2023-2024学年安徽省蚌埠市第二中学高二上学期12月月巩固检测数学试题(含解析)
展开1.已知双曲线C:y225−x2144=1,则其渐近线方程为
( )
A. y=±25144xB. y=±513xC. y=±25169xD. y=±512x
2.已知向量a=(−2,1,−1),b=(4,−2,x),若a与b共线,则实数x的值为( )
A. −2B. −1C. 1D. 2
3.数列an的首项为8,bn为等差数列,且bn=an+1−ann∈N∗,若b3=−2,b10=12,则a8等于
( )
A. 0B. 3C. 8D. 11
4.已知直线l与抛物线C:y2=4x交于A,B两点,O为坐标原点,若直线OA,OB的斜率k1,k2满足k1k2=12,则直线l恒过定点( )
A. (−4,0)B. (0,−4)C. (−8,0)D. (0,−8)
5.如图,圆x2+y2=8内有一点P0−1,1,AB为过点P0的弦,若弦AB被点P0平分时,则直线AB的方程是
( )
A. x+y−2=0B. x−2y+5=0C. x−y+2=0D. x+2y−15=0
6.在直三棱柱ABC−A1B1C1中,侧面AA1C1C是边长为4的正方形,AB=3,BC=5,且AF=3FA1,则异面直线AC1与BF所成的角为
( )
A. 30∘B. 45∘C. 60∘D. 90∘
7.已知双曲线C:x2a2−y2b2=1a>0,b>0的左、右焦点分别为F1,F2,过F1的直线与C的左、右支分别交于点P、Q.若F1P:PQ=1:2,且cs∠F1QF2=23,则C的离心率为
( )
A. 3B. 2C. 3D. 2
8.已知数列{an}是各项为正数的等比数列,公比为q,在a1,a2之间插入1个数,使这3个数成等差数列,记公差为d1,在a2,a3之间插入2个数,使这4个数成等差数列,公差为d2,⋯,在an,an+1之间插入n个数,使这n+2个数成等差数列,公差为dn,则
( )
A. 当0
1时,数列{dn}单调递增
C. 当d1>d2时,数列{dn}单调递减D. 当d1二、多选题:本题共4小题,共20分。在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求。
9.已知数列an是等比数列,以下结论正确的是
( )
A. {an2}是等比数列
B. 若a3=2,a7=32,则a5=±8
C. 若a1D. 若数列an的前n项和Sn=3n+r,则r=−1
10.如图,在长方体ABCD−A1B1C1D1中,AB=5,AD=4,AA1=3,以直线DA,DC,DD1分别为x轴、y轴、z轴,建立空间直角坐标系,则
( )
A. 点B1的坐标为4,5,3B. 点B关于点D对称的点为−4,−5,0
C. CA1=(4,−5,3),D. 点B1关于x轴对称的点为−4,5,3
11.已知直线AC与BD经过坐标原点O,且AC⊥BD,A、B、C、D均为圆P:x2−6x+y2−8y−9=0上的点,则
( )
A. 圆心P到直线AC的距离的最小值为5
B. 弦AB,BC,CD,DA的中点满足四点共圆
C. 1OA+2OC的最小值为2 23
D. 四边形ABCD的面积的取值范围是6 34,43
12.已知F为椭圆C:x216+y28=1的左焦点,经过原点的直线l与椭圆C交于A,B两点,AD⊥x轴,垂足为D,BD与椭圆C的另一个交点为E,则
( )
A. AB⊥AEB. △ABD面积的最大值为4 2
C. △ABF周长的最小值为12D. 1AF+16BF的最小值为258
三、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分。
13.抛物线y=4x2的焦点坐标是 .
14.已知等差数列{an}和{bn}的前n项和分别为Sn和Tn,若a8b8=43,则S15T15= .
15.如图,在四棱锥S−ABCD中,底面ABCD是边长为1的正方形,S到A、B、C、D的距离都等于2.给出以下结论: ①SA+SB−SC−SD=0; ②SA−SB+SC−SD=0; ③SA⋅SB=SC⋅SD; ④SA⋅SC=0,其中正确结论的序号是 .
16.P为双曲线x24−y29=1右支上一点,F1,F2分别为双曲线的左、右焦点,且PF1·PF2=0,直线PF2交y轴于点A,则△AF1P的内切圆半径为 .
四、解答题:本题共6小题,共70分。解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤。
17.(本小题10分)
已知▵ABC的顶点坐标分别为A1,2,B−2,−1,C2,−3.
(1)求BC边上的中线所在的直线的方程;
(2)若直线l过点B,且与直线AC平行,求直线l 的方程.
18.(本小题12分)
已知直线l:y=2,圆C的圆心在x轴正半轴上,且圆C与l和y轴均相切.
(1)求圆C的方程;
(2)若直线x+by−1=0与圆C交于A,B两点,且AB=2 3,求b的值.
19.(本小题12分)
如图,四边形ABCD是边长为2的菱形,且∠ABC=π3,BM⊥平面ABCD,BM//DN,BM=2DN= 6.
(1)证明:平面AMC⊥平面ANC.
(2)求平面AMN与平面CMN夹角的大小.
20.(本小题12分)
在数列an中a1=1,且an+1=an2+12n+1n∈N+.
(1)求证:数列2n⋅an为等差数列;
(2)求数列an的前n项和Sn.
21.(本小题12分)
椭圆C1与C2的中心在原点,焦点分别在x轴与y轴上,它们有相同的离心率e= 22,并且C2的短轴为C1的长轴,C1与C2的四个焦点构成的四边形面积是2 2.
(1)求椭圆C1与C2的方程;
(2)设P是椭圆C2上非顶点的动点,P与椭圆C1长轴两个顶点A,B的连线PA,PB分别与椭圆C1交于E,F点.
(i)求证:直线PA,PB斜率之积为常数;
(ii)直线AF与直线BE的斜率之积是否为常数?若是,求出该值;若不是,说明理由.
22.(本小题12分)
已知等轴双曲线x2a2−y2b2=1(a>0,b>0)的右焦点为F(4,0),过右焦点F作斜率为正的直线l,直线l交双曲线的右支于P,Q两点,分别交两条渐近线于M,N两点,点M,P在第一象限,O是原点.
(1)求直线l斜率的取值范围;
(2)设△OMP,△ONP,△OPQ的面积分别为S1,S2,S3,求S3S1⋅S2的取值范围.
答案和解析
1.【答案】D
【解析】【分析】根据双曲线方程直接得到双曲线的渐近线方程.
【详解】双曲线C:y225−x2144=1的渐近线方程为y=±512x.
故选:D
2.【答案】D
【解析】【分析】
本题主要考查向量共线的性质,考查运算求解能力,属于基础题.
由向量共线的性质求解即可.
【解答】
解:向量a=(−2,1,−1),b=(4,−2,x),
若a与b共线,则−24=1−2=−1x,
解得x=2.
故选:D.
3.【答案】C
【解析】【分析】设等差数列bn的公差为d,根据题意,列出方程组,求得b1,d,得到bn=2n−8,得到an+1−an=2n−8,结合累加法,即可求解.
【详解】设等差数列bn的公差为d,
因为b3=−2,b10=12,可得b1+2d=−2b1+9d=12,可得b1=−6,d=2,可得bn=2n−8,
又因为bn=an+1−an,即an+1−an=2n−8,
所以a8=a1+(a2−a1)+(a3−a2)+⋯++(a8−a7)=8−6−4−2+0+2+4+6=8.
故选:C.
4.【答案】C
【解析】【分析】
本题考查抛物线中的定点问题,抛物线的方程,解题中需要理清数量关系,属于中档题.
设直线l的方程为x=my+b,联立抛物线的方程,由韦达定理可得y1y2=−4b,再结合k1k2=12,解得b,进而可得答案.
【解答】
解:设A(x1,y1),B(x2,y2),
因为直线OA,OB的斜率k1,k2满足k1k2=12,
所以y1x1⋅y2x2=12,
所以y1⋅y2y124⋅y224=12,即y1y2=32,
设直线l的方程为x=my+b,
联立抛物线的方程得,y2−4my−4b=0,
所以y1y2=−4b,
即−4b=32,解得b=−8,
所以直线l恒过点(−8,0).
故选:C.
5.【答案】C
【解析】【分析】由题意,AB⊥OP,则kAB=−1kOP,点斜式求直线AB的方程,化为一般式即可.
【详解】圆x2+y2=8,圆心坐标O0,0,kOP=−1,
弦AB被点P0平分时,AB⊥OP,则kAB=1,
直线AB过点P0,方程为y−1=x+1,即x−y+2=0.
故选:C
6.【答案】C
【解析】【分析】分析得出AB⊥AC,以点A为坐标原点,AB、AC、AA1所在直线分别为x、y、z轴建立空间直角坐标系,利用空间向量法可求得异面直线AC1与BF所成的角.
【详解】由题意可知,AC=4,因为AB=3,BC=5,则AB2+AC2=BC2,∴AB⊥AC,
因为AA1⊥平面ABC,以点A为坐标原点,AB、AC、AA1所在直线分别为x、y、z轴建立如下图所示的空间直角坐标系,
则点B3,0,0、F0,0,3、A0,0,0、C10,4,4,AC1=0,4,4,BF=−3,0,3,
cs=BF⋅AC1BF⋅AC1=123 2×4 2=12,
因此,异面直线AC1与BF所成的角为60∘.
故选:C.
7.【答案】A
【解析】【分析】由向量的关系求出线段之间的关系,设|PF1|=x,则|PQ|=2x,|QF1|=3x,再由双曲线的定义可得|PF2|=2a+x,|QF2|=3x−2a,再由数量积为可得直线的垂直,分别在两个直角三角形中由余弦定理可得a,c的关系,可求出离心率.
【详解】F1P:PQ=1:2,设|PF1|=x,则|PQ|=2x,|QF1|=3x,
由双曲线的定义可得|PF2|=2a+x,|QF2|=3x−2a,
因为cs∠F1QF2=23,
在▵QF1F2中,由余弦定理有F1F22=QF12+QF22−2QF1⋅QF2⋅cs∠F1QF2,
即4c2=(3x)2+(3x−2a)2−2×3x(3x−2a)×23,①
在▵PQF2中,由余弦定理有PF22=PQ2+QF22−2PQ⋅QF2⋅cs∠F1QF2,
即(2a+x)2=(3x−2a)2+(2x)2−2(3x−2a)(2x)×23,②
由②可得x=83a,代入①可得c2=9a2,即c=3a.
所以C的离心率为:e=ca=3,
故选:A.
8.【答案】D
【解析】【分析】
本题主要考查数列的单调性,等差数列和等比数列,属于较难题.
由题意可得dn=an+1−ann+1=a1qn−1q−1n+1,依此讨论q比较dn−dn−1即可.
【解答】
解:由题意,dn=an+1−ann+1=a1qn−1q−1n+1,
dn−dn−1=a1qn−1q−1n+1−a1qn−2q−1n=a1qn−2q−1qn−n−1nn+1,
因为an>0,q>0,
当q−1qn−n−1>0,即01+1n时,数列{dn}单调递增;
当 q−1qn−n−1<0,即1故A,B均不正确;
令n=2,可得d2−d1=a1q−12q−36,
当d2−d1<0时,1∵当n⩾3时, 1+1n<32,∴不能得到dn−dn−1<0恒成立,故C不正确;
当d2−d1>0时,032,当n⩾3时,32>1+1n,则此时dn−dn−1>0,又d2>d1,所以数列{dn}单调递增,故D选项正确.
故选:D.
9.【答案】ACD
【解析】【分析】根据给定条件,利用等比数列定义、性质逐项分析判断作答.
【详解】令等比数列an的公比为q,则an=a1qn−1,
对于A,an+12an2=(an+1an)2=q2,且a12≠0,则{an2}是等比数列, A正确;
对于B,a3=2>0,则a5=a3q2>0, B错误;
对于C,由a10a1q(q−1)>0,则q>0a1(q−1)>0,an+1−an=qn−1⋅a1(q−1)>0,
即∀n∈N∗,an+1>an,数列an是递增数列, C正确;
对于D,显然q≠1,则Sn=a1(1−qn)1−q=a1q−1⋅qn−a1q−1,而Sn=3n+r,
因此q=3,a1q−1=1,r=−a1q−1=−1, D正确.
故选:ACD
10.【答案】ABC
【解析】【分析】根据题中条件,由空间直角坐标系,求出相关点的坐标,结合向量的坐标表示和对称相关结论逐项判断,即可得出结果.
【详解】根据题意知:点B1的坐标为4,5,3,选项 A正确;
点B1关于x轴对称的点为4,−5,−3,选项 D错误;
点B的坐标为4,5,0,故点B关于点D对称的点为−4,−5,0,选项 B正确;
点C的坐标为0,5,0,点A1的坐标为4,0,3,
所以CA1=(4,−5,3),选项 C正确;
故选:ABC.
11.【答案】BCD
【解析】【分析】根据圆心P到直线AC的最大距离为5,可判定A不正确;根据题意,的得到四边形EFGH为矩形,可判定 B正确;由圆的弦长公式,得到OC⋅OA=9,结合基本不等式,可判定 C正确;根据圆的弦长公式,得到SABCD=2 306+(d1d2)2,结合二次函数的性质,即可求解.
【详解】由圆P:x2−6x+y2−8y−9=0,可得圆心P(3,4),半径为r= 34,
对于A中,因为直线AC过原点,且OP=5,所以圆心P到直线AC的最大距离为5,所以A不正确;
对于B中,如图所示,设E,F,G,H分别为AD,AB,BC,CD的中点,
可得EF//GH且EF=GH,所以EFGH为平行四边形,
又因为AC⊥BD,所以EF⊥FG,所以四边形EFGH为矩形,
所以E,F,G,H四点共圆,所以 B正确;
对于C中,如图所示,取M,N分别为BD,AC的中点,PM⊥BD,PH⊥AC,
且PM=d1,PN=d2,可得d12+d22=25,
则CN=AN= 34−d22,可得OC=CN−d1,OA=CN+d1,
可得OC⋅OA=CN2−d12=34−(d12+d22)=9,
所以1OA+2OC≥2 1OA×2OC=2 23,当且仅当OC=OA时,等号成立,
所以1OA+2OC的最小值为2 23,所以 C正确;
对于D中,AC=2 34−d22,BD=2 34−d12,
因为直线AC和BD经过坐标原点O且互相垂直,且d12+d22=25,
所以SABCD=12AC⋅BD=2 1156−34(d12+d22)+(d1d2)2=2 306+(d1d2)2,
令t=d22=25−d12∈[0,5],
所以SABCD=2 306+(d1d2)2=2 306+d12d22=2 306+d22(25−d22)=2 306+25t−t2,
当t=252时,即d1=d2时,可得面积的最大值,最大值为43,
当t=0或25时,可得面积的最小值2 306=6 34,
所以四边形ABCD的面积的取值范围为[6 34,43],所以 D正确.
故选:BCD.
12.【答案】ABD
【解析】【分析】
本题主要考查直线与椭圆的综合应用,掌握基本不等式公式,以及斜率公式是解本题的关键,属于难题.
根据已知条件,结合基本不等式公式以及斜率公式,逐项分析即可得出答案.
【解答】
解:设椭圆C的右焦点为F′,连接AF′,BF′,
如图所示:
对于A,
设E(m,n),直线EA的斜率为kEA,BE的斜率为kBE,直线AB的斜率为k,
设A(x 0,y 0),则B(−x 0,−y 0),E(x 0,0),
故直线BE的斜率 kBE=0+y0x0+x0= 12⋅y0x0=12k,
因为A,E在椭圆上,
所以m216+n28=1,x0216+y028=1,
两式相减得n2−y02m2−x02=−12,即(n+y0)(n−y0)(m+x0)(m−x0)=−12,
即kEB⋅kEA=−12,所以k2⋅kEA=−12,所以k⋅kEA=−1,
所以∠EAB为直角,故A正确,
对于B:设A(m,n)不妨设A在第一象限,B(−m,−n),D(m,0),因为A在椭圆上,
所以m216+n28=1≥2 m2n216×8,即mn≤4 2,
所以S=12⋅m⋅2n=mn≤4 2,当且仅当m=2 2,n=2时取等号,故B正确;
对于C:由A,B关于原点对称,故|AF|+|BF|+|AB|=|AF|+|AF′|+|AB|=2a+|AB|>8+2b=8+4 2
,故C不正确;
对于D:则四边形AF′BF为平行四边形,所以|AF|+|BF|=|AF|+|AF′|=2a=8,
所以
1|AF|+16|BF|=18(1|AF|+16|BF|)(|AF|+|BF|)
=18(17+16|AF||BF|+|BF||AF|)≥258
当且仅当16|AF||BF|=|BF||AF|即|BF|=4|AF|时取等号,故选项D正确;
故选:ABD.
13.【答案】0,116
【解析】【分析】将抛物线方程转化为标准形式,由此求得抛物线的焦点坐标.
【详解】由y=4x2得x2=14y,所以抛物线的焦点在y轴上,且2p=14,p2=116,所以抛物线的焦点坐标为0,116.
故答案为:0,116
【点睛】本小题主要考查抛物线焦点坐标的求法,属于基础题.
14.【答案】43
【解析】【分析】
本题考查等差数列的性质,考查学生的逻辑推理和运算求解的能力,属于基础题.
根据等差数列的性质运用S15T15=15a815b8=a8b8进行求解即可.
【解答】
解:∵数列{an}和{bn}均为等差数列,且a8b8=43,且数列{an}和{bn}的前n项和分别为Sn和Tn,
∴S15T15=152(a1+a15)152(b1+b15)=15a815b8=a8b8=43.
故答案为43.
15.【答案】 ② ③
【解析】【分析】
本题考查空间向量的加减运算和数乘运算,数量积和运算律.属于基础题.
【解答】
解:易知SA−SB+SC−SD=BA+DC=0,所以 ②中结论正确;因为底面ABCD是边长为1的正方形,SA=SB=SC=SD=2,所以SA⋅SB=2×2×cs∠ASB,SC⋅SD=2×2× cs∠CSD,又∠ASB=∠CSD,所以SA⋅SB= SC⋅SD,所以 ③中结论正确;显然 ①、 ④中结论不正确.故正确结论的序号是 ② ③.
16.【答案】2
【解析】【分析】
本题主要考查双曲线性质的应用,根据内切圆的性质结合双曲线的定义建立方程是解决本题的关键.先根据直角三角形内切圆半径得到边长的关系,结合双曲线定义和图形的对称性,得到本题结论.
【解答】
解:如图所示:
由双曲线的方程得,其中a=2,
设△APF1的内切圆半径为r,
∵PF1⋅PF2=0,
∴PF1⊥PF2,
∴|PF1|+|PA|−|AF1|=2r,
∴|PF2|+2a+|PA|−|AF1|=2r,
即|AF2|−|AF1|=2r−4,
∵由图形的对称性知:|AF2|=|AF1|,
即2r−4=0,解可得r=2.
故答案为2.
17.【答案】解:(1)设BC的中点为Dx,y,因为B−2,−1,C2,−3,所以D0,−2.
因为直线AD的斜率k=−2−20−1=4,所以所求直线的方程为y−2=4x−1,即4x−y−2=0.
(2)因为直线l与直线AC平行,所以直线l的斜率k=kAC=−3−22−1=−5.
故l的方程为y+1=−5x+2,即5x+y+11=0.
【解析】【分析】(1)求出线段BC的中点D,求出直线AD的斜率,写出点斜式方程,再化简成一般式;
(2)由直线l与直线AC平行可得直线l的斜率与直线AC的斜率相等,根据斜率计算公式求出斜率,然后得直线l的点斜式方程,再化为一般式.
【点睛】本题主要考查直线的点斜式方程与直线与直线平行的判定,属于基础题.
18.【答案】解:(1)设圆心为a,0a>0,半径为rr>0,
则由题意得a=r=2,故该圆的方程为x−22+y2=4.
(2)圆心2,0到直线x+by−1=0的距离为d=1 1+b2,
由垂径定理得:1 1+b22+ 32=22,解得b=0.
【解析】【分析】(1)根据题目条件求出圆心和半径,写出圆的方程;
(2)先求圆心到直线的距离,再利用弦长可得答案.
19.【答案】解:(1)证明:连接BD,设AC与BD相交于点E,连接ME,NE.
在菱形ABCD中,AB=2,∠ABC=π3,所以BE=DE= 3.
因为BM⊥平面ABCD,所以BM⊥AC.
又BD⊥AC,BD∩BM=B,所以AC⊥平面BME,所以AC⊥ME.
在直角三角形BME中,由BM= 6,BE= 3,得ME=3.
在直角三角形DNE中,由DN= 62,DE= 3,得NE=3 22.
在直角梯形BMND中,由BM=2DN= 6,BD=2 3,得MN=3 62,
所以ME2+NE2=MN2,从而ME⊥NE.
又AC∩NE=E,所以ME⊥平面ANC.
因为ME⊂平面AMC,所以平面AMC⊥平面ANC..
(2)取MN的中点H,分别以EA,EB,EH所在直线为x轴,y轴,z轴建立空间直角坐标系,
则点A(1,0,0),N0,− 3, 62,M0, 3, 6,
AM=−1, 3, 6,AN=−1,− 3, 62
设平面AMN的法向量为n1=x,y,z,
则n1⋅AM=−x+ 3y+ 6z=0,n1⋅AN=−x− 3y+ 62z=0,取z= 6,则n1=92,− 32, 6.
同理可得平面CMN的法向量为n2=−3 6,− 2,4,
所以csn1,n2=n1⋅n2n1n2=−9 6 27× 72=−12,
所以平面AMN与平面CMN夹角的大小为π3.
【解析】【分析】(1)由AC⊥平面BME得出AC⊥ME,再由勾股定理证明ME⊥NE,最后由面面垂直的判断证明即可;
(2)以点E为坐标原点,建立坐标系,利用向量法得出面面角.
20.【答案】解:(1)因为2n+1an+1=2nan+1,所以2n+1an+1−2nan=1,
因为a1=1,所以数列2n⋅an是以2为首项、1为公差的等差数列.
(2)因为数列2n⋅an是以2为首项、1为公差的等差数列,
所以2n⋅an=2+n−1=n+1,an=n+1⋅12n,
Sn=2⋅12+3⋅122+4⋅123+⋯+n+1⋅12n,
12Sn=2⋅122+3⋅123+4⋅124+⋯+n+1⋅12n+1,
则Sn−12Sn=12Sn=1+122+123+⋯+12n−n+1⋅12n+1,
=1+141−12n−11−12−n+1⋅12n+1=32−n+32n+1,
故Sn=3−n+32n.
【解析】【分析】(1)本题首先可根据题意得出2n+1an+1−2nan=1,然后根据等差数列的定义即可证得数列2n⋅an为等差数列;
(2)本题首先可根据(1)得出an=n+1⋅12n,然后写出Sn以及12Sn,最后根据错位相减法以及等比数列前n项和公式即可得出结果.
【点睛】本题考查等差数列的定义以及错位相减法求和,考查等比数列前n项和公式的应用,若数列满足从第二项开始每一项与它前一项的差等于同一个常数,则数列是等差数列,考查计算能力,考查转化与化归思想,是中档题.
21.【答案】解:(1)依题意e= 22,设C1:x22b2+y2b2=1,C2:x22b2+y24b2=1,由对称性,四个焦点构成的四边形为菱形,且面积S=12×2b×2 2b=2 2,解得:b2=1.
所以椭圆C1:x22+y2=1,C2:x22+y24=1.
(2)(i)设Px0,y0,则x022+y024=1,A− 2,0,B 2,0.
kPA=y0x0+ 2,kPB=y0x0− 2.
所以:kPA⋅kPB=y02x02−2=4−2x02x02−2=−2.
直线PA,PB斜率之积为常数−2.
(ii)设Ex1,y1,则x122+y12=1.
kEA=y1x1+ 2,kEB=y1x1− 2,
所以:kEA⋅kEB=y12x12−2=1−12x12x02−2=−12,同理:kFA⋅kFB=−12,
所以:kFA⋅kFBkFA⋅kFB=14,由kEA=kPA,kFB=kPB,结合(i)有
kEA⋅kFB=−18.
【解析】【详解】试题分析:(1)椭圆离心率e=ca= 22,又a2=b2+c2,所以a2=2b2,设C1:x22b2+y2b2=1,则根据题中条件可设C2:x22b2+y24b2=1,于是根据椭圆的对称性可知,四个焦点构成的四边形为菱形,面积S=12×2b×2 2b=2 2,解得b2=1,可以得到椭圆C1:x22+y2=1,C2:x22+y24=1;(2)(i)本问考查圆锥曲线中的定点、定值问题,分析题意,设Px0,y0,而A− 2,0,B 2,0,所以kPA=y0x0+ 2,kPB=y0x0− 2,于是kPA⋅kPB=y02x02−2,又因为x022+y024=1,代入上式易求kPA⋅kPB=−2;(ii)根据(i)问,可先证明kEA⋅kEB为定值,再证明kFA⋅kFB为定值,于是可以得到kFA⋅kFB⋅kFA⋅kFB为定值,由于kEA=kPA,kFB=kPB,所以可以得kEA⋅kFB为定值.
方法点睛:圆锥曲线中定点、定值问题属于高频考点.对于定值问题常用以下两种求法:(1)从特殊入手,求出定值,再证明这个值与变量无关;(2)直接推理、计算,并在计算推理的过程中消去变量,从而得到定值.定值问题涉及面较多,解决此类问题以坐标运算为主,需建立相应的目标函数,然后代入相应的坐标运算结果即可得到.
22.【答案】解:(1)已知双曲线是等轴双曲线,所以a=b,
因为双曲线的右焦点为F(4,0),所以c=4,
由c2=a2+b2,解得a2=b2=8,
所以双曲线的方程为x28−y28=1,
设直线l的方程为x=ty+4,t>0,P(x1,y1),Q(x2,y2),
联立双曲线方程x2−y2=8x=ty+4⇒(t2−1)y2+8ty+8=0,
则{t2−1≠0Δ=64t2−32(t2−1)>0y1⋅y2=8t2−1<0⇒t2<1,又t>0,解得0则k=1t>1,
所以直线l斜率k=1t的取值范围为(1,+∞);
(2)易知双曲线的渐近线方程为y=±x,
则P到两条渐近线的距离d1,d2满足,d1⋅d2=|x1−y1| 2⋅|x1+y1| 2=|x12−y12|2=4,
而y=xx=ty+4⇒xM=41−tyM=41−t,
则|OM|= xM2+yM2=4 2|1−t|,同理|ON|= xN2+yN2=4 2|1+t|,
所以S1⋅S2=12|OM|⋅d1⋅12|ON|⋅d2=12⋅4 2|1−t|⋅12⋅4 2|1+t|⋅d1⋅d2=32|1−t2|,
由x2−y2=8x=ty+4⇒(t2−1)y2+8ty+8=0,
则y1+y2=−8tt2−1,y1y2=8t2−1,0则S3=12|OF|⋅|y1−y2|=2 (y1+y2)2−4y1y2=8 2⋅ t2+1|t2−1|,
所以S3S1⋅S2= 2t2+24,
因为函数y= 2x2+24在0,1上单调递增,
所以S3S1⋅S2∈( 24,12),
故S3S1⋅S2的取值范围为( 24,12).
【解析】本题考查双曲线的标准方程,直线与双曲线的位置关系及应用,双曲线中的面积问题,属于较难题.
(1)已知等轴和焦点坐标,可求出双曲线方程,设出直线方程,联立双曲线方程由根与系数的关系,结合根的判别式即可求得直线l斜率的取值范围;
(2)由直线与渐近线方程联立可求出M,N两点的坐标,再求出P到两条渐近线的距离d1,d2,整体代入求出S1⋅S2=32|1−t2|,利用根与系数的关系结合三角形面积公式,可得S3=8 2⋅ t2+1|t2−1|,进而得到S3S1⋅S2关于t的函数关系式,进而即可得到答案.
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