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    2025年高考数学复习(新高考专用)重难点32圆锥曲线中的参数范围及最值问题【七大题型】特训(学生版+解析)

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    2025年高考数学复习(新高考专用)重难点32圆锥曲线中的参数范围及最值问题【七大题型】特训(学生版+解析)

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    这是一份2025年高考数学复习(新高考专用)重难点32圆锥曲线中的参数范围及最值问题【七大题型】特训(学生版+解析),共67页。

    TOC \ "1-3" \h \u
    \l "_Tc32183" 【题型1 弦长最值及范围问题】 PAGEREF _Tc32183 \h 2
    \l "_Tc16603" 【题型2 离心率的取值范围问题】 PAGEREF _Tc16603 \h 2
    \l "_Tc16498" 【题型3 三角形(四边形)面积的最值及范围问题】 PAGEREF _Tc16498 \h 3
    \l "_Tc2261" 【题型4 长度(距离)的最值及范围问题】 PAGEREF _Tc2261 \h 5
    \l "_Tc13223" 【题型5 斜率的最值及范围问题】 PAGEREF _Tc13223 \h 5
    \l "_Tc23286" 【题型6 向量数量积的最值及范围问题】 PAGEREF _Tc23286 \h 7
    \l "_Tc4779" 【题型7 参数的取值范围问题】 PAGEREF _Tc4779 \h 8
    1、圆锥曲线中的参数范围及最值问题
    圆锥曲线中的参数范围及最值问题是高考的重点、热点内容,从近几年的高考情况来看,此类问题考查频率较高,此类问题一般有长度、距离、面积、数量积、离心率等几何量的范围或最值问题,各类题型都有考查,在解答题中考查时难度较高;复习时要加强此类问题的训练,灵活求解.
    【知识点1 圆锥曲线中的最值问题】
    1.处理圆锥曲线最值问题的求解方法
    圆锥曲线中的最值问题类型较多,解法灵活多变,但总体上主要有两种方法:
    (1)几何法:若题目的条件和结论能明显体现几何特征及意义,则考虑利用图形性质来解决.
    (2)代数法:若题目的条件和结论能体现一种明确的函数,则可首先建立目标函数,再求这个函数的最
    值,求函数最值的常用方法有配方法、判别式法、基本不等式法及函数的单调性法等.
    2.圆锥曲线中的最值问题的解题思路
    (1)建立函数模型,求解函数的值域或最值(切莫忘记定义域的考查);
    (2)构建不等关系.
    【注意】若求解长度、距离、面积、数量积、离心率等具有具体几何意思的量的范围或最值问题时,一般可采用函数模型;若求解参量(诸如k、m等)、离心率等范围或最值问题时,一般可采用构造不等关系的方法解决.当然以上的区分并不是绝对的,当一个思路不能解决或不好解决时,应及时切换成另一思路.
    【知识点2 圆锥曲线中的参数范围问题】
    1.圆锥曲线中的参数范围问题的求解策略:
    结合题目条件,构建所求几何量的含参函数,并且进一步找到自变量的范围,进而求出其值域,即所求参数的范围.
    【题型1 弦长最值及范围问题】
    【例1】(2024·湖北武汉·模拟预测)设抛物线C:y=4x2的焦点为F,过焦点F的直线与抛物线C相交于A,B两点,则|AB|的最小值为( )
    A.1B.12C.14D.18
    【变式1-1】(2024·云南昆明·模拟预测)已知直线l是圆C:x2+y2=1的切线,且l与椭圆E:x23+y2=1交于A,B两点,则|AB|的最大值为( )
    A.2B.3C.2D.1
    【变式1-2】(2024·河南·模拟预测)已知椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,点P3,3为椭圆C上一点,且△PF1F2的面积为26.
    (1)求椭圆C的标准方程;
    (2)若倾斜角为π4的直线l与C相交于两个不同的点A,B,求AB的最大值.
    【变式1-3】(2024·安徽·一模)已知双曲线C:x2a2−y2b2=1a>0,b>0的离心率为2.且经过点2,3.
    (1)求C的方程;
    (2)若直线l与C交于A,B两点,且OA⋅OB=0(点O为坐标原点),求AB的取值范围.
    【题型2 离心率的取值范围问题】
    【例2】(2024·河南濮阳·模拟预测)点M是椭圆x2a2+y2b2=1a>b>0上的点,以M为圆心的圆与x轴相切于椭圆的焦点F,圆M与y轴相交于P,Q两点,若△PQM是锐角三角形,则椭圆离心率的取值范围是( )
    A.2−3,1B.5−12,1
    C.6−22,1D.6−22,5−12
    【变式2-1】(2024·广东东莞·模拟预测)若双曲线C:x2a2−y24=1a>0的右支上存在Ax1,y1,Bx2,y2x1≠x2到点P5a,0的距离相等,则双曲线C的离心率的取值范围是( )
    A.1,5B.5,+∞
    C.1,3D.3,+∞
    【变式2-2】(2024·陕西·模拟预测)已知椭圆C1:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1−c,0,F2c,0,抛物线C2:x2=2py(p>0),椭圆C1与抛物线C2相交于不同的两点A,B,且四边形ABF1F2的外接圆直径为5c2,若b>c,则椭圆C1的离心率的取值范围是( )
    A.55,22B.22,255C.55,255D.255,1
    【变式2-3】(2024·四川德阳·模拟预测)已知双曲线l :x2a2−y2b2=1a>0,b>0的焦距为2c,右顶点为A,过A作x轴的垂线与E 的渐近线交于M、N 两点,若 SMON≥34c2,则 E 的离心率的取值范围是( )
    A.2332B.2333C.23D.[ 3 ,2]
    【题型3 三角形(四边形)面积的最值及范围问题】
    【例3】(2024·全国·模拟预测)已知双曲线C:x2a2−y2b2=1(a>0,b>0)过点E(134,ca)(其中c=a2+b2),且双曲线C上的点到其两条渐近线的距离之积为14425.
    (1)求双曲线C的标准方程;
    (2)记O为坐标原点,双曲线C的左、右顶点分别为A,B,P为双曲线C上一动点(异于顶点),M为线段AP的中点,Q为直线x=95上一点,且AP//OQ,过点Q作QN⊥OM于点N,求△ABN面积的最大值.
    【变式3-1】(2024·陕西安康·模拟预测)已知椭圆C:x2a2+y2=1a>1的离心率为255,椭圆C的动弦AB过椭圆C的右焦点F,当AB垂直x轴时,椭圆C在A,B处的两条切线的交点为M.
    (1)求点M的坐标;
    (2)若直线AB的斜率为1m,过点M作x轴的垂线l,点N为l上一点,且点N的纵坐标为−m2,直线NF与椭圆C交于P,Q两点,求四边形APBQ面积的最小值.
    【变式3-2】(2024·陕西宝鸡·三模)已知椭圆E:x2a2+y2b2=1(a>b>0)和圆C:x2+y2=1,C经过E的右焦点F,点A,B为E的右顶点和上顶点,原点O到直线AB的距离为2217.
    (1)求椭圆E的方程;
    (2)设D,A是椭圆E的左、右顶点,过F的直线l交E于M,N两点(其中M点在x轴上方),求△MAF与△DNF的面积之比的取值范围.
    【变式3-3】(2024·甘肃白银·模拟预测)已知抛物线C:x2=2py(p>0),A为第一象限内C上任意一点,以A为切点作C的切线l与x轴交于点B,与y轴交于点M,过点B作垂直于l的直线l′交C于D,E两点,其中点D在第一象限,设l′与y轴交于点K.
    (1)若点A的坐标为2,1,求切线l的方程;
    (2)若KM=λKA,求λ的值;
    (3)当p=2时,连接OD,OE,AK,AD,记△OKE,△OKD,△AKD的面积分别为S1,S2,S3,求S3S2S1S2−1的最小值.
    【题型4 长度(距离)的最值及范围问题】
    【例4】(2024·河南信阳·三模)已知椭圆y29+x2=1,P为椭圆上任意一点,过点P分别作与直线l1:y=3x和l2:y=−3x平行的直线,分别交l2,l1交于M,N两点,则MN的最大值为( )
    A.1B.2C.3D.4
    【变式4-1】(2024·黑龙江·三模)已知点P是抛物线C:y2=4x准线上的一点,过点P作C的两条切线,切点分别为A,B,则原点O到直线AB距离的最大值为( )
    A.14B.13C.12D.1
    【变式4-2】(2024·四川自贡·三模)已知椭圆E:x2a2+y2b2=1a>b>0的左、右焦点分别为F1、F2,上、下顶点分别为A1、A2,四边形A1F1A2F2的面积为23且∠F1A1F2=π3.
    (1)求椭圆E的方程;
    (2)过点A1,3的直线与椭圆E相交于两点P、Q(P在Q上方),线段PQ上存在点M使得|AP||AQ|=|MP||MQ|,求|MF1|+|MF2|的最小值.
    【变式4-3】(2024·陕西咸阳·模拟预测)在平面直角坐标系xOy中,圆F1:(x+2)2+y2=4,F22,0,P是圆F1上的一个动点,线段PF2的垂直平分线l与直线PF1交于点M.记点M的轨迹为曲线C.
    (1)求曲线C的方程;
    (2)若动直线l与曲线C相交于Q、N两点,设Qx1,y1,Nx2,y2,且x1>0,x2>0,A−1,0,记直线AQ、AN的斜率分别为k1、k2,若k1k2=−2,求点A到直线l的距离d的取值范围.
    【题型5 斜率的最值及范围问题】
    【例5】(2024·内蒙古·三模)已知O为坐标原点,F是抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点,M是C上一点,且MF=MO=32.
    (1)求C的方程;
    (2)A,B是C上两点(A,B异于点O),以AB为直径的圆过点O,Q为AB的中点,求直线OQ斜率的最大值.
    【变式5-1】(2024·湖北·模拟预测)已知椭圆E:x2a2+y2b2=1(a>b>0),直线l1与E交于M−4,0,N−2,2两点,点P在线段MN上(不含端点),过点P的另一条直线l2与E交于A,B两点.
    (1)求椭圆E的标准方程;
    (2)若MP⃗=PN⃗,AP=(7−43)PB,点A在第二象限,求直线l2的斜率;
    (3)若直线MA,MB的斜率之和为2,求直线l2的斜率的取值范围.
    【变式5-2】(2024·全国·模拟预测)设抛物线C:x2=2py(p>0),直线x−y+1=0与C交于A,B两点,且AB=8.
    (1)求抛物线C的方程;
    (2)已知点P为x2+y+12=1上一点,过点P作抛物线C的两条切线PD,PE,设切点分别为D,E,试求直线PD,PE斜率之积的最小值.
    【变式5-3】(2024·安徽·模拟预测)已知双曲线E:x2a2−y2b2=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,离心率为2,P是E的右支上一点,且PF1⊥PF2,△PF1F2的面积为3.
    (1)求E的方程;
    (2)若E的左、右顶点分别为A,B,过点F2的直线l与E的右支交于M,N两点,直线AM和BN的斜率分别即为kAM和kBN,求kAM2+23kBN的最小值.
    【题型6 向量数量积的最值及范围问题】
    【例6】(23-24高二上·北京·期中)已知椭圆M:x24+y2=1的上、下顶点为A,B,过点P0,2的直线l与椭圆M相交于两个不同的点C,D(C在线段PD之间),则OC⋅OD的取值范围为( )
    A.−1,16B.−1,16C.−1,134D.−1,134
    【变式6-1】(2024·湖北黄石·三模)已知Mx0,y0为双曲线x2−y2=4上的动点,x0>0,y0≥0,直线l1:x0x−y0y=4与双曲线的两条渐近线交于P,Q两点(点P在第一象限),R与Q在同一条渐近线上,则RP⋅RQ的最小值为( )
    A.−8B.−4C.0D.−2
    【变式6-2】(2024·福建厦门·二模)已知A−2,0,B2,0,P为平面上的一个动点.设直线AP,BP的斜率分别为k1,k2,且满足k1⋅k2=−34.记P的轨迹为曲线Γ.
    (1)求Γ的轨迹方程;
    (2)直线PA,PB分别交动直线x=t于点C,D,过点C作PB的垂线交x轴于点H.HC⋅HD是否存在最大值?若存在,求出最大值;若不存在,说明理由.
    【变式6-3】(2023·上海奉贤·一模)已知椭圆x2a2+y2b2=1(a>b>0)的焦距为23,离心率为32,椭圆的左右焦点分别为F1、F2,直角坐标原点记为O.设点P0,t,过点P作倾斜角为锐角的直线l与椭圆交于不同的两点B、C.
    (1)求椭圆的方程;
    (2)设椭圆上有一动点T,求PT⋅TF1−TF2的取值范围;
    (3)设线段BC的中点为M,当t≥2时,判别椭圆上是否存在点Q,使得非零向量OM与向量PQ平行,请说明理由.
    【题型7 参数的取值范围问题】
    【例7】(23-24高二上·北京平谷·期末)已知椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的左右顶点距离为26,离心率为22.
    (1)求椭圆C的标准方程;
    (2)设过点(0,1),斜率存在且不为0的直线l与椭圆C交于A,B两点,求弦AB垂直平分线的纵截距的取值范围.
    【变式7-1】(2024·浙江温州·一模)已知抛物线x2=4y的焦点为F,抛物线上的点Ax0,y0处的切线为l.
    (1)求l的方程(用x0,y0表示);
    (2)若直线l与y轴交于点B,直线AF与抛物线交于点C,若∠ACB为钝角,求y0的取值范围.
    【变式7-2】(2024·江西宜春·模拟预测)已知双曲线C:x2a2−y2b2=1(a>0,b>0)的焦距为6,过点P(0,1)的直线l与C交于A,B两点,且当l与x轴平行时,|AB|=23.
    (1)求C的方程;
    (2)记C的右顶点为T,若点A,B均在C的左支上,直线AT,BT分别与y轴交于点M,N,且PM=λPO,PN=μPO,求λ+μ的取值范围.
    【变式7-3】(2024·安徽淮北·二模)如图,已知椭圆Γ:x2a2+y2b2=1,a>b>0的左右焦点为F1,F2,短轴长为6,A为Γ上一点,G1,12为△AF1F2的重心.

    (1)求椭圆Γ的方程;
    (2)椭圆Γ上不同三点B,C,D,满足CF2⊥OF2,且BF2,CF2,DF2成等差数列,线段BD中垂线交y轴于E点,求点E纵坐标的取值范围;
    (3)直线l:y=kx−2与Γ交于M,N点,交y轴于P点,若PM=λPN,求实数λ的取值范围.
    一、单选题
    1.(2024·山东泰安·模拟预测)已知点M在椭圆C:x2+y29=1上,F1,F2是该椭圆的两个焦点,则MF12+MF22的最小值为( )
    A.9B.12C.16D.18
    2.(2024·四川成都·三模)已知点P,Q分别是抛物线C:y2=4x和圆E:x2+y2−10x+21=0上的动点,若抛物线C的焦点为F,则2PQ+QF的最小值为( )
    A.6B.2+25C.43D.4+23
    3.(2024·全国·模拟预测)已知椭圆Γ:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,点P在椭圆Γ上,且PF1⋅PF2=0.若PF1PF2∈1,3,则椭圆Γ的离心率的取值范围是( )
    A.23,1B.22,104C.12,58D.12,4−23
    4.(2024·西藏林芝·模拟预测)已知抛物线y2=8x上一点P到准线的距离为d1,到直线l:4x−3y+12=0的距离为d2,则d1+d2的最小值为( )
    A.1B.2C.3D.4
    5.(2024·广东梅州·二模)已知点F为双曲线C:x23−y2=1的右焦点,点N在x轴上(非双曲线顶点),若对于在双曲线C上(除顶点外)任一点P,∠FPN恒是锐角,则点N的横坐标的取值范围为( )
    A.2,143B.2,173
    C.3,2∪2,143D.3,173
    6.(2024·全国·模拟预测)已知O为坐标原点,直线l:y=kx+mk>0与双曲线x2−y29=1相交且只有一个交点,与椭圆x225+y216=1交于M,N两点,则△OMN面积的最大值为( )
    A.10B.12C.14D.16
    7.(2024·全国·模拟预测)已知点A−2,2为抛物线C:x2=2py上一点,P为C上不同于点A的一个动点,过P作PA的垂线与C交于另一点B,则点B的横坐标的取值范围是( )
    A.−∞,−6∪2,+∞B.−∞,−2∪6,+∞
    C.−∞,−6∪2,+∞D.−∞,−2∪6,+∞
    8.(2024·全国·模拟预测)已知双曲线C:x2a2−y2b2=1a>0,b>0的左、右焦点分别为F1,F2,F1F2=4,且C的一条渐近线与直线l:3x−y+1=0平行.A,B,D,E分别是C在第一、二、三、四象限内的四点,且四边形ABDE是平行四边形.若A,E,F2三点共线,则△ADE面积的最小值为( )
    A.12B.24C.16D.8
    二、多选题
    9.(2024·全国·模拟预测)已知双曲线C:x23−y2=1的右焦点为F,动点M,N在直线l:x=32上,且FM⊥FN,线段FM,FN分别交C于P,Q两点,过P作l的垂线,垂足为R.设△FMN的面积为S1,△FPQ的面积为S2,则( )
    A.S1的最小值为12B.PRPF=32
    C.MP⋅NFMN⋅PF为定值D.S1S2的最小值为26
    10.(2024·湖北·模拟预测)已知抛物线x2=2py(p>0)的焦点为F,过点F的直线l与抛物线交于A、B两点(点A在第一象限),1|FA|与1|FB|的等差中项为12.抛物线在点A、B处的切线交于点M,过点M且垂直于y轴的直线与y轴交于点N,O为坐标原点,P为抛物线上一点,则下列说法正确的是( )
    A.p=1B.tan∠AOB的最大值为−43
    C.|PN||PF|的最大值为2D.MA2+MB2的最小值为16
    11.(2024·河南南阳·模拟预测)已知椭圆W:x24+y2=1,点F1,F2分别为W的左、右焦点,点C,D分别为W的左、右顶点,过原点且斜率不为0的直线l与W交于A,B两点,直线AF2与W交于另一点M,则( )
    A.W的离心率为32
    B.AF2的最小值为2−3
    C.W上存在一点P,使∠CPD=2π3
    D.△ABM面积的最大值为2
    三、填空题
    12.(2024·辽宁锦州·模拟预测)在平面直角坐标系xOy中,已知双曲线M:x2m−y2=1经过点A2,1,点B与点A关于原点对称,C为M上一动点,且C异于A,B两点.若△BCT的重心为A,点D8,4,则DT的最小值 .
    13.(2024·安徽·一模)椭圆C:x24+y2=1的左右焦点分别为F1、F2,点M为其上的动点.当∠F1MF2为钝角时,点M的横坐标的取值范围是 .
    14.(2024·全国·模拟预测)已知直线tx−y−t=0(0b>0)的左焦点为F,C上任意一点到F的距离的最大值和最小值之积为1,离心率为63.
    (1)求C的方程;
    (2)设过点R1,13的直线l与C交于M,N两点,若动点P满足PM=λMR,PN=−λNR,动点Q在椭圆C上,求PQ的最小值.
    16.(2024·山东泰安·模拟预测)已知直线l:kx−y−k=0分别与x轴,直线x=−1交于点A,B,点P是线段AB的垂直平分线上的一点(P不在x轴负半轴上)且tan∠ABP=k.
    (1)求点P的轨迹C的方程;
    (2)设l与C交于E,F两点,点M在C上且满足AE⋅AM=0,延长MA交C于点N,求EM→⋅NF⃗的最小值.
    17.(2024·山东济南·二模)已知点B4,3是双曲线T:x2a2−y2=1上一点,T在点B处的切线与x轴交于点A.
    (1)求双曲线T的方程及点A的坐标;
    (2)过A且斜率非负的直线与T的左、右支分别交于N,M.过N做NP垂直于x轴交T于P(当N位于左顶点时认为N与P重合).C为圆E:(x−1)2+(y+2)2=1上任意一点,求四边形MBPC的面积S的最小值.
    18.(2024·新疆·三模)已知椭圆C1:x2a2+y2b2=1a>b>0的左右焦点分别为F1,F2,离心率为12,过抛物线C2:y2=2ax焦点的直线交抛物线于M,N两点,MN的最小值为4.连接MO,NO并延长分别交C1于A,B两点,且点A与点M,点B与点N均不在同一象限,△OMN与△OAB的面积分别记为S△OMN,S△OAB.
    (1)求C1和C2的方程;
    (2)记λ=S△OMNS△OAB,求λ的最小值.
    19.(2024·江西·一模)已知双曲线C:x2a2−y2b2=1(a>0,b>0)的一条渐近线的倾斜角为π3,C的右焦点F到该渐近线的距离为23.
    (1)求C的方程;
    (2)若过F的直线与C的左、右支分别交于点A,B,与圆O:x2+y2=a2交于与A,B不重合的M,N两点.
    (ⅰ)求直线AB斜率的取值范围;
    (ⅱ)求AB⋅MN的取值范围.
    重难点32 圆锥曲线中的参数范围及最值问题【七大题型】
    【新高考专用】
    TOC \ "1-3" \h \u
    \l "_Tc32183" 【题型1 弦长最值及范围问题】 PAGEREF _Tc32183 \h 2
    \l "_Tc16603" 【题型2 离心率的取值范围问题】 PAGEREF _Tc16603 \h 5
    \l "_Tc16498" 【题型3 三角形(四边形)面积的最值及范围问题】 PAGEREF _Tc16498 \h 8
    \l "_Tc2261" 【题型4 长度(距离)的最值及范围问题】 PAGEREF _Tc2261 \h 15
    \l "_Tc13223" 【题型5 斜率的最值及范围问题】 PAGEREF _Tc13223 \h 20
    \l "_Tc23286" 【题型6 向量数量积的最值及范围问题】 PAGEREF _Tc23286 \h 25
    \l "_Tc4779" 【题型7 参数的取值范围问题】 PAGEREF _Tc4779 \h 30
    1、圆锥曲线中的参数范围及最值问题
    圆锥曲线中的参数范围及最值问题是高考的重点、热点内容,从近几年的高考情况来看,此类问题考查频率较高,此类问题一般有长度、距离、面积、数量积、离心率等几何量的范围或最值问题,各类题型都有考查,在解答题中考查时难度较高;复习时要加强此类问题的训练,灵活求解.
    【知识点1 圆锥曲线中的最值问题】
    1.处理圆锥曲线最值问题的求解方法
    圆锥曲线中的最值问题类型较多,解法灵活多变,但总体上主要有两种方法:
    (1)几何法:若题目的条件和结论能明显体现几何特征及意义,则考虑利用图形性质来解决.
    (2)代数法:若题目的条件和结论能体现一种明确的函数,则可首先建立目标函数,再求这个函数的最
    值,求函数最值的常用方法有配方法、判别式法、基本不等式法及函数的单调性法等.
    2.圆锥曲线中的最值问题的解题思路
    (1)建立函数模型,求解函数的值域或最值(切莫忘记定义域的考查);
    (2)构建不等关系.
    【注意】若求解长度、距离、面积、数量积、离心率等具有具体几何意思的量的范围或最值问题时,一般可采用函数模型;若求解参量(诸如k、m等)、离心率等范围或最值问题时,一般可采用构造不等关系的方法解决.当然以上的区分并不是绝对的,当一个思路不能解决或不好解决时,应及时切换成另一思路.
    【知识点2 圆锥曲线中的参数范围问题】
    1.圆锥曲线中的参数范围问题的求解策略:
    结合题目条件,构建所求几何量的含参函数,并且进一步找到自变量的范围,进而求出其值域,即所求参数的范围.
    【题型1 弦长最值及范围问题】
    【例1】(2024·湖北武汉·模拟预测)设抛物线C:y=4x2的焦点为F,过焦点F的直线与抛物线C相交于A,B两点,则|AB|的最小值为( )
    A.1B.12C.14D.18
    【解题思路】联立方程得韦达定理,即可根据焦点弦公式求解.
    【解答过程】由C:y=4x2得x2=14y,F0,116,
    由题意可知直线AB的斜率存在,故设其方程为y=kx+116,
    联立y=kx+116与x2=14y可得x2−14kx−164=0,
    设Ax1,y1,Bx2,y2,则x1+x2=14k,故y1+y2=kx1+x2+18=14k2+18,
    因此|AB|=y1+y2+18=14k2+14≥14,当且仅当k=0时取等号,
    故选:C.
    【变式1-1】(2024·云南昆明·模拟预测)已知直线l是圆C:x2+y2=1的切线,且l与椭圆E:x23+y2=1交于A,B两点,则|AB|的最大值为( )
    A.2B.3C.2D.1
    【解题思路】由直线与圆相切分析得圆心到直线距离为1,再分类讨论直线斜率是否存在的情况,存在时假设直线方程,进一步联立椭圆方程结合韦达定理得出弦长表达式,最后化简用基本不等式得出结果.
    【解答过程】∵直线l是圆C:x2+y2=1的切线,
    ∴圆心O到直线l的距离为1,
    设A(x1,y1),Bx2,y2,
    ①当AB⊥x轴时, |AB|=263.
    ②当AB与x轴不垂直时,设直线AB的方程为y=kx+m.
    由已知 |m|1+k2=1 得 m2=k2+1 .
    把y=kx+m代入椭圆方程,整理得(3k2+1)x2+6kmx+3m2−3=0,
    .x1+x2=−6km3k2+1,x1x2=3(m2−1)3k2+1
    ∴|AB|2=(1+k2)(x2−x1)2
    =(1+k2)36k2m2(3k2+1)2−12(m2−1)3k2+1
    =12(k2+1)(3k2+1−m2)(3k2+1)2=24k2(k2+1)(3k2+1)2=83+8k2−139k4+6k2+1
    令t=k2−13(t∈R)
    原式=83+8t3t+22=83+89t+4t+12
    ≤83+829t×4t+12=3
    当且仅当9t=4t 即t=±23 时等号成立.
    综上所述ABmax=3.
    故选:B.
    【变式1-2】(2024·河南·模拟预测)已知椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,点P3,3为椭圆C上一点,且△PF1F2的面积为26.
    (1)求椭圆C的标准方程;
    (2)若倾斜角为π4的直线l与C相交于两个不同的点A,B,求AB的最大值.
    【解题思路】(1)借助椭圆上的点的坐标,△PF1F2的面积与a2=b2+c2计算即可得;
    (2)设出直线方程,联立曲线,借助韦达定理与弦长公式计算即可得.
    【解答过程】(1)由题意可得3a2+3b2=112×2c×3=26a2=b2+c2,解得a2=12b2=4c2=8,
    故椭圆C的标准方程为x212+y24=1;
    (2)k=tanπ4=1,故可设lAB:y=x+t,Ax1,y1,Bx2,y2,
    联立x212+y24=1y=x+t,消去y可得4x2+6tx+3t2−12=0,
    Δ=36t2−163t2−12=1216−t2>0,即−40的离心率为2.且经过点2,3.
    (1)求C的方程;
    (2)若直线l与C交于A,B两点,且OA⋅OB=0(点O为坐标原点),求AB的取值范围.
    【解题思路】(1)根据离心率以及经过的点即可联立求解曲线方程;
    (2)联立直线与双曲线方程得韦达定理,进而根据向量的数量积的坐标运算化简得3k2+3=2m2,根据弦长公式,结合不等式即可求解,
    【解答过程】(1)由题意可得4a2−9b2=1a2+b2a2=2,解得a2=1,b2=3,
    故双曲线方程为C:x2−y23=1.
    (2)当直线l斜率不存在时,可设AxA,yA,BxA,−yA,
    则OA=xA,yA,OB=xA,−yA,
    将其代入双曲线方程xA2−yA23=1,
    又OA⋅OB=xA2−yA2=0,解得yA=±62,
    此时AB=2yA=6,
    当直线l斜率存在时,设其方程为y=kx+m,设Ax1,y1,Bx2,y2,
    联立y=kx+mx2−y23=1⇒3−k2x2−2kmx−m2−3=0,
    故3−k2≠0x1+x2=2km3−k2x1x2=−m2−33−k2Δ=4k2m2+12m2+13−k2=12m2−k2+3>0,
    则OA⋅OB=x1x2+y1y2=x1x2+kx1+mkx2+m
    =1+k2x1x2+kmx1+x2+m2=1+k2−m2−33−k2+km2km3−k2+m2=0,
    化简得3k2+3=2m2,此时Δ=6k2+9>0,
    所以AB=1+k2x1−x2=1+k2⋅x1+x22−4x1x2
    =1+k22km3−k22−4−m2−33−k2 =1+k212m2−k2+33−k22
    =6k4+10k2+9k4−6k2+9=61+16k2k4−6k2+9,
    当k=0时,此时AB=6,
    当k≠0时,此时AB=6⋅1+16k2+9k2−6,
    ∵3−k2≠0,∴k2+9k2>2k2⋅9k2=6,故16k2+9k2−6>0,
    因此AB=6⋅1+16k2+9k2−6>6,
    综上可得AB∈6,+∞.
    【题型2 离心率的取值范围问题】
    【例2】(2024·河南濮阳·模拟预测)点M是椭圆x2a2+y2b2=1a>b>0上的点,以M为圆心的圆与x轴相切于椭圆的焦点F,圆M与y轴相交于P,Q两点,若△PQM是锐角三角形,则椭圆离心率的取值范围是( )
    A.2−3,1B.5−12,1
    C.6−22,1D.6−22,5−12
    【解题思路】根据MF⊥x轴可设Mc,y,代入椭圆方程可求得圆M的半径,根据△PMQ为锐角三角形,可构造关于a,c的齐次不等式,进而配凑出离心率e,解不等式即可求得结果.
    【解答过程】∵圆M与x轴相切于焦点F,∴MF⊥x轴,可设Mc,y,
    ∵M在椭圆上,∴c2a2+y2b2=1,解得:y=±b2a,∴圆M的半径为b2a;
    作MN⊥y轴,垂足为N,
    ∵MP=MQ,∴∠PMN=∠NMQ,
    ∵△PMQ为锐角三角形,∴∠NMQc>22×b2a,
    ∴ac0)的左、右焦点分别为F1−c,0,F2c,0,抛物线C2:x2=2py(p>0),椭圆C1与抛物线C2相交于不同的两点A,B,且四边形ABF1F2的外接圆直径为5c2,若b>c,则椭圆C1的离心率的取值范围是( )
    A.55,22B.22,255C.55,255D.255,1
    【解题思路】先利用椭圆与抛物线的对称性分析得四边形ABF1F2的外接圆就是△BF1F2的外接圆,再利用正弦定理求得sin∠F1BF2,再利用椭圆中焦点三角形的性质得到∠F1MF2=θ的取值范围,从而得到关于a,b,c的齐次不等式,解之即可得解.
    【解答过程】如图,由椭圆与抛物线的对称性,知点A,B关于y轴对称,
    四边形ABF1F2是等腰梯形,易知四边形ABF1F2的外接圆就是△BF1F2的外接圆,
    设四边形ABF1F2的外接圆半径为R.
    在△BF1F2中,由正弦定理,知2csin∠F1BF2=2R=5c2,∴sin∠F1BF2=45,
    记椭圆C1的上顶点为M,∠F1MF2=θ,坐标原点为O,
    易知∠F1BF2c,则tanθ2=tan∠F1MO=cb

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