内容正文:
分级练(56) 直线与圆锥曲线的位置关系
分级一 提能强化
1.(2023·江苏连云港模拟)直线y=kx+1与椭圆+y2=1相交于A,B两点,若AB中点的横坐标为1,则k=( )
A.-2 B.-1
C.- D.1
C 解析:设A(x1,y1),B(x2,y2),把y=kx+1代入+y2=1得(1+4k2)x2+8kx=0,x1+x2=-,因为AB中点的横坐标为1,所以-=1,解得k=-.故选C.
2.直线y=kx+1,当k变化时,此直线被椭圆+y2=1截得的最大弦长是( )
A.2 B.
C.4 D.不能确定
B 解析:直线恒过定点(0,1),且点(0,1)在椭圆上,可设另外一个交点为(x,y),则弦长为==,当y=-时,弦长最大为.
3.过双曲线-=1(a>0,b>0)的右焦点F且斜率为1的直线与双曲线有且只有一个交点,则双曲线的离心率为( )
A.2 B.
C. D.
D 解析:∵过双曲线-=1(a>0,b>0)的右焦点F且斜率为1的直线与双曲线有且只有一个交点,∴根据双曲线的几何性质,所给直线应与双曲线的一条渐近线y=x平行,∴=1,故e===.
4.已知直线l与抛物线C:y2=4x相交于A,B两点,若线段AB的中点为(2,1),则直线l的方程为( )
A.y=x-1 B.y=-2x+5
C.y=-x+3 D.y=2x-3
D 解析:设A(x1,y1),B(x2,y2),则联立得y-y=4(x1-x2),
由题可知x1≠x2.∴===2,即kAB=2,
∴直线l的方程为y-1=2(x-2),即2x-y-3=0.故选D.
5.(2022·江苏新沂一中模拟)已知抛物线C:y2=2px(p>0)与直线2x-y-4=0交于A,B两点,且|AB|=3.若抛物线C的焦点为F,则|AF|+|BF|=( )
A.7 B.7
C.6 D.5
B 解析:由题设,x=+2,代入抛物线可得y2-py-4p=0,
所以yA+yB=p,yAyB=-4p,则|AB|=×=3,
则p2+16p-36=0,可得p=-18(舍去)或p=2,故xA+xB=+4=5,
由抛物线定义知,|AF|+|BF|=xA+xB+p=7.故选B.
6.(多选)(2022·河北唐山一模)已知直线l:x=ty+4与抛物线C:y2=4x交于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,O为坐标原点,直线OA,OB的斜率分别记为k1,k2,则( )
A.y1·y2为定值 B.k1·k2为定值
C.y1+y2为定值 D.k1+k2+t为定值
ABD 解析:由得y2-4ty-16=0,则对于A,y1·y2=-16为定值,A正确;对于B,k1·k2===-1,B正确;对于C,y1+y2=4t,不为定值,C错误;对于D,k1+k2+t=++t=+t=+t=+t=+t=-t+t=0,则k1+k2+t为定值,D正确.故选ABD.
7.(2023·江苏南京模拟)设F为椭圆C:+y2=1的右焦点,过点(2,0)的直线与椭圆C交于A,B两点,设直线AF,BF的斜率分别为k1,k2(k2≠0),则为( )
A.1 B.-1
C.4 D.-4
B 解析:a=,b=c=1,设A(x1,y1),B(x2,y2),由题图可知直线AB的斜率存在且不为0.设直线AB:x=ty+2,代入椭圆方程并化简得(2+t2)y2+4ty+2=0.所以y1+y2=,y1y2=,故k1+k2=+=+===0.又k1,k2均不为0,故=-1,即为定值-1.故选B.
8.(2023·福建泉州高三开学考试)直线l:y=2x-4过抛物线C:y2=2px的焦点F,与C交于A,B两点,则|AB|=________.
答案:10 解析:因为直线l:y=2x-4过抛物线C:y2=2px的焦点F,故F(2,0),即p=4,故抛物线C:y2=8x,设A(x1,y1),B(x2,y2),由可得x2-6x+4=0,故|AB|=x1+x2+p=10.
9.(2022·江苏淮安模拟)如图,在平面直角坐标系xOy中,已知双曲线C:-=1(a>0,b>0)的两条渐近线分别为l1,l2,圆E:(x-a)2+y2=r2(r>0)与双曲线相交于点A,B(点B,A分别位于平面直角坐标系xOy的第一、二象限),且双曲线的虚轴长为2,离心率e=.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)直线AB与两渐近线l1,l2分别交于M,N两点,若△MON的面积为,求直线AB的斜率.
解:(1)由题意得,b=1,e===,解得a=2,
所以双曲线的标准方程为-y2=1.
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),则
得x2-4x+3-r2=0,所以x1+x2=.
设直线AB为y=kx+t,则得(1-4k2)·x2-8ktx-4t2-4=0,
所以x1+x2==,
所以=,①
由得xN=,由得xM=,
所以S△MON=·t·(+)==.②
由①②得,t=2k,③
将③代入①式得k=±;
由于点A,B分别位于第一、二象限,所以t=2k>0,所以k=.
分级二 知能探究
10.(2023·山东潍坊二模)已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,圆M:(x-4p)2+y2=4p2,抛物线上一点N到其准线的距离等于其到圆心M的距离,且S△NFM=.
(1)求抛物线C和圆M的方程;
(2)过抛物线上一点P(x0,y0)作圆M的切线PA,PB分别交抛物线于A,B两点,已知直线AB的斜率为-,求点P的坐标.
解:(1)由题意知|NF|=|NM|,易知点N横坐标为=p,故N,
所以S△NFM=××=,所以p2=,即p=,
所以抛物线C的方程为y2=x,圆M的方程为(x-2)2+y2=1.
(2)设P(y,y0),A(y,y1),B(y,y2),直线AB的方程为y=-x+b,
由 得3y2+4y-4b=0,则y1+y2=-,
设直线PA的方程为(y-y1)(y-y)-(y1-y0)·(x-y)=0,
整理得x-(y0+y1)y+y0y1=0,
因为PA与圆M相切,所以=1,
整理得(y-1)y+2y0y1+3-y=0,
同理可得(y-1)y+2y0y2+3-y=0,
所以y1,y2为方程(y-1)y2+2y0y+3-y=0的两根,
则y1+y2=-,
所以-=-,即2y-3y0-2=0,
所以y0=-或y0=2,经检验符合题意.
所以P或P(4,2).
11.(2023·福建三明一中模拟)如图,已知抛物线y2=4x的焦点为椭圆C:+=1(a>b>0)的右焦点F,点P为抛物线与椭圆C在第一象限的交点,且|PF|=.
(1)求椭圆C的方程;
(2)过点F的直线l交抛物线于A,C两点,交椭圆于B,D两点(A,B,C,D依次排序),且|AB|-|CD|=,求直线l的方程.
解:(1)由抛物线y2=4x可知F(1,0),
故由|PF|=得|PF|=xP+1=,则xP=,故y=,则P(,),
将点P代入椭圆C得解得
故椭圆方程为+=1.
(2)过点F的直线l的斜率不存在时,则有|AB|=|CD|不符合题意,
故设直线l的斜率为k,则直线方程为y=k(x-1),
由整理得k2x2-(2k2+4)x+k2=0,
设A(x1,y1),C(x2,y2),则x1+x2+2=4+,故|AC|=x1+x2+2=4+,
联立整理得(3+4k2)x2-8k2x+4k2-12=0,
设B(x3,y3),D(x4,y4),则x3+x4=,x3·x4=,
则|BD|=·=·
=,
又|AB|-|CD|=|AC|-|BD|,故|AB|-|CD|=,即4+-=,
整理得14k4-9k2-18=0,解得k2=,由题图可知,k>0,故k=,
故直线l的方程为y=(x-1).
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