专题检测(十九) 圆锥曲线的定义、方程与性质

专题检测(十九) 圆锥曲线的定义、方程与性质
专题检测(十九) 圆锥曲线的定义、方程与性质

专题检测(十九) 圆锥曲线的定义、方程与性质

[A 组——考点落实练]

1.已知双曲线C :x 2a 2-y 2

b 2=1(a >0,b >0)过点(2,3),且实轴的两个端点与虚轴的一

个端点组成一个等边三角形,则双曲线C 的标准方程是( )

A.x 212-y 2

=1 B.x 29-y 2

3=1 C .x 2-

y 2

3

=1 D.x 223-y 2

32

=1 解析:选C 由双曲线C :x 2a 2-y 2

b 2=1(a >0,b >0)过点(2,3),且实轴的两个端点与虚

轴的一个端点组成一个等边三角形,

可得???2a 2

-3

b 2

=1,b a =3,

解得?????a =1,b =3,

∴双曲线C 的标准方程是x 2-

y 2

3

=1.故选C. 2.(2020·昆明市三诊一模)已知F 2为双曲线C :x 2a 2-y 2

b 2=1(a >0,b >0)的右焦点,且F 2

在C 的渐近线上的射影为点H ,O 为坐标原点,若|OH |=|F 2H |,则C 的渐近线方程为( )

A .x ±y =0 B.3x ±y =0 C .x ±3y =0

D .x ±2y =0

解析:选A 由题意F 2H ⊥OH ,∴|F 2H |=

|bc |a 2+b 2

=b .又|F 2O |=c ,∴|OH |=

c 2-b 2=a ,

又|OH |=|F 2H |,∴a =b ,∴双曲线的渐近线方程为y =±b

a

x =±x ,即x ±y =0,故选A.

3.已知P 是抛物线y 2=4x 上的一个动点,Q 是圆(x -3)2+(y -1)2=1上的一个动点,N (1,0)是一个定点,则|PQ |+|PN |的最小值为( )

A .3

B .4

C .5

D.2+1

解析:选A 由抛物线方程y 2=4x ,可得抛物线的焦点为F (1,0), 又N (1,0),所以N 与F 重合.

过圆(x -3)2+(y -1)2=1的圆心M 作抛物线准线的垂线MH ,交圆于Q ,交抛物线于P ,则(|PQ |+|PN |)min =|QH |=|MH |-1=3,故选A.

4.(2020·福建省质量检测)设O 是坐标原点,F 是椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的一个焦点,

点M 在C 外,且MO ―→=3OF ―→

,P 是过点M 的直线l 与C 的一个交点,△PMF 是有一个内角为120°的等腰三角形,则C 的离心率等于( )

A.34

B.33

C.3+1

4

D.32

解析:选B 法一:如图,不妨设F 1(-c ,0),F (c ,0)分别为C 的左、右焦点,可得M (-3c ,0).由椭圆的几何性质知|PF |a +c ,所以|PF |<|FM |,所以等腰△PMF 中,∠MPF =120°,因为F 1为线段MF 的中点,故PF 1⊥x 轴,即△PF 1F 为直角三角形且|PF 1|∶|F 1F |∶|PF |=1∶3∶2,所以e =2c 2a =|F 1F ||PF 1|+|PF |=33

.故选B.

法二:不妨设F 1(-c ,0),F (c ,0)分别为C 的左、右焦点,可得M (-3c ,0).由椭圆的几何性质知|PF |a +c ,所以|PF |<|FM |,所以等腰△PMF 中,∠MPF =120°.因为F 1为线段MF 的中点,故PF 1⊥x 轴,不妨设P 的坐标为????-c ,b

2

a .由直线MP 的倾斜角为30°,得其斜率为

3

3

,计算可得3b 2=2ac ,即3(a 2-c 2)=2ac ,方程的两边同时除以a 2,得3e 2+2e -3=0,解得e =

3

3

或e =-3(舍去),故选B. 5.(多选)已知椭圆x 23+y 2

6

=1上有A ,B ,C 三点,其中B (1,2),C (-1,-2),tan ∠BAC

=9

2

,则下列说法正确的是( ) A .直线BC 的方程为2x -y =0 B .k AC =1

2

或4

C .点A 的坐标为????-19,229

D .点A 到直线BC 的距离为45

9

解析:选AD 设直线AB ,AC 的倾斜角分别为θ1,θ2,不妨记θ1>θ2,由tan ∠BAC =9

2>0,

知∠BAC <π2,则数形结合易知当θ1-θ2=∠BAC 时,才能满足题意,故tan(θ1-θ2)=9

2

,即

k AB -k AC

1+k AB ·k AC =92,又k AB ·k AC =y A -2x A -1·y A +2x A +1=y 2A -4x 2A -1=6-2x 2

A -4x 2A -1

=-2,所以k AB -k AC =-9

2,结

合k AB ·k AC =-2,解得?????k AC =4,k AB =-12或???

??k AC =12,k AB =-4.而当?????k AC =12,

k AB =-4

时,数形结合易知∠BAC ≠θ1-θ2,且∠BAC >π

2,故舍去.当?????k AC =4,k AB

=-12时,直线AC ,直线AB 的方程分别为y +2=4(x +1),y -2=-1

2

(x -1),可得A ????19,229.易得直线BC 的方程为2x -y =0,故点A 到直线BC 的距离为

????

29-2295

45

9.由椭圆的对称性知当θ1<θ2时,同理可得点A 到直线BC 的距离为45

9

. 6.(多选)已知抛物线C :x 2=3y 的焦点为F ,过点F 的直线l 交抛物线C 于A ,B 两点,其中点A 在第一象限,若弦AB 的长为4,则( )

A .直线l 的倾斜角为30°或150°

B .|AF |-|BF |=4 C.|AF ||BF |=1

3或3 D .S △AOB =9

2

解析:选AC 由题意知F ????0,34,故可设直线l 的方程为y =kx +3

4

,A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),联立方程?????x 2

=3y ,

y =kx +34,

消去y ,得4x 2-12kx -9=0,

∴?????x 1+x 2=3k ,

x 1x 2=-94,

∴|AB |=1+k 2|x 1-x 2|=3(1+k 2)=4,∴k =±

3

3

.设直线l 的倾斜角为θ,则θ=30°或θ=150°.设

|AF |

|BF |

=λ,则当θ=30°时,|AF |+|BF |=(λ+1)|BF |=4,又由抛物线的定义易知|AF |-|BF |=(λ-1)|BF |=2,∴(λ+1)|BF |(λ-1)|BF |=4

2

=2,

λ+1

λ-1

=2,∴λ=3,即|AF ||BF |=3.由抛物线的对称性知,当θ=150°时,λ=13,即|AF ||BF |=1

3.S

△AOB =

12×|OF |×|x 1-x 2|=12×3

4

×[(x 1+x 2)2-4x 1x 2]=12×3

4

×

????3-4×????-94=34

3.故选A 、C.

7.抛物线

y 2=2px (p >0)的准线与双曲线

x 2-

y 2

4

=1的两条渐近线所围成的三角形的面积为2,则p =________,抛物线焦点到双曲线渐近线的距离为________.

解析:抛物线

y 2=2px (p >0)的准线方程为

x =-p 2,双曲线x 2-y 2

4

=1的两条渐近线方程

分别为y =2x ,y =-2x ,这三条直线构成等腰三角形,其底边长为2p ,三角形的高为p

2,因

此12×2p ×p

2=2,解得p =2.则抛物线焦点坐标为(1,0),且到直线y =2x 和y =-2x 的距离相等,均为|2-0|5

=255.

答案:2

255

8.(2020·成都市诊断性检测)已知直线y =kx 与双曲线C :x 2a 2-y 2

b 2=1(a >0,b >0)相交

于不同的两点A ,B ,F 为双曲线C 的左焦点,且满足|AF |=3|BF |,|OA |=b (O 为坐标原点),则双曲线C 的离心率为________.

解析:设双曲线C 的右焦点为F 2,如图,连接AF 2,则|AF |=3|BF |=3|AF 2|.根据双曲线的定义得|AF |-|AF 2|=2|AF 2|=2a ,所以|AF 2|=a ,|AF |=3a ,又|OA |=b ,所以|OF 2|2=|OA |2+|AF 2|2 ,所以OA ⊥AF 2,在Rt △AOF 2中,cos ∠AOF 2=b

c .在△AOF 中,(3a )2=c 2+b 2-2bc cos(π

-∠AOF 2),所以9a 2=c 2+3b 2,所以9a 2=c 2+3(c 2-a 2),3a 2=c 2,所以e = 3.

答案: 3

9.(2020·湖北八校联考)已知F 为抛物线y 2=x 的焦点,点A ,B 在该抛物线上且位于x 轴的两侧,而且OA ―→·OB ―→

=2(O 为坐标原点),若△ABO 与△AFO 的面积分别为S 1和S 2,则S 1+4S 2的最小值是________.

解析:依题意,设直线AB 的方程为x =ty +m ,联立直线与抛物线方程,得???

??x =ty +m ,

y 2=x ,

消去x ,得y 2-ty -m =0,设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则y 1y 2=-m ,因为OA ―→·OB ―→

=2,所以x 1x 2+y 1y 2=2,即(y 1y 2)2+y 1y 2-2=0,因为点A ,B 位于x 轴的两侧,所以y 1y 2<0,解得y 1y 2=-2,所以m =2,所以直线AB 过点(2,0),不妨设点A 在x 轴的上方,则y 1>0,因为F ????14,0,所以S 1+4S 2=12×2×(y 1-y 2)+4×12×14y 1=3y 12+2y 1≥23,当且仅当3y 12=2

y 1且y 1>0,即y 1=233

时等号成立.

答案:2 3

10.(2020·长沙市统一模拟考试)已知椭圆C :x 2a 2+y 2

b 2=1(a >b >0)的长轴长是短轴长的2

倍,F 是椭圆C 的一个焦点,点M (0,2),且|MF |=10.

(1)求椭圆C 的方程;

(2)若过点M 的直线l 与椭圆C 交于A ,B 两点,线段AB 的中点为N ,且满足|AM |=|BN |,求l 的方程.

解:(1)由题意,可得????

?a =2b ,

c 2+4=10,b 2

+c 2

=a 2

解得a =22,b =2,故椭圆C 的方程为x 28+y 2

2

=1.

(2)根据题意可得,点A 必在点B 的上方,才有|AM |=|BN |.当l 的斜率不存在时,|AM |=2-2,|BN |=2,|AM |≠|BN |,不合题意,故l 的斜率必定存在.

设l 的方程为y =kx +2,由?????x 28+y 2

2=1,

y =kx +2

得(1+4k 2)x 2+16kx +8=0,

Δ=(16k )2-32(1+4k 2)=128k 2-32>0,即k 2>1

4.

设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则x 1+x 2=-16k 1+4k 2,x 1x 2=

8

1+4k 2. 设N (x 0,y 0),则x 0=x 1+x 22=-8k

1+4k 2.

由|AM |=|BN |可得,|AB |=|MN |, ∴1+k 2|x 1-x 2|=

1+k 2|x 0-0|,

则(x 1+x 2)2-4x 1x 2=|x 0|, 即

4 2

4k 2-11+4k 2

=??????8k 1+4k 2, 整理得k 2=12>1

4

故k =±22,l 的方程为y =±2

2

x +2.

11.(2020·深圳市统一测试)已知以F 为焦点的抛物线C :y 2=2px (p >0)过点P (1,-2),直线l 与C 交于A ,B 两点,M 为AB 的中点,O 为坐标原点,且OM ―→+OP ―→=λOF ―→

.

(1)当λ=3时,求点M 的坐标;

(2)当OA ―→·OB ―→

=12时,求直线l 的方程.

解:(1)因为P (1,-2)在y 2=2px 上,代入抛物线方程可得p =2, 所以C 的方程为y 2=4x ,焦点为F (1,0).

设M (x 0,y 0),当λ=3时,由OM ―→+OP ―→=3OF ―→

,可得M (2,2). (2)法一:设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),

由OM ―→+OP ―→=λOF ―→,可得(x 0+1,y 0-2)=(λ,0),所以y 0=2,且y 21-y 22=4(x 1-x 2

)=(y 1+y 2)(y 1-y 2),

所以直线l 的斜率存在且斜率k =y 1-y 2x 1-x 2=4y 1+y 2=2

y 0

=1,

可设直线l 的方程为y =x +b ,联立得?????y =x +b ,y 2=4x ,

得x 2

+(2b -4)x +b 2=0,

Δ=(2b -4)2-4b 2=16-16b >0,可得b <1,

则x 1+x 2=4-2b ,x 1x 2=b 2,y 1y 2=x 1x 2+b (x 1+x 2)+b 2=4b , 所以OA ―→·OB ―→

=x 1x 2+y 1y 2=b 2+4b =12, 解得b =-6,或b =2(舍去), 所以直线l 的方程为y =x -6.

法二:设直线l 的方程为x =my +n ,A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),

联立得?????x =my +n ,y 2=4x ,

得y 2

-4my -4n =0,Δ=16m 2+16n >0,

则y 1+y 2=4m ,y 1y 2=-4n ,x 1+x 2=m (y 1+y 2)+2n =4m 2+2n , 所以M (2m 2+n ,2m ).

由OM ―→+OP ―→=λOF ―→

,得(2m 2+n +1,2m -2)=(λ,0),所以m =1, 所以直线l 的方程为x =y +n , 由Δ=16+16n >0可得n >-1, 由y 1y 2=-4n 得x 1x 2=(y 1y 2)2

16=n 2,

所以OA ―→·OB ―→

=x 1x 2+y 1y 2=n 2-4n =12, 解得n =6,或n =-2(舍去), 所以直线l 的方程为y =x -6.

12.(2020·湖北八校联考)已知点M ????233,33在椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)上,且点M 到椭圆C 的左、右焦点的距离之和为2 2.

(1)求椭圆C 的方程;

(2)设O 为坐标原点,若椭圆C 的弦AB 的中点在线段OM (不含端点O ,M )上,求OA ―→·OB ―→

的取值范围.

解:(1)由条件知43a 2+13b 2=1,2a =22,所以a =2,b =1,所以椭圆C 的方程为x 2

2+

y 2=1.

(2)设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则AB 的中点? ??

??

x 1+x 22,y 1+y 22在线段OM 上.

∵k OM =1

2

,∴x 1+x 2=2(y 1+y 2).

x 212+y 21=1,x 222+y 2

2=1,两式相减得(x 1-x 2)(x 1+x 2)2+(y 1-y 2)(y 1+y 2)=0, 易知x 1-x 2≠0,y 1+y 2≠0,所以y 1-y 2x 1-x 2=-x 1+x 22(y 1+y 2)=-1,即k AB =-1.

设直线AB 的方程为y =-x +m ,代入x 22+y 2

=1并整理得3x 2-4mx +2m 2-2=0.

由Δ=8(3-m 2)>0得m 2<3.由根与系数的关系得x 1+x 2=4m

3,x 1x 2=2(m 2-1)3,又

x 1+x 22∈?

???0,233,所以2m 3∈????

0,233,所以0<m < 3. OA ―→·OB ―→

=x 1x 2+y 1y 2=x 1x 2+(-x 1+m )(-x 2+m )=2x 1x 2-m (x 1+x 2)+m 2=

4(m 2-1)3-4m 23+m 2=m 2-43

而0<m <3,所以OA ―→·OB ―→

的取值范围是???

?-43,53. [B 组——大题强化练]

1.(2020·合肥教学检测)设椭圆C :x 2a 2+y 2

b 2=1(a >b >0)的左、右焦点分别为F 1,F 2,椭圆

的上顶点为B ,点A 为椭圆C 上一点,且3F 1A ―→+F 1B ―→

=0.

(1)求椭圆C 的离心率;

(2)若b =1,过点F 2的直线交椭圆C 于M ,N 两点,求线段MN 的中点P 的轨迹方程. 解:(1)设A (x 0,y 0),由题意知B (0,b ),F 1(-c ,0), 由3F 1A ―→+F 1B ―→

=0得

?????3x 0+4c =0,3y 0

+b =0

????x 0=-4c

3,y 0

=-b 3,

即A ????-43c ,-b

3,

又A (x 0,y 0)在椭圆C :x 2a 2+y 2

b

2=1上,

???

?-43c 2

a 2

???

?-13b 2

b 2

=1,得c a =22,即椭圆C 的离心率为e =2

2

.

(2)由(1)知,e =

2

2

.又b =1,a 2=b 2+c 2,∴a 2=2, ∴椭圆C 的方程为x 22

+y 2

=1.

当线段MN 在x 轴上时,MN 的中点为坐标原点(0,0).

当线段MN 不在x 轴上时,设直线MN 的方程为x =my +1,M (x 1,y 1),N (x 2,y 2), 将直线MN 的方程代入椭圆方程x 22+y 2

=1中,得(m 2+2)y 2+2my -1=0.

∵点F 2在椭圆内部,∴Δ>0,y 1+y 2=-2m

m 2+2,

则x 1+x 2=m (y 1+y 2)+2=4

m 2+2,

∴点P 的坐标(x ,y )满足x =

2m 2+2,y =-m

m 2+2

, 消去m 得,x 2+2y 2-x =0(x ≠0).

综上所述,点P 的轨迹方程为x 2+2y 2-x =0.

2.(2020·贵阳市适应性考试)在平面直角坐标系xOy 中取两个定点A 1(-6,0),A 2(6,0),再取两个动点N 1(0,m ),N 2(0,n ),且mn =2.

(1)求直线A 1N 1与A 2N 2交点M 的轨迹C 的方程;

(2)过R (3,0)的直线l 与轨迹C 交于P ,Q 两点,过P 作PN ⊥x 轴且与轨迹C 交于另一点N ,F 为轨迹C 的右焦点,若RP ―→=λRQ ―→(λ>1),求证:NF ―→=λFQ ―→

.

解:(1)依题意知直线A 1N 1的方程为y =m

6

(x +6),① 直线A 2N 2的方程为y =-

n

6

(x -6),② 设M (x ,y )是直线A 1N 1与A 2N 2的交点,①×②得y 2=-mn

6(x 2-6),

由mn =2,整理得x 26+y 2

2

=1.

∵N 1,N 2不与原点重合,∴A 1,A 2不在轨迹C 上,

故所求轨迹方程为x 26+y 2

2

=1(x ≠±6).

(2)证明:设l :x =ty +3,P (x 1,y 1),Q (x 2,y 2),则N (x 1,-y 1),

由?????x =ty +3,x 26+y 22=1,

得(t 2+3)y 2+6ty +3=0.③ 由RP ―→=λRQ ―→

,得(x 1-3,y 1)=λ(x 2-3,y 2),故x 1-3=λ(x 2-3),y 1=λy 2. 要证NF ―→=λFQ ―→

,即证(2-x 1,y 1)=λ(x 2-2,y 2),只需证2-x 1=λ(x 2-2), 只需证x 1-3x 2-3=-x 1-2x 2-2,即证2x 1x 2-5(x 1+x 2)+12=0,

即证2t 2y 1y 2+t (y 1+y 2)=0,

由③得:2t 2y 1y 2+t (y 1+y 2)=2t 2·3t 2+3-t ·6t

t 2+3

=0,得证.

3.(2020·郑州市质量预测)已知椭圆E :y 2a 2+x 2b 2=1(a >b >0)的离心率为2

2,且过点C (1,

0).

(1)求椭圆E 的方程;

(2)若过点????-1

3,0的任意直线与椭圆E 相交于A ,B 两点,线段AB 的中点为M ,求证:恒有|AB |=2|CM |.

解:(1)由题意知b =1,c a =2

2.

又a 2=b 2+c 2,所以a = 2. 所以椭圆E 的方程为y 22

+x 2

=1.

(2)证明:当直线的斜率为0时,易知M 为坐标原点O ,则|AB |=2|CM |恒成立. 当直线的斜率不存在或存在且不为0时,设过点????-13,0的直线为x =ty -1

3,A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),

由???

x =ty -1

3

y

2

2+x 2

=1,

得(9+18t 2

)y 2

-12ty -16=0,且Δ>0.

则?

????y 1+y 2=

12t

9+18t 2

y 1y 2=-16

9+18t 2

又CA ―→=(x 1-1,y 1),CB ―→

=(x 2-1,y 2),

所以CA ―→·CB ―→

=(x 1-1)(x 2-1)+y 1y 2=????ty 1-43????ty 2-43+y 1y 2=(1+t 2)y 1y 2-43t (y 1+y 2)+169=(1+t 2)·-169+18t 2-4t 3·12t 9+18t

2+16

9=0, 所以CA ―→⊥CB ―→.

因为线段AB 的中点为M ,所以|AB |=2|CM |. 综上,恒有|AB |=2|CM |.

4.(2020·福州市适应性考试)已知椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的离心率为6

3,以椭圆C

的短轴为直径的圆与直线l :3x +4y -5=0相切.

(1)求椭圆C 的标准方程;

(2)直线y =x +m 交椭圆C 于M (x 1,y 1),N (x 2,y 2)两点,且x 1>x 2,已知l 上存在点P ,使得△PMN 是以∠PMN 为顶角的等腰直角三角形,若P 在直线MN 的右下方,求m 的值.

解:(1)依题意,b =|0+0-5|

32+42=1,

因为离心率e =c

a =

a 2-

b 2a =6

3

, 所以

a 2-1a =6

3

,解得a =3, 所以椭圆C 的标准方程为x 23

+y 2

=1.

(2)因为直线y =x +m 的倾斜角为45°,且△PMN 是以∠PMN 为顶角的等腰直角三角形,P 在直线MN 的右下方,所以NP ∥x 轴,

如图,过M 作NP 的垂线,垂足为Q ,则Q 为线段NP 的中点,

所以Q (x 1,y 2),故P (2x 1-x 2,y 2),

所以3(2x 1-x 2)+4y 2-5=0,即3(2x 1-x 2)+4(x 2+m )-5=0, 整理得6x 1+x 2+4m -5=0.①

由?????x 2+3y 2=3,y =x +m ,

得4x 2+6mx +3m 2-3=0. 所以Δ=36m 2-48m 2+48>0,解得-2<m <2, 所以x 1+x 2=-3

2m ,②

x 1x 2=3

4(m 2-1),③

①-②得,x 1=1-m

2,④

将④代入②得x 2=-1-m ,⑤

将④⑤代入③得????m 2-1(m +1)=3

4(m -1)(m +1),解得m =-1. 所以m 的值为-1.

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