理第20题 解析几何(解析版)-2022年高三毕业班数学第X题满分练(全国通用)
2022年高考数学试卷(理)(全国甲卷)(解析卷)

绝密★启用前2022年普通高等学校招生全国统一考试理科数学注意事项:1.答卷前,考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在答题卡上,并认真核准条形码上的准考证号、姓名、考场号、座位号及科目,在规定的位置贴好条形码.2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑.如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号.回答非选择题时,将答案写在答题卡上.写在本试卷上无效.3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回.一、选择题:本题共12小题,每小题5分,共60分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.1若1z =-+,则1zzz =-( )A1-+B. 1-C. 13-+D. 13--【答案】C 【解析】【分析】由共轭复数的概念及复数的运算即可得解.【详解】1(1113 4.z zz =-=-+-=+=113z zz ==--故选 :C2. 某社区通过公益讲座以普及社区居民的垃圾分类知识.为了解讲座效果,随机抽取10位社区居民,让他们在讲座前和讲座后各回答一份垃圾分类知识问卷,这10位社区居民在讲座前和讲座后问卷答题的正确率如下图:..则( )A. 讲座前问卷答题的正确率的中位数小于70%B. 讲座后问卷答题的正确率的平均数大于85%C. 讲座前问卷答题的正确率的标准差小于讲座后正确率的标准差D. 讲座后问卷答题的正确率的极差大于讲座前正确率的极差【答案】B 【解析】【分析】由图表信息,结合中位数、平均数、标准差、极差的概念,逐项判断即可得解.【详解】讲座前中位数为70%75%70%2+>,所以A 错;讲座后问卷答题的正确率只有一个是80%,4个85%,剩下全部大于等于90%,所以讲座后问卷答题的正确率的平均数大于85%,所以B 对;讲座前问卷答题的正确率更加分散,所以讲座前问卷答题的正确率的标准差大于讲座后正确率的标准差,所以C 错;讲座后问卷答题的正确率的极差为100%80%20%-=,讲座前问卷答题的正确率的极差为95%60%35%20%-=>,所以D 错.故选:B.3. 设全集{2,1,0,1,2,3}U =--,集合{}2{1,2},430A B x x x =-=-+=∣,则()U A B È=ð( )A. {1,3}B. {0,3}C. {2,1}- D. {2,0}-【答案】D【解析】【分析】解方程求出集合B ,再由集合的运算即可得解.【详解】由题意,{}{}2=4301,3B x x x -+==,所以{}1,1,2,3A B È=-,所以(){}U 2,0A B È=-ð.故选:D.4. 如图,网格纸上绘制的是一个多面体的三视图,网格小正方形的边长为1,则该多面体的体积为( )A. 8B. 12C. 16D. 20【答案】B 【解析】【分析】由三视图还原几何体,再由棱柱的体积公式即可得解.【详解】由三视图还原几何体,如图,则该直四棱柱的体积2422122V +=´´=.故选:B.5. 函数()33cos x xy x -=-在区间ππ,22éù-êúëû的图象大致为( )A. B.C. D.【答案】A 【解析】【分析】由函数的奇偶性结合指数函数、三角函数的性质逐项排除即可得解.【详解】令()()33cos ,,22xxf x x x p p -éù=-Î-êúëû,则()()()()()33cos 33cos xx x x f x x x f x ---=--=--=-,所以()f x 为奇函数,排除BD ;又当0,2x p æöÎç÷èø时,330,cos 0x xx -->>,所以()0f x >,排除C.故选:A.6 当1x =时,函数()ln bf x a x x=+取得最大值2-,则(2)f ¢=( )A. 1- B. 12-C.12D. 1【答案】B 【解析】【分析】根据题意可知()12f =-,()10f ¢=即可解得,a b ,再根据()f x ¢即可解出.【详解】因为函数()f x 定义域为()0,¥+,所以依题可知,()12f =-,()10f ¢=,而.()2a bf x x x ¢=-,所以2,0b a b =--=,即2,2a b =-=-,所以()222f x x x¢=-+,因此函数()f x 在()0,1上递增,在()1,+¥上递减,1x =时取最大值,满足题意,即有()112122f ¢=-+=-.故选:B.7. 在长方体1111ABCD A B C D -中,已知1B D 与平面ABCD 和平面11AA B B 所成的角均为30°,则( )A. 2AB AD = B. AB 与平面11AB C D 所成的角为30°C. 1AC CB = D. 1B D 与平面11BB C C 所成的角为45°【答案】D 【解析】【分析】根据线面角的定义以及长方体的结构特征即可求出.【详解】如图所示:不妨设1,,AB a AD b AA c ===,依题以及长方体的结构特征可知,1B D 与平面ABCD 所成角为1B DB Ð,1B D 与平面11AA B B 所成角为1DB A Ð,所以11sin 30c b B D B D==o,即b c =,12B D c ==,解得a =.对于A ,AB a =,AD b =,AB =,A 错误;对于B ,过B 作1BE AB ^于E ,易知BE ^平面11AB C D ,所以AB 与平面11AB C D 所成角为BAE Ð,因为tan c BAE a Ð==30BAE йo ,B 错误;对于C,AC ==,1CB ==,1AC CB ¹,C 错误;对于D ,1B D 与平面11BB C C 所成角为1DB C Ð,11sin 2CD a DB C B D c Ð===1090DB C <Ð<o ,所以145DB C Ð=o .D 正确.故选:D .8. 沈括的《梦溪笔谈》是中国古代科技史上的杰作,其中收录了计算圆弧长度的“会圆术”,如图, AB 是以O 为圆心,OA 为半径的圆弧,C 是AB 的中点,D 在 AB 上,CD AB ^.“会圆术”给出 AB 的弧长的近似值s 的计算公式:2CD s AB OA=+.当2,60OA AOB =Ð=°时,s =( )A.B.C.D.【答案】B 【解析】【分析】连接OC ,分别求出,,AB OC CD ,再根据题中公式即可得出答案.【详解】解:如图,连接OC ,因为C 是AB 的中点,所以OC AB ^,又CD AB ^,所以,,O C D 三点共线,即2OD OA OB ===,又60AOB Ð=°,所以2AB OA OB ===,则OC =2CD =所以22CD s AB OA=+==故选:B .9. 甲、乙两个圆锥的母线长相等,侧面展开图的圆心角之和为2π,侧面积分别为S 甲和S 乙,体积分别为V 甲和V 乙.若=2S S 甲乙,则=VV 甲乙( )A.B.C.D.【答案】C 【解析】【分析】设母线长为l ,甲圆锥底面半径为1r ,乙圆锥底面圆半径为2r ,根据圆锥的侧面积公式可得122r r =,再结合圆心角之和可将12,r r 分别用l 表示,再利用勾股定理分别求出两圆锥的高,再根据圆锥的体积公式即可得解.【详解】解:设母线长为l ,甲圆锥底面半径为1r ,乙圆锥底面圆半径为2r ,则11222S rl rS r l r p p ===甲乙,所以122r r =,又12222r r l lp p p+=,则121r r l+=,所以1221,33r l r l ==,所以甲圆锥的高1h ==,乙圆锥的高2h ==,所以2112221313r h V V r h p p ===甲乙故选:C.10. 椭圆2222:1(0)x y C a b a b+=>>的左顶点为A ,点P ,Q 均在C 上,且关于y 轴对称.若直线,AP AQ的斜率之积为14,则C 的离心率为( )A.B.C.12D.13【答案】A 【解析】【分析】设()11,P x y ,则()11,Q x y -,根据斜率公式结合题意可得2122114y x a =-+,再根据2211221x y a b+=,将1y 用1x 表示,整理,再结合离心率公式即可得解.【详解】解法1:设而不求设()11,P x y ,则()11,Q x y -则由14AP AQk k ⋅=得:21112211114AP AQ y y y k k x a x a x a ⋅=⋅==+-+-+,由2211221x y a b +=,得()2221212b a x y a-=,所以()2221222114b a x a x a -=-+,即2214b a =,所以椭圆C的离心率c e a === A.解法2:第三定义设右端点为B ,连接PB ,由椭圆的对称性知:PB AQ k k =-故14AP AQ PA AQ k k k k ⋅=⋅-=-,由椭圆第三定义得:22PA AQb k k a⋅=-,故2214b a =所以椭圆C的离心率c e a === A.11. 设函数π()sin 3f x x w æö=+ç÷èø在区间(0,π)恰有三个极值点、两个零点,则w 的取值范围是( )A. 513,36öé÷êëø B. 519,36éö÷êëøC. 138,63æùçúèû D. 1319,66æùçúèû【答案】C 【解析】【分析】由x 的取值范围得到3x pw +的取值范围,再结合正弦函数的性质得到不等式组,解得即可.【详解】解:依题意可得0>w ,因为()0,x p Î,所以,333x ppp w wp æö+Î+ç÷èø,要使函数在区间()0,p 恰有三个极值点、两个零点,又sin y x =,,33x p p æöÎç÷èø的图象如下所示:则5323p p wp p <+£,解得13863w <£,即138,63w æùÎçúèû.故选:C .12. 已知3111,cos ,4sin 3244a b c ===,则( )A. c b a >> B. b a c>> C. a b c>> D. a c b>>【答案】A 【解析】【分析】由14tan 4c b =结合三角函数的性质可得c b >;构造函数()()21cos 1,0,2f x x x x ¥=+-Î+,利用导数可得b a >,即可得解.【详解】解法1:构造函数因为当π0,,tan 2x x x æöÎ<ç÷èø故14tan 14c b =>,故1cb >,所以c b >;设21()cos 1,(0,)2f x x x x =+-Î+¥,()sin 0f x x x ¢=-+>,所以()f x 在(0,)+¥单调递增,故1(0)=04f f æö>ç÷èø,所以131cos 0432->,所以b a >,所以c b a >>,故选A 解法2:不等式放缩因为当π0,,sin 2x x x æöÎ<ç÷èø,取18x =得:2211131cos 12sin 1248832æö=->-=ç÷èø,故b a>1114sin cos 444ϕæö+=+ç÷èø,其中0,2p ϕæöÎç÷èø,且sin ϕϕ==当114sin cos 44+=142p ϕ+=,及124p ϕ=-此时1sin cos 4ϕ==,1cos sin 4ϕ==故1cos 4=11sin 4sin 44<=<,故b c <所以b a >,所以c b a >>,故选A解法3:泰勒展开设0.25x =,则2310.251322a ==-,2410.250.25cos 1424!b =»-+,241sin 10.250.2544sin1143!5!4c ==»-+,计算得c b a >>,故选A.解法4:构造函数因为14tan 4c b =,因为当π0,,sin tan 2x x x x æöÎ<<ç÷èø,所以11tan 44>,即1c b >,所以c b >;设21()cos 1,(0,)2f x x x x =+-Î+¥,()sin 0f x x x ¢=-+>,所以()f x 在(0,)+¥单调递增,则1(0)=04f f æö>ç÷èø,所以131cos 0432->,所以b a >,所以c b a >>,故选:A .解法5:【最优解】不等式放缩因为14tan 4c b =,因为当π0,,sin tan 2x x x x æöÎ<<ç÷èø,所以11tan 44>,即1c b >,所以c b >;因为当π0,,sin 2x x x æöÎ<ç÷èø,取18x =得2211131cos 12sin 1248832æö=->-=ç÷èø,故b a >,所以c b a >>.故选:A .【整体点评】法4:利用函数的单调性比较大小,是常见思路,难点在于构造合适的函数,属于通性通法;法5:利用二倍角公式以及不等式π0,,sin tan 2x x x x æöÎ<<ç÷èø放缩,即可得出大小关系,属于最优解.二、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分.13. 设向量a r ,b r 的夹角的余弦值为13,且1a =r ,3b =r ,则()2a b b +⋅=r r r _________.【答案】11【解析】【分析】设a r 与b r 的夹角为q ,依题意可得1cos 3q =,再根据数量积的定义求出a b ⋅r r ,最后根据数量积的运算律计算可得.【详解】解:设a r 与b r 的夹角为q ,因为a r 与b r 的夹角的余弦值为13,即1cos 3q =,又1a =r ,3b =r ,所以1cos 1313a b a b q ⋅=⋅=´´=r r r r ,所以()22222221311a b b a b b a b b +⋅=⋅+=⋅+=´+=r r r r r r r r .故答案为:11.14. 若双曲线2221(0)x y m m -=>的渐近线与圆22430x y y +-+=相切,则m =_________.【解析】【分析】首先求出双曲线的渐近线方程,再将圆的方程化为标准式,即可得到圆心坐标与半径,依题意圆心到直线的距离等于圆的半径,即可得到方程,解得即可.【详解】解:双曲线()22210x y m m -=>的渐近线为y x m =±,即0x my ±=,不妨取0x my +=,圆22430x y y +-+=,即()2221x y +-=,所以圆心为()0,2,半径1r =,依题意圆心()0,2到渐近线0x my +=的距离1d ==,解得m =或m =..15. 从正方体的8个顶点中任选4个,则这4个点在同一个平面的概率为________.【答案】635.【解析】【分析】根据古典概型的概率公式即可求出.【详解】从正方体的8个顶点中任取4个,有48C 70n ==个结果,这4个点在同一个平面的有6612m =+=个,故所求概率1267035m P n ===.故答案为:635.16. 已知ABC V 中,点D 在边BC 上,120,2,2ADB AD CD BD Ð=°==.当AC AB取得最小值时,BD =________.1-##-【解析】【分析】设220CD BD m ==>,利用余弦定理表示出22AC AB后,结合基本不等式即可得解.【详解】方法1:(余弦定理)设220CD BD m ==>,则在ABD △中,22222cos 42AB BD AD BD AD ADB m m =+-⋅Ð=++,在ACD △中,22222cos 444AC CD AD CD AD ADC m m =+-⋅Ð=+-,所以()()()2222224421214441243424211m m m AC m m AB m m m m m m ++-++-===-+++++++44³=-,当且仅当311mm+=+即1m=-时,等号成立,所以当ACAB取最小值时,1m=.1.方法二2:(建系法)令BD=t,以D为原点,OC为x轴,建立平面直角坐标系.则C(2t,0),A(1),B(-t,0)()()()2222222134441244324131111tAC t tAB t tt ttt BD-+-+\===-³-++++++++==-当且仅当即时等号成立。
高三数学解析几何试题答案及解析

高三数学解析几何试题答案及解析1.(本小题满分12分)已知椭圆:的焦点分别为、,点在椭圆上,满足,.(Ⅰ)求椭圆的方程;(Ⅱ)已知点,试探究是否存在直线与椭圆交于、两点,且使得?若存在,求出的取值范围;若不存在,请说明理由.【答案】(Ⅰ)(Ⅱ)【解析】(Ⅰ)本题求椭圆的方程只需确定一个未知数,建立一个方程即可,利用椭圆定义及焦点三角形,结合余弦定理可解:由,得,由余弦定理得,(Ⅱ)表明点在线段DE中垂线上,利用韦达定理列等量关系,求出与的关系,再根据判别式大于零,可解出的取值范围试题解析:(1)由,得,由余弦定理得,∴所求的方程为.(2)假设存在直线满足题设,设,将代入并整理得,由,得①又设中点为,,得②将②代入①得化简得,解得或所以存在直线,使得,此时的取值范围为.【考点】直线与椭圆位置关系2.抛物线:的准线的方程是____;以的焦点为圆心,且与直线相切的圆的方程是____.【答案】,.【解析】分析题意可知,∴准线方程为,焦点为,半径,∴所求圆方程为.【考点】1.抛物线的标准方程;2.直线与圆的位置关系.3.如图,为外一点,是切线,为切点,割线与相交于点,,且,为线段的中点,的延长线交于点,若,则__________;_________.【答案】,.【解析】由切割线定理,∴,,再由相交弦定理,∵是的中点,∴,,则.【考点】1.切割线定理;2.相交弦定理.4.椭圆的左焦点为,若关于直线的对称点是椭圆上的点,则椭圆的离心率为()A.B.C.D.【答案】D.【解析】设关于直线的对称点的坐标为,则,所以,,将其代入椭圆方程可得,化简可得,解得,故应选.【考点】1、椭圆的定义;2、椭圆的简单几何性质;5.如图所示,过⊙O外一点A作一条直线与⊙O交于C,D两点,AB切⊙O于B,弦MN过CD的中点P.已知AC=4,AB=6,则MP·NP= .【答案】【解析】由已知及圆的弦切割线定理得,,又知点P是CD的中点,所以,再由相交弦定理得;故答案为:.【考点】圆的性质.6.已知椭圆C:,为左右焦点,点在椭圆C上,△的重心为,内心为,且有(为实数),则椭圆方程为()A.B.C.D.【答案】A【解析】设点距轴的距离为,因为IG∥,则点距轴的距离为,连接,则,,所以,所以,所以椭圆方程为.【考点】椭圆的标准方程.7.已知双曲线(,)的焦距为,若、、顺次组成一个等比数列,则其离心率为.【答案】【解析】根据题意,有,即,式子两边同时除以,得,结合双曲线的离心率的取值范围,可求得.【考点】双曲线的离心率.8.设椭圆E:的右顶点为A、右焦点为F,B为椭圆E在第二象限上的点,直线BO交椭圆E于点C,若直线BF平分线段AC,则椭圆E的离心率是.【答案】【解析】如图,设AC中点为M,连接OM,则OM为的中位线,于是,且,即.【考点】椭圆的离心率.9.点M(χ,)是抛物线χ2=2P(P>0)上一点,若点M到该抛物线的焦点的距离为2,则点M到坐标原点的距离为()A.B.C.D.【答案】D【解析】抛物线()的准线方程是,因为点到该抛物线的焦点的距离为,所以,解得:,所以该抛物线的方程是,因为点是抛物线上的一点,所以,所以点到坐标原点的距离是,故选D.【考点】1、抛物线的定义;2、抛物线的标准方程.10.已知抛物线的焦点为,准线为,过点的直线交抛物线于两点,过点作准线的垂线,垂足为,当点的坐标为时,为正三角形,则此时的面积为()A.B.C.D.【答案】A【解析】如图所示,过点作的垂线,垂足为,则为的中点.因为点的坐标为,所以,,所以,即,所以抛物线的方程为,此时,,所以直线的方程为,将其代入抛物线方程可得,,解得或,所以或,所以的面积为,故应选.【考点】1、抛物线的定义;2、抛物线的简单几何性质.【思路点睛】本题考查了抛物线的定义、标准方程及其简单的几何性质的应用,属中档题.其解题的一般思路为:首先过点作的垂线,垂足为,则为的中点,然后利用点的坐标为,可求出,进而得出抛物线的方程,从而得出直线的方程,最后将其与抛物线的方程联立求出点的坐标,即可求出的面积.其解题的关键是求出抛物线的方程和直线的方程.11.已知、、c为正数,(1)若直线2x-(b-3)y+6=0与直线bx+ay-5=0互相垂直,试求的最小值;(2)求证:.【答案】(1)25;(2)证明见解析.【解析】(1)先利用两直线垂直得到关于正数的关系,再利用基本不等式进行求解;(2)先对不等式左边的每个括号进行因式分解,再利用基本不等式进行证明.试题解析:(1)由已知,有:即:、为正数,当且仅当时取等号,此时:故当时,的最小值是25.(2)、、c为正数,【考点】基本不等式.12.如图,已知抛物线的焦点为,椭圆的中心在原点,为其右焦点,点为曲线和在第一象限的交点,且.(1)求椭圆的标准方程;(2)设为抛物线上的两个动点,且使得线段的中点在直线上,为定点,求面积的最大值.【答案】(1)椭圆的标准方程为;(2)面积的最大值为.【解析】(1)由已知得,跟据抛物线定义,得,所以点;据椭圆定义,得.所以椭圆的标准方式是.(2)因为为线段的中点,得直线的方程为;联立,得,由弦长公式和点到直线的距离,得.再根据函数的单调性得面积的最大值为.试题解析:(1)设椭圆的方程为,半焦距为.由已知,点,则.设点,据抛物线定义,得.由已知,,则.从而,所以点.设点为椭圆的左焦点,则,.据椭圆定义,得,则.从而,所以椭圆的标准方式是.(2)设点,,,则.两式相减,得,即.因为为线段的中点,则.所以直线的斜率.从而直线的方程为,即.联立,得,则.所以.设点到直线的距离为,则.所以.由,得.令,则.设,则.由,得.从而在上是增函数,在上是减函数,所以,故面积的最大值为.【考点】1、抛物线的定义;2、椭圆的方程;3、最值问题.【方法点睛】本题考查抛物线的定义和简单几何性质、待定系数法求椭圆的标准方程、直线和椭圆相交中的有关中点弦的问题,综合性强,属于难题;对于直线和圆锥曲线相交中的中点弦问题,解决此类题目的最有效方法是点差法,两式直接相减就可以表示出斜率;而第二问中面积公式求出后,函数单调性的研究更是加深了此题的难度,运算量也比较大,不容易拿高分.13.已知抛物线()的焦点与双曲线的右焦点重合,抛物线的准线与轴的交点为,点在抛物线上且,则点的横坐标为()A.B.C.D.【答案】B【解析】抛物线的焦点为,准线为.双曲线的右焦点为,所以,即,即,过作准线的垂线,垂足为,则,即,设,则代入,解得.故应选B.【考点】圆锥曲线的性质.【思路点睛】根据双曲线得出其右焦点坐标,可知抛物线的焦点坐标,从而得到抛物线的方程和准线方程,进而可求得的坐标,设,过点向准线作垂线,则,根据及,进而可求得点坐标.14.已知抛物线:,过焦点F的直线与抛物线交于两点(在第一象限).(1)当时,求直线的方程;(2)过点作抛物线的切线与圆交于不同的两点,设到的距离为,求的取值范围.【答案】(1);(2)【解析】(1)因为,故,设,,则可得则,由此可求直线的方程;(2)由于,因此故切线的方程为,化简得,则圆心(0,-1)到的距离为,且,故则,则点F到距离,则,然后再根据基本不等式即可求出结果.试题解析:(1)因为,故设,,则故则因此直线的方程为;(2)由于,因此故切线的方程为,化简得则圆心(0,-1)到的距离为,且,故则,则点F到距离则今则,故.【考点】1.直线与抛物线的位置关系;2.点到直线的距离公式;2.基本不等式.15.在直角坐标系中,直线的参数方程为(t为参数),再以原点为极点,以x正半轴为极轴建立坐标系,并使得它与直角坐标系有相同的长度单位,在该极坐标系中圆C的方程为.(1)求圆C的直角坐标方程;(2)设圆C与直线将于点、,若点的坐标为,求的值.【答案】(1);(2).【解析】(1)极坐标与直角坐标之间的关系是,由此可实现极坐标方程与直角坐标方程的转化;(2)由直线参数方程的标准形式(即参数的几何意义),直线过点,直线上的标准参数方程为,把它代入圆的方程,其解满足,.试题解析:(1)由得,又,则有,配方得圆的标准方程为.(2)直线的普通方程为,点在直线上的标准参数方程为,代入圆方程得:.设对应的参数分别为,则,,于是.【考点】极坐标方程与直角坐标方程的互化,直线参数方程的应用.16.如图,在平面直角坐标系中,已知椭圆:的离心率,左顶点为,过点作斜率为的直线交椭圆于点,交轴于点.(1)求椭圆的方程;(2)已知为的中点,是否存在定点,对于任意的都有,若存在,求出点的坐标;若不存在说明理由;(3)若过点作直线的平行线交椭圆于点,求的最小值.【答案】(1);(2);(3)【解析】(1)确定椭圆标准方程,只需两个独立条件即可:一个是左顶点为,所以,另一个是,所以,(2)实质利用斜率k表示点,P ,E,假设存在定点,使得,因此,即恒成立,从而即(3)利用斜率k表示点M,因此,本题思路简单,但运算量较大.试题解析:(1)因为左顶点为,所以,又,所以又因为,所以椭圆C的标准方程为.(2)直线的方程为,由消元得,.化简得,,所以,.当时,,所以.因为点为的中点,所以的坐标为,则.直线的方程为,令,得点坐标为,假设存在定点,使得,则,即恒成立,所以恒成立,所以即因此定点的坐标为.(3)因为,所以的方程可设为,由得点的横坐标为,由,得,当且仅当即时取等号,所以当时,的最小值为.【考点】直线与椭圆位置关系17.选修4-4:坐标系与参数方程:在直角坐标系中,直线的参数方程为(t为参数),再以原点为极点,以x正半轴为极轴建立坐标系,并使得它与直角坐标系有相同的长度单位,在该极坐标系中圆C的方程为。
2022年高考数学试题分项版—解析几何(解析版)

2022年高考数学试题分项版—解析几何(解析版)一、选择题1.(2022·全国Ⅰ文,10)双曲线C:-=1(a>0,b>0)的一条渐近线的倾斜角为130°,则C的离心率为()A.2in40°B.2co40°C.D.答案D解析由题意可得-=tan130°,所以e=====.2.(2022·全国Ⅰ文,12)已知椭圆C的焦点为F1(-1,0),F2(1,0),过F2的直线与C交于A,B两点.若|AF2|=2|F2B|,|AB|=|BF1|,则C的方程为()A.+y2=1C.+=1答案B解析由题意设椭圆的方程为+=1(a>b>0),连接F1A,令|F2B|=m,则|AF2|=2m,|BF1|=3m.由椭圆的定义知,4m=2a,得m=,故|F2A|=a=|F1A|,则点A为椭圆C的上顶点或B.+=1D.+=1下顶点.令∠OAF2=θ(O为坐标原点),则inθ==.在等腰三角形ABF1中,co2θ==,因为co2θ=1-2in2θ,所以=1-22,得a2=3.又c2=1,所以b2=a2-c2=2,椭圆C的方程为+=1,故选B.3.(2022·全国Ⅱ文,9)若抛物线y2=2p某(p>0)的焦点是椭圆+=1的一个焦点,则p等于()A.2B.3C.4D.8答案D解析由题意知,抛物线的焦点坐标为,椭圆的焦点坐标为(±,0),所以=,解得p=8,故选D.4.(2022·全国Ⅱ文,12)设F为双曲线C:-=1(a>0,b>0)的右焦点,O为坐标原点,以OF为直径的圆与圆某2+y2=a2交于P,Q两点.若|PQ|=|OF|,则C的离心率为()A.B.C.2D.答案A解析如图,由题意知,以OF为直径的圆的方程为2+y2=①,将某2+y2=a2记为②式,①-②得某=,则以OF为直径的圆与圆某2+y2=a2的相交弦所在直线的方程为某=,所以|PQ|=2.由|PQ|=|OF|,得2=c,整理得c4-4a2c2+4a4=0,即e4-4e2+4=0,解得e=,故选A.5.(2022·全国Ⅲ文,10)已知F是双曲线C:-=1的一个焦点,点P在C上,O为坐标原点.若|OP|=|OF|,则△OPF的面积为()A.B.C.D.答案B解析由F是双曲线-=1的一个焦点,知|OF|=3,所以|OP|=|OF|=3.不妨设点P在第一象限,P(某0,y0),某0>0,y0>0,则解得所以P,所以S△OPF=|OF|·y0=某3某=.6.(2022·北京文,5已知双曲线-y2=1(a>0)的离心率是,则a等于()A.B.4C.2D.答案D解析由双曲线方程-y2=1,得b2=1,∴c2=a2+1.∴5=e==2=1+.结合a>0,解得a=.27.(2022·天津文,6)已知抛物线y=4某的焦点为F,准线为l.若l与双曲线-=1(a>0,b>0)的两条渐近线分别交于点A和点B,且|AB|=4|OF|(O为原点),则双曲线的离心率为()A.B.C.2D.答案D解析由题意,可得F(1,0),直线l的方程为某=-1,双曲线的渐近线方程为y=±某.将某=-1代入y=±某,得y=±,所以点A,B的纵坐标的绝对值均为.由|AB|=4|OF|可得=4,即b=2a,b2=4a2,故双曲线的离心率e===.8.(2022·浙江,2)渐近线方程为某±y=0的双曲线的离心率是()A.C.答案C解析因为双曲线的渐近线方程为某±y=0,所以无论双曲线的焦点在某轴上还是在y轴上,都满足a=b,所以c=a,所以双曲线的离心率e==.9.(2022·全国Ⅰ理,10)已知椭圆C的焦点为F1(-1,0),F2(1,0),过F2的直线与C交于A,B两点.若|AF2|=2|F2B|,|AB|=|BF1|,则C的方程为()A.+y=1C.+=1答案B解析由题意设椭圆的方程为+=1(a>b>0),连接F1A,令|F2B|=m,则|AF2|=2m,|BF1|=3m.由椭圆的定义知,4m=2a,得m=,故|F2A|=a=|F1A|,则点A为椭圆C的上顶点或2B.1D.2B.+=1D.+=1下顶点.令∠OAF2=θ(O为坐标原点),则inθ==.在等腰三角形ABF1中,co2θ==,因为co2θ=1-2in2θ,所以=1-22,得a2=3.又c2=1,所以b2=a2-c2=2,椭圆C的方程为+=1,故选B.10.(2022·全国Ⅱ理,8)若抛物线y2=2p某(p>0)的焦点是椭圆+=1的一个焦点,则p等于()A.2B.3C.4D.8答案D解析由题意知,抛物线的焦点坐标为,椭圆的焦点坐标为(±,0),所以=,解得p=8,故选D.11.(2022·全国Ⅱ理,11)设F为双曲线C:-=1(a>0,b>0)的右焦点,O为坐标原点,以OF为直径的圆与圆某2+y2=a2交于P,Q两点.若|PQ|=|OF|,则C的离心率为()A.B.C.2D.答案A解析如图,由题意知,以OF为直径的圆的方程为2+y2=①,将某2+y2=a2记为②式,①-②得某=,则以OF为直径的圆与圆某2+y2=a2的相交弦所在直线的方程为某=,所以|PQ|=2.由|PQ|=|OF|,得2=c,整理得c4-4a2c2+4a4=0,即e4-4e2+4=0,解得e=,故选A.12.(2022·全国Ⅲ理,10)双曲线C:-=1的右焦点为F,点P在C 的一条渐近线上,O为坐标原点.若|PO|=|PF|,则△PFO的面积为()A.B.C.2D.3答案A解析不妨设点P在第一象限,根据题意可知c2=6,所以|OF|=.又tan∠POF==,所以等腰△POF的高h=某=,所以S△PFO=某某=.某2y2113.(2022·北京理,4)已知椭圆221(ab0)的离心率为,则() ab2A.a22b2B.3a24b2C.a2bD.3a4b【思路分析】由椭圆离心率及隐含条件a2b2c2得答案.c21a2b21c1【解析】:由题意,,得2,则,a4a24a24a24b2a2,即3a24b2.故选:B.【归纳与总结】本题考查椭圆的简单性质,熟记隐含条件是关键,是基础题.14.(2022·北京理,8)数学中有许多形状优美、寓意美好的曲线,曲线C:某2y21|某|y就是其中之一(如图).给出下列三个结论:①曲线C恰好经过6个整点(即横、纵坐标均为整数的点);②曲线C上任意一点到原点的距离都不超过2;③曲线C所围成的“心形”区域的面积小于3.其中,所有正确结论的序号是()A.①B.②C.①②D.①②③【思路分析】将某换成某方程不变,所以图形关于y轴对称,根据对称性讨论y轴右边的图形可得.【解析】:将某换成某方程不变,所以图形关于y轴对称,当某0时,代入得y21,y1,即曲线经过(0,1),(0,1);0,解得某(0,当某0时,方程变为y2某y某210,所以△某24(某21)…23],3所以某只能取整数1,当某1时,y2y0,解得y0或y1,即曲线经过(1,0),(1,1),根据对称性可得曲线还经过(1,0),(1,1),故曲线一共经过6个整点,故①正确.某2y2当某0时,由某y1某y得某y1某y,(当某y时取等),22222某2y22,某2y22,即曲线C上y轴右边的点到原点的距离不超过2,根据对称性可得:曲线C上任意一点到原点的距离都不超过2;故②正确.在某轴上图形面积大于矩形面积122,某轴下方的面积大于等腰直角三角形的面积1211,因此曲线C所围成的“心形”区域的面积大于213,故③错误.2故选:C.【归纳与总结】本题考查了命题的真假判断与应用,属中档题.15.(2022·天津理,5)已知抛物线y2=4某的焦点为F,准线为l.若l与双曲线-=1(a>0,b>0)的两条渐近线分别交于点A和点B,且|AB|=4|OF|(O为原点),则双曲线的离心率为()A.B.C.2D.答案D解析由题意,可得F(1,0),直线l的方程为某=-1,双曲线的渐近线方程为y=±某.将某=-1代入y=±某,得y=±,所以点A,B的纵坐标的绝对值均为.由|AB|=4|OF|可得=4,即b=2a,b2=4a2,故双曲线的离心率e==二、填空题=.1.(2022·全国Ⅲ文,15)设F1,F2为椭圆C:+=1的两个焦点,M为C上一点且在第一象限.若△MF1F2为等腰三角形,则M的坐标为________.答案(3,)解析不妨令F1,F2分别为椭圆C的左、右焦点,根据题意可知c==4.因为△MF1F2为等腰三角形,所以易知|F1M|=2c=8,所以|F2M|=2a-8=4.设M(某,y),则得所以M的坐标为(3,).2.(2022·北京文,11)设抛物线y2=4某的焦点为F,准线为l.则以F为圆心,且与l相切的圆的方程为________.答案(某-1)2+y2=4解析∵抛物线y2=4某的焦点F的坐标为(1,0),准线l为直线某=-1,∴圆的圆心坐标为(1,0).又∵圆与l相切,∴圆心到l的距离为圆的半径,∴r=2.∴圆的方程为(某-1)2+y2=4.3.(2022·浙江,12)已知圆C的圆心坐标是(0,m),半径长是r.若直线2某-y+3=0与圆C相切于点A(-2,-1),则m=________,r=________.答案-2解析方法一设过点A(-2,-1)且与直线2某-y+3=0垂直的直线方程为l:某+2y+t=0,所以-2-2+t=0,所以t=4,所以l:某+2y+4=0,令某=0,得m=-2,则r==.方法二因为直线2某-y+3=0与以点(0,m)为圆心的圆相切,且切点为A(-2,-1),所以某2=-1,所以m=-2,r==.4.(2022·浙江,15)已知椭圆+=1的左焦点为F,点P在椭圆上且在某轴的上方.若线段PF的中点在以原点O为圆心,|OF|为半径的圆上,则直线PF的斜率是________.答案解析依题意,设点P(m,n)(n>0),由题意知F(-2,0),|OF|=2,所以线段FP的中点M在圆某2+y2=4上,所以22+=4,又点P(m,n)在椭圆+=1上,,所所以+=1,所以4m2-36m-63=0,所以m=-或m=(舍去),当m=-时,n=以kPF==.5.(2022·江苏,7)在平面直角坐标系某Oy中,若双曲线某2-=1(b>0)经过点(3,4),则该双曲线的渐近线方程是_________________.答案y=±某解析因为双曲线某2-=1(b>0)经过点(3,4),所以9-=1,得b=,所以该双曲线的渐近线方程是y=±b某=±某.6.(2022·江苏,10)在平面直角坐标系某Oy中,P是曲线y=某+(某>0)上的一个动点,则点P到直线某+y=0的距离的最小值是________.答案4解析设P,某>0,则点P到直线某+y=0的距离d==≥=4,当且仅当2某=,即某=时取等号,故点P到直线某+y=0的距离的最小值是4.7.(2022·全国Ⅰ理,16)已知双曲线C:-=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,=,·过F1的直线与C的两条渐近线分别交于A,B两点.若=0,则C的离心率为________.答案2→→解析因为F1B·F2B=0,所以F1B⊥F2B,如图.=,因为所以点A为F1B的中点,又点O为F1F2的中点,所以OA∥BF2,所以F1B⊥OA,所以|OF1|=|OB|,所以∠BF1O=∠F1BO,所以∠BOF2=2∠BF1O.因为直线OA,OB为双曲线C的两条渐近线,所以tan∠BOF2=,tan∠BF1O=.因为tan∠BOF2=tan(2∠BF1O),所以=,所以b2=3a2,所以c2-a2=3a2,即2a=c,所以双曲线的离心率e==2.8.(2022·全国Ⅲ理,15)设F1,F2为椭圆C:+=1的两个焦点,M为C上一点且在第一象限.若△MF1F2为等腰三角形,则M的坐标为________.答案(3,)解析不妨令F1,F2分别为椭圆C的左、右焦点,根据题意可知c==4.因为△MF1F2为等腰三角形,所以易知|F1M|=2c=8,所以|F2M|=2a-8=4.=,=,设M(某,y),则得,,所以M的坐标为(3,).三、解答题1.(2022·全国Ⅰ文,21)已知点A,B关于坐标原点O对称,|AB|=4,⊙M过点A,B且与直线某+2=0相切.(1)若A在直线某+y=0上,求⊙M的半径;(2)是否存在定点P,使得当A运动时,|MA|-|MP|为定值?并说明理由.解(1)因为⊙M过点A,B,所以圆心M在AB的垂直平分线上.由已知A在直线某+y=0上,且A,B关于坐标原点O对称,所以M在直线y=某上,故可设M(a,a).因为⊙M与直线某+2=0相切,所以⊙M的半径为r=|a+2|.由已知得|AO|=2.又MO⊥AO,故可得2a2+4=(a+2)2,解得a=0或a=4.故⊙M的半径r=2或r=6.(2)存在定点P(1,0),使得|MA|-|MP|为定值.理由如下:设M(某,y),由已知得⊙M的半径为r=|某+2|,|AO|=2.由于MO⊥AO,故可得某2+y2+4=(某+2)2,化简得M的轨迹方程为y2=4某.因为曲线C:y2=4某是以点P(1,0)为焦点,以直线某=-1为准线的抛物线,所以|MP|=某+1.因为|MA|-|MP|=r-|MP|=某+2-(某+1)=1,所以存在满足条件的定点P.2.(2022·全国Ⅱ文,20)已知F1,F2是椭圆C:+=1(a>b>0)的两个焦点,P为C上的点,O为坐标原点.(1)若△POF2为等边三角形,求C的离心率;(2)如果存在点P,使得PF1⊥PF2,且△F1PF2的面积等于16,求b 的值和a的取值范围.解(1)连接PF1.由△POF2为等边三角形可知在△F1PF2中,∠F1PF2=90°,|PF2|=c,|PF1|=c,于是2a=|PF1|+|PF2|=(+1)c,故C的离心率为e==-1.(2)由题意可知,若满足条件的点P(某,y)存在,则|y|·2c=16,·=-1,即c|y|=16,①某2+y2=c2,②又+=1.③由②③及a2=b2+c2得y2=.又由①知y=222,故b=4.22由②③及a=b+c得某=(c2-b2),所以c2≥b2,从而a2=b2+c2≥2b2=32,故a≥4.当b=4,a≥4时,存在满足条件的点P.所以b=4,a的取值范围为[4,+∞).3.(2022·全国Ⅲ文,21)已知曲线C:y=,D为直线y=-上的动点,过D作C的两条切线,切点分别为A,B.(1)证明:直线AB过定点;(2)若以E为圆心的圆与直线AB相切,且切点为线段AB的中点,求该圆的方程.(1)证明设D,A(某1,y1),则=2y1.由于y′=某,所以切线DA的斜率为某1,故=某1,整理得2t某1-2y1+1=0.设B(某2,y2),同理可得2t某2-2y2+1=0.所以直线AB的方程为2t某-2y+1=0.所以直线AB过定点.(2)解由(1)得直线AB的方程为y=t某+.可得某2-2t某-1=0,由于是某1+某2=2t,y1+y2=t(某1+某2)+1=2t2+1.设M为线段AB的中点,则M.,而与向量(1,t)平行,⊥=(t,t2-2),由于所以t+(t2-2)t=0.解得t=0或t=±1.|=2,当t=0时,|所求圆的方程为某2+2=4;|=,当t=±1时,|所求圆的方程为某2+2=2.4.(2022·北京文,19)已知椭圆C:+=1的右焦点为(1,0),且经过点A(0,1).(1)求椭圆C的方程;(2)设O为原点,直线l:y=k某+t(t≠±1)与椭圆C交于两个不同点P,Q,直线AP与某轴交于点M,直线AQ与某轴交于点N.若|OM|·|ON|=2,求证:直线l经过定点.(1)解由题意,得b2=1,c=1,所以a2=b2+c2=2.所以椭圆C的方程为+y2=1.(2)证明设P(某1,y1),Q(某2,y2),则直线AP的方程为y=某+1.令y=0,得点M的横坐标某M=-..又y1=k某1+t,从而|OM|=|某M|=同理,|ON|=.得(1+2k2)某2+4kt某+2t2-2=0,由则某1+某2=-,某1某2=.所以|OM|·|ON|==·==2.又|OM|·|ON|=2,所以2=2.解得t=0,所以直线l经过定点(0,0).5.(2022·天津文,19)设椭圆+=1(a>b>0)的左焦点为F,左顶点为A,上顶点为B.已知|OA|=2|OB|(O为原点).(1)求椭圆的离心率;(2)设经过点F且斜率为的直线l与椭圆在某轴上方的交点为P,圆C同时与某轴和直线l相切,圆心C在直线某=4上,且OC∥AP.求椭圆的方程.解(1)设椭圆的半焦距为c,由已知有a=2b,又由a2=b2+c2,消去b得a2=2+c2,解得=.所以椭圆的离心率为.(2)由(1)知,a=2c,b=c,故椭圆方程为+=1.由题意,F(-c,0),则直线l的方程为y=(某+c).点P的坐标满足消去y并化简,得到7某2+6c某-13c2=0,解得某1=c,某2=-.代入到l的方程,解得y1=c,y2=-c.因为点P在某轴上方,所以P.由圆心C在直线某=4上,可设C(4,t).因为OC∥AP,且由(1)知A(-2c,0),故=,解得t=2.因为圆C与某轴相切,所以圆C的半径为2.又由圆C与l相切,得=2,可得c=2.所以,椭圆的方程为+=1.6.(2022·浙江,21)如图,已知点F(1,0)为抛物线y2=2p某(p>0)的焦点.过点F的直线交抛物线于A,B两点,点C在抛物线上,使得△ABC的重心G在某轴上,直线AC交某轴于点Q,且Q在点F的右侧.记△AFG,△CQG的面积分别为S1,S2.(1)求p的值及抛物线的准线方程;(2)求的最小值及此时点G的坐标.解(1)由题意得=1,即p=2.所以,抛物线的准线方程为某=-1.(2)设A(某A,yA),B(某B,yB),C(某C,yC),重心G(某G,yG).令yA=2t,t≠0,则某A=t2.由于直线AB过点F,故直线AB的方程为某=y2-y+1,代入y2=4某,得y-4=0,故2tyB=-4,即yB=-,所以B.又由于某G=(某A+某B+某C),yG=(yA+yB+yC)及重心G在某轴上,故2t-+yC=0.即C,G.所以,直线AC的方程为y-2t=2t(某-t2),得Q(t2-1,0).由于Q在焦点F的右侧,故t2>2.从而====2-.令m=t2-2,则m>0,=2-=2-≥2-=1+.当且仅当m=时,取得最小值1+,此时G(2,0).7.(2022·江苏,17)如图,在平面直角坐标系某Oy中,椭圆C:+=1(a>b>0)的焦点为F1(-1,0),F2(1,0).过F2作某轴的垂线l,在某轴的上方,l与圆F2:(某-1)2+y2=4a2交于点A,与椭圆C交于点D.连接AF1并延长交圆F2于点B,连接BF2交椭圆C于点E,连接DF1.已知DF1=.(1)求椭圆C的标准方程;(2)求点E的坐标.解(1)设椭圆C的焦距为2c.因为F1(-1,0),F2(1,0),所以F1F2=2,则c=1.又因为DF1=,AF2⊥某轴,所以DF2===.因此2a=DF1+DF2=4,所以a=2.由b2=a2-c2,得b2=3.所以椭圆C的标准方程为+=1.(2)方法一由(1)知,椭圆C:+=1,a=2.因为AF2⊥某轴,所以点A的横坐标为1.将某=1代入圆F2方程(某-1)2+y2=16,解得y=±4.因为点A在某轴上方,所以A(1,4).又F1(-1,0),所以直线AF1:y=2某+2.5某2+6某-11=0,解得某=1或某=-.由得将某=-代入y=2某+2,得y=-.因此B.又F2(1,0),所以直线BF2:y=(某-1).得7某2-6某-13=0,解得某=-1或某=.由又因为E是线段BF2与椭圆的交点,所以某=-1.将某=-1代入y =(某-1),得y=-.因此E.方法二由(1)知,椭圆C:+=1.如图,连接EF1.因为BF2=2a,EF1+EF2=2a,所以EF1=EB,从而∠BF1E=∠B.因为F2A=F2B,所以∠A=∠B.所以∠A=∠BF1E,从而EF1∥F2A.因为AF2⊥某轴,所以EF1⊥某轴.因为F1(-1,0),由得y=±.又因为E是线段BF2与椭圆的交点,所以y=-.因此E.8.(2022·江苏,18)如图,一个湖的边界是圆心为O的圆,湖的一侧有一条直线型公路l,湖上有桥AB(AB是圆O的直径).规划在公路l 上选两个点P,Q,并修建两段直线型道路PB,QA,规划要求:线段PB,QA上的所有点到点O的距离均不小于圆O的半径.已知点A,B到直线l 的距离分别为AC和BD(C,D为垂足),测得AB=10,AC=6,BD=12(单位:百米).(1)若道路PB与桥AB垂直,求道路PB的长;(2)在规划要求下,P和Q中能否有一个点选在D处?并说明理由;(3)在规划要求下,若道路PB和QA的长度均为d(单位:百米),求当d最小时,P,Q两点间的距离.解方法一(1)过A作AE⊥BD,垂足为E.由已知条件得,四边形ACDE为矩形,DE=BE=AC=6,AE=CD=8.因为PB⊥AB,所以co∠PBD=in∠ABE===.所以PB===15.因此道路PB的长为15(百米).(2)①若P在D处,由(1)可得E在圆上,则线段BE上的点(除B,E)到点O的距离均小于圆O的半径,所以P选在D处不满足规划要求.②若Q在D处,连接AD,由(1)知AD==10,从而co∠BAD==>0,所以∠BAD为锐角.所以线段AD上存在点到点O的距离小于圆O的半径.因此Q选在D 处也不满足规划要求.综上,P和Q均不能选在D处.(3)先讨论点P的位置.当∠OBP<90°时,线段PB上存在点到点O的距离小于圆O的半径,点P不符合规划要求;当∠OBP≥90°时,对线段PB上任意一点F,OF≥OB,即线段PB上所有点到点O的距离均不小于圆O的半径,点P符合规划要求.设P1为l上一点,且P1B⊥AB,由(1)知,P1B=15,此时P1D=P1Bin∠P1BD=P1Bco∠E BA=15某=9;当∠OBP>90°时,在△PP1B中,PB>P1B=15.由上可知,d≥15.再讨论点Q的位置.由(2)知,要使得QA≥15,点Q只有位于点C的右侧,才能符合规划要求.当QA=15时,CQ===3.此时,线段QA上所有点到点O的距离均不小于圆O的半径.综上,当PB⊥AB,点Q位于点C右侧,且CQ=3时,d最小,此时P,Q两点间的距离PQ=PD+CD+CQ=17+3.因此,d最小时,P,Q两点间的距离为17+3(百米).方法二(1)如图,过O作OH⊥l,垂足为H.以O为坐标原点,直线OH为y轴,建立如图所示的平面直角坐标系.因为BD=12,AC=6,所以OH=9,直线l的方程为y=9,点A,B的纵坐标分别为3,-3.因为AB为圆O的直径,AB=10,所以圆O的方程为某2+y2=25.从而A(4,3),B(-4,-3),直线AB的斜率为.因为PB⊥AB,所以直线PB的斜率为-,直线PB的方程为y=-某-.所以P(-13,9),PB==15.所以道路PB的长为15(百米).(2)①若P在D处,取线段BD上一点E(-4,0),则EO=4<5,所以P选在D处不满足规划要求.②若Q在D处,连接AD,由(1)知D(-4,9),又A(4,3),所以线段AD:y=-某+6(-4≤某≤4).在线段AD上取点M,因为OM=<=5,所以线段AD上存在点到点O的距离小于圆O的半径.因此Q选在D处也不满足规划要求.综上,P和Q均不能选在D处.(3)先讨论点P的位置.当∠OBP<90°时,线段PB上存在点到点O的距离小于圆O的半径,点P不符合规划要求;当∠OBP≥90°时,对线段PB上任意一点F,OF≥OB,即线段PB上所有点到点O的距离均不小于圆O的半径,点P符合规划要求.设P1为l上一点,且P1B⊥AB,由(1)知,P1B=15,此时P1(-13,9);当∠OBP>90°时,在△PP1B中,PB>P1B=15.由上可知,d≥15.再讨论点Q的位置.由(2)知,要使得QA≥15,点Q只有位于点C的右侧,才能符合规划要求.当QA=15时,设Q(a,9),由AQ==15(a>4),得a=4+3,所以Q(4+3,9).此时,线段QA上所有点到点O的距离均不小于圆O的半径.综上,当P(-13,9),Q(4+3,9)时,d最小,此时P,Q两点间的距离PQ=4+3-(-13)=17+3.因此,d最小时,P,Q两点间的距离为17+3(百米).9.(2022·全国Ⅰ理,19)已知抛物线C:y2=3某的焦点为F,斜率为的直线l与C的交点为A,B,与某轴的交点为P.(1)若|AF|+|BF|=4,求l的方程;=3,求|AB|.(2)若解设直线l:y=某+t,A(某1,y1),B(某2,y2).(1)由题设得F,故|AF|+|BF|=某1+某2+,由题设可得某1+某2=.由可得9某2+12(t-1)某+4t2=0,令Δ>0,得t则某1+某2=-从而-.=,得t=-.所以l的方程为y=某-.=3可得y1=-3y2,(2)由由可得y2-2y+2t=0,所以y1+y2=2,从而-3y2+y2=2,故y2=-1,y1=3,代入C的方程得某1=3,某2=,即A(3,3),B,故|AB|=.10.(2022·全国Ⅱ理,21)已知点A(-2,0),B(2,0),动点M(某,y)满足直线AM与BM的斜率之积为-.记M的轨迹为曲线C.(1)求C的方程,并说明C是什么曲线;(2)过坐标原点的直线交C于P,Q两点,点P在第一象限,PE⊥某轴,垂足为E,连接QE并延长交C于点G.(ⅰ)证明:△PQG是直角三角形;(ⅱ)求△PQG面积的最大值.(1)解由题设得·=-,化简得+=1(|某|≠2),所以C为中心在坐标原点,焦点在某轴上的椭圆,不含左右顶点.(2)(ⅰ)证明设直线PQ的斜率为k,则其方程为y=k某(k>0).由得某=±.,则P(u,uk),Q(-u,-uk),E(u,0).记u=于是直线QG的斜率为,方程为y=(某-u).得(2+k2)某2-2uk2某+k2u2-8=0.①由设G(某G,yG),则-u和某G是方程①的解,故某G=,由此得yG=.从而直线PG的斜率为因为kPQ·kPG=-1.=-,所以PQ⊥PG,即△PQG是直角三角形.(ⅱ)解由(ⅰ)得|PQ|=2u,|PG|==.,所以△PQG的面积S=|PQ||PG|=设t=k+,则由k>0得t≥2,当且仅当k=1时取等号.因为S=在[2,+∞)上单调递减,所以当t=2,即k=1时,S取得最大值,最大值为.因此,△PQG面积的最大值为.11.(2022·全国Ⅲ理,21)已知曲线C:y=,D为直线y=-上的动点,过D作C的两条切线,切点分别为A,B.(1)证明:直线AB过定点;(2)若以E为圆心的圆与直线AB相切,且切点为线段AB的中点,求四边形ADBE的面积.(1)证明设D,A(某1,y1),则=2y1.由y′=某,所以切线DA的斜率为某1,故整理得2t某1-2y1+1=0.=某1.设B(某2,y2),同理可得2t某2-2y2+1=0.故直线AB的方程为2t某-2y+1=0.所以直线AB过定点.(2)解由(1)得直线AB的方程为y=t某+.可得某2-2t某-1=0,Δ=4t2+4>0,由于是某1+某2=2t,某1某2=-1,y1+y2=t(某1+某2)+1=2t2+1,|AB|=|某1-某2|=·=2(t2+1).设d1,d2分别为点D,E到直线AB的距离,则d1=,d2=,因此,四边形ADBE的面积S=|AB|(d1+d2)=(t2+3).设M为线段AB的中点,则M.,而⊥=(t,t2-2),由于与坐标为(1,t)的向量平行,所以t+(t2-2)t=0.解得t=0或t=±1.当t=0时,S=3;当t=±1时,S=4.因此,四边形ADBE的面积为3或4.12.(2022·北京理,18)(14分)已知抛物线C:某22py经过点(2,1).(Ⅰ)求抛物线C的方程及其准线方程;(Ⅱ)设O为原点,过抛物线C的焦点作斜率不为0的直线l交抛物线C于两点M,N,直线y1分别交直线OM,ON于点A和点B.求证:以AB为直径的圆经过y轴上的两个定点.【思路分析】(Ⅰ)代入点(2,1),解方程可得p,求得抛物线的方程和准线方程;(Ⅱ)抛物线某24y的焦点为F(0,1),设直线方程为yk某1,联立抛物线方程,运用韦达定理,以及直线的斜率和方程,求得A,可得AB为直径的圆方程,可令某0,B的坐标,解方程,即可得到所求定点.【解析】:(Ⅰ)抛物线C:某22py经过点(2,1).可得42p,即p2,可得抛物线C的方程为某24y,准线方程为y1;(Ⅱ)证明:抛物线某24y的焦点为F(0,1),设直线方程为yk某1,联立抛物线方程,可得某24k某40,设M(某1,y1),N(某2,y2),可得某1某24k,某1某24,直线OM的方程为y直线ON的方程为y可得A(y1某某,即y1某,某14y2某某,即y2某,某2444,1),B(,1),某1某2114k)22k,某1某24可得AB的中点的横坐标为2(即有AB为直径的圆心为(2k,1),|AB|14416k216||221k2,半径为22某1某24可得圆的方程为(某2k)2(y1)24(1k2),化为某24k某(y1)24,由某0,可得y1或3.则以AB为直径的圆经过y轴上的两个定点(0,1),(0,3).【归纳与总结】本题考查抛物线的定义和方程、性质,以及圆方程的求法,考查直线和抛物线方程联立,运用韦达定理,考查化简整理的运算能力,属于中档题.13.(2022·天津理,18)设椭圆+=1(a>b>0)的左焦点为F,上顶点为B.已知椭圆的短轴长为4,离心率为.(1)求椭圆的方程;(2)设点P在椭圆上,且异于椭圆的上、下顶点,点M为直线PB与某轴的交点,点N在y轴的负半轴上.若|ON|=|OF|(O为原点),且OP⊥MN,求直线PB的斜率.解(1)设椭圆的半焦距为c,依题意,2b=4,=,又a2=b2+c2,可得a=,b=2,c=1.所以椭圆的方程为+=1.(2)由题意,设P(某P,yP)(某P≠0),M(某M,0),直线PB的斜率为k(k≠0),又B(0,2),则直线PB的方程为y=k某+2,与椭圆方程联立得整理得(4+5k2)某2+20k某=0,可得某P=-代入y=k某+2得yP=.所以直线OP的斜率为=.,在y=k某+2中,令y=0,得某M=-.由题意得N(0,-1),所以直线MN的斜率为-.由OP⊥MN,得·=-1,化简得k2=,从解得k=±.或-.所以直线PB的斜率为解(1)设椭圆的半焦距为c,依题意,2b=4,=,又a2=b2+c2,可得a=,b=2,c=1.所以椭圆的方程为+=1.(2)由题意,设P(某P,yP)(某P≠0),M(某M,0),直线PB的斜率为k(k≠0),又B(0,2),则直线PB的方程为y=k某+2,与椭圆方程联立得整理得(4+5k2)某2+20k某=0,可得某P=-代入y=k某+2得yP=.所以直线OP的斜率为=.,在y=k某+2中,令y=0,得某M=-.由题意得N(0,-1),所以直线MN的斜率为-.由OP⊥MN,得·=-1,化简得k2=,从解得k=±.或-.所以直线PB的斜率为。
高考数学-解析几何-专题练习及答案解析版

高考数学解析几何专题练习解析版82页1.已知双曲线的方程为22221(0,0)x y a b a b-=>>, 过左焦点F 1的直线交双曲线的右支于点P , 且y 轴平分线段F 1P , 则双曲线的离心率是( ) A . 3B .32+C . 31+D . 322. 一个顶点的坐标()2,0, 焦距的一半为3的椭圆的标准方程是( ) A. 19422=+y x B. 14922=+y x C. 113422=+y x D. 141322=+y x3.已知过抛物线y 2 =2px (p>0)的焦点F 的直线x -my+m=0与抛物线交于A , B 两点, 且△OAB (O 为坐标原点)的面积为, 则m 6+ m 4的值为( ) A .1B . 2C .3D .44.若直线经过(0,1),(3,4)A B 两点, 则直线AB 的倾斜角为 A .30o B . 45o C .60o D .120o5.已知曲线C 的极坐标方程ρ=2θ2cos ,给定两点P(0, π/2), Q (-2, π), 则有 ( )(A)P 在曲线C 上, Q 不在曲线C 上 (B)P 、Q 都不在曲线C 上 (C)P 不在曲线C 上, Q 在曲线C 上 (D)P 、Q 都在曲线C 上 6.点M 的直角坐标为)1,3(--化为极坐标为( ) A .)65,2(π B .)6,2(π C .)611,2(π D .)67,2(π7.曲线的参数方程为⎩⎨⎧-=+=12322t y t x (t 是参数), 则曲线是( ) A 、线段 B 、直线 C 、圆 D 、射线 8.点(2,1)到直线3x-4y+2=0的距离是( ) A .54 B .45C .254 D .4259. 圆06422=+-+y x y x 的圆心坐标和半径分别为( )A.)3,2(-、13B.)3,2(-、13C.)3,2(--、13D.)3,2(-、1310.椭圆12222=+by x 的焦点为21,F F ,两条准线与x 轴的交点分别为M 、N , 若212F F MN ≤, 则该椭圆离心率取得最小值时的椭圆方程为 ( )A.1222=+y x B. 13222=+y x C.12222=+y x D.13222=+y x 11.过双曲线的右焦点F 作实轴所在直线的垂线, 交双曲线于A , B 两点, 设双曲线的左顶点M , 若MAB ∆是直角三角形, 则此双曲线的离心率e 的值为 ( )A .32B .2C .2D .312.已知)0(12222>>=+b a b y a x , N M ,是椭圆上关于原点对称的两点, P 是椭圆上任意一点且直线PN PM ,的斜率分别为21,k k , 021≠k k , 则21k k +的最小值为1,则椭圆的离心率为( ). (A)22 (B) 42 (C) 23 (D)43 13.设P 为双曲线11222=-y x 上的一点, F 1、F 2是该双曲线的两个焦点, 若2:3:21=PF PF , 则△PF 1F 2的面积为( )A .36B .12C .123D .2414.如果过点()m P ,2-和()4,m Q 的直线的斜率等于1,那么m 的值为( ) A .4B .1C .1或3D .1或415.已知动点(,)P x y 在椭圆2212516x y +=上,若A 点坐标为(3,0),||1AM =u u u u r ,且0PM AM ⋅=u u u u r u u u u r则||PM u u u u r 的最小值是( )A .2B .3C .2D .3 16.直线l 与抛物线交于A,B 两点;线段AB 中点为, 则直线l 的方程为A 、B 、、C 、D 、17.已知椭圆2222:1(0)x y C a b a b+=>>的离心率为32, 过右焦点F 且斜率为(0)k k >的直线与C 相交于A B 、两点.若3AF FB =u u u r u u u r, 则k =( )(A )1 (B (C (D )2 18.圆22(2)4x y ++=与圆22(2)(1)9x y -+-=的位置关系为( )A.内切B.相交C.外切D.相离 19.已知点P 在定圆O 的圆内或圆周上,动圆C 过点P 与定圆O 相切,则动圆C 的圆心轨迹可能是( )(A)圆或椭圆或双曲线 (B)两条射线或圆或抛物线 (C)两条射线或圆或椭圆 (D)椭圆或双曲线或抛物线20.若直线l :y =kx 与直线2x +3y -6=0的交点位于第一象限, 则直线l 的倾斜角的取值范围是( ) A .[6π, 3π) B .(6π, 2π) C .(3π, 2π) D .[6π, 2π] 21.直线l 与两直线1y =和70x y --=分别交于,A B 两点, 若线段AB 的中点为(1,1)M -, 则直线l 的斜率为( )A .23B .32 C .32- D . 23- 22.已知点()()0,0,1,1O A -, 若F 为双曲线221x y -=的右焦点, P 是该双曲线上且在第一象限的动点, 则OA FP uu r uu r⋅的取值范围为( )A .)1,1 B .C .(D .)+∞23.若b a ,满足12=+b a , 则直线03=++b y ax 过定点( ).A ⎪⎭⎫ ⎝⎛-21,61 B .⎪⎭⎫ ⎝⎛-61,21 C .⎪⎭⎫ ⎝⎛61,21 .D ⎪⎭⎫ ⎝⎛-21,6124.双曲线1922=-y x 的实轴长为 ( ) A. 4 B. 3 C. 2 D. 125.已知F 1 、F 2分别是双曲线1by a x 2222=-(a>0,b>0)的左、右焦点, P 为双曲线上的一点, 若︒=∠9021PF F ,且21PF F ∆的三边长成等差数列, 则双曲线的离心率是( )A .2B . 3C . 4D . 526.过A(1, 1)、B(0, -1)两点的直线方程是( )A.B.C.D.y=x27.抛物线x y 122=上与焦点的距离等于6的点横坐标是( )A .1B .2 C.3 D.428.已知圆22:260C x y x y +-+=, 则圆心P 及半径r 分别为 ( ) A 、圆心()1,3P , 半径10r =; B 、圆心()1,3P , 半径10r =;C 、圆心()1,3P -, 半径10r =;D 、圆心()1,3P -, 半径10r =29.F 1、F 2是双曲线C :x 2- 22y b=1的两个焦点, P 是C 上一点, 且△F 1PF 2是等腰直角三角形, 则双曲线C 的离心率为 A .12 B .22C .32 D .3230.圆01222=--+x y x 关于直线032=+-y x 对称的圆的方程是( ) A.21)2()3(22=-++y x B.21)2()3(22=++-y x C.2)2()3(22=-++y xD.2)2()3(22=++-y x31.如图, 轴截面为边长为34等边三角形的圆锥, 过底面圆周上任一点作一平面α, 且α与底面所成二面角为6π, 已知α与圆锥侧面交线的曲线为椭圆, 则此椭圆的离心率为( )(A )43 (B )23 (C )33 (D ) 22 32.已知直线(2)(0)y k x k =+>与抛物线C :28y x =相交于A.B 两点, F 为C 的焦点,若2FA FB=, 则k =( )A. 13B. 2C. 23D. 2233.已知椭圆23)0(1:2222的离心率为>>=+b a by a x C , 过右焦点F 且斜率为)0(>k k 的直线与B A C ,相交于两点, 若3=, 则=k ( ) A. 1 B .2 C . 3 D .234.已知抛物线2:2(0)C y px p =>的准线为l , 过(1,0)M 且斜率为3的直线与l 相交于点A , 与C 的一个交点为B .若AM MB =u u u u r u u u r, 则P 的值为( )(A )1 (B )2 (C )3 (D )435.若动圆与圆(x -2)2+y 2=1外切, 又与直线x +1=0相切, 则动圆圆心的轨迹方程是 ( ) A.y 2=8x B.y 2=-8x C.y 2=4x D.y 2=-4x36.若R k ∈, 则方程12322=+++k y k x 表示焦点在x 轴上的双曲线的充要条件是( )A .23-<<-kB .3-<kC .3-<k 或2->kD .2->k 37.点(-1, 2)关于直线y =x -1的对称点的坐标是 (A )(3, 2) (B )(-3, -2) (C )(-3, 2) (D )(3, -2) 38.设圆422=+y x 的一条切线与x 轴、y 轴分别交于点B A 、, 则AB 的最小值为( )A 、4B 、24C 、6D 、839.圆220x y ax by +++=与直线220(0)ax by a b +=+≠的位置关系是 ( ) A .直线与圆相交但不过圆心. B . 相切. C .直线与圆相交且过圆心. D . 相离40.椭圆的长轴为A1A2, B 为短轴的一个端点, 若∠A1BA2=120°, 则椭圆的离心率为A .36B .21C .33D .2341.已知圆C 与圆(x -1)2+y 2=1关于直线y =-x 对称, 则圆C 的方程为( ) A .(x +1)2+y 2=1 B .x 2+y 2=1 C .x 2+(y +1)2=1 D .x 2+(y -1)2=142.已知直线l 经过坐标原点, 且与圆22430x y x +-+=相切, 切点在第四象限, 则直线l 的方程为( )A.3y x = B .3y x =- C .3y x =D .3y x =- 43.当曲线214y x =+-与直线240kx y k --+=有两个相异的交点时, 实数k 的取值范围是 ( ) A .5(0,)12 B .13(,]34 C .53(,]124 D .5(,)12+∞ 44.已知F 1、F 2分别是双曲线22221x y a b-=的左、右焦点,P 为双曲线右支上的任意一点且212||8||PF a PF =, 则双曲线离心率的取值范围是( ) A. (1,2]B. [2 +∞)C. (1,3]D. [3,+∞)45.已知P 是圆22(3)(3)1x y -+-=上或圆内的任意一点, O 为坐标原点,1(,0)2OA =u u u r , 则OA OP ⋅u u u r u u u r 的最小值为( )A .12B .32C .1D .246.已知0AB >且0BC <, 则直线0Ax By C ++=一定不经过( )(A )第一象限 (B )第二象限 (C )第三象限 (D )第四象限47.[2012·课标全国卷]等轴双曲线C 的中心在原点, 焦点在x 轴上, C 与抛物线y 2=16x 的准线交于A , B 两点, |AB|=43, 则C 的实轴长为( )A.2B.22C.4D.8 48.双曲线具有光学性质:“从双曲线的一个焦点发出的光线经过双曲线反射后, 反射光线的反向延长线都汇聚到双曲线的另一个焦点。
解析几何(解答题)--五年(2020-2024)高考数学真题分类汇编(解析版)

专题解析几何(解答题)考点五年考情(2020-2024)命题趋势考点01椭圆及其性质2024Ⅰ甲卷北京卷天津卷2023北京乙卷天津2022乙卷北京卷浙江卷2021北京卷Ⅱ卷2020ⅠⅡ卷新ⅠⅡ卷椭圆轨迹标准方程问题,有关多边形面积问题,定值定点问题,新结构中的新定义问题是高考的一个高频考点考点02双曲线及其性质2024Ⅱ卷2023Ⅱ新课标Ⅱ2022Ⅰ卷2021Ⅰ双曲线离心率问题,轨迹方程有关面积问题,定值定点问题以及斜率有关的证明问题以及新结构中的新定义问题是高考的高频考点考点03抛物线及其性质2023甲卷2022甲卷2021浙江甲卷乙卷2020浙江抛物线有关三角形面积问题,关于定直线问题,有关P 的证明类问题考点01:椭圆及其性质1(2024·全国·高考Ⅰ卷)已知A (0,3)和P 3,32 为椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)上两点.(1)求C 的离心率;(2)若过P 的直线l 交C 于另一点B ,且△ABP 的面积为9,求l 的方程.【答案】(1)12(2)直线l 的方程为3x -2y -6=0或x -2y =0.【详解】(1)由题意得b =39a 2+94b2=1,解得b 2=9a 2=12 ,所以e =1-b 2a2=1-912=12.(2)法一:k AP =3-320-3=-12,则直线AP 的方程为y =-12x +3,即x +2y -6=0,AP =0-3 2+3-322=352,由(1)知C :x 212+y 29=1,设点B到直线AP的距离为d,则d=2×9352=1255,则将直线AP沿着与AP垂直的方向平移1255单位即可,此时该平行线与椭圆的交点即为点B,设该平行线的方程为:x+2y+C=0,则C+65=1255,解得C=6或C=-18,当C=6时,联立x212+y29=1x+2y+6=0,解得x=0y=-3或x=-3y=-32,即B0,-3或-3,-3 2,当B0,-3时,此时k l=32,直线l的方程为y=32x-3,即3x-2y-6=0,当B-3,-3 2时,此时k l=12,直线l的方程为y=12x,即x-2y=0,当C=-18时,联立x212+y29=1x+2y-18=0得2y2-27y+117=0,Δ=272-4×2×117=-207<0,此时该直线与椭圆无交点.综上直线l的方程为3x-2y-6=0或x-2y=0.法二:同法一得到直线AP的方程为x+2y-6=0,点B到直线AP的距离d=125 5,设B x0,y0,则x0+2y0-65=1255x2012+y209=1,解得x0=-3y0=-32或x0=0y0=-3,即B0,-3或-3,-3 2,以下同法一.法三:同法一得到直线AP的方程为x+2y-6=0,点B到直线AP的距离d=125 5,设B23cosθ,3sinθ,其中θ∈0,2π,则有23cosθ+6sinθ-65=1255,联立cos2θ+sin2θ=1,解得cosθ=-32sinθ=-12或cosθ=0sinθ=-1,即B0,-3或-3,-3 2,以下同法一;法四:当直线AB的斜率不存在时,此时B0,-3,S△PAB=12×6×3=9,符合题意,此时k l=32,直线l的方程为y=32x-3,即3x-2y-6=0,当线AB的斜率存在时,设直线AB的方程为y=kx+3,联立椭圆方程有y =kx +3x 212+y 29=1,则4k 2+3 x 2+24kx =0,其中k ≠k AP ,即k ≠-12,解得x =0或x =-24k 4k 2+3,k ≠0,k ≠-12,令x =-24k 4k 2+3,则y =-12k 2+94k 2+3,则B -24k 4k 2+3,-12k 2+94k 2+3同法一得到直线AP 的方程为x +2y -6=0,点B 到直线AP 的距离d =1255,则-24k4k 2+3+2×-12k 2+94k 2+3-65=1255,解得k =32,此时B -3,-32 ,则得到此时k l =12,直线l 的方程为y =12x ,即x -2y =0,综上直线l 的方程为3x -2y -6=0或x -2y =0.法五:当l 的斜率不存在时,l :x =3,B 3,-32,PB =3,A 到PB 距离d =3,此时S △ABP =12×3×3=92≠9不满足条件.当l 的斜率存在时,设PB :y -32=k (x -3),令P x 1,y 1 ,B x 2,y 2 ,y =k (x -3)+32x 212+y 29=1 ,消y 可得4k 2+3 x 2-24k 2-12k x +36k 2-36k -27=0,Δ=24k 2-12k 2-44k 2+3 36k 2-36k -27 >0,且k ≠k AP ,即k ≠-12,x 1+x 2=24k 2-12k 4k 2+3x 1x 2=36k 2-36k -274k 2+3,PB =k 2+1x 1+x 2 2-4x 1x 2=43k 2+13k 2+9k +2744k 2+3 ,A 到直线PB 距离d =3k +32k 2+1,S △PAB =12⋅43k 2+13k 2+9k +2744k 2+3⋅3k +32k 2+1=9,∴k =12或32,均满足题意,∴l :y =12x 或y =32x -3,即3x -2y -6=0或x -2y =0.法六:当l 的斜率不存在时,l :x =3,B 3,-32,PB =3,A 到PB 距离d =3,此时S △ABP =12×3×3=92≠9不满足条件.当直线l 斜率存在时,设l :y =k (x -3)+32,设l 与y 轴的交点为Q ,令x =0,则Q 0,-3k +32,联立y =kx -3k +323x 2+4y 2=36,则有3+4k 2 x 2-8k 3k -32x +36k 2-36k -27=0,3+4k2x2-8k3k-3 2x+36k2-36k-27=0,其中Δ=8k23k-3 22-43+4k236k2-36k-27>0,且k≠-1 2,则3x B=36k2-36k-273+4k2,x B=12k2-12k-93+4k2,则S=12AQx P-x B=123k+3212k+183+4k2=9,解的k=12或k=32,经代入判别式验证均满足题意.则直线l为y=12x或y=32x-3,即3x-2y-6=0或x-2y=0.2(2024·全国·高考甲卷)已知椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的右焦点为F,点M1,32在C上,且MF⊥x轴.(1)求C的方程;(2)过点P4,0的直线交C于A,B两点,N为线段FP的中点,直线NB交直线MF于点Q,证明:AQ⊥y 轴.【答案】(1)x24+y23=1(2)证明见解析【详解】(1)设F c,0,由题设有c=1且b2a=32,故a2-1a=32,故a=2,故b=3,故椭圆方程为x24+y23=1.(2)直线AB的斜率必定存在,设AB:y=k(x-4),A x1,y1,B x2,y2,由3x2+4y2=12y=k(x-4)可得3+4k2x2-32k2x+64k2-12=0,故Δ=1024k4-43+4k264k2-12>0,故-12<k<12,又x1+x2=32k23+4k2,x1x2=64k2-123+4k2,而N52,0,故直线BN:y=y2x2-52x-52,故y Q=-32y2x2-52=-3y22x2-5,所以y1-y Q=y1+3y22x2-5=y1×2x2-5+3y22x2-5=k x1-4×2x2-5+3k x2-42x2-5=k 2x1x2-5x1+x2+82x2-5=k2×64k2-123+4k2-5×32k23+4k2+82x2-5=k 128k2-24-160k2+24+32k23+4k22x2-5=0,故y1=y Q,即AQ⊥y轴.【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x 1,y 1 ,x 2,y 2 ;(2)联立直线与圆锥曲线的方程,得到关于x (或y )的一元二次方程,注意Δ的判断;(3)列出韦达定理;(4)将所求问题或题中的关系转化为x 1+x 2、x 1x 2(或y 1+y 2、y 1y 2)的形式;(5)代入韦达定理求解.3(2024·北京·高考真题)已知椭圆E :x 2a 2+y 2b 2=1a >b >0 ,以椭圆E 的焦点和短轴端点为顶点的四边形是边长为2的正方形.过点0,t t >2 且斜率存在的直线与椭圆E 交于不同的两点A ,B ,过点A 和C 0,1 的直线AC 与椭圆E 的另一个交点为D .(1)求椭圆E 的方程及离心率;(2)若直线BD 的斜率为0,求t 的值.【答案】(1)x 24+y 22=1,e =22(2)t =2【详解】(1)由题意b =c =22=2,从而a =b 2+c 2=2,所以椭圆方程为x 24+y 22=1,离心率为e =22;(2)直线AB 斜率不为0,否则直线AB 与椭圆无交点,矛盾,从而设AB :y =kx +t ,k ≠0,t >2 ,A x 1,y 1 ,B x 2,y 2 ,联立x 24+y 22=1y =kx +t,化简并整理得1+2k 2 x 2+4ktx +2t 2-4=0,由题意Δ=16k 2t 2-82k 2+1 t 2-2 =84k 2+2-t 2 >0,即k ,t 应满足4k 2+2-t 2>0,所以x 1+x 2=-4kt 1+2k 2,x 1x 2=2t 2-42k 2+1,若直线BD 斜率为0,由椭圆的对称性可设D -x 2,y 2 ,所以AD :y =y 1-y 2x 1+x 2x -x 1 +y 1,在直线AD 方程中令x =0,得y C =x 1y 2+x 2y 1x 1+x 2=x 1kx 2+t +x 2kx 1+t x 1+x 2=2kx 1x 2+t x 1+x 2 x 1+x 2=4k t 2-2 -4kt +t =2t =1,所以t =2,此时k 应满足4k 2+2-t 2=4k 2-2>0k ≠0 ,即k 应满足k <-22或k >22,综上所述,t =2满足题意,此时k <-22或k >22.4(2024·天津·高考真题)已知椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)椭圆的离心率e =12.左顶点为A ,下顶点为B ,C 是线段OB 的中点,其中S △ABC =332.(1)求椭圆方程.(2)过点0,-32 的动直线与椭圆有两个交点P ,Q .在y 轴上是否存在点T 使得TP ⋅TQ ≤0.若存在求出这个T 点纵坐标的取值范围,若不存在请说明理由.【答案】(1)x 212+y 29=1(2)存在T 0,t -3≤t ≤32,使得TP ⋅TQ ≤0恒成立.【详解】(1)因为椭圆的离心率为e =12,故a =2c ,b =3c ,其中c 为半焦距,所以A -2c ,0 ,B 0,-3c ,C 0,-3c 2 ,故S △ABC =12×2c ×32c =332,故c =3,所以a =23,b =3,故椭圆方程为:x 212+y 29=1.(2)若过点0,-32 的动直线的斜率存在,则可设该直线方程为:y =kx -32,设P x 1,y 1 ,Q x 2,y 2 ,T 0,t ,由3x 2+4y 2=36y =kx -32可得3+4k 2 x 2-12kx -27=0,故Δ=144k 2+1083+4k 2 =324+576k 2>0且x 1+x 2=12k 3+4k 2,x 1x 2=-273+4k2,而TP =x 1,y 1-t ,TQ=x 2,y 2-t ,故TP ⋅TQ =x 1x 2+y 1-t y 2-t =x 1x 2+kx 1-32-t kx 2-32-t =1+k 2 x 1x 2-k 32+t x 1+x 2 +32+t 2=1+k 2 ×-273+4k 2-k 32+t ×12k 3+4k 2+32+t 2=-27k 2-27-18k 2-12k 2t +332+t 2+3+2t 2k 23+4k 2=3+2t2-12t -45 k 2+332+t 2-273+4k 2,因为TP ⋅TQ ≤0恒成立,故3+2t 2-12t -45≤0332+t 2-27≤0,解得-3≤t ≤32.若过点0,-32的动直线的斜率不存在,则P 0,3 ,Q 0,-3 或P 0,-3 ,Q 0,3 ,此时需-3≤t ≤3,两者结合可得-3≤t ≤32.综上,存在T 0,t -3≤t ≤32,使得TP ⋅TQ ≤0恒成立.5(2023年全国乙卷理科)已知椭圆C :y 2a 2+x 2b 2=1(a >b >0)的离心率是53,点A -2,0 在C 上.(1)求C方程;(2)过点-2,3 的直线交C 于P ,Q 两点,直线AP ,AQ 与y 轴的交点分别为M ,N ,证明:线段MN 的中点为定点.【答案】(1)y 29+x 24=1(2)证明见详解解析:(1)由题意可得b =2a 2=b 2+c 2e =c a =53,解得a =3b =2c =5,所以椭圆方程为y 29+x 24=1.(2)由题意可知:直线PQ 的斜率存在,设PQ :y =k x +2 +3,P x 1,y 1 ,Q x 2,y 2 ,联立方程y =k x +2 +3y 29+x 24=1,消去y 得:4k 2+9 x 2+8k 2k +3x +16k 2+3k =0,则Δ=64k 22k +3 2-644k 2+9 k 2+3k =-1728k >0,解得k <0,可得x 1+x 2=-8k 2k +34k 2+9,x 1x 2=16k 2+3k 4k 2+9,因为A -2,0 ,则直线AP :y =y 1x 1+2x +2 ,令x =0,解得y =2y 1x 1+2,即M 0,2y 1x 1+2,同理可得N 0,2y 2x 2+2,则2y 1x 1+2+2y2x 2+22=k x 1+2 +3 x 1+2+k x 2+2 +3 x 2+2=kx 1+2k +3 x 2+2 +kx 2+2k +3 x 1+2x 1+2 x 2+2=2kx 1x 2+4k +3 x 1+x 2 +42k +3x 1x 2+2x 1+x 2 +4=32k k 2+3k 4k 2+9-8k 4k +3 2k +34k 2+9+42k +3 16k 2+3k 4k 2+9-16k 2k +34k 2+9+4=10836=3,所以线段MN 的中点是定点0,3 .6(2020年高考课标Ⅱ)已知椭圆C 1:x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)右焦点F 与抛物线C 2的焦点重合,C 1的中心与C 2的顶点重合.过F 且与x 轴垂直的直线交C 1于A ,B 两点,交C 2于C ,D 两点,且|CD |=43|AB |.(1)求C 1的离心率;(2)设M 是C 1与C 2的公共点,若|MF |=5,求C 1与C 2的标准方程.【答案】(1)12;(2)C 1:x 236+y 227=1,C 2:y 2=12x .解析:(1)∵F c ,0 ,AB ⊥x 轴且与椭圆C 1相交于A 、B 两点,则直线AB 的方程为x =c ,联立x =c x 2a 2+y 2b 2=1a 2=b 2+c 2,解得x =c y =±b 2a,则AB =2b 2a ,抛物线C 2的方程为y 2=4cx ,联立x =cy 2=4cx ,解得x =cy =±2c,∴CD =4c ,∵CD =43AB ,即4c =8b 23a ,2b 2=3ac ,即2c 2+3ac -2a 2=0,即2e 2+3e -2=0,∵0<e <1,解得e =12,因此,椭圆C 1的离心率为12;(2)由(1)知a =2c ,b =3c ,椭圆C 1的方程为x 24c 2+y 23c 2=1,联立y 2=4cxx24c2+y 23c 2=1,消去y 并整理得3x 2+16cx -12c 2=0,解得x =23c 或x =-6c (舍去),由抛物线的定义可得MF =23c +c =5c3=5,解得c =3.因此,曲线C 1的标准方程为x 236+y 227=1,曲线C 2的标准方程为y 2=12x .7(2021年新高考全国Ⅱ卷)已知椭圆C 的方程为x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0),右焦点为F (2,0),且离心率为63.(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x 2+y 2=b 2(x >0)相切.证明:M ,N ,F 三点共线的充要条件是|MN |=3.【答案】解析:(1)由题意,椭圆半焦距c =2且e =c a =63,所以a =3,又b 2=a 2-c 2=1,所以椭圆方程为x 23+y 2=1;(2)由(1)得,曲线为x 2+y 2=1(x >0),当直线MN 的斜率不存在时,直线MN :x =1,不合题意;当直线MN 的斜率存在时,设M x 1,y 1 ,N x 2,y 2 ,必要性:若M ,N ,F 三点共线,可设直线MN :y =k x -2 即kx -y -2k =0,由直线MN 与曲线x 2+y 2=1(x >0)相切可得2kk 2+1=1,解得k =±1,联立y =±x -2x23+y 2=1 可得4x 2-62x +3=0,所以x 1+x 2=322,x 1⋅x 2=34,所以MN =1+1⋅x 1+x 22-4x 1⋅x 2=3,所以必要性成立;充分性:设直线MN :y =kx +b ,kb <0 即kx -y +b =0,由直线MN 与曲线x 2+y 2=1(x >0)相切可得bk 2+1=1,所以b 2=k 2+1,联立y =kx +bx 23+y 2=1可得1+3k 2 x 2+6kbx +3b 2-3=0,所以x 1+x 2=-6kb 1+3k 2,x 1⋅x 2=3b 2-31+3k 2,所以MN =1+k 2⋅x 1+x 22-4x 1⋅x 2=1+k2-6kb 1+3k22-4⋅3b 2-31+3k 2=1+k 2⋅24k 21+3k 2=3,化简得3k 2-1 2=0,所以k =±1,所以k =1b =-2或k =-1b =2 ,所以直线MN :y =x -2或y =-x +2,所以直线MN 过点F (2,0),M ,N ,F 三点共线,充分性成立;所以M ,N ,F 三点共线的充要条件是|MN |=3.8(2020年高考课标Ⅰ卷)已知A 、B 分别为椭圆E :x 2a2+y 2=1(a >1)左、右顶点,G 为E 的上顶点,AG ⋅GB =8,P 为直线x =6上的动点,PA 与E 的另一交点为C ,PB 与E 的另一交点为D .(1)求E方程;(2)证明:直线CD 过定点.【答案】(1)x 29+y 2=1;(2)证明详见解析.【解析】(1)依据题意作出如下图象:由椭圆方程E :x 2a2+y 2=1(a >1)可得:A -a ,0 , B a ,0 ,G 0,1∴AG =a ,1 ,GB =a ,-1 ∴AG ⋅GB =a 2-1=8,∴a 2=9∴椭圆方程为:x 29+y 2=1(2)证明:设P 6,y 0 ,则直线AP 的方程为:y =y 0-06--3x +3 ,即:y =y 09x +3 联立直线AP 的方程与椭圆方程可得:x 29+y 2=1y =y 09x +3 ,整理得:y 02+9 x 2+6y 02x +9y 02-81=0,解得:x =-3或x =-3y 02+27y 02+9将x =-3y 02+27y 02+9代入直线y =y 09x +3 可得:y =6y 0y 02+9所以点C 的坐标为-3y 02+27y 02+9,6y 0y 02+9 .同理可得:点D 的坐标为3y 02-3y 02+1,-2y 0y 02+1∴直线CD 的方程为:y --2y 0y 02+1=6y 0y 02+9--2y 0y 02+1-3y 02+27y 02+9-3y 02-3y 02+1x -3y 02-3y 02+1,整理可得:y +2y 0y 02+1=8y 0y 02+3 69-y 04x -3y 02-3y 02+1 =8y 063-y 02 x -3y 02-3y 02+1整理得:y =4y 033-y 02 x +2y 0y 02-3=4y 033-y 02x -32故直线CD 过定点32,09(2020年新高考全国Ⅰ卷)已知椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的离心率为22,且过点A (2,1).(1)求C 的方程:(2)点M ,N 在C 上,且AM ⊥AN ,AD ⊥MN ,D 为垂足.证明:存在定点Q ,使得|DQ |为定值.【答案】(1)x 26+y 23=1;(2)详见解析.解析:(1)由题意可得:c a =324a 2+1b 2=1a 2=b 2+c 2,解得:a 2=6,b 2=c 2=3,故椭圆方程为:x 26+y 23=1.(2)设点M x 1,y 1 ,N x 2,y 2 .因为AM ⊥AN ,∴AM·AN=0,即x 1-2 x 2-2 +y 1-1 y 2-1 =0,①当直线MN 的斜率存在时,设方程为y =kx +m ,如图1.代入椭圆方程消去y 并整理得:1+2k 2 x 2+4kmx +2m 2-6=0x 1+x 2=-4km 1+2k 2,x 1x 2=2m 2-61+2k 2②,根据y 1=kx 1+m ,y 2=kx 2+m ,代入①整理可得:k 2+1 x 1x 2+km -k -2 x 1+x 2 +m -1 2+4=0将②代入,k 2+1 2m 2-61+2k 2+km -k -2 -4km1+2k2+m -1 2+4=0,整理化简得2k +3m +1 2k +m -1 =0,∵A (2,1)不在直线MN 上,∴2k +m -1≠0,∴2k +3m +1=0,k ≠1,于是MN 的方程为y =k x -23 -13,所以直线过定点直线过定点E 23,-13.当直线MN 的斜率不存在时,可得N x 1,-y 1 ,如图2.代入x 1-2 x 2-2 +y 1-1 y 2-1 =0得x 1-2 2+1-y 22=0,结合x 216+y 213=1,解得x 1=2舍 ,x 1=23,此时直线MN 过点E 23,-13,由于AE 为定值,且△ADE 为直角三角形,AE 为斜边,所以AE 中点Q 满足QD 为定值(AE 长度的一半122-232+1+132=423).由于A 2,1 ,E 23,-13 ,故由中点坐标公式可得Q 43,13.故存在点Q 43,13,使得|DQ |为定值.10(2022年高考全国乙卷)已知椭圆E 的中心为坐标原点,对称轴为x 轴、y 轴,且过A 0,-2 ,B 32,-1两点.(1)求E 的方程;(2)设过点P 1,-2 的直线交E 于M ,N 两点,过M 且平行于x 轴的直线与线段AB 交于点T ,点H 满足MT =TH.证明:直线HN 过定点.【答案】(1)y 24+x 23=1(2)(0,-2)解析:设椭圆E 的方程为mx 2+ny 2=1,过A 0,-2 ,B 32,-1,则4n =194m +n =1 ,解得m =13,n =14,所以椭圆E 的方程为:y 24+x 23=1.【小问2详解】A (0,-2),B 32,-1,所以AB :y +2=23x ,①若过点P (1,-2)的直线斜率不存在,直线x =1.代入x 23+y 24=1,可得M 1,-263 ,N 1,263 ,代入AB 方程y =23x -2,可得T -6+3,-263 ,由MT =TH 得到H -26+5,-263 .求得HN 方程:y =2+263x -2,过点(0,-2).②若过点P (1,-2)的直线斜率存在,设kx -y -(k +2)=0,M (x 1,y 1),N (x 2,y 2).联立kx -y -(k +2)=0x 23+y 24=1,得(3k 2+4)x 2-6k (2+k )x +3k (k +4)=0,可得x 1+x 2=6k (2+k )3k 2+4x 1x 2=3k (4+k )3k 2+4,y 1+y 2=-8(2+k )3k 2+4y 2y 2=4(4+4k -2k 2)3k 2+4,且x 1y 2+x 2y 1=-24k 3k 2+4(*)联立y =y 1y =23x -2,可得T 3y12+3,y 1 ,H (3y 1+6-x 1,y 1).可求得此时HN :y -y 2=y 1-y 23y 1+6-x 1-x 2(x -x 2),将(0,-2),代入整理得2(x 1+x 2)-6(y 1+y 2)+x 1y 2+x 2y 1-3y 1y 2-12=0,将(*)代入,得24k +12k 2+96+48k -24k -48-48k +24k 2-36k 2-48=0,显然成立,综上,可得直线HN 过定点(0,-2).11(2020年新高考全国卷Ⅱ)已知椭圆C :x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)过点M (2,3),点A 为其左顶点,且AM 的斜率为12,(1)求C 的方程;(2)点N 为椭圆上任意一点,求△AMN 的面积的最大值.【答案】(1)x 216+y 212=1;(2)18.解析:(1)由题意可知直线AM 的方程为:y -3=12(x -2),即x -2y =-4.当y =0时,解得x =-4,所以a =4,椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1a >b >0 过点M (2,3),可得416+9b 2=1,解得b 2=12.所以C 的方程:x 216+y 212=1.(2)设与直线AM 平行的直线方程为:x -2y =m ,如图所示,当直线与椭圆相切时,与AM 距离比较远的直线与椭圆的切点为N ,此时△AMN 的面积取得最大值.联立直线方程x -2y =m 与椭圆方程x 216+y 212=1,可得:3m +2y 2+4y 2=48,化简可得:16y 2+12my +3m 2-48=0,所以Δ=144m 2-4×163m 2-48 =0,即m 2=64,解得m =±8,与AM 距离比较远的直线方程:x -2y =8,直线AM 方程为:x -2y =-4,点N 到直线AM 的距离即两平行线之间的距离,利用平行线之间的距离公式可得:d =8+41+4=1255,由两点之间距离公式可得|AM |=(2+4)2+32=35.所以△AMN 的面积的最大值:12×35×1255=18.12(2020年高考课标Ⅲ卷)已知椭圆C :x 225+y 2m 2=1(0<m <5)的离心率为154,A ,B 分别为C 的左、右顶点.(1)求C 的方程;(2)若点P 在C 上,点Q 在直线x =6上,且|BP |=|BQ |,BP ⊥BQ ,求△APQ 的面积.【答案】(1)x 225+16y 225=1;(2)52.解析:(1)∵C :x 225+y 2m 2=1(0<m <5)∴a =5,b =m ,根据离心率e =ca=1-b a2=1-m 5 2=154,解得m =54或m =-54(舍),∴C 的方程为:x 225+y 2542=1,即x 225+16y 225=1;(2)不妨设P ,Q 在x 轴上方∵点P 在C 上,点Q 在直线x =6上,且|BP |=|BQ |,BP ⊥BQ ,过点P 作x 轴垂线,交点为M ,设x =6与x 轴交点为N 根据题意画出图形,如图∵|BP |=|BQ |,BP ⊥BQ ,∠PMB =∠QNB =90°,又∵∠PBM +∠QBN =90°,∠BQN +∠QBN =90°,∴∠PBM =∠BQN ,根据三角形全等条件“AAS ”,可得:△PMB ≅△BNQ ,∵x 225+16y 225=1,∴B (5,0),∴PM =BN =6-5=1,设P 点为(x P ,y P ),可得P 点纵坐标为y P =1,将其代入x 225+16y 225=1,可得:x P 225+1625=1,解得:x P =3或x P =-3,∴P 点为(3,1)或(-3,1),①当P 点为(3,1)时,故MB =5-3=2,∵△PMB ≅△BNQ ,∴|MB |=|NQ |=2,可得:Q 点为(6,2),画出图象,如图∵A (-5,0),Q (6,2),可求得直线AQ 的直线方程为:2x -11y +10=0,根据点到直线距离公式可得P 到直线AQ 的距离为:d =2×3-11×1+1022+112=5125=55,根据两点间距离公式可得:AQ =6+52+2-0 2=55,∴△APQ 面积为:12×55×55=52;②当P 点为(-3,1)时,故MB =5+3=8,∵△PMB ≅△BNQ ,∴|MB |=|NQ |=8,可得:Q 点为(6,8),画出图象,如图∵A (-5,0),Q (6,8),可求得直线AQ 的直线方程为:8x -11y +40=0,根据点到直线距离公式可得P 到直线AQ 的距离为:d =8×-3 -11×1+4082+112=5185=5185,根据两点间距离公式可得:AQ =6+52+8-0 2=185,∴△APQ 面积为:12×185×5185=52,综上所述,△APQ 面积为:52.1313(2023年北京卷)已知椭圆E :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)离心率为53,A 、C 分别是E 的上、下顶点,B ,D 分别是E 的左、右顶点,|AC |=4.(1)求E 的方程;(2)设P 为第一象限内E 上的动点,直线PD 与直线BC 交于点M ,直线PA 与直线y =-2交于点N .求证:MN ⎳CD .【答案】(1)x 29+y 24=1(2)证明见解析:(1)依题意,得e =c a =53,则c =53a ,又A ,C 分别为椭圆上下顶点,AC =4,所以2b =4,即b =2,所以a 2-c 2=b 2=4,即a 2-59a 2=49a 2=4,则a 2=9,所以椭圆E 的方程为x 29+y 24=1.(2)因为椭圆E 的方程为x 29+y 24=1,所以A 0,2 ,C 0,-2 ,B -3,0 ,D 3,0 ,因为P 为第一象限E 上的动点,设P m ,n 0<m <3,0<n <2 ,则m 29+n 24=1,易得k BC =0+2-3-0=-23,则直线BC 的方程为y =-23x -2,k PD =n -0m -3=n m -3,则直线PD 的方程为y =n m -3x -3 ,联立y =-23x -2y =n m -3x -3,解得x =33n -2m +63n +2m -6y =-12n 3n +2m -6,即M 33n -2m +6 3n +2m -6,-12n 3n +2m -6,而k PA =n -2m -0=n -2m ,则直线PA 的方程为y =n -2mx +2,令y =-2,则-2=n -2m x +2,解得x =-4m n -2,即N -4mn -2,-2 ,又m 29+n 24=1,则m 2=9-9n 24,8m 2=72-18n 2,所以k MN =-12n3n +2m -6+233n -2m +6 3n +2m -6--4mn-2=-6n +4m -12 n -29n -6m +18 n -2 +4m 3n +2m -6=-6n 2+4mn -8m +249n 2+8m 2+6mn -12m -36=-6n 2+4mn -8m +249n 2+72-18n 2+6mn -12m -36=-6n 2+4mn -8m +24-9n 2+6mn -12m +36=2-3n 2+2mn -4m +12 3-3n 2+2mn -4m +12 =23,又k CD =0+23-0=23,即k MN =k CD ,显然,MN 与CD 不重合,所以MN ⎳CD .14(2023年天津卷)设椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左右顶点分别为A 1,A 2,右焦点为F ,已知A 1F =3,A 2F =1.(1)求椭圆方程及其离心率;(2)已知点P 是椭圆上一动点(不与端点重合),直线A 2P 交y 轴于点Q ,若三角形A 1PQ 的面积是三角形A 2FP 面积的二倍,求直线A 2P 的方程.【答案】(1)椭圆的方程为x 24+y 23=1,离心率为e =12.(2)y =±62x -2 .解析:(1)如图,由题意得a +c =3a -c =1,解得a =2,c =1,所以b =22-12=3,所以椭圆的方程为x 24+y 23=1,离心率为e =c a =12.(2)由题意得,直线A 2P 斜率存在,由椭圆的方程为x 24+y 23=1可得A 22,0 ,设直线A 2P 的方程为y =k x -2 ,联立方程组x 24+y 23=1y =k x -2,消去y 整理得:3+4k 2 x 2-16k 2x +16k 2-12=0,由韦达定理得x A 2⋅x P =16k 2-123+4k 2,所以x P =8k 2-63+4k 2,所以P 8k 2-63+4k 2,--12k3+4k 2,Q 0,-2k .所以S △A 2QA 1=12×4×y Q ,S △A 2PF =12×1×y P ,S △A 1A 2P =12×4×y P ,所以S △A 2QA 1=S △A 1PQ +S △A 1A 2P =2S △A 2PF +S △A 1A 2P ,所以2y Q =3y P ,即2-2k =3-12k3+4k 2,解得k =±62,所以直线A 2P 的方程为y =±62x -2 .15(2022高考北京卷)已知椭圆:E :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的一个顶点为A (0,1),焦距为23.(1)求椭圆E 的方程;(2)过点P (-2,1)作斜率为k 的直线与椭圆E 交于不同的两点B ,C ,直线AB ,AC 分别与x 轴交于点M ,N ,当|MN |=2时,求k 的值.【答案】解析:(1)依题意可得b =1,2c =23,又c 2=a 2-b 2,所以a =2,所以椭圆方程为x 24+y 2=1;(2)解:依题意过点P -2,1 的直线为y -1=k x +2 ,设B x 1,y 1 、C x 2,y 2 ,不妨令-2≤x 1<x 2≤2,由y -1=k x +2x 24+y 2=1,消去y 整理得1+4k 2 x 2+16k 2+8k x +16k 2+16k =0,所以Δ=16k 2+8k 2-41+4k 2 16k 2+16k >0,解得k <0,所以x 1+x 2=-16k 2+8k 1+4k 2,x 1⋅x 2=16k 2+16k1+4k2,直线AB 的方程为y -1=y 1-1x 1x ,令y =0,解得x M =x 11-y 1,直线AC 的方程为y -1=y 2-1x 2x ,令y =0,解得x N =x 21-y 2,所以MN =x N -x M =x 21-y 2-x 11-y 1=x 21-k x 2+2 +1 -x 11-k x 1+2 +1=x 2-k x 2+2 +x 1k x 1+2=x 2+2 x 1-x 2x 1+2k x 2+2 x 1+2=2x 1-x 2k x 2+2 x 1+2=2,所以x 1-x 2 =k x 2+2 x 1+2 ,即x 1+x 22-4x 1x 2=k x 2x 1+2x 2+x 1 +4即-16k 2+8k 1+4k22-4×16k 2+16k 1+4k 2=k 16k 2+16k 1+4k 2+2-16k 2+8k 1+4k2+4 即81+4k 22k 2+k 2-1+4k 2 k 2+k =k1+4k216k2+16k -216k 2+8k +41+4k 2整理得8-k =4k ,解得k =-416(2022年浙江省高考)如图,已知椭圆x 212+y 2=1.设A ,B 是椭圆上异于P (0,1)的两点,且点Q 0,12 在线段AB 上,直线PA ,PB 分别交直线y =-12x +3于C ,D 两点.(1)求点P 到椭圆上点的距离的最大值;(2)求|CD |的最小值.【答案】解析:(1)设Q (23cos θ,sin θ)是椭圆上任意一点,P (0,1),则|PQ |2=12cos 2θ+(1-sin θ)2=13-11sin 2θ-2sin θ=-11sin θ+111 2+14411≤14411,当且仅当sin θ=-111时取等号,故|PQ |的最大值是121111.(2)设直线AB :y =kx +12,直线AB 方程与椭圆x 212+y 2=1联立,可得k 2+112 x 2+kx -34=0,设A x 1,y 1 ,B x 2,y 2 ,所以x 1+x 2=-kk 2+112x 1x 2=-34k 2+112 ,因为直线PA :y =y 1-1x 1x +1与直线y =-12x +3交于C ,则x C=4x 1x 1+2y 1-2=4x 1(2k +1)x 1-1,同理可得,x D =4x 2x 2+2y 2-2=4x 2(2k +1)x 2-1.则|CD |=1+14x C -x D =524x 1(2k +1)x 1-1-4x 2(2k +1)x 2-1=25x 1-x 2(2k +1)x 1-1 (2k +1)x 2-1=25x 1-x 2(2k +1)2x 1x 2-(2k +1)x 1+x 2 +1=352⋅16k 2+13k +1=655⋅16k 2+1916+13k +1≥655×4k ×34+1×123k +1=655,当且仅当k =316时取等号,故CD 的最小值为655.17(2021高考北京)已知椭圆E :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)一个顶点A (0,-2),以椭圆E 的四个顶点为顶点的四边形面积为45.(1)求椭圆E 的方程;(2)过点P (0,-3)的直线l 斜率为k 的直线与椭圆E 交于不同的两点B ,C ,直线AB ,AC 分别与直线交y =-3交于点M ,N ,当|PM |+|PN |≤15时,求k 的取值范围.【答案】(1)x 25+y 24=1;(2)[-3,-1)∪(1,3].解析:(1)因为椭圆过A 0,-2 ,故b =2,因为四个顶点围成的四边形的面积为45,故12×2a ×2b =45,即a =5,故椭圆的标准方程为:x 25+y 24=1.(2)设B x 1,y 1 ,C x 2,y 2 , 因为直线BC 的斜率存在,故x 1x 2≠0,故直线AB :y =y 1+2x 1x -2,令y =-3,则x M =-x1y 1+2,同理x N =-x 2y 2+2直线BC :y =kx -3,由y =kx -34x 2+5y 2=20可得4+5k 2 x 2-30kx +25=0,故Δ=900k 2-1004+5k 2 >0,解得k <-1或k >1.又x 1+x 2=30k 4+5k 2,x 1x 2=254+5k 2,故x 1x 2>0,所以x M x N >0又PM +PN =x M +x N =x 1y 1+2+x 2y 2+2=x1kx1-1+x2kx2-1=2kx1x2-x1+x2k2x1x2-k x1+x2+1=50k4+5k2-30k4+5k225k24+5k2-30k24+5k2+1=5k故5k ≤15即k ≤3,综上,-3≤k<-1或1<k≤3.考点02双曲线及其性质1(2024·全国·高考Ⅱ)已知双曲线C:x2-y2=m m>0,点P15,4在C上,k为常数,0<k<1.按照如下方式依次构造点P n n=2,3,...:过P n-1作斜率为k的直线与C的左支交于点Q n-1,令P n为Q n-1关于y轴的对称点,记P n的坐标为x n,y n .(1)若k=12,求x2,y2;(2)证明:数列x n-y n是公比为1+k1-k的等比数列;(3)设S n为△P n P n+1P n+2的面积,证明:对任意正整数n,S n=S n+1.【答案】(1)x2=3,y2=0(2)证明见解析(3)证明见解析【详解】(1)由已知有m=52-42=9,故C的方程为x2-y2=9.当k=12时,过P15,4且斜率为12的直线为y=x+32,与x2-y2=9联立得到x2-x+322=9.解得x=-3或x=5,所以该直线与C的不同于P1的交点为Q1-3,0,该点显然在C的左支上.故P23,0,从而x2=3,y2=0.(2)由于过P n x n,y n且斜率为k的直线为y=k x-x n+y n,与x2-y2=9联立,得到方程x2-k x-x n+y n2=9.展开即得1-k2x2-2k y n-kx nx-y n-kx n2-9=0,由于P n x n,y n已经是直线y=k x-x n+y n和x2 -y2=9的公共点,故方程必有一根x=x n.从而根据韦达定理,另一根x=2k y n-kx n1-k2-x n=2ky n-x n-k2x n1-k2,相应的y=k x-x n+y n=y n+k2y n-2kx n1-k2.所以该直线与C 的不同于P n 的交点为Q n2ky n -x n -k 2x n 1-k 2,y n +k 2y n -2kx n1-k 2,而注意到Q n 的横坐标亦可通过韦达定理表示为-y n -kx n 2-91-k 2x n ,故Q n 一定在C 的左支上.所以P n +1x n +k 2x n -2ky n 1-k 2,y n +k 2y n -2kx n1-k 2.这就得到x n +1=x n +k 2x n -2ky n 1-k 2,y n +1=y n +k 2y n -2kx n1-k 2.所以x n +1-y n +1=x n +k 2x n -2ky n 1-k 2-y n +k 2y n -2kx n1-k 2=x n +k 2x n +2kx n 1-k 2-y n +k 2y n +2ky n 1-k 2=1+k 2+2k 1-k2x n -y n =1+k 1-k x n -y n .再由x 21-y 21=9,就知道x 1-y 1≠0,所以数列x n -y n 是公比为1+k 1-k 的等比数列.(3)方法一:先证明一个结论:对平面上三个点U ,V ,W ,若UV =a ,b ,UW=c ,d ,则S △UVW =12ad -bc .(若U ,V ,W 在同一条直线上,约定S △UVW =0)证明:S △UVW =12UV ⋅UW sin UV ,UW =12UV ⋅UW 1-cos 2UV ,UW=12UV⋅UW 1-UV ⋅UWUV ⋅UW 2=12UV 2⋅UW 2-UV ⋅UW 2=12a 2+b 2c 2+d 2-ac +bd2=12a 2c 2+a 2d 2+b 2c 2+b 2d 2-a 2c 2-b 2d 2-2abcd =12a 2d 2+b 2c 2-2abcd =12ad -bc2=12ad -bc .证毕,回到原题.由于上一小问已经得到x n +1=x n +k 2x n -2ky n 1-k 2,y n +1=y n +k 2y n -2kx n 1-k 2,故x n +1+y n +1=x n +k 2x n -2ky n 1-k 2+y n +k 2y n -2kx n 1-k 2=1+k 2-2k 1-k2x n +y n =1-k1+k x n +y n .再由x 21-y 21=9,就知道x 1+y 1≠0,所以数列x n +y n 是公比为1-k 1+k 的等比数列.所以对任意的正整数m ,都有x n y n +m -y n x n +m=12x n x n +m -y n y n +m +x n y n +m -y n x n +m -12x n x n +m -y n y n +m -x n y n +m -y n x n +m =12x n -y n x n +m +y n +m -12x n +y n x n +m -y n +m =121-k 1+k m x n -y n x n +y n-121+k 1-k mx n +y n x n -y n=121-k 1+k m -1+k 1-k mx 2n -y 2n=921-k 1+k m -1+k 1-k m .而又有P n +1P n =-x n +1-x n ,-y n +1-y n ,P n +1P n +2=x n +2-x n +1,y n +2-y n +1 ,故利用前面已经证明的结论即得S n =S △P n P n +1P n +2=12-x n +1-x n y n +2-y n +1 +y n +1-y n x n +2-x n +1 =12x n +1-x n y n +2-y n +1 -y n +1-y n x n +2-x n +1 =12x n +1y n +2-y n +1x n +2 +x n y n +1-y n x n +1 -x n y n +2-y n x n +2=12921-k 1+k -1+k 1-k +921-k 1+k -1+k 1-k-921-k 1+k 2-1+k 1-k 2.这就表明S n 的取值是与n 无关的定值,所以S n =S n +1.方法二:由于上一小问已经得到x n +1=x n +k 2x n -2ky n 1-k 2,y n +1=y n +k 2y n -2kx n 1-k 2,故x n +1+y n +1=x n +k 2x n -2ky n 1-k 2+y n +k 2y n -2kx n 1-k 2=1+k 2-2k 1-k2x n +y n =1-k1+k x n +y n .再由x 21-y 21=9,就知道x 1+y 1≠0,所以数列x n +y n 是公比为1-k 1+k 的等比数列.所以对任意的正整数m ,都有x n y n +m -y n x n +m=12x n x n +m -y n y n +m +x n y n +m -y n x n +m -12x n x n +m -y n y n +m -x n y n +m -y n x n +m =12x n -y n x n +m +y n +m -12x n +y n x n +m -y n +m =121-k 1+k m x n -y n x n +y n-121+k 1-k mx n +y n x n -y n =121-k 1+k m -1+k 1-k m x 2n -y 2n =921-k 1+k m -1+k 1-k m .这就得到x n +2y n +3-y n +2x n +3=921-k 1+k -1+k1-k=x n y n +1-y n x n +1,以及x n +1y n +3-y n +1x n +3=921-k 1+k 2-1+k 1-k 2=x n y n +2-y n x n +2.两式相减,即得x n +2y n +3-y n +2x n +3 -x n +1y n +3-y n +1x n +3 =x n y n +1-y n x n +1 -x n y n +2-y n x n +2 .移项得到x n +2y n +3-y n x n +2-x n +1y n +3+y n x n +1=y n +2x n +3-x n y n +2-y n +1x n +3+x n y n +1.故y n +3-y n x n +2-x n +1 =y n +2-y n +1 x n +3-x n .而P n P n +3 =x n +3-x n ,y n +3-y n ,P n +1P n +2 =x n +2-x n +1,y n +2-y n +1 .所以P n P n +3 和P n +1P n +2平行,这就得到S △P n P n +1P n +2=S △P n +1P n +2P n +3,即S n =S n +1.【点睛】关键点点睛:本题的关键在于将解析几何和数列知识的结合,需要综合运用多方面知识方可得解.2(2023年新课标全国Ⅱ卷)已知双曲线C 的中心为坐标原点,左焦点为-25,0 ,离心率为5.(1)求C的方程;(2)记C左、右顶点分别为A1,A2,过点-4,0的直线与C的左支交于M,N两点,M在第二象限,直线MA1与NA2交于点P.证明:点P在定直线上.【答案】(1)x24-y216=1(2)证明见解析.解析:(1)设双曲线方程为x2a2-y2b2=1a>0,b>0,由焦点坐标可知c=25,则由e=ca=5可得a=2,b=c2-a2=4,双曲线方程为x24-y216=1.(2)由(1)可得A1-2,0,A22,0,设M x1,y1,N x2,y2,显然直线的斜率不为0,所以设直线MN的方程为x=my-4,且-12<m<12,与x24-y216=1联立可得4m2-1y2-32my+48=0,且Δ=64(4m2+3)>0,则y1+y2=32m4m2-1,y1y2=484m2-1,直线MA1的方程为y=y1x1+2x+2,直线NA2的方程为y=y2x2-2x-2,联立直线MA1与直线NA2的方程可得:x+2 x-2=y2x1+2y1x2-2=y2my1-2y1my2-6=my1y2-2y1+y2+2y1my1y2-6y1=m⋅484m2-1-2⋅32m4m2-1+2y1m×484m2-1-6y1=-16m4m2-1+2y148m4m2-1-6y1=-13,由x+2x-2=-13可得x=-1,即x P=-1,据此可得点P在定直线x=-1上运动.3(2022新高考全国II卷)已知双曲线C:x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)的右焦点为F(2,0),渐近线方程为y=±3x.(1)求C的方程;(2)过F的直线与C的两条渐近线分别交于A,B两点,点P x1,y1,Q x2,y2在C上,且.x1>x2>0,y1>0.过P 且斜率为-3的直线与过Q 且斜率为3的直线交于点M .从下面①②③中选取两个作为条件,证明另外一个成立:①M 在AB 上;②PQ ∥AB ;③|MA |=|MB |.注:若选择不同的组合分别解答,则按第一个解答计分.【答案】(1)x 2-y 23=1(2)见解析:(1)右焦点为F (2,0),∴c =2,∵渐近线方程为y =±3x ,∴ba=3,∴b =3a ,∴c 2=a 2+b 2=4a 2=4,∴a =1,∴b =3.∴C 的方程为:x 2-y 23=1;(2)由已知得直线PQ 的斜率存在且不为零,直线AB 的斜率不为零,若选由①②推③或选由②③推①:由②成立可知直线AB 的斜率存在且不为零;若选①③推②,则M 为线段AB 的中点,假若直线AB 的斜率不存在,则由双曲线的对称性可知M 在x 轴上,即为焦点F ,此时由对称性可知P 、Q 关于x 轴对称,与从而x 1=x 2,已知不符;总之,直线AB 的斜率存在且不为零.设直线AB 的斜率为k ,直线AB 方程为y =k x -2 ,则条件①M 在AB 上,等价于y 0=k x 0-2 ⇔ky 0=k 2x 0-2 ;两渐近线方程合并为3x 2-y 2=0,联立消去y 并化简整理得:k 2-3 x 2-4k 2x +4k 2=0设A x 3,y 3 ,B x 3,y 4 ,线段中点N x N ,y N ,则x N =x 3+x 42=2k 2k 2-3,y N =k x N -2 =6kk 2-3,设M x 0,y 0 , 则条件③AM =BM 等价于x 0-x 3 2+y 0-y 3 2=x 0-x 4 2+y 0-y 4 2,移项并利用平方差公式整理得:x 3-x 4 2x 0-x 3+x 4 +y 3-y 4 2y 0-y 3+y 4 =0,2x 0-x 3+x 4 +y 3-y 4x 3-x 42y 0-y 3+y 4 =0,即x 0-x N +k y 0-y N =0,即x 0+ky 0=8k 2k 2-3;由题意知直线PM 的斜率为-3, 直线QM 的斜率为3,∴由y 1-y 0=-3x 1-x 0 ,y 2-y 0=3x 2-x 0 ,∴y 1-y 2=-3x 1+x 2-2x 0 ,所以直线PQ 的斜率m =y 1-y 2x 1-x 2=-3x 1+x 2-2x 0 x 1-x 2,直线PM :y =-3x -x 0 +y 0,即y =y 0+3x 0-3x ,代入双曲线的方程3x 2-y 2-3=0,即3x +y 3x -y =3中,得:y 0+3x 0 23x -y 0+3x 0 =3,解得P 的横坐标:x 1=1233y 0+3x 0+y 0+3x 0,。
高三数学解析几何试题答案及解析

高三数学解析几何试题答案及解析1.中心在原点,其中一个焦点为(-2,0),且过点(2,3),则该椭圆方程为;【答案】【解析】略2.(本题满分10分)选修4-4:坐标系与参数方程选讲在直角坐标系中,曲线的参数方程为(为参数),以原点为极点,以轴正半轴为极轴,建立极坐标系,曲线的极坐标方程为(1)求曲线的普通方程与曲线的直角坐标方程;(2)设点,曲线与曲线交于,求的值.【答案】(1);(2)。
【解析】(1)两式相加消去参数可得曲线的普通方程,由曲线的极坐标方程得,整理可得曲线的直角坐标方程。
(2)由(1)知曲线的方程为,且点在曲线上,所以把直线的参数方程与曲线的方程联立,利用韦达定理可得试题解析:(1)(2)将代人直角坐标方程得【考点】(1)极坐标方程、参数方程与直角坐标方程的互化;(2)直线参数方程中参数的几何意义。
3.(本小题满分10分)选修4—4:坐标系与参数方程已知曲线的极坐标方程是.以极点为平面直角坐标系的原点,极轴为轴的正半轴,建立平面直角坐标系,直线的参数方程是是参数.(1)将曲线的极坐标方程化为直角坐标方程;(2)若直线与曲线相交于、两点,且,求直线的倾斜角的值.【答案】(1)(2)或【解析】第一问注意极坐标和直角坐标的转换,第二问注意用好公式即可,注意直线的参数方程中参数的几何意义的应用.试题解析:(1)由得,于是有,化简可得(2)将代入圆的方程得,化简得.设、两点对应的参数分别为、,则,,,,或.【考点】极坐标方程与直角坐标方程的转换,直线被曲线截得的弦长问题,直线的参数方程中参数的几何意义的应用.4.已知抛物线y2 =8x的焦点为F,直线y=k(x+2)与抛物线交于A,B两点,则直线FA与直线FB的斜率之和为A.0B.2C.-4D.4【答案】A【解析】由题可知,如图,,设,联立,化为,由于,所以,因此,直线FA与直线FB的斜率之和为;【考点】抛物线的简单性质5.若圆C的半径为1,其圆心与点(1,0)关于直线y=x对称,则圆C的标准方程为_______.【答案】【解析】∵圆心与点(1,0)关于直线y=x对称,∴圆心为,又∵圆C的半径为1,∴圆C的标准方程为.【考点】圆的标准方程.6.已知是圆的切线,切点为,.是圆的直径,与圆交于点,,则圆的半径.【答案】【解析】在直角三角形中,由切割线定理可得,即,解得.【考点】1.勾股定理;2.切割线定理.7.如图,双曲线的中心在坐标原点,分别是双曲线虚轴的上、下顶点,是双曲线的左顶点,为双曲线的左焦点,直线与相交于点.若双曲线的离心率为2,则的余弦值是()A.B.C.D.【答案】【解析】可设双曲线方程为,即得,,,所以直线方程为,直线方程为,又把和的直线方程联立解得,又,所以,即所以有,,则,又故答案选【考点】双曲线的简单性质.8.已知抛物线,则A.它的焦点坐标为B.它的焦点坐标为C.它的准线方程是D.它的准线方程是【答案】C【解析】将抛物线化为标准方程得,所以其焦点坐标为,准线方程为.【考点】抛物线的标准方程及几何性质.9.已知双曲线的离心率为,则的值为A.B.3C.8D.【答案】B【解析】试题分析:由题意知,,所以,解之得,故应选.【考点】1、双曲线的概念;2、双曲线的简单几何性质;10.已知抛物线:的焦点为,抛物线上的点到焦点的距离为3,椭圆:的一个焦点与抛物线的焦点重合,且离心率为.(1)求抛物线和椭圆的方程;(2)已知直线:交椭圆于、两个不同的点,若原点在以线段为直径的圆的外部,求的取值范围.【答案】(1)抛物线的方程为:;椭圆的方程为;(2)或.【解析】(1)由抛物线的定义并结合已知条件可得,,进而得出抛物线的方程;再由椭圆的一个焦点与抛物线的焦点重合,可得椭圆半焦距,即,又由椭圆的离心率为,即可联立方程组解出,的值,进而得出椭圆的方程;(2)首先设出、,然后联立直线与椭圆的方程并整理得到一元二次方程,由韦达定理可得,,以及判别式得出参数的取值范围,最后由原点在以线段为直径的圆的外部即得到关于的不等式,进而求出的取值范围.试题解析:(1)由题意可知,解得,所以抛物线的方程为:.∴抛物线的焦点,∵椭圆的一个焦点与抛物线的焦点重合,∴椭圆半焦距,.∵椭圆的离心率为,∴,解得,,∴椭圆的方程为.(2)设、,由得,∴,,由,即,解得或.①∵原点在以线段为直径的圆的外部,则,∴,解得.②由①②解得实数的范围是或.【考点】1、抛物线;2、椭圆的标准方程;3、直线与椭圆相交的综合问题.11.如图,已知椭圆()经过点,离心率,直线的方程为.(1)求椭圆的标准方程;(2)是经过椭圆右焦点的任一弦(不经过点),设直线与相交于点,记,,的斜率分别为,,,问:是否存在常数,使得?若存在,求出的值;若不存在,说明理由.【答案】(1);(2)存在常数符合题意.【解析】(1)根据点在椭圆上,可将其代入椭圆方程,又且解方程组可得的值.(2)设直线的方程为,与椭圆方程联立消去可得关于的一元二次方程,从而可得两根之和,两根之积.根据斜率公式可用表示出.从而可得的值.试题解析:解:(Ⅰ)由点在椭圆上得,,①又,所以,②由①②得,故椭圆的方程为.(Ⅱ)假设存在常数,使得,由题意可设则直线的方程为,③代入椭圆方程,并整理得,设,则有,④在方程③中,令得,,从而.又因为共线,则有,即有,所以=,⑤将④代入⑤得,又,所以,故存在常数符合题意.【考点】1椭圆的简单几何性质;2直线与椭圆的位置关系问题.12.【选修4-2:极坐标与参数方程】已知直线n的极坐标是,圆A的参数方程是(θ是参数)(1)将直线n的极坐标方程化为普通方程;(2)求圆A上的点到直线n上点距离的最小值.【答案】(1);(2).【解析】(1)利用,即可将极坐标方程化为平面直角坐标系方程;消去参数即可将圆的参数方程化为普通方程;(2)运用普通方程,并利用圆心到直线的距离减去半径即得最小值.试题解析:(1)由,展开为,化为;(2)圆A的(θ是参数)化为普通方程为,圆心,半径.∴圆心到直线n的距离.∴圆A上的点到直线n上点距离的最小值为:.【考点】(1)极坐标、参数方程化普通方程;(2)圆上点到直线距离的最值问题.13.已知曲线的参数方程为(为参数),以坐标原点为极点,轴的正半轴为极轴建立极坐标系,曲线的极坐标方程为.(1)把的参数方程化为极坐标方程;(2)求与交点的极坐标().【答案】(1);(2),.【解析】(1)先得到的普通方程,进而得到极坐标方程;(2)先联立求出交点坐标,进而求出极坐标.试题解析:(1)将消去参数,化为普通方程5,即.将代入得,所以的极坐标方程为.(2)的普通方程为.由,解得或,所以与交点的极坐标分别为,.【考点】1、参数方程与普通方程的互化;2、极坐标方程与直角坐标方程的互化.14.已知双曲线的一条渐近线过点(2,),则双曲线的离心率为()A.B.C.D.【答案】B【解析】因为双曲线的方程为所以双曲线一条渐近线方程经过点可得,,解得离心率,故选D.【考点】1、双曲线的渐近线;2、双曲线的离心率.15.已知直线l经过点,倾斜角,圆C的极坐标方程为.(1)写出圆C的直角坐标方程;(2)设l与圆C相交于两点A、B,求A、B两点间的距离.【答案】(1);(2).【解析】(1)首先根据两角差的余弦公式展开,然后两边同时乘以,根据,,化简,得到圆的直角坐标方程;(2)根据定点和倾斜角写出直线的参数方程,代入圆的方程得到关于的二次方程,根据韦达定理和的几何意义,,即可求出结果.试题解析:解:(1)由得,所以,即,故圆C的直角坐标方程为.(2)直线l的参数方程为,即(t为参数),把(t为参数)代入得,设方程的两根为,,则,.故.【考点】1.极坐标方程与直角坐标方程的互化;2.弦长公式.【易错点睛】极坐标与参数方程的问题,属于基础题型,对于形如(t为参数)的参数方程,应先化为直线参数方程的标准形式后才能利用的几何意义解题.在参数方程与普通方程的互化中,必须使的取值范围保持一致.16.选修4-4:坐标系与参数方程已知直线(为参数),曲线(为参数).(1)设与相交于,两点,求;(2)若把曲线上各点的横坐标压缩为原来的倍,纵坐标压缩为原来的倍,得到曲线,设点是曲线上的一个动点,求它到直线的距离的最小值.【答案】(1);(2)【解析】(1)由得普通方程为,的普通方程为.联立方程组,即可求出结果;(2)的参数方程为(为参数),故点的坐标是,从而点到直线的距离,根据三角函数的性质即可求出结果.试题解析:(1)的普通方程为,的普通方程为,联立方程组,解得交点坐标为,,所以;(2)曲线(为参数).设所求的点为,则到直线的距离当时,取得最小值.【考点】1.极坐标;2.参数方程.17.若直线和直线将圆分成长度相等的四段弧,则.【答案】18【解析】由题意得直线和直线截得圆的弦所对圆周角相等,皆为直角,因此圆心到两直线距离皆为,即【考点】直线与圆位置关系18.已知椭圆:的左右焦点分别为,,离心率为,直线:,为点关于直线对称的点,若为等腰三角形,则的值为.【答案】.【解析】分析题意可知为等腰三角形可得,即点到直线距离为,∴,故填:.【考点】双曲线的标准方程及其性质.19.已知椭圆过定点,以其四个顶点为顶点的四边形的面积等于以其两个短轴端点和两个焦点为顶点的四边形面积的倍.(Ⅰ)求此椭圆的方程;(Ⅱ)若直线与椭圆交于,两点,轴上一点,使得为锐角,求实数的取值范围.【答案】(Ⅰ)椭圆的方程为;(Ⅱ)的取值范围.【解析】(Ⅰ)以四个顶点为顶点的四边形和以其两个短轴端点和两个焦点为顶点的四边形均为菱形,易求它们的对角线长,根据其面积关系可得,又再把点代入椭圆方程,可得,从而求得其方程;(Ⅱ)由为锐角,得,根据向量数量积的坐标运算可得两点坐标之间的关系,整理方程组,根据韦达定理把两根之和和两根之积代入上面的关系式,可得关于的不等式,解不等式即可求得参数的取值范围.试题解析:(Ⅰ)以椭圆四个顶点为顶点的四边形的面积,以两个短轴端点和两个焦点为顶点的四边形面积.,即.可设椭圆方程为,代入点可得.所求椭圆方程为.(Ⅱ)由为锐角,得,设,,则,,,联立椭圆方程与直线方程消去并整理得.所以,,进而求得,所以,即,解之得的取值范围【考点】待定系数法求椭圆方程及直线与椭圆位置关系的应用.【方法点睛】本题第一问主要考查了待定系数求椭圆方程,发现两个四边形的形状快速求得其面积是解答本问的突破口;第二问中,对条件“为锐角”的转化是关键,在直线与圆锥曲线的位置关系问题中,夹角为“锐角”、“钝角”、 “直角”及“点在圆外、圆内、圆上”等实际上都可以转化为向量的数量积问题,通过向量数量积的坐标运算可得直线与圆锥曲线的交点坐标之间的关系,再结合方程组和韦达定理即可建立函数、方程或不等式,这里面会考查到学生转化的数学思想,数形结合的数学思想及函数与方程的思想等,这类问题综合性较强,属于中高档题目.20. (2015秋•锦州校级期中)已知△ABC ,点A (2,8)、B (﹣4,0)、C (4,﹣6),则∠ABC 的平分线所在直线方程为 . 【答案】x ﹣7y+4=0【解析】先求出三角形ABC 是等腰直角三角形,作出∠ABC 的角平分线BD ,求出D 点坐标,BD 的斜率,再用点斜式求得所在直线方程即可.解:如图示:,∵k AB =,k BC =﹣,∴AB ⊥BC ,∵|AB|==10,|BC|==10,∴|AB|=|BC|, ∴△ABC 是等腰直角三角形, 作出∠ABC 的角平分线BD ,∴直线BD 是线段AC 的垂直平分线,D 是AC 的中点, ∴D (3,1), 由k AC =﹣7得:k BD =,∴直线BD 的方程是:y=1=(x ﹣3), 整理得:x ﹣7y+4=0, 故答案为:x ﹣7y+4=0.【考点】待定系数法求直线方程.21. 如图,分别是双曲线的左、右焦点,过的直线与的左、右两支分别交于点.若为等边三角形,则双曲线的离心率为()A.4B.C.D.【答案】B【解析】由双曲线的定义,知,.又==.又为等边三角形,所以=,即=,所以,所以,所以.在中,由余弦定理,得-=,即,所以,所以,故选B.【考点】1、双曲线的定义及几何性质;2、余弦定理.【方法点睛】离心率的求解中可以不求出的具体值,而是得出与的关系,从而求得,一般步骤如下:①根据已知条件得到齐次方程;②化简得到关于的一元二次方程;③求解的值;④根据双曲线离心率的取值范围进行取舍.22.在以坐标原点为极点,轴的正半轴为极轴建立的极坐标系中,曲线的极坐标方程为,正三角形的顶点都在上,且依逆时针次序排列,点的坐标为.(I)求点的直角坐标;(II)设是圆上的任意一点,求的取值范围.【答案】(I),;(II) .【解析】(I)先将曲线的极坐标方程化为普通方程,进而化为参数方程,再确定所求点的坐标;(II)设出点的参数坐标,化简表达式,利用三角恒等变形进行求解.试题解析:(1)由题意,得曲线的普通方程为,其参数方程为为参数,又因为点的坐标为,所以点的坐标为,即;点的坐标为,即.(2)由圆的参数方程,可设点,于是,∴的范围是.【考点】1.曲线的极坐标、普通方程、参数方程的转化;2.三角恒等变换.23.已知曲线的极坐标方程是.以极点为平面直角坐标系的原点,极轴为轴的正半轴,建立平面直角坐标系,直线的参数方程是(为参数).(1)将曲线的极坐标方程化为直角坐标方程;(2)若直线与曲线相交于、两点,且,求直线的倾斜角的值.【答案】(1);(2)或.【解析】(1)把转化为 ,再利用,,转化为直角坐标方程;(2)将代入圆的方程化简得,.,求得,所以或.试题解析:(1)由得.∵,,,∴曲线的直角坐标方程为,即;(2)将代入圆的方程得,化简得.设两点对应的参数分别为、,则∴.∴,,或.【考点】参数方程、极坐标方程、直角坐标方程的互化及应用24.设双曲线的左、右焦点分别为,,离心率为,过的直线与双曲线的右支交于,两点,若是以为直角顶点的等腰直角三角形,则()A.B.C.D.【答案】C【解析】设,则,,,∵,∴,∴,∵为直角三角形,∴,∴,∵,∴,∴,故选C.【考点】1、双曲线的定义;2、双曲线的简单几何性质.25.已知抛物线的焦点F与双曲线的右焦点重合,抛物线的准线与轴的交点为K,点A在抛物线上且,则A点的横坐标为()A.B.3C.D.4【答案】B【解析】因为抛物线的焦点F与双曲线的右焦点重合,所以抛物线的标准方程为,,设点,则由,得,即,即,解得,即A点的横坐标为3;故选B.【考点】1.抛物线的定义;2.双曲线的定义.【技巧点睛】本题考查抛物线、双曲线的定义的应用和两点间的距离公式,属于基础题;在处理与抛物线的焦点有关的问题时,要注意利用抛物线的定义使抛物线的点到焦点的距离和到准线的距离进行相互转化,但要注意抛物线的标准方程的形式,如抛物线上的点到焦点的距离为,抛物线上的点到焦点的距离为,抛物线上的点到焦点的距离为,物线上的点到焦点的距离为.26.在平面直角坐标系中,直线的参数方程为(为参数),在以直角坐标系的原点为极点,轴的正半轴为极轴的极坐标系中,曲线的极坐标方程为.(1)求曲线的直角坐标方程和直线的普通方程;(2)若直线与曲线相交于两点,求的面积.【答案】(1),;(2).【解析】(1)利用极坐标与直角坐标的互化,可把极坐标方程化为普通方程;消去参数可得直线的直角坐标方程;(2)将直线的参数方程代入曲线的方程,得,由,即可求解的长度,再利用点到直线的距离公式求解的高,即可求解三角形的面积.试题解析:(1)由曲线的极坐标方程是:,得.∴由曲线的直角坐标方程是:.由直线的参数方程,得代入中消去得:,所以直线的普通方程为:(2)将直线的参数方程代入曲线的普通方程,得,设两点对应的参数分别为,所,因为原点到直线的距离,所以的面积是【考点】参数方程、极坐标方程与直角坐标方程的互化;直线参数的应用.27.如图,椭圆左、右焦点分别为,上顶点轴负半轴上有点,满足,且,若过三点的圆与直线相切.(Ⅰ)求椭圆的方程;(Ⅱ)若为椭圆上的点,且直线垂直于轴,直线与轴交于点,直线与交于点,求的面积的最大值.【答案】(Ⅰ) (Ⅱ)【解析】(Ⅰ)由题得,即的外接圆圆心为,半径,则由过三点的圆与直线相切可求得,进而得到,则椭圆的方程可求;(Ⅱ)首先证明点恒在椭圆上通过设、直线,利用三角形面积公式化简可知,通过联立直线与椭圆方程后由韦达定理、换元化简可知,,令求出的最大值进而即得结论.试题解析:(Ⅰ)由题得,即,的外接圆圆心为,半径,∵过三点的圆与直线相切,∴,解得:,∴所求椭圆方程为:.(Ⅱ)设,则,∴,与的方程分别为:.则,∵,∴点恒在椭圆上.设直线,则,记,,,令,则,∵函数在为增函数,∴当即时,函数有最小值4,即时,,又∵.故【考点】【名师】本题考查了椭圆离心率,方程的求法,以及直线与椭圆位置关系,属中档题.解题时注意设而不求思想的应用.以及基本不等式的综合应用,难点在于证明点恒在椭圆上28.以双曲线的右焦点为圆心,为半径的圆恰好与双曲线的两条渐近线相切,则该双曲线的离心率为 .【答案】【解析】由题意得【考点】双曲线渐近线29.设分别为椭圆()与双曲线()的公共焦点,它们在第一象限内交于点,,若椭圆的离心率,则双曲线的离心率的取值范围为()A.B.C.D.【答案】B【解析】设,则,又,,所以,,则,由得,又,所以,即,所以.故选B.【考点】椭圆与双曲线的性质.【名师】本题是椭圆与双曲线的综合题,解题时要注意它们性质的共同点和不同点,如离心率是相同的,准线方程是,但椭圆中有,,双曲线中有,,这在解题时要特别注意不能混淆,否则易出错.30.在直角坐标系中,直线为过点,且倾斜角为的直线,以坐标原点为极点,轴正半轴为极轴建立极坐标系,曲线(1)写出直线的参数方程和曲线的直角坐标方程;(2)若直线与曲线相交于两点,且,求的长【答案】(1)直线:(为参数,其中),;(2).【解析】(1)过点,倾斜角为的直线的参数方程为,由此可写出题中直线的参数方程,利用公式,可把极坐标方程化为直角坐标方程;(2)考虑到参数方程中参数的几何意义,由于在椭圆内部,对应的参数分别为,则,因此把直线参数方程代入椭圆的直角坐标方程,整理后可得,利用可求得,从而得,而,由此可得弦长.试题解析:(1)直线:(为参数,其中),(2)把:代入,整理得,由于点在椭圆内,则恒成立,由韦达定理由于,由的几何意义知,所以,又,则所以【考点】参数方程与普通方程的互化,极坐标方程与直角坐标方程的互化.31.选修4—1:几何证明选讲如图,⊙O的半径OB垂直于直径AC,M为AO上一点,BM的延长线交⊙O于N,过N点的切线交CA的延长线于P.(1)求证:PM2=PA·PC;(2)若⊙O的半径为,OA=OM,求:MN的长.【答案】(1)证明见解析;(2).【解析】(1)做出辅助线连接,根据切线得到直角,根据垂直得到直角,即且,根据同角的余角相等,得到角的相等关系,得到结论;(2)本题是一个求线段长度的问题,在解题时,应用相交弦定理,即,代入所给的条件,得到要求线段的长.试题解析:(1)连结,则,且为等腰三角形,则,,,.由条件,根据切割线定理,有,所以.(2),在中,.延长交⊙于点,连结.由条件易知∽,于是,即,得.所以.【考点】与圆有关的比例线段.32.、分别是椭圆:的左、右焦点,为坐标原点,是上任意一点,是线段的中点.已知的周长为,面积的最大值为.(Ⅰ)求的标准方程;(Ⅱ)过作直线交于两点,,以为邻边作平行四边形,求四边形面积的取值范围.【答案】(Ⅰ);(Ⅱ)【解析】(Ⅰ)连接,由椭圆定义知,是线段的中点,是线段的中点,,周长为,可得,……①又面积,可得,……②,由即可求出椭圆方程;(Ⅱ)设,,显然直线的斜率不能为0,故设直线的方程为,代入椭圆方程,整理得,,,, 9分设,则,,然后再利用基本不等式即可求出结果.试题解析:解:(Ⅰ)连接,由椭圆定义知,是线段的中点,是线段的中点,,周长为,即,……① 2分又面积,所以当时,最大,所以,……② 4分由解得,所以的标准方程为.(Ⅱ)设,,显然直线的斜率不能为0,故设直线的方程为,代入椭圆方程,整理得,,,,设,则,,因为,所以,当且仅当时,等号成立,所以,,四边形面积的取值范围.【考点】1.椭圆方程;2.直线与椭圆的位置关系.33.设是坐标原点,椭圆的左右焦点分别为,且是椭圆上不同的两点。
解析几何 高中数学试题解析版

一、单选题(本大题共8小题,共40.0分。
在每小题列出的选项中,选出符合题目的一项)1.若椭圆x2+y2a =1(a>0)的离心率为√ 22,则a的值为( )A. 2B. 12C. 2或√ 22D. 2或12【答案】D【解析】【分析】本题考查椭圆的性质的应用及分类讨论的思想,属于基础题.考虑a>1和0<a<1两种情况,根据离心率的公式计算得到答案.【解答】解:当a>1时,离心率为√ a−1√ a =√ 22,解得a=2;当0<a<1时,离心率为√ 1−a=√ 22,解得a=12.综上所述:a=2或a=12.故选:D2.把一个圆心角为120°的扇形卷成一个圆锥的侧面,则此圆锥底面圆的半径与这个圆锥的高之比是( )A. 1∶4B. √ 2∶2C. √ 2∶√ 3D. √ 2∶4【答案】D【解析】【分析】本题考查圆锥的计算,理解圆锥的展开图中扇形的弧长等于圆锥的底面周长是关键.设母线为l,半径为r,利用圆锥的展开图中扇形的弧长等于圆锥的底面周长得到半径与母线的关系,再根据勾股地理得到高,从而可以得出结果.【解答】解:设圆锥的母线为l,底面半径为r,高为ℎ则扇形的弧长为120180π×l=23πl,由圆锥的展开图中扇形的弧长等于圆锥的底面周长,得2πr=23πl,则r=13l,再由勾股定理得ℎ=√ l2−r2=2√ 23l,故r ℎ=13l 2√ 23l =√ 24,故选D .3.已知原点到直线l 的距离为1,圆(x −2)2+(y −√ 5)2=4与直线l 相切,则满足条件的直线l 有 ( ) A. 1条 B. 2条C. 3条D. 4条【答案】C 【解析】【分析】本题主要考查点到直线的距离,圆与圆位置关系,先求出两圆的圆心和半径,判断两个圆的位置关系,从而确定公切线的直线条数. 【解答】解:∵(x −2)2+(y −√ 5 )2=4, ∴圆心坐标(2,√ 5),半径为2, ∵以坐标原点为圆心,以1为半径, ∴圆方程x 2+y 2=1, ∴两圆圆心距√ 5+22=3, ∴两圆相外切,∴两圆有三条公切线,(两条外公切线,一条内公切线). 故选C .4.已知PA ⃗⃗⃗⃗⃗ =(2,1,−3),PB ⃗⃗⃗⃗⃗ =(−1,2,3),PC ⃗⃗⃗⃗⃗ =(7,6,λ),若P ,A ,B ,C 四点共面,则λ=( ) A. 9 B. −9C. −3D. 3【答案】B 【解析】【分析】由共面向量定理得PC ⃗⃗⃗⃗⃗ =x PA ⃗⃗⃗⃗⃗ +y PB ⃗⃗⃗⃗⃗ ,从而(7,6,λ)=x(2,1,−3)+y(−1,2,3),由此能求出λ的值. 本题考查实数值的求法,考查共面向量定理等基础知识,考查运算求解能力,是基础题. 【解答】解:∵PA ⃗⃗⃗⃗⃗ =(2,1,−3),PB ⃗⃗⃗⃗⃗ =(−1,2,3),PC ⃗⃗⃗⃗⃗ =(7,6,λ), P ,A ,B ,C 四点共面,∴存在一对实数x ,y ,PC⃗⃗⃗⃗⃗ =x PA ⃗⃗⃗⃗⃗ +y PB ⃗⃗⃗⃗⃗ , ∴(7,6,λ)=x(2,1,−3)+y(−1,2,3),∴{7=2x−y6=x+2yλ=−3x+3y,解得λ=−9.故选:B.5.已知点A为圆(x+3)2+(y−2)2=1上的动点,点B的坐标为(1,1),P为x轴上一动点,则|AP|+|BP|的最小值是( )A. 3B. 4C. 5D.6【答案】B【解析】【分析】本题考查到圆上点的距离的最值及点关于线的对称点的求法,属于拔高题.根据三角形三边关系以及两点间距离公式求解即可.【解答】解:设圆心M(−3,2),半径为1,B关于x轴的对称点B1(1,−1),连接MB1交x轴于N点,则N即是P,因为这时|NB|=|NB1|,|NB|+|MN|=|MB1|,当P在x轴的其它位置F时,|FB|=|FB1|,借助图形可得|FB|+|FM|>|MB1|(三角形的两边和大于第三边),所以|AP|+|BP|的最小值是为|MB1|−1=√ 42+32−1=5−1=4,此时A为线段MB1与圆的交点.故选B.6.已知椭圆E:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的右焦点为F(3,0),过点F的直线交椭圆于A、B两点,若AB的中点坐标为(1,−1),则E的方程为( )A. x245+y236=1 B. x236+y227=1 C. x227+y218=1 D. x218+y29=1【答案】D【解析】【分析】本题考查求椭圆的方程,考查直线与椭圆的位置关系,点差法的运用,考查学生的计算能力,属于中档题,设A(x1,y1),B(x2,y2),代入椭圆的方程,两式相减,根据线段AB的中点坐标为(1,−1),进而可得a,b的关系,根据右焦点为F(3,0),求出a,b的值,即可得出椭圆的方程.【解答】解:设A(x 1,y 1),B(x 2,y 2),代入椭圆方程得{x 12a 2+y 12b 2=1x 22a 2+y 22b2=1, 相减得x 12−x 22a 2+y 12−y 22b2=0, ∴x 1+x 2a 2+y 1−y 2x 1−x 2⋅y 1+y 2b2=0,∵x 1+x 2=2,y 1+y 2=−2,k AB =y 1−y2x 1−x 2=−1−01−3=12,∴2a 2+12×−2b2=0,化为a 2=2b 2,又c =3=√ a 2−b 2,解得a 2=18,b 2=9. ∴椭圆E 的方程为x 218+y 29=1.故选D .7.已知圆C:x 2+y 2=1,直线l:x +y +2=0,P 为直线l 上的动点,过点P 作圆C 的两条切线,切点分别为A ,B ,则直线AB 过定点 ( ) A. (−12,−12)B. (−1,−1)C. (−12,12)D. (12,−12)【答案】A 【解析】【分析】本题考查直线与圆的位置关系,涉及圆方程的综合应用,属于中档题.根据题意,设P 的坐标为(t,−2−t),由圆的切线性质可得PA ⊥AC ,PB ⊥BC ,则有点A 、B 在以PC 为直径的圆上,求出该圆的方程,与圆C 的方程联立可得直线AB 的方程,将其变形分析可得答案. 【解答】解:根据题意,P 为直线l :x +y +2=0上的动点,设P 的坐标为(t,−2−t), 过点P 作圆C 的两条切线,切点分别为A ,B ,则PA ⊥AC ,PB ⊥BC , 则点A 、B 在以PC 为直径的圆上,又由C(0,0),P(t,−2−t),则以PC 为直径的圆的方程为x(x −t)+y(y +2+t)=0, 变形可得:x 2+y 2−tx +(t +2)y =0,则有{x 2+y 2=1x 2+y 2−tx +(t +2)y =0,联立可得:1−tx +(t +2)y =0,变形可得:1+2y −t(x −y)=0, 即直线AB 的方程为1+2y −t(x −y)=0,则有{1+2y =0x −y =0,解可得{x =−12y =−12,故直线AB 过定点(−12,−12), 故选:A .8.已知F 1,F 2是椭圆与x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的左、右焦点,过左焦点F 1的直线与椭圆交于A ,B 两点,且满足|AF 1|=2|BF 1|,|AB|=|BF 2|,则该椭圆的离心率是( ) A. 12B. √ 33C. √ 32D. √ 53【答案】B 【解析】【分析】本题考查椭圆的简单性质的应用,考查数形结合以及转化思想的应用,属于中档题. 利用已知条件,画出图形,通过三角形的边长关系,结合余弦定理,求解椭圆的离心率即可. 【解答】解:作出图形,如下:由题意可得:|F 1B|+|BF 2|=2a ,|AB|=|BF 2|,可得|AF 1|=a ,|AF 2|=a ,|AB|=|BF 2|=32a ,|F 1F 2|=2c , 在△ABF 2中,由余弦定理得cos∠BAF 2=94a 2+a 2−94a 22×32a×a=13,在△AF 1F 2中,由余弦定理得cos∠BAF 2=a 2+a 2−4c 22×a×a =1−2(c a)2,所以13=1−2(ca )2,即e =c a =√ 33. 故选:B .二、多选题(本大题共4小题,共20.0分。
多视角探究2022_年全国高考甲卷理数第20_题

多视角探究2022年全国高考甲卷理数第20题贺凤梅1㊀李昌成2(1.新疆伊犁巩留县高级中学ꎬ新疆伊犁835400ꎻ2.新疆乌鲁木齐市第八中学ꎬ新疆乌鲁木齐830002)摘㊀要:蝴蝶定理是平面几何中的一个经典问题ꎬ其意境优美ꎬ结论简洁ꎬ蕴理深刻.在2003年高考北京卷㊁2008年高考江西卷㊁2010年江苏卷中均出现了以其为背景命制的高考题[1].2022年全国甲卷理科圆锥曲线压轴题是在抛物线中以蝴蝶定理为背景的试题.文章通过对其深入研究ꎬ弄清其问题本质.关键词:圆锥曲线ꎻ蝴蝶定理ꎻ研究中图分类号:G632㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1008-0333(2023)28-0002-04收稿日期:2023-07-05作者简介:贺凤梅(1979-)ꎬ女ꎬ湖北省随州人ꎬ本科ꎬ中学一级教师ꎬ从事中学数学教学研究.㊀㊀题目㊀(2022年全国高考甲卷理科数学第20题)设抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为Fꎬ点D(pꎬ0)ꎬ过点F的直线交C于MꎬN两点ꎬ当直线MD垂直于x轴时ꎬMF=3.(1)求C的方程ꎻ(2)设直线MDꎬND与C的另一个交点分别为AꎬBꎬ记直线MNꎬAB的倾斜角分别为αꎬβꎬ当α-β取得最大值时ꎬ求直线AB的方程.1总体分析本题是2022年全国甲卷理科数学第20题ꎬ是本卷压轴题之一ꎬ第(2)问是蝴蝶定理背景下的直线与抛物线的综合题.试题命题立意新颖ꎬ低起点㊁入口宽ꎬ适合多视角探究解答.试题能充分考查学生的运算能力㊁转化与化归的能力ꎬ属于难题.笔者针对此题ꎬ拟从不同的角度进行分析解答ꎬ不断优化解题思路ꎬ揭示问题的本质ꎬ先分享于此ꎬ以飨读者.2试题解答2.1第(1)问解析解析㊀C:y2=2px(p>0)ꎬ则F(p2ꎬ0)ꎬMDʅx轴时ꎬxM=pꎬ由抛物线的定义ꎬ得MF=xM+p2=32p=3ꎬ解得p=2ꎬ所以C:y2=4x.当直线MNʅx轴时ꎬ由对称性知ABʅx轴ꎬ此时α=β=π2ꎬ所以α-β=0.2.2第(2)问解析解法1㊀(线参法)由题设ꎬ直线MN斜率存在ꎬ且不为0ꎬ设直线MN:x=my+1(mʂ0)ꎬM(x1ꎬy1)ꎬN(x2ꎬy2)ꎬ联立x=my+1ꎬy2=4xꎬ{整理ꎬ得y2-4my-4=0.由根与系数的关系ꎬ得y1+y2=4mꎬy1y2=-4.①设MD:x=ny+2ꎬA(x3ꎬy3)ꎬB(x4ꎬy4)ꎬ联立x=ny+2ꎬy2=4xꎬ{整理ꎬ得y2-4ny-8=0.由根与系数的关系ꎬ得y1+y3=4nꎬy1y3=-8.所以y3=-8y1.同理可得y4=-8y2.由斜率公式kAB=y4-y3x4-x3ꎬ而y23=4x3ꎬy24=4x4ꎬ代入整理得kAB=y4-y3y24/4-y23/4=4y3+y4=4(-8/y1)+(-8/y2)=4y1y2-8(y1+y2)=2y1+y2=12m.所以kMN=1m=tanαꎬkAB=12m=tanβ.所以tan(α-β)=tanα-tanβ1+tanαtanβ=1/m-1/2m1+(1/m) (1/2m)=12m+1/m.当m>0时ꎬ2m+1mȡ22m 1m=22ꎬ此时0<tan(α-β)ɤ122=24ꎬ当且仅当2m=1mꎬ即m=22时取等号ꎻ而当m<0时ꎬα-β无法取得最大值.从而m=22时满足题意ꎬ此时kAB=12m=22.所以直线AB方程为y=4y3+y4(x-y234)+y3=4y3+y4x+y3y4y3+y4=12mx-2m=22x-22.即x-2y-4=0.评注㊀此问的显著特点是有很多的点和线ꎬ但仔细观察发现这些点和线相互关联ꎬ只需定好其中一个点ꎬ就可以很好地联系其他的点和线ꎬ容易寻求相同的结构ꎬ利用同一法求解ꎬ简化运算ꎬ解法1很好地诠释了这一思路和解答过程.解法2㊀(点参法)设M(y214ꎬy1)ꎬQ(y224ꎬy2)ꎬA(y234ꎬy3)ꎬB(y244ꎬy4)ꎬMꎬDꎬA三点共线ꎬ则kMD=kADꎬ且D(2ꎬ0).所以y1y21/4-2=y2y22/4-2.整理ꎬ得y1y23-8y1=y21y3-8y3.即(y1-y3)(y1y3+8)=0.显然y1ʂy3.所以y1y3=-8ꎬ即y3=-8y1.因为NꎬDꎬB三点共线ꎬ则kND=kBD.同理可求得y2y4=-8ꎬ即y4=-8y2.设直线MN的方程为x=my+1(mʂ0)ꎬ则tanα=1m=y1-y2y21/4-y22/4=4y1+y2ꎬkAB=y4-y3y24/4-y23/4=4y3+y4=4(-8/y1)+(-8/y2)=4y1y2-8(y1+y2)=-y1y22(y1+y2).由解法1中①式可知y1+y2=4mꎬy1y2=-4.所以kMN=1m=tanαꎬkAB=12m=tanβꎬtan(α-β)=tanα-tanβ1+tanαtanβ=1/m-1/2m1/m 1/2m=12m+1/m.由解法1可知ꎬ当m=22时ꎬ满足条件ꎬ此时kAB=22.将m=22代入y2-4my-4=0ꎬ得y2-22y-4=0.由题设解得y1=6+2ꎬy2=-6+2.所以y3=-8y1=-86+2=2(2-6).从而x3=y234=4(2-6)24=8-43.所以点A(8-43ꎬ2(2-6)).故直线AB方程为y=22[x-(8-43)]+2(2-6).即x-2y-4=0.评注㊀此解法的特点在于根据三点共线ꎬ斜率存在时ꎬ利用斜率相等找到点的纵坐标之间的内在联系ꎬ进而找到两直线MN与AB斜率之间的关系ꎬ借助于基本不等式ꎬ求出当α-β最大时kAB的值ꎬ利用取等条件得出m的值.进而求出y1ꎬ导出y3ꎬ再求出x3ꎬ即得点A的坐标ꎬ最后求出直线AB的方程.只要理清解题思路ꎬ加上适当的计算能力及技巧ꎬ解题可以顺利进行.解法3㊀(向量法)由前面的求解可知F(1ꎬ0)ꎬD(2ꎬ0)ꎬM(y214ꎬy1)ꎬN(y224ꎬy2)ꎬA(y234ꎬy3)ꎬB(y244ꎬy4).所以FMң=(y214-1ꎬy1)ꎬFNң=(y224-1ꎬy2).因为FMңʊFNңꎬ所以(y214-1)y2-(y224-1)y1=0.化简整理ꎬ得(y1-y2)(y1y2+4)=0ꎬ且y1ʂy2.所以y1y2=-4.②由DMңʊDAң易得(y214-2)y3-(y234-1)y1=0.即(y1-y3)(y1y3+8)=0.因为y1ʂy3ꎬ故y1y3=-8.③同理y2y4=-8.④由②③ꎬ得y3=2y2ꎬ由②④ꎬ得y4=2y1ꎬ所以kMN=y1-y2y21/4-y22/4=4y1+y2ꎬkAB=y3-y4y23/4-y24/4=4y3+y4=42y2+2y1=2y1+y2.所以kMN=2kABꎬtanα=2tanβ.要使α-β最大ꎬ必有α>βꎬ且αꎬβ均为锐角ꎬ所以tan(α-β)=tanα-tanβ1+tanαtanβ=tanβ1+2tan2β=12tanβ+1/tanβɤ122.当2tanβ=1tanβ(tanβ>0)ꎬ即tanβ=22时等号成立ꎬ此时tan(α-β)取最大值ꎬ相应α-β最大ꎬ故kAB=22.设直线AB:x=2y+nꎬ由x=2y+nꎬy2=4xꎬ{整理ꎬ得y2-42y-4n=0.所以y3y4=-4n.而y3y4=4y1y2=4ˑ(-4)=-16ꎬ所以n=4.故直线AB方程为x-2y-4=0.评注㊀此解法亮点有三处:一是利用向量共线寻找坐标关系ꎬ可有效避免讨论相关直线斜率不存在的情形ꎬ使问题的处理简单易行ꎬ学生也容易理解和接受ꎻ二是三组向量共线ꎬ实际上具有相同的结构ꎬ因此详解第一组向量共线后得出坐标关系后ꎬ第二组可以对照简化运算ꎬ而第三组同理可得就变得顺其自然了ꎬ这也是当下应用比较普遍的同一法ꎻ三是根据条件求出满足条件的kAB=22ꎬ设直线AB方程的横截式ꎬ与抛物线方程联立后ꎬ利用韦达定理得出y3y4=-4nꎬ结合前面所求y3y4=4y1y2与y1y2=-4ꎬ很容易求出n的值ꎬ进而求出直线AB的方程ꎬ大大简化了运算.解法4㊀(参数法)设抛物线参数方程为x=t2y=2t{(t为参数)ꎬ不妨设M(m2ꎬ2m)ꎬN(n2ꎬ2n)ꎬA(a2ꎬ2a)ꎬB(b2ꎬ2b)ꎬ且m>0ꎬb>0ꎬn<0ꎬa<0ꎬFMң=(m2-1ꎬ2m)ꎬFNң=(n2-1ꎬ2n).因为FMңʊFNңꎬ所以2n (m2-1)-2m (n2-1)=0.化简整理ꎬ得(m-n)(mn+1)=0ꎬ且mʂn.所以mn=-1.同理由DꎬMꎬA和DꎬNꎬB三点分别共线求得am=-2ꎬbn=-2.从而a=-2mꎬb=-2n=2m.所以kMN=2m-2nm2-n2=2m+n=2m-1/m=2mm2-1=tanαꎬkAB=2a-2ba2-b2=2a+b=2-2/m+2m=mm2-1=tanβ.所以kMN=2kABꎬtanα=2tanβ.下同解法3ꎬ求得kAB=22.此时mm2-1=22.由题设m>0ꎬ解得m=2+62.所以a=-2m=2-6ꎬa2=8-43.所以A(8-43ꎬ2(2-6)).故直线AB方程为x-2y-4=0.评注㊀此解法用到了抛物线的参数方程ꎬ求解更简洁ꎬ教材对于抛物线的参数方程仅在课本选修4-4中简单提及ꎬ学生不一定熟练掌握ꎬ需要老师们留心.3总结升华抛物线中的蝴蝶模型㊀已知抛物线y2=2px(p>0)ꎬ过点M(mꎬ0)作直线交抛物线于A(x1ꎬy1)ꎬB(x2ꎬy2)两点.已知点N(nꎬ0)ꎬ连接ANꎬBN交抛物线于C(x3ꎬy3)ꎬD(x4ꎬy4)两点ꎬ则kABkCD为定值.评析㊀此模型即为2022年高考真题中寻找两直线斜率关系的部分ꎬ大家利用以上任意一种方法进行运算求解ꎬ均可得到kABkCD=nm.所以此真题能得出的关系就是kABkMN=12ꎬ如果大家熟知此结论ꎬ或能按部就班推出此结论ꎬ这次的压轴题也就迎刃而解了.通过研究高考真题ꎬ发现在复习备考的征途中ꎬ特别是对于一些有文化背景的题ꎬ教师要有足够的耐心ꎬ深度解析各种方法ꎬ让学生在比较中开拓思路.因此ꎬ我们要充分利用好高考经典试题ꎬ从不同视角㊁不同解法深度解读ꎬ长此以往ꎬ一定能提升复习备考的效果[2].参考文献:[1]成开平.探析以圆锥曲线蝴蝶定理为背景的高考题[J].中学数学研究ꎬ2015(06):28-29.[2]罗增儒.怎样解答高考数学题[J].中学数学教学参考ꎬ2018(16):53-56.[责任编辑:李㊀璟]。
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第20题解析几何高考考点命题分析三年高考探源 考查频率曲线的方程或轨迹方程高考全国卷每年必有一道解析几何解答题,在高考中解析几何一般运算量较大,该题通常有2问,第1问多为曲线方程的确定,第2问多为直线与圆锥曲线的位置关系的应用,考查热点是长度、面积及定点定值问题2021课标全国Ⅰ21 2021课标全国Ⅱ20 2020课标全国Ⅰ202020课标全国Ⅱ19 2019课标全国Ⅲ20 2019课标全国Ⅰ19 2019课标全国Ⅱ21★★★★★ 直线与圆锥曲线位置关系及应用(长度、面积、定点、定值)2021课标全国Ⅰ21 2021课标全国Ⅱ20 2020课标全国Ⅰ20 2020课标全国Ⅲ20 2019课标全国Ⅰ19 2019课标全国Ⅱ21 2019课标全国Ⅲ21★★★★★例题(2021高考全国I )已知抛物线()2:20C x py p =>的焦点为F ,且F 与圆22:(4)1M x y ++=上点的距离的最小值为4.(1)求p ;(2)若点P 在M 上,,PA PB 是C 的两条切线,,A B 是切点,求PAB △面积的最大值. 【答案】(1)2p =;(2)5解:(1)抛物线C 的焦点为0,2p F ⎛⎫ ⎪⎝⎭,42pFM =+,(2分)所以,F 与圆22:(4)1M x y ++=上点的距离的最小值为4142p+-=,解得2p =;(4分)(2)抛物线C 的方程为24x y =,即24x y =,对该函数求导得2x y '=,(5分)设点()11,A x y 、()22,B x y 、()00,P x y , 直线PA 的方程为()1112x y y x x -=-,即112x x y y =-,即11220x x y y --=, 同理可知,直线PB 的方程为22220x x y y --=,由于点P 为这两条直线的公共点,则10102020220220x x y y x x y y --=⎧⎨--=⎩,所以,点A 、B 的坐标满足方程00220x x y y --=, 所以,直线AB 的方程为00220x x y y --=,联立0022204x x y y x y --=⎧⎪⎨=⎪⎩,可得200240x x x y -+=, 由韦达定理可得1202x x x +=,1204x x y =,(8分) 所以,()()()222222001212000001414164422x x AB x x x x x y xx y ⎛⎫⎛⎫=++-=+-+- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,(9分)点P 到直线AB 的距离为200244x y d x -=+(100分)所以,()()()2300222200002041114442224PABx y S AB d xx y x y x -=⋅=+-=-+△, ()()2222000000041441215621x y y y y y y -=-+-=---=-++,由已知可得053y -≤≤-,所以,当05y =-时,PAB △的面积取最大值321202052⨯=(12分)1.(2022届山西省吕梁市高三模拟)已知椭圆C :()222210x y a b a b+=>>的左、右焦点分别为1F ,2F 3(3,6为C 上一点,过点1F 且与y 轴不垂直的直线l 与C 交于A ,B 两点. (1)求C 的方程;(2)在平面内是否存在定点Q ,使得QA QB ⋅为定值?若存在,求出点Q 的坐标;若不存在,请说明理由.【答案】(1)221128x y +=(2)存在;8,03Q ⎛⎫- ⎪⎝⎭【解析】 (1)设C 的半焦距为()0c c >,由题意得222223361c a a b a b c⎧=⎪⎪⎪+=⎨⎪=+⎪⎪⎩,解得2221284a b c ⎧=⎪=⎨⎪=⎩,所以C 的方程为221128x y +=.(2)假设存在定点(),Q s t ,使得QA QB ⋅为定值λ,设()11,A x y ,()22,B x y . 由(1)知()2,0F -,因为l 不垂直于y 轴,故设l 的方程为2x my =-,联立,得2221128x my x y =-⎧⎪⎨+=⎪⎩,消去x 并化简,得()22238160m y my +--=.则()226464230m m ∆=++>,且122823m y y m +=+,1221623y y m =-+, ()()1111,2,QA x s y t my s y t =--=---,()()2222,2,QB x s y t my s y t =--=---,所以()()()()121222QA QB my s my s y t y t ⋅=----+--()()()()2221212122m y y m s t y y s t =+-++++++⎡⎤⎣⎦()()()222221618222323m m s t m s t m m λ+++⎡⎤⎣⎦=--+++=++. 所以()()()222222221616828223223m s m tm s t m s t m λλ⎡⎤⎡⎤---+-++++++=+⎣⎦⎣⎦, 所以()()2216822222s s t λ--++++=,80t -=,()22163233s t λ-+++=,所以83s =-,0=t ,449λ=-.所以存在8,03Q ⎛⎫- ⎪⎝⎭,使得QA QB ⋅为定值449-.2.(2022届河南省顶级名校高三4月联合考)己知抛物线1C 的方程是223y x =,圆2C 的方程是()2211x a y -++=,过抛物线1C 上的点()(),0>P a b b 作圆2C 的切线,两切线分别与抛物线1C 相交于与点P 不重合的()()()112212,,,>A x y B x y y y 两点. (1)求直线P A ,PB 的方程(直线PB 的方程用含b 的等式表示); (2)若PA PB =,求实数2b 的值.【答案】(1)x a =,()242214370b x by b b ---+=(2)227+【解析】 (1)由题意可知,直线PB 的方程是x a =,根据条件可设直线PA 的方程是()y k x a b =-+,即0kx y ka b --+=, ∵直线PA 与圆()2211x a y -++=相切,∴()2111k a ka bk --+=+,∴212b k b-=,∴直线PA 的方程是2221130222b b b x y b b b ----⋅+=,即()242214370b x by b b ---+=.(2)若210b -=,则0k =,直线PA 与抛物线1C 没有两个交点,不合题意, 故210b -≠,∴直线PA 的方程可写成()4222237121b b b x y b b -=+--,将它代入223y x =并化简得()2242314370b y by b b ---+=,∴()()2224Δ(4)121730b b b b =---->①,()12431b y b b +=-,即()12431by b b =--, ∴()21112211114PA b y b by k k=+-=++-()()()()()2222222222221354164143119131b b b b b b b b b b b b ⎡⎤+-⎢⎥=+---⎢⎥---⎣⎦,∵2PB b =,∴()22222135231b b b b b +-=-,解得,22b =,或227b += 经检验,22b =与227b +=①,所以实数2b 的值是227+3.(2022届山西省高三第二次模拟)已知双曲线()2222:10,0x y C a b a b-=>>经过点()12,0A ,()24,0A ,(322,3A ,(422,3A -,53,3A 中的3个点.(1)求双曲线C 的方程;(2)已知点M ,N 是双曲线C 上与其顶点不重合的两个动点,过点M ,N 的直线1l ,2l 都经过双曲线C 的右顶点,若直线1l ,2l 的斜率分别为1k ,2k ,且121k k +=,判断直线MN 是否过定点,若过定点,求出该点的坐标;若不过定点,请说明理由【答案】(1)22143x y -=(2)直线MN 过定点,且定点坐标为()2,3【解析】 (1)由于34,A A 关于x 轴对称,所以34,A A 要么都在双曲线C 上,要么都不在双曲线C 上.点12,A A 不可能都在双曲线C 上,因为双曲线C 经过3个点,所以34,A A 都在双曲线C 上.将34,A A 的坐标代入22221x y a b-=得22831a b -=,由34,A A 都在双曲线C 上可知()24,0A 、53,3A 都不在双曲线C 上,所以点()12,0A 在双曲线C 上,故2a =, 结合22831a b -=可得3b = 所以双曲线C 的方程为22143x y -=.(2)设()()1122,,,M x y N x y ,其中12y y ≠,故可设直线MN 的方程为x my n =+,由22143x my nx y =+⎧⎪⎨-=⎪⎩消去x 并化简得()2223463120m y mny n -++-=,2340m -≠,21212226312,3434mn n y y y y m m -+=-⋅=--. 因为双曲线C 的右顶点为()12,0A ,且121k k +=, 所以121212122222y y y y x x my n my n +=+--+-+-12122212122(2)()(2)()(2)my y n y y m y y m n y y n +-+=+-++-22222222222226246123343413126122(2)3434mn m mn mnm m m m n m m n m n nn m m -----==----+---,所以32n m =-+,代入x my n =+得()32x m y =-+, 当3y =时,2x =, 所以直线MN 过定点()2,3.4.(2022届河北省九师联盟高三4月联考)已知双曲线()2222:10,0x y C a b a b-=>>的左,右焦点分别为()16,0F ,)26,0F .且该双曲线过点(22,2P .(1)求C 的方程;(2)如图.过双曲线左支内一点(),0T t 作两条互相垂直的直线分别与双曲线相交于点A ,B 和点C ,D .当直线AB ,CD 均不平行于坐标轴时,直线AC ,BD 分别与直线x t =相交于P .Q 两点,证明:P ,Q 两点关于x 轴对称. 【答案】(1)22142x y -=(2)证明见解析 【解析】 (1)解:由已知可得22226821a b a b ⎧+⎪⎨-=⎪⎩,解得224,2a b ==, 所以双曲线C 的方程为22142x y -=; (2)证明:由题意,设直线AB 的方程为x my t =+,直线CD 的方程为1x y t m=-+,点 ()()()()11223344,,,,,,,A x y B x y C x y D x y ,由22142x y x my t ⎧-=⎪⎨⎪=+⎩,得 ()2222240m y mty t -++-=,则()()22222(2)424168320mt m t m t ∆=---=+->,得2224m t +>,所以212122224,22mt t y y y y m m --+==--, 同理可得()2234342242,1212t m mt y y y y m m-+==--,其中,m t 满足2224t m +>, 直线AC 的方程为()133111y y y y x x x x --=--,令x t =,得()131113y yy t x y x x -=-+-, 又11331,x my t x y t m =+=-+,所以()2121331m y y y m y y +=+,即()2132131,m y y P t m y y ⎛⎫+ ⎪ ⎪+⎝⎭, 同理可得()2242241,m y y Q t m y y ⎛⎫+ ⎪ ⎪+⎝⎭, 因为()()()()()()()2222123412341324222213241324111m m y y y y y y y y my y my y m y y m y y my y m y y ⎡⎤++++++⎣⎦+=++++()()()()()222222222221324442212122120m t t m mt mt m m m m m m y y m y y ⎡⎤---+⋅+⋅⎢⎥----⎢⎥⎣⎦==++, 所以,P Q 两点关于x 轴对称.5.(2022届天津市第七中学高三阶段检测)已知曲线C 上动点M 与定点()2,0F 的距离和它到定直线1:22l x =-22,若过()0,1P 的动直线l 与曲线C 相交于,A B 两点.(1)说明曲线C 的形状,并写出其标准方程; (2)是否存在与点P 不同的定点Q ,使得QA PAQB PB=恒成立?若存在,求出点Q 的坐标;若不存在,请说明理由.【答案】(1)曲线C 为椭圆,标准方程为:22142x y +=,(2)存在定点()0,2Q ,使得QA PA QB PB =恒成立. 【解析】 (1) 设(),M x y ()2222222x y x ++=+,整理可得:22142x y +=, ∴曲线C 为椭圆,标准方程为:22142x y +=.(2)①当直线l 与y 轴垂直时,即:1l y =,由椭圆对称性可知:PA PB =,QA QB ∴=,∴点Q 在y 轴上;②当直线l 与x 轴垂直时,即:0l x =,则(2A ,(0,2B -, 若存在定点Q ,则由①知:点Q 在y 轴上,可设()()0,1Q t t ≠,由QA PA QB PB =221212t t --=++1t =(舍)或2t =,()0,2Q ∴; 则若存在定点Q 满足题意,则Q 点坐标必然是()0,2,只需证明当直线l 斜率存在时,对于()0,2Q ,都有QA PAQB PB=成立即可. 设:1l y kx =+,()11,A x y ,()22,B x y ,由221142y kx x y =+⎧⎪⎨+=⎪⎩得:()2212420k x kx ++-=,其中23280k ∆=+>恒成立,122122412212k x x k x x k ⎧+=-⎪⎪+∴⎨⎪=-⎪+⎩,121212112x x k x x x x +∴+==,设点B 关于y 轴的对称点为B ',则()22,B x y '-, 11111211QA y kx k k x x x --===-,22222211QB y kx k k x x x '--===-+--, 12112220QA QB k k k k k x x '⎛⎫∴-=-+=-= ⎪⎝⎭,即,,Q A B '三点共线,12QA QA x PAQB QB x PB∴==='; 综上所述:存在定点()0,2Q ,使得QA PAQB PB=恒成立. 6.(2022届浙江省嘉兴市高三4月二模)已知椭圆22122:1(0)x y C a b a b+=>>的左、右焦点分别为1F ,2F ,椭圆1C 上的点31,2A ⎛⎫- ⎪⎝⎭到两焦点1F ,2F 的距离之和为4.(1)求椭圆1C 的标准方程;(2)若抛物线22:2(0)C y px p =>的焦点F 与椭圆1C 的右焦点2F 重合,过点(,0)(0)P m m >作直线1l 交抛物线2C 于点M ,N ,直线MF 交抛物线2C 于点Q ,以Q 为切点作抛物线2C 的切线2l ,且21l //l ,求MNQ △面积S 的最小值.【答案】(1)22143x y +=;(2)16.【解析】 (1)因为椭圆1C 上的点31,2A ⎛⎫- ⎪⎝⎭到两焦点1F ,2F 的距离之和为4,所以有24a =,即2a =,将点31,2A ⎛⎫- ⎪⎝⎭代入椭圆1C 的方程22214x yb+=,得219144b+=,从而23b =, 所以椭圆1C 的标准方程为22143x y +=; (2)由(1)知椭圆的右焦点为(1,0),因为抛物线2C 的焦点与椭圆1C 的右焦点重合,所以12p=,即2p =,从而抛物线2C 的方程为24y x =.设()11,M x y ,()22,N x y ,设直线MN 为:(0)x ty m t =+≠,联立24x ty my x =+⎧⎨=⎩,消去x 得2440y ty m --=,所以121244y y t y y m +=⎧⎨=-⎩①, 直线2114:14y MF x y y -=+与抛物线22:4C y x =联立,消去x 得 2211440y y y y ---=,所以得Q 点的纵坐标为14y -,所以21144,Q y y ⎛⎫- ⎪⎝⎭,因为21l //l ,所以直线2l 为:21144t x ty y y =++与抛物线22:4C y x =联立,消去x 得2211161640t y ty y y ---=,故2221114240t t t y y y ⎛⎫∆=++=+= ⎪⎝⎭,得12y t =-,代入①式可以得224y t t =+,122244y y t m t t ⎛⎫=-+=- ⎪⎝⎭,即212m t=+,又有()2,2Q t t ,直线MN 为212(0)x ty t t =++≠,得2221||12MN t t t =+++222121Q MN d t t t -⎫=++⎪⎭+所以33222222112222216MNQ S t t t t ⎛⎫⎛⎫=++≥⋅ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝=⎭△, 当且仅当1t =±时取到最小值.7.(2022届山西省吕梁市高三第二次模拟)已知O 为坐标原点,椭圆2222:1(0)x y C a b a b+=>>6(6,1)P . (1)求椭圆C 的方程;(2)直线l 与椭圆C 交于A ,B 两点,直线OA 的斜率为1k ,直线OB 的斜率为2k ,且1213k k =-,求OA OB ⋅的取值范围.【答案】(1)22193x y +=;(2)[3,0)(0,3]-.【解析】 (1)由题意,226611c a a b ⎧=⎪⎪⎨⎪+=⎪⎩,又222a b c =+,解得3,3a b ==所以椭圆C 为22193x y +=. (2)设()()1122,,,A x y B x y ,若直线l 的斜率存在,设l 为y kx t =+,联立22193y kx tx y =+⎧⎪⎨+=⎪⎩,消去y 得:()222136390+++-=k x ktx t ,22Δ390k t =+->,则12221226133913kt x x k t x x k -⎧+=⎪⎪+⎨-⎪=⎪+⎩,又12k k =121213y y x x =-, 故121213=-y y x x 且120x x ≠,即2390-≠t ,则23≠t ,又1122,y kx t y kx t =+=+,所以()()()222222222121212221212122691133939313-+++++-+==+=+==---+k t t kx t kx t kt x x t y y t k k k k t x x x x x x t k , 整理得222933=+≥t k ,则232≥t 且Δ0>恒成立. 221212121212222122393333133313--⎛⎫⋅=+=-==⋅=⋅=- ⎪+⎝⎭t t OA OB x x y y x x x x x x k t t , 又232≥t ,且23≠t ,故2331[3,0)(0,3)⎛⎫-∈- ⎪⎝⎭t . 当直线l 的斜率不存在时,2121,x x y y ==-,又12k k =212113-=-y x ,又2211193x y +=,解得2192x =,则222111233⋅=-==OA OB x y x . 综上,OA OB ⋅的取值范围为[3,0)(0,3]-.8.(2022届浙江省温州市高三3月适应性测试)已知椭圆()22122:10x y C a b a b+=>>离心率为662⎝⎭;圆()()2223:4C x m y n -+-=的圆心为M ,M 是椭圆上1C 上的点,过O 作圆2C 两条斜率存在的切线,交椭圆1C 于A ,B .(1)求椭圆1C 方程;(2)记d OA OB =+,求d 的最大值. 【答案】(1)2213x y +=(2)22【解析】 (1)依题意22222226216a b a b c c a ⎧⎪⎪⎝⎭⎝⎭+=⎪⎪⎪=+⎨⎪⎪=⎪⎪⎪⎩,解得3,1,2a b c ==所以椭圆1C 的方程为2213x y +=.(2)设过原点的圆()()2223:4C x m y n -+-=的切线方程为y kx =,即0kx y , 231km n k -=+()222348340m k mnk n -++-=, 其两根12,k k 满足21223434n k k m -=-,设12,OA OB k k k k ==,(),M m n 是椭圆1C 上的点,所以22221,133m m n n +==-. 2221222243341334133434343m m n k k m m m ⎛⎫--- ⎪-⎝⎭====----. 设()()1122,,,A x kx B x kx ,则2211221,1OA k x OB k x +=+,且2222221211221,133x x k x k x +=+=,2212221233,1313x x k k ==++ 所以()()222222112211OA OB k x k x +=+++()222222222222222222121122112211221122333362x x k x k x k x k x k x k x k x k x =+++=-+-++=-+ 2212221233621313k k k k ⎛⎫=-+ ⎪++⎝⎭()()()()222212212212313313621313k k k k k k +++=-⨯++ 2222221212122222221212123318332626262=41339233k k k k k k k k k k k k ++++=-⨯=-⨯=-+++++. 所以由基本不等式得()22222d OA OB OA OB =+≤+=,当且仅当OA OB =时等号成立. 所以d 的最大值为229.(2022届云南省高三第二次统一检测)已知曲线C ()22110x y x -++=,点D 的坐标为()1,0,点P 的坐标为()1,2.(1)设E 是曲线C 上的点,且E 到D 的距离等于4,求E 的坐标;(2)设A ,B 是曲线C 上横坐标不等于1的两个不同的动点,直线P A ,PB 与y 轴分别交于M 、N 两点,线段MN 的垂直平分线经过点P .证明:直线AB 的斜率为定值. 【答案】(1)(3,23或(3,23-(2)证明见解析 【解析】 (1)∵曲线C ()22110x y x -++=,移项平方得()()22211x y x -+=+,化简得24y x =, ∴曲线C 的方程为24y x =.∴()1,0D 为抛物线24y x =的焦点,直线1x =-为抛物线24y x =的准线. 设()00,E x y ,则01ED x =+. ∵4ED =,∴014x +=,解得03x =.∴20412y x ==,解得023y =± ∴E 的坐标为(3,23或(3,23-.(2)∵()1,2P ,曲线C 的方程为24y x =,2241=⨯, ∴点()1,2P 在曲线C 上.∵A 、B 是曲线C 上横坐标不等于1的两个不同的动点,直线P A 、PB 与y 轴分别交于点M 、N ,∴直线P A 、PB 的斜率都存在,且都不为0,分别设为k 、1k ,则10kk ≠,直线P A 的方程为()21y k x -=-,即2y kx k =+-.当0x =时,2y k =-,即()0,2M k -. 同理可得()10,2N k -.∵线段MN 的垂直平分线经过点P , ∴12222k k -+-=,即1k k =-.由224y kx k y x=+-⎧⎨=⎩,得:()2222222440k x k k x k k --++-+=. 设()11,A x y ,则1,1x 是()2222222440k x k k x k k --++-+=的解.由韦达定理得:2112441k k x x k -+=⋅=.∴21244422k k y k k k k-+=⨯+-=-.∴22444,2k k A k k ⎛⎫-+- ⎪⎝⎭. 同理可得22444,2k k B k k ⎛⎫++- ⎪-⎝⎭. ∴2222442214444ABk k k k k k k k k ---+==-++-+-. ∴直线AB 的斜率为定值.10.(2022届河南省五市高三第二次联合调研)已知椭圆C :22221x y a b+=(0a b >>)的上顶点和两焦点构成的三角形为等腰直角三角形,且面积为2,点M 为椭圆C 的右顶点. (1)求椭圆C 的方程;(2)若经过点(,0)P t 的直线l 与椭圆C 交于,A B 两点,实数t 取何值时以AB 为直径的圆恒过点M ?【答案】(1)22142x y +=,(2)23t = 【解析】 (1)由题意知:2b cbc =⎧⎨=⎩解得:2b c ==2a =,所以椭圆C 的方程为22142x y +=. (2)由(1)知:(2,0)M ,若直线l 的斜率不存在,则直线l 的方程为x t =(22t -<<), 此时222t A t ⎛- ⎝,2,22t B t ⎛-⎝, 由0MA MB ⋅=得2222,2022t t t t ⎛⎛--⋅---= ⎝⎝, 解得23t =或2t =(舍),即23t =. 若直线l 的斜率存在,不妨设直线l :()y k x t =-,11(,)A x y ,22(,)B x y 联立()22142y k x t x y ⎧=-⎪⎨+=⎪⎩,得()()22222124240k x k ty k t +-+-=.所以,2122412k tx x k +=+,221222412k t x x k -=+.由题意知:0MA MB ⋅=,即1122(2,)(2,)0x y x y -⋅-=, 易得()()()()222212121240kx x k t x x k t +-++++=,()()()()()22222222124244120k k tk t k t k t k +--++++=(),整理得,()223840k t t -+=,因为k 不恒为0故解得23t =或2t =(舍), 综上,23t =时以AB 为直径的圆恒过点M . 11.(2022届江苏省南通市高三二模))已知椭圆2222:1(0)x y C a b a b+=>>的左、右焦点分别是F 1,F 2,焦距为2,点P 是椭圆C 上一动点,12PF F △的内切圆的面积的最大值为3π. (1)求椭圆C 的方程;(2)延长12,PF PF 与椭圆C 分别交于点A ,B ,问:1212PF PF F AF B+是否为定值?并说明理由.【答案】(1)22143x y +=,(2)是,理由见解析 【解析】 (1)设12PF F △的内切圆的半径为r ,点P 的坐标为()00,x y . 因为焦距为2,所以122F F =,故1c =. 12PF F △的面积()12012121122S F F y PF PF F F r =⋅=++⋅,故0(1)y a r =+. 对于给定的椭圆,要使 12PF F △的内切圆的面积最大,即r 最大,即0y 最大, 由于12PF F △的内切圆的面积的最大值为3π,故此时3r =, 所以0y b =时,有3(1)b a =+①又221a b -=.②由①②,得224,3a b ==,所以椭圆C 的方程22143x y +=. (2)由题意知:12(1,0),(1,0)F F - ,设()()1122,,,A x y B x y ,直线1PF 的方程为1x my =-,与(1)中所求椭圆22:143x y C +=联立方程组并消去x 得, ()2234690my my +--=,24(1)0m ∆=+> ,所以012934y y m -=+,所以221001103409PF y m y F A y -+==-. 因为点00(,)P x y 在直线1:1PF x my =-上,所以001x m y +=, 又点 00(,)P x y 在椭圆22:143x y C +=上,所以22003412x y +=,所以()20222100000113431452993x PF y x y x y F A ⎛⎫++ ⎪+++⎝⎭===. 同理,可得202523PF x F B -=, 所以1212103PF PF F A F B +=(定值). 12.(2022届浙江省稽阳高三4月联考)如图,点()()00,10A x x >在抛物线22x py =上,抛物线的焦点为F ,且||2AF =,直线y kx k =-交抛物线于B ,C 两点(C 点在第一象限),过点C 作y 轴的垂线分别交直线OA ,OB 于点P ,Q ,记PQO ,ACP △的面积分别为1S ,2S .(1)求0x 的值及抛物线的方程; (2)当0k <时,求12S S 的取值范围.【答案】(1)202,4x x y ==(2)10,3⎛⎫ ⎪⎝⎭【解析】 (1)12,22pAF p =+=∴=, 204,2x y x ∴==.(2)设()()1122,,,C x y B x y ,因为直线OA :12y x = 则()112,P yy ,直线OB 的方程为:22y y x x =,1212,y x Q y y ⎛⎫∴ ⎪⎝⎭, 联立方程组24y kx kx y=-⎧⎨=⎩消去y 可得:2440x kx k -+=,121244x x k x x k +=⎧∴⎨=⎩1121221,1x x x x x x x ∴+=∴=- ()()12111212111112212112y x y y PQ y y S S x y y PC y ⎛⎫- ⎪⋅⎝⎭∴==--- 2222211111121222221111112424112424x x x x x x x S S x x x x x x ⎛⎫⎛⎫-- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭∴==⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫---- ⎪⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭ 21211221214414x S x x S x ∴==--,222111122222111144414444S x x x S x x x x ⎛⎫-+∴==-=-=-+ ⎪----⎝⎭ 又10,01k x <∴<<,-4<x12-4<-3, 221144141,103434x x ∴-<<--<+<--故1210,3S S ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭.。