内容正文:
05 圆锥曲线最值问题
【题型1】 几何法
【基础知识】
常见的几何模型
① 圆外点到圆上点的距离
圆外一点与圆上一点的距离最小值是,最大值是圆的半径.
② 圆上点到圆外直线的距离
圆上一动点到圆外一定直线的距离最小值是,最大值是圆的半径,是圆心到直线的距离;
③三点共线模型
一动点到两定点的距离分别为,
当共线,且点在之间时,取到最小值;
当共线,且点在同侧时,取到最大值;
其本质是三角形两边之和大于第三边,两边之差小于第三边;
④ 将军饮马模型
点在直线同侧,点在直线上,那;
⑤垂线段最值模型
点是内外的一点,点在上,与点到射线的距离之和为.
(1) 点是外, (2) 点是内,
【经典例题】
【例1】(2024·西藏林芝·模拟预测)已知抛物线上一点到准线的距离为,到直线的距离为,则的最小值为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【例2】(23-24高二上·浙江绍兴·期中)椭圆的左右焦点分别为,为椭圆上一动点,已知点到椭圆右焦点距离与到右准线距离之比为离心率,为圆上一动点,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【巩固练习】
1(24-25高二上·吉林·期中)已知椭圆的右焦点为,上顶点为,点是上一点,则的最小值为( )
A. B. C. D.
2(2024·安徽合肥·模拟预测)已知点在圆上运动,点为椭圆的右焦点与上顶点,则最小值为( )
A. B. C. D.
3(24-25高三上·江苏南通·期中)已知动点在拋物线上,定点.圆上两个动点满足,则的最小值为( )
A.7 B.6 C.5 D.4
【题型2】 代数法
【基础知识】
理解几何量之间的变化规律,找到“变化源头”,通过引入恰当的参数(一般与源头有关),把所求几何量表示成参数的式子,再利用求函数最值的方法(基本不等式、换元法、数形结合等)求得几何量的最值.
【经典例题】
角度1 线段、三角形面积的最值或范围
【例1】(23-24高二上·江苏徐州·期末)已知椭圆的右焦点为,且过点.
(1)求C的方程;
(2)若过点 的直线与交于两点,为坐标原点,求面积的最大值.
【巩固练习】
1(24-25高二上·辽宁·期中)已知椭圆的一个焦点为,点是上关于原点对称的两点.则的取值范围为( )
A. B. C. D.
2(23-24高二下·江西吉安·阶段练习)已知是椭圆的左、右焦点,为上一点,则的最小值为( )
A.1 B. C.2 D.4
3(23-24高三上·天津南开·期末)设椭圆经过点,且其左焦点坐标为.
(1)求椭圆的方程;
(2)对角线互相垂直的四边形的四个顶点都在上,且两条对角线均过的右焦点,求的最小值.
角度2 斜率的最值或范围
【例1】(2022·福建福州·模拟预测)已知为焦点在轴上的双曲线,其离心率为,为上一动点(除顶点),过点的直线,分别经过双曲线的两个顶点,已知直线的斜率,则直线的斜率的取值范围为( )
A. B. C. D.
【例2】(24-25高二上·浙江杭州·期中)已知椭圆的左、右焦点分别为,离心率为,设是第一象限内椭圆上的一点,的延长线分别交椭圆于点,连接,若的周长为.
(1)求椭圆的方程;
(2)当轴,求的面积;
(3)若分别记的斜率分别为,求的最大值.
【巩固练习】
1(24-25高二上·全国·课后作业)已知是椭圆长轴的两个端点,是椭圆上关于轴对称的两点,直线的斜率分别为.若椭圆的离心率为,则的最小值为( )
A.1 B. C. D.
2(2024高三·全国·专题练习)已知椭圆的左焦点为F,上顶点为A.若存在直线l与椭圆交于不同的两点B,C,的重心为F,则l的斜率的取值范围是( )
A. B. C. D.
3(2024·安徽·模拟预测)已知双曲线(,)的左、右焦点分别为,,离心率为2,P是E的右支上一点,且,的面积为3.
(1)求E的方程;
(2)若E的左、右顶点分别为A,B,过点的直线l与E的右支交于M,N两点,直线AM和BN的斜率分别即为和,求的最小值.
角度3 向量的最值或范围
【例1】(23-24高二下·上海·阶段练习)设双曲线的左、右顶点分别为,左、右焦点分别为,且的渐近线方程为.直线交双曲线于两点.
(1)求双曲线的方程;
(2)若为线段的中点,求直线的方程;
(3)当直线过点时,求的取值范围.
【巩固练习】
1(23-24高二上·天津·期中)已知为椭圆的左右焦点,,点在椭圆上,是椭圆上的动点,则的最大值为( )
A.4 B. C.5 D.
2(23-24高二上·浙江绍兴·期末)已知点,动点满足.
(1)求动点的轨迹方程;
(2)记动点的轨迹为,若是上的不同两点,是坐标原点,求的最小值.
角度4 其他几何量的最值或范围
【例1】(2024·全国·模拟预测)已知椭圆的左、右焦点分别为,点在椭圆上,且.若,则椭圆的离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【巩固练习】
1(24-25高二上·辽宁沈阳·期中)已知椭圆,过点且斜率为的直线与相交于两点,若恰好是的中点,则椭圆上一点到焦点的距离的最小值为( )
A.6 B. C. D.
2(23-24高二下·浙江·阶段练习)已知为坐标原点,椭圆上两点满足,若椭圆上一点满足,则的最大值是( )
A.1 B. C. D.2
3(22-23高二上·浙江杭州·期末)已知双曲线的左焦点为,左顶点为,为上动点,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【A组---基础题】
1(24-25高二上·陕西榆林·期中)已知椭圆:的左、右焦点分别为、,点在上,则的最大值为( )
A.2 B. C.4 D.8
2(24-25高二上·黑龙江哈尔滨·期中)已知椭圆,则椭圆上的点到点的距离的最大值是( )
A. B. C. D.
3(21-22高三下·湖北·阶段练习)已知,分别是双曲线的左、右焦点,动点在双曲线的右支上,则的最小值为( )
A. B. C. D.
4(23-24高二上·陕西西安·期中)若点和点分别为椭圆的中心和下焦点,点为椭圆上的任意一点,则的最大值为( )
A. B.
C. D.
5(21-22高二上·河北·阶段练习)已知双曲线:的左、右焦点分别为,,其离心率为,过坐标原点的直线交双曲线于A,两点,为双曲线上异于A,的一动点,设,的斜率分别为,,则的最小值为( )
A. B. C. D.
6(21-22高二·全国·课后作业)已知双曲线(,)的左、右顶点分别为,,点在直线上运动,若的最大值为,则双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
7(24-25高三上·上海·期中)已知抛物线经过点,直线过点且与抛物线有两个不同的交点,.
(1)求抛物线的准线方程;
(2)求直线的斜率的取值范围;
(3)若直线交轴于,直线交轴于,设为原点,,,求的值.
8(21-22高二上·山东·阶段练习)已知椭圆: ,,为椭圆的左右焦点,为椭圆上一点,且.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)设直线:,过点的直线交椭圆于,两点,线段的垂直平分线分别交直线、直线于、两点,求最小值.
【B组---提高题】
1(23-24高二上·安徽宣城·阶段练习)已知双曲线C:的右焦点为F,离心率为,过原点的直线与C的左右两支分别交于M,N两点,若,则的最小值为( )
A. B. C. D.
2(多选)(24-25高二上·江苏常州·期中)已知椭圆的左、右焦点分别为,左、右顶点分别为为椭圆上异于的动点,则下列说法正确的是( )
A.
B.的最大值为20
C.的外接圆圆心到x轴的距离的最小值为
D.直线的斜率之差可能为1
3(2024·全国·模拟预测)已知是坐标原点,抛物线的焦点为,点在上,线段是圆的一条直径,且的最小值为.
(1)求的方程;
(2)过点作圆的两条切线,与分别交于异于点的点,求直线斜率的最大值.
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05 圆锥曲线最值问题
【题型1】 几何法
【基础知识】
常见的几何模型
① 圆外点到圆上点的距离
圆外一点与圆上一点的距离最小值是,最大值是圆的半径.
② 圆上点到圆外直线的距离
圆上一动点到圆外一定直线的距离最小值是,最大值是圆的半径,是圆心到直线的距离;
③三点共线模型
一动点到两定点的距离分别为,
当共线,且点在之间时,取到最小值;
当共线,且点在同侧时,取到最大值;
其本质是三角形两边之和大于第三边,两边之差小于第三边;
④ 将军饮马模型
点在直线同侧,点在直线上,那;
⑤垂线段最值模型
点是内外的一点,点在上,与点到射线的距离之和为.
(1) 点是外, (2) 点是内,
【经典例题】
【例1】(2024·西藏林芝·模拟预测)已知抛物线上一点到准线的距离为,到直线的距离为,则的最小值为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】D
【分析】点到直线的距离为,到准线的距离为,利用抛物线的定义得,当,和共线时,点到直线和准线的距离之和的最小,由点到直线的距离公式求得答案.
【详解】由抛物线知,焦点,准线方程为,根据题意作图如下;
点到直线的距离为,到准线的距离为,
由抛物线的定义知:,
所以点到直线和准线的距离之和为,
且点到直线的距离为,
所以的最小值为.
故选:D
【例2】(23-24高二上·浙江绍兴·期中)椭圆的左右焦点分别为,为椭圆上一动点,已知点到椭圆右焦点距离与到右准线距离之比为离心率,为圆上一动点,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】先根据椭圆上的点到右焦点与右准线距离之比为求出,再求出最小值即可.
【详解】如图所示,
,
易知,则,则,
所以,所以,
所以,
所以当且仅当与重合的时候,此时,
此时,
故选:C
【巩固练习】
1(24-25高二上·吉林·期中)已知椭圆的右焦点为,上顶点为,点是上一点,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】运用椭圆定义对长度进行转化计算即可.
【详解】设椭圆的左焦点为,则由椭圆的定义知,
所以.
当三点共线时,,
所以的最小值为.
故选:C.
2(2024·安徽合肥·模拟预测)已知点在圆上运动,点为椭圆的右焦点与上顶点,则最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】由题意知,且圆在椭圆内,则确定与圆相切时取得最小值,即可求解.
【详解】由题意知,,且圆在椭圆内,
当与圆相切时,取得最小值,
此时,
所以,
所以的最小值为.
故选:A
3(24-25高三上·江苏南通·期中)已知动点在拋物线上,定点.圆上两个动点满足,则的最小值为( )
A.7 B.6 C.5 D.4
【答案】D
【分析】过作抛物线准线的垂线,垂足为,则,利用题中条件得,结合进行求解即可.
【详解】
由题意知圆心与抛物线的焦点重合为,抛物线的准线为,
过作抛物线准线的垂线,垂足为,则,
由,则为中点,故,,
又圆的半径为,则可得,
又,
当三点共线时,取得最小值为,
则可得,
故选:D.
【题型2】 代数法
【基础知识】
理解几何量之间的变化规律,找到“变化源头”,通过引入恰当的参数(一般与源头有关),把所求几何量表示成参数的式子,再利用求函数最值的方法(基本不等式、换元法、数形结合等)求得几何量的最值.
【经典例题】
角度1 线段、三角形面积的最值或范围
【例1】(23-24高二上·江苏徐州·期末)已知椭圆的右焦点为,且过点.
(1)求C的方程;
(2)若过点 的直线与交于两点,为坐标原点,求面积的最大值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据给定条件,结合,代入点的坐标,列式计算得解.
(2)设出直线l的方程,与椭圆的方程联立,借助韦达定理结合均值不等式计算作答.
【详解】(1)
椭圆的右焦点为,
则椭圆的半焦距为,
由于,则椭圆的方程变为:,
将点的坐标代入,,解得:或(舍去),
得,
所以椭圆的方程为.
(2)依题意,直线l的斜率不为0,则设直线l的方程为,
,,
由消去x并整理得:,
,,
的面积,
,
设,,
,
因为,当且仅当,时取得“=”,
于是得,,
所以面积的最大值为1.
【巩固练习】
1(24-25高二上·辽宁·期中)已知椭圆的一个焦点为,点是上关于原点对称的两点.则的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据椭圆的定义,结合勾股定理,即可根据二次函数的性质求解.
【详解】取椭圆的另一个焦点为,连接,则四边形为平行四边形,
设,由椭圆的对称性得,
其中,即,
所以,
令,
所以当时,,当或3时,,
即的取值范围是.
故选:D
2(23-24高二下·江西吉安·阶段练习)已知是椭圆的左、右焦点,为上一点,则的最小值为( )
A.1 B. C.2 D.4
【答案】A
【分析】利用椭圆的定义知,利用基本不等式即可求出的最小值.
【详解】因为是椭圆的左、右焦点,P在椭圆上运动,
所以.
所以,所以(当且仅当时等号成立).
所以.
即的最小值为1.
故选:A
3(23-24高三上·天津南开·期末)设椭圆经过点,且其左焦点坐标为.
(1)求椭圆的方程;
(2)对角线互相垂直的四边形的四个顶点都在上,且两条对角线均过的右焦点,求的最小值.
【答案】(1)
(2).
【分析】(1)根据焦点坐标和椭圆所过点,利用椭圆的定义可求方程;
(2)设出直线方程,联立,结合韦达定理表示出,利用二次函数可得答案.
【详解】(1)因为椭圆的左焦点坐标为,
所以右焦点坐标为.
又椭圆经过点,
所以.
所以椭圆的方程为.
(2)①当直线中有一条直线的斜率不存在时,.
②当直线的斜率存在且不为0时,
设直线的方程,
由,得,
则,
.
设直线的方程为,同理得,
所以,
设,则,
则,
所以时,有最小值.
综上,的最小值是.
角度2 斜率的最值或范围
【例1】(2022·福建福州·模拟预测)已知为焦点在轴上的双曲线,其离心率为,为上一动点(除顶点),过点的直线,分别经过双曲线的两个顶点,已知直线的斜率,则直线的斜率的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】由离心率可得由题意可得,由斜率,即可得斜率的取值范围.
【详解】设双曲线的方程为 为上一动点,上顶点下顶点离心率为,即可得
直线为直线PA, 直线为直线PB,
则,
,又,,可得,
故选:C
【例2】(24-25高二上·浙江杭州·期中)已知椭圆的左、右焦点分别为,离心率为,设是第一象限内椭圆上的一点,的延长线分别交椭圆于点,连接,若的周长为.
(1)求椭圆的方程;
(2)当轴,求的面积;
(3)若分别记的斜率分别为,求的最大值.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)运用离心率和椭圆定义得到方程组,计算即可;
(2)设,当时,可得,即,故求得直线方程为,直曲联立,借助韦达定理,再用面积公式计算即可;
(3)设,与椭圆分别联立,求出,,表示出,借助基本不等式可解.
【详解】(1)由题意:,解得:,
故椭圆方程为;
(2)设,
当轴时,由在第一象限,可得,
即,故求得直线方程为,
联立,得,
整理得,
,
所以;
(3)设,因为在椭圆上,故,
由题意,
故将直线与椭圆方程联立,
可得,
整理可得:,所以,
即,即.
同理:将直线与椭圆方程联立,
可得,
整理可得:,所以,
即,即,
所以,
故
由在第一象限内,故
的最大值为,当且仅当在处取到等号.
【巩固练习】
1(24-25高二上·全国·课后作业)已知是椭圆长轴的两个端点,是椭圆上关于轴对称的两点,直线的斜率分别为.若椭圆的离心率为,则的最小值为( )
A.1 B. C. D.
【答案】A
【分析】依据题意列出斜率,结合基本不等式求解最值即可.
【详解】设,不妨设点是椭圆长轴的左端点,
则.因为椭圆的离心率,
所以,所以,
当且仅当时,等号成立,故A正确.
故选:A.
2(2024高三·全国·专题练习)已知椭圆的左焦点为F,上顶点为A.若存在直线l与椭圆交于不同的两点B,C,的重心为F,则l的斜率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】设坐标,利用三角形重心的坐标表示得出坐标的关系式,结合点差法表示出l的斜率,再利用对勾函数的性质计算范围即可.
【详解】设椭圆的左焦点为,
由已知,设,l的斜率为,
因为重心为F,
所以,
所以,
易知,根据点差法可得:,
所以,
又中点一定在椭圆内部,即,
令,则,故,
由对勾函数的性质可知,显然,
故直线l的斜率取值范围是.
故选:A.
3(2024·安徽·模拟预测)已知双曲线(,)的左、右焦点分别为,,离心率为2,P是E的右支上一点,且,的面积为3.
(1)求E的方程;
(2)若E的左、右顶点分别为A,B,过点的直线l与E的右支交于M,N两点,直线AM和BN的斜率分别即为和,求的最小值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)由三角形面积及双曲线的定义,利用勾股定理求解即可;
(2)设直线方程,联立双曲线方程,由根与系数的关系及斜率公式化简可得,代入中化简即可得出最值.
【详解】(1)设双曲线的半焦距为(),
,
由题可知,
,即,
又,
故E的方程为.
(2)如图,
由题可知,且直线的斜率不为,
设直线的方程为,,
将方程和联立,得,
,
,
,,
直线与的右支有交点,,
当时,取得最小值,且最小值为.
角度3 向量的最值或范围
【例1】(23-24高二下·上海·阶段练习)设双曲线的左、右顶点分别为,左、右焦点分别为,且的渐近线方程为.直线交双曲线于两点.
(1)求双曲线的方程;
(2)若为线段的中点,求直线的方程;
(3)当直线过点时,求的取值范围.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)由题意可得,解方程即可得出答案;
(2)由“点差法”可得直线的斜率为,再由点斜式方程求解即可;
(3)讨论直线的斜率存不存在,存在时设直线的方程为,,联立直线与双曲线的方程,将韦达定理代入,由反比例函数的单调性即可得出答案.
【详解】(1)由题意可得:,解得:.
所以椭圆的方程为:.
(2)设,因为在椭圆上,
所以,两式相减可得:
,
则,因为为线段的中点,
所以,
所以,所以直线的方程为:,
化简可得:.
(3)当直线的斜率不存在时,,,
此时,所以,
当直线的斜率存在时,设,因为直线过点,
设直线的方程为:,
联立可得:,
当时,,
,
,
令,则,
令,在在上单调递减,
又,所以 ,
所以的取值范围为.
【巩固练习】
1(23-24高二上·天津·期中)已知为椭圆的左右焦点,,点在椭圆上,是椭圆上的动点,则的最大值为( )
A.4 B. C.5 D.
【答案】B
【分析】由题意可求出椭圆的标准方程,设,求出的表达式,结合二次函数的最值,即可求得答案.
【详解】由题意可知,则,,
点在椭圆上,则,结合,
解得,故,
设,则,
则
,
当且仅当时,取最大值,
即的最大值为,
故选:B
2(23-24高二上·浙江绍兴·期末)已知点,动点满足.
(1)求动点的轨迹方程;
(2)记动点的轨迹为,若是上的不同两点,是坐标原点,求的最小值.
【答案】(1)
(2)1
【分析】(1)根据双曲线定义求出轨迹方程;
(2)分直线斜率不存在和直线斜率存在两种情况,当斜率不存在时求出,斜率存在时,,得到答案.
【详解】(1)因为,
由双曲线定义可知:点的轨迹是以为焦点的双曲线的右支,
所以,,
所以动点的轨迹方程为:.
(2)①当直线斜率不存在时,设直线方程为:,
此时,
所以;
②当直线斜率存在时,设直线方程为:,
代入双曲线方程可得:,
可知其有两个不等的正实数根,
解得:,
所以
.
由得,
,
综上所述,的最小值为1.
角度4 其他几何量的最值或范围
【例1】(2024·全国·模拟预测)已知椭圆的左、右焦点分别为,点在椭圆上,且.若,则椭圆的离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】设,由已知及椭圆概念,可得和,则可由表示,再由,可通过换元及函数单调性得到离心率的取值范围.
【详解】因为,所以.设,则,
在中,,所以,
即.则,
令,由,得,则,
由于函数在上单调递增,
则,所以,
即,所以,
故离心率.
故选:B.
【巩固练习】
1(24-25高二上·辽宁沈阳·期中)已知椭圆,过点且斜率为的直线与相交于两点,若恰好是的中点,则椭圆上一点到焦点的距离的最小值为( )
A.6 B. C. D.
【答案】B
【分析】由点差法结合已知可得,进而求出,根据椭圆上一点到焦点的距离的最小值为求得结果.
【详解】设,则,
两式作差得,即,即①,
因为点恰好是的中点,所以,
又因为直线的斜率为,
将它们代入①式得,解得,
又,则,
所以椭圆上一点到焦点的距离的最小值为.
故选:B.
2(23-24高二下·浙江·阶段练习)已知为坐标原点,椭圆上两点满足,若椭圆上一点满足,则的最大值是( )
A.1 B. C. D.2
【答案】B
【分析】设出点的坐标,用的坐标表示点M的坐标,再利用点在椭圆上结合斜率关系求出,然后求出的最大值作答.
【详解】设,则,
由,得,
所以
,
由,得,即,又,
因此,
而,
于是,当且仅当时取等号,
所以的最大值为.
故选:B
3(22-23高二上·浙江杭州·期末)已知双曲线的左焦点为,左顶点为,为上动点,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据余弦定理表达出,结合不等式即可求解最值.
【详解】由题意可知: ,
故设,则,
当在轴上,此时为0,时当不在轴时, 在中,由余弦定理得
,当且仅当,即时,等号成立,
故的最小值为,由于,故最大为,
故选:B
【A组---基础题】
1(24-25高二上·陕西榆林·期中)已知椭圆:的左、右焦点分别为、,点在上,则的最大值为( )
A.2 B. C.4 D.8
【答案】C
【分析】由椭圆的定义结合均值不等式即可求解.
【详解】根据椭圆的定义,有,
又,
当且仅当时取等号,所以的最大值为4.
故选:C.
2(24-25高二上·黑龙江哈尔滨·期中)已知椭圆,则椭圆上的点到点的距离的最大值是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据点点距离公式即可结合二次函数的性质求解.
【详解】设是椭圆上的一个动点,则,,
由于,故当时,取最大值,
故选:C
3(21-22高三下·湖北·阶段练习)已知,分别是双曲线的左、右焦点,动点在双曲线的右支上,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据题意得,所以,再根据双曲线性质得的范围,则,再利用二次函数求值域即可.
【详解】因为动点在双曲线的右支上,由双曲线定义可得:,
所以,因为,,所以,,
所以,将代入得:
.
故选:B.
4(23-24高二上·陕西西安·期中)若点和点分别为椭圆的中心和下焦点,点为椭圆上的任意一点,则的最大值为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】由向量数量积的坐标表示,将用坐标表示出来,利用椭圆方程化简为二次函数最值问题即可求解.
【详解】
设,点为椭圆上的一点,
所以满足,
由题知,则,
所以,
化简得,,
所以当时,最大.
故选:C
5(21-22高二上·河北·阶段练习)已知双曲线:的左、右焦点分别为,,其离心率为,过坐标原点的直线交双曲线于A,两点,为双曲线上异于A,的一动点,设,的斜率分别为,,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据直线与双曲线的位置关系,表示出,,可求得,根据基本不等式可得.
【详解】设,,由题意得A,关于原点对称,∴,
∴,,
∴,
∴,
故选:B.
6(21-22高二·全国·课后作业)已知双曲线(,)的左、右顶点分别为,,点在直线上运动,若的最大值为,则双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据两角差的正切公式,结合基本不等式求最值,即可得,进而可求离心率.
【详解】设双曲线的左、右焦点分别为,,,,则.
依题意不妨设点在第一象限,坐标为,则,,
所以.
因为,所以,当且仅当时等号成立,则.
因为的最大值为,所以,即,则,
所以,故,
故选:A.
7(24-25高三上·上海·期中)已知抛物线经过点,直线过点且与抛物线有两个不同的交点,.
(1)求抛物线的准线方程;
(2)求直线的斜率的取值范围;
(3)若直线交轴于,直线交轴于,设为原点,,,求的值.
【答案】(1);
(2);
(3)2.
【分析】(1)将点代入求参数,即可得准线方程;
(2)设且,联立抛物线结合判别式求参数范围;
(3)根据题意,设直线,和,由向量的线性关系求得、,应用韦达定理化简求值即可.
【详解】(1)由在抛物线上,可得,故,则准线为;
(2)由题意,直线的斜率存在且不为0,
设且,联立抛物线得,
所以,则,故直线的斜率范围是.
(3)由题意,根据(2)易知,当直线与抛物线相切,即时过,
令,,且,且,,
若,得,所以,
同理得,而,故,,
由题意,同理可得,
所以 ,而,,
所以.
8(21-22高二上·山东·阶段练习)已知椭圆: ,,为椭圆的左右焦点,为椭圆上一点,且.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)设直线:,过点的直线交椭圆于,两点,线段的垂直平分线分别交直线、直线于、两点,求最小值.
【答案】(1)
(2)4
【分析】(1)设,根据题中条件求出,得出,根据椭圆的定义,求出的值,再根据即可求出的值,即可求出椭圆方程;
(2)由题意直线的斜率必定不为零,于是可设直线,设,,根据韦达定理、中点坐标公式、弦长公式,以及题中条件,得到,再根据基本不等式即可求出结果.
【详解】(1)解:设,则,所以,即.
,则由椭圆定义,
,则,故椭圆的标准方程为;
(2)解:由题意直线的斜率必定不为零,于是可设直线:,
联立方程得,
设,,由题意,,
由韦达定理,,则, ,
, , ,
又,
,
当且仅当即时取等号.
【B组---提高题】
1(23-24高二上·安徽宣城·阶段练习)已知双曲线C:的右焦点为F,离心率为,过原点的直线与C的左右两支分别交于M,N两点,若,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】先由双曲线的对称性与定义得到,关于的表达式,从而利用题设条件与余弦定理得到关于的表达式,再利用基本不等式即可得解.
【详解】如图,记双曲线C的左焦点为,连接,由对称性可知,四边形是平行四边形,
则,因为,则,
设,则,又,
所以,即,,则,
因为,所以,
在中,,
即,
所以,
当且仅当时,等号成立,
此时由于,当且仅当时,等号成立,
注意当时,,不满足题意,
故,所以当时,有解,
且由得,满足题意,所以的最小值为.
故选:B
2(多选)(24-25高二上·江苏常州·期中)已知椭圆的左、右焦点分别为,左、右顶点分别为为椭圆上异于的动点,则下列说法正确的是( )
A.
B.的最大值为20
C.的外接圆圆心到x轴的距离的最小值为
D.直线的斜率之差可能为1
【答案】AC
【分析】得用已知椭圆求得,再结合每个选项的条件逐项计算可判断结论.
【详解】由椭圆C:的方程可知,,解得,
所以,即,故A正确;
因为,所以,
当且仅当时取等号,故B错误;
由的外接圆的圆心在的垂直平分线上,可得圆心在轴上,
由 ,
所以为锐角,且在短轴的端点处时,最大,
由外接圆的半径为可知,越大,半径越小,
此时外心到x轴的距离最小,设外心为,取在上顶点时,
所以,解得,故C正确;
设,由,得,所以,
不妨取,则,,
,
当且仅当时取等号,
所以直线的斜率之差不可能为1,故D不正确.
故选:AC.
【点睛】方法点睛:根据点在椭圆上,可求得为定值,进而可利用基本不等式判断直线的斜率之差是否可能为1.
3(2024·全国·模拟预测)已知是坐标原点,抛物线的焦点为,点在上,线段是圆的一条直径,且的最小值为.
(1)求的方程;
(2)过点作圆的两条切线,与分别交于异于点的点,求直线斜率的最大值.
【答案】(1);
(2)
【分析】(1)利用展开计算求最值可得的值;
(2)设直线的方程为,直线的方程为,根据与圆相切求出满足的二次方程,求出直线斜率的斜率,利用导数求解最值.
【详解】(1)连接,由题意知
,当点与点重合时取等号,
得,
所以的方程为;
(2)由题意知,
连接,则,
所以.
又当时,圆与轴相切,不满足题意;
当时,圆与轴相切,不满足题意,
故且.
设直线的方程为,
因为直线为圆的切线,所以,
整理得.②
设直线的方程为,
同理可得,
所以是关于的方程的两个根,
所以.设,
由得,同理可得,
所以直线的斜率为,
设,则,
当时,,当时,,
所以在上单调递增,在上单调递减,
所以当时,.
所以直线斜率的最大值为.
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