人教B版 (2019)选择性必修 第一册第二章 平面解析几何本章综合与测试当堂达标检测题
展开1.斜率为2的直线的倾斜角α所在的范围是( )
A.0°<α<45°B.45°<α<90°
C.90°<α<135°D.135°<α<180°
2.在x轴上的截距为2且倾斜角为60°的直线方程为( )
A.y=x-2B.y=x+2
C.y=-x-2D.y=-x+2
3.已知椭圆=1(a>5)的两个焦点为F1,F2,且|F1F2|=8,弦AB过点F1,则△ABF2的周长为( )
A.10B.20
C.2D.4
4.下列曲线中离心率为的是( )
A.=1B.=1
C.=1D.=1
5.已知直线l1:2x+y+n=0与l2:4x+my-4=0互相平行,且l1,l2之间的距离为,则m+n=( )
A.-3或3 B.-2或4
C.-1或5 D.-2或2
6.抛物线y=ax2的准线方程是y=2,则a的值为( )
A.B.-
C.8D.-8
7.等轴双曲线C的中心在原点,焦点在x轴上,C与抛物线y2=16x的准线交于A,B两点,|AB|=4;则C的实轴长为( )
A.B.2
C.4D.8
8.已知直线y=kx+m(m为常数)与圆x2+y2=4交于点M,N,当k变化时,若|MN|的最小值为2,则m=( )
A.±1B.±
C.±D.±2
二、多项选择题(本大题共4个小题,每小题5分,共20分,在每小题给出的四个选项中,有多项是符合题目要求的,全部选对得5分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
9.已知点M(1,2)关于直线l:y=kx+b对称的点是N(-1,6),直线m过点M,则( )
A.kb=-2B.l在x轴上的截距是-8
C.点M到直线l的距离为1D.当m∥l时,两直线间的距离为
10.已知圆C1:x2+y2=r2,圆C2:(x-a)2+(y-b)2=r2(r>0),两圆交于不同的A(x1,y1),B(x2,y2)两点,下列结论正确的有( )
A.a(x1-x2)+b(y1-y2)=0B.2ax1+2by1=a2+b2
C.x1+x2=aD.y1+y2=2b
11.已知P是椭圆C:+y2=1上的动点,Q是圆D:(x+1)2+y2=上的动点,则( )
A.C的焦距为B.C的离心率为
C.圆D在C的内部D.|PQ|的最小值为
12.已知F1,F2分别是双曲线=1(a>0,b>0)的左、右焦点,A为左顶点,P为双曲线右支上一点.若|PF1|=2|PF2|,且△PF1F2的最小内角为30°,则( )
A.双曲线的离心率为
B.双曲线的渐近线方程为y=±x
C.∠PAF2=45°
D.直线x+2y-2=0与双曲线有两个公共点
三、填空题(本大题共4个小题,每小题5分,共20分.把答案填在题中的横线上)
13.若直线ax-y+1=0经过抛物线y2=4x的焦点,则实数a=________.
14.已知双曲线C:=1,则C的右焦点的坐标为________;C的焦点到其渐近线的距离是________.
15.已知P是直线kx+4y-10=0(k>0)上的动点,过点P作圆C:x2+y2-2x+4y+4=0的两条切线,A,B是切点,C是圆心,若四边形PACB面积的最小值为2,则k的值为________.
16.双曲线C:=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,过F2的直线交曲线C右支于P,Q两点,且PQ⊥PF1,若3|PQ|=4|PF1|,则C的离心率等于________.
四、解答题(本大题共6个小题,共70分.解答时应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤)
17.(10分)已知Rt△ABC的顶点坐标A(-3,0),直角顶点B(-1,-2),顶点C在x轴上.
(1)求点C的坐标;
(2)求斜边所在直线的方程.
18.(12分)已知圆C:x2+y2-2y-4=0,直线l:mx-y+1-m=0.
(1)判断直线l与圆C的位置关系;
(2)若直线l与圆C交于不同的两点A,B,且|AB|=3,求直线l的方程.
19.(12分)已知抛物线y2=2px(p>0),过其焦点且斜率为1的直线交抛物线于A,B两点,若线段AB的中点的纵坐标为2,求该抛物线的方程及其准线方程.
20.(12分)已知椭圆C:+y2=1,过点P(1,0)的直线l交椭圆C于M,N两点.
(1)证明:|MN|≥;
(2)已知两点A1(-2,0),A2(2,0).记直线A1M的斜率为k1,直线A2N的斜率为k2,求的值.
21.(12分)已知椭圆E:=1(a>b>0)过点M,且离心率为.
(1)求椭圆E的方程;
(2)如图,过点P(0,2)的直线l与椭圆E相交于两个不同的点A,B,求·的取值范围.
22.(12分)已知椭圆ω:=1(a>b>0)过点A(-2,0),且a=2b.
(1)求椭圆ω的方程;
(2)设O为原点,过点C(1,0)的直线l与椭圆ω交于P,Q两点,且直线l与x轴不重合,直线AP,AQ分别与y轴交于M,N两点,求证:|OM|·|ON|为定值.
章末质量检测(二) 平面解析几何
1.解析:因为斜率为1的直线的倾斜角是45°,斜率为2的直线的倾斜角大于45°,倾斜角大于90°且小于180°时,直线的斜率是负值,所以斜率为2的直线的倾斜角α的范围是45°<α<90°,故选B.
答案:B
2.解析:由题可知直线的斜率k=tan60°=eq \r(3),所以直线方程为y=eq \r(3)(x-2),即y=eq \r(3)x-2eq \r(3).
答案:A
3.解析:由题意可得椭圆eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,25)=1的b=5,c=4,
a=eq \r(b2+c2)=eq \r(41),
由椭圆的定义可得|AF1|+|AF2|=|BF1|+|BF2|=2a,
即有△ABF2的周长为|AB|+|AF2|+|BF2|
=|AF1|+|AF2|+|BF1|+|BF2|=4a=4eq \r(41).故选D.
答案:D
4.解析:由e=eq \f(\r(6),2)得eq \f(c2,a2)=eq \f(3,2),1+eq \f(b2,a2)=eq \f(3,2),eq \f(b2,a2)=eq \f(1,2),选B.
答案:B
5.解析:由2m-4=0,解得m=2.满足l1∥l2.l2的方程为2x+y-2=0,有eq \f(|n+2|,\r(5))=eq \f(3\r(5),5),则|n+2|=3,解得n=1或-5,故m+n=±3.
答案:A
6.解析:∵方程y=ax2表示的是抛物线,
∴a≠0,∴x2=eq \f(y,a)=2·eq \f(1,2a)·y,
∴抛物线y=ax2的准线方程是y=-eq \f(1,2×2a)=2,
解得a=-eq \f(1,8),故选B.
答案:B
7.解析:设等轴双曲线C:eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,a2)=1.
∵抛物线y2=16x的准线为x=-4,联立eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,a2)=1和x=-4得A(-4,eq \r(16-a2)),B(-4,-eq \r(16-a2)),
∴|AB|=2eq \r(16-a2)=4eq \r(3),
∴a=2,∴2a=4.
∴C的实轴长为4.
答案:C
8.解析:由题可得圆心为(0,0),半径为2,
则圆心到直线的距离d=eq \f(|m|,\r(k2+1)),
则弦长为|MN|=2eq \r(4-\f(m2,k2+1)),
则当k=0时,弦长|MN|取得最小值为2eq \r(4-m2)=2,解得m=±eq \r(3).故选C.
答案:C
9.解析:因为点M(1,2)关于直线y=kx+b对称的点是N(-1,6),线段MN的中点坐标为(0,4),所以eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(\f(6-2,-1-1)·k=-1,,4=k×0+b,))解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(k=\f(1,2),,b=4,))所以kb=2,故A错;此时直线l方程为y=eq \f(1,2)x+4,令y=0,解得x=-8,所以直线l在x轴上的截距是-8,故B正确;由点到直线的距离公式知,点M到直线l的距离为eq \f(\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)-2+4)),\r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))\s\up12(2)+(-1)2))=eq \r(5),故C错误;易知直线m的方程为x-2y+3=0,又直线l:x-2y+8=0,则两直线间的距离为eq \f(|3-8|,\r(1+4))=eq \r(5),故D正确,故选BD.
答案:BD
10.解析:两圆方程相减可得直线AB的方程为a2+b2-2ax-2by=0,即2ax+2by=a2+b2,故B正确;分别把A(x1,y1),B(x2,y2)两点代入2ax+2by=a2+b2得2ax1+2by1=a2+b2,2ax2+2by2=a2+b2,两式相减得2a(x1-x2)+2b(y1-y2)=0,即a(x1-x2)+b(y1-y2)=0,故A正确;由圆的性质可知:线段AB与线段C1C2互相平分,∴x1+x2=a,y1+y2=b,故C正确,D错误.故选ABC.
答案:ABC
11.解析:由eq \f(x2,6)+y2=1可知,a2=6,b2=1,c2=5,则焦距2c=2eq \r(5),离心率e=eq \f(c,a)=eq \f(\r(5),\r(6))=eq \f(\r(30),6);设P(x,y),圆心D(-1,0),半径为r=eq \f(\r(5),5),则|PD|=eq \r((x+1)2+y2)=eq \r((x+1)2+1-\f(x2,6))=eq \r(\f(5,6)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(6,5)))\s\up12(2)+\f(4,5))>eq \r(\f(1,5)),故圆D在C的内部;当PD取最小值eq \r(\f(4,5))时,|PQ|的最小值为eq \r(\f(4,5))-eq \r(\f(1,5))=eq \f(\r(5),5),综上所述,选项B、C正确,故选BC.
答案:BC
12.解析:因为|PF1|=2|PF2|,|PF1|-|PF2|=2a,所以|PF1|=4a,|PF2|=2a.又2c>2a,4a>2a,所以∠PF1F2=30°,所以cs∠PF1F2=eq \f(16a2+4c2-4a2,2·4a·2c)=eq \f(\r(3),2),所以c2-2eq \r(3)ac+3a2=0,所以e2-2eq \r(3)e+3=0,解得e=eq \r(3),A正确;因为e2=eq \f(c2,a2)=eq \f(a2+b2,a2)=3,所以eq \f(b2,a2)=2,所以eq \f(b,a)=eq \r(2),所以双曲线的渐近线方程为y=±eq \r(2)x,B正确;因为e=eq \r(3),所以2c=2eq \r(3)a,所以|PF1|2=|PF2|2+|F1F2|2,所以∠PF2F1=90°.又|AF2|=c+a=(eq \r(3)+1)a,|PF2|=2a,所以|AF2|≠|PF2|,所以∠PAF2≠45°,C错误;联立得方程组eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(x+2y-2=0,,\f(x2,a2)-\f(y2,2a2)=1,))所以2(2-2y)2-y2=2a2,所以7y2-16y+8-2a2=0,所以Δ=162-4×7×(8-2a2)=32+56a2>0,所以直线x+2y-2=0与双曲线有两个公共点,D正确.故选ABD.
答案:ABD
13.解析:直线ax-y+1=0经过抛物线y2=4x的焦点F(1,0),则a+1=0,∴a=-1.
答案:-1
14.解析:在双曲线C中,a=eq \r(6),b=eq \r(3),则c=eq \r(a2+b2)=3,则双曲线C的右焦点坐标为(3,0),双曲线C的渐近线方程为y=±eq \f(\r(2),2)x,即x±eq \r(2)y=0,所以双曲线C的焦点到其渐近线的距离为eq \f(3,\r(12+2))=eq \r(3).
答案:(3,0) eq \r(3)
15.解析:圆的标准方程为(x-1)2+(y+2)2=1,
则圆心为C(1,-2),半径为1,则直线与圆相离,如图:S四边形PACB=S△PAC+S△PBC,而S△PAC=eq \f(1,2)|PA|·|CA|=eq \f(1,2)|PA|,S△PBC=eq \f(1,2)|PB|·|CB|=eq \f(1,2)|PB|,又|PA|=|PB|=eq \r(|PC|2-1),
所以当|PC|取最小值时|PA|=|PB|取最小值,
即S△PAC=S△PBC取最小值,此时,CP⊥l,
四边形PACB面积的最小值为2eq \r(2),
S△PAC=S△PBC=eq \r(2),
所以|PA|=2eq \r(2),
所以|CP|=3,
所以eq \f(|k-8-10|,\r(k2+16))=3,因为k>0,所以k=3.
16.解析:
如图,设|PQ|=4t(t>0),
由3|PQ|=4|PF1|可得|PF1|=3t,
由双曲线定义,有|PF1|-|PF2|=2a,
所以|PF2|=3t-2a,
|QF2|=|PQ|-|PF2|=t+2a,
又|QF1|-|QF2|=2a,所以|QF1|=t+4a,
因为PQ⊥PF1,所以|PF1|2+|PF2|2=4c2,|PF1|2+|PQ|2=|QF1|2,
即(3t)2+(3t-2a)2=4c2①,
(3t)2+(4t)2=(t+4a)2②,
由②解得t=a,代入①得(3a)2+(3a-2a)2=4c2,
即10a2=4c2,
所以e=eq \f(c,a)=eq \r(\f(10,4))=eq \f(\r(10),2).
答案:eq \f(\r(10),2)
17.解析:(1)解法一:依题意,Rt△ABC的直角顶点坐标为B(-1,-2eq \r(2)),
∴AB⊥BC,∴kAB·kBC=-1.
又∵A(-3,0),
∴kAB=eq \f(0+2\r(2),-3-(-1))=-eq \r(2),∴kBC=-eq \f(1,kAB)=eq \f(\r(2),2),
∴边BC所在的直线的方程为y+2eq \r(2)=eq \f(\r(2),2)(x+1),即x-eq \r(2)y-3=0.
∵直线BC的方程为x-eq \r(2)y-3=0,点C在x轴上,由y=0,得x=3,即C(3,0).
解法二:设点C(c,0),由已知可得kAB·kBC=-1,即eq \f(0+2\r(2),-3-(-1))·eq \f(0+2\r(2),c+1)=-1,解得c=3,所以点C的坐标为(3,0).
(2)由B为直角顶点,知AC为直角三角形ABC的斜边.
∵A(-3,0),C(3,0),∴斜边所在直线的方程为y=0.
18.解析:(1)将圆C的方程化为标准方程为x2+(y-1)2=5,所以圆C的圆心为C(0,1),半径r=eq \r(5),圆心C(0,1)到直线l:mx-y+1-m=0的距离d=eq \f(|0-1+1-m|,\r(m2+1))=eq \f(|m|,\r(m2+1))<1<eq \r(5),因此直线l与圆C相交.
(2)设圆心C到直线l的距离为d,
则d=eq \r((\r(5))2-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3\r(2),2)))\s\up12(2))=eq \f(\r(2),2).
又d=eq \f(|m|,\r(m2+1)),则eq \f(|m|,\r(m2+1))=eq \f(\r(2),2),解得m=±1,所以所求直线方程为x-y=0或x+y-2=0.
19.解析:设A(x1,y1),B(x2,y2),由题意知直线AB的方程为y=x-eq \f(p,2),与y2=2px联立,得y2-2py-p2=0,
∴y1+y2=2p.
由题意知y1+y2=4,∴p=2.
∴抛物线的方程为y2=4x,其准线方程为x=-1.
20.解析:(1)①当直线l的斜率不存在时,Meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1,\f(\r(3),2))),Neq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1,-\f(\r(3),2))),或Meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1,-\f(\r(3),2))),Neq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1,\f(\r(3),2))).
此时|MN|=eq \r(3).
②当直线l的斜率存在时,设其方程为y=k(x-1).
由eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(y=k(x-1),,\f(x2,4)+y2=1,))得(1+4k2)x2-8k2x+4k2-4=0
设M(x1,y1),N(x2,y2),
则eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(x1+x2=\f(8k2,1+4k2),,x1x2=\f(4k2-4,1+4k2).))
所以|MN|=eq \r((x1-x2)2+(y1-y2)2)
=eq \r(1+k2)·eq \r((x1+x2)2-4x1x2)
=eq \f(4\r(3k4+4k2+1),1+4k2).
设m=1+4k2,则m≥1.
所以|MN|=eq \f(\r(3(m-1)2+16m),m)=eq \f(\r(3m2+10m+3),m)>eq \f(\r(3m2),m)=eq \r(3).
综上|MN|≥eq \r(3).
(2)当直线l的斜率不存在时,Meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1,\f(\r(3),2))),Neq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1,-\f(\r(3),2))),或Meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1,-\f(\r(3),2))),Neq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1,\f(\r(3),2))),
此时都有eq \f(k1,k2)=eq \f(1,3).
直线A1M的斜率为k1=eq \f(y1,x1+2),直线A2N的斜率为k2=eq \f(y2,x2-2).
方法一:eq \f(k1,k2)=eq \f(y1(x2-2),y2(x1+2))
=eq \f((x1-1)(x2-2),(x2-1)(x1+2))
=eq \f(x1x2-2(x1+x2)+x2+2,x1x2-(x1+x2)+3x2-2)
=eq \f((4k2-4)-2×8k2+(1+4k2)x2+2(1+4k2),(4k2-4)-8k2+3(1+4k2)x2-2(1+4k2))
=eq \f(-2(1+2k2)+(1+4k2)x2,-6(1+2k2)+3(1+4k2)x2)=eq \f(1,3).
方法二:eq \f(k eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ,k eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) )=eq \f(y eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) (x2-2)2,y eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) (x1+2)2)
=eq \f((4-x eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) )(x2-2)2,(4-x eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) )(x1+2)2)
=eq \f((2-x1)(2-x2),(2+x1)(2+x2))
=eq \f(x1x2-2(x1+x2)+4,x1x2+2(x1+x2)+4)
=eq \f((4k2-4)-2×8k2+4(1+4k2),(4k2-4)+2×8k2+4(1+4k2))=eq \f(1,9).
又eq \f(k1,k2)=eq \f(y1(x2-2),y2(x1+2))>0,
所以eq \f(k1,k2)=eq \f(1,3).
综上,eq \f(k1,k2)=eq \f(1,3).
21.解析:(1)由题意得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(\f((\r(3))2,a2)+\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))\s\up12(2),b2)=1,\f(c,a)=\f(\r(3),2),a2=b2+c2)),
∴a2=4,b2=1.
故椭圆E的方程为eq \f(x2,4)+y2=1.
(2)①当直线l的斜率不存在时,A(0,1),B(0,-1),则eq \(OA,\s\up6(→))·eq \(OB,\s\up6(→))=-1.
②当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为y=kx+2,A(x1,y1),B(x2,y2),
联立方程得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(y=kx+2,\f(x2,4)+y2=1)),
消去y,整理得(1+4k2)x2+16kx+12=0,
由Δ>0,可得4k2>3,
且x1+x2=-eq \f(16k,1+4k2),x1x2=eq \f(12,1+4k2),
∴eq \(OA,\s\up6(→))·eq \(OB,\s\up6(→))=x1x2+y1y2=(1+k2)x1x2+2k(x1+x2)+4=-1+eq \f(17,1+4k2),
则-1
22.解析:(1)因为椭圆ω过点A(-2,0),
所以a=2.
因为a=2b,
所以b=1.
所以椭圆ω的方程为eq \f(x2,4)+y2=1.
(2)当直线l斜率不存在时,直线l的方程为x=1.
不妨设此时Peq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1,\f(\r(3),2))),Qeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1,-\f(\r(3),2))),
所以直线AP的方程为y=eq \f(\r(3),6)(x+2),即Meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(\r(3),3))).
直线AQ的方程为y=-eq \f(\r(3),6)(x+2),即Neq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,-\f(\r(3),3))).
所以|OM|·|ON|=eq \f(1,3).当直线l斜率存在时,设直线l的方程为y=k(x-1),
由eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(y=k(x-1),,\f(x2,4)+y2=1))得(4k2+1)x2-8k2x+4k2-4=0.
依题意,Δ>0.
设P(x1,y1),Q(x2,y2),则x1+x2=eq \f(8k2,4k2+1),x1x2=eq \f(4k2-4,4k2+1).
又直线AP的方程为y=eq \f(y1,x1+2)(x+2),
令x=0,得点M的纵坐标为yM=eq \f(2y1,x1+2),即Meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(2y1,x1+2))).
同理,得Neq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(2y2,x2+2))).
所以|OM|·|ON|=eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(4y1y2,(x1+2)(x2+2))))
=eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(4k2(x1-1)(x2-1),(x1+2)(x2+2))))
=eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(4k2[x1x2-(x1+x2)+1],x1x2+2(x1+x2)+4)))
=eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(4k2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(4k2-4,4k2+1)-\f(8k2,4k2+1)+1)),\f(4k2-4,4k2+1)+\f(16k2,4k2+1)+4)))
=eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(4k2(4k2-4-8k2+4k2+1),4k2-4+16k2+16k2+4)))
=eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(12k2,36k2)))
=eq \f(1,3).
综上,|OM|·|ON|为定值,定值为eq \f(1,3).
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