内容正文:
专题05 平面解析几何
题型概览
题型01 直线与方程
题型02 圆与方程
题型03 椭圆
题型04 双曲线
题型05 抛物线
题型06 直线与圆锥曲线的位置关系
(
题型01
)直线与方程
1.(2025·陕西西安·一模)已知F是抛物线C:的焦点,l是C的准线,点N是C上一点且位于第一象限,直线FN与圆A:相切于点E,点E在线段FN上,过点N作l的垂线,垂足为P,则以下结论正确的是( )
A. B.直线FN的方程为
C. D.△PFN的面积为
【答案】BCD
【分析】求出抛物线的焦点坐标及准线方程,圆的圆心及半径,再结合抛物线的定义逐项判断即可.
【详解】抛物线的焦点,准线,圆的圆心,半径,
连接,由切圆于,得,
对于A,,则,A错误;
对于B,由选项A知,,直线的斜率为1,方程为,B正确;
对于C,设,由,解得,,C正确;
对于D,的面积,D正确.
故选:BCD
2.(2025·陕西·一模)已知直线:与:平行,则与间的距离为 .
【答案】
【分析】由两直线平行可求得,再由平行线间的距离公式代入计算可得结果.
【详解】由与两直线平行可得,解得;
即可得:,
所以与间的距离为.
故答案为:
3.(2025·陕西渭南·一模)若动点到的距离之比为.则点到直线的最小距离为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】设动点的坐标为,由题意求出动点的轨迹方程,结合圆的几何性质即可求得答案.
【详解】设动点的坐标为,
由题意:,即,
代入点的坐标,可得,
两边取平方并整理得:,
即动点C的轨迹为圆心为,半径为的圆,
因到直线的距离为,
故点到直线的最小距离为,
故选:D.
(
题型02
)圆与方程
4.(2025·陕西·一模)已知直线与相交于两点,且为等边三角形,则实数( )
A.或2 B.或4 C. D.
【答案】A
【分析】由已知得圆心到直线的距离为,再根据点到直线的距离公式可求得答案.
【详解】解:的圆心,半径,
因为直线与相交于两点,且为等边三角形,则圆心到直线的距离为,
即,整理得,解得或,
故选:A.
(
题
型
0
3
)椭圆
5.(2025·陕西汉中·一模)已知,是椭圆()的左,右焦点,焦距为2,离心率,过左焦点的直线交椭圆于两点.
(1)求椭圆C的方程;
(2)求证为定值.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】(1)由题意,列方程组,求出的值,即得椭圆方程;
(2)设,直线方程为并与椭圆方程联立,写出韦达定理,求出弦长,利用两点之间距离公式化简 ,将韦达定理代入计算即得证.
【详解】(1)由题可知,解得,
故椭圆C的标准方程是
(2)设,依题可设直线方程为,
由,消去可得:,
故
于是,,
故
,
故为定值.
6.(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.
【点睛】关键点点睛:解题的关键是应用点差法结合韦达定理计算求参解题.
7.(2025·陕西·一模)已知椭圆C:的左焦点为F,经过点F且倾斜角为30°的直线l与C交于A,B两点,若,则C的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】设出直线方程联立椭圆方程,写出韦达定理,根据题目中的等式,可得齐次方程,可得答案.
【详解】设,,则l的方程为,
由,得,
设,,则,①.
因为,所以②.
由①②可得,再结合,,得,解得.
故选:B.
8.(2025·陕西咸阳·一模)已知椭圆的左、右顶点分别为,,左、右焦点分别为,,以线段为直径的圆与椭圆C在第二象限交于点M,且,则C的离心率为( ).
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据向量可得,代入运算求解即可.
【详解】因为,
则,
即,可得,
所以C的离心率.
故选:A.
9.(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.
【点睛】关键点点睛:解本题的关键在于求出椭圆的对称轴,将直线方程与椭圆方程联立,即可求出、、的值,进而求解.
10.(2025·陕西·一模)已知椭圆的离心率为,且短轴长2,O为坐标原点.
(1)求椭圆C的方程;
(2)设过点的直线l与椭圆C交于M,N两点,当的面积最大时,求直线l的方程.
【答案】(1)
(2)或
【分析】(1)根据椭圆短轴长和离心率,结合,求得的值,由此求得椭圆方程;
(2)设出直线的方程,联立直线方程和椭圆方程,写出韦达定理,利用弦长公式求得,利用点到直线的距离公式求得,由此求得三角形的面积的表达式,利用换元法,结合基本不等式,求得面积的最大值,以及此时直线的斜率,进而求得直线的方程.
【详解】(1)由题意得:,解得:,
所以椭圆的方程为:
(2)由题意得直线l的斜率存在且不为零,设直线l的方程:,,
联立与椭圆的方程整理得:,
,得,
,,
所以弦长 ,
原点到直线l的距离,
所以,
令,所以,
所以,当且仅当时等号成立,即,满足条件,解得,
所以直线l的方程为:或
【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,必要时计算;
(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.
(
题型0
4
)双曲线
11.(2025·陕西西安·一模)双曲线的左顶点为A,点M,N是双曲线上关于y轴对称的两点.若直线AM与AN的斜率之积为,则双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.3
【答案】B
【分析】设出双曲线方程及点的坐标,再利用斜率坐标公式及双曲线离心率的意义求解.
【详解】依题意,设双曲线方程为,则,
设点,则,,即,
因此,解得,
所以双曲线的离心率.
故选:B
12.(2025·陕西咸阳·一模)已知圆,圆.若动圆M与圆外切,与圆内切,动圆圆心M的轨迹为曲线C.
(1)求曲线C的方程;
(2)若P为直线与x轴的交点,Q为直线上的另外一点,直线l过且与曲线C交于A,B两点,求证:
①;
②直线,,的斜率成等差数列.
【答案】(1);
(2)①证明见解析;②证明见解析.
【分析】(1)令圆M的半径为,根据已知可得,结合双曲线的定义即可得轨迹方程;
(2)①令且,,联立曲线方程,应用韦达定理及斜率的两点式化简,即可证结论;
②应用斜率两点式得,,,结合①中韦达定理化简整理得,即可证结论.
【详解】(1)对于,圆心,半径,
对于,圆心,半径,
显然,即两圆外离,如下图示,
由动圆M与圆外切,与圆内切,令圆M的半径为,则,,
所以,故动圆圆心M的轨迹为.
(2)①由题设且,
令,设,
联立,消得,
由,知,又,
所以,,
则,且有,
故
,
所以,得证.
②由①知,,,
所以
,
所以,即直线,,的斜率成等差数列.
【点睛】关键点点睛:解决此题的关键有两点,一是将角度相等关系的证明由对称性转化为斜率之和为0的证明;二是利用韦达定理,将斜率表达式中的根关系转化为系数关系再化简证明.
13.(2025·陕西·一模)已知双曲线C:的离心率为,且C经过点.
(1)求C的方程;
(2)作C在点P处的切线l,设l与C的两条渐近线分别交于点Q,R,求;
(3)将横、纵坐标均为正整数的点称为“格点”,记C上的所有格点为,,,…,,证明:为定值.
【答案】(1)
(2)
(3)证明见解析
【分析】(1)由题意,根据离心率以及标准方程建立方程组,可得答案;
(2)利用导数求得切线方程,由双曲线的标准方程可得渐近线方程,联立求得交点,根据两点距离公式,可得答案;
(3)利用列举法观察规律,根据反证法可得“格点”所满足的等式,可得答案.
【详解】(1)由题意得,解得,所以C的方程为.
(2)
当时,由得,所以,
所以l的斜率为,l的方程为,即,
由得C的渐近线方程为,
联立与,解得,
所以.
(3)在方程中,令,得,令,得,则.
因为,
所以,得是C上的一个格点,
,得是C上的一个格点.
按这种构造方式,由可以得到一系列格点.
下面证明C上的任意一个格点都满足该式:
任取两个由上述方式得到的相邻格点和,假设在点和之间存在另外的格点,即存在,,满足.
因为是C上的格点,所以,
所以,
得,
设,,则.
由点,在C上,可得,,且,
所以,,再由,,,,得,,
故也是C上的格点.
另一方面,因为,,所以,
即,所以.
而,即.
显然,C上不存在格点满足该式,矛盾,假设不成立,
故C上的所有格点都满足.
由,,得.
所以
所以,为定值.
【点睛】关键点点睛:第三问利用列举法求得符合题意的“格点”,猜想“格点”坐标满足的等式,再利用反证法,验证所有“格点”的坐标都满足这一等式,即可表现出“格点”.
14.(2025·陕西渭南·一模)已知双曲线.点在上.按如下方式构造点.过点作斜率为的直线与的下支交于点.点关于轴的对称点为.记点的坐标为
(1)求的值:
(2)记.证明:数列为等比数列;
(3)记的面积为.证明:是定值.
【答案】(1)
(2)证明见解析
(3)证明见解析
【分析】(1)根据点在上,求出双曲线的方程,再由对称性即可求得结果;
(2)由和,表示出直线方程,根据,联立方程化简可得,又,即可得,即可得证;
(3)由(2)知.又,所以,即得和坐标,然后表示出,化简得证.
【详解】(1)由题知双曲线.点在上,
故,所以双曲线.
又过点斜率为的直线方程为.
由双曲线与直线的对称性可知.
所以.即.
(2)因为,所以.因为
所以.
于是.①.
由于,
所以.且.
两式作差可得.②
把①代入②可得.③
由③-①得.
即
因为.所以
又.所以
故数列是首项为.公比为的等比数列.
(3)由(2)知.又,所以.
则.
因为,
且,
所以
,
即是定值.
(
题型0
5
)抛物线
15.(2025·陕西渭南·一模)已知点为抛物线上一点.则点到抛物线的焦点的距离为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】B
【分析】利用给定条件结合抛物线的定义求解即可.
【详解】因为点为抛物线上一点,
所以,解得,且设点到抛物线的焦点的距离为,
由抛物线的定义得,故B正确.
故选:B
16.(2024·陕西西安·一模)已知O为坐标原点,点在抛物线上,抛物线的焦点为F,过点的直线l交抛物线C于P,Q两点(点P在点B,Q的之间),则( )
A.直线与抛物线C相切 B.
C.若P是线段的中点,则 D.存在直线l,使得
【答案】AC
【分析】先求抛物线的方程,然后用抛物线方程与直线的方程联立方程组求出交点,可判断A;用直线l的方程与抛物线的方程联立方程组,进而结合韦达定理利用向量的数量积运算可判断B选项;结合中点坐标利用焦半径公式可判断C;由得,进而求的值,从而用来可判断D选项.
【详解】因为点在抛物线上,所以,解得,
即抛物线方程为,焦点.
对于A:直线的方程为,即,
因为,解得,所以直线与抛物线C相切点,故A正确;
对于B:设过点B的直线为l,若直线l与y轴重合,则直线l与抛物线C只有一个交点,不合题意;
所以直线l的斜率存在,设其方程为,,
由,得,则,即或,
于是,
又,
所以,故B错误;
对于C:由焦半径公式可得,
因为P是线段的中点,
所以,整理得,即,故C正确;
对于D:若,则,得
所以,即,解得,
此时,则直线l与抛物线相切,故D错误.
故选:AC.
【点睛】易错点睛:在判断D选项时,求出误以为存在满足题意的直线,事实上这时候直线与抛物线相切,故不存在满足题意的直线.
(
题型0
6
)直线与圆锥曲线的位置关系
17.(2025·陕西咸阳·一模)已知抛物线,直线l经过点且与C交于A,B两点,O为坐标原点,面积的最小值为,则 .
【答案】2
【分析】令,联立抛物线,应用韦达定理及弦长公式、三角形面积的求法有,结合最小值求参数即可.
【详解】由题设,令,联立抛物线得,显然,
所以,,则,
由到的距离,
所以,当且仅当时等号成立,
所以.
故答案为:2
18.(2025·陕西·一模)已知抛物线的焦点为,准线与轴的交点为,过点的直线与抛物线交于,两点,点位于点右方,若,则下列结论一定正确的有( )
A. B.
C. D.直线的斜率为
【答案】ABC
【分析】设直线的方程为,不妨设,联立抛物线方程,得到两根之和,两根之积,表达出, ,再由正弦定理得到,得到 ,代入两根之和,两根之积,列出方程,求出,进而求出,根据 可判断根据可判断根据可判断根据对称性判断.
【详解】解:由题意得,,,
当直线的斜率为时,与抛物线只有个交点,不合要求,
故设直线的方程为,不妨设,
联立,可得,易得,
设,,则,,
则,,
则,,
由正弦定理得,,
因为,,
所以, ,
即.
又由焦半径公式可知,
则,即,
即,解得,
则,,解得,,
故,
当时,同理可得到,故A正确
.
,故B正确
,故C正确
当时,,则 ,即 ,
此时 .
由对称性可得,当时,,
故直线的斜率为,故D错误.
故选:ABC.
【点睛】方法点睛:
在处理有关焦点弦,以及焦半径问题时长度问题时有以下几种方法;
(1)常规处理手段,求交点坐标然后用距离公式,含参的问题不适合;
(2)韦达定理结合弦长公式,这是此类问题处理的通法;
(3)抛物线定义结合焦点弦公式.
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专题05 平面解析几何
题型概览
题型01 直线与方程
题型02 圆与方程
题型03 椭圆
题型04 双曲线
题型05 抛物线
题型06 直线与圆锥曲线的位置关系
(
题型01
)直线与方程
1.(2025·陕西西安·一模)已知F是抛物线C:的焦点,l是C的准线,点N是C上一点且位于第一象限,直线FN与圆A:相切于点E,点E在线段FN上,过点N作l的垂线,垂足为P,则以下结论正确的是( )
A. B.直线FN的方程为
C. D.△PFN的面积为
2.(2025·陕西·一模)已知直线:与:平行,则与间的距离为 .
3.(2025·陕西渭南·一模)若动点到的距离之比为.则点到直线的最小距离为( )
A. B. C. D.
(
题型02
)圆与方程
4.(2025·陕西·一模)已知直线与相交于两点,且为等边三角形,则实数( )
A.或2 B.或4 C. D.
(
题
型
0
3
)椭圆
5.(2025·陕西汉中·一模)已知,是椭圆()的左,右焦点,焦距为2,离心率,过左焦点的直线交椭圆于两点.
(1)求椭圆C的方程;
(2)求证为定值.
6.(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.
7.(2025·陕西·一模)已知椭圆C:的左焦点为F,经过点F且倾斜角为30°的直线l与C交于A,B两点,若,则C的离心率为( )
A. B. C. D.
8.(2025·陕西咸阳·一模)已知椭圆的左、右顶点分别为,,左、右焦点分别为,,以线段为直径的圆与椭圆C在第二象限交于点M,且,则C的离心率为( ).
A. B. C. D.
9.(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
10.(2025·陕西·一模)已知椭圆的离心率为,且短轴长2,O为坐标原点.
(1)求椭圆C的方程;
(2)设过点的直线l与椭圆C交于M,N两点,当的面积最大时,求直线l的方程.
(
题型0
4
)双曲线
11.(2025·陕西西安·一模)双曲线的左顶点为A,点M,N是双曲线上关于y轴对称的两点.若直线AM与AN的斜率之积为,则双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.3
12.(2025·陕西咸阳·一模)已知圆,圆.若动圆M与圆外切,与圆内切,动圆圆心M的轨迹为曲线C.
(1)求曲线C的方程;
(2)若P为直线与x轴的交点,Q为直线上的另外一点,直线l过且与曲线C交于A,B两点,求证:
①;
②直线,,的斜率成等差数列.
13.(2025·陕西·一模)已知双曲线C:的离心率为,且C经过点.
(1)求C的方程;
(2)作C在点P处的切线l,设l与C的两条渐近线分别交于点Q,R,求;
(3)将横、纵坐标均为正整数的点称为“格点”,记C上的所有格点为,,,…,,证明:为定值.
14.(2025·陕西渭南·一模)已知双曲线.点在上.按如下方式构造点.过点作斜率为的直线与的下支交于点.点关于轴的对称点为.记点的坐标为
(1)求的值:
(2)记.证明:数列为等比数列;
(3)记的面积为.证明:是定值.
(
题型0
5
)抛物线
15.(2025·陕西渭南·一模)已知点为抛物线上一点.则点到抛物线的焦点的距离为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
16.(2024·陕西西安·一模)已知O为坐标原点,点在抛物线上,抛物线的焦点为F,过点的直线l交抛物线C于P,Q两点(点P在点B,Q的之间),则( )
A.直线与抛物线C相切 B.
C.若P是线段的中点,则 D.存在直线l,使得
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题型0
6
)直线与圆锥曲线的位置关系
17.(2025·陕西咸阳·一模)已知抛物线,直线l经过点且与C交于A,B两点,O为坐标原点,面积的最小值为,则 .
18.(2025·陕西·一模)已知抛物线的焦点为,准线与轴的交点为,过点的直线与抛物线交于,两点,点位于点右方,若,则下列结论一定正确的有( )
A. B.
C. D.直线的斜率为
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