内容正文:
专题05 平面解析几何
题型概览
题型01直线与圆及圆与圆的位置关系
题型02轨迹方程与标准方程
题型03圆锥曲线的几何性质
题型04圆锥曲线的弦长与周长问题
题型05圆锥曲线的离心率问题
题型06圆锥曲线的定直线问题
题型07圆锥曲线的定点定值问题
题型08圆锥曲线的面积定值与范围问题
题型09圆锥曲线综合求范围与最值问题
(
题型0
1
)直线与圆及圆与圆的位置关系
1.(2025·山东泰安·一模)已知直线与圆交于两点,若成等差数列,则的最小值为( )
A. B. C. D.
2.(2025·江西萍乡·一模)已知直线的斜率为,则的最大值为 .
3.(2025·黑龙江·一模)已知曲线为上一点,则以下说法正确的有( )
A.存在点,使得
B.的取值范围为
C.若的值与无关,且,则取值范围为
D.若的值与无关,则其最小值为.
4.(2025·江西上饶·一模)已知直线,圆,则下列说法正确的是( )
A.存在实数,使圆关于直线对称
B.直线过定点
C.对任意实数,直线与圆有两个不同的公共点
D.当时,直线被圆所截弦长为2
5.(2025·广西·一模)已知直线与椭圆交于、两点,为坐标原点.
(1)证明:;
(2)已知,证明:点到直线的距离为定值.
6.(2025·广东江门·一模)已知曲线,则( )
A.曲线关于轴对称
B.曲线围成图形的面积为
C.曲线上的点到点的距离最大值为
D.若点是曲线上的点,则的最大值为1
7.(2025·山东临沂·一模)直线的一个方向向量是( )
A. B. C. D.
8.(2025·江西·一模)已知点,直线:与抛物线:交于,两点,且,则直线的斜率之和为( )
A. B. C. D.
9.(2025·山东临沂·一模)圆与圆的位置关系是( )
A.内切 B.相交 C.外切 D.相离
10.(2025·安徽·一模)已知是直线的一个方向向量,若,则实数的值为( )
A. B. C.2 D.
(
题型0
2
)轨迹方程与标准方程
1.(2025·山东烟台·一模)在平面直角坐标系中,已知动点到点与到轴的距离之积为常数,设点的轨迹在轴右侧的部分为曲线,下列说法正确的有( )
A.曲线关于直线对称
B.若,则曲线与直线有三个公共点
C.当时,曲线上的点到点距离的最小值为
D.无论为何值,曲线均为一条连续曲线
2.(2025·江西萍乡·一模)已知曲线,则( )
A.不是封闭图形
B.有4条对称轴
C.与坐标轴有4个交点
D.与直线有4个交点
3.(2025·安徽·一模)已知动点满足关系式.
(1)求动点的轨迹方程;
(2)设动点的轨迹为曲线,抛物线的焦点为,过上一点作的两条切线,切点分别为,弦的中点为,平行于的直线与相切于点.
①证明:三点共线;
②当直线与有两个交点时,求的取值范围.
4.(2025·辽宁·一模)在棱长为1的正方体中,为平面内一点(含边界),为平面内一点(含边界),则下列结论正确的是( )
A.若,则点轨迹为圆的一部分
B.若,则点轨迹为椭圆的一部分
C.若点到与到的距离相等,则点轨迹为抛物线的一部分
D.若点到的距离为1,则点轨迹为双曲线的一部分
5.(2025·黑龙江哈尔滨·一模)点为直线上的动点,为坐标原点,过点作直线垂直于轴,过点作直线的垂线交直线于点.
(1)求点的轨迹方程;
(2)记点轨迹为曲线,上一定点,过作两不同直线分别交于两点,
①直线的斜率满足,且直线过点,求定点坐标;
②若点,且直线的斜率满足,设的外接圆为圆,过点作曲线的切线,判断直线与圆位置关系,并说明理由.
(
题型0
3
)圆锥曲线的几何性质
1.(2025·山东青岛·一模)抛物线的焦点为,直线过且与交于两点,为坐标原点,点为上一点,且,则( )
A.过点且与抛物线仅有一个公共点的直线有条
B.当的面积为时,
C.为直角三角形
D.的最小值为
2.(2025·黑龙江哈尔滨·一模)已知双曲线的左右焦点分别为,过且斜率存在的直线与双曲线的渐近线相交于两点,中点纵坐标为,若,则双曲线的渐近线方程为 .
3.(2025·天津武清·一模)已知椭圆 过点 分别为椭圆的左右焦点且
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)是否存在圆心在y轴上的圆,使圆在x轴的上方与椭圆交于两点(在的左侧),都是圆的切线且若存在,求出圆的方程:若不存在,请说明理由.
4.(2025·广东深圳·一模)已知抛物线,斜率为的直线交抛物线于两点,且.
(1)求抛物线的方程;
(2)试探究:抛物线上是否存在点,使得?若存在,求出点坐标;若不存在,请说明理由.
5.(2025·广东深圳·一模)已知双曲线,左、右焦点分别为、,过作倾斜角为的直线与双曲线交于两点,则的周长为 .
(
题型0
4
)圆锥曲线的弦长与周长问题
1.(2025·广东·一模)设曲线,抛物线,记抛物线的焦点为,,为分别为曲线,上的动点,为曲线的切线,则( )
A.若与无公共点,则
B.若过点,则被截得的弦长为
C.当时,
D.当时,
2.(2025·福建泉州·一模)已知拋物线的准线为,点在上,以为圆心的圆与和轴都相切,则该圆被轴截得的弦长等于( )
A.1 B. C.2 D.
3.(2025·山东菏泽·一模)已知曲线C的方程为,下列说法正确的有()
A.曲线C关于直线对称
B.,
C.曲线C被直线截得的弦长为
D.曲线C上任意两点距离的最大值为
4.(2025·江苏南通·一模)若抛物线的准线为直线,则截圆所得的弦长为( )
A. B. C. D.
5.(2025·陕西渭南·一模)已知椭圆的方程为,则( )
A.椭圆关于轴对称
B.直线被椭圆截得弦长为
C.椭圆的长轴长为
D.椭圆的离心率为
6.(2025·山东淄博·一模)已知双曲线,离心率,点在双曲线上
(1)求双曲线的标准方程;
(2)点分别是双曲线的左右焦点,过点的直线与双曲线的右支交于两点,若的周长为12,求直线的方程.
7.(2025·吉林延边·一模)已知,分别是椭圆的左、右焦点,是上一点,若的周长为10,则的离心率为 .
8.(2025·云南昭通·一模)已知,,,动点满足MA与MB的斜率之积为,动点的轨迹记为,过点的直线交于,两点,则下列说法正确的是( )
A.的轨迹方程为()
B.的最大值为3
C.的最小值为
D.过点的直线垂直AC交曲线于,,则的周长为8
9.(2025·山西吕梁·一模)抛物线有如下光学性质:过焦点的光线经抛物线反射之后得到的光线平行于抛物线的对称轴;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.已知抛物线的焦点为,一条平行于轴的光线从点射出,经过抛物线上的点反射后,再经抛物线上的另一点射出,则的周长为( )
A. B. C.13 D.15
10.(2025·甘肃兰州·一模)已知曲线,则以下说法正确的是( )
A.点在曲线内部 B.曲线关于原点对称
C.曲线与坐标轴围成的面积为 D.曲线的周长是
(
题型0
5
)圆锥曲线的离心率问题
1.(2025·云南曲靖·一模)若双曲线的焦距为4,实轴长为2,则其离心率为( )
A.2 B. C. D.
2.(2025·黑龙江哈尔滨·一模)已知圆与椭圆,若在椭圆上存在一点,过点能作圆的两条切线,切点为,且,则椭圆离心率的取值范围为( )
A. B. C. D.
3.(2025·山西临汾·一模)已知双曲线的左、右两个焦点为,,若是双曲线左支上的一点,且,则此双曲线离心率的最大值是()
A.2 B.3 C.4 D.5
4.(2025·山西·一模)已知椭圆C:.,,若椭圆C上存在3个不同的点P满足,则椭圆C离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
5.(2025·新疆乌鲁木齐·一模)关于双曲线,下列说法正确的有( )
A.实轴长为16 B.焦点坐标为,
C.离心率为 D.渐近线方程为
6.(2025·广东深圳·一模)椭圆的左顶点为,点均在上,且关于原点对称,若直线的斜率之积为,则的离心率为( )
A. B. C. D.
7.(2025·新疆乌鲁木齐·一模)已知椭圆:的左焦点为,过点且倾斜角为的直线交轴于点,交椭圆于,两点(点在点左侧),,则椭圆的离心率为 .
8.(2025·广东江门·一模)已知是第三象限角,则曲线的离心率的取值范围为 .(用区间表示)
9.(2025·湖南岳阳·一模)已知椭圆分别为椭圆的左右焦点,离心率为,点为直线上的一点.当的外接圆周长取最小值时,该圆的半径为( )
A.1 B.2 C.4 D.8
10.(2025·山东聊城·一模)设是椭圆的左焦点,,是上的任意两点,周长的取值范围为,若,则椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
(
题型0
6
)圆锥曲线的定直线问题
1.(2025·山东济宁·一模)已知椭圆的离心率为分别为的左.右顶点,为的上顶点,且.
(1)求的方程;
(2)过的右焦点作斜率不为0的直线交于两点,设直线与交于点.
①证明:点在定直线上;
②求的最大值.
2.(2025·贵州毕节·一模)设,两点的坐标分别为,.直线,相交于点P,且它们的斜率之积为4.记点P的轨迹为曲线C.
(1)求曲线C的方程;
(2)数列,是正项数列,且数列是公差为4的等差数列,点在曲线C上,求证:;
(3)过点的直线l交曲线C于A,B两点(A,B两点在y轴右侧),在线段AB上取异于A,B的点D,且满足,证明:点D在定直线上.
3.(2025·陕西西安·一模)已知圆锥曲线G:,称点和直线l:是圆锥曲线G的一对极点和极线,其中极线方程是将圆锥曲线以替换,以替换x(另一变量y也是如此).特别地,对于椭圆,点对应的极线方程为.已知椭圆C:,椭圆C的左、右焦点分别为、.
(1)若极点对应的极线l为,求椭圆C的方程;
(2)当极点Q在曲线外时,过点Q向椭圆C引两条切线,切点分别为M,N,证明:直线MN为极点Q的极线;
(3)已知P是直线上的一个动点,过点P向(1)中椭圆C引两条切线,切点分别为M,N,是否存在定点T恒在直线MN上,若存在,当时,求直线MN的方程;若不存在,请说明理由.
(
题型0
7
)圆锥曲线的定点定值问题
1.(2025·辽宁·一模)已知向量绕着原点沿逆时针方向旋转角可得到向量.
(1)求点绕着原点沿逆时针方向旋转得到的点的坐标;
(2)已知曲线的方程为,点是曲线上任意一点.
(i)是否存在定点,使得为定值?若存在,求出这个定值及两定点坐标;若不存在,请说明理由;
(ii)设直线过定点与曲线交于点,直线过定点与曲线交于点,,且,求四点构成的四边形面积的最小值.
2.(2025·浙江·一模)已知椭圆:,直线l:.,是椭圆的左、右顶点,,是椭圆的左、右焦点,过直线l上任意一点P作椭圆的切线PM,PN,切点分别为M,N,椭圆上任意一点Q(异于,)处的切线分别交,处的切线于点,,则( )
A.直线MN过定点
B.,,,四点共圆
C.当时,是线段MN的三等分点
D.的最大值为9
3.(2025·广东汕头·一模)已知的三个顶点都在抛物线上,其中.
(1)当是直角三角形且时,证明直线过定点;
(2)设直线过点,是否有在以弦为底边的等腰?若存在,这样的三角形有几个?若不存在,请说明理由.
4.(2025·山西·一模)已知双曲线E:的左,右顶点分别为,,,双曲线E渐近线的方程为,过作斜率非零的直线l交E于,直线与直线交于点P,直线与直线交于点Q.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)设直线与直线的斜率分别为,,求证为定值;
(3)在x轴上是否存在定点,使得定点恰好在以为直径的圆上,若存在,求出T的坐标;若不存在,说明理由.
5.(2025·山东聊城·一模)设动直线与抛物线相交于,两点,分别过,作的切线,设两切线相交于点,则( )
A.直线经过一定点 B.抛物线的焦点为
C.点到坐标原点的距离不小于 D.的面积的最小值为
6.(2025·重庆·一模)椭圆的离心率为,其左焦点到点的距离为5 .
(1)求椭圆的方程;
(2)若直线与椭圆相交于(不是左右顶点),且以为直径的圆过椭圆的左顶点,求证:直线过定点,并求出该定点的坐标.
7.(2025·山西吕梁·一模)已知椭圆的焦距为,点在椭圆上.
(1)求椭圆的方程;
(2)若直线交椭圆于两点,且线段的中点的横坐标为,过作直线.证明:直线恒过定点,并求出该定点的坐标.
(
题型0
8
)圆锥曲线的面积定值与范围问题
1.(2025·山东泰安·一模)已知椭圆的离心率为分别为椭圆的左、右焦点,分别为椭圆的上、下顶点,且.
(1)求椭圆的方程;
(2)已知过的直线与椭圆交于两点,且直线不过椭圆四个顶点.
(i)设的面积分别为,若,求的最大值;
(ii)若在轴上方,为的角平分线,求直线的方程.
2.(2025·江西南昌·一模)已知椭圆的短轴长为2,且过点,设点为椭圆在第一象限内一点.
(1)求椭圆方程;
(2)设椭圆的左顶点为A,下顶点为,线段交轴于点,线段交轴于点,若的面积是的6倍,求点的坐标;
(3)点关于原点的对称点为,点,点为中点,的延长线交椭圆于点S,当最大时,求直线方程.
3.(2025·重庆·一模)已知双曲线的右焦点为,,是其一条渐近线上的两点,且,若的面积等于,则的最小值为( )
A. B.2 C. D.4
4.(2025·安徽合肥·一模)已知抛物线的焦点为F,准线为过F的直线交C于A,B两点,过A,B分别作l的垂线,垂足分别为M,N,若,则的面积是面积的 倍.
5.(2025·山东·一模)已知双曲线的离心率为,点在双曲线上,过的左焦点的直线与的左支相交于两点,且分别交的两条渐近线于两点.
(1)求双曲线的方程;
(2)若是坐标原点,,求的面积.
(
题型0
9
)圆锥曲线综合求范围与最值问题
1.(2025·广东湛江·一模)已知,,点P满足,当取到最大值时,的面积为( ).
A. B. C. D.
2.(2025·四川巴中·一模)已知双曲线:与曲线:有4个交点A,B,C,按逆时针排列
(1)若方程有4个实数根,,,证明:
(2)设O为坐标原点,证明:为定值;
(3)求四边形ABCD面积的最大值.
3.(2025·安徽滁州·一模)已知椭圆的焦距为2,且经过点,M为C的右顶点,过点P的直线l与C交于点异于点
(1)求C的标准方程;
(2)求面积的最大值.
4.(2025·江西上饶·一模)已知点是直线上的动点,为坐标原点,过点作轴的垂线,过点作直线的垂线交直线于点,记点的轨迹为曲线.
(1)求的方程;
(2)过曲线上一点的直线分别交于两点(异于点),设的斜率分别为.
(Ⅰ)若,求证:直线过定点;
(Ⅱ)若,且的纵坐标均不大于0,求的面积的最大值.
5.(2025·山东临沂·一模)已知椭圆的离心率为是的左、右焦点,且,直线过点与交于两点.
(1)求的方程;
(2)若,求的方程;
(3)若直线过点与交于两点,且的斜率乘积为分别是线段的中点,求面积的最大值.
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专题05 平面解析几何
题型概览
题型01直线与圆及圆与圆的位置关系
题型02轨迹方程与标准方程
题型03圆锥曲线的几何性质
题型04圆锥曲线的弦长与周长问题
题型05圆锥曲线的离心率问题
题型06圆锥曲线的定直线问题
题型07圆锥曲线的定点定值问题
题型08圆锥曲线的面积定值与范围问题
题型09圆锥曲线综合求范围与最值问题
(
题型0
1
)直线与圆及圆与圆的位置关系
1.(2025·山东泰安·一模)已知直线与圆交于两点,若成等差数列,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】设数列公差为d,结合等差数列通项公式分析可知直线过定点,再根据圆的性质可知当时,弦长最小,此时最小,进而运算求解.
【详解】
由题意可知:圆的圆心为,半径,
因为成等差数列,所以设,
则可化为,
即,
令,可知直线过定点,
且,所以在圆C内部,
当时,弦长最短,此时最小,
又,所以,
所以,
又,所以,
故选:C
2.(2025·江西萍乡·一模)已知直线的斜率为,则的最大值为 .
【答案】/0.25
【分析】先求出直线的斜率,化简可得,再利用基本不等式即可求得的最大值.
【详解】,
当且仅当时取等号,所以k的最大值为.
故答案为:.
3.(2025·黑龙江·一模)已知曲线为上一点,则以下说法正确的有( )
A.存在点,使得
B.的取值范围为
C.若的值与无关,且,则取值范围为
D.若的值与无关,则其最小值为.
【答案】BCD
【分析】首先对曲线进行化简,分类讨论点的位置判断A,利用点到直线的距离公式结合余弦函数的性质判断B,利用平行线间的距离公式结合直线与椭圆的位置关系判断C,D即可.
【详解】我们首先对曲线的方程化简,得到,
对于A,若点在曲线上时,
有,此时,不可能有;
当点在曲线上时,曲线的渐近线方程,
当点在上时,曲线的渐近线方程,
如图,因为直线与渐近线方程平行,
则不存在点,使得,故A错误;
对于B,因为可看作到
直线的距离的倍,
因为直线与平行,
且之间的距离为1,故,
由图可知,当点在曲线上时,
点到直线的距离有最大值,
设,
点到直线的距离为,
结合余弦函数有界性可得,
当且仅当等号成立,即,
则的取值范围为,故B正确.
对于C,设
由
得表示点到直线和的距离之和的倍,
的值与无关,则该曲线在两平行线和之间,
当与曲线椭圆部分相切时,
联立得,且,解得或,
所以的范围为,故C正确;
对于D,当为渐近线为
与曲线椭圆部分相切的直线时,
的值最小,
由平行线间距离公式得与的距离,
则,
且,故D正确.
故选:BCD
4.(2025·江西上饶·一模)已知直线,圆,则下列说法正确的是( )
A.存在实数,使圆关于直线对称
B.直线过定点
C.对任意实数,直线与圆有两个不同的公共点
D.当时,直线被圆所截弦长为2
【答案】BCD
【分析】根据直线是否过圆心判断A的真假;把点代入方程判断B的真假;根据B的结论可判断C的真假;利用几何法求弦长可判断D的真假.
【详解】对A:因为圆的圆心为,因为,所以不存在,使得直线经过圆心,即不存在实数,使圆关于直线对称.故A错误;
对B:因为恒成立,所以直线过定点,故B正确;
对C:因为,所以点在圆:内部,又直线过定点,所以直线与圆必有两个不同的公共点,故C正确;
对D:当时,直线:即.
圆心到直线的距离为:,所以弦长为:,故D正确.
故选:BCD
5.(2025·广西·一模)已知直线与椭圆交于、两点,为坐标原点.
(1)证明:;
(2)已知,证明:点到直线的距离为定值.
【答案】(1)证明见解析;
(2)证明见解析.
【分析】(1)联立直线与椭圆方程,利用判别式列出不等式推理即得.
(2)利用韦达定理,结合数量积的坐标表示及点到直线距离公式推理即得.
【详解】(1)由消去,得,由直线与椭圆交于两点,
得,
所以.
(2)设,由(1)知,,
,由,得,
整理得,因此点到直线的距离为定值,
所以点到直线的距离为定值.
6.(2025·广东江门·一模)已知曲线,则( )
A.曲线关于轴对称
B.曲线围成图形的面积为
C.曲线上的点到点的距离最大值为
D.若点是曲线上的点,则的最大值为1
【答案】AD
【分析】用换判断A;确定曲线对应的图形,结合圆的相关知识求解判断BCD.
【详解】对于A,令是曲线上的任意一点,即,
则成立,即点在曲线上,因此曲线关于轴对称,A正确;
当时,,即,是以为圆心,
2为半径的圆在直线及上方的半圆,当时,,
即,是以为圆心,为半径的圆在直线及下方部分,
对于B,曲线在直线及上方的半圆面积为,B错误;
对于C,曲线在直线及下方部分上的点与点的距离最大值为
,C错误;
对于D,表示曲线上的点与点确定直线斜率的,
观察图形知,当过点的直线与曲线在轴下方部分相切时,直线斜率最大,
设此切线方程为,则,解得,所以的最大值为1,D正确.
故选:AD
7.(2025·山东临沂·一模)直线的一个方向向量是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】把直线方程化为斜截式,根据直线方向公式进行判断即可.
【详解】,所以该直线的一个方向向量为,
因为,所以向量与向量是共线向量,
其他选项的向量与向量不是共线向量,
故选:B
8.(2025·江西·一模)已知点,直线:与抛物线:交于,两点,且,则直线的斜率之和为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】由弦长公式求得,再结合斜率公式及韦达定理代入即可求解;
【详解】由题意知直线过的焦点,将与联立,
得,所以,,,
由抛物线定义可得.
又,解得,直线的斜率为,
直线DA与DB的斜率之和为,
所以直线的斜率之和为.
故选:B.
9.(2025·山东临沂·一模)圆与圆的位置关系是( )
A.内切 B.相交 C.外切 D.相离
【答案】C
【分析】根据给定条件,求出圆心距即可判断.
【详解】圆的圆心,半径,
圆,即,圆心,半径,
则,所以两圆外切.
故选:C.
10.(2025·安徽·一模)已知是直线的一个方向向量,若,则实数的值为( )
A. B. C.2 D.
【答案】A
【分析】先由直线方向向量定义结合直线方程求出直线的一个方向向量,再利用向量平行的坐标表示即可求解.
【详解】因为直线的斜率为,所以直线的一个方向向量为,
所以若,则,解得.
故选:A.
(
题型0
2
)轨迹方程与标准方程
1.(2025·山东烟台·一模)在平面直角坐标系中,已知动点到点与到轴的距离之积为常数,设点的轨迹在轴右侧的部分为曲线,下列说法正确的有( )
A.曲线关于直线对称
B.若,则曲线与直线有三个公共点
C.当时,曲线上的点到点距离的最小值为
D.无论为何值,曲线均为一条连续曲线
【答案】AC
【分析】根据和都符合,即可判断选项A,把代入轨迹方程,分类求解即可判断选项B,结合B选项做法,即可判断选项C,分析轨迹方程两侧函数式,即可判断选项D.
【详解】设动点,则其到的距离为,
动点到轴的距离为,
则,
即,
因为点也符合上式,
所以选项A正确;
若,则把代入上式,
得方程,
当时,,
方程为,解得或(舍去),
即得对应点,
当时,方程为,
解得,即得对应点,所以B错误;
当时,的轨迹方程为,
令曲线上的点到点距离为,
则,,
因为是对称轴,所以代入轨迹方程得,
当时,方程为,解得,
当时,方程为,则无解,
将代入方程得,
则点到的距离最小,且为,C正确;
因为轨迹方程为,,
不妨取,,此时,
当时,方程为,解得(负值舍去),
当时,方程为,解得或,
取,,则,无解,即直线与曲线无交点,
但在直线两侧均有点在曲线上,此时曲线的曲线不连续,D错误.
故选:AC
2.(2025·江西萍乡·一模)已知曲线,则( )
A.不是封闭图形
B.有4条对称轴
C.与坐标轴有4个交点
D.与直线有4个交点
【答案】ACD
【分析】根据曲线化简得出单位圆及双曲线判断A,根据图象特征得出对称轴判断B,根据曲线与坐标轴交点判断C,结合双曲线特征判断交点个数判断D.
【详解】对于A,因为,
所以或,
所以E是由单位圆M和实轴长为2,焦点为的等轴双曲线构成,故A正确;
对于B,由A项分析知,E只关于轴,轴对称,所以E只有两条对称轴,故B错误;
对于C,由A项分析可知,曲线E与坐标轴的交点为,故C正确;
对于D,因为C的一条渐近线方程为且,
根据双曲线的性质可知,直线与双曲线有2个交点,
又直线与圆M有2个交点,故直线与有4个交点,故D正确.
故选:ACD.
3.(2025·安徽·一模)已知动点满足关系式.
(1)求动点的轨迹方程;
(2)设动点的轨迹为曲线,抛物线的焦点为,过上一点作的两条切线,切点分别为,弦的中点为,平行于的直线与相切于点.
①证明:三点共线;
②当直线与有两个交点时,求的取值范围.
【答案】(1)
(2)①证明见解析;②的取值范围为.
【分析】(1)由双曲线定义即可求解;
(2)①由切线方程和导数几何意义依次求出和即可得证;
②求出直线的方程,与曲线联立,利用判别式结合焦半径公式即可求解.
【详解】(1)设,
则即 ,
所以由双曲线定义可知动点的轨迹是以为焦点的双曲线的下支,且
所以动点的轨迹方程为.
(2)①证明:由(1)曲线:,,设,
对函数求导得,
所以两切线方程为:,即,
又切线过点P,所以,
即满足,即满足方程,
所以,
设, 则由,
所以,即三点在直线上,即三点共线;
②由上得,所以直线的方程为即,
联立,
因为直线与有两个交点,则由题意可知方程有两个不等负根,
所以,
所以.
所以的取值范围为.
4.(2025·辽宁·一模)在棱长为1的正方体中,为平面内一点(含边界),为平面内一点(含边界),则下列结论正确的是( )
A.若,则点轨迹为圆的一部分
B.若,则点轨迹为椭圆的一部分
C.若点到与到的距离相等,则点轨迹为抛物线的一部分
D.若点到的距离为1,则点轨迹为双曲线的一部分
【答案】AC
【分析】根据各个选项的条件,结合圆,椭圆,抛物线,双曲线的定义逐一分析判断即可.
【详解】对于A,若,
则点轨迹为平面内以为圆心,以1为半径的圆,故A项正确;
对于B,若,
则点为平面与以为轴、为底面半径的圆锥面的公共点,
轨迹为双曲线的一部分,故B项错误;
对于C,设与交于点,点到的距离等于,
若点到与到的距离相等,即点到点的距离与到的距离相等,
则轨迹为抛物线的一部分,故C项正确;
对于D,若点到的距离为1,
则点为平面与以为轴、为底面半径的圆柱面的公共点,
轨迹为椭圆的一部分,故D项错误.
故选:AC.
5.(2025·黑龙江哈尔滨·一模)点为直线上的动点,为坐标原点,过点作直线垂直于轴,过点作直线的垂线交直线于点.
(1)求点的轨迹方程;
(2)记点轨迹为曲线,上一定点,过作两不同直线分别交于两点,
①直线的斜率满足,且直线过点,求定点坐标;
②若点,且直线的斜率满足,设的外接圆为圆,过点作曲线的切线,判断直线与圆位置关系,并说明理由.
【答案】(1)
(2)①;②直线与圆相切,理由见解析
【分析】(1)设,可得直线和直线的方程,分和两种情况求解即可;
(2)①设,,,直线:,联立方程由韦达定理即可求解;②设直线:,直线:与抛物线方程联立结合韦达定理可得,联立中垂线和中垂线即可证明.
【详解】(1)设,则直线:,直线:,
时,直线:,点的轨迹为,
时,,
综上,点的轨迹方程;
(2)
①设,,,
由已知直线的斜率存在,
所以设直线:,
联立方程得,
所以,由题意得,
所以,解得,所以;
②
当时,由可得,求导可得,
当时,,所以切线的斜率为,所以直线:,
设直线:,联立抛物线方程得,
,,
可得,所以,
中垂线:,
同理,中垂线:,
联立可得,,
,即直线与圆相切.
(
题型0
3
)圆锥曲线的几何性质
1.(2025·山东青岛·一模)抛物线的焦点为,直线过且与交于两点,为坐标原点,点为上一点,且,则( )
A.过点且与抛物线仅有一个公共点的直线有条
B.当的面积为时,
C.为直角三角形
D.的最小值为
【答案】BD
【分析】由可得抛物线方程,对于A,注意到与抛物线线有一个公共点的直线有两类,一类是抛物线切线,另一类是与y轴垂直的直线,据此可判断选项正误;对于B,设,由的面积为,可得,由韦达定理可判断选项正误;对于C,由B,验证是否等于0可判断选项正误;
【详解】抛物线的焦点为,准线为
因点为上一点,且,由抛物线定义可得,
则抛物线方程为:.
对于A,注意到,则点M在抛物线外,如图所示,则过M点可做抛物线的两条切线,此外直线过点M,且与抛物线只有一个公共点,故过点且与抛物线仅有一个公共点的直线有条,故A错误;
对于B,设直线AB方程为:,将直线AB方程与抛物线联立,可得:
,设,由韦达定理:
,由图可得,
则.
又由抛物线定义可得
,故B正确;
对于C,可得注意到,则
,故为钝角,则为钝角三角形,故C错误;
对于D,由B,
,则由抛物线定义:
.
当且仅当,即时取等号.故D正确.
故选:BD
2.(2025·黑龙江哈尔滨·一模)已知双曲线的左右焦点分别为,过且斜率存在的直线与双曲线的渐近线相交于两点,中点纵坐标为,若,则双曲线的渐近线方程为 .
【答案】
【分析】设的方程为,联立渐近线方程求出纵坐标,根据中点坐标公式结合列方程组求解可得.
【详解】易知,直线的斜率不为0,设方程为,
双曲线的渐近线方程为,
联立解得,由解得,
由题知,,即,
整理得①,
因为,记的中点为,则,,
所以,整理得②,
②代入①得,整理得③,
③代入②整理得,即,
因为,所以,所以,
又,所以,即,所以渐近线方程为.
故答案为:.
3.(2025·天津武清·一模)已知椭圆 过点 分别为椭圆的左右焦点且
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)是否存在圆心在y轴上的圆,使圆在x轴的上方与椭圆交于两点(在的左侧),都是圆的切线且若存在,求出圆的方程:若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)存在,
【分析】(1)根据椭圆的性质和已知条件列出方程组,求解出椭圆的基本参数 、、,进而得到椭圆的标准方程;
(2)利用圆和椭圆的对称性,结合向量垂直的性质求出交点坐标,再根据直线垂直的关系确定圆心坐标和半径,从而判断圆是否存在并求出圆的方程.
【详解】(1)已知椭圆过点,分别为椭圆的左、右焦点,且、距离为.
可列出方程组,即.
由,可得.将代入,得,即.
将代入,可得.
即.化为.
因为,解得(负值舍去).
将代入,可得.因此,椭圆的标准方程为.
(2)设圆心在轴上的圆与椭圆相交,,是两个交点,且,,,是圆的切线,且.
由圆和椭圆的对称性可知,,,.
由(1)知,,所以,.
因为,根据向量垂直的性质,则,即,可得.
又因为点在椭圆上,所以,将代入可得.
展开整理得,解得或.
当时,,重合,此时题设要求的圆不存在.
当时,.
过,分别与,垂直的直线的交点即为圆,设.
因为,可得,即.
化简得,解得.
则圆的半径.
所以圆的方程为.
4.(2025·广东深圳·一模)已知抛物线,斜率为的直线交抛物线于两点,且.
(1)求抛物线的方程;
(2)试探究:抛物线上是否存在点,使得?若存在,求出点坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)存在,和
【分析】(1)由在抛物线上,代入求出,即可求出抛物线的方程;
(2)设,求出直线并与抛物线的方程联立,求出点坐标,将转化为,求出并检查是否符合题意即可.
【详解】(1)由在抛物线上,则,解得,
因此可得抛物线的方程为.
(2)
存在点在抛物线上,
设点,
由直线的斜率为,且过,
则直线的方程为:,即,
联立,可得,解得,或,
即可得点的纵坐标为,代入,得,即,
若,则,即,
又,
则可得,
整理得,,解得,或,或,或,
当时,与重合,舍去,
当时,与重合,舍去,
当时,,
当时,,
综上知,抛物线上存在点,为和时,.
5.(2025·广东深圳·一模)已知双曲线,左、右焦点分别为、,过作倾斜角为的直线与双曲线交于两点,则的周长为 .
【答案】12
【分析】由,,可得为,代入双曲线方程中,利用弦长公式求出,再由双曲线的定义即可求解周长.
【详解】因为,,
所以直线为,
设,
由,得,
则,
所以,
因为,,
所以,
所以
故答案为:12
(
题型0
4
)圆锥曲线的弦长与周长问题
1.(2025·广东·一模)设曲线,抛物线,记抛物线的焦点为,,为分别为曲线,上的动点,为曲线的切线,则( )
A.若与无公共点,则
B.若过点,则被截得的弦长为
C.当时,
D.当时,
【答案】AD
【分析】选项A将与无公共点转化为无零点,由导数求最小值大于0即得;选项B先求切线方程为,联立,利用韦达定理和弦长公式即可求得;选项C利用导数求得的最小值小于,进而可得;选项D根据的切线方程和抛物线的切线方程为,进而可得.
【详解】选项A:联立得,设,
由题意可知无零点,,
故当时,,当时,,
故,由题意,得,故A正确;
选项B:由题意,由得,
设与曲线的切点为,则切线方程为,
因过点,故,解得,
所以的方程为,即,
与联立得,
设与的交点坐标为,
则,故,故B错误;
选项C:当时,,因在曲线上,
可设为,则,
设,,
设,则,
故在上单调递增,又,,
故,使得,
则在上单调递减,在上单调递增,
故的最小值为,又,故,故C错误;
选项D:当时,在处的切线方程为,
将代入得,
而曲线在处的切线方程为,
要使得两曲线上得点M,Q之间距离最小,当时,,
,则,两直线的距离为,
显然两切点为得连线与切线不垂直,故,故D正确.
故选:AD
2.(2025·福建泉州·一模)已知拋物线的准线为,点在上,以为圆心的圆与和轴都相切,则该圆被轴截得的弦长等于( )
A.1 B. C.2 D.
【答案】D
【分析】根据相切的到点然后代入抛物线方程得到,最后利用勾股定理求弦长.
【详解】拋物线的准线方程为,不妨取点在第一象限,
设以为圆心的圆的半径为,
因为以为圆心的圆与和轴都相切,所以,
将代入抛物线方程得,解得,
则到轴的距离为1,该圆被轴截得的弦长为.
故选:D.
3.(2025·山东菏泽·一模)已知曲线C的方程为,下列说法正确的有()
A.曲线C关于直线对称
B.,
C.曲线C被直线截得的弦长为
D.曲线C上任意两点距离的最大值为
【答案】ACD
【分析】对于A,根据对称的理解,进行运算即可判断A;对于B,通过分析方程的特征可求出的范围;对于C,求出直线和曲线的交点,用两点间的距离公式即可求解;对于D,对方程进行变形可知曲线C为椭圆,结合椭圆的形状判断即可.
【详解】选项A:将方程中的和互换,得到,与原方程一致,因此曲线关于直线对称,A正确;
选项:通过分析方程,设固定,解关于的二次方程,判别式要求,
得,即,超出,同理的范围也超过,B错误;
选项C:将直线代入曲线方程,解得交点为和,
故弦长为,C正确;
选项D:则即
又,即,
则
同理可得:,
则曲线的上任一点到的距离之和为:
曲线表示以为焦点且的椭圆,则,
则线段的最大值为正确;
故选:ACD
4.(2025·江苏南通·一模)若抛物线的准线为直线,则截圆所得的弦长为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】求出准线的方程,进而可求出圆心到直线的距离,结合勾股定理可求得结果.
【详解】抛物线的准线方程为,
圆的圆心为原点,半径为,圆心到直线的距离为,
所以,截圆所得的弦长为,
故选:A.
5.(2025·陕西渭南·一模)已知椭圆的方程为,则( )
A.椭圆关于轴对称
B.直线被椭圆截得弦长为
C.椭圆的长轴长为
D.椭圆的离心率为
【答案】BCD
【分析】利用曲线的对称性可判断A选项;将直线方程与椭圆方程联立,结合弦长公式可判断B选项;求出椭圆的对称轴方程,将对称轴方程与椭圆方程联立,求出、的值,可判断C选项;利用椭圆的离心率公式可判断D选项.
【详解】对于A选项,在椭圆上任取一点,则,
则点关于轴的对称点为,因为不恒成立,
故椭圆不关于轴对称,A错;
对于B选项,设直线交椭圆于点、,
联立得,解得,,
因此,直线被椭圆截得弦长为,B对;
对于C选项,在椭圆上任取一点,则,
点关于直线的对称点,
因为,即椭圆关于直线对称,
同理可知,椭圆关于直线对称,
联立可得或,
所以直线截椭圆所得弦长为,
联立解得或,
所以,直线截椭圆所得弦长为,
因为,所以,
所以椭圆的长轴长为,C对;
对于D选项,由C选项可知,,,
所以,椭圆的离心率为,D对.
故选:BCD.
6.(2025·山东淄博·一模)已知双曲线,离心率,点在双曲线上
(1)求双曲线的标准方程;
(2)点分别是双曲线的左右焦点,过点的直线与双曲线的右支交于两点,若的周长为12,求直线的方程.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)由题意可得:,,解方程求出,即可得出答案;
(2)由题意可得,设,与双曲线联立,得出韦达定理,利用弦长公式即可求解.
【详解】(1)由题意可得,则,即,
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)因为的周长为12,所以①,
由双曲线的定义可得:,
所以②,
所以由①②可得:,
由(1)知,,所以,
因为直线的斜率不为,所以设,
则联立直线与双曲线可得,
当,即,直线与双曲线只有一个交点,不合题意,所以,
,
所以,
所以,
解得:(舍去)或,所以,
直线的方程为:,即.
7.(2025·吉林延边·一模)已知,分别是椭圆的左、右焦点,是上一点,若的周长为10,则的离心率为 .
【答案】/
【分析】由已知可得,再由的周长为10,可得,求出,从而可求出离心率.
【详解】由椭圆方程可得,得,
因为是上一点,所以,
因为的周长为10,
所以,得,
所以的离心率为.
故答案为:
8.(2025·云南昭通·一模)已知,,,动点满足MA与MB的斜率之积为,动点的轨迹记为,过点的直线交于,两点,则下列说法正确的是( )
A.的轨迹方程为()
B.的最大值为3
C.的最小值为
D.过点的直线垂直AC交曲线于,,则的周长为8
【答案】ABD
【分析】设,根据题意列出方程即可判断A;根据椭圆得范围结合两点间得距离公式即可判断B;分直线斜率是否存在两种情况讨论,设直线的方程为,,联立方程,利用韦达定理求出,再利用弦长公式求出的表达式即可判断C;易得为椭圆的上,下焦点,再根据椭圆的定义即可判断D.
【详解】对于A:设,
则,整理得,
所以的轨迹方程为(),故A正确;
对于B:
,
故,
故当时,,故B正确;
对于C:当直线的斜率不存在时,,
当直线的斜率存在时,设直线的方程为,,
联立,消得,
则,
所以
,
当且仅当取等号,
综上所述,的最小值为3,故C错误;
对于D:在中,,则,
故为正三角形,则垂直平分,则,
由题意为椭圆的上,下焦点,
则的周长为
,故D正确.
故选:ABD.
9.(2025·山西吕梁·一模)抛物线有如下光学性质:过焦点的光线经抛物线反射之后得到的光线平行于抛物线的对称轴;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.已知抛物线的焦点为,一条平行于轴的光线从点射出,经过抛物线上的点反射后,再经抛物线上的另一点射出,则的周长为( )
A. B. C.13 D.15
【答案】D
【分析】求出点的坐标,利用抛物线的光学性质,结合三点共线求出点的坐标即可得解.
【详解】抛物线的焦点为,由轴,点,得,
由抛物线的光学性质,得点共线,设,则,
解得,点,于是,,,
所以的周长为.
故选:D
10.(2025·甘肃兰州·一模)已知曲线,则以下说法正确的是( )
A.点在曲线内部 B.曲线关于原点对称
C.曲线与坐标轴围成的面积为 D.曲线的周长是
【答案】BC
【分析】选项A,结合图象,当时,或,可判断;选项B,将换成,将换成,方程不变,可得;选项C,结合方程的对称性,在第一象限时,图象为圆的一部分,根据圆的方程可得其在第一象限与坐标轴围成的面积,进而可得;选项D,同C结合方程的对称性,求在第一象限部分的长度即得.
【详解】
选项A:当时,得,即,
因,故,故或,
因,故点在曲线外部,故A错误;
选项B:将换成,将换成,方程不变,
故曲线关于原点对称,故B正确;
选项C:将将换成,方程不变,故曲线关于轴对称,
设曲线在第一象限与坐标轴围成的面积为, 则曲线与坐标轴围成的面积为,
当时,方程,即,
其圆心坐标为,半径为,如图,
当时,得或,故弦长,
由,故,
则,故,故C正确;
选项D:由题意可知曲线的周长为,故D错误,
故选:BC
(
题型0
5
)圆锥曲线的离心率问题
1.(2025·云南曲靖·一模)若双曲线的焦距为4,实轴长为2,则其离心率为( )
A.2 B. C. D.
【答案】A
【分析】根据双曲线的几何性质求出得解.
【详解】由题可得,,,
所以双曲线的离心率为.
故选:A.
2.(2025·黑龙江哈尔滨·一模)已知圆与椭圆,若在椭圆上存在一点,过点能作圆的两条切线,切点为,且,则椭圆离心率的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】考虑只需点位于长轴端点时,,可得,然后可解.
【详解】由对称性可知,,
因为,,
所以当点位于长轴端点时最小,
由题可知,在椭圆上存在一点,使得,
只需当点位于长轴端点时,,即,故,
又,所以椭圆离心率的取值范围为.
故选:B
3.(2025·山西临汾·一模)已知双曲线的左、右两个焦点为,,若是双曲线左支上的一点,且,则此双曲线离心率的最大值是()
A.2 B.3 C.4 D.5
【答案】C
【分析】设,根据双曲线的定义以及性质可得,再利用离心率的式子即可求解.
【详解】作图,设,
则有
解得,因为是双曲线左支上的一点,
所以,
即,解得,
故选:.
4.(2025·山西·一模)已知椭圆C:.,,若椭圆C上存在3个不同的点P满足,则椭圆C离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】由点P满足,求出点P的轨迹方程,再与椭圆方程联立解方程组,结合有3个点列出不等式求出离心率范围.
【详解】设,由,得,化简得,
即点的轨迹是以点为圆心,1为半径的圆,则该圆与椭圆有3个交点,
由消去得,即,
显然是方程的一个解,点是圆与椭圆的1个公共点,因此必为方程的另一个解,
则,解得,所以椭圆C的离心率.
故选:C
5.(2025·新疆乌鲁木齐·一模)关于双曲线,下列说法正确的有( )
A.实轴长为16 B.焦点坐标为,
C.离心率为 D.渐近线方程为
【答案】ABC
【分析】将双曲线方程化为标准形式,求解长轴判断A,求解焦点坐标判断B,求解离心率判断C,求解渐近线方程判断D即可.
【详解】因为,所以,
则,化简得,则,
对于A,则实轴长为,故A正确,
对于B,焦点坐标为,,故B正确,
对于C,离心率为,故C正确,
对于D,渐近线方程为,故D错误.
故选:ABC
6.(2025·广东深圳·一模)椭圆的左顶点为,点均在上,且关于原点对称,若直线的斜率之积为,则的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】设,根据题设得到,再结合,得到,即可求解.
【详解】设,则,,
由题有,即,又,则,
所以,得到,所以的离心率为,
故选:A.
7.(2025·新疆乌鲁木齐·一模)已知椭圆:的左焦点为,过点且倾斜角为的直线交轴于点,交椭圆于,两点(点在点左侧),,则椭圆的离心率为 .
【答案】
【分析】设直线为,求得纵坐标,由求得的坐标,代入椭圆方程即可求解.
【详解】由题设,令直线为,
易得
因为
可得,又,
可得:,再结合,
可得
代入椭圆方程,又,
所以
化简可得:,因为,
易知
所以,即
所以
故答案为:.
8.(2025·广东江门·一模)已知是第三象限角,则曲线的离心率的取值范围为 .(用区间表示)
【答案】
【分析】分析可得,分析可知,曲线为双曲线,利用双曲线离心率公式可求得双曲线离心率的取值范围.
【详解】因为是第三象限角,则,
曲线的方程可化为,曲线为双曲线,且,,
所以,双曲线的离心率为.
故答案为:.
9.(2025·湖南岳阳·一模)已知椭圆分别为椭圆的左右焦点,离心率为,点为直线上的一点.当的外接圆周长取最小值时,该圆的半径为( )
A.1 B.2 C.4 D.8
【答案】C
【分析】先由几何关系确定当外接圆的半径为时,周长取最小值,再由离心率及焦点坐标得出,即可得出半径.
【详解】
设的外接圆的圆心为,则在的垂直平分线上
又在上,在轴上
,即当的外接圆的半径为时,周长取最小值,
由题意可知,,即,所以该圆的半径为4.
故选:C.
10.(2025·山东聊城·一模)设是椭圆的左焦点,,是上的任意两点,周长的取值范围为,若,则椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据给定条件,结合椭圆的定义,结合三角形的三边关系以及共线关系可得周长范围,再与给定范围比对即可得解.
【详解】令椭圆右焦点为,,
周长,当且仅当共线时取等号,则,即,
又,因此,
则,解得,所以C的离心率为.
故选:A.
(
题型0
6
)圆锥曲线的定直线问题
1.(2025·山东济宁·一模)已知椭圆的离心率为分别为的左.右顶点,为的上顶点,且.
(1)求的方程;
(2)过的右焦点作斜率不为0的直线交于两点,设直线与交于点.
①证明:点在定直线上;
②求的最大值.
【答案】(1)
(2)①证明见详解;②.
【分析】(1)根据条件可求,根据离心率可求,进而可求;
(2)①假设直线的方程,与椭圆联立列出韦达定理,联立直线与,将韦达定理整体代入最终可求解点的横坐标;
②设直线的倾斜角分别为,则,利用①的结论可得关于角的表达式,利用基本不等式求解即可.
【详解】(1)由题意知,,
所以,即.
又,所以,
所以.
所以的方程为.
(2)①由于直线过点且斜率不为0,所以可设直线的方程为.
由得,
设,则,
所以.
因为椭圆的左,右顶点分别为,
所以直线的方程为,
直线的方程为,
联立直线与的方程得
,
解得,所以点在定直线上.
②设直线的倾斜角分别为,则,
由①知,所以,
所以
当且仅当时取等号,所以的最大值为.
2.(2025·贵州毕节·一模)设,两点的坐标分别为,.直线,相交于点P,且它们的斜率之积为4.记点P的轨迹为曲线C.
(1)求曲线C的方程;
(2)数列,是正项数列,且数列是公差为4的等差数列,点在曲线C上,求证:;
(3)过点的直线l交曲线C于A,B两点(A,B两点在y轴右侧),在线段AB上取异于A,B的点D,且满足,证明:点D在定直线上.
【答案】(1)
(2)证明见解析
(3)证明见解析
【分析】(1)设,结合斜率公式求解即可;
(2)易知,都在第一象限,列出等式作差得,结合,可得,设的中点为,结合双曲线的渐近线方程求证即可;
(3)设出直线的方程,将直线方程与双曲线方程联立,利用韦达定理和弦长公式求证即可.
【详解】(1)设,由题意得,
即,化简整理得,
所以曲线C的方程为;
(2)证明:由题意可知,都在第一象限,
作差化简整理得,
而,所以,
设的中点为,所以,
因为曲线C的渐近线方程为,所以,
所以;
(3)由题意可知直线l的斜率存在,设直线l的方程为,,,,
联立方程组,整理得,
则,所以,,
因为,同理由,
得化简整理得,
所以,化简整理得,
代入,化简整理得,
所以点D在定直线上.
3.(2025·陕西西安·一模)已知圆锥曲线G:,称点和直线l:是圆锥曲线G的一对极点和极线,其中极线方程是将圆锥曲线以替换,以替换x(另一变量y也是如此).特别地,对于椭圆,点对应的极线方程为.已知椭圆C:,椭圆C的左、右焦点分别为、.
(1)若极点对应的极线l为,求椭圆C的方程;
(2)当极点Q在曲线外时,过点Q向椭圆C引两条切线,切点分别为M,N,证明:直线MN为极点Q的极线;
(3)已知P是直线上的一个动点,过点P向(1)中椭圆C引两条切线,切点分别为M,N,是否存在定点T恒在直线MN上,若存在,当时,求直线MN的方程;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)证明见解析
(3)
【分析】(1)根据极线及焦点坐标分别列式即可求解即得椭圆方程;
(2)讨论直线的斜率不存在和存在,设出直线方程,联立椭圆方程,运用判别式为0,解得方程的一个根,得到切点坐标和切线的斜率,进而得到切线方程,最后得出直线方程结合极线定义证明即可;
(3)利用代数法证明点在椭圆C外,则点和直线MN是椭圆C的一对极点和极线.根据题意中的概念求出点对应的极线MN方程,可得该直线恒过定点,最后利用点差法求出直线的斜率,即可求解.
【详解】(1)因为极点对应的极线l为,即,所以,
因为右焦点是,所以,所以,
所以椭圆C的方程为;
(2)当斜率存在时,设切线方程为, 联立椭圆方程,设切点,
可得,化简可得:
,
由题可得:
化简可得:,该方程只有一个根,记作,
,为切点的横坐标,
切点的纵坐标,
由于,则,
则切线方程为:,
化简得:.
当切线斜率不存在时,切线为,也符合方程,
综上上一点,的切线方程为;
同理上一点,的切线方程为;
设,点在两个切线上,所以,
所以的直线方程为,根据极线定义直线MN为极点Q的极线;
(3)由题意,设点的坐标为(,),
因为点在直线上运动,所以,
联立,得,
,该方程无实数根,
所以直线与椭圆C相离,即点在椭圆C外,又都与椭圆C相切,
所以点和直线是椭圆C的一对极点和极线.
对于椭圆,与点对应的极线方程为,
将代入,整理得,
又因为定点T的坐标与的取值无关,
所以,解得,所以存在定点恒在直线上.
当时,T是线段的中点,
设,直线的斜率为,
则,两式相减,
整理得,即,
所以当时,直线的方程为,即.
(
题型0
7
)圆锥曲线的定点定值问题
1.(2025·辽宁·一模)已知向量绕着原点沿逆时针方向旋转角可得到向量.
(1)求点绕着原点沿逆时针方向旋转得到的点的坐标;
(2)已知曲线的方程为,点是曲线上任意一点.
(i)是否存在定点,使得为定值?若存在,求出这个定值及两定点坐标;若不存在,请说明理由;
(ii)设直线过定点与曲线交于点,直线过定点与曲线交于点,,且,求四点构成的四边形面积的最小值.
【答案】(1)
(2)(i)存在,,理由见解析;(ii).
【分析】(1)根据题意求解即可;
(2)(i)将曲线绕着原点沿顺时针方向旋转得到曲线,设为曲线上点旋转后的对应点,设,进而可求出的坐标,再代入曲线的方程,即可求出求出曲线的方程,进而可得出结论;
(ii)根据题意问题可转化为:直线过定点与曲线交于,直线过定点与曲线交于,且,求四点构成四边形面积的最小值.分直线是否与重合讨论,当直线与重合时,设直线,联立方程,理由韦达定理求出,再根据弦长公式求出,同理求出,列出面积的表达式,进而可得出答案.
【详解】(1)因为,即,
绕着原点沿逆时针方向旋转得到的点,
则,所以;
(2)(i)将曲线绕着原点沿顺时针方向旋转得到曲线,
设为曲线上点旋转后的对应点,
设,
则,
又因为,
所以,
整理得,
点到点和点的距离之和为,
旋转时,曲线形状不变,所以为定值,
定点的坐标分别为;
(ii)由(i)知曲线绕着原点沿顺时针方向旋转得到曲线,
定点为曲线的两个焦点,在曲线对应点和点,
在旋转过程中图形不变,问题可转化为:直线过定点与曲线交于,直线过定点与曲线交于,且,求四点构成四边形面积的最小值.
与交点满足,且在椭圆内部,
当与重合时,;
当与不重合时,设直线,
联立,整理得,
则,
所以,
同理可得,
,
当且仅当,即时取等号,
因为,
所以四点构成四边形面积的最小值为,
即四点构成的四边形面积的最小值为.
2.(2025·浙江·一模)已知椭圆:,直线l:.,是椭圆的左、右顶点,,是椭圆的左、右焦点,过直线l上任意一点P作椭圆的切线PM,PN,切点分别为M,N,椭圆上任意一点Q(异于,)处的切线分别交,处的切线于点,,则( )
A.直线MN过定点
B.,,,四点共圆
C.当时,是线段MN的三等分点
D.的最大值为9
【答案】ABD
【分析】根据椭圆的极点和极线方程可列式求出直线l关于椭圆的极点坐标,即可由此求出A、C答案。由极点和极限方程性质可表示出过Q点的切线方程,由此表示出四点坐标,通过向量法求解可得出B答案,根据圆的相交弦定理和椭圆的光学性质可知,由此可得出D答案。(椭圆极点与极线方程定义及其证明见后附。)
【详解】
对于A,根据椭圆极点、极线定义,直线l关于椭圆存在极点,即为直线MN的定点(证明后续提供),
设极点为,则直线l的方程为,又由于直线l的方程为:,
故直线l关于椭圆的极点(定点)为,故A正确;
对于B,设,则Q点处的切线方程为,令,得,,
而,故,同理,即四点共圆,故B正确;
对于C,当时,直线MN的方程为,可以验证此时有,故C不正确;
对于D,由圆的相交弦定理和椭圆的光学性质可知,
等号在Q为短轴端点时取到,故D正确.
故选:ABD.
附注:1.定义:任取一点,它可以在圆锥曲线上,也可以在圆锥曲线外或内,
过这点作圆锥曲线的割线,产生两个交点,过这两个交点作圆锥曲线的切线,
两条切线相交于一点.随着割线绕任取之点运动,交点将描绘出一条直线.
若任取之点称为极点,则这条直线就称为极点的极线.
反之,任意作一条直线,它可以与圆锥曲线相交、相切或相离,
在直线上且位于圆锥曲线外任取一点,过这点作圆锥曲线的两条切线,
连接两个切点可得一直线.让任取之点在其所在直线上运动,
则连接两切点的直线也跟着运动,但它将绕着一个不动的点转动.
若开始时的直线称为极线,则这个不动的点就称为这条极线的极点.
2.结论:设极点坐标为,那么,不管极点在椭圆上,椭圆外还是椭圆内,
极点的极线的方程都是
证明:(1)先证明也就是求出极点在椭圆上时椭圆切线方程为.
设过点的椭圆切线方程为:,
与椭圆联立方程得:
,
因为切线方程只存在一个解,即,
化简得:,即得,
从而得出切线方程为,化简得.
(2)极点在椭圆之外的情况.过极点作椭圆的两条切线,设切点分别为和.
由上面的第(1)条,直接写出两条切线的方程:和
由于极点当然在这两条切线上,所以和,
这又说明,点和的坐标都满足方程:,
所以上式就是直线AB的方程,即极点P的极线的方程.
(3)极点在椭圆之内的情况.过点作轴的垂线,与椭圆交于点(另一交点同理).
于是由第(1)条,得过点的椭圆切线方程为.
让,得切线与x轴的交点也就是切线的横截距.
同理可以得到切线与y轴的交点即切线的纵截距.
于是,由直线的截距式方程得切线方程为,即.
3.(2025·广东汕头·一模)已知的三个顶点都在抛物线上,其中.
(1)当是直角三角形且时,证明直线过定点;
(2)设直线过点,是否有在以弦为底边的等腰?若存在,这样的三角形有几个?若不存在,请说明理由.
【答案】(1)证明见解析
(2)存在,一个
【分析】(1)设直线的方程为,、,联立抛物线的方程,根据结合抛物线方程求解即可;
(2)由(1)知直线的方程为,且,,设中点坐标为,根据中点坐标公式结合由等腰三角形性质化简可得,再构造函数求导分析单调性与零点即可.
【详解】(1)设直线的方程为,、,
由得:,
所以,且,,
由即得:,
则,
所以或,
从而或,
进而或,
当时,,不合题意,所以,
故直线的方程为,过定点;
(2)假设存在以弦为底边的等腰,
由(1)知直线的方程为,且,,
设中点坐标为,
则,,
由等腰三角形性质知,即(*),
令,则,
所以在R上递增,
又,,
所以在R上有且只有一个零点,即方程(*)在R上有且只有一根,
故存在以弦为底边的等腰,且这样的三角形只有一个.
4.(2025·山西·一模)已知双曲线E:的左,右顶点分别为,,,双曲线E渐近线的方程为,过作斜率非零的直线l交E于,直线与直线交于点P,直线与直线交于点Q.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)设直线与直线的斜率分别为,,求证为定值;
(3)在x轴上是否存在定点,使得定点恰好在以为直径的圆上,若存在,求出T的坐标;若不存在,说明理由.
【答案】(1)
(2)证明见解析
(3)存在,
【分析】(1)依据题意求解出基本量,再得到标准方程即可.
(2)设出交点坐标,利用韦达定理表示,,再通过运算证明定值即可.
(3)将问题转化为向量数量积问题,并假设定点存在,得到,再求解方程,发现方程有解,证明存在性即可.
【详解】(1)因为,所以,
因为双曲线E渐近线的方程为,所以,
解得,,则双曲线的标准方程为.
(2)易知,,
如图,设,,直线l的方程为,
联立,得,
则,,,,
得到,故,
.
(3)由题可知:,
:,下面我们给出示意图,
联立可得:,所以,
即,同理.
假设在x轴上存在定点满足条件,则,
即,
则,
得到,
,
,
即,解得,
则在x轴上存在定点满足条件.
5.(2025·山东聊城·一模)设动直线与抛物线相交于,两点,分别过,作的切线,设两切线相交于点,则( )
A.直线经过一定点 B.抛物线的焦点为
C.点到坐标原点的距离不小于 D.的面积的最小值为
【答案】ACD
【分析】根据直线的定点求法计算判断A,根据焦点坐标判断B,设l的方程及A、B坐标,利用导数求抛物线切线斜率及切线方程,联立两直线可得P坐标判定C,利用点到直线的距离公式、弦长公式结合幂函数的性质、三角形面积公式可判定D.
【详解】对于A:化简为,
无论为何值时,令,可得定点为,A选项正确;
对于B:的焦点在轴且,所以,所以抛物线的焦点为,B选项错误;
对于C:设,与抛物线方程联立有,
设,,有,,
由,所以的斜率分别为,
又因为,则两切线,,
联立两直线方程解得,所以,
点到坐标原点的距离为,
当时点到坐标原点的最小距离为,所以C正确;
对于D:P到l的距离为,
所以,
当时,此时取最小值,故D正确;
故选:ACD.
6.(2025·重庆·一模)椭圆的离心率为,其左焦点到点的距离为5 .
(1)求椭圆的方程;
(2)若直线与椭圆相交于(不是左右顶点),且以为直径的圆过椭圆的左顶点,求证:直线过定点,并求出该定点的坐标.
【答案】(1)
(2)证明见解析,
【分析】(1)由左焦点到点的距离及离心率可求解;
(2)联立直线与椭圆方程,利用韦达定理可得和,把用和表示化简可得出答案.
【详解】(1)设左焦点,
∴,解得,
,,由,
∴椭圆方程为.
(2)
由(1)可知椭圆左顶点,
设,,∵以为直径的圆过,
∴即,∴,
∵,,
∴①
联立直线与椭圆方程:
,整理得
∴,,
∴,
,代入到①
,
∴,
∴,即,
∴或,
当时,:,∴恒过
当时,:,∴恒过,但为椭圆左顶点,不符题意,故舍去,
∴恒过.
7.(2025·山西吕梁·一模)已知椭圆的焦距为,点在椭圆上.
(1)求椭圆的方程;
(2)若直线交椭圆于两点,且线段的中点的横坐标为,过作直线.证明:直线恒过定点,并求出该定点的坐标.
【答案】(1);
(2)证明见解析,定点为.
【分析】(1)利用椭圆所过点及焦距建立方程组求出,即可得椭圆的方程.
(2)设,,当时,利用点差法求出直线的斜率,进而求得直线的方程及所过定点,再讨论的情况即可得证.
【详解】(1)由点在椭圆上,得,由椭圆的焦距为,得,
解得,所以椭圆的方程为.
(2)设,,代入椭圆方程得,由题知,
当时,设,、,,显然,
由,得,即,
由为线段的中点,得,直线的斜率,
由,得直线的方程为,即,
因此直线过定点,当时,直线,此时为轴亦过点,
所以直线恒过定点.
(
题型0
8
)圆锥曲线的面积定值与范围问题
1.(2025·山东泰安·一模)已知椭圆的离心率为分别为椭圆的左、右焦点,分别为椭圆的上、下顶点,且.
(1)求椭圆的方程;
(2)已知过的直线与椭圆交于两点,且直线不过椭圆四个顶点.
(i)设的面积分别为,若,求的最大值;
(ii)若在轴上方,为的角平分线,求直线的方程.
【答案】(1)
(2)(i);(ii)
【分析】(1)根据题目所给的条件,求出即可;
(2)(i)设,由已知可得,根据点在椭圆上,可得,可求得最大值;(ii)设,直线的倾斜角为,直线的倾斜角为,由题意可得,设直线的方程为:,联立方程组,由根与系数的关系可得,求解即可.
【详解】(1)由题意知,,
椭圆方程为,
(2)(i)设,
则,
,
,,,
又在椭圆上,,
,,即,
,
,
,
;
(ii)设,直线的倾斜角为,直线的倾斜角为,
,直线的倾斜角为,
,,
又,
,
由题意的斜率不为0,设直线的方程为:,
由,得,
设,
则,又,
,
即,
整理得,
,,
的方程为.
2.(2025·江西南昌·一模)已知椭圆的短轴长为2,且过点,设点为椭圆在第一象限内一点.
(1)求椭圆方程;
(2)设椭圆的左顶点为A,下顶点为,线段交轴于点,线段交轴于点,若的面积是的6倍,求点的坐标;
(3)点关于原点的对称点为,点,点为中点,的延长线交椭圆于点S,当最大时,求直线方程.
【答案】(1)
(2)或
(3)
【分析】(1)根据题意列出方程组求出得解;
(2)根据三角形面积公式及面积比,利用相似转化为关于点的坐标的方程,求解即可;
(3)利用直线斜率之积为常数,转化为斜率之间的关系,再由两角差的正切公式及基本不等式求解即可.
【详解】(1)由题意,,则,
椭圆方程为:
(2)如图,
设,则,
对,令,
所以由相似三角形可得:,
所以,
又因为,所以,,
解得或,所以对应的分别为或,
所以或.
(3)设,
则,
则.
又因为,
所以,则,
设,直线倾斜角为,直线倾斜角为,
所以,
则,
因为,所以,此时,
所以直线方程为.
3.(2025·重庆·一模)已知双曲线的右焦点为,,是其一条渐近线上的两点,且,若的面积等于,则的最小值为( )
A. B.2 C. D.4
【答案】B
【分析】由点到线的距离公式可得右焦点到渐近线的距离为,根据的面积等于,可得,再利用不等式即可求解.
【详解】
设,是渐近线上的两点,右焦点到渐近线的距离为,
所以的面积为,
又,所以,当且仅当时,等号成立,
所以的最小值为2.
故选:.
4.(2025·安徽合肥·一模)已知抛物线的焦点为F,准线为过F的直线交C于A,B两点,过A,B分别作l的垂线,垂足分别为M,N,若,则的面积是面积的 倍.
【答案】
【分析】通过设直线方程代入抛物线方程,利用韦达定理得到一些关系式,再结合向量关系求出相关量,进而计算三角形面积并求出它们之间的比例关系.
【详解】设直线,
代入抛物线C方程,消元可得,
设,,
则,,,
由,得,,,则,
因为,
,
所以
,
由抛物线定义得,,
则,
得,
所以,
即,
又,
则
故答案为:.
5.(2025·山东·一模)已知双曲线的离心率为,点在双曲线上,过的左焦点的直线与的左支相交于两点,且分别交的两条渐近线于两点.
(1)求双曲线的方程;
(2)若是坐标原点,,求的面积.
【答案】(1)
(2)32
【分析】(1)由题意可得,进而可得;
(2)当时,易知,不合题意,当时,联立直线方程和渐近线方程可得,进而可得,进而由可得,进而可得.
【详解】(1)由双曲线的离心率为,且点在双曲线上,
可得,解得,
所以双曲线的方程为
(2)
设,
由(1)可知双曲线C的左焦点为,渐近线方程为,
所以可设直线的方程为,
当时,易知,不合题意,故.
由,得,其中,
所以,
,解得(舍去)或,
所以,故.
(
题型0
9
)圆锥曲线综合求范围与最值问题
1.(2025·广东湛江·一模)已知,,点P满足,当取到最大值时,的面积为( ).
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】由可得点P轨迹方程,然后由直线与圆D相切时,最大,可得答案.
【详解】设,由得,
即,则点P轨迹为的圆心为,半径为的圆.
当直线与圆D相切时,最大,则.
又,,所以.
又,所以.
故选:D.
2.(2025·四川巴中·一模)已知双曲线:与曲线:有4个交点A,B,C,按逆时针排列
(1)若方程有4个实数根,,,证明:
(2)设O为坐标原点,证明:为定值;
(3)求四边形ABCD面积的最大值.
【答案】(1)证明见解析
(2)证明见解析
(3)
【分析】(1)根据题意得出,展开整理,对比系数即可得证;
(2)由题意整理出关于x的方程,得出,,代入,即可求解;
(3)按点O的位置,分O在内部和当O在外部时两个情况,根据面积关系结合基本不等式即可得证.
【详解】(1)由题意可得:
,
对比系数得:,.
(2)由,得,
平方得,
将代入,化简得,
设,,,,
由(1)知,,
且,,,,
所以
(3)记,,,,
当O在内部时,设,,,,
可得
,
当且仅当时,等号成立,
此时,
当且仅当时,等号成立,
可得,
当且仅当四边形ABCD为正方形,等号成立;
当O在外部时,设,,,,
可得
,
当且仅当时,等号成立,
可得;
综上所述:四边形ABCD面积最大值为
3.(2025·安徽滁州·一模)已知椭圆的焦距为2,且经过点,M为C的右顶点,过点P的直线l与C交于点异于点
(1)求C的标准方程;
(2)求面积的最大值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)由已知可得,,求解即可;
(2)设与直线PM平行的直线l的方程为,与椭圆方程联立,利用时,求得切线方程,进而求得椭圆上的点到直线PM的距离的最大值,进而求得面积的最大值.
【详解】(1)由题,故,
把代入椭圆方程中得到,
解得:,,
所以椭圆的标准方程为;
(2)由题,直线PM的方程为,
设与直线PM平行的直线m的方程为,
当直线m与椭圆相切时,切点到直线PM距离取得最大值,Q为切点时,面积最大,
把代入椭圆方程中得:,
当直线m与椭圆相切时,距离最大,
故有,即,
所以,即,
当时,与之间的距离即为椭圆上点到直线PM距离的最大值,
此时,
所以面积最大值为
4.(2025·江西上饶·一模)已知点是直线上的动点,为坐标原点,过点作轴的垂线,过点作直线的垂线交直线于点,记点的轨迹为曲线.
(1)求的方程;
(2)过曲线上一点的直线分别交于两点(异于点),设的斜率分别为.
(Ⅰ)若,求证:直线过定点;
(Ⅱ)若,且的纵坐标均不大于0,求的面积的最大值.
【答案】(1)
(2)(Ⅰ)证明见解析,(Ⅱ)6
【分析】(1)根据向量垂直的坐标运算即可求解,
(2)联立直线与抛物线方程可得韦达定理,进而根据斜率公式,化简即可求解(Ⅰ),根据斜率关系可得,进而根据弦长公式以及点到直线的距离得面积的表达式,即可根据导数,求解函数的单调性,即可求解.
【详解】(1)设,则,
根据可得,故,
(2)设直线,
联立与可得,
设,
则,
故,
将代入抛物线方程中可得,
(Ⅰ)若,则,
化简可得,
故,故或,
当时,直线的方程为,故,此时直线经过点,不符合题意,故舍去,
当时,直线的方程为,故,此时直线经过点,故直线过定点;
(Ⅱ)由于的纵坐标均不大于0,则,
由,则,
故,
则,
故,
则,
可得,故,
由(Ⅰ)知,故,
故,故,
故,
点到直线的距离为,
故,
记,
则,
当单调递增,
故当时,此时取最大值为9
故的面积的最大值6
5.(2025·山东临沂·一模)已知椭圆的离心率为是的左、右焦点,且,直线过点与交于两点.
(1)求的方程;
(2)若,求的方程;
(3)若直线过点与交于两点,且的斜率乘积为分别是线段的中点,求面积的最大值.
【答案】(1)
(2),或;
(3)
【分析】(1)根据椭圆焦距公式。椭圆离心率公式,结合椭圆标准方程中的关系进行求解即可;
(2)根据直线的斜率是否为零,结合椭圆弦长公式分类讨论进行求解即可
(3)根据一元二次方程根与系数关系,结合中点坐标公式、三角形的特点、基本不等式进行求解即可.
【详解】(1)因为,所以,
又因为该椭圆的离心率为,所以,
所以椭圆的方程为;
(2)当直线的斜率为零时,此时方程为,此时,
显然此时,不符合题意,
故设直线的方程为,与椭圆方程联立,得
,
因为,
所以设,则有,
由
,
所以直线的方程为,或;
(3)由(2)可知:,所以
因此的坐标为,
设故设直线的方程为,与椭圆方程联立,得
,
因为,
所以设,则有,
,
所以的坐标为,
因为的斜率乘积为,
所以,因此的坐标为,
显然边与横轴平行,
因此,
即
即时,取等号,即当时取等号,
所以面积的最大值.
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