新高考数学一轮复习课件 第8章 §8.8 直线与圆锥曲线的位置关系(含详解)
展开1.了解直线与圆锥曲线位置关系的判断方法.2.掌握直线被圆锥曲线所截的弦长公式.3.能利用方程及数形结合思想解决焦点弦、中点弦问题.
1.直线与圆锥曲线的位置判断将直线方程与圆锥曲线方程联立,消去y(或x),得到关于x(或y)的一元二次方程,则直线与圆锥曲线相交⇔Δ 0;直线与圆锥曲线相切⇔Δ 0;直线与圆锥曲线相离⇔Δ 0.特别地,①与双曲线渐近线平行的直线与双曲线相交,有且只有一个交点.②与抛物线的对称轴平行的直线与抛物线相交,有且只有一个交点.
判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(2)直线与抛物线只有一个公共点,则该直线与抛物线相切.( )(3)与双曲线渐近线平行的直线一定与双曲线有公共点.( )(4)圆锥曲线的通径是所有的焦点弦中最短的弦.( )
由题意知Δ=(12k)2-4×6×(2+3k2)=0,
2.已知直线l:y=x-1与抛物线y2=4x交于A,B两点,则线段AB的长是A.2 B.4 C.8 D.16
设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=6,x1x2=1,
3.已知点A,B是双曲线C: =1上的两点,线段AB的中点是M(3,2),则直线AB的斜率为
设A(x1,y1),B(x2,y2),∵点A,B是双曲线C上的两点,
∵M(3,2)是线段AB的中点,∴x1+x2=6,y1+y2=4,
直线与圆锥曲线的位置关系
例1 (1)若直线mx+ny=9和圆x2+y2=9没有交点,则过点(m,n)的直线与椭圆 =1的交点有A.1个 B.至多1个C.2个 D.0个
因为直线mx+ny=9和圆x2+y2=9没有交点,
(2)(多选)已知直线y=x与双曲线 =1(a>0,b>0)无公共点,则双曲线的离心率可能为
(1)直线与双曲线只有一个交点,包含直线与双曲线相切或直线与双曲线的渐近线平行.(2)直线与抛物线只有一个交点包含直线与抛物线相切、直线与抛物线的对称轴平行(或重合).
跟踪训练1 (1)(2023·梅州模拟)抛物线C:y2=4x的准线为l,l与x轴交于点A,过点A作抛物线的一条切线,切点为B,则△OAB的面积为A.1 B.2 C.4 D.8
∵抛物线C:y2=4x的准线为l,∴l的方程为x=-1,A(-1,0),设过点A作抛物线的一条切线为x=my-1,m>0,
∴Δ=(-4m)2-4×4=0,解得m=1,∴y2-4y+4=0,解得y=2,即yB=2,
(2)已知双曲线C: =1(a>0,b>0),经过双曲线C的右焦点F,且倾斜角为60°的直线l与双曲线右支有两个交点,则双曲线离心率的取值范围为______.
例2 (2021·新高考全国Ⅱ)已知椭圆C的方程为 =1(a>b>0),右焦点为(1)求椭圆C的方程;
(2)设M,N是椭圆C上的两点,直线MN与曲线x2+y2=b2(x>0)相切.证明:M,N,F三点共线的充要条件是|MN|=
由(1)得,曲线为x2+y2=1(x>0),当直线MN的斜率不存在时,直线MN:x=1,不符合题意;当直线MN的斜率存在时,设M(x1,y1),N(x2,y2),必要性:若M,N,F三点共线,
所以必要性成立;充分性:设直线MN:y=kx+m(km<0),即kx-y+m=0,
可得(1+3k2)x2+6kmx+3m2-3=0,
化简得3(k2-1)2=0,所以k=±1,
(1)弦长公式不仅适用于圆锥曲线,任何两点的弦长都可以用弦长公式求.(2)抛物线的焦点弦的弦长应选用更简捷的弦长公式|AB|=x1+x2+p.(3)设直线方程时应注意讨论是否存在斜率.
跟踪训练2 已知焦点在x轴上的椭圆C: =1(a>b>0),短轴长为椭圆左顶点A到左焦点F1的距离为1.(1)求椭圆C的标准方程;
(2)设椭圆的右顶点为B,过F1的直线l与椭圆C交于点M,N,且S△BMN= 求直线l的方程.
由题意知,直线的斜率存在且不为0,F1(-1,0),B(2,0),设直线l的方程为x=my-1,M(x1,y1),N(x2,y2),
解得m=±1,所以直线l的方程为x-y+1=0或x+y+1=0.
例3 (2023·衡水模拟)已知椭圆C: =1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,离心率为 短轴顶点分别为M,N,四边形MF1NF2的面积为32.(1)求椭圆C的标准方程;
因为a2=b2+c2,所以b=c.因为四边形MF1NF2的面积为32,
(2)直线l交椭圆C于A,B两点,若AB的中点坐标为(-2,1),求直线l的方程.
由题意得,直线l的斜率存在.
因为AB的中点坐标为(-2,1)在椭圆内部,
故直线l的方程为y-1=x+2,即x-y+3=0.
(1)解决圆锥曲线“中点弦”问题的思路①根与系数的关系法:联立直线和圆锥曲线的方程得到方程组,消元得到一元二次方程后,由根与系数的关系及中点坐标公式求解.②点差法:设直线与圆锥曲线的交点(弦的端点)坐标为A(x1,y1),B(x2,y2),将这两点坐标分别代入圆锥曲线的方程,并对所得两式作差,得到一个与弦AB的中点和直线AB斜率有关的式子,可以大大减少计算量.
(2)点差法常用结论已知A(x1,y1),B(x2,y2)为圆锥曲线E上的两点,AB的中点为C(x0,y0),直线AB的斜率为k.
设A(x1,y1),B(x2,y2),
(2)已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点到准线的距离为1,若抛物线C上存在关于直线l:x-y-2=0对称的不同的两点P和Q,则线段PQ的中点坐标为A.(1,-1) B.(2,0)C. D.(1,1)
因为焦点到准线的距离为p,则p=1,所以y2=2x.设点P(x1,y1),Q(x2,y2).
则(y1-y2)(y1+y2)=2(x1-x2),
又∵P,Q关于直线l对称,∴kPQ=-1,即y1+y2=-2,
又∵PQ的中点在直线l上,
∴线段PQ的中点坐标为(1,-1).
1.已知直线l:kx+y+1=0,椭圆C: =1,则直线l与椭圆C的位置关系是A.相离 B.相切C.相交 D.无法确定
由直线l:kx+y+1=0,得直线l过定点(0,-1),
所以直线l与椭圆C相交.
由抛物线的对称性知,要使|AB|=2的直线l有且仅有1条,
代入抛物线方程可解得p=1.
2.(2023·长春模拟)直线l过抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点,且与C交于A,B两点,若使|AB|=2的直线l有且仅有1条,则p等于
3.已知直线l的方程为y=kx-1,双曲线C的方程为x2-y2=1.若直线l与双曲线C的右支交于不同的两点,则实数k的取值范围是
因为直线y=kx-1与双曲线x2-y2=1的右支交于不同的两点,
因为点P为直线l与椭圆的交点, 所以点P到直线AB的距离为d,
此时直线l与椭圆有2个交点,此时有2个P点,所以共有3个P点.
5.(多选)已知直线l:x=ty+4与抛物线C:y2=4x交于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,O为坐标原点,直线OA,OB的斜率分别记为k1,k2,则A.y1y2为定值B.k1k2为定值C.y1+y2为定值D.k1+k2+t为定值
对于A,y1y2=-16为定值,故A正确;
对于C,y1+y2=4t,不为定值,故C错误;
6.(多选)已知椭圆C: =1(a>b>0)的左、右焦点分别是F1,F2,其中|F1F2|=2c.直线l:y=k(x+c)(k∈R)与椭圆交于A,B两点,则下列说法中正确的是A.△ABF2的周长为4a
由直线l:y=k(x+c)过点(-c,0),知弦AB过椭圆的左焦点F1.所以△ABF2的周长为|AB|+|AF2|+|BF2|=|AF1|+|BF1|+|AF2|+|BF2|=4a,所以A正确;设A(x1,y1),B(x2,y2),
则a2-2c2≤3c2≤a2-c2,
即2a2-3ac-2c2=0,解得a=2c,
如图所示,由椭圆定义可得|AF1|+|AF2|=2a,|BF1|+|BF2|=2a ,则△ABF2的周长为4a,设A(x1,y1),B(x2,y2),△ABF2内切圆的半径为r,又△ABF2内切圆的周长是2π,故2π=2πr,则r=1,
设M(x1,y1),N(x2,y2),
即(y1-y2)(y1+y2)=2p(x1-x2),
9.已知椭圆C:长轴长为4.(1)求椭圆C的标准方程;
解得a=2,c=1,则b2=3,
(2)已知直线l过定点 ,若椭圆C上存在两点A,B关于直线l对称,求直线l的斜率k的取值范围.
易知直线的斜率存在,设直线l的方程为
当直线l的斜率k=0时,易得在椭圆C上有无数对A,B关于直线y=0对称;
两式相减得3(x1+x2)(x1-x2)=-4(y1+y2)(y1-y2),即3kx0=4y0,
因为线段AB的中点在椭圆内部,
解得-2
依题意,c=2,所以a2+b2=4,
解得a2=50(舍去)或a2=2,
(2)记O为坐标原点,过点Q(0,2)的直线l与双曲线C交于不同的两点A,B,若△OAB的面积为 求直线l的方程.
依题意,可设直线l的方程为y=kx+2,代入双曲线C的方程并整理,得(1-k2)x2-4kx-6=0.因为直线l与双曲线C交于不同的两点A,B,
故满足条件的直线l有两条,
11.(2022·六安模拟)已知椭圆具有如下性质:若椭圆的方程为 =1(a>b>0),则在椭圆上一点A(x0,y0)处的切线方程为 =1,试运用该性质解决以下问题:椭圆C1: +y2=1,O为坐标原点,点B为C1在第一象限中的任意一点,过B作C1的切线l,l分别与x轴和y轴的正半轴交于C,D两点,则△OCD面积的最小值为
设B(x1,y1),(x1>0,y1>0),由题意得,
12.已知抛物线C:y2=4x的焦点为F,准线为l,过点F的直线与C交于A,B两点(点A在x轴上方),过A,B分别作l的垂线,垂足分别为M,N,连接MF,NF.若|MF|= |NF|,则直线AB的斜率为_____.
如图,由题意得|AF|=|AM|,|BF|=|BN|,所以∠AMF=∠AFM=∠MFO,∠BNF=∠BFN=∠NFO,因为∠AFM+∠MFO+∠BFN+∠NFO=π,
13.(2022·济南模拟)已知抛物线C:y2=4x,圆F:(x-1)2+y2=1,直线l:y=k(x-1)(k≠0)自上而下顺次与上述两曲线交于M1,M2,M3,M4四点,则下列各式结果为定值的是A.|M1M2|·|M3M4| B.|FM1|·|FM4|C.|M1M3|·|M2M4| D.|FM1|·|M1M2|
如图,分别设M1,M2,M3,M4四点的横坐标为x1,x2,x3,x4,由y2=4x得焦点F(1,0),准线l0:x=-1,由定义得,|M1F|=x1+1,又|M1F|=|M1M2|+1,所以|M1M2|=x1,同理|M3M4|=x4,
整理得k2x2-(2k2+4)x+k2=0(k≠0),设M1(x1,y1),M4(x4,y4),则x1x4=1,即|M1M2|·|M3M4|=1.
14.(2022·新高考全国Ⅰ)已知椭圆C: =1(a>b>0),C的上顶点为A,两个焦点为F1,F2,离心率为 过F1且垂直于AF2的直线与C交于D,E两点,|DE|=6,则△ADE的周长是_____.
如图,连接AF1,DF2,EF2,
所以a=2c,所以b2=a2-c2=3c2.因为|AF1|=|AF2|=a=2c=|F1F2|,
所以△AF1F2为等边三角形,又DE⊥AF2,所以直线DE为线段AF2的垂直平分线,所以|AD|=|DF2|,|AE|=|EF2|,且∠EF1F2=30°,
得13x2+8cx-32c2=0.设D(x1,y1),E(x2,y2),
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