点,与圆相交于C,D两点,求的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)利用椭圆的定义和已知条件,列方程求解、,得椭圆的标准方程;
(2)直线与椭圆联立方程组,利用弦长公式和韦达定理表示出,利用圆心到直线的距离和勾股定理表示出,再利用函数思想求的取值范围.
【详解】(1)因为点在椭圆上.所以,又因为|,所以 , ,
因为,所以,又,
解得,,所以椭圆的标准方程为
(2)设,,
联立直线与椭圆的方程: ,整理可得.
,有, ,
所以弦长 ,
圆的圆心到直线的距离为 , 所以 ,
所以 ,
由,得,则 ,
所以以的取值范围为.
16.(黑龙江省哈尔滨市第六中学校2023届高三上学期线上考试(2)数学试题)已知长度为3的线段的两个端点分别在x轴和y轴上运动,动点P满足,记动点P的轨迹为曲线C.
(1)求曲线C的方程;
(2)若直线与椭圆C交于E,F两点,O为坐标原点,若,求最大值,及取最大值时直线l的方程.
【答案】(1)
(2)最大值为,直线方程为
【分析】(1)设出点坐标,用点坐标表示,然后代入圆方程,从而求出P点的轨迹;
(2)直线和椭圆联立,化简得出关系,弦长公式写出,
减元后再利用函数单调性求出最值,并确定取等条件时直线的方程..
【详解】(1)设,
由题意得:,则,
由, 则,可得,即
所以,即,则.
故动点的轨迹方程为.
(2)设,
联立,可得,则,
又因为,所以
即得,
化简,即,
设,则,
又因为,则,
当时, 取得最大值,此时 ,所以,
又因为,所以
所以.
17.(黑龙江省哈尔滨市第九中学校2022-2023学年高三上学期第三次月考数学试题)已知椭圆:,长轴是短轴的2倍,点在椭圆上,且P在轴上的投影为点Q.
(1)求椭圆的方程;
(2)若过点Q且不与y轴垂直的直线与椭圆交于M,N两点,在x轴的正半轴上是否存在点,使得直线TM,TN斜率之积为定值?若存在,求出的值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)存在,
【分析】(1)由题意列方程组求解,
(2)设直线方程后与椭圆方程联立,由韦达定理与斜率公式化简求解,
【详解】(1)由题意得,,
解得,故椭圆的方程为,
(2)由题意得,设直线方程为,
代入得,
设,则,
而
化简得
当为定值时,,,故,
存在使得直线TM,TN斜率之积为定值
18.(山西省忻州市2023届高三下学期百日冲刺数学试题)已知椭圆C:的离心率为,点在椭圆C上.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)过点的直线l交椭圆C于P,Q两点,O为坐标原点,求△OPQ面积的最大值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据离心率的公式,结合的基本关系,代入求解即可;
(2)直线的方程为,,,,直线与曲线联立,的面积,根据韦达定理,弦长公式将三角形面积表示,
再根据基本不等式求解最大值即可.
【详解】(1)由题意可得,
解得,
故椭圆C的标准方程为.
(2)设直线l的方程为,,,
联立,
整理得,
则,即,
解得,,.
故△OPQ的面积.
设,
因为,所以,
所以,
因为,所以,
当且仅当,即时,等号成立,
则,即△OPQ面积的最大值为.
19.(山西省部分学校2023届高三上学期第五次联考数学试题)已知椭圆:的离心率为,且点在上.
(1)求的方程;
(2)设,为的左、右焦点,过的直线交于A,B两点,若内切圆的半径为,求直线的方程.
【答案】(1)
(2)或
【分析】(1)根据题设条件列方程求解即可;
(2)先根据椭圆的定义确定的周长,进而可求的面积,再根据,利用韦达定理代入求解.
【详解】(1)因为的离心率为,故可设,,.
故的方程为,
代入得,解得.
所以的方程为.
(2)的周长为,
故.
设,,由题意可得直线与轴不重合,,
故可设直线的方程为,
则.
由得,
此时,
所以,,
故.
解得,故直线的方程为或.
20.(山西省太原市2023届高三上学期期末数学试题)已知椭圆的左右焦点分别为,椭圆C经过点,且直线,与圆相切.
(1)求椭圆C的方程;
(2)直线与椭圆C交于P,Q两点,点M在x轴上,且满足,求点M横坐标的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据椭圆过点可得,然后再利用直线与圆相切得到,进而求解方程;
(2)由已知条件可得:,进而得到,将直线方程与椭圆方程联立,利用韦达定理和中点坐标公式得到点横坐标的表达式,根据直线的方程和基本不等式即可求出点横坐标的取值范围.
【详解】(1)∵椭圆C经过点,∴,
由题意得直线的方程为,即,
∵直线与圆相切,∴,∴,
∴,∴椭圆C的方程为;
(2)设,点是的中点,
由得,∴,∴,
∵,
∴,∴,
∴直线的方程为,
∴点M的横坐标为,
∵,∴,∴.
∴“点M的横坐标的取值范围为.
21.(山西省阳泉市2023届高三上学期期末数学试题)已知过点的直线交抛物线于两点,为坐标原点.
(1)证明:;
(2)设为抛物线的焦点,直线与直线交于点,直线交抛物线与两点(在轴的同侧),求直线与直线交点的轨迹方程.
【答案】(1)证明见解析
(2)
【分析】(1)设,,利用三点共线,解得,再利用向量数量积的坐标表示即可求解;
(2)设, ,,根据题意可得,由此解出与,与的关系,进而得到直线与直线的方程,联立即可求解.
【详解】(1)设,,
因为三点共线,所以,
所以,整理可得,
所以,所以.
(2)设, ,,
由题意,,
因为,,所以,
又因为,,
所以,整理得.
因为在轴同侧,所以,同理可得,
所以直线的方程为,同理的方程为,
两式联立代入,可得,
由题意可知交点不能在x轴上,
所以交点的轨迹方程为.
22.(安徽省宿州市2023届高三下学期第一次教学质量检测数学试题)已知椭圆的左,右焦点分别为,,离心率为,M为椭圆上异于左右顶点的动点,的周长为.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)过点M作圆的两条切线,切点分别为,直线AB交椭圆C于P,Q两点,求的面积的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据椭圆离心率和焦点三角形周长可求得,即可得出椭圆C的标准方程;
(2)易知的轨迹是以OM为直径的圆与圆的交点,求出AB所在的直线方程,并于椭圆方程联立根据弦长公式求得的面积的表达式,再化简变形构造函数即可求得其取值范围.
【详解】(1)设椭圆焦距为2c,根据椭圆定义可知,
的周长为,离心率
联立,解得,,
所以,
即椭圆C的标准方程.
(2)设点,又为切点,可知,
所以四点共圆,即在以OM为直径的圆上,
则以OM为直径的圆的方程为,
又在圆上,
两式相减得直线AB的方程为,如下图所示:
设,,由,
消去y整理后得,
,,
所以
,
又点O到直线PQ的距离,
设的面积为S,则
,
其中,令,则,
设,,则,
所以在区间上单调递增,从而得,
于是可得,
即的面积的取值范围为.
【点睛】关键点点睛:本题关键在于根据过点M的两条切线求出切点所在的直线方程,并与椭圆联立利用韦达定理和弦长公式求出面积的表达式,再通过构造函数利用导数研究单调性求面积取值范围即可.
23.(云南省马关县第一中学2023届高三第七次月考数学试题)已知双曲线的右焦点为F,点 分别为双曲线C的左、右顶点,过点F的直线l交双曲线的右支于 两点,设直线的斜率分别为,且.
(1)求双曲线C的方程;
(2)当点P在第一象限,且时,求直线l的方程.
【答案】(1)
(2) .
【分析】(1)设点,根据,结合点P是双曲线上的点,化简求得,即得答案.
(2)设,利用两角和的正切公式化简可得,设直线,并联立双曲线方程,可得根与系数的关系,化简求得m的值,即得答案.
【详解】(1)由题意得 ,设点.
则.
因为点P是双曲线上的点,则,∴.,∴,
则双曲线C的方程为
(2)设,点P在第一象限,
则,
又,
故,
同理可得,即,
则直线l的斜率大于0,
由(1)可知 ,设直线,联立 ,
化简得 ,
则,
故,
,代入韦达定理得 ,
所以 ,解得或(舍去),
所以直线l的方程为 .
【点睛】关键点点睛:解决此类直线和圆锥曲线的位置关系的问题时,一般设出直线方程,并联立圆锥曲线,得到根与系数的关系式,化简求解,解答此题的关键在于要能利用两角和的正切公式结合进行化简得到,从而再结合根与系数的关系化简求解即可.
24.(云南省三校2023届高三下学期高考备考实用性联考卷(五)(开学考)数学试题)在平面直角坐标系中,已知椭圆的离心率为,且过点.
(1)求椭圆C的方程;
(2)如图所示,动直线交椭圆C于A,B两点,交y轴于点M.点N是M关于O的对称点,的半径为.设D为的中点,与分别相切于点E,F,求的最小值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)由离心率,可得,再根据椭圆过点,代入椭圆方程,进而可求出;
(2)设,,联立,可得到关于的一元二次方程,结合韦达定理,可求得点的坐标,进而得出的表达式,整理得,令,可得,进而可求得,设,可知,即可得到的最小值,及的最小值.
【详解】(1)∵椭圆的离心率为,
∴,则,又椭圆C过点,
∴,
∴,
则椭圆C的方程为.
(2)设,,
联立,得.
由,得,
且,
因此,
所以.
又,
所以,
整理得.
因为,
所以.
令,,故.
所以.
因为,
所以,
当时
所以在上单调递增,所以,当时等号成立,此时,
所以,即,
由,可得,即且.
设,则,
所以的最小值为,
从而的最小值为,此时直线的斜率是0.
综上所述:当,时,取到最小值.
【点睛】思路点睛:解决直线与椭圆的综合问题时,要注意:
(1)注意观察应用题设中的每一个条件,明确确定直线、椭圆的条件;
(2)强化有关直线与椭圆联立得出一元二次方程后的运算能力,重视根与系数关系之间的关系、弦长、斜率、面积等问题.
25.(云南省昆明市第一中学2023届高三第六次考前基础强化数学试题)已知一动点C与定点的距离与C到定直线l:的距离之比为常数.
(1)求动点C的轨迹方程;
(2)过点F作一条不垂直于y轴的直线,与动点C的轨迹交于M,N两点,在直线l上有一点,记直线PM,PF,PN的斜率分别为,,,证明:为定值.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】(1)根据题意,设动点,利用动点C与定点的距离与C到定直线l:的距离之比为常数即可求出轨迹方程;
(2)讨论直线斜率是否存在两种情况,当直线斜率存在时,设直线方程为:,联立方程组,设而不求,利用韦达定理即可证明为定值.
【详解】(1)设动点,由题意知,,
所以动点C的轨迹方程为C:.
(2)当直线斜率不存在时,M,N的坐标分别为,,
则.
当直线斜率存在时,设直线方程为:.
联立直线和椭圆的方程,
化简得,
则,,
,
,
所以
.
即为定值,定值为2
【点睛】关键点睛:本题第二问考察圆锥曲线中的定值问题,在设而不求化简代入时,过程比较繁琐,尤其是韦达定理无法直接代入时,需要通过点在直线上的条件进行转化,从而整理成韦达定理能够直接代入的情况,最后可以通过特殊值去检验算计算的定值是否正确.
26.(云南省德宏州2023届高三上学期期末教学质量统一监测数学试题)已知双曲线:的焦点到渐近线的距离为.如果双曲线的顶点和焦点分别是椭圆的焦点和顶点.
(1)求椭圆的方程;
(2)设椭圆的左右焦点分别是、,点P为椭圆上一点,过点作轴的垂线(不过点)交椭圆于点,连接延长交椭圆于点,连接.试判断直线是否过定点,如果过定点,求出定点坐标;如果不过定点,请说明理由.
【答案】(1)
(2)直线恒过定点.
【分析】(1)设出椭圆方程,根据题意得到,然后根据渐近线方程得到,进而求解即可;
(2)根据题意,设直线 方程为,将直线方程与椭圆方程联立,利用韦达定理得到,然后求出直线:,将韦达定理代入整理即可求解.
【详解】(1)设椭圆方程为,
由焦点为到渐近线的距离为,得:,
又双曲线的渐近线方程为:,解得:,
在椭圆中,,,,
所以,椭圆的方程为:.
(2)直线过定点.理由如下:
设,,.因为直线经过点,
所以可设直线 方程为.
联立方程组:, 得:,
∴ ,,,
.
∵ , ∴ 直线:,
∵ ,, ∴ 直线:,
可得:,
整理得:,
将①②③代入上式得:,
∵ ,∴ 整理得:,
令,得,故直线恒过定点.
【点睛】求定点问题常见的方法有两种:
(1)从特殊入手,求出定点,再证明这个点与变量无关.
(2)直接推理、计算,并在计算推理的过程中消去变量,从而得到定点.
27.(黑龙江省实验中学2022-2023学年度高三下学期第一次模拟考试数学试题)已知椭圆经过点,且椭圆的长轴长为.
(1)求椭圆的方程;
(2)设经过点的直线与椭圆相交于、两点,点关于轴的对称点为,直线与轴相交于点,求的面积的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据已知条件可得出的值,将点的坐标代入椭圆的方程,可得出,即可得出椭圆的方程;
(2)分析可知直线不与轴重合,设直线的方程为,设点、,将直线的方程与椭圆的方程联立,列出韦达定理,写出直线的方程,可求得点的坐标,利用三角形的面积公式以及对勾函数的单调性可求得的取值范围.
【详解】(1)解:因为椭圆的长轴长为,则,
将点的坐标代入椭圆的方程可得,可得,
所以,椭圆的标准方程为.
(2)解:若与轴重合,则不存在,
设直线的方程为,设点、,
若,则点与点重合,不合乎题意,所以,,
联立可得,
,
由韦达定理可得,,
易知点,,
直线的方程为,
将代入直线的方程可得,即点,
,
所以,,
令,则函数在上为增函数,
所以,,所以,.
故的面积的取值范围是.
【点睛】方法点睛:圆锥曲线中取值范围问题的五种求解策略:
(1)利用圆锥曲线的几何性质或判别式构造不等关系,从而确定参数的取值范围;
(2)利用已知参数的范围,求新的参数的范围,解这类问题的核心是建立两个参数之间的等量关系;
(3)利用隐含的不等关系建立不等式,从而求出参数的取值范围;
(4)利用已知的不等关系建立不等式,从而求出参数的取值范围;
(5)利用求函数值域的方法将待求量表示为其他变量的函数,求其值域,从而确定参数的取值范围.
28.(黑龙江省哈尔滨师范大学附属中学2022-2023学年高三上学期期末数学试题)已知A,B分别为双曲线的左、右顶点,M为双曲线E上异于A、B的任意一点,直线MA、MB斜率乘积为,焦距为.
(1)求双曲线E的方程;
(2)P为直线上的动点,若直线PA与E的另一交点为C,直线PB与E的另一交点为D.证明:直线CD过定点.
【答案】(1);
(2)见解析.
【分析】(1)根据斜率乘积得,结合焦距,即可求出标准方程;
(2)设直线,结合椭圆方程得,得到韦达定理式,写出直线方程,代入横坐标,求出纵坐标,写出直线方程,代入横坐标,求出纵坐标,得到,即,将韦达定理式代入得,即可得到定点坐标.
【详解】(1)设,,
,
又因为焦距为,可得,则
结合,
所以双曲线的标准方程为:.
(2)设直线,
,
则,
,
直线,因为其过点,
直线,因为其过点,
,所以
所以
将代入上式,得
化简为
若
当时,代入化简得
,显然不成立,舍去,
当时,代入化简得
,即,即,
当时,此时直线为,
经过定点与点重合,显然不成立,舍去;
当时,此时直线为,
经过定点与点重合,显然不成立,舍去;
所以,即,所以直线,
即为,直线过定点.
【点睛】关键点睛:本题需设直线,联立椭圆方程得到韦达定理式,然后求出直线与直线方程,分别令,得出,化简得,将韦达定理代入得,即得到,则得到定点坐标.
29.(山西省吕梁市2023届高三上学期期末数学试题)已知抛物线的焦点为.
(1)如图所示,线段为过点且与轴垂直的弦,动点在线段上,过点且斜率为1的直线与抛物线交于两点,请问是否为定值,若是,求出该定值;若不是,说明理由;
(2)过焦点作直线与交于两点,分别过作抛物线的切线,已知两切线交于点,求证:直线、、的斜率成等差数列.
【答案】(1)是定值;定值为4.
(2)证明见解析.
【分析】(1)求得的坐标,设,可得直线l的方程,联立抛物线方程,由根与系数关系可得结论;
(2)设直线的方程为;,设点,联立直线和抛物线方程,由根与系数关系可得,利用直线斜率公式表示直线、、的斜率,化简可证明结论.
【详解】(1)依题意知 ,将 代入可得,
设,所以直线l的方程为 ,
联立方程 ,得: ,当不满足题意舍去,则是定值.
(2)证明:依题意设直线的方程为; ,设点 ,
联立方程 得: ,,
,
又,点F坐标为,∴ ,
,,
,
所以直线、、的斜率成等差数列.
【点睛】方法点睛:证明直线、、的斜率成等差数列时,要利用斜率公式表示出直线、、的斜率,说明他们的斜率满足,因此解答时需要设直线方程以及交点坐标,联立抛物线方程,得到根与系数的关系式,然后化简整理,证明即可.
30.(山西省运城市稷山县稷山中学2022-2023学年高三上学期12月月考数学试题)已知抛物线的焦点为,过点的直线与抛物线交于两点,抛物线准线与轴交于点.
(1)请写出满足的点的一组坐标;
(2)证明:;
(3)若将过焦点改为过点的直线与抛物线交于两点,在轴上是否存在点,使得,不需要说明理由,若存在写出点坐标.
【答案】(1),
(2)证明见解析
(3)存在,
【分析】(1)由题意可得当直线AB的方程为时满足,此时,;
(2)由题意可得直线斜率存在且不为0,设直线,,,联立方程理由韦达定理得出,,则计算得出,即可证明;
(3)存在,使得成立,理由如小问2.
【详解】(1)由题意可知:,,
若
当直线AB的方程为时满足,此时,;
(2)由题意可得直线斜率存在且不为0,
设直线,,,
联立,得,
所以,,,
,,
则,
,
,
,
;
(3)存在,使得成立,
理由如下:
设直线的方程为,设,,,
联立,得,
则,,,
,
,
,
,
即,
故存在,使得成立.
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