内容正文:
天津市部分区2023-2024学年下学期高三模拟试题分类汇编
----平面解析几何
一、单选题
1.(2024·天津河西·二模)已知双曲线C:的左、右焦点为、,O为坐标原点,过作C的一条渐近线的垂线,垂足为M,且,则双曲线C的离心率为( )
A. B. C. D.3
2.(2024·天津和平·二模)已知抛物线:的焦点为点,双曲线的右焦点为点,线段与在第一象限的交点为点,若的焦距为6,且在点处的切线平行于的一条渐近线,则双曲线的渐近线方程为( )
A. B. C. D.
3.(2024·天津和平·二模)过直线上的点P作圆C:的两条切线,,当直线,关于直线对称时,点P的坐标为( )
A. B. C. D.
4.(2024·天津河北·二模)函数被称为“对勾函数”,它可以由双曲线旋转得到,已知直线和直线是函数的渐近线,则双曲线的渐近线方程为( )
A. B.
C. D.
5.(2024·天津南开·二模)已知双曲线(,)的左、右焦点分别为,,过且斜率为的直线与双曲线在第一象限的交点为A,若,则此双曲线的标准方程可能为( )
A. B.
C. D.
6.(2024·天津武清·模拟预测)双曲线的左顶点为A,右焦点为,过点A且倾斜角为的直线顺次交两条渐近线和的右支于,且,下列结论不正确的是( )
A.离心率为2 B.
C. D.
7.(2024·天津红桥·二模)过抛物线焦点F的直线与抛物线交于A,B两点,,抛物线的准线与x轴交于点C,则的面积为( )
A. B. C. D.
8.(2024·天津南开·一模)已知O为坐标原点,双曲线C:的左、右焦点分别是,离心率为,点P是C的右支上异于顶点的一点,过作的平分线的垂线,垂足是M,,则点P到C的两条渐近线距离之积为( )
A. B. C.2 D.4
9.(2024·天津和平·一模)设双曲线的左、右焦点分别为点,过坐标原点的直线与C交于A,B两点,,的面积为,且,若双曲线C的实轴长为4,则双曲线C的方程为( )
A. B.
C. D.
10.(2023·天津北辰·三模)设、分别为双曲线(,)的左、右焦点.若在双曲线右支上存在点P,满足,且到直线的距离等于双曲线的实轴长,则该双曲线的渐近线与抛物线的准线围成三角形的面积为( )
A. B. C. D.
二、填空题
11.(2024·天津河西·二模)已知抛物线的焦点为,圆与直线相切,且与圆相切于点,则符合要求的圆的方程为 .(写出一个即可)
12.(2024·天津南开·二模)过圆C:上的点作圆C切线l,则l的倾斜角为 .
13.(2024·天津河北·二模)已知抛物线上有一点,且点在第一象限,以为圆心作圆,若该圆经过抛物线的顶点和焦点,那么这个圆的方程为 .
14.(2024·天津北辰·三模)已知双曲线的左、右焦点分别为,,过且垂直于轴的直线与该双曲线的左支交于A,B两点.若是虚轴长的倍,则该双曲线的一条渐近线为 ;若,分别交轴于,两点,且的周长为8,则的最大值为 .
15.(2024·天津滨海新·三模)已知圆的圆心与抛物线的焦点关于直线对称,直线与相交于两点,且,则圆的标准方程为 .
16.(2024·天津武清·模拟预测)已知直线与圆C:相交于A,B两点,且,则实数 .
17.(2024·天津红桥·一模)已知双曲线与抛物线的一个交点为为抛物线的焦点,若,则双曲线的渐近线方程为 .
18.(2024·天津南开·一模)平面四边形ABCD中,,E为BC的中点,用和表示 ;若,则的最小值为
19.(2024·天津河东·一模)已知过点的直线(不过原点)与圆相切,且在轴、轴上的截距相等,则的值为 .
20.(2024·天津和平·一模)圆与抛物线的准线相交于,两点.若,则抛物线的焦点坐标为 .
三、解答题
21.(2024·天津河西·二模)已知椭圆:的离心率为,左、右焦点分别为,,直线:交椭圆C于M,N两点,当直线过点时,的周长为8.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)设P为x轴上一点,是以点P为直角顶点的等腰直角三角形,求直线的方程及点P的坐标.
22.(2024·天津和平·二模)在平面直角坐标系xOy中,椭圆的右焦点为点F,椭圆上顶点为点A,右顶点为点B,且满足.
(1)求椭圆的离心率;
(2)是否存在过原点O的直线l,使得直线l与椭圆在第三象限的交点为点C,且与直线AF交于点D,满足,若存在,求出直线l的方程,若不存在,请说明理由.
23.(2024·天津河北·二模)设椭圆经过点,长轴长是短轴长的2倍,上顶点为.
(1)求椭圆的方程;
(2)过点且斜率为的直线与椭圆交于另一点,过点作与垂直的直线,交直线于点,过点作直线的垂线,垂足为,若,求的值.
24.(2024·天津南开·二模)已知椭圆C:()的离心率为,且C的左、右焦点与短轴的两个端点构成的四边形的面积为.
(1)求椭圆C的方程;
(2)过点的直线l与椭圆C交于A,B两点,过点A与x轴垂直的直线与椭圆C的另一个交点为.当的面积取得最大值时,求直线l的方程.
25.(2024·天津滨海新·三模)已知椭圆:()的离心率为,分别为椭圆的左顶点和上顶点,为左焦点,且的面积为.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)设椭圆的右顶点为,是椭圆上不与顶点重合的动点.
①若点(),点在椭圆上且位于轴下方,设和的面积分别为,.若,求点的坐标;
②若直线与直线交于点,直线交轴于点,设直线和直线的斜率为,,求证:为定值,并求出此定值.
26.(2024·天津北辰·三模)已知椭圆:的离心率为,左、右焦点分别为,,上、下顶点分别为,,且四边形的面积为.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)直线:与椭圆交于P,Q两点,且P,Q关于原点的对称点分别为M,N,若是一个与无关的常数,则当四边形面积最大时,求直线的方程.
27.(2024·天津武清·模拟预测)已知椭圆经过点和,椭圆上三点与原点构成平行四边形.
(1)求椭圆的方程;
(2)若四点共圆,求直线的斜率.
28.(2024·天津滨海新·二模)已知椭圆C:的焦距是短轴长的倍,以椭圆的四个顶点为顶点的四边形周长为.
(1)求椭圆的方程;
(2)直线与椭圆C交于A、B两点,与y轴交于点P,线段AB的垂直平分线与AB交于点M,与y轴交于点N,O为坐标原点,如果,求k的值.
29.(2024·天津河东·一模)已知椭圆的离心率为,点到椭圆右焦点距离等于焦距.
(1)求椭圆标准方程;
(2)过点斜率为的直线与椭圆交于两点,且与轴交于点,线段的垂直平分线与轴,轴分别交于点,点为坐标原点,求的值.
30.(2024·天津河西·一模)已知椭圆的上、下顶点为、,左焦点为,定点,.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)过点作斜率为()的直线交椭圆于另一点,直线与轴交于点(在,之间),直线与轴交于点,若,求的值.
参考答案:
1.B
【分析】利用余弦定理构建齐次方程,求解离心率即可.
【详解】
由题意得,设一条渐近线的方程为,
所以,由勾股定理得,
因为垂直于渐近线,所以,
因为,所以,而,
在中,由余弦定理得,
因为,所以,
化简得,所以,故,则B正确.
故选:B
2.D
【分析】根据题意可知,,从而可得直线方程,再联立抛物线方程求出的横坐标,再根据导数的几何意义及直线平行的性质,求出渐近线(其中一条)的斜率,即可得解.
【详解】抛物线:的焦点为,依题意可得,
直线方程为,即,
联立,可得,解得或,
又线段与在第一象限的交点为点,的横坐标为,
由,所以,
在点处的切线斜率为,
又在点处的切线平行于的一条渐近线,
双曲线的一条渐近线的斜率为,
双曲线的渐近线方程为.
故选:D.
3.A
【分析】根据直线和圆的位置关系、两直线的交点等知识求得正确答案.
【详解】圆的圆心为,
直线关于直线对称时,与直线垂直,
所以直线的方程为,
由解得,所以.
故选:A.
4.B
【分析】由题意可得双曲线夹角为,再结合二倍角的正切公式求出,即可得解.
【详解】因为直线和直线的夹角为,
由题意可得双曲线夹角为,
而双曲线的渐近线方程为,
所以,
则,解得(负值舍去),
所以双曲线的渐近线方程为.
故选:B.
5.C
【分析】,由双曲线的定义可得,再由余弦定理,可得,,即可判断出所求双曲线的可能方程.
【详解】因为,由双曲线的定义可知,
所以,
由于过的直线斜率为,
所以在等腰三角形中,,则,
由余弦定理得:,
化简得,可得,即,,
可得,,
所以此双曲线的标准方程可能为:.
故选:C
6.D
【分析】对于A:根据垂直关系可得的值,进而可求得离心率,对于B:分析可知为线段的中垂线,即可得结果;对于C:联立直线方程与双曲线方程可求得点坐标,由点、点、点纵坐标可知、为线段的三等分点,结合三角形面积公式判断即可;对于D:由求解即可.
【详解】如图所示,
由题意知,,直线方程为,
对于选项A:因为,则,整理得,
所以离心率,故A正确;
对于选项B:由选项A可知:直线的斜率分别为,
可知,即为线段的中垂线,所以,故B正确;
对于选项C:过作垂足为,过作垂足为,过作垂足为,如图所示,
由选项A可知:直线方程为,直线方程为,
联立方程,解得,即,
联立方程,解得,即,
联立方程,解得(负值舍去),即,
所以,,,可知,
即、为线段的三等分点,所以,
设到直线距离为,则,,
所以,故C正确;
对于选项D:如图所示,
由选项A可知:,
所以,故D不正确;
故选:D.
【点睛】方法点睛:求椭圆、双曲线的离心率或离心率的范围,关键是根据已知条件确定a,b,c的等量关系或不等关系,然后把b用a,c代换,求e的值.
7.B
【分析】利用抛物线的定义到焦点的距离等于到准线的距离作出图形,结合图形得到解出从而确定的长度,再利用三角形面积和之间的关系求出即可.
【详解】
设抛物线的准线为,
过作于,过作于点,过作于,
设,
因为,所以,
所以,
所以,
在中,,所以,
因为,所以,
又,所以,
又由,可得,
所以,所以,
所以,
所以.
故选:B.
【点睛】关键点点睛:本题关键在于利用抛物线的定义建立方程,解出.
8.B
【分析】延长,交于点,由已知是的平分线,且,所以得到等腰三角形,所以,且点是中点,结合原点是中点,由中位线结合双曲线定义得到,进而求出;最后距离之积利用点到直线距离公式计算即可.
【详解】如图,延长,交于点,由已知是的平分线,且,
所以,且点是中点.
由原点是中点,可得,又,
所以,又离心率为,,.
设点,所以,即,
所以点P到两条渐近线距离之积为: .
故选:B.
【点睛】结论点睛:本题利用三线合一结合中位线、双曲线定义得出是关键,这个具有一般性,可以作为相应的二级结论,最后双曲线上点到两条渐近线距离之积也具有一般性.
9.C
【分析】根据双曲线的定义及对称性求出,,由余弦定理解三角形可得,即可得解.
【详解】如图,
由及双曲线、直线的对称性可知,,
则由双曲线定义可知,
所以,,
所以,
解得,
因为,所以,
所以,
由余弦定理可知,
所以,,
所以双曲线方程为:
故选:C
10.B
【分析】由题意首先求得渐近线方程,然后结合渐近线方程确定其与准线方程的交点坐标,最后求解三角形的面积即可.
【详解】依题意,可知是一个等腰三角形,
在直线的投影是其中点,由勾股定理可知|
根据双曲定义可知,整理得,
代入整理得,
所以
所以双曲线渐近线方程为,即,
抛物线的准线方程为,
渐近线与抛物线的准线的交点坐标为:,,
的面积.
所以双曲线的渐近线与抛物线的准线围成三角形的面积为.
故选:B.
11.(或)
【分析】利用抛物线的性质得到,利用圆和圆的位置关系确定圆心坐标,再利用直线与圆相切建立方程,求解即可.
【详解】由题意得,因为圆与直线相切,
且与圆相切于点,所以将代入中,
得到,解得,所以圆方程为,
化为标准方程得到,所以圆心为,半径为1,
所以圆的圆心在轴上,而圆与圆相切,
当圆与圆内切时,设半径为,此时圆心为,
设圆心到直线的距离为,由点到直线的距离公式得,
此时,解得(负根舍去),
所以此时圆的方程为,
当圆与圆外切时,设半径为,此时圆心为,
设圆心到直线的距离为,由点到直线的距离公式得,
此时,解得(负根舍去),
所以此时圆的方程为.
故答案为:(或)
12.150°
【分析】根据两直线垂直和得到直线l的斜率,从而得到l的倾斜角.
【详解】由题意得,直线与直线l垂直,
因为,故l的斜率为,
故l的倾斜角为150°
故答案为:150°
13.
【分析】依题设点,,由求出的值,即可求得圆的方程.
【详解】设点,则,若抛物线的顶点为,焦点为,
依题意,,即,解得,,
则圆的圆心为,半径为,
故这个圆的方程为:.
故答案为:.
14. (或)
【分析】由题意可知:.若是虚轴长的倍,列式整理可得,即可得渐近线方程;若的周长为8,分析可知,结合定义整理可得,代入结合基本不等式运算求解.
【详解】由题意可知:,且该双曲线的焦点在x轴上,
若是虚轴长的倍,则,即,
所以该双曲线的一条渐近线为(或);
由题意可知:∥,且为线段的中点,可知分别为,的中点,
则,
可得,结合对称性可知,
又因为点A在双曲线上,则,即,
可得,整理可得,解得,
则,
当且仅当,即时,等号成立,
所以的最大值为.
故答案为:(或);.
15.
【分析】根据抛物线标准方程求出其焦点坐标,根据对称关系求出圆心坐标,根据垂径定理求出圆的半径即可得到答案.
【详解】依题意可知抛物线的焦点为,
圆的圆心与抛物线的焦点关于直线对称,
∴圆心坐标为,
设圆的半径为r,圆心到直线的距离为d,
则,
又∵,∴
则圆的标准方程为.
故答案为:.
16.
【分析】利用弦长公式和点到直线距离公式列方程求解即可.
【详解】根据题意,圆,
即,其圆心为,半径,
若,则圆心到直线即的距离,
又由圆心到直线的距离,
则有,解可得:.
故答案为:.
17.
【分析】设,根据条件,利用抛物线的定义得到,进而得到,代入双曲线方程中,可得,即可求出结果.
【详解】因为抛物线的准线方程为,设,
因为,所以,得到,所以,
又在双曲线上,所以,得到,
故双曲线为,其渐近线方程为.
故答案为:.
18.
【分析】由向量的加减法运算求解第一个空,利用平面向量定理结合数量积运算律求解第二个空.
【详解】因为,故;
为等边三角形,
则
,
若,则D在以E为圆心的圆上且在直线AC的左侧部分运动,方可取到最小,
,易知时取得最小值,
故的最小值为.
故答案为:;.
19.18
【分析】确定直线的方程,根据直线和圆相切可得圆心到直线的距离等于半径,列式求解,即得答案.
【详解】由题意知过点的直线(不过原点)在轴、轴上的截距相等,
设该直线方程为,将代入得,即直线方程为,
由于该直线与相切,圆心为,半径为,
故,
故答案为:18
20.
【分析】根据弦长为,利用垂径定理可得,进而可得焦点坐标为.
【详解】
如图,抛物线的准线方程为,
圆即,圆心坐标为,半径为,
由垂径定理可得,即,
得或(舍去),故抛物线的方程为,焦点坐标为.
故答案为:
21.(1)
(2)直线方程为,点的坐标为
【分析】(1)由的周长借助椭圆的定义可求,再结合椭圆的离心率求得,进而求得椭圆C的标准方程;
(2)联立直线和椭圆的方程,表示出的中点的坐标,根据,表示出点的坐标,再由列出等式,求出,即得解.
【详解】(1)因为的周长为8,由椭圆的定义,
,所以,
又椭圆C的离心率为,即,∴,
∴,
∴椭圆C的标准方程为.
(2)设,,的中点为,,
联立,整理得,
因为直线与椭圆C交于M,N两点,故,解得,
,,
则,代入,∴,故,
因为是以点P为直角顶点的等腰直角三角形,∴,
故,即,解得,故,
由,故,即,
又,,
所以,
经计算,,因为,所以,
所以直线的方程为,点的坐标为.
22.(1)
(2)因此存在直线满足条件.
【分析】(1)根据椭圆的几何性质求解,即可结合的关系求解,
(2)联立方程可得坐标,即可根据根据,即可求解.
【详解】(1)依题意,,解得,
又因为,所以.
(2)设直线的方程为,椭圆的方程为,
设点,联立方程组,整理得,
解得,①,
直线AF方程为,
设点,
,联立方程组,解得,②,
又因为,
设,则有,
即,所以,所以.
所以,则有,
代入①②有,解得,
由题意得,所以,因此存在直线满足题中条件.
【点睛】方法点睛:解答直线与圆锥曲线的题目时,时常把两个曲线的方程联立,消去 (或)建立一元二次方程,然后借助根与系数的关系,并结合题设条件建立有关参变量的等量关系.涉及到直线方程的设法时,务必考虑全面,不要忽略直线斜率为0或不存在等特殊情况,强化有关直线与曲线联立得出一元二次方程后的运算能力,重视根与系数之间的关系、弦长、斜率、三角形的面积等问题.
23.(1)
(2)
【分析】(1)由椭圆经过点和长轴长是短轴长的2倍,得到和求解;
(2)设直线的方程为,与椭圆方程联立,求得点P的横坐标,再由,设直线的方程为与直线联立,求得Q的坐标,然后根据由 即求解.
【详解】(1)解:椭圆经过点,即,
将点坐标代入方程,得,
解得
椭圆的方程为 .
(2)如图所示:
,由题意可知,直线的斜率存在,且不为0.
直线的方程为
联立消去,得,
解得或,
点与点不同, ,
直线的方程为
直线
联立,解得
垂直于直线
在直角和直角中,
即
代入
化简得
解得
的值为.
【点睛】思路点睛:本题第二问的基本思路是根据点B坐标设出直线的方程,与椭圆方程联立,求得点P的坐标,再由,设直线的方程,与直线联立,求得Q的坐标,通过由而得解.
24.(1)
(2)
【分析】(1)由椭圆焦点与顶点的坐标与离心率的定义计算即可得答案;
(2)设出直线l的方程,联立曲线方程后可得与坐标有关的韦达定理表达式,结合三角形面积公式表示出面积后借助基本不等式计算即可得答案.
【详解】(1)设椭圆C的焦距为2c,依题意,,,又,
解得,,,
所以椭圆C的方程为;
(2)由题意可得直线的斜率不为,故可设直线l的方程为,
,,则,
联立直线l与椭圆C的方程,得,
由于直线过椭圆内一点,故必有,则.
又,,
易知与同号,
所以
,
当且仅当,即时等号成立,
所以面积的最大值为,此时直线l的方程为.
25.(1);
(2)①;②证明见解析,.
【分析】(1)根据已知条件,列出关于a,b,c的方程组即可求解;
(2)①根据面积关系可得,从而得,据此即可求解;②联立QC和AB的方程,求出Q点坐标,联立QC和椭圆方程,结合韦达定理求出P点坐标,求出BP的方程,从而可求N的坐标,再根据斜率计算公式即可求解.
【详解】(1)由题意得,又,解得,
椭圆的标准方程为.
(2)①由(1)可得,点()在椭圆上,代入椭圆方程得,
连接,∵,
,
,∴,
∴直线的方程为,联立,
解得或(舍去),
.
②设直线的斜率为,则直线的方程为:,
又,,直线的方程为,
由,解得,
∴,
由,得,
,
则,∴,
则,
,
依题意、不重合,∴,即,
∴,
直线的方程为,
令,即,解得,
,
,
为定值.
【点睛】关键点点睛:本题第二问第二小问的关键是采用设线法联立椭圆方程得到,再求出,最后计算相关斜率再作差即可.
26.(1)
(2)答案见解析
【分析】
(1)由椭圆的性质及已知条件可得a,b,c的关系,从而可求出a,b,c的值,从而可得椭圆C的标准方程;
(2)直线l方程与椭圆方程联立,可得根与系数的关系,从而可表示出|OP|2+|OQ|2,由|OP|2+|OQ|2是一个与m无关的常数,可求出k的值,表示出四边形PQMN面积,求出当四边形PQMN面积最大时m的值,即可求解直线l的方程.
【详解】(1),
,所以,
因为a2=b2+c2,所以a=2,,c=1,
所以椭圆方程为.
(2)
如图,设P(x1,y1),Q(x2,y2),
,
联立,消去y整理得(3+4k2)x2+8kmx+4m2﹣12=0,
Δ=(8km)2﹣4(4m2﹣12)(3+4k2)>0,即m2<3+4k2,
所以,. ,
,
因为|OP|2+|OQ|2是一个与m无关的常数,所以32k2﹣24=0,,,
,,
点O到直线l的距离,
所以,
当且仅当,即m2=3,
因为m>0,所以时,取得最大值为,
因为S四边形MNPQ=4S△POQ,所以S△POQ最大时,S四边形MNPQ最大,
所以或.
27.(1)
(2)
【分析】(1)将点和代入椭圆求解即可;
(2) 设直线AB的方程为,联立方程,根据平行四边形性质结合韦达定理可得,代入椭圆方程可得,再A,M,B,O四点共圆,可得,列式解方程即可;同时,本题亦可用三角函数作为点的参数,结合共圆条件,通过三角恒等变换得到结论.
【详解】(1)因为椭圆过点和,
则,解得,
所以椭圆C的方程为.
(2)方法一:
因为直线AB的斜率存在,设直线AB的方程为,
联立方程,消去y得,
可得,
则,,
可得,
,
因为四边形是平行四边形,故,
即.
因为点M在椭圆C上,故,整理可得,即.
因为A,M,B,O四点共圆,可知平行四边形是矩形,故,
可得,整理得.
联立方程,解得,
此时,可知符合题意,
所以所求直线AB的斜率为.
方法二:
设,,由四边形是平行四边形可知,即.
再由A,M,B,O四点共圆,可知四边形AMBO是矩形,故
,从而.
而在椭圆上,将的坐标代入椭圆方程可得.
从而.
故,从而.
故所求斜率.
【点睛】方法点睛:与相交有关的向量问题的解决方法
在解决直线与圆锥曲线相交,所得弦端点的有关的向量问题时,一般需利用相应的知识,将该关系转化为端点坐标满足的数量关系,再将其用横(纵)坐标的方程表示,从而得到参数满足的数量关系,进而求解.
28.(1)
(2)
【分析】(1)由题意可得出关于的方程组,解出这三个量的值,可得出椭圆的方程;
(2)由题可知,将直线的方程与椭圆的方程联立,列出韦达定理,求出线段的中点的坐标,求出线段的垂直平分线的方程,可求得点的坐标,由可得,利用两点间的距离公式可求得的值.
【详解】(1)由题设得,解得,,,
所以椭圆的方程为.
(2)
由,得,
由,得,
设、,则,,
所以点的横坐标,纵坐标,
所以直线的方程为,
令,则点的纵坐标,则,
因为,所以点、点在原点两侧,
因为,所以,所以,
又因为,,
所以,解得,所以.
29.(1);
(2).
【分析】(1)根据两点距离和离心率求解,即可求解椭圆方程;
(2)设方程,与椭圆联立,韦达定理,求出中垂线方程,进而求得点的坐标,利用面积关系列式求解即可.
【详解】(1)由已知,解得,又,所以,
由,所以,所以椭圆方程为;
(2)设所在直线方程为,
联立得,
得到,,所以,
记的中点为,则,所以中垂线,
所以,,所以,
又,则,
因为,所以,解为或(舍),解得.
30.(1)
(2)或
【分析】(1)依题意可得为、的中点,即可求出、,再求出,即可得到椭圆方程;
(2)设直线的方程为,联立直线与椭圆方程,求出,,从而表示出的方程,即可得到,再求出,最后由三角形的面积得到,从而得到关于的方程,解得即可.
【详解】(1)由题意,,则为、的中点,
所以,,
,,即,
,
所以椭圆的标准方程为.
(2)设直线的方程为,
与椭圆的方程联立,,整理得,
,
所以,
直线与相交于点,令,
所以直线的斜率为,
直线的方程为,
令,,
由,
又,
,
,即,
所以,
所以,
所以,解得或,
所以的值为或.
【点睛】关键点点睛:本题关键是推导出,从而得到.
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