备战2024年新高考数学专题训练专题15 圆锥曲线综合问题(单选+填空)(新高考通用)
展开专题15 圆锥曲线综合问题(单选+填空) (新高考通用)
一、单选题
1.(2023·江苏南通·统考模拟预测)已知抛物线的焦点为,点在抛物线上,且,若的面积为,则( )
A.2 B.4 C. D.
【答案】B
【分析】根据抛物线定义求得点横坐标,代入抛物线方程得纵坐标,再利用三角形面积公式即可得的值.
【详解】抛物线的焦点为,点在抛物线上,由抛物线的定义可得,
,则,
,解得或(舍).
故选:B.
2.(2023秋·浙江绍兴·高三统考期末)若椭圆的左焦点关于对称的点在椭圆上,则椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】设,由题意求出,代入椭圆的方程得,,化简即可得出答案.
【详解】设,设,则由题意可得:,
解得:,则,代入椭圆的方程得,.
又,可得,所以,
所以离心率为.
故选:C.
3.(2023春·湖南长沙·高三长郡中学校考阶段练习)已知,是双曲线的两个焦点,为上一点,且,,若的离心率为,则的值为( )
A.3 B. C.2 D.
【答案】A
【分析】根据双曲线的定义及条件,表示出,结合余弦定理可得答案.
【详解】因为,由双曲线的定义可得,
所以,;
因为,由余弦定理可得,
整理可得,所以,
即,解得或,又因为,即.
故选:A
4.(2023春·湖北·高三统考阶段练习)如图所示,,是双曲线的左、右焦点,双曲线的右支上存在一点满足,与双曲线的左支的交点A平分线段,则双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】设,由双曲线的定义可求得,,,利用勾股定理求得,在中利用勾股定理即可求得的关系式,从而求得答案.
【详解】设,由双曲线的定义得,,,
由得,
解得,所以,,
在中,由勾股定理得 ,
整理得 ,即双曲线的离心率 ,
故选:C.
5.(2023秋·江苏无锡·高三统考期末)双曲线的左、右焦点分别为,,过的直线与双曲线左、右两支分别交于点P,Q,若,M为PQ的中点,且,则双曲线的离心率为( ).
A. B. C. D.2
【答案】C
【分析】由得出,,,在中利用勾股定理得出离心率.
【详解】解:M为PQ中点,,∴ 等腰三角形.
令,则,,,
∴,∴,
∴,,,
,,,,
∴中,,
∴,∴.
故选:C.
6.(2023秋·江苏苏州·高三统考期末)在平面直角坐标系中,已知双曲线C:(,)的左顶点为,右焦点为F,过点F作C的一条渐近线的垂线,垂足为P,过点P作x轴的垂线,垂足为Q.若,,成等差数列,则C的离心率为( )
A. B. C.2 D.
【答案】B
【分析】不妨设渐近线方程为,计算点坐标得到,,,根据等差数列性质得到,解得答案.
【详解】,,不妨设渐近线方程为,则直线为:,
,解得,故,,,
,,成等差数列,故,整理得到,
解得或(舍).
故选:B
7.(2023·山东日照·统考一模)已知椭圆:的左、右焦点为,,点为椭圆内一点,点在双曲线:上,若椭圆上存在一点,使得,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】先求出椭圆左焦点坐标为,由题得,解不等式得到,再解不等式即得解.
【详解】点在双曲线:上,所以.
所以椭圆左焦点坐标为.
因为,所以,
所以.
因为,所以.
点为椭圆内一点,所以,
所以或.
综上:.
故选:A
8.(2023·山东威海·统考一模)已知双曲线的左焦点为,M为C上一点,M关于原点的对称点为N,若,且,则C的渐近线方程为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】由对称性知四边形为平行四边形,可求得及,在中,由余弦定理建立的关系,从而求得渐近线方程.
【详解】如图所示,不妨设在左支,
设右焦点为,连接,
由对称性知四边形为平行四边形,
由得,
由双曲线定义知:,
所以,
因为,所以
在中,由余弦定理得,
即,
整理得,即,所以,
则C的渐近线方程为.
故选:D
【点睛】求双曲线的渐近线就是求与的关系,通过可通过几何关系或代数式建立关于的一个齐次等式,求解均可得到渐近线方程.几何关系通过用到平面几何中的有关知识建立关系,甚至平面向量、正弦定理、余弦定理都可以用来建立关系式.
9.(2023春·湖北·高三统考阶段练习)已知双曲线为双曲线的右焦点,过点作渐近线的垂线,垂足为,交另一条渐近线于,若,则双曲线的离心率的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】设,根据列式,根据的取值范围求得的取值范围,进而求得离心率的取值范围.
【详解】依题意可知在第一象限,在第二象限,
到渐近线的距离为,
即,设,则,,
由得,
故,,
.
故选:C
10.(2023·湖南邵阳·统考二模)已知椭圆的左、右焦点分别为,,半焦距为.在椭圆上存在点使得,则椭圆离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】由正弦定理及椭圆定义得 ,得,结合,得关于的不等式,从而求出的范围.
【详解】由,得 ,得,
又,则,
∴,即,
又,∴.
故选:B.
11.(2023·江苏南通·校联考模拟预测)如图1所示,抛物面天线是指由抛物面(抛物线绕其对称轴旋转形成的曲面)反射器和位于焦点上的照射器(馈源,通常采用喇叭天线)组成的单反射面型天线,广泛应用于微波和卫星通讯等领域,具有结构简单、方向性强、工作频带宽等特点.图2是图1的轴截面,A,B两点关于抛物线的对称轴对称,F是抛物线的焦点,∠AFB是馈源的方向角,记为,焦点F到顶点的距离f与口径d的比值称为抛物面天线的焦径比,它直接影响天线的效率与信噪比等.如果某抛物面天线馈源的方向角满足,,则其焦径比为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】建立直角坐标系,设抛物线的标准方程为:,,,代入抛物线方程可得,根据,解得与的关系,即可得出.
【详解】如图所示,建立直角坐标系,
设抛物线的标准方程为:,,
,代入抛物线方程可得:,解得,
由于,得或(舍)
又,化为:,
解得或(舍)
.
故选:C.
12.(2023·广东广州·统考一模)已知抛物线的顶点为坐标原点,焦点在轴上,过点的直线交于两点,且,线段的中点为,则直线的斜率的最大值为( )
A. B. C. D.1
【答案】A
【分析】根据给定条件,设出抛物线C及直线PQ的方程,借助垂直关系求出抛物线方程及点M的坐标,再用斜率坐标公式建立函数,利用均值不等式求解作答.
【详解】依题意,抛物线的焦点在x轴的正半轴上,设的方程为:,
显然直线不垂直于y轴,设直线PQ的方程为:,点,
由消去x得:,则有,
由得:,解得,
于是抛物线:的焦点,弦的中点的纵坐标为,则点,
显然直线的斜率最大,必有,则直线的斜率,
当且仅当,即时取等号,
所以直线的斜率的最大值为.
故选:A
13.(2023春·广东珠海·高三珠海市第一中学校考阶段练习)已知点是双曲线的右焦点,过点F向C的一条渐近线引垂线垂足为A,交另一条渐近线于点B.若,则双曲线C的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据给定条件,利用点到直线距离公式、二倍角的余弦公式、勾股定理列式计算作答.
【详解】双曲线的渐近线方程为:,不妨令点A在直线上,,如图,
因为,则,而,即有,
,,由知,点在y轴同侧,
于是,,,
在中,,由得:
,整理得:,化简得,解得或(舍去),
所以,,双曲线方程为.
故选:A
14.(2023·浙江·模拟预测)已知椭圆的左、右焦点为为椭圆上一点,过P点作椭圆的切线l,PM垂直于直线l且与x轴交于点M,若M为的中点,则该椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】由椭圆方程和切点坐标,写出切线方程,得M点坐标,由M的位置,求得离心率.
【详解】因为为椭圆 上一点,所以过P作椭圆的切线,
切线斜率,所以PM的斜率,直线PM的方程为,
令,得,所以,由题, ,所以,.
故选:C.
15.(2023·江苏宿迁·江苏省沭阳高级中学校考模拟预测)椭圆具有光学性质:从椭圆的一个焦点发出的光线,经过椭圆反射后,反射光线过椭圆的另一个焦点(如图).已知椭圆的左、右焦点分别为,过的直线与椭圆E交与点A,B,过点A作椭圆的切线l,点B关于l的对称点为M,若,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】结合题目所给信息及图形可得,后由椭圆定义及条件可得,.最后由可得答案.
【详解】如图,由椭圆的光学性质可得三点共线.
设,则,.
故,解得.又,所以,.
所以.
故选:A.
16.(2023春·湖北·高三统考阶段练习)如图,为双曲线的左右焦点,过的直线交双曲线于两点,为线段的中点,若对于线段上的任意点,都有成立,且内切圆的圆心在直线上.则双曲线的离心率是( )
A. B. C.2 D.
【答案】D
【分析】由可得.由,可得.
又由内切圆的圆心在直线上,可得,据此可得答案.
【详解】如图1,取中点为Q,连接EQ,PQ.则,
.
因,则,因直线外一点到直线连线中垂线段最短,则为垂线.因Q为中点,E为中点,则
,得.又DO为直角三角形斜边中线,则.
如图2,设内切圆的圆心为I,内切圆与交点为M,与交点为T,与交点为N.则,,又,则.
又由切线性质,可知,则
.
则离心率为.
故选:D
【点睛】结论点睛:本题涉及以下结论:
(1)极化恒等式:;
(2)双曲线焦点三角形的内切圆圆心在直线上.
17.(2023·湖北·统考模拟预测)已知,分别是双曲线的左、右焦点,过的直线分别交双曲线左、右两支于A,B两点,点C在x轴上,,平分,则双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据可知,再根据角平分线定理得到的关系,再根据双曲线定义分别把图中所有线段用表示出来,根据边的关系利用余弦定理即可解出离心率.
【详解】
因为,所以∽,
设,则,设,则,.
因为平分,由角平分线定理可知,,
所以,所以,
由双曲线定义知,即,,①
又由得,
所以,即是等边三角形,
所以.
在中,由余弦定理知,
即,化简得,
把①代入上式得,所以离心率为.
故选:A.
18.(2023春·浙江温州·高三统考开学考试)直线l与双曲线的左,右两支分别交于点A,B,与双曲线的两条渐近线分别交于点C,D(A,C,D,B从左到右依次排列),若,且,,成等差数列,则双曲线的离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】先设直线方程及四个点,联立后分别求出两根和和两根积,再应用,,成等差数列,列式求解即可
【详解】设直线,
联立,可得,则①
联立,可得,则②
因为,所以,所以③
因为,所以,所以,即得④
因为,所以中点为的中点,所以,
因为成等差数列,所以,又因为A,C,D,B从左到右依次排列,所以,
所以,代入①②③有,
因为且,又因为,则所以,所以,即
综上,
故选:D.
19.(2023春·浙江宁波·高三校联考阶段练习)已知椭圆的左、右焦点分别为为椭圆上不与顶点重合的任意一点,为的内心,记直线的斜率分别为,若,则椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】设,设圆与轴相切于点,结合圆的切线长的性质证明,结合椭圆性质可得,由内切圆性质可得,由条件确定关系,由此可求离心率.
【详解】设,设圆与轴相切于点,
则,
又,,
所以,
所以,
即,
过点作直线的垂线,垂足为,
则,
所以,
所以,所以,
∴,
∴,
由三角形面积相等,得,
,
,
,
所以,
,即得.
故选:B.
.
【点睛】方法点睛:椭圆的离心率是椭圆最重要的几何性质,求椭圆的离心率(或离心率的取值范围),常见有两种方法:
①求出a,c,代入公式;
②只需要根据一个条件得到关于a,b,c的齐次式,结合b2=a2-c2转化为a,c的齐次式,然后等式(不等式)两边分别除以a或a2转化为关于e的方程(不等式),解方程(不等式)即可得e(e的取值范围).
二、填空题
20.(2023秋·浙江·高三期末)已知椭圆,过椭圆左焦点F任作一条弦(不与长轴重合),点A,B是椭圆的左右顶点,设直线的斜率为,直线的斜率为,则的最小值为_______.
【答案】
【分析】设直线,联立直线与椭圆的方程由韦达定理代入求出,
再求出,即可求出,再由基本不等式即可求出的最小值.
【详解】设直线,
联立,
所以,,
由韦达定理可求得,
,
因为在椭圆上,所以,即,
由椭圆:可得,,
所以,
所以,
则,等号显然可以取得,故最小值为.
故答案为:.
21.(2023·浙江嘉兴·统考模拟预测)已知双曲线的左、右焦点为,,过的直线分别交两条渐近线于,两点,若且,则的离心率为______.
【答案】2
【分析】设直线的方程为,通过联立方程组的方法求得的坐标,进而求得中点的坐标.对进行分类讨论,由化简求得双曲线的离心率.
【详解】设直线的方程为,由得,
同理可得,所以的中点
因为,所以
(1)当时,轴,此时,,
又由得,即
所以,这与矛盾,不合题意,所以
(2)当时,则,即,
则,即,
又由得
,
化简得,所以,所以.
由(1)(2)可知,双曲线的离心率为2.
故答案为:2
【点睛】求解直线和直线、直线和圆锥曲线的交点的问题,可通过联立方程组来进行求解.求解双曲线的离心率问题,有两个思路,一个是求得,从而求得双曲线的离心率;另一个是求得或的关系式,由此来求得双曲线的离心率.
22.(2023春·江苏南京·高三南京市第五高级中学校考阶段练习)已知椭圆的左、右焦点分别为,若以为圆心,b-c为半径作圆,过椭圆上一点P作此圆的切线.切点为T,且|PT|的最小值为,则椭圆的离心率e的取值范围是____________.
【答案】
【分析】当P点位于椭圆的右顶点的位置的时候,最小值,且最小值为=a-c,根据最小值为与可得,根据b>c易得,结合两式即可求解.
【详解】依题意,如图所示:
当P点位于椭圆的右顶点的位置的时候,最小值,且最小值为=a-c.
∵,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,
化为,即.
解得.
可得.①
∵b>c,
∴,
∴,
∴,
∴.②
解得.
由①②解得.
故椭圆离心率的取值范围为.
故答案为:.
23.(2023·山东泰安·统考一模)已知双曲线C:的右顶点为A,以A为圆心,b为半径的圆与双曲线C的一条渐近线交于M,N两点,若,则以(e为双曲线C的离心率)为焦点的抛物线的标准方程为___________.
【答案】
【分析】根据已知条件求得双曲线的离心率,也即求得,从而求得抛物线的标准方程.
【详解】依题意,,双曲线的一条渐近线方程为,
依题意,三角形是边长为的等边三角形,
所以到的距离是,
即,
所以对于抛物线,有,
所以抛物线方程为.
故答案为:
24.(2023春·湖北·高三统考阶段练习)已知抛物线的焦点为,过点的直线与该抛物线交于两点,的中点纵坐标为,则__________.
【答案】或
【分析】由题可设直线的方程为,,与抛物线联立可得交点坐标关系,根据相交弦长公式及中点坐标公式即可求得的值.
【详解】抛物线的焦点,设直线的方程为,,
所以,则,
联立,消去得:,恒成立,
所以,所以,则,
又,
整理得:,所以,解得或.
故答案为:或.
25.(2023·湖北·统考模拟预测)已知为抛物线上一点,过点的直线与抛物线C交于A,B两点,且直线与的倾斜角互补,则__________.
【答案】2
【分析】由题可得,然后利用韦达定理法,两点间距离公式结合条件即得.
【详解】由点在抛物线上得:,即,
所以抛物线C的方程为:,
设直线的方程为,,,
由直线与的倾斜角互补得,
即,所以,
联立,得,
所以,,
所以,即,所以,
所以
.
故答案为:2.
26.(2023·湖南·湖南师大附中校联考模拟预测)已知直线,抛物线的焦点为,过点的直线交抛物线于两点,点关于轴对称的点为.若过点的圆与直线相切,且与直线交于点,则当时,直线的斜率为___________.
【答案】
【分析】根据题意设直线的方程为,联立抛物线方程,然后结合韦达定理即可得到结果.
【详解】如图,易知过点且与直线相切的圆就是以为直径的圆,设,
则,由有,
设直线的方程为,代入有,
所以,结合,得.
故答案为:
27.(2023秋·湖南湘潭·高三校联考期末)已知双曲线的右焦点为,直线与双曲线相交于两点,点,以为直径的圆与相交于两点,若为线段的中点,则__________.
【答案】2
【分析】根据直线与双曲线的位置关系确定交点坐标关系,利用直线和圆的几何性质,即可求得的长.
【详解】解:如图,由题可知,的坐标为,设,
联立方程组,可得,
则,.
因为为线段的中点,所以的坐标为.
又以为直径的圆与相交于两点,所以,所以,
解得,又,所以,
所以,故.
故答案为:2.
28.(2023·广东茂名·统考一模)已知直线与双曲线交于A,B两点(A在B的上方),A为BD的中点,过点A作直线与y轴垂直且交于点E,若的内心到y轴的距离不小于,则双曲线C的离心率取值范围是______.
【答案】
【分析】先求得的坐标,根据三角形的内心以及角平分线定理以及的内心到轴的距离的范围,求得的取值范围,进而求得离心率的取值范围.
【详解】因为A在B的上方,且这两点都在C上,
所以,,则.
因为A是线段BD的中点,又轴,
所以,,
所以的内心G在线段EA上.
因为DG平分,所以在中所以,
设,所以,
因为G到y轴的距离不小于,∴,
∴.
∴,故.
故答案为:
29.(2023·广东·校联考模拟预测)已知抛物线的焦点为,准线交轴于点,过点的直线交该抛物线于两点,则直线与直线的斜率之和为________.
【答案】
【分析】过分别作轴与准线的垂线,利用直角三角形的边角关系以及直线斜率与倾斜角的关系,即可得直线与直线的斜率之和.
【详解】如图,过作的垂线,垂足为,作准线的垂线,垂足为,过作的垂线,垂足为,作准线的垂线,垂足为,连接,
则,
,
因为,所以,即.
故答案为:.
30.(2023春·江苏南通·高三校考开学考试)已知椭圆C:的离心率为,F是左焦点,过F且倾斜角为45°的直线交C于点A,B.设M,N分别是AF和BF的中点,O为坐标原点,若,则的面积为______.
【答案】##
【分析】设右焦点为,连接, 由中位线知,再由及弦的长可以求出值,再由长及原点到的距离求出的面积.
【详解】
设右焦点为,连接,
为的中点,为中点,
,同理,
,,
,
,
椭圆方程可化为,
设直线, ,
由得,
,
,
,
,
,
,
原点到直线的距离为,
所以,
故答案为:
【点睛】椭圆中两个周长为定值的三角形:
若过椭圆焦点的直线与椭圆交于两点,另一焦点为,
①周长为定值;
②周长为定值;
这两个三角形的边长为焦半径时可以与椭圆的定义联系在一起使用,而三角形的周长也可以与三角形内切圆半径结合使用.
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