高中数学竞赛解析几何
2021年宁波市高中数学竞赛解析几何

2021年宁波市高中数学竞赛解析几何一、赛事背景2021年宁波市高中数学竞赛是宁波市教育局主办的一项重要的数学竞赛活动,旨在促进高中学生数学学科的学习和应用能力的提高,激发学生对数学的兴趣,选拔和培养数学人才。
其中,解析几何是竞赛中的一个重要组成部分,也是考察学生几何思维和分析解决问题能力的重要内容。
二、竞赛题型解析几何作为竞赛科目的一部分,覆盖了较广泛的内容,包括点、直线、圆、三角形、四边形等几何图形的性质、定理和应用。
在竞赛中,解析几何题型通常包括如下几种类型:1.定理证明。
通过已知的几何定理和性质,结合已知条件,推导出目标结论,或者证明目标定理。
2.应用问题。
通过几何知识,解决实际问题,如建筑测量、地图绘制、工程设计等。
3.三角形的性质和判定。
包括三角形的边长关系、角度关系、面积计算、全等、相似、共线等性质。
4.圆的性质和判定。
包括圆的圆心角、弦长关系、切线定理、圆幂定理等。
三、解题思路解析几何作为数学竞赛中的一道难题,要求学生不仅要熟练掌握几何学的基本概念和定理,还需要具备较强的逻辑推理能力和应用能力。
在解析几何的题目中,学生需要注意以下几点:1.审题。
仔细阅读题目,理清题目要求和已知条件,找出关键信息。
2.图像。
根据题意,绘制几何图形,有时可以通过图像找到解题思路。
3.定理应用。
熟练掌握相关的几何定理和公式,灵活应用到解决问题中。
4.逻辑推理。
善于运用逻辑推理,从已知条件出发,推导出未知结论。
5.反证法。
当直接证明困难时,可以尝试采用反证法进行推理。
四、解析几何典型题目以下列举了一些典型的解析几何竞赛题目,供参赛选手练习和思考: 1.已知△ABC中,AB=AC,点D在BC边上,使得AD是△ABC的高,求证:AD=CD。
2.已知△ABC中,内角A=60°,AB=3cm,AC=2√3cm,求BC的长度。
3.已知点P到圆心的距离为5cm,点P到圆上任意一点的距离为4cm,求圆的半径。
高中数学奥赛经典讲解教案

高中数学奥赛经典讲解教案
主题:解析几何
目标:通过本节课的学习,学生能够掌握解析几何中常见的定理、方法和技巧,提高解题能力。
一、引言(5分钟)
介绍解析几何的概念和作用,引导学生明确本节课的学习目标。
二、知识讲解(30分钟)
1. 直线方程的一般式和点斜式,以及两点式的转化和应用;
2. 圆的一般式方程和标准式方程的求解方法;
3. 解析几何中常见的定理和性质,如相交直线垂直的判断条件、圆与直线的相交关系等。
三、例题讲解(20分钟)
1. 根据已知条件,用解析几何方法求解直线方程或圆的方程;
2. 利用解析几何中的性质和定理解决几何问题。
四、练习与讨论(20分钟)
学生独立解答几道题目,然后与同学讨论、交流解题思路,并请学生展示解题过程。
五、总结与拓展(10分钟)
总结本节课所学内容,强调解析几何在数学竞赛中的重要性,并鼓励学生多加练习。
六、作业布置(5分钟)
布置相关习题作业,巩固本节课所学内容。
七、课后反馈(5分钟)
学生提交作业并讲解答案,教师及时反馈学生的表现,帮助学生改进解题方法。
注:本教案仅为范本,实际教学过程中应根据学生的掌握程度和学习节奏做出调整。
解析几何竞赛题求解的几种常见策略

解析几何竞赛题求解的几种常见策略解析几何竞赛题求解的几种常见策略陈硕罡吴国建(浙江省东阳中学 322100)解析几何作为高中数学的重要内容之一,研究问题的主要方法是坐标法,解题的基本过程是:首先用代数语言(坐标及其方程)描述几何元素及其关系,将几何问题代数化,解决代数问题,得到结果,分析代数结果的几何意义,最终解决几何问题。
解决几何问题的解决往往需要具有较强的观察、分析问题、解决问题的能力,需要熟练掌握数形结合与转换的思想,同时还要具有较强的运算能力,所以解析几何一直是各级高中数学竞赛命题的热点和难点。
在近几年的全国数学联赛中一试试题中,一般有一或两道填空题和一道解答题,分值在30分左右,占一试总分值的四分之一,其重要性不言而喻。
下面笔者结合自己的教学实践,提出解析几何竞赛题求解的几种常见策略,与同仁们探讨。
一、用函数(变量)的观点来解决问题函数是描述客观世界中变量间依赖关系的重要数学模型。
抓住问题中引起变化的主变量,并用一个具体的量(斜率或点的坐标等)来表示它,同时把问题中的的因变量用主变量表示出来,从而变成一个函数的问题,这就是解决问题的函数观点。
在解析几何问题中,经常会碰到由于某个量(很多时候是线或点)的变化,而引起图形中其它量(面积或长度等)的变化的情况,所以函数观点成为了解决解析几何的一种重要方法。
【例1】(2010全国高中数学联赛试题)已知抛物线y 2 6x 上的两个动点 A (x 1, y-i )和B (x 2, y 2),其中捲x 2且为X 2 4.线段AB 的垂直平分线与x 轴交于点C,求厶ABC 面积的最大值.【分析】通过对题目的分析可以发现线段AB 中点的横坐标已经是定值,只有纵坐标在变化,可以把 AB 中点的纵坐标作为主变量,这样只要把 ABC 的面积表示成以 AB 中点的纵坐标的函数即可,这是问题就转化为求函数的最值问题。
【解析】设线段AB 的中点M 坐标为((2, y 0),贝V、-7), B (6 35, 、5 -■ 7)时等号成立,所以3【评析】在解答过程中用韦达定理代入消元转化,蕴含了“设而不求”的解题策略,把面积注意y °的取值范围,体现了函数问题首先关注定义域,在对函数求最值的过程中运用了基本不等式,其实也可设9 y 0 t,t [9,21),转化为一个t 的三次函数,利用导数求最值也是一种常用技巧。
高中数学竞赛专题讲座之五:解析几何_2_

高中数学竞赛专题讲座之五: 《解析几何》各类竞赛试题选讲一、选择题1.(04湖南)湖南)已知曲线已知曲线C :x x y 22--=与直线0:=-+m y x l 有两个交点,则m 的取值范围是(C) A .)2,12(-- B .)12,2(--C .)12,0[-D .)12,0(-2.(05全国)方程13cos 2cos 3sin 2sin 22=-+-y x 表示的曲线是表示的曲线是( )A .焦点在x 轴上的椭圆轴上的椭圆B .焦点在x 轴上的双曲线轴上的双曲线C .焦点在y 轴上的椭圆轴上的椭圆D .焦点在y 轴上的双曲线轴上的双曲线3.(06浙江)已知两点A (1,2), B (3,1) 到直线L 的距离分别是25,2-,则满足条件的直线L 共有(共有( C )条. A .1 B .2 C .3 D .4 解: 由,5=AB 分别以A ,B 为圆心,2,5为半径作两个圆,则两圆外切,有三条共切线。
正确答案为C. 4.(06安徽)过原点O 引抛物线224y x ax a =++的切线,当a 变化时,两个切点分别在抛物线(线( )上)上A .2213,22y x y x == B .2235,22y x y x ==C .22,3y x y x ==D .223,5y x y x ==5.若在抛物线)0(2>=a ax y 的上方可作一个半径为r 的圆与抛物线相切于原点O ,且该圆与抛物线没有别的公共点,则r 的最大值是(A ) A .a 21 B .a1C .aD .a 26.(06江苏)已知抛物线y 2=2px ,o 是坐标原点,F 是焦点,P 是抛物线上的点,使得△POF 是直角三角形,则这样的点P 共有(B) A .0个B .2个C .4个D .6个7.(06全国)如图3,从双曲线22221(0,0)x y a b a b-=>>的左焦点F 引圆222x y a +=的切线,切点为T .延长FT 交双曲线右支于P 点.若M 为线段FP 的中点,O 为坐为坐 标原点,则||||MO MT -与b a -的大小关系为(的大小关系为( ) A .||||MO MT b a ->-B .||||MO MT b a -=-C .||||MO MT b a -<-D .不确定.不确定8.(05四川)双曲线12222=-b y a x 的左焦点为1F ,顶点为21,A A ,P 是该双曲线右支上任意一点,则分别以线段211,A A PF 为直径的两圆一定为直径的两圆一定 ( )A .相交.相交B .内切.内切C .外切.外切D .相离.相离解:设双曲线的另一个焦点为2F ,线段1PF 的中点为C ,在△PF F 21中,C 为1PF 的中点,O 为21F F 的中点,从而|)||(|21||212112A A PF PF OC -==,从而以线段211,A A PF 为直径的两圆一定内切. 9.点A 是直线x y l 3:=上一点,且在第一象限,点B 的坐标为(3,2),直线AB 交x 轴正半轴于点C ,那么三角形AOC 面积的最小值是(A )10.(02湖南)已知A (-7,0),B (7,0),C (2,-12)三点,若椭圆的一个焦点为C ,且过A 、B 两点,此椭圆的另一个焦点的轨迹为(两点,此椭圆的另一个焦点的轨迹为( )(奥析263) A .双曲线.双曲线 B .椭圆.椭圆 C .椭圆的一部分.椭圆的一部分 D .双曲线的一部分.双曲线的一部分11.(03全国)过抛物线)2(82+=x y 的焦点F 作倾斜角为60O的直线。
高中数学竞赛专题讲座 解析几何

高中数学竞赛专题讲座解析几何高中数学竞赛专题讲座-解析几何高中数学竞赛专题讲座——解析几何一、选择题部分x2y2??1在任意点P,使椭圆C(H为垂直底脚)的右引导线的垂直线pH为1。
(训练试题)穿过椭圆C:,将pH延伸到点Q,使| HQ |=32λ| pH |(λ≥1) .当P点在椭圆C上移动时,q点轨迹的偏心范围为a.(0,()3] 3b。
(33,]32c.[3,1)3D.(3,1)2HP?1?Pq1?解:设P(x1,Y1),q(x,y)。
由于右侧的准直方程为x=3,h点的坐标为(3,y) HQ=λPH,所以3(1??)?x?[x?3(1??)]2y2x??1所以由定比分点公式,可得:?,代入椭圆方程,得q点轨迹为??1,所以离心率?223y1?ye=3.2.223?? 1.23? [,1)。
因此,选择c.233?2(2022年的南昌)。
如果抛物线的顶点在原点,对称轴是x轴,焦点在直线3x-4y=12上,抛物线方程是(d)a.y??12x2b.y?12倍22c.y??16x2d.y?16x23.(2021年江苏)已知抛物线y?2px,o是坐标原点,f是焦点,p是抛物线上的点,使得△pof是直角三角形,那么这样的点P股(b)a.0个b.2个c、 4 d.6x2y24.(2006天津)已知一条直线l与双曲线2?2?1(b?a?0)的两支分别相交于p、q两点,o为原点,当阿博普?OQ,双曲线中心到直线L的距离d等于(a)aba.b.2222b?ab?a5.(2021全国)方程abb2?a2b2?a2c.d。
ababx2sin2?sin3?y2cos2?cos3?1表示的曲线是()a.焦点在x轴上的椭圆b.焦点在x轴上的双曲线c、聚焦于Y轴D的椭圆。
聚焦于Y轴的双曲解:?2.3.0 2? 2.3.2.cos(?2)?cos(3?),222?? sin2?sin3。
又0?2,?3??,?cos2?0,cos3?0,?cos2?cos3?0,222? 32? 3.罪??(?) 2242? 3.2.3.罪恶(?)?方程式02424表示的曲线是椭圆(sin2sin3)(cos2cos3)22sin2.2.323.0罪?0 2222? 33? 3.244? (?) 风格0.即sin2?sin3?cos2?cos3.?曲线表示焦点在y轴上的椭圆,选c。
全国高中数学联赛分类汇编 专题 解析几何

1、(2000一试3)已知点A 为双曲线x 2-y 2=1的左顶点,点B 和点C 在双曲线的右分支上,△ABC 是等边三角形,则△ABC 的面积是 ( ) (A)33 (B) 233 (C) 33 (D) 633、(2002一试2)若实数x, y 满足(x+5)2+(y12)2=142,则x 2+y 2的最小值为( )(A ) 2 (B) 1 (C) 3 (D) 2 【答案】B【解析】利用圆的知识结合数形结合分析解答,22x y +表示圆上的点(x,y )到原点的距离。
4、(2002一试4)直线134=+yx 椭圆191622=+y x 相交于A ,B 两点,该圆上点P ,使得⊿PAB 面积等于3,这样的点P 共有( )(A) 1个 (B) 2个 (C) 3个 (D) 4个【答案】B5、(2003一试2)设a,b∈R,ab≠0,那么直线ax-y+b=0和曲线bx2+ay2=ab的图形是()A. B. C. D.【答案】B6、(2003一试3)过抛物线y2=8(x+2)的焦点F作倾斜角为60°的直线,若此直线与抛物线交于A、B两点,弦AB的中垂线与x轴交于点P,则线段PF的长等于()(A)163(B)83(C)1633 (D) 8 3【答案】A【解析】抛物线的焦点为原点(0,0),弦AB所在直线方程为y=3x,弦的中点在y=pk=43上,即AB中点为(43,43),中垂线方程为y=-33(x-43)+43,令y=0,得点P的坐标为163.∴PF=163.选A.7、(2004一试2)已知M={(x ,y )|x 2+2y 2=3},N={(x ,y )|y=mx+b }.若对于所有的m ∈R ,均有M ∩N ≠∅,则b 的取值范围是 ( )A .[-62,62]B .(-62,62)C .(-233,233]D .[-233,233] 【答案】A【解析】点(0,b )在椭圆内或椭圆上,⇒2b 2≤3,⇒b ∈[-62,62].选A .8、(2005一试5)方程13cos 2cos 3sin 2sin 22=-+-y x 表示的曲线是( )A .焦点在x 轴上的椭圆B .焦点在x 轴上的双曲线C .焦点在y 轴上的椭圆D .焦点在y 轴上的双曲线 【答案】C9、(2007一试5)设圆O 1和圆O 2是两个定圆,动圆P 与这两个定圆都相切,则圆P 的圆心轨迹不可能是( )【答案】A【解析】设圆O 1和圆O 2的半径分别是r 1、r 2,|O 1O 2|=2c ,则一般地,圆P 的圆心轨迹是焦点为O 1、O 2,且离心率分别是212r r c +和||221r r c -的圆锥曲线(当r 1=r 2时,O 1O 2的中垂线是轨迹的一部份,当c=0时,轨迹是两个同心圆)。
全国高中数学联赛分类汇编 专题 解析几何

1、(2000一试3)已知点A 为双曲线x 2-y 2=1的左顶点,点B 和点C 在双曲线的右分支上,△ABC 是等边三角形,则△ABC 的面积是 ( ) (A)33 (B) 233 (C) 33 (D) 633、(2002一试2)若实数x, y 满足(x+5)2+(y12)2=142,则x 2+y 2的最小值为( )(A ) 2 (B) 1 (C) 3 (D) 2 【答案】B【解析】利用圆的知识结合数形结合分析解答,22x y +表示圆上的点(x,y )到原点的距离。
4、(2002一试4)直线134=+yx 椭圆191622=+y x 相交于A ,B 两点,该圆上点P ,使得⊿PAB 面积等于3,这样的点P 共有( )(A) 1个 (B) 2个 (C) 3个 (D) 4个【答案】B5、(2003一试2)设a,b∈R,ab≠0,那么直线ax-y+b=0和曲线bx2+ay2=ab的图形是()A. B. C. D.【答案】B6、(2003一试3)过抛物线y2=8(x+2)的焦点F作倾斜角为60°的直线,若此直线与抛物线交于A、B两点,弦AB的中垂线与x轴交于点P,则线段PF的长等于()(A)163(B)83(C)1633 (D) 8 3【答案】A【解析】抛物线的焦点为原点(0,0),弦AB所在直线方程为y=3x,弦的中点在y=pk=43上,即AB中点为(43,43),中垂线方程为y=-33(x-43)+43,令y=0,得点P的坐标为163.∴PF=163.选A.7、(2004一试2)已知M={(x ,y )|x 2+2y 2=3},N={(x ,y )|y=mx+b }.若对于所有的m ∈R ,均有M ∩N ≠∅,则b 的取值范围是 ( )A .[-62,62]B .(-62,62)C .(-233,233]D .[-233,233] 【答案】A【解析】点(0,b )在椭圆内或椭圆上,⇒2b 2≤3,⇒b ∈[-62,62].选A .8、(2005一试5)方程13cos 2cos 3sin 2sin 22=-+-y x 表示的曲线是( )A .焦点在x 轴上的椭圆B .焦点在x 轴上的双曲线C .焦点在y 轴上的椭圆D .焦点在y 轴上的双曲线 【答案】C9、(2007一试5)设圆O 1和圆O 2是两个定圆,动圆P 与这两个定圆都相切,则圆P 的圆心轨迹不可能是( )【答案】A【解析】设圆O 1和圆O 2的半径分别是r 1、r 2,|O 1O 2|=2c ,则一般地,圆P 的圆心轨迹是焦点为O 1、O 2,且离心率分别是212r r c +和||221r r c -的圆锥曲线(当r 1=r 2时,O 1O 2的中垂线是轨迹的一部份,当c=0时,轨迹是两个同心圆)。
高中数学竞赛与强基计划试题专题:解析几何

高中数学竞赛与强基计划试题专题:解析几何一、单选题1.(2020·北京·高三强基计划)从圆224x y +=上的点向椭圆22:12x C y +=引切线,两个切点间的线段称为切点弦,则椭圆C 内不与任何切点弦相交的区域面积为()A .2πB .3πC .4πD .前三个答案都不对2.(2022·北京·高三校考强基计划)内接于椭圆22149x y +=的菱形周长的最大值和最小值之和是()A .B .CD .上述三个选项都不对3.(2020·湖北武汉·高三统考强基计划)已知直线1211::22l y x l y x =-=,,动点P 在椭圆22221(0)x y a b a b +=>>上,作1//PM l 交2l 于点M ,作2//PN l 交1l 于点N .若22PM PN +为定值,则()A .2ab =B .3ab =C .2a b =D .3a b=4.(2020·北京·高三强基计划)设直线3y x m =+与椭圆2212516x y +=交于A ,B 两点,O 为坐标原点,则OAB面积的最大值为()A .8B .10C .12D .前三个答案都不对5.(2022·贵州·高二统考竞赛)如图,1C ,2C 是离心率都为e 的椭圆,点A ,B 是分别是2C 的右顶点和上顶点,过A ,B 两点分别作1C 的切线1l ,2l .若直线1l ,2l 的斜率分别为1k ,2k ,则12k k 的值为()A .2eB .21e -C .21e -D .21e 6.(2020·湖北武汉·高三统考强基计划)过椭圆22149x y +=的中心作两条互相垂直的弦AC 和BD ,顺次连接,,,A B C D 得一四边形,则该四边形的面积可能为()A .10B .12C .14D .167.(2019·贵州·高三校联考竞赛)设椭圆C :()222210x y a b a b +=>>的左、右焦点分别为12,F F ,其焦距为2c .点322c N ⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭在椭圆的内部,点M 是椭圆C 上的动点,且112||MF MN F +<恒成立,则椭圆C 的离心率的取值范围是()A .⎛ ⎝⎭B .⎫⎪⎪⎝⎭C .⎫⎪⎪⎝⎭D .⎝⎭二、多选题8.(2022·贵州·高二统考竞赛)如图,M ,N 分别是Rt ABC △两直角边上的动点,P 是线段MN 的中点,则以下结论正确的是()A .当△AMN 的面积为定值时,点P 的轨迹为双曲线一支B .当|MN |为定值时,点P 的轨迹为一圆弧C .当||||AM AN +为定值时,点P 的轨迹为不含端点线段D .当△AMN 的周长为定值时,点P 的轨迹为抛物线9.(2020·北京·高三校考强基计划)已知A ,B 分别为双曲线2214x y -=的左、右顶点,P 为该曲线上不同于A ,B 的任意一点设,,∠=∠= PAB PBA PAB αβ的面积为S ,则()A .tan tan αβ⋅为定值B .tantan22αβ⋅为定值C .tan()S αβ⋅+为定值D .cot()S αβ⋅+为定值10.(2020·北京·高三校考强基计划)已知点(1,1),(1,0)A Q ,P 为椭圆22143x y +=上的动点,则||||PA PQ +的()A .最大值为4B .最大值为4C .最小值为4-D .最小值为4三、填空题11.(2022·江苏南京·高三强基计划)设F ,l 分别为双曲线()22411212x y --=的右焦点与右准线,椭圆Γ以F和l 为其对应的焦点及准线,过F 作一条平行于y =的直线,交椭圆Γ于A 、B 两点,若Γ的中心位于以AB 为直径的圆外,则椭圆离心率e 的范围为___________.12.(2018·山东·高三竞赛)若直线65280x y --=交椭圆22221x ya b+=(0a b >>,且2a 、b 为整数)于点A 、C .设()0,B b 为椭圆的上顶点,而ABC 的重心为椭圆的右焦点2F ,则椭圆的方程为______.13.(2022·新疆·高二竞赛)设z 为复数,若方程2297--=z z 表示一条圆锥曲线,则此曲线的离心率=e ___________.14.(2021·全国·高三竞赛)已知集合{}22(,)|||||,0,(,)|1,044x y A x y x y t t B x y m m ⎧⎫=+>=+≤<<⎨⎩≤⎬⎭满足B A ⊆,若P 为集合B 的边界线C 上任意一点,12F F 、为曲线C 的焦点,I 为12PF F △的内心,直线1IF 和2IF 的斜率分别为12k k 、,且1213k k ⋅=-则t 的最小值为________.15.(2021·全国·高三竞赛)已知ABCD Y 的四个顶点均在双曲线2214y x -=上,点(0,1)P 在边AB 上,且12AP PB =,则ABCD Y 的面积等于_______.四、解答题16.(2022·湖北武汉·高三统考强基计划)设F 为椭圆C :22194x y +=的左焦点,P 为椭圆C 上的一点(1)作正方形FPAB (F ,P ,A ,B 按逆时针排列)当P 沿着椭圆运动一周,求动点B 的轨迹方程.(2)设()3,2Q 为椭圆外一点,求PQ PF +的取值范围.17.(2018·全国·高三竞赛)一束直线12,,l l 的每条均过xOy 平面内的抛物线2:C y x =的焦点,()1i l i ≥与抛物线C 交于点i A 、i B .若1l 的斜率为1,()2i l i ≥的斜率为1+2014l 的解析式.18.(2018·福建·高三竞赛)已知1F 、2F 分别为椭圆()2222:10x y C a b a b +=>>的左、右焦点,点3P ⎛⎫ ⎪⎝⎭在椭圆C 上,且12F PF △的垂心为5,33H ⎛⎫- ⎪ ⎪⎝⎭.(1)求椭圆C 的方程;(2)设A 为椭圆C 的左顶点,过点2F 的直线l 交椭圆C 于D 、D 两点.记直线AD 、AE 的斜率分别为1k 、2k ,若1212k k +=-,求直线l 的方程.19.(2018·江西·高三竞赛)若椭圆221259x y +=上不同的三点()11,A x y ,94,5B ⎛⎫ ⎪⎝⎭,()22,C x y 到椭圆右焦点的距离顺次成等差数列,线段AC 的中垂线l 交x 轴于点T ,求直线BT 的方程.20.(2018·湖北·高三竞赛)已知O 为坐标原点,()1,0N ,点M 为直线=1x -上的动点,MON ∠的平分线与直线MN 交于点P ,记点P 的轨迹为曲线E .(1)求曲线E 的方程;(2)过点11,22Q ⎛⎫-- ⎪⎝⎭作斜率为k 的直线l ,若直线l 与曲线E 恰好有一个公共点,求k 的取值范围.21.(2021·全国·高三竞赛)过抛物线22y px =(p 为不等于2的质数)的焦点F ,作与x 轴不垂直的直线l 交抛物线于M 、N 两点,线段MN 的垂直平分线交MN 于P 点,交x 轴于Q 点.(1)求PQ 中点R 的轨迹L 的方程;(2)证明:L 上有无穷多个整点(横、纵坐标均为整数的点),但L 上任意整点到原点的距离均不是整数.22.(2021·全国·高三竞赛)已知椭圆22:12+=x E y 的右焦点为(c,0)F ,上顶点为M ,圆222:()(0)F x c y r r -+=>,问:椭圆E 上是否存在两点P 、Q 使得圆F 内切于三角形MPQ 若存在,求出直线PQ 的方程;若不存在,请说明理由.23.(2021·全国·高三竞赛)如图所示,()(),0P a b a b <<为抛物线2:4F y x =外一点,过P 引抛物线Γ的两条切线PA PB 、,切点分别为A 、B .在线段PA 上取两点D 、E ,使得PD AE =.若过D 、E 两点的直线12l l 、分别切抛物线Γ于M 、N 两点(异于A ).求四边形MNAB 面积的最大值.24.(2021·全国·高三竞赛)已知椭圆22122:1(0)x y C a b a b+=>>,其右焦点为F ,过F 作直线l 交椭圆1C 于A 、B 两点(l 与x 轴不重合),设线段AB 中点为D ,连结OD (O 为坐标原点),直线OD 交椭圆1C 于M 、N 两点,若A 、M 、B 、N 四点共圆,且||8||3MN OD =,求椭圆1C 的离心率.25.(2018·甘肃·高三竞赛)已知椭圆2222:1x y C a b+=过点()0,2M ,且右焦点为()2,0F .(1)求椭圆C 的方程;(2)过点F 的直线l 与椭圆C 交于,A B 两点,交y 轴于点P .若,PA mAF PB nBF ==,求证:m n +为定值;(3)在(2)的条件下,若点P 不在椭圆C 的内部,点Q 是点P 关于原点O 的对称点,试求三角形QAB 面积的最小值.26.(2018·山东·高三竞赛)已知圆22:4O x y +=与曲线:3C y x t =-,(),A m n ,(),B s p ,(),,,m n s p *∈N 为曲线C 上的两点,使得圆O 上任意一点到点A 的距离与到点B 的距离之比为定值()1k k >,求t 的值.27.(2022·福建·高二统考竞赛)已知椭圆C :()222210x y a b a b+=>>的离心率为12,1A 、2A 分别为椭圆C 的左、右顶点,1F 、2F 分别为椭圆C 的左、右焦点,B 为椭圆C 的上顶点,且11BA F ∆的外接圆半径为3.(1)求椭圆C 的方程;(2)设与x 不垂直的直线l 交椭圆C 于P 、Q 两点(P 、Q 在x 轴的两侧),记直线1A P 、2PA 、2A Q 、1QA 的斜率分别为1k 、2k 、3k 、4k .已知()142353k k k k +=+,求2F PQ ∆面积的取值范围.28.(2022·新疆·高二竞赛)如图,已知ABC 内接于抛物线2:=E x y ,且边,AB AC 所在直线分别与抛物线2:4=M y x 相切,F 为抛物线M 的焦点.求证:(1)边BC 所在直线与抛物线M 相切;(2)A ,C ,B ,F 四点共圆.(2021·全国·高三竞赛)已知(2,1)S 为椭圆22Γ:182x y+=上的点,对椭圆Γ上的任意两点P 、Q ,用如下办法定义它们的“和”P Q +:过点S 作一条平行于PQ (若点P 与Q 重合,则直线PQ 表示椭圆Γ在P 处的切线)的直线l 与椭圆Γ交于不同于S 的另一点,记作P Q +(若l 与椭圆Γ相切,则规定S 为P Q +).并规定n nP P P P=+++个.29.若点(0,P Q ,求P Q +、2P 以及100P 的坐标.30.在椭圆Γ上是否存在不同于S 的点P ,满足3P S =?若存在,求出所有满足条件的点P 的坐标;若不存在,请说明理由.高中数学竞赛与强基计划试题专题:解析几何答案一、单选题1.(2020·北京·高三强基计划)从圆224x y +=上的点向椭圆22:12x C y +=引切线,两个切点间的线段称为切点弦,则椭圆C 内不与任何切点弦相交的区域面积为()A .2πB .3πC .4πD .前三个答案都不对【答案】A【分析】算出椭圆内与切点弦不相交的点的边界的方程,从而可求区域的面积.【详解】设圆224x y +=上一点为(2cos ,2sin )P θθ,则对应切点弦所在直线l 的方程为2cos 2sin 12xy θθ⋅+⋅=即cos 2sin 1x y θθ+=,1≥,故椭圆C 内不与任何切点弦相交的区域面积即为椭圆2241x y +=围成的面积,其面积为1ππ122⨯⨯=.2.(2022·北京·高三校考强基计划)内接于椭圆22149x y +=的菱形周长的最大值和最小值之和是()A.B.CD .上述三个选项都不对【答案】D【分析】求出椭圆的极坐标方程,设内接于椭圆22149x y +=的菱形为ABCD ,()12,,,2A B πρθρθ⎛⎫+ ⎪⎝⎭,分别求出22,OA OB ,再根据222AB OA OB =+,结合三角恒等变换化简,再根据三角函数的性质求出AB 的最大值和最小值,即可得解.【详解】解:由22149x y +=,得229436x y +=,化为极坐标方程为223645cos ρθ=+,设内接于椭圆22149x y +=的菱形为ABCD ,则OA OB ⊥,设()12,,,2A B πρθρθ⎛⎫+ ⎪⎝⎭,则22123645cos OA ρθ==+,22222363645sin 45cos 2OB ρπθθ==+⎛⎫++ ⎪⎝⎭,所以2221222363645cos 45sin AB ρρθθ=+=+++2223613361325162025sin cos 36sin 24θθθ⨯⨯==+++,当2sin 20θ=时,2AB 取得最大值,即AB所以菱形的周长的最大值为当2sin 21θ=时,2AB 取得最小值,即AB 的最小值为13,所以菱形的周长的最小值为13,所以内接于椭圆22149x y +=的菱形周长的最大值和最小值之和是1313=.3.(2020·湖北武汉·高三统考强基计划)已知直线1211::22l y x l y x =-=,,动点P 在椭圆22221(0)x y a b a b +=>>上,作1//PM l 交2l 于点M ,作2//PN l 交1l 于点N .若22PM PN +为定值,则()A .2ab =B .3ab =C .2a b =D .3a b=【答案】C【分析】根据四边形OMPN 是平行四边形,得到2222PM PN OM ON +=+为定值,然后将取特殊位置(),0P a ,()0,P b 求解.,易知由四边形OMPN 是平行四边形,所以2222PM PN OM ON +=+为定值,取点(),0P a 时,由()1212y x a y x ⎧=-⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩,解得24a x a y ⎧=⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩,所以,24a a M ⎛⎫- ⎪⎝⎭,由对称性得:,24a a N ⎛⎫ ⎪⎝⎭,所以22258OM ON a +=,取点()0,P b 时,由1212y x b y x ⎧=+⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩,解得2x bb y =-⎧⎪⎨=⎪⎩,所以,2b M b ⎛⎫- ⎪⎝⎭,由对称性得:,2b N b ⎛⎫ ⎪⎝⎭,所以22252OM ON b +=,所以225582a b =,即2a b =,4.(2020·北京·高三强基计划)设直线3y x m =+与椭圆2212516x y +=交于A ,B 两点,O 为坐标原点,则OAB面积的最大值为()A .8B .10C .12D .前三个答案都不对【答案】B【分析】联立直线方程和椭圆方程后消元,利用公式可求面积的表达式,再利用基本不等式可求面积的最大值.【详解】由22312516y x m x y =+⎧⎪⎨+=⎪⎩可得22241150254000x mx m ++-=,()22222500424125400160024116000m m m ∆=-⨯-=⨯->,故m而241241AB ==,故1122ABOS AB ==△2224120210241m m+-⨯==,当且仅当m=等号成立,故OAB面积的最大值为10,5.(2022·贵州·高二统考竞赛)如图,1C,2C是离心率都为e的椭圆,点A,B是分别是2C的右顶点和上顶点,过A,B两点分别作1C的切线1l,2l.若直线1l,2l的斜率分别为1k,2k,则12k k的值为()A.2e B.21e-C.21e-D.21e【答案】C【详解】不妨设22122:1x yCa b+=,222222:x yCa bλ+=(0,1)a bλ>>>,∴,(,0)(0,)A aB bλλ,11:()l y k x aλ=-代入1C的方程得:()2222322422211120b a k x a k x a k a bλλ+-+-=,()()()23222224222111Δ240a kb a k a k a bλλ=--+-=,化简得()221221bkaλ=-.22:l y k x bλ=+代入22221x ya b+=得()22222222222220b a k x a bk x a b a bλλ+-+-=.()()()222222222222Δ240a bkb a k a b a bλλ=-+-=.化简得()222221bkaλ-=.∴422124bk ka=,∴222212221b a ck k ea a-===-,6.(2020·湖北武汉·高三统考强基计划)过椭圆22149x y+=的中心作两条互相垂直的弦AC和BD,顺次连接,,,A B C D得一四边形,则该四边形的面积可能为()A.10B.12C.14D.16【答案】B【分析】设()11,A x y,()22,B x y,设x轴正方向旋转到与向量OA 同向所转过的角为α,利用三角函数的定义表示,A B的坐标,代入椭圆方程,求得223636,OA OB关于α的函数表达式,进而得到223636OA OB关于α的函数表达式,利用三角函数恒定变形化简,然后利用三角函数的性质求得其取值范围,进而得到四边形面积的取值范围,从而做出选择.【详解】设()11,A x y ,()22,B x y ,设x 轴正方向旋转到与向量OA同向所转过的角为α,并根据题意不妨设OA 到OB 为逆时针旋转π2,则11cos ,sin .x OA y OA αα⎧=⎪⎨=⎪⎩,22cos sin ,2sin cos .2x OB OB y OB OB πααπαα⎧⎛⎫=+=- ⎪⎪⎪⎝⎭⎨⎛⎫⎪=+= ⎪⎪⎝⎭⎩22149x y +=,229436x y +=,2222369cos 4sin 5cos 4OA ααα=+=+, 22223694cos 5sin 4sin OBααα=+=+,2222236362516925cos sin 36sin 23636,44OA OBααα⎡⎤=+=+∈⎢⎥⎣⎦,∴36136,2OA OB ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,1442,1213ABCD S OA OB ⎡⎤=∈⎢⎥⎣⎦,当4πα=时取到最小值14413,当0α=时取得最大值12.只有选项B 中的12在此范围内7.(2019·贵州·高三校联考竞赛)设椭圆C :()222210x y a b a b +=>>的左、右焦点分别为12,F F ,其焦距为2c .点322c N ⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭在椭圆的内部,点M 是椭圆C上的动点,且112||MF MN F +<恒成立,则椭圆C 的离心率的取值范围是()A.⎛ ⎝⎭B.⎫⎪⎪⎝⎭C.,121⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭D.⎝⎭【答案】D【详解】由322c N ⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭在椭圆的内部,得22229142c c a b +<,即222222924b c a c a b +<,从而422441590a a c c -+>,得到4291540e e -+>,因此()()2231340e e -->.因为0<e <1,所以3e 2-4<0,故3e 2<1,得到0e <<.又由112||MF MN F +<恒成立,即22||a MN MF +-<恒成立,等价于()2max2||a MN MF +-<,亦即22a NF +<,等价于2a ,即2a e >.e <<二、多选题8.(2022·贵州·高二统考竞赛)如图,M ,N 分别是Rt ABC △两直角边上的动点,P 是线段MN 的中点,则以下结论正确的是()A .当△AMN 的面积为定值时,点P 的轨迹为双曲线一支B .当|MN |为定值时,点P 的轨迹为一圆弧C .当||||AM AN +为定值时,点P 的轨迹为不含端点线段D .当△AMN 的周长为定值时,点P 的轨迹为抛物线【答案】ABC【详解】建立如图的直角坐标设(),P x y ,则(2,0)M x ,(0,2)N y ,0x >,0y >,对于A ,当Rt △AMN 面积为定值()20k k >时,12222x y k ⋅⋅=,∴(0)x y k k ⋅=>轨迹为双曲线一支,所以A 正确.对于B ,若2(0)MN d d =>,则222222444x y d x y d +=⋅+=,(0,0)x y >>是一圆弧,所以B 正确.对于C ,当2(0)AM AN t t +=>时,222(0,0)x y t x y +=>>,即(0,0)x y t x y +=>>为空端点线段,所以C 正确.对于D ,当Rt △AMN 的周长为定值2C 时,则222x y C ++,即(0,0)x y C x y +=>>,()C x y =-+,∴22222222x y C Cx Cy xy x y +=--+++,所以2(22)2x C y Cx C -=-,2222Cx C y x C-=-轨迹为双曲线一支,所以D 错误.9.(2020·北京·高三校考强基计划)已知A ,B 分别为双曲线2214x y -=的左、右顶点,P 为该曲线上不同于A ,B 的任意一点设,,∠=∠= PAB PBA PAB αβ的面积为S ,则()A .tan tan αβ⋅为定值B .tantan22αβ⋅为定值C .tan()S αβ⋅+为定值D .cot()S αβ⋅+为定值【答案】AC【分析】利用三角换元得到P 的坐标为2,tan ,0,cos 2P πθθθ⎛⎫⎛⎫∈⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,利用斜率公式可求,αβ与θ的关系,化简后可得,αβ的关系,故可判断AB 的正误,根据面积公式可求S (用θ表示),故可判断CD 的正误.【详解】不妨设2,tan ,0,cos 2P πθθθ⎛⎫⎛⎫∈⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,则tan sin tan 22(1cos )(2)cos θθαθθ==+--,tan sin tan 22(1cos )2cos θθβθθ=-=---,1||tan 2tan 2S AB θθ=⋅⋅=,因此2114tan ,tan ,221t t S t t αβ==-=-,其中tan 2t θ=.对于选项A ,1tan tan 4αβ=-为定值.对于选项B ,由于22224tantan22tan tan 1tan tan tantan 2222αβαβαβαβ=⎛⎫-++ ⎪⎝⎭,因此若tantan22αβ为定值,则tantan 22αβ+为定值,从而tan 2α和tan 2β是确定的值,矛盾,对于选项C ,D ,有()2112122tan()115122t t t t t tαβ--+==-+⋅,因此tan()S αβ⋅+是定值,cot()S αβ⋅+不是定值.10.(2020·北京·高三校考强基计划)已知点(1,1),(1,0)A Q ,P 为椭圆22143x y +=上的动点,则||||PA PQ +的()A.最大值为4B.最大值为4C.最小值为4-D.最小值为4【答案】BD【分析】利用椭圆的定义可求||||PA PQ +的最值.【详解】注意到Q 为椭圆的右焦点,设其椭圆的左焦点为(1,0)Q '-,则()()||||||44||PA PQ PA PQ PA PQ +=+-=-''+,而||PA PQ -'的取值范围是,AQ AQ ''-⎡⎤⎣⎦,即[,因此所求最大值为4,最小值为4三、填空题11.(2022·江苏南京·高三强基计划)设F ,l 分别为双曲线()22411212x y --=的右焦点与右准线,椭圆Γ以F 和l 为其对应的焦点及准线,过F作一条平行于y =的直线,交椭圆Γ于A 、B 两点,若Γ的中心位于以AB 为直径的圆外,则椭圆离心率e 的范围为___________.【答案】⎫⎪⎪⎭【详解】由双曲线方程可知其焦准距为3,则椭圆Γ的焦准距23b c=(同侧焦点和准线),如图,设椭圆中心为O,建立平面直角坐标系,设F :()222210x y a b a b+=>>,()11,A x y ,()22,B x y ,直线AB方程:)y x c =+,联立直线AB 和椭圆Γ可得:()222222223630b a x a cx a c a b +++-=,由韦达可得:212222212226+=-+33=+3a x x b a a c x x b a ⋅⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩,由椭圆中心O 位于以AB 为直径的圆外,则有12120OA OB x x y y ⋅=+>,结合韦达定理可得:222242222422222233330333a c a b b a c a b b b a b a b a----+=>+++,所以422441030a a c c -+<,即423e 10e 40-+<,e 1<<,12.(2018·山东·高三竞赛)若直线65280x y --=交椭圆22221x ya b+=(0a b >>,且2a 、b 为整数)于点A 、C .设()0,B b 为椭圆的上顶点,而ABC 的重心为椭圆的右焦点2F ,则椭圆的方程为______.【答案】2212016x y +=【详解】设()11,A x y ,()22,C x y ,由题意ABC 的重心为椭圆的右焦点2F ,整理得213x x c +=,21y y b +=-.由()11,A x y ,()22,C x y 在直线65280x y --=上,得到212165y y x x -=-.由()11,A x y ,()22,C x y 在椭圆()222210x y a b a b +=>>上,得到2211221x y a b +=,2222221x y a b+=.两式相减并整理得()()()()2212122121635y y y y b b a x x x x c +---==⋅+-,整理得225a bc =.①本号资料全部来源于微信公#众号:数学第六感因为()11,A x y ,()22,C x y 在直线65280x y --=上,所以有1165280x y --=,2265280x y --=.将123x x c +=,12y y b +=-代入得()635560c b ⨯---=,整理得18556c b +=.②联立①②,且注意到a 、b 为整数,解得2c =,4b =,220a =.故所求的椭圆方程为2212016x y +=.13.(2022·新疆·高二竞赛)设z 为复数,若方程2297--=z z 表示一条圆锥曲线,则此曲线的离心率=e ___________.【答案】4【详解】令||,|3|,|3|=-=+=z a z b z c ,则27-=a bc .由复数的几何意义知222218+=+b c a .所以由前两式知2()32-=b c,即||-=b c ,故||3||3||6--+=<z z .因此z6的双曲线,14.(2021·全国·高三竞赛)已知集合{}22(,)|||||,0,(,)|1,044x y A x y x y t t B x y m m ⎧⎫=+>=+≤<<⎨⎩≤⎬⎭满足B A ⊆,若P 为集合B 的边界线C 上任意一点,12F F 、为曲线C 的焦点,I 为12PF F △的内心,直线1IF 和2IF 的斜率分别为12k k 、,且1213k k ⋅=-则t 的最小值为________.【详解】因为12F F 、为曲线C 的焦点,I 为12PF F △的内心,若曲线C 的方程为22221x y a b +=,则I 的轨迹方程为22221x y c bc c a +=⎛⎫ ⎪+⎝⎭,故有22121.3bc c a c k k ⎛⎫ ⎪+⎝⎭=-=-⋅可知::2:a b c =,所以3m =.设(2cos )P θθ为曲线C上一点,则有|2cos ||t θθ≥+恒成立,即t ≥15.(2021·全国·高三竞赛)已知ABCD Y 的四个顶点均在双曲线2214y x -=上,点(0,1)P 在边AB 上,且12AP PB =,则ABCD Y 的面积等于_______.【答案】4【分析】由对称性,知O 为平行四边形的中心,设()00,A x y ,得()002,32B x y --,将点A 、B 的坐标代入双曲线方程,求得A 、B 的坐标,利用等面积法知4ABCD AOB S S = △,代入即可求解.【详解】由平行四边形的对称性与双曲线的对称性,知O 为平行四边形的中心,由A 、B 、C 、D 四点在两支双曲线上各有两点,不妨设A 、D 在左支上,B 、C 在右支上,如图:考虑A 、B 关于双曲线中心的对称点,A B '',因为单支双曲线上不存在四点构成平行四边形,知,A C B D =''=,所以ABCD Y 的对称中心为O .设()00,A x y ,由12AP PB =,得()002,32B x y --.将点A 、B 的坐标代入双曲线方程得()22002020*******y x y x ⎧-=⎪⎪⎨-⎪-=⎪⎩,解得:00814x y ⎧=⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩或00814x y ⎧=-⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩所以A B x x ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩或A B x x ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩.故242||21ABCDADB AOB A B S S S OP x x ===⋅-=⨯⨯YV V.四、解答题16.(2022·湖北武汉·高三统考强基计划)设F 为椭圆C :22194x y +=的左焦点,P 为椭圆C上的一点(1)作正方形FPAB (F ,P ,A ,B 按逆时针排列)当P 沿着椭圆运动一周,求动点B 的轨迹方程.(2)设()3,2Q 为椭圆外一点,求PQ PF +的取值范围.【答案】(1)((22=149x x -+.(2)【详解】(1)如图所示,将椭圆C绕其左焦点()F 逆时针旋转90 ,得到椭圆'C,注意到在正方形FPAB 中,点B 可以看成也是由点P 绕点F 逆时针旋转90 而形成的,由于点P 在椭圆C 上运动,则点B 在椭圆'C 上运动.求B 的轨迹方程,也就是求椭圆'C 的方程.注意到椭圆'C的中心坐标为(,从而'C的方程为((22=149x x +.(2)如图所示,|||||PQ PFQF +≥当且仅当,,P F Q 三点共线,即P 运动到1P 位置时,等号成立.记椭圆C 的右焦点为)E,注意到()||||=||2||=||||6PQ PF PQ a PE PQ PE ++--+,显然有||||||=PQ PE QE -≤从而||||6PQ PF +≤+,当且仅当,,P E Q 三点共线,即P 运动到2P 位置时,等号成立.||||6PQ PF ≤+≤即PQ PF+的取值范围17.(2018·全国·高三竞赛)一束直线12,,l l 的每条均过xOy 平面内的抛物线2:C y x =的焦点,()1i l i ≥与抛物线C 交于点i A 、i B .若1l 的斜率为1,()2i l i ≥的斜率为1+2014l 的解析式.【答案】((()()201520152014201411112411y x -⎛⎫=⋅- ⎪⎝⎭-【详解】易知抛物线焦点1,04P ⎛⎫⎪⎝⎭.设()1:1,2,4i i l y k x i ⎛⎫=-= ⎪⎝⎭ ,并与2y x =联立知点i A 、i B 的横坐标i A x 、i B x 满足关于x 的方程()2222120216i i i k k x k x -++=且i i A B x x ≠.则i ii i A B A B x =-=221i i k k +=.从而,当2i≥时,有1111i i k k -==+.记{}n F 满足121F F ==及递推关系21n n n F F F ++=+则{}n F 为斐波那契数列其通项公式为n nn F ⎡⎤⎛⎥=- ⎥⎝⎭⎝⎭⎦.下面证明:1i i iF k F +=对一切正整数i 成立.由2111F k F ==,知i=1时结论成立.设i=t 时结论成立.则121111111t t t t t t t t t F F F F k k F F F +++++++=+=+==即i=t+1时结论也成立.由数学归纳法知1i i iF k F +=对一切正整数i 成立.特别地,201520142014F k F =.从而,2014l的解析式为((()()201520152014201411112411y x +-⎛⎫=⋅- ⎪⎝⎭-.【注】本题亦可用不动点方法求数列{}i k 的通项.18.(2018·福建·高三竞赛)已知1F 、2F 分别为椭圆()2222:10x y C a b a b +=>>的左、右焦点,点3P ⎛⎫ ⎪⎝⎭在椭圆C 上,且12F PF △的垂心为5,33H ⎛⎫- ⎪ ⎪⎝⎭.(1)求椭圆C 的方程;(2)设A 为椭圆C 的左顶点,过点2F 的直线l 交椭圆C 于D 、D 两点.记直线AD 、AE 的斜率分别为1k 、2k ,若1212k k +=-,求直线l 的方程.【答案】(1)22143x y +=(2)()21y x =-【详解】设()1,0F c -,()2,0F c .由12F PF的垂心为53H ⎫-⎪⎪⎝⎭,得12F H PF ⊥.所以12531F H PF k k -⋅==-,224593c -=,解得21c =.由点P ⎫⎪⎪⎝⎭在椭圆C 上,得2224119a b +=.结合2221a b c -==,解得24a =,23b =.所以椭圆C 的方程为22143x y +=.(2)由(1)知()2,0A -,()21,0F .若l 的斜率不存在,则由对称性,知120k k +=,不符合要求.若l 的存在,设为k ,则l 的方程为()1y k x =-.由()221143y k x x y ⎧=-⎪⎨+=⎪⎩,得()22224384120k x k x k +-+-=.①设()11,D x y ,()22,E x y ,则2122843k x x k +=+,212241243k x x k -=+.所以()()1212121212112222k x k x y y k k x x x x --+=+=+++++()()()12121234331122222x x k k x x x x ⎡⎤++⎛⎫=-+-=⋅-⎢⎥⎪++++⎢⎥⎝⎭⎣⎦()()221222121222834344322412824244343k x x k k k k k x x x x k k ⎡⎤⎛⎫+⎢⎥ ⎪⎡⎤+++⎝⎭⎢⎥=⋅-=⋅-⎢⎥⎢⎥-+++⎢⎥⎣⎦+⨯+⎢⎥++⎣⎦()222222238161221122412161612k k k k k k k k k k ⎡⎤++⎛⎫+⎢⎥=⋅-=⋅-=- ⎪-+++⎢⎥⎝⎭⎣⎦.又1212k k +=-,因此2k =,直线l 的方程为()21y x =-.19.(2018·江西·高三竞赛)若椭圆221259x y +=上不同的三点()11,A x y ,94,5B ⎛⎫ ⎪⎝⎭,()22,C x y 到椭圆右焦点的距离顺次成等差数列,线段AC 的中垂线l 交x 轴于点T ,求直线BT 的方程.【答案】252064x y -=【详解】用a 、b 、c 分别表示椭圆的半长轴、半短轴及半焦距之长度,则5a =,3b =,4c =,右焦点为()4,0F ,且准线方程为2a x c=,由21AFca a x c=-,22CF c a a x c=-,得1455AF x =-,2455CF x =-,根据等差性质,2AF CF BF +=,而95BF =,即12441855555x x ⎛⎫⎛⎫-+-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,所以128x x +=.①设线段AC 的中点为D ,则其坐标为124,2y y D +⎛⎫ ⎪⎝⎭,又设点T 的坐标为()0,0T x ,则AC 的中垂线DT 的方程为()12121242y y x xy x y y +--=---.因()0,0T x 在此直线上,故有()1212012042y y x xx y y +--=---,即()221201242y y x x x --=-.②又根据A 、B 在椭圆上,得()221192525y x =-,()222292525y x =-,所以()()22121212925y y x x x x -=-+-,据①,即有()22121236225y y x x -=--.③再据②③得06425x =,即点T 的坐标为64,025T ⎛⎫⎪⎝⎭,于是直线BT 的方程为252064x y -=.20.(2018·湖北·高三竞赛)已知O 为坐标原点,()1,0N ,点M 为直线=1x -上的动点,MON ∠的平分线与直线MN 交于点P ,记点P 的轨迹为曲线E .(1)求曲线E 的方程;(2)过点11,22Q ⎛⎫-- ⎪⎝⎭作斜率为k 的直线l ,若直线l 与曲线E 恰好有一个公共点,求k 的取值范围.【答案】(1)()201y x x =≤<(2)11,132⎧⎫+⎪⎪⎛⎤-⎨⎬⎥⎝⎦⎪⎪⎩⎭ 【详解】(1).设()(),,1,P x y M t -,易知01x ≤<.因为OP 平分MON ∠,所以OM MP PN ON==,所以)11,x x +-①)0y t y -=-.②由①②可得21y t x =-,代入①得到11x x +=-E 的方程为()201y x x =≤<.(2).记()()1,1,1,1A B -,则11,3QA QB k k ==-.直线l 的方程为1122y k x ⎛⎫+=+ ⎪⎝⎭,与抛物线方程2y x =联立,消去x 得()21102ky y k -+-=当直线l 与抛物线2y x =相切于点T 时,()1210k k ∆=--=,解得1,2k =当1k k ==T y =T 在曲线E 上;当212k k ==时,T y =,切点T 不在曲线E 上.若直线l 与曲线E 恰好有一个公共点,则有QB QA k k k <≤或k =,故所求k的取值范围为1,13⎛⎤-⋃ ⎥⎝⎦⎪⎪⎩⎭.21.(2021·全国·高三竞赛)过抛物线22y px =(p 为不等于2的质数)的焦点F ,作与x 轴不垂直的直线l 交抛物线于M 、N 两点,线段MN 的垂直平分线交MN 于P 点,交x 轴于Q 点.(1)求PQ 中点R 的轨迹L 的方程;(2)证明:L 上有无穷多个整点(横、纵坐标均为整数的点),但L 上任意整点到原点的距离均不是整数.【答案】(1)24()(0)y p x p y =-≠;(2)证明见解析.【详解】(1)抛物线22y px =的焦点为(,0)2p ,设l 的直线方程为()(0)2p y k x k =-≠.由得222y pxp y k x ⎧=⎪⎨⎛⎫=- ⎪⎪⎝⎭⎩得222221(2)04k x pk p x p k -++=.设M 、N 的横坐标分别为12x x 、,由21222pk p x x k ++=,得22122222,()2222P Px x pk p pk p p px y k k k k+++===-=,而PQ l ⊥,故PQ 的斜率为1k -,PQ 的方程为2212()2p pk py x k k k +-=--.代入0Q y =得222223222Q pk p pk px p k k ++=+=.设动点R 的坐标为(),x y ,则:21()21()22p Q P Qp x x x p k p y y y k ⎧=+=+⎪⎪⎨⎪=+=⎪⎩,因此222()4(0)p p x p y y k-==≠,故PQ 中点R 的轨迹L 的方程为24()(0)y p x p y =-≠.(2)显然对任意非零整数t ,点2((41),)p t pt +都是L 上的整点,故L 上有无穷多个整点.反设L 上有一个整点(),x y 到原点的距离为整数()0m m ≥,不妨设0,0x y >>,则:22224()x y m y p x p ⎧+=⎨=-⎩①②,因为p 是奇质数,于是|p y ,从②可推出|p x ,再由①可推出|p m .令111,,x px y py m pm ===,则有22211121141x y m y x ⎧+=⎨=-⎩③④,由③,④得2211114x x m -+=,于是2211(81)(8)17x m +-=,即()()111181881817x m x m +++-=,于是111181817,8181x m x m ++=+-=,得111x m ==,故10y =,有10y py ==,但L 上的点满足0y ≠,矛盾!因此,L 上任意点到原点的距离不为整数.22.(2021·全国·高三竞赛)已知椭圆22:12+=x E y 的右焦点为(c,0)F ,上顶点为M ,圆222:()(0)F x c y r r -+=>,问:椭圆E 上是否存在两点P 、Q 使得圆F 内切于三角形MPQ 若存在,求出直线PQ的方程;若不存在,请说明理由.【答案】存在,PQ的方程为(260x y +-+-=.【详解】假设这样的P 、Q 存在,且设()()1122,,,P x y Q x y ,由题意知(0,1),(1,0)M F ,所以直线()111:10MP y x x y x --+=.因为该直线与圆F 相切,则d r =r =,两边平方化简得()()2222111111x y r x y ⎡⎤+-=+-⎣⎦,整理得()()()()22221111111210r x ryx y -+--+-=.因为()221121x y =-,消去1x 得()()()()()2222111112111210r y r yx y -⋅-+--+-=.因为11y ≠,两边同时除以11y -,得()()()()221111211120r y r y x -⋅++---=,整理得()()221121310x ryr -+-+-=,即点P 在直线()()2221310x r y r -+-+-=上.同理,点Q 也在直线()()2221310x r y r -+-+-=上,因此直线PQ 的方程为()()2221310x r y r -+-+-=.又因为直线PQ 圆Fr=,解得r =因此直线PQ 存在且直线PQ的方程为(260x y +-+-=.23.(2021·全国·高三竞赛)如图所示,()(),0P a b a b <<为抛物线2:4F y x =外一点,过P 引抛物线Γ的两条切线PA PB 、,切点分别为A 、B .在线段PA 上取两点D 、E ,使得PD AE =.若过D 、E 两点的直线12l l 、分别切抛物线Γ于M 、N 两点(异于A ).求四边形MNAB 面积的最大值.【详解】设()()()()11220000,,,,,,,A x y B x y M x y N x y '',则直线AP 的方程为()112y y x x =+,直线BP 的方程为()222y y x x =+,故有121242y y a y y b ⎧=⎪⎪⎨+⎪=⎪⎩,同理可得1010,22E D y y y yy y '++==,又因为PD AE =,所以1E D y y b y +=+,即002y y b +'=,故12121200424AB MN y y k k x x y y b y y '-=====-++,因此//AB MN .直线AB 的方程为22by x a =+,直线MN 的方程为0000004y y y x y y y y '''=+++,即0022y y by x '=+,故两平行线间的距离d ',||AB ===||MN =所以00|4|1(||||))24MNABy y a S d AB MN '-=⋅+=⋅,其中0204a y y b ≤'≤,可令22004,b a A b y y X '-=-=,则:1(4MNAB S A X =-218=+3183⎛≤ ⎝⎭当22001(4)9b y y b a '-=-时取到最大值.24.(2021·全国·高三竞赛)已知椭圆22122:1(0)x y C a b a b+=>>,其右焦点为F ,过F 作直线l 交椭圆1C 于A 、B 两点(l 与x 轴不重合),设线段AB 中点为D ,连结OD (O 为坐标原点),直线OD 交椭圆1C 于M 、N 两点,若A 、M 、B 、N 四点共圆,且||8||3MN OD =,求椭圆1C 的离心率.【分析】先将椭圆与直线联立,结合韦达定理表示出D 坐标,再结合直线OD 交椭圆1C 于M 、N 两点,若A 、M 、B 、N 四点共圆,且||8||3MN OD =,求出2,3M ⎛ ⎝⎭再代入椭圆求出a ,进而求出离心率.【详解】不妨设椭圆1C 的半焦距1c =,则221b a =-,椭圆右焦点为(1,0)F .设:1l x ky =+,将1x ky =+,代入22221x ya b+=消去x 化简整理得()()()222222222110a k k a y a ky a -++---=.显然,方程判别式Δ0>,设()(),,,A A B B A x y B x y .由韦达定理知()2222221A B a k y y a k k a-+=--+,从而()()22222222222211122222A B D A B a k x x ax ky ky a k k a a k k a ⎛⎫-+==++=-+= ⎪ ⎪-+-+⎝⎭,()2222211D D a k x y k a k k a--==--+,于是()22222222221,a k a D a k k a a k k a ⎛⎫-- ⎪ ⎪-+-+⎝⎭.所以直线OD 的方程为()221a x y a k =--.设圆AMBN 的方程为222:0C x y Dx Ey F ++++=,直线l 直线MN 的方程为()232:(1)01a C x ky x y a k ⎛⎫--+= ⎪ ⎪-⎝⎭,由于3C 经过12C C 、的交点,且123C C C 、、均为二次曲线,则存在常数12λλ、,使得()()2222212222(1)11a x y x ky x y x y Dx Ey Fa b a k λλ⎛⎫⎛⎫--+=+-+++++ ⎪ ⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭,比较方程两边xy 系数知()2201a k a k -+=-,即2221a k a =-,由对称性不妨设k =.代入点D 的坐标得1,22D a ⎛- ⎪ ⎪⎝⎭,又||8||3MN OD =,得点2,3M ⎛ ⎝⎭,而M 在1C上,故22222311a a ⎛⎛⎫ ⎪ ⎝⎭⎝⎭+=-,解得a =于是1C的离心率为3c e a ==.25.(2018·甘肃·高三竞赛)已知椭圆2222:1x y C a b+=过点()0,2M ,且右焦点为()2,0F .(1)求椭圆C 的方程;(2)过点F 的直线l 与椭圆C 交于,A B 两点,交y 轴于点P .若,PA mAF PB nBF ==,求证:m n +为定值;(3)在(2)的条件下,若点P 不在椭圆C 的内部,点Q 是点P 关于原点O 的对称点,试求三角形QAB 面积的最小值.【详解】(1)由题意b=2,c=2,所以28a =,椭圆C 的方程为22184x y +=.(2)设A 、B 、P 的坐标分别为()()()1122,,,,0,x y x y t .由PA mAF = 知121m x m =+,11ty m=+.又点A 在椭圆C 上,则22211184m t m m ⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪++⎝⎭⎝⎭+=,整理得222840m m t +-+=.由PB nBF =,同理得到222840n n t +-+=.由于A 、B 不重合,即m n ≠,故m 、n 是二次方程222840x x t +-+=的两根,所以m+n=-4,为定值.(3)依题意,直线l 的方程为12x yt+=,即()22t y x =--,与椭圆C 的方程联立,消去y 并整理,得()2222244160t xt x t +-+-=,()()42221642416321280t t tt ∆=-+-=+>,所以221212224416,22t t x x x x t t -+=⋅=++,而1212122QAB S t x x t x x ∆=⋅⋅-=⋅-()()22222121212=4QAB S t x x t x x x x ∆⎡⎤=-+-⎣⎦()42222216166422t t tt t ⎡⎤-⎢⎥=-⎢⎥++⎣⎦()2222321282t t t +=⋅+.()2243212t ⎡⎤⎢⎥=-⎢⎥+⎣⎦由已知,点P 不在椭圆C 的内部,得2t ,即24t ,所以2QAB S ∆的最小值为82563299⨯=,故三角形QAB 面积的最小值为163.26.(2018·山东·高三竞赛)已知圆22:4O x y +=与曲线:3C y x t =-,(),A m n ,(),B s p ,(),,,m n s p *∈N 为曲线C 上的两点,使得圆O 上任意一点到点A 的距离与到点B 的距离之比为定值()1k k >,求t 的值.【答案】43t =【详解】设(),P x y 为圆O 上任意一点,则由题意知PA k PB=.即222PA k PB =,于是()()()()22222x m y n k x s y p ⎡⎤-+-=-+-⎣⎦,整理得()()()()22222222222222111k s m kp nmn k s p x y x y k k k --+-++--=---.因此点P 的轨迹是一个圆.因为(),P x y 为圆上任意一点,所以此圆与圆22:4O x y +=必为同一个圆,于是有()22201k s m k --=-,()22201k p nk --=-,()()22222241mn k s p k +-+=-,整理得20k s m -=,20k p n -=,所以()()()()()22222424222222222411m n k s p k sk p k s p ks p k k +-++-+==+=--.因为s ,*p N ∈,所以21s ≥,21p ≥,从而22242k s p =≤+.又因为1k >,所以1s p ==,22k =,2m n ==.因此将()2,2A ,()1,1B ,代入3y x t =-,得43t =.27.(2022·福建·高二统考竞赛)已知椭圆C :()222210x y a b a b+=>>的离心率为12,1A 、2A 分别为椭圆C 的左、右顶点,1F 、2F 分别为椭圆C 的左、右焦点,B 为椭圆C 的上顶点,且11BA F ∆的外接圆半径为3.(1)求椭圆C 的方程;(2)设与x 不垂直的直线l 交椭圆C 于P 、Q 两点(P 、Q 在x 轴的两侧),记直线1A P 、2PA 、2A Q 、1QA 的斜率分别为1k 、2k 、3k 、4k .已知()142353k k k k +=+,求2F PQ ∆面积的取值范围.【答案】(1)2211612x y +=(2)0,2⎛ ⎝⎭【详解】(1)由椭圆C 的离心率为12,知12c a =,于是112BF a c OF ===,所以1=30F BO ∠︒,1=60BFO ∠︒,11=120BF A ∠︒,又AB ===,且11BA F ∆所以11==2sin sin1203AB BF A ∠⨯︒,解得=2c ,因此,=4a,b =所以,椭圆C 的方程为2211612x y +=.(2)如图,易知直线l 斜率不为0,设l 方程为x ty m =+,由22=++=11612x ty m x y ⎧⎪⎨⎪⎩,得()2223463480t y mty m +++-=,设()11,P x y ,()22,Q x y ,则122634mt y y t -+=+,212234834m y y t -=+,由(1)知,()14,0A -,()24,0A ,所以122211111222111134441643PA PA y y y y k k k k x x x y ⋅=⋅=⋅===-+---,同理,123434OA QA k k k k ⋅=⋅=-,因为()142353k k k k +=+,所以()2323335443k k k k --=+,()2323233543k k k k k k +-⋅=+,由l 与x 不垂直可得230k k +≠,所以23920k k =-,即22920PA QA k k ⋅=-,所以121294420y y x x ⋅=---,()()1212209440y y ty m ty m ++-+-=,于是()()()()22121292094940t y y t m y y m ++-++-=,()()()222223486920949403434m mt t t m m t t --+⋅+-⋅+-=++,整理得2340m m --=,解得1m =-或=4m ,因为P 、Q 在x 轴的两侧,所以2122348034m y y t -=<+,44m -<<,又1m =-时,直线l 与椭圆C 有两个不同的交点,因此1m =-,直线l 恒过点()1,0D -,。
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高中数学联赛(预赛题锦)
解析几何板块
(天津卷2)2.设,B C 是定点且都不在平面π上,动点A 在平面π上且1
in 2
s ABC ∠=
.那么,A 点的轨迹是( )
(A )椭圆 (B )抛物线 (C )双曲线 (D )以上皆有可能
(天津卷8)8.设M 是椭圆22
143
x y +=上的动点,又设点F 和点P 的坐标分别是()1,0和()3,1,则2MF MP -的最大值是__________.
(天津卷15)在平面直角坐标系中,设,,A B C 是曲线1xy =上三个不同的点,且,,D E F 分别是
,,BC CA AB 的中点.求证:DEF ∆的外接圆经过原点O .
(河北卷6)6.圆O 的方程为2
21x
y +=,(1,0)A ,在圆O 上取一个动点B ,设点P 满足
()AP OB R λλ=∈且1AP AB ⋅=.则P 点的轨迹方程为 .
(河北卷12)
12. (本题满分14分)在椭圆中定义:过焦点且垂直于长轴的直线被椭圆截得的弦,叫做椭圆的
通径.如图,已知椭圆22
221(0)x y a b a b
+=>>的左、右焦点分别为1F 、2
F ,其离心率为12,通径长为3.
(Ⅰ)求椭圆的方程;
(Ⅱ)过1F 的直线交椭圆于A B 、两点,12I I 、分别为1212F BF F AF ∆∆、的内心,延长2BF 交椭圆于点M .
(ⅰ)求四边形1221F I F I 与2AF B ∆的面积的比值
p ; (ⅱ)在x 轴上是否存在定点C ,使CM CB ⋅为常数? 若存在,求出点C 的坐标;若不存在,说明理由.
(山西卷2)若自椭圆中心到焦点,长轴顶点,以及到准线的距离之长可以组成一个直角三角形。
则该椭圆的离心率是
(吉林卷8)8.椭圆22
221x y a b +=(0)a b >>的四个顶点为A 、B 、C 、D ,若菱形
ABCD 的内切圆半径等于椭圆焦距的
6
6
,则椭圆的离心率为 ______.
1
F M 2
F 1
I B
x
A
2I y o
(山东卷12)12.(本小题满分15分)已知椭圆22
143
x y +=的
内接平行四边形的一组对边分别过椭圆的焦点12,F F ,
求该平行四边形面积的最大值.
(福建卷12)12.已知A 、B
为抛物线C :24y x =上的两个动点,点A 在第一
象限,点B 在第四象限。
1l 、2l 分别过点A 、B 且与抛物线C 相切,P 为1l 、2l 的交点。
(1)若直线AB 过抛物线C 的焦点F ,求证:动点P 在一条定直线上,并求此直线方程;
(2)设C 、D 为直线1l 、2l 与直线4x =的交点,求PCD △面积的最小值。
(江西卷5)、若椭圆中心到焦点,到长、短轴端点,以及到准线距离皆为正整数,则这四个距
离之和的最小值是 .
(江西卷9)
9、(20分)设直线1x y +=与抛物线22(0)y px p =>相交于点,A B ,若OA OB ⊥,求抛物
线方程以及OAB ∆的面积.
(湖北卷)
G
O
D
C
B
A
F 1
F 2
y
x
(四川卷9)9、实数y x ,满足116
2
2
=+y x ,则22y x +的最大值是 . (四川卷10)10、关于曲线C :421x y +=的下列命题:
① 曲线C 关于原点对称; ② 曲线C 关于直线y x =对称; ③ 曲线C 所围成的面积小于π; ④ 曲线C 所围成的面积大于π, 其中的真命题是 .(写出所有真命题的编号)
(四川卷15)
15、已知点(0,1)B ,P 、Q 为椭圆2
214
x y +=上异于点B 的任意两点,且BP BQ ⊥.
(I )若点B 在线段PQ 上的射影为点M ,求M 的轨迹方程; (II )求线段PQ 的中垂线l 在x 轴上的截距的取值范围.
(甘肃卷9)9.抛物线 y 2=2px (p >0) 的焦点为F ,已知点A 、B 为抛物线上的两个动点,
且满足 ∠AFB =120º,过弦AB 的中点M 作抛物线的准线MN ,垂中为N ,则MN
AB
的最大值
为_______.
(甘肃卷12)
12.(本题满分12分)
已知椭圆E :x y
a b
+=22
22
1(a >b >0)的一个焦点为(,)F -130,且过点(,)H 132,设椭圆E 的上下顶点分别为A 1、A 2,P 是椭圆上异于A 1、A 2的任一点,直线PA 1、PA 2分别交x 轴于点
M 、N ,若直线OT 与过点M 、N 的圆G 相切,切点为T 。
证明:线段OT 的长为定值,并求出该定值。
(黑龙江卷4)直线l 过抛物线C :2x =4y 的焦点且与y 轴垂直,则l 与C 所围成的图形的面积
等于( ).
(A )
34 (B )2 (C ) 38 (D )3
216
(黑龙江卷10)
10.设21,F F ,分别是双曲线122
22=+b
y a x (a >0,b>0)的左、右焦点,若双曲线右支上存在一点
P ,使(0*)(22=+p F oF op ,O 为坐标原点,且213PF PF =则该双曲线的离心率为
( ). (A )
6+2 (B )3+1 (C )
21
3+ (D )2
26+ (黑龙江卷16)
16.若正方形ABCD 的一条边在直线y=2x-17上,另外两个顶点在抛物线y= x 2
上,则该正方形面
积的最小值_________.
(黑龙江卷21)
21.(12分)已知1F (-1,0)、2F (1,0),圆2F :2
x + 2
y = 1,一动圆在y 轴右侧与y 轴相切,同时与圆2F 相外切,此动圆的圆心轨迹为曲线C ,曲线E 是以、21,F F 为焦点的椭圆. (1)求曲线C 的方程;
(2)设曲线C 与曲线E 相交于第一象限点P ,且3
7
1=
PF = ,求曲线E 的标准方程; (3)在(1)、(2)的条件下,直线l 与椭圆E 相交于A ,B 两点,若AB 的中点M 在曲线C 上,求直线l 的斜率k 的取值范围.
(贵州卷13)
(浙江卷)15. 设直线l 与曲线31y x x =++有三个不同的交点,,A B C ,且5AB BC ==,则直线l 的方程为_____________。
(浙江卷18)
18. 已知抛物线2
4y x =,过x 轴上一点K 的直线与抛物线交于点,,P Q
两点。
证明,存在唯一一点K ,使得
2
2
11PK
KQ
+
为常数,并确定K 点的坐标。
(湖南卷12)12.(20分)已知00(,)P x y 为椭圆22
221(0)x y a b a b
+=>>上一点.
(1)设直线l 为过点P 的椭圆的切线,试求过椭圆焦点F(-c,0)且垂直于l 的直线方程;
(2)求证:椭圆的焦点在椭圆切线上的射影的轨迹是以椭圆的中心为圆心,且过长轴顶点的圆.
(全国卷2)2.在平面直角坐标系xOy 中,点A B 、在抛物线24y x =上,满足
4*-=OB OA ,F 是抛物线的焦点. 则=∆∆OFB OFA s s *_____________.
(全国卷10)
10.(本题满分20分)在平面直角坐标系xOy 中,椭圆的方程为22
221(0)x y a b a b
+=>>,
12A A 、分别为椭圆的左、右顶点,12F F 、分别为椭圆的左、右焦点,P 为椭圆上不同于1A 和2A 的
任意一点. 若平面中两个点Q R 、满足22112211,,,PF RF PF RF PA QA PA QA ⊥⊥⊥⊥,试确定
线段QR 的长度与b 的大小关系,并给出证明.。