高考数学二轮复习提升培优专题16圆锥曲线综合问题多选题(解析版)
展开专题16 圆锥曲线综合问题 多选题(新高考通用)
1.(2023·广东·校联考模拟预测)已知双曲线:(,),的左、右焦点分别为,,为上一点,则以下结论中,正确的是( )
A.若,且轴,则的方程为
B.若的一条渐近线方程是,则的离心率为
C.若点在的右支上,的离心率为,则等腰的面积为
D.若,则的离心率的取值范围是
【答案】AD
【分析】由双曲线上一点,及轴,可得的值,即可求得双曲线方程,从而判断A;根据双曲线渐近线方程与离心率的关系即可判断B;根据双曲线的离心率与焦点三角形的几何性质即可求得等腰的面积,从而判断C;由已知结合正弦定理与双曲线的定义、焦半径的取值范围即可求得双曲线离心率的范围,从而判断D.
【详解】对于A,若,且轴,则,,
所以,则,所以,则的方程为,故A正确;
对于B,若的一条渐近线方程是,则,离心率,故B不正确;
对于C,若的离心率为,则,所以,若点在的右支上,为等腰三角形,则,连接,如图,
则是直角三角形,所以,故C不正确;
对于D,若,由正弦定理得,可知点在双曲线的左支上,故,
则,又,所以,整理得,解得,
所以的离心率的取值范围是,故D正确.
故选:AD.
2.(2023·浙江·模拟预测)已知抛物线的焦点为F,准线与x轴的交点为M,过点F的直线l与抛物线C相交于A,B两点(点A在第一象限),过A,B点作准线的垂线,垂足分别为.设直线l的倾斜角为,当时,.则下列说法正确的是( )
A.有可能为直角
B.
C.Q为抛物线C上一个动点,为定点,的最小值为
D.过F点作倾斜角的角平分线FP交抛物线C于P点(点P在第一象限),则存在,使
【答案】ABD
【分析】根据给定条件,求出抛物线方程,再逐项分析、计算判断作答.
【详解】依题意,点,准线方程为,设,直线,
由消去x得:,,
当时,,,,
解得,抛物线,,
对于A,当时,,有,为直角,A正确;
对于B,,,,,
因此,即,而,则,B正确;
对于C,显然点E在抛物线C内,,当且仅当点Q是直线EF与抛物线C的交点时取等号,C错误;
对于D,由,,得,
,同理,
,
令,而,解得,则,D正确.
故选:ABD
3.(2023秋·浙江·高三期末)如图,已知抛物线,M为x轴正半轴上一点,,过M的直线交于B,C两点,直线交抛物线另一点于D,直线交抛物线另一点于A,且点在第一象限,则( )
A. B. C. D.
【答案】AD
【分析】设,得,由直线的方程以及根与系数关系求得,由直线的方程以及根与系数关系求得,根据弦长公式求得,进而求得,根据三角形的面积公式求得
【详解】设,则,设直线,
由消去并化简得,
A选项:所以,同理可得,所以,故A正确;
B选项:,故B错误;
C选项:同理可得,所以,所以,所以,
令,,
则,
所以,故C错误;
D选项:,故D正确.
故选:AD
4.(2023·浙江嘉兴·统考模拟预测)已知椭圆,,分别为椭圆的左右顶点,为椭圆的上顶点.设是椭圆上一点,且不与顶点重合,若直线与直线交于点,直线与直线交于点,则( )
A.若直线与的斜率分别为,,则
B.直线与轴垂直
C.
D.
【答案】ABC
【分析】设,由斜率公式及点在椭圆上可得判断A,联立直线的方程求出、坐标,由条件可得即可判断B,求出中点在上,即可判断CD.
【详解】如图,
设,则,故A正确;
直线的方程为,直线的方程为,联立得,即,
同理可得,因为,所以,所以,则直线与轴垂直,故B正确;
同理,所以,故的中点在直线上,故C正确;D错误,
故选:ABC.
5.(2023春·重庆沙坪坝·高三重庆八中校考阶段练习)已知双曲线()的左、右焦点分别为,直线交双曲线于两点,点为上一动点记直线的斜率分别为, 若,且到的渐近线的距离为,则下列说法正确的是( )
A.双曲线的离心率为
B.过右焦点的直线与双曲线相交两点,线段长度的最小值为4
C.若的角平分线与轴交点为,则
D.若双曲线在处的切线与两渐近线交于两点,则
【答案】ACD
【分析】首先由已知条件求得双曲线方程为,求出离心率判断A,由双曲线的性质求得最小值判断B,利用角平分线定理求得,计算三角形面积判断C,设,由导数求得切线方程后,求出点坐标,计算三角形面积判断D.
【详解】由题意知,
设,,则,
,,相减整理得,
,
,故,双曲线的方程为,
对于A:,故,选项A正确;
对于B:因实轴长,故选项B错误;
对于C:记,,,,,由角平分线定理得:,又,所以,于是,所以,,故选项C正确;
对于D:设,,,,
时,,,,
切线方程为,整理得,
同理时,,,,,
切线方程为,整理得,
时,或,切线方程为或,切线方程也可表示为,
所以过的切线方程为,与渐近线联立解得,故;与渐近线联立,解得,
于是,故选项D正确,
故选:ACD
6.(2023·重庆沙坪坝·高三重庆八中校考阶段练习)加斯帕尔·蒙日(如图甲)是18~19世纪法国著名的几何学家,他在研究圆锥曲线时发现:椭圆的任意两条互相垂直的切线的交点都在同一个圆上,其圆心是椭圆的中心,这个圆被称为“蒙日圆”(图乙).已知长方形R的四边均与椭圆相切,则下列说法正确的是( )
A.椭圆C的离心率为 B.椭圆C的蒙日圆方程为
C.椭圆C的蒙日圆方程为 D.长方形R的面积最大值为18
【答案】CD
【分析】由结合离心率公式判断A;当长方体R的对称轴恰好就是的对称轴椭圆C时,求出蒙日圆的半径,进而判断BC;设长方体R的长为,宽为,由基本不等式判断D.
【详解】由题意可知,则椭圆C的离心率为,故A错误;
当长方体R的对称轴恰好就是椭圆C的对称轴时,其长为宽为,
所以椭圆C的蒙日圆的半径为,即椭圆C的蒙日圆方程为,故C正确,B错误;
设长方体R的长为,宽为,则,长方形R的面积为,
当且仅当时,取等号,即长方形R的面积最大值为18,故D正确;
故选:CD
7.(2023·辽宁·校联考模拟预测)已知F是抛物线的焦点,点在抛物线W上,过点F的两条互相垂直的直线,分别与抛物线W交于B,C和D,E,过点A分别作,的垂线,垂足分别为M,N,则( )
A.四边形面积的最大值为2
B.四边形周长的最大值为
C.为定值
D.四边形面积的最小值为32
【答案】ACD
【分析】根据给定条件,求出抛物线的方程,确定四边形形状,利用勾股定理及均值不等式计算判断A,B;设出直线的方程,与抛物线方程联立,求出弦长即可计算推理判断C,D作答.
【详解】因为点在抛物线上,
所以,故,,
抛物线的焦点的坐标为,
因为,,
所以,当且仅当时,等号成立,
所以四边形面积的最大值为2,故A正确.
由,
得,即,
当且仅当时,等号成立,
所以四边形周长的最大值为,故B不正确.
设直线的方程为,联立消x得,
方程的判别式,
设,,则,
则,
同理得,
,C正确.
,所以,
当且仅当时,等号成立,
此时,故D正确.
故选:ACD.
8.(2023·辽宁·校联考一模)抛物线的焦点为,准线为,经过上的点作的切线m,m与y轴、l、x轴分别相交于点N、P、Q,过M作l垂线,垂足为,则( )
A. B.为中点
C.四边形是菱形 D.若,则
【答案】BCD
【分析】设与轴交点为,则未必是的中点,即可判断A,利用韦达定理表示出的坐标可判断B,根据菱形的判定定理可判断C,利用三角形的全等关系可判断D.
【详解】
设,可知斜率存在,可设,
将代入可得,由,即可得,
因此,令解得,所以,
又因为,,
要使,则必需为中点,则必有,即,
所以当且仅当时,才成立,无法满足任意性,A错误;
中令,于是,
因为,,所以为中点,选项B正确.
因为,所以是的垂直平分线,
而轴,所以四边形是菱形,选项C正确;
,由,可得,所以.
因为,所以,选项D正确.
故选:BCD.
9.(2023·河北邯郸·统考一模)已知双曲线C:的左、右焦点分别是,,过作圆的切线l,切点为M,且直线l与双曲线C的左、右两支分别交于A,B两点,则下列结论正确的是( )
A.若,,则
B.若,则双曲线C的渐近线方程为
C.若,则双曲线C的离心率是
D.若M是的中点,则双曲线C的离心率是
【答案】ABD
【分析】,,,根据选项中的条件,求出和,利用双曲线的定义,求出渐近线方程和离心率等结果.
【详解】如图所示,
对于A:由,,得,所以,,.
设,则.
在中,由余弦定理可得,解得,
则,,从而,故A正确;
对于B:由,得,因为O为的中点,所以M为的中点.
由题意可知,,则,.
由双曲线的定义可得,即,
则双曲线C的渐近线方程为,故B正确;
对于C:由,得,则.
在中,由余弦定理可得,
整理得,则,故C错误;
对于D:因为M,O分别是,的中点,所以,所以,.
由双曲线的定义可得,即,则,故D正确.
故选:ABD
10.(2023·山东潍坊·统考一模)双曲线的光学性质:从双曲线的一个焦点发出的光线,经双曲线反射后,反射光线的反向延长线经过双曲线的另一个焦点.由此可得,过双曲线上任意一点的切线.平分该点与两焦点连线的夹角.已知分别为双曲线的左,右焦点,过右支上一点作直线交轴于点,交轴于点.则( )
A.的渐近线方程为 B.点的坐标为
C.过点作,垂足为,则 D.四边形面积的最小值为4
【答案】ACD
【分析】根据方程,可直接求出渐近线方程,即可判断A项;由已知可得,进而结合双曲线方程,即可得出点的坐标,即可判断B项;根据双曲线的光学性质可推得,点为的中点.进而得出,结合双曲线的定义,即可判断C项;由,代入利用基本不等式即可求出面积的最小值,判断D项.
【详解】对于A项,由已知可得,,所以的渐近线方程为,故A项正确;
对于B项,设,则,整理可得.
又,所以,所以有,解得,所以点的坐标为,故B项错误;
对于C项,如上图,显然为双曲线的切线.
由双曲线的光学性质可知,平分,延长与的延长线交于点.
则垂直平分,即点为的中点.
又是的中点,所以,,故C项正确;
对于D项,,
当且仅当,即时,等号成立.
所以,四边形面积的最小值为4,故D项正确.
故选:ACD.
【点睛】思路点睛:C项中,结合已知中,给出的双曲线的光学性质,即可推出.
11.(2023·山东临沂·统考一模)抛物线有如下光学性质:由其焦点射出的光线经抛物线反射后,沿平行于抛物线对称轴的方向射出.反之,平行于抛物线对称轴的入射光线经抛物线反射后必过抛物线的焦点.已知抛物线,为坐标原点,一束平行于轴的光线从点射入,经过上的点反射后,再经过上另一点反射后,沿直线射出,经过点,则()
A.
B.延长交直线于点,则,,三点共线
C.
D.若平分,则
【答案】AB
【分析】根据题设和抛物线和性质得到点,,将点代入抛物线的方程得到,从而求出直线的方程,联立直线和抛物线得到点的坐标,即可判断选项A和C,又结合直线和直线得到点,即可判断B选项,若平分,得到,转化为直线斜率和直线的斜率的关系式即可求出.
【详解】由题意知,点,,如图:
将代入,得,所以,则直线的斜率,
则直线的方程为,即,
联立,得,解得,,
又时,,则
所以,所以A选项正确;
又 ,所以C选项错误;
又知直线轴,且,则直线的方程为,
又,所以直线的方程为,
令,解得,即,在直线上,
所以,,三点共线,所以B选项正确;
设直线的倾斜角为(),斜率为,直线的倾斜角为,
若平分,即,即,
所以,则,且,解得,
又,解得:,所以D选项错误;
故选:AB.
12.(2023秋·湖北武汉·高三统考期末)已知点是曲线:上的动点,点是直线上的动点.点是坐标原点,则下列说法正确的有( )
A.原点在曲线上
B.曲线围成的图形的面积为
C.过至多可以作出4条直线与曲线相切
D.满足到直线的距离为的点有3个
【答案】ACD
【分析】分类讨论后,根据对称性画出函数图像,从而可以进一步求解.
【详解】对于A:将原点坐标代入,正确,故A选项正确;
对于B:当时,
曲线:,
即,
即,
第一象限内曲线与坐标轴围成的图形的面积为,
所以总面积为:.
故选项B错误;
由函数图像知过至多可以作出4条直线与曲线相切,故选项C正确;
原点到直线的距离为:满足到直线的距离为的点有共3个,故选项D正确.
故选:ACD.
13.(2023春·湖北·高三校联考阶段练习)过椭圆外一点作椭圆的两条切线,切点分别为,若直线的斜率之积为(为常数),则点的轨迹可能是( )
A.两条直线 B.圆的一部分
C.椭圆的一部分 D.双曲线的一部分
【答案】BCD
【分析】设出切线方程且斜率为,联立椭圆化简使判别式等于零得到关于等式,根据判别式及二次方程和韦达定理可得的范围及,根据的不同取值分别判断关于方程所对应的轨迹即可.
【详解】解:依题意可知直线和直线的斜率存在,
设过的椭圆的切线方程为,
联立化简可得:
,
取,
即,
且有,且上式两根分别为,
则上式的判别式,
整理得,符合题意,所以,
①若,则,
即点的轨迹是直线(两条)的一部分;
②若,则,即点的轨迹是直线(两条)的一部分;
若且,整理可得,
③当时,12,
轨迹方程可化为,即点的轨迹是圆的一部分;
④当或时,,且,
由于,且,所以点的轨迹是椭圆的一部分;
⑤当时,,表示焦点在轴上的双曲线,
由于,所以点的轨迹是双曲线的一部分.
故选:BCD
【点睛】思路点睛:该题考查直线与圆锥曲线的综合问题,属于难题,关于求轨迹方程的思路有:
(1)已知轨迹,建立合适的轨迹方程,用待定系数求解;
(2)未知轨迹,求哪点轨迹设哪点坐标为,根据题意建立关于的等式即可;
(3)轨迹不好判断,等式关系不好找时,找要求的轨迹点与题中的定点或定直线之间的定量关系,根据转化找出轨迹特点,建立轨迹方程,用待定系数求解.
14.(2023·湖南·模拟预测)已知O为坐标原点,,分别是双曲线E:的左、右焦点,P是双曲线E的右支上一点,若,双曲线E的离心率为,则下列结论正确的是( )
A.双曲线E的标准方程为
B.双曲线E的渐近线方程为
C.点P到两条渐近线的距离之积为
D.若直线与双曲线E的另一支交于点M,点N为PM的中点,则
【答案】ACD
【分析】根据双曲线定义及离心率求出得到双曲线的标准方程,即可求出渐近线方程判断AB,再由点到渐近线的距离判断C,点差法可判断D.
【详解】根据双曲线的定义得,,故,由,得,
所以,所以双曲线E的标准方程为,渐近线方程为,即,所以A正确,B不正确;
设,则点P到两条渐近线的距离之积为,所以C正确;
设,,因为P,M在双曲线E上,所①,②,
①-②并整理得,,即,所以,所以D正确.
故选:ACD.
15.(2023·湖南张家界·统考二模)过抛物线的焦点F的直线交抛物线E于A,B两点(点A在第一象限),M为线段AB的中点.若,则下列说法正确的是( )
A.抛物线E的准线方程为
B.过A,B两点作抛物线的切线,两切线交于点N,则点N在以AB为直径的圆上
C.若为坐标原点,则
D.若过点且与直线垂直的直线交抛物线于C,D两点,则
【答案】BC
【分析】对于A项,方法一:运用韦达定理及抛物线定义表示、代入解方程即可;方法二:运用求解即可;对于B项,运用导数几何意义分别求得、,将的值代入计算即可;对于C项,运用韦达定理及抛物线弦长公式求得、及的值,进而求出点M坐标,运用两点间距离公式求得即可;对于D项,方法一:将中的斜率k换成可求得,进而求得的值;方法二:运用抛物线焦点弦长公式可得,进而求得的值.
【详解】对于A项,方法一:由题意可设过点的直线l的方程为,,设,,
联立方程组消去x整理得,可得.
因为,所以则,解得,所以抛物线,故抛物线E的准线方程为,故A项错误;
方法二:∵,∴,,
又∵,∴,解得:,
所以抛物线E:,故抛物线E的准线方程为,故A项错误;
对于B项,设,,抛物线,,,
易得,,所以,
所以直线NA,NB垂直,所以点N在以AB为直径的圆上,故B项正确;
对于C项,由A项知,抛物线E:,则直线l的方程为,,设,,
,
所以,,
又因为,所以,,,
所以,解得:,
所以,所以,
所以,,即:,
所以,故C项正确;
对于D项,方法一:由C项知,,,
又因为直线l垂直于直线m ,
所以,
所以.故D项错误.
方法二:由题意知.设直线的倾斜角为,由,,
易得直线的方程为,,,
根据焦点弦长公式可得,
所以.故D项错误.
故选:BC.
16.(2023春·湖南·高三校联考阶段练习)设双曲线的右焦点为,若直线与的右支交于两点,且为的重心,则( )
A.的离心率的取值范围为
B.的离心率的取值范围为
C.直线斜率的取值范围为
D.直线斜率的取值范围为
【答案】AC
【分析】根据重心性质得出中点的坐标,根据直线与的右支交于两点可知点在右支内部,将的坐标代入双曲线中建立不等式,即可得离心率的范围,根据点差法可得直线的斜率与之间等式关系,由不共线建立不等式,解出离心率具体范围,根据离心率的范围及直线的斜率与之间等式关系,即可得斜率的取值范围,解出即可.
【详解】解:设为的中点,根据重心性质可得,
因为,则,
因为直线与的右支交于两点,所以点在双曲线右支内部,
故有,解得,
当直线斜率不存在时,的中点在轴上,
故三点不共线,不符合题意舍,
设直线斜率为,设,
所以,,
因为在双曲线上,所以,
两式相减可得:,
即,
即有成立,
即有,因为不共线,
即,即,即,
所以的离心率的取值范围为,
因为
,
因为,即,
所以,
所以.
故选:AC
【点睛】思路点睛:该题考查直线与圆锥曲线的综合问题,属于难题,关于圆锥曲线中弦中点和直线斜率有关问题的思路有:
(1)设出点的坐标;
(2)根据中点坐标建立等式:,;
(3)将两点代入圆锥曲线中,再对两式作差,用平方差公式对等式变形;
(4)将,及代入等式中即可得出关系.
17.(2023·广东茂名·统考一模)已知抛物线,F为抛物线C的焦点,下列说法正确的是( )
A.若抛物线C上一点P到焦点F的距离是4,则P的坐标为、
B.抛物线C在点处的切线方程为
C.一个顶点在原点O的正三角形与抛物线相交于A、B两点,的周长为
D.点H为抛物线C的上任意一点,点,,当t取最大值时,的面积为2
【答案】ABD
【分析】根据抛物线定义判断A,利用导函数与切线的关系求解B,设点,根据点在抛物线上即可求解C,利用抛物线定义结合图形分析得到直线GH与抛物线C相切时t取最大值,即可求解.
【详解】A选项:由抛物线C的定义知,
解得代入可得,
所以P的坐标为、,故A正确;
B选项:由得,,
切线方抛物线C在点处的切线斜率为,
所以切线方程为,故B正确;
C选项:顶点在原点O的正三角形与抛物线相交与A、B两点,
设正三角形的边长为,则根据对称性可得
且点在抛物线上,所以,解得,
所以这个正三角形的边长为,故C错误;
D选项:F为抛物线的焦点,过H作HD垂直抛物线C的准线于点D,
如图,
由抛物线的定义知,
当t取最大值时,取最小值,
即直线GH与抛物线C相切.
设直线HG的方程为,
由得,
所以,解得,
此时,即,
所以,故,
所以,故D正确.
故选:ABD.
18.(2023春·广东揭阳·高三校考阶段练习)已知F是抛物线的焦点,过点F作两条互相垂直的直线,,与C相交于A,B两点,与C相交于E,D两点,M为A,B中点,N为D,E中点,直线l为抛物线C的准线,则( )
A.点M到直线l的距离为定值 B.以为直径的圆与y轴相切
C.的最小值为32 D.当取得最小值时,轴
【答案】CD
【分析】设直线方程,并联立抛物线方程,利用根与系数的关系式,求得点M的横坐标,结合抛物线定义,可判断A;利用抛物线定义推得,由此判断B;计算出弦长,可得的表达式,利用基本不等式求得其最小值,判断C;求出的表达式,采用换元法,利用二次函数的单调性求得其最小值,判断D.
【详解】设,,,, ,
直线的方程为,则直线的方程为,
将直线的方程代入,化简整理得,
则,,
故,
所以,,
因为点A到直线l的距离,点B到直线l的距离,
点M到直线l的距离,
又,所以,故A错误;
因为,
所以以为直径的圆的圆心M到l的距离为,
即以为直径的圆与l相切,故B错误;
同理,,所以,,,
则,当且仅当时等号成立,故C正确;
.
设,则,,.
当时,即时,最小,这时,即轴,故D正确,
故选:CD.
19.(2023·广东湛江·统考一模)已知分别为双曲线的左、右焦点,点为双曲线C在第一象限的右支上一点,以A为切点作双曲线C的切线交x轴于点,则下列结论正确的有( )
A.
B.
C.
D.若,且,则双曲线C的离心率
【答案】AB
【分析】利用导数的几何意义求出切线方程即可求得可判断选项C,再根据可判断选项A,利用可判断选项B,根据向量共线的坐标表示与余弦定理可判断D.
【详解】由,得,所以,
则在点处的切线斜率为,
所以在点处的切线方程为,
又有,化简即可得切线方程为,
所以,所以,故C错误;
由,得,又,所以,故A正确;
由,得,
故,
由,得
所以,
所以,
所以,
设点A到x轴的距离为h,
则,
,
,
又,所以,故B正确;
由上可得,
因为,则,得,
,
所以,
解得,故D错误,
故选:AB.
【点睛】关键点点睛:解决本题的关键在于利用导数的几何意义求切点处切线方程为
.
20.(2023·浙江·校联考三模)设椭圆,,为椭圆上一点,,点关于轴对称,直线分别与轴交于两点,则( )
A.的最大值为
B.直线的斜率乘积为定值
C.若轴上存在点,使得,则的坐标为或
D.直线过定点
【答案】BCD
【分析】利用两点间距离公式表示出,结合可得关于的二次函数的形式,通过讨论与二次函数对称轴的位置关系,可求得的最大值,知A错误;利用斜率公式表示出,化简可得定值,知B正确;假设存在,可得,求得横坐标后,代入化简知C正确;表示出直线后,根据直线过定点的求法可知D正确.
【详解】
对于A,在椭圆上,,,
,
由题意知:,的对称轴为,
若,即时,,;
当,即时,,;
综上所述:A错误;
对于B,关于轴对称,,,,
,B正确;
对于C,假设存在点,使得,,则∽,;
直线,直线,,,
,即或,C正确;
对于D,,,,
直线,即,
直线过定点,D正确.
故选:BCD.
【点睛】思路点睛:本题考查直线与椭圆综合应用的问题,解题基本思路是能够利用表示出所需的点的坐标,结合两点间距离公式、斜率公式、三角形相似关系等知识化简所求量,从而确定选项的正误.
21.(2023·江苏连云港·统考模拟预测)已知抛物线C:的焦点为F,直线l与C交于,两点,其中点A在第一象限,点M是AB的中点,作MN垂直于准线,垂足为N,则下列结论正确的是( )
A.若直线l经过焦点F,且,则
B.若,则直线l的倾斜角为
C.若以AB为直径的圆M经过焦点F,则的最小值为
D.若以AB为直径作圆M,则圆M与准线相切
【答案】BC
【分析】A选项,考虑直线斜率为0和不为0两种情况,设出直线方程,联立抛物线方程,得到两根之和,两根之积,由列出方程,求出,A错误;B选项,先得到直线经过抛物线焦点,与A一样,设出直线方程,联立抛物线方程,得到两根之和,两根之积,结合求出直线l的斜率,得到倾斜角;C选项,设,由抛物线定义结合基本不等式得到的最小值;D选项,与C一样,考虑直线l不经过焦点时,得到圆M与准线相离,D错误.
【详解】A选项,由题意得:,准线方程为,
当直线的斜率为0时,此时,直线l与C只有1个交点,不合题意,
故设直线,与联立得:,
故,
则,所以,
解得:,A错误;
B选项,因为,所以三点共线,即直线经过抛物线焦点,
当直线的斜率为0时,此时,直线l与C只有1个交点,不合题意,
故设直线,与联立得:,
故,
因为,所以,
代入中,得到,
即,
因为点A在第一象限,所以,故,即,,
解得:
故直线l的斜率为,设直线l的倾斜角为,则,
解得:,B正确;
C选项,设,过点作⊥准线于点,过点作⊥准线于点P,
因为以AB为直径的圆M经过焦点F,所以⊥,
则,
由抛物线定义可知:,
由基本不等式得:,则,
当且仅当时,等号成立,
故,即,C正确;
D选项,当直线l不经过焦点时,设,
由三角形三边关系可知:,
由抛物线定义可知结合C选项可知:,即,
若以AB为直径作圆M,则圆M与准线相离,D错误.
故选:BC
【点睛】圆锥曲线中最值或范围问题的常见解法:
(1)几何法,若题目的条件和结论能明显体现几何特征和意义,则考虑利用几何法来解决;
(2)代数法,若题目的条件和结论能体现某种明确的函数关系,则可首先建立目标函数,再求这个函数的最值或范围.
22.(2023·河北邢台·校联考模拟预测)已知椭圆的左焦点为,为的上顶点,,是上两点.若,,构成以为公差的等差数列,则( )
A.的最大值是
B.当时,
C.当,在轴的同侧时,的最大值为
D.当,在轴的异侧时(,与不重合),
【答案】ABC
【分析】由题可得,根据椭圆的焦半径的取值范围可判断A,根据结合椭圆方程可求坐标,然后根据余弦定理可判断B,根据椭圆的性质结合基本不等式及斜率公式可判断CD.
【详解】因为椭圆,
所以,,,
又,,构成以为公差的等差数列,则,
不妨设,由题可知,则的最大值是,故A正确;
当时,,设,
则,解得,不妨取,
设,则,解得,
所以或,
当时,又,,此时;
当时,,,
所以,,
综上,当时,,故B正确;
设椭圆的右焦点为,则,,,,,
当,在轴的同侧时,则,关于轴对称,设,则,
所以,由,
所以,当且仅当时取等号,所以的最大值为,故C正确;
当,在轴的异侧时(,与不重合),则,关于原点对称,
设,则,由,可得,
所以,故D错误.
故选:ABC.
23.(2023·福建漳州·统考二模)已知是双曲线的左、右焦点,且到的一条渐近线的距离为,为坐标原点,点,为右支上的一点,则( )
A. B.过点M且斜率为1的直线与C有两个不同的交点
C. D.当四点共圆时,
【答案】ACD
【分析】选项A利用双曲线的定义及性质判断即可,选项B利用直线与双曲线方程联立判断即可,选项C利用双曲线的定义及中线长的公式即可解决,选项D利用圆与双曲线的关系及性质即可.
【详解】设双曲线的半焦距为,一条渐近线为:
因为到的一条渐近线的距离为,
即,
所以,又,所以,故A正确,
对于B,双曲线的渐近线的斜率为1,所以过点M且斜率为1的直线为,
联立,消去得:,只有一个交点,故B错误,
对于C,由双曲线的定义知,,
所以,
因为为的中点,为右支上的一点,
所以,
所以
,
在中,由余弦定理得:
,
则有
即
,故C正确;
对于D,当四点共圆时,所在的圆方程为,
联立得,
因为,
所以,
当点的坐标为时,,
又,所以,
当点的坐标为时,,
又,所以,故D正确,
故选:ACD.
24.(2023·福建泉州·高三统考阶段练习)已知抛物线的焦点为F,过点F的直线l与C交于M,N两点,P为的中点,则下列说法正确的是( )
A.的最小值为4 B.的最大值为4
C.当时, D.当时,
【答案】AD
【分析】考虑直线的斜率不存在时,可得,当直线的斜率存在时,假设直线的方程为,代入抛物线可得,利用抛物线的定义可得,然后结合每个选项进行求解判断即可
【详解】由抛物线可得焦点,准线为,
对于A,当直线l的斜率不存在时,方程为,代入抛物线可得
所以此时;
当直线l的斜率存在时,假设直线的方程为,设
将直线方程代入抛物线可得
,则,
所以,
综上所述,的最小值为4,故A正确;
对于B,当直线l的斜率存在时,,故B错误;
对于C,因为P为的中点,,所以,所以,
则,所以,
将代入可得,解得或,
当时,易得不满足题意;
当时,,所以,故C错误;
对于D,由易得斜率存在,
由P为的中点可得即,
所以,解得,
所以,故D正确;
故选:AD
【点睛】方法点睛:利用韦达定理法解决直线与圆锥曲线相交问题的基本步骤如下:
(1)设直线方程,设交点坐标为;
(2)联立直线与圆锥曲线的方程,得到关于(或)的一元二次方程,必要时计算;
(3)列出韦达定理;
(4)将所求问题或题中的关系转化为、(或、)的形式;
(5)代入韦达定理求解.
25.(2023·山东菏泽·统考一模)已知双曲线的左、右焦点分别为、,过点的直线与双曲线的左、右两支分别交于、两点,下列命题正确的有( )
A.当点为线段的中点时,直线的斜率为
B.若,则
C.
D.若直线的斜率为,且,则
【答案】BCD
【分析】对于A选项,设,代入双曲线,用点差法即可判断;对于B选项,设,表示出和,得出,再结合即可得出结论;对于C选项,设,其中,由双曲线方程,得出,利用两点之间距离公式,分别表示出和,通过做差即可得出结论;对于D选项,根据双曲线的定义,得出,再证出点与点关于直线对称,则,即可得出结论.
【详解】选项A:
设,代入双曲线得,
,两式相减得,
,
∵点为线段的中点,
∴,,
即,,
∴,
,故A错误;
选项B:
设,
,,
,
,
又 ,
,故B正确;
选项C:
设,其中,
则,即,
,
,
,
,
,
,故C正确;
选项D:
,,
,,
,
∵直线的斜率为即,且过点,
∴直线的方程为:,
又∵,,
,
即,
又∵点到直线的距离:,
点到直线的距离:,
即,
∴点与点关于直线对称,
,
,故D正确;
故选:BCD.
【点睛】结论点睛:本题涉及到双曲线中的有关结论:
(1)若点是双曲线上一条弦的中点,则直线的斜率;
(2)若双曲线上有两点、,且位于不同两支,则.
26.(2023春·江苏南京·高三南京市宁海中学校考阶段练习)已知曲线,抛物线,为曲线上一动点,为抛物线上一动点,与两条曲线都相切的直线叫做这两条曲线的公切线,则以下说法正确的有( ).
A.直线是曲线和的公切线;
B.曲线和的公切线有且仅有一条;
C.最小值为;
D.当轴时,最小值为.
【答案】ACD
【分析】利用导数求出斜率为1的切线并判断与是否相切判断A;设出公切线与和的切点,利用导数几何意义结合零点存在性定理判断B;利用抛物线定义转化求的焦点与P的距离最小值判断C;构造函数并求出最小值判断D作答.
【详解】对于A,对函数求导得,由得,则与曲线相切且斜率为1的直线切曲线于点,
切线方程为,由消去x得:,即直线与曲线相切,
所以直线是曲线和的公切线,A正确;
对于B,设曲线和的公切线与曲线相切于点,由选项A知,该切线斜率为,
切线方程为,由消去x得:,
因此,令,求导得,
当时,,当时,,则函数在上递减,在上递增,,
而,,即存在,使得,因此函数有0和两个零点,
显然当时,,因此的解有0和两个,即曲线和的公切线有两条,B错误;
对于C,抛物线的焦点,准线方程,则,
因此,当且仅当三点共线时取等号,
而,令,求导得,
显然在R上都递增,因此函数在R上递增,而,
即当时,,当时,,函数在上递减,在上递增,
,因此,所以当,点Q为线段与抛物线的交点时,最小值为,C正确;
对于D,当轴时,,则,,
令,求导得,当时,,当时,,
因此函数在上单调递减,在上递增,,
所以最小值为,D正确.
故选:ACD
【点睛】知识点睛:应用导数的几何意义求切点处切线的斜率,主要体现在以下几个方面:(1) 已知切点求斜率,即求该点处的导数;(2) 已知斜率求切点即解方程;(3) 已知切线过某点(不是切点) 求切点, 设出切点利用求解.
27.(2023春·山东济南·高三统考开学考试)如图所示,抛物线E:的焦点为F,过点的直线,与E分别相交于,和C,D两点,直线AD经过点F,当直线AB垂直于x轴时,.下列结论正确的是( )
A.E的方程为
B.
C.若AD,BC的斜率分别为,,则
D.若AD,BC的倾斜角分别为,,则的最大值为
【答案】AD
【分析】根据抛物线定义表示,由条件列方程求可得抛物线方程,判断A,设的方程为,利用设而不求法求,判断B,设,利用设而不求法求,根据直线AD经过点F,确定的关系,利用表示,判断C,讨论,结合关系利用基本不等式求的最值即可判断D.
【详解】当直线垂直于x轴时,直线的方程为,
所以点的横坐标为,
所以,又,
所以,所以抛物线的方程为,A正确;
所以,
若直线的斜率为0,则直线与抛物线只有一个交点,以已知矛盾,
故可设直线的方程为,
联立,化简可得,
方程的判别式,
由已知为方程的两根,
所以,,B错误;
同理可设的方程为,
联立,化简可得,
方程的判别式,
设
所以,,
若直线的斜率存在,则,, ,
因为直线AD经过点F,所以,
所以,因为,
所以,
所以,
所以,,
所以,C错误;
因为AD,BC的倾斜角分别为,,
当时,因为,所以,
所以,
当时,,,
所以,此时,
当,因为,所以,
所以
所以,
当且仅当,时等号成立,即时等号成立,
所以的最大值为,D正确;
故选:AD.
【点睛】(1)解答直线与抛物线的题目时,时常把两个曲线的方程联立,消去(或)建立一元二次方程,然后借助根与系数的关系,并结合题设条件建立有关参变量的等量关系.
(2)涉及到直线方程的设法时,务必考虑全面,不要忽略直线斜率为0或不存在等特殊情形.
28.(2023春·湖北·高三统考阶段练习)已知过抛物线的焦点作直线与抛物线交于两点,弦的中点为,过两点分别作抛物线的两条切线交于点交抛物线于,过作抛物线的切线分别交于,则( )
A.轴 B.
C. D.成等比数列
【答案】ABD
【分析】通过切线求得点横坐标与点的横坐标相同,由此判断A选项的正确性.利用判断B选项的正确性.利用点到直线的距离公式以及三角形的面积公式判断CD选项的正确性.
【详解】设,则,由得,
故在处的切线方程分别为:,
即有:(),
设,切线均过点,
则切点弦所在直线方程为:,
又过点,则恒成立,即在直线上,
由()可得,故轴,选项A正确,
,故,故,选项B正确;
根据题意,直线的斜率显然存在,设为,
则.
故,
到直线的距离分别为,
,故是的中位线,,
且,根据题意可得是中点,,
故,选项C错误,D正确;
答案选:ABD
【点睛】在圆锥曲线中求三角形的面积,关键点有两点,一个是选取底和高,不同的问题,求解三角形面积所用的底和高会有所不同.另一个是点到直线的距离公式,点到直线的距离公式的用途很广,需要准确的记忆,如要将直线方程转化为一般式,分子有绝对值等.
29.(2023·广东广州·统考一模)平面内到两定点距离之积为常数的点的轨迹称为卡西尼卵形线,它是1675年卡西尼在研究土星及其卫星的运行规律时发现的,已知在平面直角坐标系中,,,动点P满足,则下列结论正确的是( )
A.点的横坐标的取值范围是
B.的取值范围是
C.面积的最大值为
D.的取值范围是
【答案】BC
【分析】设出点P的坐标,列出方程并化简整理,放缩解不等式判断A;利用几何意义并结合求函数值域判断B;利用三角形面积公式计算判断C;取点计算判断D作答.
【详解】设点,依题意,,
对于A,,当且仅当时取等号,
解不等式得:,即点的横坐标的取值范围是,A错误;
对于B,,则,
显然,因此,B正确;
对于C,的面积,当且仅当时取等号,
当时,点P在以线段MN为直径的圆上,由解得,
所以面积的最大值为,C正确;
对于D,因为点在动点P的轨迹上,当点P为此点时,,D错误.
故选:BC
【点睛】易错点睛:求解轨迹方程问题,设出动点坐标,根据条件求列出方程,再化简整理求解,还应特别注意:补上在轨迹上而坐标不是方程解的点,剔出不在轨迹上而坐标是方程解的点.
30.(2023秋·江苏南京·高三南京市第一中学校考期末)已知为坐标原点,椭圆.过点作斜率分别为和的两条直线,,其中与交于两点,与交于两点,且,则( )
A.的离心率为 B.
C. D.四点共圆
【答案】ABD
【分析】求得点坐标并代入椭圆方程,由此求得,进而求得椭圆的离心率.设出直线和的参数方程并与椭圆方程联立,根据根与系数关系、圆的知识求得正确答案.
【详解】依题意,即,
所以,解得(负根舍去).
所以椭圆,则.
依题意可知直线的倾斜角为锐角,且,
由解得.
直线的倾斜角为钝角,且,
由解得.
设直线的参数方程为(为参数),
由整理得,
解得(不妨设).
设直线的参数方程为(为参数),
由整理得,
解得(不妨设).
所以,B选项正确.
,C选项错误.
,
所以,而,所以,
所以,所以四点共圆.
(也可用圆的相交弦定理的逆定理,直接由判断出四点共圆)
所以D选项正确.
故选:ABD
【点睛】待定系数法求椭圆的方程,可利用题目所给已知条件,列出等量关系式,由此来求得椭圆方程中的未知参数.四点共圆的证明方法,可利用相交弦定理的逆定理,也可利用“同弧所对的圆周角相等”来证明.
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