新高考数学二轮复习重难点突破练习专题01 圆锥曲线中的弦长问题(含解析)
展开专题01 圆锥曲线中的弦长问题
一、单选题
1.设椭圆长半轴长为,短半轴长为,半焦距为,则过焦点且垂直于长轴的弦长是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】
设椭圆焦点在轴上,椭圆的标准方程为,将或代入椭圆的标准方程,求出,由此可求得结果.
【详解】
设椭圆焦点在轴上,椭圆的标准方程为,
将或代入椭圆的标准方程得,,
解得,因此,过焦点且垂直于长轴的弦长是.
故选:D.
2.已知椭圆,直线l过椭圆C的左焦点F且交椭圆于A,B两点,的中垂线交x轴于M点,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】
当l:时,,设与椭圆联立可得:, 然后求得的中垂线方程,令 ,得,然后分别利用两点间的距离公式和弦长公式求得,,建立求解.
【详解】
椭圆的左焦点为,
当l:时,,,
所以,
设与椭圆联立,可得:
,
由韦达定理得:,
取中点为,
所以的中垂线方程为:
,
令 ,得,
所以,
又,
所以,
综上所述,
故选:B.
【点睛】
思路点睛:1、解决直线与椭圆的位置关系的相关问题,其常规思路是先把直线方程与椭圆方程联立,消元、化简,然后应用根与系数的关系建立方程,解决相关问题.涉及弦中点的问题常常用“点差法”解决,往往会更简单.
2、设直线与椭圆的交点坐标为A(x1,y1),B(x2,y2),
则弦长为 (k为直线斜率).
注意:利用公式计算直线被椭圆截得的弦长是在方程有解的情况下进行的,不要忽略判别式大于零.
3.过椭圆9x2+25y2=225的右焦点且倾斜角为45°的弦长AB的长为( )
A.5 B.6 C. D.7
【答案】C
【分析】
求出焦点坐标和直线方程,与椭圆方程联立,利用韦达定理和弦长公式可得答案.
【详解】
由9x2+25y2=225得,,,所以,右焦点坐标为,直线AB的方程为,所以得,
设,所以,
.
故选:C.
【点睛】
本题主要考查直线与椭圆的弦长公式,由韦达定理的应用.
4.椭圆的左、右焦点分别是、,斜率为的直线l过左焦点且交于,两点,且的内切圆的周长是,若椭圆的离心率为,则线段的长度的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】
先利用等面积法可得:,求解出的值,然后根据弦长公式的取值范围.
【详解】
设内切圆半径为r,由题意得
得,.
故选:B.
【点睛】
本题考查椭圆焦点三角形问题,考查弦长的取值范围问题,难度一般.解答时,等面积法、弦长公式的运用是关键.
二、多选题
5.已知抛物线的焦点为,过点的直线交抛物线于、两点,以线段为直径的圆交轴于、两点,则( )
A.若抛物线上存在一点到焦点的距离等于,则抛物线的方程为
B.若,则直线的斜率为
C.若直线的斜率为,则
D.设线段的中点为,若点到抛物线准线的距离为,则的最小值为
【答案】AD
【分析】
由抛物线的定义求得的值,可判断A选项的正误;设直线的方程为,设点、,将直线的方程与抛物线的方程联立,结合韦达定理可求得的值,可判断B选项的正误;利用韦达定理结合抛物线的焦点弦长公式可判断C选项的正误;设直线的方程为,设点、,联立直线与抛物线的方程,求得点到轴的距离和,可得出关于的表达式,可判断D选项的正误.
【详解】
对于A选项,由抛物线的定义可得,解得,
所以,抛物线的标准方程为,A选项正确;
对于B选项,如下图所示:
抛物线的焦点为,设点、,设直线的方程为,
联立,消去并整理得,恒成立,
由韦达定理可得,,
由于,由图象可得,即,
所以,,可得,解得,
所以,直线的斜率为,B选项错误;
对于C选项,当直线的斜率为时,由B选项可知,,,
由抛物线的焦点弦长公式可得,C选项错误;
对于D选项,抛物线的焦点到准线的距离为,则该抛物线的方程为.
设直线的方程为,设点、,
联立,消去可得,,
则,,
,点到轴的距离为,
所以,,
当且仅当时,等号成立,D选项正确.
故选:AD.
【点睛】
本题考查直线与抛物线的综合问题,考查了抛物线焦点弦的几何性质以及焦点弦长、焦半径的计算.本题中将直线方程与抛物线的方程联立,利用韦达定理得出点、的纵坐标所满足的关系,并结合了抛物线的焦点弦长公式进行计算,考查学生的运算求解能力,属于中等题.
三、解答题
6.如图,是直线上一动点,过点且与垂直的直线交抛物线于,两点,点在,之间.
(1)若过抛物线的焦点,求;
(2)求的最小值.
【答案】(1);(2).
【分析】
(1)先求出直线的方程,联立直线与抛物线,将韦达定理和弦长公式相结合即可得结果;
(2)设,联立方程组分别求出A,B,P的纵坐标,将表示为关于的函数式,结合基本不等式即可得结果.
【详解】
解:(1)由已知得,所以,
联立得,消去,可得,
设点,,
由根与系数的关系得,
所以.
(2)设,由,消去,可知,
∵有两个不同的交点,∴,
解得:,,
由,得,
由于点在点,点之间,
所以,
设,
所以,
当且仅当时,即时取等号.
故的最小值为.
【点睛】
关键点点睛:
(1)直线弦长公式的应用;
(2)将所求量表示为关于的函数,利用基本不等式求最值.
7.已知椭圆()长轴长为短轴长的两倍,连结椭圆的四个顶点得到的菱形的面积为4,直线过点,且与椭圆相交于另一点.
(1)求椭圆的方程;
(2)若线段长为,求直线的倾斜角.
【答案】(1);(2)或.
【分析】
(1)由题设列出基本量方程组,解得基本量,从而得方程.
(2)设直线方程,代入椭圆方程得关于的一元二次方程,韦达定理整体思想及弦长公式得关于斜率的方程,解得斜率得直线方程.
【详解】
(1)由题意可知 , , , 。
椭圆方程为:
(2)由题可知直线斜率存在,设直线方程为:代入椭圆方程得:
,,
,解得 ,
直线的倾斜角为或.
【点睛】
本题是椭圆与直线相交弦长问题,是高考解析几何中的常见题型.
注意点点睛:
①在设直线时要注意直线斜率是否存在,做必要的交代;
②代入消元后要交代的符号,确定交点是否存在及存在时的个数;
③所得解回代检验合理性,以确保答案的正确性.
8.已知直线经过抛物线的焦点,且与抛物线交于、两点.
(1)若直线的倾斜角为,求线段的长;
(2)若,求的长.
【答案】(1);(2).
【分析】
(1)设点、,求出直线的方程,与抛物线方程联立,求出的值,再利用抛物线的焦点弦长公式可求得线段的长;
(2)设直线的方程为,设点、,将直线的方程与抛物线的方程联立,可得出,由求得的值,利用韦达定理以及抛物线的方程求得的值,利用抛物线的定义可求得的长.
【详解】
(1)设点、,抛物线的焦点为,
由于直线过点,且该直线的倾斜角为,则直线的方程为,
联立,消去并整理得,,
由韦达定理可得,由抛物线的焦点弦长公式可得;
(2)设点、,
由题意可知,直线不可能与轴重合,设直线的方程为,
联立,消去并整理得,,
由韦达定理可得,,
,可得,,,则,
,因此,.
【点睛】
有关直线与抛物线的弦长问题,要注意直线是否过抛物线的焦点,若过抛物线的焦点,可直接使用公式,若不过焦点,则必须用一般弦长公式.
9.已知圆上上任取一点,过点作轴的垂线段,垂足为,当在圆上运动时,线段中点为.
(1)求点的轨迹方程;
(2)若直线l的方程为y=x-1,与点的轨迹交于,两点,求弦的长.
【答案】(1);(2).
【分析】
(1)设、,利用相关点法即可求解.
(2)将直线与椭圆方程联立,利用弦长公式即可求解.
【详解】
(1)设,,,
点是线段中点,,
又在圆上,,
即点的轨迹方程为.
(2)联立,消去可得,,
,
设,,
则,,
.
【点睛】
方法点睛:本题考查了轨迹问题、求弦长,求轨迹的常用方法如下:
(1)定义法:利用圆锥曲线的定义求解.
(2)相关点法:由已知点的轨迹进行求解.
(3)直接法:根据题意,列出方程即可求解.
10.已知椭圆的右焦点为,左、右顶点为、,,.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)求直线被椭圆截得的弦长.
【答案】(1);(2).
【分析】
(1)设椭圆的半焦距为,由题意可得,,解得,,求得,可得椭圆的方程;
(2)联立直线和椭圆方程,运用韦达定理和弦长公式,计算可得所求值.
【详解】
(1)设椭圆的半焦距为,由,,
可得,,解得,,
则,
即有椭圆的方程为;
(2)联立直线和椭圆,
可得,
设被椭圆截得的弦的端点的横坐标分别为,,
则,,
可得弦长为.
【点睛】
思路点睛:
求解椭圆中的弦长问题时,一般需要联立直线与椭圆方程,根据韦达定理,以及弦长公式,即可求出结果;有时也可由直线与椭圆方程联立求出交点坐标,根据两点间距离公式求出弦长.
11.已知直线与圆相交.
(1)求的取值范围;
(2)若与相交所得弦长为,求直线与相交所得弦长.
【答案】(1);(2).
【分析】
(1)由圆求出圆心和半径,利用圆心到直线的距离小于半径即可求解;
(2)由与相交所得弦长为,利用弦长的一半、弦心距、圆的半径满足勾股定理可求出圆的半径,再次利用勾股定理即可求解.
【详解】
(1)圆的圆心为,半径为.
因为直线与圆相交,
所以圆心 到的距离
解得:,
即的取值范围是.
(2)因为与相交所得弦长为,
所以,
因为圆心 到的距离,
所以直线与M相交所得弦长为.
【点睛】
方法点睛:有关圆的弦长的两种求法
(1)几何法:直线被圆截得的半弦长为,弦心距和圆的半径构成直角三角形,即;
(2)代数法:联立直线方程和圆的方程,消元转化为关于的一元二次方程,由根与系数的关系可求得弦长或
12.已知双曲线的标准方程为,分别为双曲线的左、右焦点.
(1)若点在双曲线的右支上,且的面积为,求点的坐标;
(2)若斜率为1且经过右焦点的直线与双曲线交于两点,求线段的长度.
【答案】(1)或;(2).
【分析】
(1)由双曲线方程可得,进而可得点的纵坐标,代入即可得解;
(2)联立方程组,由韦达定理、弦长公式运算即可得解.
【详解】
(1)由题意,双曲线的焦距,
设点,则,解得,
代入双曲线方程可得,
所以点的坐标为或;
(2)由题意,,则直线,
设,
由,化简可得,
则,,
所以.
13.设抛物线,为的焦点,过的直线与交于两点.
(1)设的斜率为,求的值;
(2)求证:为定值.
【答案】(1)5;(2)证明见解析.
【分析】
(1)求出直线方程为,联立直线与抛物线,由即可求解;
(2)设直线方程为,由韦达定理表示出,即可得出定值.
【详解】
(1)依题意得,
所以直线的方程为.
设直线与抛物线的交点为,,
由得,,
所以,.
所以.
(2)证明:设直线的方程为,
直线与抛物线的交点为,,
由得,,
所以,.
因为
.
所以为定值.
【点睛】
方法点睛:解决直线与圆锥曲线相交问题的常用步骤:
(1)得出直线方程,设交点为,;
(2)联立直线与曲线方程,得到关于(或)的一元二次方程;
(3)写出韦达定理;
(4)将所求问题或题中关系转化为形式;
(5)代入韦达定理求解.
14.已知椭圆M:的一个焦点为,左右顶点分别为A,B.经过点的直线l与椭圆M交于C,D两点.
(Ⅰ)求椭圆方程;
(Ⅱ)当直线l的倾斜角为时,求线段CD的长;
(Ⅲ)记△ABD与△ABC的面积分别为和,求的最大值.
【答案】(Ⅰ);(Ⅱ);(Ⅲ)的最大值为.
【分析】
(Ⅰ)根据椭圆的几何性质求出可得结果;
(Ⅱ)联立直线与椭圆,根据弦长公式可求得结果;
(Ⅲ)设直线:,,,联立直线与椭圆的方程,利用韦达定理求出,,变形后利用基本不等式可求得最大值.
【详解】
(Ⅰ)因为椭圆的焦点为,所以且,所以,
所以椭圆方程为.
(Ⅱ)因为直线l的倾斜角为,所以斜率为1,直线的方程为,
联立,消去并整理得,
设,,
则,,
所以.
(Ⅲ)由(Ⅰ)知,
设直线:,,,
联立,消去并整理得,
则,,所以异号,
所以
,当且仅当时,等号成立.
所以的最大值为.
【点睛】
关键点点睛:第(Ⅲ)问中将三角形面积用两点的纵坐标表示,并利用韦达定理和基本不等式解决是解题关键.
15.已知椭圆:的离心率为,点在椭圆上,直线过椭圆的右焦点与上顶点,动直线:与椭圆交于,两点,交于点.
(1)求椭圆的方程;
(2)已知为坐标原点,若点满足,求此时的长度.
【答案】(1);(2)4或.
【分析】
(1)根据,以及即可求解.
(2)将直线与联立,求出交点,再由,可得点为的中点,根据在直线:上求出点即可求解.
【详解】
(1)由题意得,,结合,
解得,,,
故所求椭圆的方程为.
(2)易知定直线的方程为.
联立,整理得,解得,
不妨令点的坐标为.
∵,由对称性可知,
点为的中点,故,
又在直线:上,
故,
解得,,
故点的坐标为或,
所以或,所以的长度为4或.
【点睛】
关键点点睛:解题的关键是求出点,根据对称性可知,确定点为的中点,考查了计算求解能力.
16.已知椭圆,为坐标原点,为椭圆上任意一点,,分别为椭圆的左、右焦点,且,其离心率为,过点的动直线与椭圆相交于,两点.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)当时,求直线的方程
【答案】(1);(2)或.
【分析】
(1)首先根据题意得到,再解方程组即可得到答案.
(2)首先设出直线方程,与椭圆联立,利用根系关系和弦长公式即可得到方程,再解方程即可得到答案.
【详解】
(1)由题意知
解得,.
所以椭圆的标准方程为.
(2)当直线的斜率不存在时,,不符合题意.
当直线的斜率存在时,设直线的方程为,
联立,得,
其判别式.
设点,坐标分别为,,则,.
所以,
整理得,解得或,
所以或.
综上,直线的方程为或.
【点睛】
关键点点睛:本题主要考查直线与椭圆的弦长问题,本题中将直线方程代入椭圆的标准方程,再利根系关系和弦长公式得到所求的等量关系为解题的关键,考查学生的计算能力,属于中档题.
17.如图,椭圆()的离心率为,过椭圆右焦点作两条互相垂直的弦与.当直线的斜率为0时,.
(Ⅰ)求椭圆的方程;
(Ⅱ)求使取最小值时直线的方程.
【答案】(Ⅰ);(Ⅱ)或.
【分析】
(Ⅰ)由离心率及,可得出,,进而写出椭圆的方程;
(Ⅱ)进行分类讨论,①当两条弦中一条弦所在直线的斜率为0时,另一条弦所在直线的斜率不存在,不满足题意;②当两弦所在直线的斜率均存在且不为0时,设直线AB的方程为,则直线CD的方程为,分别将直线与的方程与椭圆方程联立,由韦达定理得出和的表达式,然后利用弦长公式求出的表达式,然后利用基本不等式求出取得最小值时k的值,最后写出直线的方程即可.
【详解】
(Ⅰ)由题意知,,又,解得,,所以椭圆方程为;
(Ⅱ)①当两条弦中一条弦所在直线的斜率为0时,另一条弦所在直线的斜率不存在时,由题意知,不满足条件;
②当两弦所在直线的斜率均存在且不为0时,设直线AB的方程为,
则直线CD的方程为,设,,
将直线AB的方程代入椭圆方程中并整理得 ,则,,
所以,
同理, ,
所以+=≥ ,
当且仅当即时,上式取等号,所以直线AB的方程为或.
【点睛】
易错点点睛:本题考查椭圆方程的求法,考查直线与椭圆位置关系的应用,考查基本不等式的应用,对于第二问,应该对斜率存在与否进行分类讨论,注意别漏掉斜率不存在的情形,考查逻辑思维能力和的分析计算能力,属于中档题.
18.已知抛物线的焦点到准线的距离为2,且过点的直线被抛物线所截得的弦长为8.
(1)求直线的方程;
(2)当直线的斜率大于零时,求过点且与抛物线的准线相切的圆的方程.
【答案】(1)或;(2)或.
【分析】
(1)由题意得,,当直线l的斜率不存在时,不合题意;当直线l的斜率存在时,设方程为,与抛物线方程联立,利用韦达定理和抛物线的定义求出弦长,结合已知弦长可求得结果;
(2)设所求圆的圆心坐标为,根据几何方法求出圆的半径,根据直线与圆相切列式解得圆心坐标和半径,可得圆的方程.
【详解】
(1)由题意得,
当直线l的斜率不存在时,其方程为,此时,不满足,舍去;
当直线l的斜率存在时,设方程为
由得
设,则,且
由抛物线定义得
即,解得
因此l的方程为或.
(2)由(1)取直线的方程为,所以线段的中点坐标为(3,2),
所以的垂直平分线方程为,即
设所求圆的圆心坐标为,该圆的圆心到直线的距离为,则,则该圆的半径为,
因为该圆与准线相切,所以,
解得或,
当圆心为时,半径为,当圆心为时,半径为,
因此所求圆的方程为或.
【点睛】
关键点点睛:第(1)问,利用韦达定理和抛物线的定义求出抛物线的弦长是关键;第(2)问,根据几何方法求出圆的半径,利用直线与圆相切列式是解题关键.
19.椭圆:,直线过点,交椭圆于、两点,且为的中点.
(1)求直线的方程;
(2)若,求的值.
【答案】(1);(2)
【分析】
(1)设,,利用点差法求直线的斜率;(2)根据(1)的结果,联立方程,利用弦长公式,求的值.
【详解】
(1),,点在椭圆里面,
设,,
则,两式相减可得,
变形为,①
点是线段的中点,,
并且有椭圆对称性可知,
由①式两边同时除以,可得,,
设直线的斜率为,,
解得:,
所以直线的方程;
(2),
,,
可得,,
,
化简为,且
解得:
【点睛】
方法点睛:点差法是解决涉及弦的中点与斜率问题的方法,首先设弦端点的坐标,可得出关于弦斜率与弦中点的方程,代入已知斜率,可研究中点问题,代入已知中点可求斜率.
20.如图所示,已知圆上有一动点,点的坐标为,四边形为平行四边形,线段的垂直平分线交于点,设点的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程;
(2)过点的直线与曲线有两个不同的交点、,问是否存在实数,使得成立,若存在求出的值;若不存在,请说明理由.
(1);(2)存在,实数.
【分析】
(1)计算得出,利用椭圆的定义可知,曲线为椭圆,确定焦点的位置,求出、的值,结合点不在轴上可得出曲线的方程;
(2)设直线的方程为,设点、,将直线与曲线的方程联立,结合韦达定理以及弦长公式可计算出的值,即可得出结论.
【详解】
(1)连接,由垂直平分线的性质可得,
由于四边形为平行四边形,则,
,
所以点的轨迹是以、为焦点,以为长轴长的椭圆,
由得,半焦距,所以,轨迹的方程为:,
由于四边形为平行四边形,则点不能在轴上,可得,
因此,轨迹的方程为:;
(2)由于曲线是椭圆去掉长轴端点后所形成的曲线,
当直线的斜率为时,直线与轴重合,此时,直线与曲线无公共点,
设直线的方程为,设点、,
由消去得,,
则,,
不妨设,,
,
同理
所以
,
即,
所以存在实数使得成立.
【点睛】
直线与圆锥曲线的弦长问题,较少单独考查弦长的求解,一般是已知弦长的信息求参数或直线的方程.解此类题的关键是设出交点的坐标,利用根与系数的关系得到弦长,将已知弦长的信息代入求解.
21.已知椭圆,直线过点与椭圆交于两点,为坐标原点.
(1)设为的中点,当直线的斜率为时,求线段的长;
(2)当△面积等于时,求直线的斜率.
【答案】(1);(2)
【分析】
(1)先求出的方程,与椭圆方程联立,得到关于的一元二次方程,结合韦达定理,可求出的坐标,进而利用两点间的距离公式可求出答案;
(2)易知直线斜率存在,可表示出的方程,与椭圆方程联立,得到关于的一元二次方程,结合韦达定理,进而求出的表达式,及点到直线的距离的表达式,结合,可求出直线的斜率.
【详解】
(1)因为直线l过,斜率为,所以:.
联立,得到.
由韦达定理,有,
设,则,,
所以,.
(2)由题意,可知直线斜率存在,设斜率为,则为:,
联立,得到,
由韦达定理,有,
O到直线l的距离为,
.
则.
所以,化简得,解得,
所以直线:或.
22.已知抛物线的焦点为,直线与抛物线相交于两点.
(1)将表示为的函数;
(2)若,求的周长.
【答案】(1),;(2).
【分析】
(1)设点,,,,联立直线方程和抛物线方程,运用韦达定理和弦长公式,化简计算即可得到所求函数;
(2)运用抛物线的定义和(1)的结论,结合,进而得到的周长.
【详解】
(1),
整理得,
则,
,其中;
(2)由,
则,解得,
经检验,此时,
所以,
由抛物线的定义,
有,
又,
所以的周长为.
【点睛】
求曲线弦长的方法:(1)利用弦长公式;(2)利用;(3)如果交点坐标可以求出,利用两点间距离公式求解即可.
23.如图,过点的直线与抛物线交于两点.
(1)若,求直线的方程;
(2)记抛物线的准线为,设直线分别交于点,求的值.
【答案】(1);(2)-3.
【分析】
(1) 设直线的方程为,,方程联立得到,由直线方程求出,由条件可得,从而求出答案.
(2) 由直线分别交于点,则,可得,同理可得,由,结合(1)中的可得答案.
【详解】
(1) 设直线的方程为,
由 ,得
所以
则
由抛物线的性质可得
解得,所以直线的方程为:
(2)由题意可得直线:,设
由(1)可得,
由直线分别交于点,则,
即,所以
由直线分别交于点,则,
即,所以
【点睛】
关键点睛:本题考查抛物线过焦点的弦长和直线与抛物线的位置关系,解答本题的关键是利用过焦点的弦长公式,设直线的方程为,方程联立韦达定理代入即可,由直线分别交于点,则得出,同理得出,利用韦达定理的结果即可,属于中档题.
24.设椭圆E:(a,b>0)过M(2,) ,N(,1)两点,O为坐标原点,
(1)求椭圆E的方程;
(2)是否存在圆心在原点的圆,使得该圆的任意一条切线与椭圆E恒有两个交点A,B,且?若存在,写出该圆的方程,并求|AB |的取值范围,若不存在说明理由.
【答案】(1);(2)存在,,.
【分析】
(1)根据椭圆E: (a,b>0)过M(2,) ,N(,1)两点,直接代入方程解方程组即可.
(2)假设存在圆心在原点的圆,使得该圆的任意一条切线与椭圆E恒有两个交点A,B,且,当切线斜率存在时,设该圆的切线方程为,联立,根据,结合韦达定理运算,同时满足,则存在,否则不存在,当切线斜率不存在时,验证即可;在该圆的方程存在时,利用弦长公式结合韦达定理得到求解.
【详解】
(1)因为椭圆E: (a,b>0)过M(2,) ,N(,1)两点,
所以,解得,
所以,
所以椭圆E的方程为.
(2)假设存在圆心在原点的圆,使得该圆的任意一条切线与椭圆E恒有两个交点A,B,且,
设该圆的切线方程为,联立得,
则△=,即
,
,,
要使,需使,即,
所以,
所以,又,
所以,
所以,即或,
因为直线为圆心在原点的圆的一条切线,
所以圆的半径为,,
所以,则所求的圆为,此时圆的切线都满足或,
而当切线的斜率不存在时切线为与椭圆的两个交点为或满足,
综上, 存在圆心在原点的圆,使得该圆的任意一条切线与椭圆E恒有两个交点A,B,且.
因为,
所以,
,
①当时,,
因为,所以,所以,
所以,当且仅当时取”=”.
② 当时,.
③ 当AB的斜率不存在时, 两个交点为或,所以此时,
综上, |AB |的取值范围为,即:
【点睛】
思路点睛:1、解决直线与椭圆的位置关系的相关问题,其常规思路是先把直线方程与椭圆方程联立,消元、化简,然后应用根与系数的关系建立方程,解决相关问题.涉及弦中点的问题常常用“点差法”解决,往往会更简单.
2、设直线与椭圆的交点坐标为A(x1,y1),B(x2,y2),
则 (k为直线斜率).
注意:利用公式计算直线被椭圆截得的弦长是在方程有解的情况下进行的,不要忽略判别式大于零.
25.折纸又称“工艺折纸”,是一种把纸张折成各种不同形状物品的艺术活动,在我国源远流长. 某些折纸活动蕴含丰富的数学内容,例如:用圆形纸片,按如下步骤折纸(如下图),
步骤1:设圆心是,在圆内不是圆心处取一点,标记为F;
步骤2:把纸片对折,使圆周正好通过F;
步骤3:把纸片展开,于是就留下一条折痕;
步骤4:不停重复步骤2和3,能得到越来越多条的折痕.
所有这些折痕围成的图形是一个椭圆.若取半径为4的圆形纸片,设定点到圆心的距离为2,按上述方法折纸.
(1)建立适当的坐标系,求折痕围成椭圆的标准方程;
(2)求经过,且与直线夹角为的直线被椭圆截得的弦长.
【答案】(1);(2).
【分析】
(1)建立直角坐标系后,由椭圆的定义即可得解;
(2)联立方程组,由韦达定理结合弦长公式即可得解.
【详解】
(1)如图,以FO所在的直线为x 轴,FO的中点M为原点建立平面直角坐标系,
设为椭圆上一点,由题意可知且,
所以P点轨迹以F,O为左右焦点,长轴长的椭圆,
因为,所以,,
所以椭圆的标准方程为;
(2)如图,不妨令过的直线交椭圆于C,D且倾斜角,
所以直线,设,
联立,消元得,,
所以,
所以.
四、填空题
26.在平面直角坐标系中,过抛物线的焦点作斜率为1的直线,与抛物线交于,两点.若弦的长为6,则实数的值为__________.
【答案】
【分析】
设,,,,直线的方程为,联立直线与抛物线方程可求,,代入弦长公式,利用线段的长度,求解即可.
【详解】
抛物线上的焦点,, 直线的斜率为1,
则可设直线的方程为,
设,,,
联立方程,整理得,
由韦达定理可得:,,
,
解得;
故答案为:.
【点睛】
求曲线弦长的方法:(1)利用弦长公式;(2)利用;(3)如果交点坐标可以求出,利用两点间距离公式求解即可.
27.已知抛物线C : y2=2px(p>0),直线l :y = 2x+ b经过抛物线C的焦点,且与C相交于A、B 两点.若|AB| = 5,则p = ___.
【答案】2
【分析】
法1:首先利用直线过焦点,得,再利用直线与抛物线方程联立,利用根与系数的关系表示,计算求得;法2:由已知,求得的值,再利用弦长公式,求的值.
【详解】
法1:由题意知,直线,即.直线经过抛物线的焦点,
,即.直线的方程为.
设、,联立,消去整理可得,
由韦达定理得,又,,则.
法2:设直线的切斜角为,则,得,∴,得.
故答案为:2
【点睛】
结论点睛:当直线过抛物线的焦点时,与抛物线交于两点,称为焦点弦长,有如下的性质:直线与抛物线交于,①;②;③为定值;④弦长 (为直线的倾斜角);⑤以为直径的圆与准线相切;⑥焦点对在准线上射影的张角为.
28.已知抛物线为过焦点的弦,过分别作抛物线的切线,两切线交于点,设,则下列结论正确的有________.
①若直线的斜率为-1,则弦;
②若直线的斜率为-1,则;
③点恒在平行于轴的直线上;
④若点是弦的中点,则.
【答案】①③④
【分析】
设PA的方程与抛物线方程联立,利用判别式求出,可得PA的方程,同理可得PB的方程,联立与的方程求出点的坐标,可知④正确;设直线的方程为,与抛物线方程联立,当时,利用韦达定理求出与可知②错误,③正确;当时,利用抛物线的定义和韦达定理可得弦长,可知①正确.
【详解】
设PA方程与抛物线方程联立得,
由得,
方程为,同理得PB方程,
联立,解得,
所以交点P,即,所以④正确;
根据题意直线的斜率必存在,设直线的方程为,
联立,消去并整理得,
由韦达定理得,,所以③正确;
当t=-1时,,所以②错误,
当t=-1时,根据抛物线的定义可得
,所以①正确.
故答案为:①③④
【点睛】
关键点点睛:设出切线方程,利用判别式等于0,求出切线方程,联立切线方程求出交点的坐标是解题关键.
五、双空题
29.已知抛物线的焦点为,直线与抛物线交于,两点,且,线段的垂直平分线过点,则抛物线的方程是______;若直线过点,则______.
【答案】
【分析】
根据焦半径公式可得,再根据可得,联立即可求出,得到抛物线的方程;再联立直线和抛物线的方程,可解得,再根据,即可解出.
【详解】
设,,
由抛物线的焦半径公式可得,,,
则,即.
因为点在线段的垂直平分线上,所以,
则.
因为,,所以,
因为,所以,则,解得,
故抛物线的方程是.
因为直线过点,所以直线的方程是,
联立,整理得,则,
从而,
因为,所以,解得.
故答案为:;.
【点睛】
本题主要考查抛物线的简单几何性质的应用,直线与抛物线的位置关系的应用,意在考查学生转化与化归的能力以及数学运算能力,属于基础题.
新高考数学二轮复习重难点突破练习专题05 圆锥曲线中的定点问题(含解析): 这是一份新高考数学二轮复习重难点突破练习专题05 圆锥曲线中的定点问题(含解析),共42页。试卷主要包含了多选题,单选题,解答题,填空题等内容,欢迎下载使用。
新高考数学二轮复习重难点突破练习专题04 圆锥曲线中的范围问题(含解析): 这是一份新高考数学二轮复习重难点突破练习专题04 圆锥曲线中的范围问题(含解析),共46页。试卷主要包含了单选题,多选题,解答题,填空题,双空题等内容,欢迎下载使用。
新高考数学二轮复习重难点突破练习专题01 圆锥曲线中的弦长问题(含解析): 这是一份新高考数学二轮复习重难点突破练习专题01 圆锥曲线中的弦长问题(含解析),共41页。试卷主要包含了单选题,多选题,解答题,填空题,双空题等内容,欢迎下载使用。