内容正文:
专题五 解析几何
第一篇 专题突破 高考热点
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第一篇 专题五 解析几何
高考总复习(二轮)数学
1
微专题14 圆锥曲线的标准方程与性质
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第一篇 专题五 解析几何
高考总复习(二轮)数学
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录
聚焦命题·巧突破
01
真题再现·明考向
02
专题集训·课时练
03
CONTENTS
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第一篇 专题五 解析几何
高考总复习(二轮)数学
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聚焦命题·巧突破
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真题再现·明考向
02
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第一篇 专题五 解析几何
高考总复习(二轮)数学
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命题点1 圆锥曲线的定义与标准方程
(1)已知椭圆eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,右顶点为A,上顶点为B,以线段F1A为直径的圆交线段F1B的延长线于点P,若F2B∥AP且线段AP的长为2+eq \r(2),则该椭圆方程为( )
A.eq \f(x2,4)+eq \f(y2,2)=1
B.eq \f(x2,8)+eq \f(y2,3)=1
C.eq \f(x2,5)+eq \f(y2,4)=1
D.eq \f(x2,8)+eq \f(y2,4)=1
(2)(2024·浙江金华模拟)已知抛物线y2=4x的焦点为F,点A(3,2),点P为该抛物线上一动点,则△PAF周长的最小值是( )
A.3+2eq \r(2)
B.3
C.4+2eq \r(2)
D.2+2eq \r(2)+2eq \r(3)
[解析] (1)设椭圆的半个焦距为c,因为点P在以线段F1A为直径的圆上,所以AP⊥PF1,因为F2B∥AP,所以F2B⊥BF1,又因为|F2B|=|BF1|,所以△F1F2B是等腰直角三角形,于是|F2B|=|BF1|=a,cos 45°=eq \f(|OF2|,|BF2|)=eq \f(c,a)=eq \f(\r(2),2),|F1A|=eq \r(2)|AP|,可得a+c=eq \r(2)(2+eq \r(2)),解得a=2eq \r(2),c=2,b2=a2-c2=4,所以椭圆的标准方程为eq \f(x2,8)+eq \f(y2,4)=1.
(2)因为抛物线方程为y2=4x,所以2p=4⇒eq \f(p,2)=1,
所以焦点F(1,0),且抛物线准线方程为x=-eq \f(p,2)=-1.
注意到△PAF的周长为C△PAF=|PF|+|FA|+|PA|,因为A(3,2),F(1,0),所以|FA|=eq \r(3-12+2-02)=2eq \r(2),
所以C△PAF=|PF|+|PA|+2eq \r(2).
因为根据抛物线定义,P点到准线x=-1的距离等于|PF|,故若求周长C△PAF最小值,则求P点到准线x=-1的距离与PA长度之和的最小值即可,由图可知,当P点为过A点作y轴垂线与抛物线的交点时,P点到准线x=-1的距离加PA长度之和最小,最小值为3-(-1)=4,所以周长C△PAF的最小值为4+2eq \r(2).故选C.
[答案] (1)D (2)C
求圆锥曲线标准方程的步骤
(1)设方程:确定圆锥曲线的焦点位置,设出标准方程.
(2)求方程:利用待定系数法求出方程的系数.特别地,当焦点位置无法确定时,抛物线方程常设为y2=2ax或x2=2ayeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(a≠0)),椭圆方程常设为mx2+ny2=1(m>0,n>0,且m≠n),双曲线方程常设为mx2-ny2=1(mn>0).
提醒:(1)双曲线的定义中注意“绝对值”.(2)确定圆锥曲线方程时需注意焦点位置.
【预测练1】
1.(2024·天津卷)已知双曲线eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,P是双曲线右支上一点,且直线PF2的斜率为2,△PF1F2是面积为8的直角三角形,则双曲线的方程为( )
A.eq \f(x2,8)-eq \f(y2,2)=1
B.eq \f(x2,8)-eq \f(y2,4)=1
C.eq \f(x2,2)-eq \f(y2,8)=1
D.eq \f(x2,4)-eq \f(y2,8)=1
解析 由题意可知,∠F1PF2=90°,又直线PF2的斜率为2,可得tan∠PF2F1=eq \f(|PF1|,|PF2|)=2,根据双曲线定义|PF1|-|PF2|=2a,得|PF1|=4a,|PF2|=2a,S△PF1F2=eq \f(1,2)|PF1||PF2|=eq \f(1,2)×4a×2a=4a2,又S△PF1F2=8,所以a2=2,所以|F1F2|2=|PF1|2+|PF2|2=(4a)2+(2a)2=20a2=40.又|F1F2|2=4c2,所以c2=10,又a2+b2=c2,所以b2=8,所以双曲线的方程为eq \f(x2,2)-eq \f(y2,8)=1,故选C.
答案 C
2.(2024·山东日照模拟)已知椭圆C:eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,点A(-2,2)为椭圆C内一点,点Q(a,b)在双曲线E:eq \f(x2,4)-eq \f(y2,4)=1上,若椭圆上存在一点P,使得|PA|+|PF2|=8,则a的取值范围是( )
A.(eq \r(5)+1,5]
B.[3,5]
C.(eq \r(5)+1,2eq \r(5)]
D.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\r(3),\r(5)))
解析 ∵点Q(a,b)在双曲线E:eq \f(x2,4)-eq \f(y2,4)=1,
∴a2-b2=4,∴c=eq \r(a2-b2)=2.
可得右焦点F2(2,0),左焦点F1(-2,0),由椭圆的定义可得2a=|PF1|+|PF2|,即|PF2|=2a-|PF1|,
可得|PA|-|PF1|=8-2a,由||PA|-|PF1||≤|AF1|=2,可得-2≤8-2a≤2,解得3≤a≤5,又点A(-2,2)在椭圆C内,∴eq \f(4,a2)+eq \f(4,b2)<1,解得a>eq \r(5)+1.
∴m的取值范围是(eq \r(5)+1,5].
故选A.
答案 A
命题点2 椭圆、双曲线的几何性质
考向一 离心率问题
(1)(2024·江西鹰潭一模)已知椭圆E:eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的左焦点为F,如图,过点F作倾斜角为60°的直线与椭圆E交于A,B两点,M为线段AB的中点,若5|FM|=|OF|(O为坐标原点),则椭圆E的离心率为( )
A.eq \f(\r(3),3)
B.eq \f(\r(6),3)
C.eq \f(2\r(2),3)
D.eq \f(2\r(7),7)
(2)已知双曲线C:eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0),点P(x0,y0)是直线bx-ay+4a=0上任意一点,若圆(x-x0)2+(y-y0)2=1与双曲线C的右支没有公共点,则双曲线离心率的取值范围是( )
A.(1,2]
B.(1,4]
C.[2,+∞)
D.[4,+∞)
[解析] (1)依题意,椭圆的左焦点为Feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-c,0)),|FM|=eq \f(1,5)|OF|=eq \f(1,5)c,过M作MM′⊥x轴,垂足为M′,由∠MFM′=60°,得|FM′|=eq \f(1,2)|FM|=eq \f(1,10)c,|MM′|=eq \f(\r(3),2)|FM|=eq \f(\r(3),10)c,则Meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(9,10)c,\f(\r(3),10)c)),设Aeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x1,y1)),Beq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x2,y2)),则有eq \f(y1-y2,x1-x2)=tan 60°=eq \r(3),eq \f(x1+x2,2)=-eq \f(9,10)c,eq \f(y1+y2,2)=eq \f(\r(3),10)c,由eq \f(x\o\al(2,1),a2)+eq \f(y\o\al(2,1),b2)=1,eq \f(x\o\al(2,2),a2)+eq \f(y\o\al(2,2),b2)=1,两式相
减得eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x1+x2))\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x1-x2)),a2)+eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(y1+y2))\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(y1-y2)),b2)=0,则有eq \f(b2,a2)=-eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(y1+y2))\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(y1-y2)),\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x1+x2))\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x1-x2)))=-eq \f(\f(\r(3),5)c,-\f(9,5)c)×eq \r(3)=eq \f(1,3),所以e=eq \f(c,a)= eq \r(1-\f(b2,a2))=eq \r(1-\f(1,3))=eq \f(\r(6),3).故选B.
(2)由题意,双曲线C:eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)的一条渐近线方程为y=eq \f(b,a)x,即bx-ay=0,∵P(x0,y0)是直线bx-ay+4a=0上任意一点,则直线bx-ay+4a=0与直线bx-ay=0的距离d=eq \f(4a,\r(a2+b2))=eq \f(4a,c),∵圆(x-x0)2+(y-y0)2=1与双曲线C的右支没有公共点,则d≥1,∴eq \f(4a,c)≥1,即e=eq \f(c,a)≤4,故e的取值范围为(1,4],故选B.
[答案] (1)B (2)B
确定椭圆和双曲线的离心率的值或范围,其关键就是确立一个关于a,b,c的等量关系或不等关系,然后用a,c代换b,进而求eq \f(c,a)的值或范围.
考向二 椭圆、双曲线的几何性质
(1)(2024·江苏名校联盟)已知点F1,F2分别是椭圆eq \f(x2,25)+eq \f(y2,16)=1的左、右焦点,点M是该椭圆上的一个动点,那么|eq \o(MF1,\s\up16(→))+eq \o(MF2,\s\up16(→))|的最小值是( )
A.4
B.6
C.8
D.10
(2)(多选)(2024·河南新乡二模)如图,已知双曲线C:eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-3,0)),F2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3,0)),点A在C上,点B在y轴上,A,F2,B三点共线,若直线BF1的斜率为eq \r(3),直线AF1的斜率为-eq \f(5\r(3),11),则( )
A.C的渐近线方程为y=±eq \f(\r(5),2)x
B.|AB|=16
C.△ABF1的面积为16eq \r(3)
D.△AF1F2内接圆的半径为eq \r(3)
[解析] (1)设M(x0,y0),F1(-3,0),F2(3,0).则eq \o(MF1,\s\up16(→))=(-3-x0,-y0),eq \o(MF2,\s\up16(→))=(3-x0,-y0),所以eq \o(MF1,\s\up16(→))+eq \o(MF2,\s\up16(→))=(-2x0,-2y0),|eq \o(MF1,\s\up16(→))+eq \o(MF2,\s\up16(→))|=eq \r(4x\o\al(2,0)+4y\o\al(2,0))= eq \r(4×25\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(y\o\al(2,0),16)))+4y\o\al(2,0))= eq \r(100-\f(9,4)y\o\al(2,0)),因为点M在椭圆上,所以0≤yeq \o\al(2,0)≤16,所以当yeq \o\al(2,0)=16时,|eq \o(MF1,\s\up16(→))+eq \o(MF2,\s\up16(→))|取最小值为8.故选C.
(2)对于A,依题意,直线BF1的斜率为eq \r(3),所以∠BF1F2=eq \f(π,3),又|BF1|=|BF2|,所以△BF1F2为等边三角形,故|BF1|=|BF2|=|F1F2|=2c=6,∠BF2F1=eq \f(π,3),在△AF1F2中,tan∠F2F1A=eq \f(5\r(3),11)>0,∠F2F1A为锐角,所以sin∠F2F1A=eq \f(5\r(3),14),cos∠F2F1A=eq \f(11,14),所以sin A=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,3)-∠F2F1A))=eq \f(\r(3),2)×eq \f(11,14)-eq \f(1,2)×eq \f(5\r(3),14)=eq \f(3\r(3),14),根据正弦定理可得eq \f(|F1F2|,sin A)=eq \f(|AF1|,sin∠F1F2A)=eq \f(|AF2|,sin∠F2F1A),即eq \f(6,\f(3\r(3),14))=eq \f(|AF1|,\f(\r(3),2))=eq \f(|AF2|,\f(5\r(3),14)),解得|AF1|=14,|AF2|
=10,所以2a=4,即a=2,b=eq \r(c2-a2)=eq \r(5),所以双曲线C的方程为eq \f(x2,4)-eq \f(y2,5)=1,对于A、B,C的渐近线方程为y=±eq \f(\r(5),2)x,|AB|=6+10=16,故A、B正确;
对于C,△ABF1的面积为eq \f(1,2)|BF1|·|AB|sin eq \f(π,3)=eq \f(1,2)×6×16×sin eq \f(π,3)=24eq \r(3),故C错误;
对于D,△AF1F2的面积为eq \f(1,2)×6×14×eq \f(5\r(3),14)=15eq \r(3),所以△AF1F2内接圆的半径为eq \f(15\r(3),\f(1,2)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(6+10+14)))=eq \r(3),故D正确.故选ABD.
答案 (1)C (2)ABD
求双曲线渐近线方程的关键在于求eq \f(b,a)或eq \f(a,b)的值,也可将双曲线方程中等号右边的“1”变为“0”,然后因式分解得到.
【预测练2】
1.(多选)(2024·河南TOP二十名校质检)已知双曲线E:eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,24)=1(a>0)的左、右焦点分别为F1,F2,|F1F2|=10,过F1的直线l与E的右支交于点P,若∠F1PF2=eq \f(π,2),则( )
A.E的渐近线方程为y=±2eq \r(6)x
B.3|PF1|=4|PF2|
C.直线l的斜率为±eq \f(4,3)
D.P的坐标为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(7,5),\f(24,5)))或eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(7,5),-\f(24,5)))
解析 对于A选项,|F1F2|=2eq \r(a2+24)=10,且a>0,解得a=1,又因为b=2eq \r(6),故双曲线E的渐近线方程为y=±eq \f(b,a)x=±2eq \r(6)x,A正确;
对于B选项,因为点P在右支上,则|PF1|-|PF2|=2a=2 ①,
又因为∠F1PF2=eq \f(π,2),则|PF1|2+|PF2|2=|F1F2|2=100 ②,
联立①②可得|PF1|=8,|PF2|=6,所以3|PF1|=4|PF2|,B正确;
对于C选项,若点P在第一象限,则直线l的斜率为kPF1=tan∠PF1F2=eq \f(|PF2|,|PF1|)=eq \f(6,8)=eq \f(3,4),若点P在第四象限,由对称性可知,直线l的斜率为kPF1=-eq \f(3,4).
综上所述,直线l的斜率为±eq \f(3,4),C错误;
对于D选项,设点P(x,y),则x>1,且x2-eq \f(y2,24)=1,可得y2=24x2-24,所以|PF1|=eq \r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+5))2+y2)=eq \r(x2+10x+25+24x2-24)=eq \r(25x2+10x+1)=5x+1=8,解得x=eq \f(7,5),则y2=24×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(7,5)))2-24=eq \f(242,25),可得y=±eq \f(24,5),
即点Peq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(7,5),±\f(24,5))),D正确.故选ABD.
答案 ABD
2.已知椭圆C:eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,P是C上一点,且PF2⊥F1F2,H是线段PF1上靠近F1的三等分点,且eq \o(OH,\s\up16(→))·eq \o(PF1,\s\up16(→))=0,则C的离心率为________.
解析 由题意,不妨设点P在第一象限,如图.
因为PF2⊥F1F2,则|PF2|=eq \f(b2,a),|PF1|=2a-eq \f(b2,a)=eq \f(a2+c2,a),|HF1|=eq \f(1,3)|PF1|=eq \f(a2+c2,3a).
因为eq \o(OH,\s\up16(→))·eq \o(PF1,\s\up16(→))=0,则OH⊥PF1,可知△PF1F2∽△OF1H,则eq \f(|F2F1|,|PF1|)=eq \f(|HF1|,|OF1|),即eq \f(2c,\f(a2+c2,a))=eq \f(\f(a2+c2,3a),c),整理得c2-eq \r(6)ac+a2=0.
由e=eq \f(c,a)得e2-eq \r(6)e+1=0,解得e=eq \f(\r(6)-\r(2),2)或e=eq \f(\r(6)+\r(2),2)>1(舍去),所以C的离心率为eq \f(\r(6)-\r(2),2).
答案 eq \f(\r(6)-\r(2),2)
命题点3 抛物线的几何性质
(多选)(2024·广东广州三模)抛物线有如下光学性质:由其焦点射出的光线经抛物线反射后,沿平行于抛物线对称轴的方向射出;反之,平行于抛物线对称轴的入射光线经抛物线反射后必过抛物线的焦点.已知抛物线r:y2=x,O为坐标原点,一束平行于x轴的光线l1从点Peq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(41,16),1))射入,经过r上的点A(x1,y1)反射后,再经r上另一点B(x2,y2)反射,沿直线l2射出,经过点Q,则( )
A.y1y2=-1
B.|AB|=eq \f(25,16)
C.PB平分∠ABQ
D.延长AO交直线x=-eq \f(1,4)于点C,则C,B,Q三点共线
[解析] 如图,设抛物线的焦点为F,则Feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4),0)).因为Peq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(41,16),1)),且l1∥x轴,所以A(1,1),所以直线AF:y=eq \f(1-0,1-\f(1,4))
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(1,4)))=eq \f(4,3)x-eq \f(1,3).由eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(y=\f(4,3)x-\f(1,3),,y2=x,))
可得y2-eq \f(3,4)y-eq \f(1,4)=0,故y1y2=-eq \f(1,4),A错误.因为y1=1,所以y2=-eq \f(1,4),故Beq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,16),-\f(1,4))),故|AB|=1+eq \f(1,16)+eq \f(1,2)=eq \f(25,16),故B正确.因为|AP|=eq \f(41,16)-1=eq \f(25,16)=|AB|,故△APB为等腰三角形,故∠ABP=∠APB,而l1∥l2,故∠PBQ=∠APB,即
∠ABP=∠PBQ,故PB平分∠ABQ,故C正确.直线AO:y=x,由eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(y=x,,x=-\f(1,4),))可得Ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,4),-\f(1,4))),故yC=yB,所以C,B,Q三点共线,故D正确.故选BCD.
[答案] BCD
利用抛物线的几何性质解题时,要注意利用定义构造与焦半径相关的几何图形(如三角形、直角梯形等)来沟通已知量与p的关系,灵活运用抛物线的焦点弦的特殊结论,使问题简单化且减少数学运算.
【预测练3】
1.(2024·江苏扬州第二次调研)设抛物线C:y2=4x的焦点为F,C的准线与x轴交于点A,过A的直线与C在第一象限的交点为M,N,且|FM|=3|FN|,则直线MN的斜率为( )
A.eq \f(\r(3),2)
B.eq \f(1,2)
C.eq \f(\r(3),3)
D.eq \f(2,3)
解析 根据题意可得抛物线C:y2=4x的焦点F(1,0),准线方程为x=-1,
则有A(-1,0),设MN直线方程为y=keq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+1)),k>0,联立eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(y=k\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+1)),,y2=4x,))可得k2x+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2k2-4))x+k2=0,则Δ=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2k2-4))2-4k2·k2=-16(k-1)·(k+1)>0,得-1<k<1,故0<k<1,设Meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x1,y1)),Neq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x2,y2)),0<x2<x1,x1+x2=eq \f(4-2k2,k2),x1x2=1,M到准线距离为|MM′|,N到准线距离为|NN′|,
又|FM|=3|FN|,有|MM′|=3|NN′|,即1+x1=3eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1+x2)),得x1=2+3x2,∴x1x2=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2+3x2))x2=1,又0<x2<x1,解得x2=eq \f(1,3),x1=3,∴x1+x2=eq \f(4-2k2,k2)=3+eq \f(1,3),又k>0,解得k=eq \f(\r(3),2).故选A.
答案 A
2.(多选)过点P(4,0)的直线l交抛物线C:y2=4x于A,B两点,线段AB的中点为Meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x0,y0)),抛物线的焦点为F,下列说法正确的是( )
A.以AB为直径的圆过坐标原点
B.eq \o(FA,\s\up16(→))·eq \o(FB,\s\up16(→))<0
C.若直线l的斜率存在,则斜率为eq \f(2,y0)
D.若y0=2,则|AF|+|BF|=12
解析 由题意可知直线l斜率不为0,设A(x1,y1),B(x2,y2),l:x=my+4,联立eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=my+4,,y2=4x))得y2-4my-16=0,则y1+y2=4m,y1y2=-16,x1+x2=meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(y1+y2))+8=4m2+8,x1x2=m2y1y2+4meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(y1+y2))+16=16,因为eq \o(OA,\s\up16(→))·eq \o(OB,\s\up16(→))=x1x2+y1y2=0,所以OA⊥OB,以AB为直径的圆过坐标原点,A说法正确;eq \o(FA,\s\up16(→))·eq \o(FB,\s\up16(→))=(x1-1,y1)·(x2-1,y2)=x1x2-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x1+x2))+1+y1y2=-4m2-7<0,B说法正确;因为Meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x0,y0))为线段AB中点,所以M(2m2+4,2m),若直线l的斜率存在,则m≠0,直线l:y=eq \f(1,m)x-eq \f(4,m)的斜率k=eq \f(1,m)=eq \f(2,y0),C说法正确;若y0=2,则m=1,由抛物线的定义可得|AF|+|BF|=x1+x2+p=14,D说法错误;故选ABC.
答案 ABC
1.(2024·全国甲卷·理)已知双曲线的两个焦点分别为(0,4),(0,-4),点(-6,4)在该双曲线上,则该双曲线的离心率为( )
A.4
B.3
C.2
D.eq \r(2)
解析 解法一(方程组法) 根据焦点坐标可知c=4,根据焦点在y轴上,可设双曲线的方程为eq \f(y2,a2)-eq \f(x2,b2)=1(a>0,b>0),则eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(\f(16,a2)-\f(36,b2)=1,,a2+b2=16,))
得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a=2,,b=2\r(3),))所以离心率e=eq \f(c,a)=2.
解法二(定义法) 根据双曲线的定义,得2a=|eq \r(-6-02+4-42)-eq \r(-6-02+4+42)|=|6-10|=4,根据焦点坐标可知c=4,所以离心率e=eq \f(2c,2a)=eq \f(8,4)=2.
答案 C
2.(2024·新课标Ⅱ卷)已知曲线C:x2+y2=16(y>0),从C上任意一点P向x轴作垂线段PP′,P′为垂足,则线段PP′的中点M的轨迹方程为( )
A.eq \f(x2,16)+eq \f(y2,4)=1(y>0)
B.eq \f(x2,16)+eq \f(y2,8)=1(y>0)
C.eq \f(y2,16)+eq \f(x2,4)=1(y>0)
D.eq \f(y2,16)+eq \f(x2,8)=1(y>0)
解析 解法一(代入法) 设M(x0,y0),则P(x0,2y0),因为点P在曲线C上,所以xeq \o\al(2,0)+(2y0)2=16(y0>0),即eq \f(x\o\al(2,0),16)+eq \f(y\o\al(2,0),4)=1(y0>0),所以线段PP′的中点M的轨迹方程为eq \f(x2,16)+eq \f(y2,4)=1(y>0),故选A.
解法二(数形结合法) 由题意可知把曲线C上所有点的纵坐标缩短至原来的一半,横坐标不变,即可得到点M的轨迹.曲线C为半圆,则点M的轨迹为椭圆(x轴上方部分),其中长半轴长为4,短半轴长为2,故选A.
答案 A
3.(多选)(2024·新课标Ⅰ卷)设计一条美丽的丝带,其造型
A.a=-2
B.点(2eq \r(2),0)在C上
C.C在第一象限的点的纵坐标的最大值为1
D.当点(x0,y0)在C上时,y0≤eq \f(4,x0+2)
解析 (定义法+逻辑推理法+放缩法) 因为坐标原点O在曲线C上,所以2×|a|=4,又a<0,所以a=-2,所以A正确.
因为点(2eq \r(2),0)到点F(2,0)的距离与到定直线x=-2的距离之积为(2eq \r(2)-2)(2eq \r(2)+2)=4,所以点(2eq \r(2),0)在曲线C上,所以B正确.
设P(x,y)(x>0,y>0)是曲线C在第一象限的点,则有eq \r(x-22+y2)(x+2)=4,所以y2=eq \f(16,x+22)-(x-2)2,令f(x)=eq \f(16,x+22)-(x-2)2,则f′(x)=-eq \f(32,x+23)-2(x-2),因为f(2)=1,且f′(2)<0,所以函数f(x)在x=2附近单调递减,(若f′(x0)>0,则函数f(x)在x=x0附近单调递增;若f′(x0)<0,则函数f(x)在x=x0附近单调递减)即必定存在一小区间(2-ε,2+ε)使得f(x)单调递减,所以在区间(2-ε,2)上均有f(x)>1,所以P(x,y)的纵坐标的最大值一定大于1,所以C错误.
因为点(x0,y0)在C上,所以x0>-2且eq \r(x0-22+y\o\al(2,0))(x0-2)=4,得yeq \o\al(2,0)=eq \f(16,x0+22)-(x0-2)2≤eq \f(16,x0+22),所以 y0≤|y0|≤ eq \r(\f(16,x0+22))=eq \f(4,x0+2),所以D正确.综上,选ABD.
答案 ABD
4.(多选)(2024·新课标Ⅱ卷)抛物线C:y2=4x的准线为l,P为C上动点.过P作⊙A:x2+(y-4)2=1的一条切线,Q为切点.过P作l的垂线,垂足为B.则( )
A.l与⊙A相切
B.当P,A,B三点共线时,|PQ|=eq \r(15)
C.当|PB|=2时,PA⊥AB
D.满足|PA|=|PB|的点P有且仅有2个
解析 (数形结合法) 对于A,易知l:x=-1,故l与⊙A相切,故A正确;
对于B,A(0,4),⊙A的半径r=1,当P,A,B三点共线时,P(4,4),所以|PA|=4,|PQ|=eq \r(|PA|2-r2)=eq \r(42-12)=eq \r(15),故B正确;
对于C,当|PB|=2时,P(1,2),B(-1,2)或P(1,-2),B(-1,-2),易知PA与AB不垂直,故C错误;
对于D,记抛物线C的焦点为F,连接AF,PF,易知F(1,0),由抛物线定义可知|PF|=|PB|,因为|PA|=|PB|,所以|PA|=|PF|,所以点P在线段AF的中垂线上,线段AF的中垂线方程为y=eq \f(1,4)x+eq \f(15,8),即x=4y-eq \f(15,2),代入y2=4x可得y2-16y+30=0,解得y=8±eq \r(34),易知满足条件的点P有且仅有两个,故D正确.故选ABD.
答案 ABD
5.(2024·新课标Ⅰ卷)设双曲线C:eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,过F2作平行于y轴的直线交C于A,B两点,若|F1A|=13,|AB|=10,则C的离心率为________.
解析 解法一(直接法) 由|AB|=10及双曲线的对称性得|AF2|=eq \f(|AB|,2)=5,因为|AF1|=13,所以2a=|AF1|-|AF2|=13-5=8,2c=|F1F2|=eq \r(|AF1|2-|AF2|2)=eq \r(132-52)=12,所以a=4,c=6,则C的离心率e=eq \f(c,a)=eq \f(6,4)=eq \f(3,2).
解法二(二级结论) 因为|AB|=10,所以eq \f(2b2,a)=10,所以eq \f(b2,a)=eq \f(c2-a2,a)=5,又|AF1|=13,所以|F1F2|=2c=eq \r(|AF1|2-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(|AB|,2)))2)=12,得c=6,所以a2+5a-36=0,得a=4,所以C的离心率e=eq \f(c,a)=eq \f(6,4)=eq \f(3,2).
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(二级结论:椭圆和双曲线的通径长均为\f(2b2,a)))
答案 eq \f(3,2)
6.(2023·新课标Ⅰ卷)已知双曲线C:eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1,F2.点A在C上,点B在y轴上,eq \o(F1A,\s\up16(→))⊥eq \o(F1B,\s\up16(→)),eq \o(F2A,\s\up16(→))=-eq \f(2,3)
eq \o(F2B,\s\up16(→)),则C的离心率为________.
解析 解法一 依题意,设eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(AF2))=2m,则eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(BF2))=3m=eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(BF1)),eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(AF1))=2a+2m,在Rt△ABF1中,9m2+(2a+2m)2=25m2,则(a+3m)·(a-m)=0,故a=m或a=-3m(舍去),所以eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(AF1))=4a,eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(AF2))=2a,eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(BF2))=eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(BF1))=3a,则eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(AB))=5a,故cos∠F1AF2=eq \f(\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(AF1)),\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(AB)))=eq \f(4a,5a)=eq \f(4,5),所以在△AF1F2中,cos∠F1AF2=eq \f(16a2+4a2-4c2,2×4a×2a)=eq \f(4,5),整理得5c2=9a2,故e=eq \f(c,a)=eq \f(3\r(5),5).
解法二 依题意,得F1(-c,0),F2(c,0),令Aeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x0,y0)),B(0,t),因为eq \o(F2A,\s\up16(→))=-eq \f(2,3)
eq \o(F2B,\s\up16(→)),所以eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x0-c,y0))=-eq \f(2,3)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-c,t)),则x0=eq \f(5,3)c,y0=-eq \f(2,3)t,又eq \o(F1A,\s\up16(→))⊥eq \o(F1B,\s\up16(→)),所以eq \o(F1A,\s\up16(→))·eq \o(F1B,\s\up16(→))=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(8,3)c,-\f(2,3)t))(c,t)=eq \f(8,3)c2-eq \f(2,3)t2=0,则t2=4c2,又点A在C上,则eq \f(\f(25,9)c2,a2)-eq \f(\f(4,9)t2,b2)=1,整理得eq \f(25c2,9a2)-eq \f(4t2,9b2)=1,则eq \f(25c2,9a2)-eq \f(16c2,9b2)=1,所以25c2b2-16c2a2=9a2b2,即25c2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(c2-a2))-16a2c2=9a2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(c2-a2)),整理得25c4-50a2c2+9a4=0,则eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(5c2-9a2))
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(5c2-a2))=0,解得5c2=9a2或5c2=a2,又e>1,所以e=eq \f(3\r(5),5)或e=eq \f(\r(5),5)(舍去),故e=eq \f(3\r(5),5).故答案为eq \f(3\r(5),5).
答案 eq \f(3\r(5),5)
$$