内容正文:
专题15 圆锥曲线的标准方程与几何性质
【考点1 利用定义求椭圆轨迹方程】
【考点2 椭圆的"焦点三角形"问题】
【考点3 椭圆中的距离和差最值问题】
【考点4 椭圆标准方程形式与求解】
【考点5 求椭圆的离心率或范围】
【考点6 利用定义求双曲线轨迹方程】
【考点7 双曲线的"焦点三角形"问题】
【考点8 双曲线中的距离和差最值问题】
【考点9 双曲线的标准方程形式与求解】
【考点10抛物线的定义及应用】
【考点11求抛物线的标准方程】
【考点12抛物线中的距离和差最值问题】
【考点13 抛物线的几何性质及应用】
知识点1 椭圆
1、椭圆的定义
(1)平面内与两个定点F1,F2的距离的和等于常数(大于|F1F2|)的点的轨迹叫做椭圆.这两个定点叫做椭圆的焦点,两焦点间的距离叫做椭圆的焦距.
(2)集合P={M||MF1|+|MF2|=2a},|F1F2|=2c,其中a,c为常数且a>0,c>0.
①当2a>|F1F2|时,M点的轨迹为椭圆;
②当2a=|F1F2|时,M点的轨迹为线段F1F2;
③当2a<|F1F2|时,M点的轨迹不存在.
2、椭圆的标准方程和几何性质
标准方程
+=1(a>b>0)
+=1(a>b>0)
图形
性
质
范围
-a≤x≤a
-b≤y≤b
-b≤x≤b
-a≤y≤a
对称性
对称轴:坐标轴;对称中心:原点
顶点
A1(-a,0),A2(a,0),
B1(0,-b),B2(0,b)
A1(0,-a),A2(0,a),
B1(-b,0),B2(b,0)
离心率
e=,且e∈(0,1)
a,b,c的关系
c2=a2-b2
3、椭圆中的几个常用结论
(1)过椭圆焦点垂直于长轴的弦是最短的弦,长为,过焦点最长弦为长轴.
(2)过原点最长弦为长轴长2a,最短弦为短轴长2b.
(3)与椭圆+=1(a>b>0)有共同焦点的椭圆方程为+=1(λ>-b2).
(4)焦点三角形:椭圆上的点P(x0,y0)与两焦点F1,F2构成的△PF1F2叫做焦点三角形.
若r1=|PF1|,r2=|PF2|,∠F1PF2=θ,△PF1F2的面积为S,则在椭圆+=1(a>b>0)中:
①当r1=r2,即点P为短轴端点时,θ最大;
②S=|PF1||PF2|sin θ=c|y0|,当|y0|=b,即点P为短轴端点时,S取得最大值,最大值为bc;
③△PF1F2的周长为2(a+c).
知识点2 双曲线
1、双曲线的定义
(1)平面内与两个定点F1,F2(|F1F2|=2c>0)的距离之差的绝对值为非零常数2a(2a<2c)的点的轨迹叫做双曲线.这两个定点叫做双曲线的焦点.
(2)集合P={M|||MF1|-|MF2||=2a},|F1F2|=2c,其中a,c为常数且a>0,c>0.
①当2a<|F1F2|时,M点的轨迹是双曲线;
②当2a=|F1F2|时,M点的轨迹是两条射线;
③当2a>|F1F2|时,M点不存在.
2、双曲线的标准方程和几何性质
标准方程
-=1(a>0,b>0)
-=1(a>0,b>0)
图形
性质
范围
x≥a或x≤-a,y∈R
y≤-a或y≥a,x∈R
对称性
对称轴:坐标轴,对称中心:原点
顶点
A1(-a,0),A2(a,0)
A1(0,-a),A2(0,a)
渐近线
y=±x
y=±x
离心率
e=,e∈(1,+∞)
实、虚轴
线段A1A2叫做双曲线的实轴,它的长|A1A2|=2a;
线段B1B2叫做双曲线的虚轴,它的长|B1B2|=2b;
a叫做双曲线的实半轴长,b叫做双曲线的虚半轴长
a,b,c的关系
c2=a2+b2(c>a>0,c>b>0)
3、双曲线中的几个常用结论
(1)双曲线的焦点到其渐近线的距离为b.
(2)若P是双曲线右支上一点,F1,F2分别为双曲线的左、右焦点,则|PF1|min=a+c,|PF2|min=c-a.
(3)同支的焦点弦中最短的为通径(过焦点且垂直于长轴的弦),其长为,异支的弦中最短的为实轴,其长为2a.
(4)设P,A,B是双曲线上的三个不同的点,其中A,B关于原点对称,直线PA,PB斜率存在且不为0,则直线PA与PB的斜率之积为.
(5)P是双曲线上不同于实轴两端点的任意一点,F1,F2分别为双曲线的左、右焦点,则,其中θ为∠F1PF2.
(6)等轴双曲线
①定义:中心在原点,以坐标轴为对称轴,实半轴长与虚半轴长相等的双曲线叫做等轴双曲线.
②性质:a=b;e=;渐近线互相垂直;等轴双曲线上任意一点到中心的距离是它到两焦点距离的等比中项.
(7)共轭双曲线
①定义:若一条双曲线的实轴和虚轴分别是另一条双曲线的虚轴和实轴,那么这两条双曲线互为共轭双曲线.
②性质:它们有共同的渐近线;它们的四个焦点共圆;它们的离心率的倒数的平方和等于1.
知识点3 抛物线
1、抛物线的定义:满足以下三个条件的点的轨迹是抛物线:
(1)在平面内;(2)动点到定点F的距离与到定直线l的距离相等;(3)定点不在定直线上.
2、抛物线的标准方程与几何性质
标准
方程
y2=2px
(p>0)
y2=-2px
(p>0)
x2=2py
(p>0)
x2=-2py
(p>0)
p的几何意义:焦点F到准线l的距离
图形
顶点
O(0,0)
对称轴
y=0
x=0
焦点
F
F
F
F
离心率
e=1
准线方程
x=-
x=
y=-
y=
范围
x≥0,y∈R
x≤0,y∈R
y≥0,x∈R
y≤0,x∈R
焦半径
(其中P(x0,y0))
|PF|=x0+
|PF|=-x0+
|PF|=y0+
|PF|=-y0+
3、抛物线中的几何常用结论
(1)设AB是过抛物线y2=2px(p>0)焦点F的弦.
①以弦AB为直径的圆与准线相切.
②以AF或BF为直径的圆与y轴相切.
③通径:过焦点垂直于对称轴的弦,长等于2p,通径是过焦点最短的弦.
(2)过x2=2py的准线上任意一点D作抛物线的两条切线,切点分别为A,B,则直线AB过点.
【考点1 利用定义求椭圆轨迹方程】
【典例1】设椭圆上一点P到其左焦点的距离为3,到右焦点的距离为1,则P点到右准线的距离为
A.6 B.2 C. D.
【变式1-1】设为椭圆的两个焦点,点在上,若,则( )
A.1 B.2 C.4 D.5
【变式1-2】已知是椭圆C的两个焦点,过且垂直于x轴的直线交C于A、B两点,且,则的方程为( )
A. B. C. D.
【变式1-3】已知,B是圆(F为圆心)上一动点.线段AB的垂直平分线交BF于P,则动点P的轨迹方程为 .
【考点2 椭圆的"焦点三角形"问题】
【典例2】已知椭圆,C的上顶点为A,两个焦点为,,离心率为.过且垂直于的直线与C交于D,E两点,,则的周长是 .
【变式2-1】已知、是椭圆(>>0)的两个焦点,为椭圆上一点,且.若的面积为9,则= .
【考点3 椭圆中的距离和差最值问题】
【典例3】已知是椭圆的左焦点,为椭圆上任意一点,点,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【变式3-1】已知点在椭圆上,点,则的最大值为( )
A. B.4 C. D.5
【变式3-2】设为椭圆上一动点,分别为椭圆的左、右焦点,,则的最小值为( )
A.8 B.7 C.6 D.4
【变式3-3】已知椭圆的右焦点为是椭圆上任意一点,点,则的周长的最大值为( )
A. B.14 C. D.
【考点4 椭圆标准方程形式与求解】
【典例4】已知椭圆的焦点为,为椭圆上一点且的周长为.
(1)求椭圆的方程.
(2)若直线过点交椭圆于两点,且线段的垂直平分线与轴的交点
(i)求直线的方程;
(ii)已知点,求的面积.
【变式4-1】若方程表示椭圆,则实数的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【变式4-2】已知椭圆的左、右焦点分别为,,且椭圆经过点.过点且斜率不为0的直线交椭圆于,两点,过点和的直线与椭圆的另一个交点为.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若直线的倾斜角为90°,求的值.
【考点5 求椭圆的离心率或范围】
【典例5】设椭圆的焦点为,,是椭圆上一点,且,若的外接圆和内切圆的半径分别为,,当时,椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
【变式5-1】多选题已知圆锥曲线的离心率为方程的根,则实数的值可能是( )
A. B. C.6 D.
【考点6 利用定义求双曲线轨迹方程】
【典例6】在平面直角坐标系中,点F的坐标为,以线段FP为直径的圆与圆相切,则动点P的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
【变式6-1】已知,,设点P是圆上的点,若动点Q满足:,,则Q的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
【考点7 双曲线的"焦点三角形"问题】
【典例7】设,是双曲线 的左,右焦点,过的直线与轴和的右支分别交于点,,若是正三角形,则( )
A.2 B.4 C.8 D.16
【变式7-1】设,是双曲线C:的左,右焦点,过的直线与y轴和C的右支分别交于点P,Q,若是正三角形,则( )
A.2 B.4 C.8 D.16
【变式7-2】已知是双曲线的右焦点,是左支上一点,,当周长最小时,该三角形的面积为( )
A. B. C. D.
【变式7-3】已知点P在双曲线上,,分别是双曲线C的左、右焦点,若的面积为45,则 .
【考点8 双曲线中的距离和差最值问题】
【典例8】在平面直角坐标系中,已知点A坐标为,若动点P位于y轴右侧,且到两定点,的距离之差为定值4,则周长的最小值为( )
A. B. C. D.
【变式8-1】已知双曲线的左焦点为,渐近线方程为,焦距为8,点的坐标为,点为的右支上的一点,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【考点9 双曲线的标准方程形式与求解】
【典例9】在平面直角坐标系中,已知点,,点到的距离比到的距离大2,点的轨迹为曲线.
(1)求的方程;
(2)过点且斜率不为0的直线与交于两点,与点关于原点对称,求直线与斜率的比值.
【变式9-1】已知双曲线的实轴长为,点在双曲线上.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)过点且斜率为的直线与双曲线的另一个交点为,求.
【变式9-2】已知双曲线的右焦点为,过点的直线交双曲线于、两点.若的中点坐标为,则的方程为( )
A. B.
C. D.
【考点10抛物线的定义及应用】
【典例10】下列拋物线中,焦点坐标为的是( )
A. B.
C. D.
【变式10-1】已知点为抛物线:的焦点,点在抛物线上,且,则抛物线的方程为( )
A. B. C. D.
【变式10-2】平面上动点M到定点的距离比M到轴的距离大3,则动点M满足的方程为 .
【考点11求抛物线的标准方程】
【典例11】已知抛物线,过抛物线上点且斜率为的直线与抛物线仅有一个交点.
(1)求抛物线的方程;
(2)求的值.
【变式11-1】已知点在抛物线上,也在斜率为1的直线上.
(1)求抛物线和直线的方程;
(2)若点在抛物线上,且关于直线对称,求直线的方程.
【考点12抛物线中的距离和差最值问题】
【典例12】设点,动点P在抛物线上,记P到直线的距离为d,则的最小值为( )
A.1 B.3 C. D.
【变式12-1】已知是抛物线上的两个动点,,的中点到轴距离的最小值为,则( )
A. B. C. D.1
【变式12-2】已知抛物线方程为:,焦点为.圆的方程为,设为抛物线上的点, 为圆上的一点,则的最小值为( )
A.6 B.7 C.8 D.9
【变式12-3】已知过抛物线的焦点且倾斜角为的直线交于两点,是的中点,点是上一点,若点的纵坐标为1,直线,则到的准线的距离与到的距离之和的最小值为( )
A. B. C. D.
【考点13 抛物线的几何性质及应用】
【典例13】在平面直角坐标系内,已知,,为动点,的面积为,记动点P的轨迹为W.
(1)求W的方程;
(2)经过的直线与W交于点A,B,过点A作斜率为2的直线与W的另一个交点为C,求证:直线恒过定点.
【变式13-1】在平面直角坐标系中,动点C到点的距离与到直线的距离相等.
(1)求动点C的轨迹方程;
(2)若直线与动点C的轨迹交于P,Q两点,当的面积为2时,求直线l的方程.
【变式13-2】在平面直角坐标系中,顶点在原点的抛物线经过点.
(1)求抛物线的方程;
(2)若抛物线不经过第二象限,且经过点的直线交抛物线于,,两点(),过作轴的垂线交线段于点.
①当经过抛物线的焦点时,求直线的方程;
②求点A到直线的距离的最大值.
【变式13-3】如图所示,抛物线的准线过点,
(1)求抛物线的标准方程;
(2)若角为锐角,以角为倾斜角的直线经过抛物线的焦点,且与抛物线交于A、B两点,作线段的垂直平分线交轴于点,证明:为定值,并求此定值.
1.已知椭圆,则“”是“椭圆的离心率为”的( )
A.充要条件 B.充分不必要条件
C.必要不充分条件 D.既不充分也不必要条件
2.已知椭圆,过原点斜率不为0的直线交E于A,B两点,过A作x轴的垂线,垂足为M,直线交椭圆E于另一点D,记直线,的斜率分别为,,若,则E的离心率为( )
A. B. C. D.
3.已知椭圆(a>b>0)的离心率为,则=( )
A. B.
C. D.
4.已知椭圆:,过左焦点作直线与圆:相切于点,与椭圆在第一象限的交点为,且,则椭圆离心率为 .
5.已知椭圆C:,点M与C的焦点不重合,若M关于C的焦点的对称点分别为A,B,线段MN的中点在C上,则 .
6.在平面直角坐标系xOy中,点P到两点,的距离之和等于4,设点P的轨迹为C.
(Ⅰ)写出C的方程;
(Ⅱ)设直线y=kx+1与C交于A,B两点.k为何值时 ?此时的值是多少?
7.已知是双曲线的左焦点,,是双曲线右支上的动点,则的最小值为 .
8.已知抛物线C:y=,直线:,:,M为C上的动点,则点M到与的距离之和的最小值为 .
9.抛物线的焦点为F,点为该抛物线上的动点,点,则的最大值是 .
10.若点A在焦点为F的抛物线上,且,点P为直线上的动点,则的最小值为 .
11.已知椭圆的离心率为,点在上.
(1)求椭圆的方程:
(2)过点的直线交椭圆于,两点(异于点),过点作轴的垂线与直线交于点,设直线,的斜率分别为,.证明:
(i)为定值:
(ii)直线过线段的中点.
12.已知圆:,圆:,圆与圆、圆外切,
(1)求圆心的轨迹方程
(2)若过点且斜率的直线与交与两点,线段的垂直平分线交轴与点,证明的值是定值.
13.已知P为双曲线C:上一点,O为坐标原点,线段OP的垂直平分线与双曲线C相切.
(1)若点P是直线与圆的交点,求a;
(2)求的取值范围.
14.设,为曲线上两点,与的横坐标之和为4.
(1)若与的纵坐标之和为4,求直线的方程.
(2)证明:线段的垂直平分线过定点.
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专题15 圆锥曲线的标准方程与几何性质
【考点1 利用定义求椭圆轨迹方程】
【考点2 椭圆的"焦点三角形"问题】
【考点3 椭圆中的距离和差最值问题】
【考点4 椭圆标准方程形式与求解】
【考点5 求椭圆的离心率或范围】
【考点6 利用定义求双曲线轨迹方程】
【考点7 双曲线的"焦点三角形"问题】
【考点8 双曲线中的距离和差最值问题】
【考点9 双曲线的标准方程形式与求解】
【考点10抛物线的定义及应用】
【考点11求抛物线的标准方程】
【考点12抛物线中的距离和差最值问题】
【考点13 抛物线的几何性质及应用】
知识点1 椭圆
1、椭圆的定义
(1)平面内与两个定点F1,F2的距离的和等于常数(大于|F1F2|)的点的轨迹叫做椭圆.这两个定点叫做椭圆的焦点,两焦点间的距离叫做椭圆的焦距.
(2)集合P={M||MF1|+|MF2|=2a},|F1F2|=2c,其中a,c为常数且a>0,c>0.
①当2a>|F1F2|时,M点的轨迹为椭圆;
②当2a=|F1F2|时,M点的轨迹为线段F1F2;
③当2a<|F1F2|时,M点的轨迹不存在.
2、椭圆的标准方程和几何性质
标准方程
+=1(a>b>0)
+=1(a>b>0)
图形
性
质
范围
-a≤x≤a
-b≤y≤b
-b≤x≤b
-a≤y≤a
对称性
对称轴:坐标轴;对称中心:原点
顶点
A1(-a,0),A2(a,0),
B1(0,-b),B2(0,b)
A1(0,-a),A2(0,a),
B1(-b,0),B2(b,0)
离心率
e=,且e∈(0,1)
a,b,c的关系
c2=a2-b2
3、椭圆中的几个常用结论
(1)过椭圆焦点垂直于长轴的弦是最短的弦,长为,过焦点最长弦为长轴.
(2)过原点最长弦为长轴长2a,最短弦为短轴长2b.
(3)与椭圆+=1(a>b>0)有共同焦点的椭圆方程为+=1(λ>-b2).
(4)焦点三角形:椭圆上的点P(x0,y0)与两焦点F1,F2构成的△PF1F2叫做焦点三角形.
若r1=|PF1|,r2=|PF2|,∠F1PF2=θ,△PF1F2的面积为S,则在椭圆+=1(a>b>0)中:
①当r1=r2,即点P为短轴端点时,θ最大;
②S=|PF1||PF2|sin θ=c|y0|,当|y0|=b,即点P为短轴端点时,S取得最大值,最大值为bc;
③△PF1F2的周长为2(a+c).
知识点2 双曲线
1、双曲线的定义
(1)平面内与两个定点F1,F2(|F1F2|=2c>0)的距离之差的绝对值为非零常数2a(2a<2c)的点的轨迹叫做双曲线.这两个定点叫做双曲线的焦点.
(2)集合P={M|||MF1|-|MF2||=2a},|F1F2|=2c,其中a,c为常数且a>0,c>0.
①当2a<|F1F2|时,M点的轨迹是双曲线;
②当2a=|F1F2|时,M点的轨迹是两条射线;
③当2a>|F1F2|时,M点不存在.
2、双曲线的标准方程和几何性质
标准方程
-=1(a>0,b>0)
-=1(a>0,b>0)
图形
性质
范围
x≥a或x≤-a,y∈R
y≤-a或y≥a,x∈R
对称性
对称轴:坐标轴,对称中心:原点
顶点
A1(-a,0),A2(a,0)
A1(0,-a),A2(0,a)
渐近线
y=±x
y=±x
离心率
e=,e∈(1,+∞)
实、虚轴
线段A1A2叫做双曲线的实轴,它的长|A1A2|=2a;
线段B1B2叫做双曲线的虚轴,它的长|B1B2|=2b;
a叫做双曲线的实半轴长,b叫做双曲线的虚半轴长
a,b,c的关系
c2=a2+b2(c>a>0,c>b>0)
3、双曲线中的几个常用结论
(1)双曲线的焦点到其渐近线的距离为b.
(2)若P是双曲线右支上一点,F1,F2分别为双曲线的左、右焦点,则|PF1|min=a+c,|PF2|min=c-a.
(3)同支的焦点弦中最短的为通径(过焦点且垂直于长轴的弦),其长为,异支的弦中最短的为实轴,其长为2a.
(4)设P,A,B是双曲线上的三个不同的点,其中A,B关于原点对称,直线PA,PB斜率存在且不为0,则直线PA与PB的斜率之积为.
(5)P是双曲线上不同于实轴两端点的任意一点,F1,F2分别为双曲线的左、右焦点,则,其中θ为∠F1PF2.
(6)等轴双曲线
①定义:中心在原点,以坐标轴为对称轴,实半轴长与虚半轴长相等的双曲线叫做等轴双曲线.
②性质:a=b;e=;渐近线互相垂直;等轴双曲线上任意一点到中心的距离是它到两焦点距离的等比中项.
(7)共轭双曲线
①定义:若一条双曲线的实轴和虚轴分别是另一条双曲线的虚轴和实轴,那么这两条双曲线互为共轭双曲线.
②性质:它们有共同的渐近线;它们的四个焦点共圆;它们的离心率的倒数的平方和等于1.
知识点3 抛物线
1、抛物线的定义:满足以下三个条件的点的轨迹是抛物线:
(1)在平面内;(2)动点到定点F的距离与到定直线l的距离相等;(3)定点不在定直线上.
2、抛物线的标准方程与几何性质
标准
方程
y2=2px
(p>0)
y2=-2px
(p>0)
x2=2py
(p>0)
x2=-2py
(p>0)
p的几何意义:焦点F到准线l的距离
图形
顶点
O(0,0)
对称轴
y=0
x=0
焦点
F
F
F
F
离心率
e=1
准线方程
x=-
x=
y=-
y=
范围
x≥0,y∈R
x≤0,y∈R
y≥0,x∈R
y≤0,x∈R
焦半径
(其中P(x0,y0))
|PF|=x0+
|PF|=-x0+
|PF|=y0+
|PF|=-y0+
3、抛物线中的几何常用结论
(1)设AB是过抛物线y2=2px(p>0)焦点F的弦.
①以弦AB为直径的圆与准线相切.
②以AF或BF为直径的圆与y轴相切.
③通径:过焦点垂直于对称轴的弦,长等于2p,通径是过焦点最短的弦.
(2)过x2=2py的准线上任意一点D作抛物线的两条切线,切点分别为A,B,则直线AB过点.
【考点1 利用定义求椭圆轨迹方程】
【典例1】设椭圆上一点P到其左焦点的距离为3,到右焦点的距离为1,则P点到右准线的距离为
A.6 B.2 C. D.
【答案】B
【详解】由椭圆第一定义知,所以,椭圆方程为
所以,选B.
【变式1-1】设为椭圆的两个焦点,点在上,若,则( )
A.1 B.2 C.4 D.5
【答案】B
【分析】方法一:根据焦点三角形面积公式求出的面积,即可解出;
方法二:根据椭圆的定义以及勾股定理即可解出.
【详解】方法一:因为,所以,
从而,所以.
故选:B.
方法二:
因为,所以,由椭圆方程可知,,
所以,又,平方得:
,所以.
故选:B.
【变式1-2】已知是椭圆C的两个焦点,过且垂直于x轴的直线交C于A、B两点,且,则的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据题意结合椭圆的定义运算求解即可.
【详解】如图所示:,,
由椭圆定义得.①
在中,.②
由①②得,则,
所以椭圆C的方程为.
故选:C.
【点睛】本题考查椭圆方程的求解.
【变式1-3】已知,B是圆(F为圆心)上一动点.线段AB的垂直平分线交BF于P,则动点P的轨迹方程为 .
【答案】.
【分析】根据椭圆的定义求轨迹方程.
【详解】由题意,在线段的垂直平分线上,则,
所以,又,
所以在以为焦点,长轴长为2的椭圆上,
,,,则,
所以轨迹方程为.
故答案为:.
【考点2 椭圆的"焦点三角形"问题】
【典例2】已知椭圆,C的上顶点为A,两个焦点为,,离心率为.过且垂直于的直线与C交于D,E两点,,则的周长是 .
【答案】13
【分析】利用离心率得到椭圆的方程为,根据离心率得到直线的斜率,进而利用直线的垂直关系得到直线的斜率,写出直线的方程:,代入椭圆方程,整理化简得到:,利用弦长公式求得,得,根据对称性将的周长转化为的周长,利用椭圆的定义得到周长为.
【详解】∵椭圆的离心率为,∴,∴,∴椭圆的方程为,不妨设左焦点为,右焦点为,如图所示,∵,∴,∴为正三角形,∵过且垂直于的直线与C交于D,E两点,为线段的垂直平分线,∴直线的斜率为,斜率倒数为, 直线的方程:,代入椭圆方程,整理化简得到:,
判别式,
∴,
∴ , 得,
∵为线段的垂直平分线,根据对称性,,∴的周长等于的周长,利用椭圆的定义得到周长为.
故答案为:13.
【变式2-1】已知、是椭圆(>>0)的两个焦点,为椭圆上一点,且.若的面积为9,则= .
【答案】3
【详解】设椭圆的焦距为,则.由椭圆定义知,
由题意知,,则,
则,
即,所以.
【考点3 椭圆中的距离和差最值问题】
【典例3】已知是椭圆的左焦点,为椭圆上任意一点,点,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】借助椭圆定义可得,再借助两点间距离公式计算即可得.
【详解】如图,取椭圆右焦点,则,
则由椭圆定义可知,
则,
当且仅当、、三点共线,且在之间时取等,
故的最大值为.
故选:A.
【变式3-1】已知点在椭圆上,点,则的最大值为( )
A. B.4 C. D.5
【答案】C
【分析】作出椭圆的另一个焦点,转化线段,最后利用三角不等式解决即可.
【详解】
作椭圆的左焦点,则,
当且仅当点为线段的延长线与椭圆的交点时取得,由两点间距离公式得,
故,
故选:C
【变式3-2】设为椭圆上一动点,分别为椭圆的左、右焦点,,则的最小值为( )
A.8 B.7 C.6 D.4
【答案】B
【分析】利用椭圆的定义式,将转化为,结合图形分析判断得出的最小值,即得的最小值.
【详解】
如图,连接,因,则,
由图知,当三点共线,且点在之间时,的值最小,
最小值为,此时,的最小值为.
故选:B.
【变式3-3】已知椭圆的右焦点为是椭圆上任意一点,点,则的周长的最大值为( )
A. B.14 C. D.
【答案】B
【分析】利用椭圆的定义,进行合理转化,求得周长最大值即可.
【详解】由椭圆方程得,,.
设椭圆的左焦点为,
,
,
则的周长为
,
当且仅当三点共线,且在的延长线上时取等号.
的周长最大值为.
故选:B.
【考点4 椭圆标准方程形式与求解】
【典例4】已知椭圆的焦点为,为椭圆上一点且的周长为.
(1)求椭圆的方程.
(2)若直线过点交椭圆于两点,且线段的垂直平分线与轴的交点
(i)求直线的方程;
(ii)已知点,求的面积.
【答案】(1)
(2)(i)或;(ii)
【分析】(1)根据条件列方程,求出,即可得答案;
(2)(i)判断直线斜率存在,联立椭圆方程,可得根与系数关系式,结合题意可得,化简即可求得答案;(ii)利用弦长公式求出,再求出Q到直线AB的距离,即可求得答案.
【详解】(1)根据题意有,解得,
所以椭圆的方程为.
(2)(i)若直线的斜率不存在,其垂直平分线与轴重合,不符合题意;
不妨设直线的方程为的中点为,
设,
与椭圆方程联立有,整理得,
直线过椭圆焦点,必有,则,
所以,
由题意知,即,解得,
即,整理得直线的方程为或
(ii)由弦长公式可知
,
由直线的对称性,知点到两条直线的距离相同,即,
所以的面积为.
【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;
(2)联立直线与圆锥曲线的方程,得到关于(或)的一元二次方程,注意的判断;
(3)列出韦达定理;
(4)将所求问题或题中的关系转化为、(或、)的形式;
(5)代入韦达定理求解.
【变式4-1】若方程表示椭圆,则实数的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】先化为椭圆标准方程,再根据椭圆方程性质列不等式组计算即可求参.
【详解】因为方程表示椭圆,
所以且与不相等,
所以.
故选:C.
【变式4-2】已知椭圆的左、右焦点分别为,,且椭圆经过点.过点且斜率不为0的直线交椭圆于,两点,过点和的直线与椭圆的另一个交点为.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若直线的倾斜角为90°,求的值.
【答案】(1);
(2).
【分析】(1)利用椭圆的定义求出,进而求出得的标准方程.
(2)根据已知可得直线不垂直于坐标轴,设其方程并与椭圆方程联立,结合韦达定理求出直线与轴交点的横坐标即可.
【详解】(1)椭圆的二焦点为,,点在椭圆上,
则,解得,则,
所以椭圆的标准方程为.
(2)依题意,点不在轴上,即直线不垂直于轴,且直线不垂直于轴,否则重合,
设直线方程为,,
由消去得,,
显然,设,由直线的倾斜角为90°,得点,
则,所以,
直线的方程为,
当时,,
所以.
【考点5 求椭圆的离心率或范围】
【典例5】设椭圆的焦点为,,是椭圆上一点,且,若的外接圆和内切圆的半径分别为,,当时,椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】利用正弦定理计算,根据余弦定理计算,根据等面积法列方程得出,的关系,从而可求出椭圆的离心率.
【详解】椭圆的焦点为,,,
根据正弦定理可得,
,.
设,,则,
由余弦定理得,,
,
,
又,
,即,故,
解得:或(舍.
故选:B.
【变式5-1】多选题已知圆锥曲线的离心率为方程的根,则实数的值可能是( )
A. B. C.6 D.
【答案】ABD
【分析】先解出方程的根得到离心率,然后分情况讨论是椭圆还是双曲线,根据公式即可求得结果.
【详解】对于方程,可求得根为,
当圆锥曲线为椭圆时,即且,离心率,
若,则,
此时离心率,
当时,,两边平方可得,解得;
若,则,
此时离心率,
当时,,两边平方可得,解得;
当圆锥曲线为双曲线时,即,离心率,
此时,
此时离心率,
当时,,两边平方可得,解得;
综上实数的值可能是或或,
故选:ABD.
【考点6 利用定义求双曲线轨迹方程】
【典例6】在平面直角坐标系中,点F的坐标为,以线段FP为直径的圆与圆相切,则动点P的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】分两圆外切和内切两种情况,根据两圆位置关系结合双曲线的定义分析求解.
【详解】由题意可知:圆的圆心为,半径,
设,以线段FP为直径的圆的圆心为M,半径为,
若圆与圆外切,则,,
可得;
若圆与圆内切,则,,
可得;
综上所述:,
可知动点P的轨迹是以为焦点的双曲线,且,则,
所以动点P的轨迹方程为.
故选:B.
【变式6-1】已知,,设点P是圆上的点,若动点Q满足:,,则Q的轨迹方程为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据题意,点在的平分线上且,由此作出图形,利用等腰三角形“三线合一”与三角形中位线定理,证出,从而得到的轨迹方程.
【详解】由,可得,
而,可知点在的平分线上.
圆,圆心为原点,半径,
连接,延长交于点,连接,
因为且,所以,且为中点,,
因此,,
点在以为焦点的双曲线上,设双曲线方程为,
可知,由,得,故,
双曲线方程为.
故选:A.
【点睛】关键点点睛:本题解题的关键是将题中的转化为在的平分线上,进而证明为等腰三角形,将转化为得出所求轨迹为双曲线.
【考点7 双曲线的"焦点三角形"问题】
【典例7】设,是双曲线 的左,右焦点,过的直线与轴和的右支分别交于点,,若是正三角形,则( )
A.2 B.4 C.8 D.16
【答案】B
【分析】根据双曲线的定义及等边三角形的性质计算可得.
【详解】对于双曲线 ,则,
根据双曲线定义有,
又,,故.
故选:B
【变式7-1】设,是双曲线C:的左,右焦点,过的直线与y轴和C的右支分别交于点P,Q,若是正三角形,则( )
A.2 B.4 C.8 D.16
【答案】C
【分析】由双曲线的定义、正三角形的性质即可求解.
【详解】根据双曲线定义有,
由于点P在线段的垂直平分线上,∴,
又,,故.
故选:C.
【变式7-2】已知是双曲线的右焦点,是左支上一点,,当周长最小时,该三角形的面积为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】利用双曲线的定义,确定周长最小时,的坐标,即可求出周长最小时,该三角形的面积.
【详解】设双曲线的左焦点为,由双曲线定义知,,
的周长为,
由于是定值,要使的周长最小,则最小,即、、共线,
,,直线的方程为,
即代入整理得,
解得或(舍),所以点的纵坐标为,
.
故选:D.
【点睛】方法点睛:解答圆锥曲线的最值问题的方法与策略:
(1)几何转化代数法:若题目的条件和结论能明显体现几何特征和意义,则考虑利用圆锥曲线的定义、图形、几何性质来解决;
(2)函数取值法:若题目的条件和结论的几何特征不明显,则可以建立目标函数,再求这个函数的最值(或值域),常用方法:①配方法;②基本不等式法;③单调性法;④三角换元法;⑤导数法等,要特别注意自变量的取值范围.
【变式7-3】已知点P在双曲线上,,分别是双曲线C的左、右焦点,若的面积为45,则 .
【答案】25
【分析】设P在双曲线右支上,由双曲线定义得到,由余弦定理和面积公式,得到,进而得到,从而求出,求出答案.
【详解】设P在双曲线右支上,则,
由余弦定理得
,
所以,
又
所以,解得,结合,
则,
,
又,
故,
故.
故答案为:25
【考点8 双曲线中的距离和差最值问题】
【典例8】在平面直角坐标系中,已知点A坐标为,若动点P位于y轴右侧,且到两定点,的距离之差为定值4,则周长的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】先根据双曲线的定义,判断点轨迹为双曲线的右支,并求出方程;再根据和把的周长转化为 的范围问题,利用三角形两边之和大于第三边求解.
【详解】由动点P到两定点,的距离之差为定值4,
结合双曲线定义可知,动点P的轨迹是以,为焦点的双曲线的右支,
易得,,由得,则动点P的轨迹方程为,
如图:
又,则,且
故的周长为:,
当且仅当P,A,三点共线且点位于、之间时等号成立,故周长的最小值为.
故选:D
【变式8-1】已知双曲线的左焦点为,渐近线方程为,焦距为8,点的坐标为,点为的右支上的一点,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】利用双曲线的定义及渐近线方程,将转化为的形式,通过点共线判断并计算的最小值即可.
【详解】如图所示
由题意知,解得
记的右焦点为,即,
由双曲线的定义,得,即
所以,
当且仅当点在线段上时等号成立,
所以的最小值为.
故选:C.
【考点9 双曲线的标准方程形式与求解】
【典例9】在平面直角坐标系中,已知点,,点到的距离比到的距离大2,点的轨迹为曲线.
(1)求的方程;
(2)过点且斜率不为0的直线与交于两点,与点关于原点对称,求直线与斜率的比值.
【答案】(1)
(2)
【分析】
(1)利用双曲线的定义和性质求解即可;
(2)当斜率存在时,设,,的方程为,将直线方程与曲线方程联立,利用韦达定理求解即可,注意讨论斜率不存在时的情况.
【详解】(1)由已知可得,所以曲线是以点,为焦点的双曲线的左支,
设的方程为(,,),
根据题意得,得,所以方程为.
(2)由题意可得,设直线,的斜率分别为,,
①当的斜率不存在时,易知的坐标分别为,或,,
当,时,,,所以.
当,时,,,所以.
所以当l的斜率不存在时,;
②当的斜率存在时,设,,的方程为,
将直线代入的方程得,
所以,,所以,
所以
,
因为,
所以,即,
综上,直线与斜率的比值为.
【点睛】思路点睛:求解圆锥曲线中定值问题的思路一般有两种:一是从特殊情况入手,求出定值,再证明这个值与变量无关,本题先研究直线的斜率不存在时的值,再求直线的斜率存在时的值;二是直接推理、计算,并在推理计算的过程中消去变量,从而得到定值.
【变式9-1】已知双曲线的实轴长为,点在双曲线上.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)过点且斜率为的直线与双曲线的另一个交点为,求.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)将点代入双曲线方程即可求解;
(2)写出直线方程,与双曲线方程联立,由弦长公式可得结果.
【详解】(1)因为双曲线的实轴长为,所以,解得:;
又因为点在双曲线上,所以,解得:,
所以双曲线的标准方程为:
(2)设,
由题可得过点且斜率为的直线方程为:,即,
联立,消去可得:,
所以,,
所以
【变式9-2】已知双曲线的右焦点为,过点的直线交双曲线于、两点.若的中点坐标为,则的方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】设、,由,利用点差法求解.
【详解】解:设、,
若轴,则线段的中点在轴上,不合乎题意,
因为线段的中点坐标为,则,
则,两式相减得,
则,
因为,所以,,
所以,,解得,
因此,双曲线的标准方程为.
故选:D.
【考点10抛物线的定义及应用】
【典例10】下列拋物线中,焦点坐标为的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】根据抛物线的标准方程及焦点坐标即可求解.
【详解】抛物线的标准方程为:,焦点坐标为,
由题意得,所以,
所以抛物线的标准方程为:.
故选:.
【变式10-1】已知点为抛物线:的焦点,点在抛物线上,且,则抛物线的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据抛物线的定义,结合已知条件,求得,即可求得抛物线方程.
【详解】根据题意,连接,过作垂直于抛物线的准线,垂足为,作图如下:
由抛物线定义可知,解得,
故抛物线方程为:.
故选:C.
【变式10-2】平面上动点M到定点的距离比M到轴的距离大3,则动点M满足的方程为 .
【答案】或
【分析】考虑和两种情况,时确定轨迹为抛物线,根据题意得到,得到答案.
【详解】动点M到定点的距离比M到轴的距离大3,
当时,动点M到定点的距离等于到的距离,轨迹为抛物线,
设抛物线方程为,则,即,所以;
当时,满足条件.
综上所述:动点M的轨迹方程为:时,;时,.
故答案为:或
【考点11求抛物线的标准方程】
【典例11】已知抛物线,过抛物线上点且斜率为的直线与抛物线仅有一个交点.
(1)求抛物线的方程;
(2)求的值.
【答案】(1)
(2)或
【分析】(1)代入点的坐标可求,可得抛物线的方程;
(2)设直线l的方程为,与抛物线联立方程可得,分与两种情况讨论可求解.
【详解】(1)因为点在抛物线上,
所以,解得,
抛物线方程为.
(2)显然直线的斜率存在,设直线l的方程为,
联立,得,
若,方程只有一解,满足要求,
若,则需满足,解得,
综上:或.
【变式11-1】已知点在抛物线上,也在斜率为1的直线上.
(1)求抛物线和直线的方程;
(2)若点在抛物线上,且关于直线对称,求直线的方程.
【答案】(1),
(2)
【分析】(1)设抛物线方程,代入即可求得抛物线,利用点斜式方程直接求出直线方程;
(2)设出直线的方程,并与抛物线的方程联立,利用韦达定理结合中点在直线上求出参数即可求解.
【详解】(1)因为在抛物线上,所以,解得:
所以抛物线为:,
又直线的斜率为1,所以直线方程为:,即.
(2)由(1)设直线的方程为,
由消去x得:,有,解得,
设,则,于是线段的中点坐标为,
显然点在直线上,即,解得,符合题意,
所以直线的方程为.
【考点12抛物线中的距离和差最值问题】
【典例12】设点,动点P在抛物线上,记P到直线的距离为d,则的最小值为( )
A.1 B.3 C. D.
【答案】D
【分析】根据抛物线的定义,到焦点的距离等于到准线的距离,可得,从而转化为求的值,当三点共线时,取得最小值,即可求解.
【详解】由题意可得,抛物线的焦点,准线方程为,
由抛物线的定义可得,
所以,
因为
所以.
当且仅当三点共线时取等号,所以的最小值为
故选:D
【变式12-1】已知是抛物线上的两个动点,,的中点到轴距离的最小值为,则( )
A. B. C. D.1
【答案】B
【分析】利用抛物线的定义表示出点到轴距离,结合最值求得参数.
【详解】因为,所以,
设,,是该抛物线的焦点,连接,则,,
所以点到轴的距离
,
当且仅当直线过焦点时,取得最小值,故,所以.
故选:B
【变式12-2】已知抛物线方程为:,焦点为.圆的方程为,设为抛物线上的点, 为圆上的一点,则的最小值为( )
A.6 B.7 C.8 D.9
【答案】C
【分析】根据抛物线定义将点到焦点的距离转化为点到直线的距离,即,从而得到,三点共线时和最小;再由在圆上,得到最小值.
【详解】
由抛物线方程为,得到焦点,准线方程为,过点做准线的垂线,垂足为,
因为点在抛物线上,所以,
所以,当点固定不动时,三点共线,即垂直于准线时和最小,
又因为在圆上运动,由圆的方程为得圆心,半径,所以,
故选:C.
【变式12-3】已知过抛物线的焦点且倾斜角为的直线交于两点,是的中点,点是上一点,若点的纵坐标为1,直线,则到的准线的距离与到的距离之和的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】首先联立与抛物线方程,结合已知、韦达定理求得,进一步通过抛物线定义、三角形三边关系即可求解,注意检验等号成立的条件.
【详解】由题得的焦点为,设倾斜角为的直线的方程为,
与的方程联立得,
设,则,故的方程为.
由抛物线定义可知点到准线的距离等于点到焦点的距离,
联立抛物线与直线,化简得,
由得与相离.
分别是过点向准线、直线以及过点向直线引垂线的垂足,连接,
所以点到的准线的距离与点到直线的距离之和,等号成立当且仅当点为线段与抛物线的交点,
所以到的准线的距离与到的距离之和的最小值为点到直线0的距离,即.
故选:D.
【考点13 抛物线的几何性质及应用】
【典例13】在平面直角坐标系内,已知,,为动点,的面积为,记动点P的轨迹为W.
(1)求W的方程;
(2)经过的直线与W交于点A,B,过点A作斜率为2的直线与W的另一个交点为C,求证:直线恒过定点.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】(1)结合题意及抛物线的定义即可求解;
(2)设,,,结合斜率公式求得,然后表示出直线,根据斜截式即可求解.
【详解】(1)设点P到y轴的距离为d,则△POM的面积为,
所以,即点P到直线的距离等于.
根据抛物线定义知,点P的轨迹是以N为焦点,为准线的抛物线,
所以W的方程为.
(2)证明:设,,.
因为,所以①.
同理,得,.
因为点Q,A,B三点共线,所以,即②.
由①②,得.
整理,得③.
所以直线BC的方程为
.
由③得.
所以直线BC恒过定点.
【变式13-1】在平面直角坐标系中,动点C到点的距离与到直线的距离相等.
(1)求动点C的轨迹方程;
(2)若直线与动点C的轨迹交于P,Q两点,当的面积为2时,求直线l的方程.
【答案】(1)
(2)或或.
【分析】(1)结合抛物线的定义即可求解;(2)联立直线与抛物线,结合韦达定理及弦长公式和三角形面积公式即可求解.
【详解】(1)由题知,动点C的轨迹是以F为焦点,为准线的抛物线.
动点C的轨迹方程为.
(2)设,
由消去x,得.
由,得.
,.
由的面积,
.
,即.
,
或.
直线l的方程为或或.
【变式13-2】在平面直角坐标系中,顶点在原点的抛物线经过点.
(1)求抛物线的方程;
(2)若抛物线不经过第二象限,且经过点的直线交抛物线于,,两点(),过作轴的垂线交线段于点.
①当经过抛物线的焦点时,求直线的方程;
②求点A到直线的距离的最大值.
【答案】(1)或
(2)①;②
【分析】(1)分类讨论焦点所在位置,结合抛物线的标准方程运算求解;
(2)根据题意可得.①求得,进而可得直线,联立求点得坐标,即可得方程;②联立方程,利用韦达定理可证直线经过定点,即可得结果.
【详解】(1)若抛物线的焦点在轴上时,可设抛物线的方程为,
且抛物线过点,所以,解得;
若抛物线的焦点在轴上时,可设抛物线的方程为,
且抛物线过点,所以,解得;
综上所述:抛物线的方程为或.
(2)因为抛物线不经过第二象限,由(1)可知,抛物线的方程为,
且,,
①当经过抛物线的焦点时,令,得,
在中,令,得,
又因为,则,可得直线,
由,解得或,即,
所以直线,即;
②设,,,
由,消去整理得,
所以,,,
且,即,
则,
令,得
,
所以直线经过定点,
所以当,即点A以直线的距离取得最大值,为.
【点睛】方法点睛:过定点问题的两大类型及解法
(1)动直线l过定点问题.解法:设动直线方程(斜率存在)为,由题设条件将t用k表示为,得,故动直线过定点;
(2)动曲线C过定点问题.解法:引入参变量建立曲线 C的方程,再根据其对参变量恒成立,令其系数等于零,得出定点.
【变式13-3】如图所示,抛物线的准线过点,
(1)求抛物线的标准方程;
(2)若角为锐角,以角为倾斜角的直线经过抛物线的焦点,且与抛物线交于A、B两点,作线段的垂直平分线交轴于点,证明:为定值,并求此定值.
【答案】(1)y2=8x
(2)证明见解析,8
【分析】(1)根据准线过点即可求出p,进而可知抛物线标准方程;
(2)假设直线的方程,与抛物线联立,进而可以得到与其中垂线的交点坐标,进而可以表示出中垂线方程,进而求点的坐标,再求即可.
【详解】(1)解:(1)由题意得
∴抛物线的方程为
(2)设,直线的斜率为
则直线方程为
将此式代入,得,
故
设的中垂线为直线m,设直线m与的交点为
则
故直线m的方程为
令得点P的横坐标为
故
∴为定值8
1.已知椭圆,则“”是“椭圆的离心率为”的( )
A.充要条件 B.充分不必要条件
C.必要不充分条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】B
【分析】根据椭圆离心率定义,对参数的取值进行分类讨论即可判断出结论.
【详解】由可得椭圆,此时离心率为,
此时充分性成立;
若椭圆的离心率为,当时,可得离心率为,解得,
即必要性不成立;
综上可知,“”是“椭圆的离心率为”的充分不必要条件.
故选:B.
2.已知椭圆,过原点斜率不为0的直线交E于A,B两点,过A作x轴的垂线,垂足为M,直线交椭圆E于另一点D,记直线,的斜率分别为,,若,则E的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据直线斜率的坐标表示,结合椭圆的性质,可求得,再求得,进而可得即可求离心率.
【详解】
设,则,
所以,
又,
所以,
又点在上,所以,
所以,
即,由,
故选:D.
3.已知椭圆(a>b>0)的离心率为,则=( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】由离心率得,再由转化为.
【详解】因为,所以8a2=9b2,所以.
故选:D.
4.已知椭圆:,过左焦点作直线与圆:相切于点,与椭圆在第一象限的交点为,且,则椭圆离心率为 .
【答案】
【分析】由题意利用直线与圆相切可得,再由余弦定理计算得出,利用椭圆定义即可得出离心率.
【详解】设椭圆右焦点为,连接,如下图所示:
由圆:可知圆心,半径;
显然,且,
因此可得,所以,可得;
即可得,又易知;
由余弦定理可得,
解得,
再由椭圆定义可得,即,
因此离心率.
故答案为:
5.已知椭圆C:,点M与C的焦点不重合,若M关于C的焦点的对称点分别为A,B,线段MN的中点在C上,则 .
【答案】
【详解】试题分析:设M,N的中点坐标为P,,则
;由于 ,化简可得 ,根据椭圆的定义==6,所以12.
考点:1.椭圆的定义;2.两点距离公式.
6.在平面直角坐标系xOy中,点P到两点,的距离之和等于4,设点P的轨迹为C.
(Ⅰ)写出C的方程;
(Ⅱ)设直线y=kx+1与C交于A,B两点.k为何值时 ?此时的值是多少?
【答案】(Ⅰ)曲线C的方程为.(Ⅱ)时 ,.
【分析】(Ⅰ)设P(x,y),由椭圆定义可知,点P的轨迹C是以为焦点,长半轴为2的椭圆.它的短半轴,
故曲线C的方程为.
(Ⅱ)设,其坐标满足
消去y并整理得,
故.
,即.
而,
于是.
所以时,,故.
当时,,.
,
而
,
所以.
【详解】请在此输入详解!
7.已知是双曲线的左焦点,,是双曲线右支上的动点,则的最小值为 .
【答案】
【分析】根据双曲线的定义转化为可求解.
【详解】设右焦点为,则,则,
依题意有,
,(当在线段与双曲线的交点时,取等号).
故的最小值为9.
故答案为:.
8.已知抛物线C:y=,直线:,:,M为C上的动点,则点M到与的距离之和的最小值为 .
【答案】3
【分析】结合图形,由抛物线定义可将M到与的距离之和转化为,后由点到直线距离公式可得答案.
【详解】由题,抛物线焦点为,准线为,过M点作,准线垂线,垂足分别为B,C.
过M点作垂线,垂足为A,则M到与的距离之和为.
由抛物线定义知,又,则.
当且仅当三点共线时,最短时,
而为F到直线距离,
所以.
所以点M到与的距离之和的最小值为3.
故答案为:3.
9.抛物线的焦点为F,点为该抛物线上的动点,点,则的最大值是 .
【答案】4
【分析】作准线l,M为垂足,由抛物线的定义可得,故当P,A,M三点共线时取最大值.
【详解】根据抛物线方程,可得,准线方程为,
作准线l,M为垂足,又知,
由抛物线的定义可得,
故当P,A,M三点共线时,取最大值,
最大值为.
故答案为:4.
10.若点A在焦点为F的抛物线上,且,点P为直线上的动点,则的最小值为 .
【答案】
【分析】先求得点的坐标,再求得关于直线的对称点,借助三点共线求得的最小值.
【详解】抛物线的焦点,准线,设,
则,解得,显然,不妨设,
关于直线的对称点为,则
因此,当且仅当三点共线时取等号,
所以的最小值为.
故答案为:
11.已知椭圆的离心率为,点在上.
(1)求椭圆的方程:
(2)过点的直线交椭圆于,两点(异于点),过点作轴的垂线与直线交于点,设直线,的斜率分别为,.证明:
(i)为定值:
(ii)直线过线段的中点.
【答案】(1)
(2)(i)证明见详解;(ii)证明见详解
【分析】(1)根据题意,列出的方程组求出得解;
(2)(i)当直线斜率为0时,.当直线的斜率不为0时,设出直线的方程,联立直线的方程和椭圆的方程,写出韦达定理,计算的值,化简后结果为,由此证明结论成立. (ii)设线段的中点为,求出直线的方程,直线的方程,结合,可得,可证点在直线上.
【详解】(1)由题可知:,解得,
所以椭圆的方程为.
(2)(i)①当直线的斜率为0时,则不妨设,,
所以为定值.
②当直线的斜率不为0时,设直线,,,
联立直线与椭圆的方程,消去整理得,
则,,,所以,
所以
.
综上,为定值.
(ii)设线段的中点为,易得,
可得直线的方程为,则,
直线的方程为,则,
所以,
由(i)知,,所以,
又直线的方程为,所以点在直线上,
即直线过线段的中点.
【点睛】关键点睛:本题第二问证明为定值,解题的关键是设直线与椭圆的方程,解得,代入的式子化简得解.
12.已知圆:,圆:,圆与圆、圆外切,
(1)求圆心的轨迹方程
(2)若过点且斜率的直线与交与两点,线段的垂直平分线交轴与点,证明的值是定值.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】(1)根据圆C与圆A、圆B外切,得到<4,再利用双曲线的定义求解;
(2)设直线为,联立,利用弦长公式求得,再根据线段MN的垂直平分线,得到点P的坐标求解.
【详解】(1)解:因为圆C与圆A、圆B外切,
设C点坐标,圆C半径为,
则,,
所以<4,
所以点C的轨迹是双曲线的一支,
又,,,
所以其轨迹方程为;
(2)设直线为,
联立,消去y得:,
所以,
设MN中点坐标为G,则,
所以,
,
直线GP的方程为:,
,
所以,
所以=1.
13.已知P为双曲线C:上一点,O为坐标原点,线段OP的垂直平分线与双曲线C相切.
(1)若点P是直线与圆的交点,求a;
(2)求的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)联立方程求出交点坐标,代入双曲线方程运算求解即可;
(2)设,,根据中垂线方程以及双曲线的切线方程解得,换元令,可得,令,可知关于x的方程有正根,更换主元法求范围即可.
【详解】(1)联立方程:,解得或,
即点为或,
将点代入双曲线C:可得,解得,
所以.
(2)先证:在双曲线上一点处的切线方程为.
因为点在双曲线上,则,
显然直线过点,
即,,
联立方程,消去y可得,
即,则,解得,
所以在双曲线上一点处的切线方程为.
设,,则,
可得线段OP的垂直平分线为,即,
设直线与双曲线C切于点,则直线,
则,即,
且,即,整理可得,
又因为在双曲线C上,则,即,
可得,解得(舍负),
则,
令,则,可得,
令,则关于x的方程有正根,
即关于t的方程在内有根,
设,
若,即,则,不合题意;
若,即,则,解得,不合题意;
若,即,则,解得;
综上所述:,
则,即.
【点睛】方法点睛:解决圆锥曲线中范围问题的方法
一般题目中没有给出明确的不等关系,首先需要根据已知条件进行转化,利用圆锥曲线的几何性质及曲线 上点的坐标确定不等关系;然后构造目标函数,把原问题转化为求函数的值域或引入参数根据参数范围求解,解题时应注意挖掘题目中的隐含条件,寻找量与量之间的转化.
5
14.设,为曲线上两点,与的横坐标之和为4.
(1)若与的纵坐标之和为4,求直线的方程.
(2)证明:线段的垂直平分线过定点.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】(1)曲线,由题可得直线的斜率不为0,设直线方程为:,,,与抛物线方程联立,利用根与系数的关系,即可得出直线的方程.
(2)设线段的中点为,利用中点坐标公式可得坐标,用表示.,利用点斜式即可得出直线线段的垂直平分线的方程,进而证明结论.
【详解】(1)∵曲线,由题可得直线的斜率不为0,设直线方程为:,,,
联立,化为:,
,
,,
解得,
,解得,
直线的方程为:,即.
(2)设线段的中点为,
,,
则线段的垂直平分线的方程为:,
化为:,
可得直线经过定点.
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