内容正文:
第二章 圆锥曲线全章复习
教学目标
1. 通过复习理顺本章重点知识,如椭圆、双曲线、抛物线的方程及性质,直线与圆锥曲线的位置关系等.
2. 能综合应用本章知识解决综合性强的问题,如定点、定值、最值及参数取值范围等问题.
教学重难点
1.重点
(1)圆锥曲线的性质;
(2)直线与圆锥曲线的位置关系.
2.难点
(1)与圆锥曲线有关的点的轨迹问题.
(2)圆锥曲线中的定点、定值、最值、求参数取值范围等问题.
1、 回顾重点知识
知识点01 椭圆
1.椭圆的定义
如果F1,F2是平面内的两个定点,a是一个常数,且2a>|F1F2|,则平面内满足 的动点P的轨迹称为椭圆,其中两个定点F1,F2称为椭圆的 ,两个焦点之间的距离|F1F2|称为椭圆的焦距.
特别说明:其数学表达式:集合P={M||MF1|+|MF2|=2a},|F1F2|=2c,其中a>0,c>0,且a,c为常数:
①若2a>2c,则集合P为椭圆;
②若2a=2c,则集合P为线段;
③若2a<2c,则集合P为空集.
2.椭圆的标准方程与几何性质
标准方程
+=1
(a>b>0)
+=1
(a>b>0)
图形
性
质
范围
_________
____________
对称性
对称轴:______;对称中心:原点
顶点
A1________,
A2_________,
B1_________,
B2(0,b)
A1___________,
A2__________,
B1__________,
B2___________
轴
长轴A1A2的长为_____;
短轴B1B2的长为_____
焦距
|F1F2|=____
离心率
e=∈______
a,b,c间的关系
c2=______
知识点02 双曲线
1.双曲线的定义
一般地,如果F1,F2是平面内的两个定点,a是一个正常数,且2a<|F1F2|,则平面上满足||PF1|-|PF2||=_____的动点P的轨迹称为双曲线,其中,两个定点F1,F2称为双曲线的_____,两个焦点的距离|F1F2|称为双曲线的_______.
特别说明:数学表达式:集合P={M|||MF1|-|MF2||=2a},|F1F2|=2c,其中a,c为常数且a>0,c>0.
①若a<c,则集合P为双曲线;
②若a=c,则集合P为两条射线;
③若a>c,则集合P为空集.
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
___________
对称性
对称轴:_____;对称中心:____
顶点
A1_______,
A2___________
A1________,
A2________
渐近线
_______________
__________
离心率
e=____,e∈(1,+∞)
实虚轴
实轴:线段A1A2,|A1A2|=_____
虚轴:线段B1B2,|B1B2|=______
a,b,c
的关系
c2=______
3.等轴双曲线
(1)定义:实轴与虚轴______的双曲线称为等轴双曲线,其方程写作:x2-y2=λ(λ≠0).
(2)性质:①a=b;②e=;
③两条渐近线y=±x互相垂直;
④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.
4.共轭双曲线(拓展)
(1)定义:如果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:①它们有共同的渐近线;②它们的四个焦点共圆;③它们的离心率的倒数的平方和等于1.
知识点03 抛物线
1.抛物线的定义
一般地,设F是平面内的一个定点,l是不过点F的一条定直线,则平面上到F的距离与到l的距离_____的点的轨迹称为抛物线,其中定点F称为抛物线的_____,定直线l称为抛物线的_____.
特别说明:其数学表达式:{M||MF|=d}(d为点M到准线l的距离).
2.抛物线的标准方程和几何性质
标准
方程
y2=2px
(p>0)
y2=-2px
(p>0)
x2=2py
(p>0)
x2=-2py
(p>0)
开口
方向
向右
向左
向上
向下
图形
顶点
O(0,0)
对称轴
x轴
y轴
焦点
F
F
F
F
离心率
e=1
准线
方程
_______
_______
_______
_______
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)
在抛物
线上)
|PF|=
_______
|PF|=
_______
|PF|=
_______
|PF|=
_______
知识点04 直线与圆锥曲线的位置关系
1.直线与圆锥曲线的位置关系的判断
(1)直线与圆锥曲线的位置关系有_____、_____、_____;相交有两个交点(特殊情况除外),相切有一个交点,相离无交点.
(2)判断直线l与圆锥曲线C的位置关系时,通常将直线l的方程Ax+By+C=0代入圆锥曲线C的方程.消去y(或x)得到一个关于变量x(或y)的方程ax2+bx+c=0(或ay2+by+c=0).
①当a≠0时,可考虑一元二次方程的判别式Δ,有Δ>0时,直线l与曲线C____;Δ=0时,直线l与曲线C_____;Δ<0时,直线l与曲线C_____.
②当a=0时,即得到一个一次方程,则l与C相交,且只有一个交点,此时,若C为双曲线,则直线l与双曲线的_____平行;若C为抛物线,则直线l与抛物线的_____平行或重合.
2.圆锥曲线的弦长公式
设直线与圆锥曲线的交点坐标为A(x1,y1),B(x2,y2),则|AB|=___________=________________________或|AB|=________________=____________________,k为直线斜率且k≠0.
二、熟记重要(二级)结论
椭圆中的常用结论:
1.焦半径:椭圆上的点与左(下)焦点与右(上)焦点之间的线段的长度叫做椭圆的焦半径,分别记作.
(1);
(2);
(3)焦半径中以长轴为端点的焦半径最大和最小(近日点与远日点).
2.焦点三角形:椭圆上的点与两焦点构成的叫做焦点三角形,的面积为,则在椭圆中
(1)当为短轴端点时,最大.
(2),
当时,即点为短轴端点时,取最大值,最大值为.
(3)焦点三角形的周长为.
3.焦点弦(过焦点的弦):焦点弦中以通径(垂直于长轴的焦点弦)最短,弦长.
4.为椭圆的弦,,弦中点,则
(1)弦长;
(2)直线的斜率.
双曲线中的常用结论:
1.双曲线的焦点到其渐近线的距离为.
2.若是双曲线右支上一点,分别为双曲线的左、右焦点,则.
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.
4.若是双曲线上不同于实轴两端点的任意一点,分别为双曲线的左、右焦点,则,其中为.
5.若是双曲线右支上不同于实轴端点的任意一点,分别为双曲线的左、右焦点,为内切圆的圆心,则圆心的横坐标为定值.
抛物线中的常用结论:
设是过抛物线焦点的弦,若,则
(1);
(2),,弦长(为弦的倾斜角);
(3);
(4)以弦为直径的圆与准线相切;
(5)以或为直径的圆与轴相切;
(6)过焦点弦的端点的切线互相垂直且交点在准线上.
圆锥曲线的切线方程
(1)过椭圆的切线方程为:;
(2) 过双曲线的切线方程为:;
(3)过.
圆锥曲线的切点弦方程
(1)椭圆的切点弦方程为;
(2)双曲线的切点弦方程为;
(3)的切点弦方程为.
说明:上述公式的记忆方法均可用“抄一代一”,即把平方项其中一个照抄,另一个将变量用已知点的相应坐标代入(从曲线上一点作曲线的切线,切线方程可将原方程作如下方法替换求出:,,,.
题型01 利用圆锥曲线的定义求方程
【典例1-1】(24-25高二上·湖北孝感·阶段练习)一动圆与圆外切,同时与圆内切,则动圆圆心的轨迹方程是( )
A. B. C. D.
【典例1-2】(24-25高三上·辽宁·期末)已知,,为坐标原点,点是圆上任意一点,点是圆外一点,若,,则点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
利用圆锥曲线的定义求轨迹方程
当点的轨迹符合圆锥曲线的定义时,可以利用定义法求其轨迹方程. 其中在用定义法求双曲线方程时,还应依据条件辨清是哪一支,还是全部曲线.
【变式1-1】(24-25高二上·江西赣州·期中联考)已知点,动点在直线上,过点且垂直于轴的直线与线段MF的垂直平分线交于点,记点的轨迹为曲线.则曲线的方程为( )
A. B. C. D.
【变式1-2】在平面直角坐标系中,点的坐标为,以线段为直径的圆与圆相切,则动点P的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
题型02 利用圆锥曲线定义求距离的最值
【典例2-1】已知两点的坐标分别是,动点到的距离比到直线的距离小,则的最小值为( )
A.4 B.5 C. D.
【典例2-2】(24-25高二上·河南郑州·期中)设是双曲线上一点,,分别是两圆:和上的点,则的最大值为 .
利用圆锥曲线定义破解距离和或差的最值问题
1.在遇到椭圆、双曲线中线段和或的最值问题时,常利用其定义及三角形三边关系转化求解, 即利用定义将到一焦点的距离化为到另一个焦点的距离,再进一步求解.
2.利用抛物线定义可以解决距离的最大和最小问题,该类问题一般情况下都与抛物线的定义有关.实现由点到点的距离与点到直线的距离的转化.
【变式2-1】(24-25高二下·安徽·阶段练习)已知椭圆的右焦点为,离心率为.若,点是上的任意一点,则的最大值为( )
A. B.6 C. D.
【变式2-2】(25-26高二上·湖南长沙·阶段作业)已知是抛物线的焦点,是抛物线上的一个动点,,则周长的最小值为 .
题型03 圆锥曲线的焦点三角形问题
【典例3-1】(24-25高二下·云南曲靖·阶段练习)已知椭圆的左、右焦点分别为,离心率,点为该椭圆上一点,且满足,若的内切圆的面积为,则的外接圆的面积为( )
A. B. C. D.
【典例3-2】(多选)(25-26高三上·四川·开学考试)记双曲线:的左、右焦点分别为,.若,以为圆心、为半径的圆与的右支交于,两点,点为上一点,满足,则( )
A.的渐近线方程为 B.的面积为3
C. D.
椭圆、双曲线中焦点三角形问题的求解策略
对于焦点三角形的处理,通常是从以下三个角度入手:
(1)椭圆、双曲线的定义;(2)正、余弦定理;(3)整体思想..
【变式3-1】(25-26高三上·河北·开学考试)已知双曲线的左、右焦点分别为,,抛物线的焦点与双曲线的右焦点重合,点是这两条曲线的一个公共点,则( )
A.双曲线的渐近线方程为 B.
C.的面积为 D.
【变式3-2】(多选)已知椭圆的左、右焦点分别为,,点为椭圆上一点,则( )
A.若,则的面积为
B.存在点,使得
C.若直线交椭圆于另一点,则
D.使得为等腰三角形的点共有4个
题型04 求圆锥曲线的标准方程
【典例4-1】已知直线3x-y+6=0经过椭圆=1(a>b>0)的左焦点F1,且与椭圆在第二象限的交点为M,与y轴的交点为N,F2是椭圆的右焦点,且|MN|=|MF2|,则椭圆的方程为( )
A.=1 B.+y2=1 C.+y2=1 D.=1
【典例4-2】已知双曲线的中心在原点,两个焦点分别为和,点在双曲线上,且,的面积为1,则双曲线的方程为( )
A. B.
C. D.
求标准方程的一般方法:
(1)待定系数法(2)定义法(3)几何性质法.
【变式4-1】已知抛物线C:的焦点为F,为C上一点,且.
(1)求p;
(2)若点在椭圆T:上,且直线AB与椭圆T相切,求椭圆T的标准方程.
【变式4-2】求适合下列条件的双曲线的标准方程:
(1)与椭圆有公共焦点,且过点;
(2)焦点在y轴上,焦距为8,渐近线斜率为;
(3)经过点,且一条渐近线的方程为.
题型05 圆锥曲线的几何性质
考向1 椭圆、双曲线的离心率问题
【典例5-1】(25-26高三上·河北衡水·开学考试)过双曲线的顶点作双曲线的一条渐近线的垂线,垂线与轴交于点,若线段的长度等于双曲线的焦距的一半,则双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.2
考向2 双曲线的渐近线问题
【典例5-2】(辽宁省大连市部分高中学校2025-2026学年高三上学期适应性演练一数学试题)已知双曲线C的离心率为2,焦点在x轴上.圆A 的方程为 圆A与双曲线C的一条渐近线l:y=kx(k>0)相切,则a的值为( )
A. B.或 C. D.
考向3 抛物线的焦点弦问题
【典例5-3】(25-26高三上·重庆·开学考试)设为坐标原点,直线过抛物线的焦点,且与交于两点,为的准线,则( )
A. B.
C.以为直径的圆与相切 D.的面积为
考向4 圆锥曲线上点的范围问题
【典例5-4】(24-25高二上·甘肃酒泉·期末)设椭圆的右焦点为,过原点的动直线与椭圆交于、两点,那么的周长的取值范围为( )
A. B. C. D.
圆锥曲线中的几何性质问题求解策略
1.学习中,要注意椭圆几何性质的挖掘:
(1)椭圆中有两条对称轴,“六点”(两个焦点、四个顶点),要注意它们之间的位置关系(如焦点在长轴上等)以及相互间的距离(如焦点到相应顶点的距离为a-c),过焦点垂直于长轴的通径长等.
(2)设椭圆上任意一点P(x,y),则当x=0时,|OP|有最小值b,这时,P在短轴端点处;当x=a时,|OP|有最大值a,这时P在长轴端点处.
(3)椭圆上任意一点P(x,y)(y≠0)与两焦点F1(-c,0),F2(c,0)构成的△PF1F2称为焦点三角形,其周长为2(a+c).
(4)椭圆的一个焦点、中心和短轴的一个端点构成直角三角形,其中a是斜边,a2=b2+c2.
2.已知双曲线方程讨论其几何性质,应先将方程化为标准形式,找出对应的a、b,利用c2=a2+b2求出c,再按定义找出其焦点、焦距、实轴长、虚轴长、离心率、渐近线方程.
3. 在解决与抛物线的性质有关的问题时,要注意利用几何图形的形象、直观的特点来解题,特别是涉及焦点、顶点、准线的问题更是如此.
4.求解有关离心率的问题时,一般并不是直接求出c和a的值,而是根据题目给出的椭圆的几何特征,建立关于参数c、a、b的方程或不等式,通过解方程或不等式求得离心率的值或范围.较多时候利用解题.
【变式5-1】如图,设,分别是椭圆的左、右焦点,若椭圆上存在点,使得线段的中垂线恰好过焦点,则椭圆的离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【变式5-2】已知双曲线的方程为,,分别为其左、右焦点,为右支上一点,的平分线交轴于点,则的最小值为( )
A.1 B.2 C. D.3
【变式5-3】(25-26高三上·陕西咸阳·阶段练习)已知为抛物线的焦点,为上的两个动点,则下列命题正确的是( )
A.若点的坐标为,则的最小值为3
B.若,则线段的中点到轴的最小距离为2
C.若线段的中点的横坐标为3,则的最大值为8
D.若直线过点,则(为坐标原点)的斜率之积为定值
题型06 直线与圆锥曲线的位置关系
【典例6-1】(24-25高二上·江西·期末)直线与椭圆()的位置关系为( )
A.相离 B.相切 C.相交 D.无法确定
【典例6-2】点,定义,如图为双曲线及渐近线,则关于点、、,下列结论正确的是( )
A. B.
C. D.
直线与圆锥曲线位置关系的判断方法
1.直线y=kx+m与椭圆+=1(a>b>0)的位置关系,判断方法:
联立消y得一元二次方程.
当Δ>0时,方程有两解,直线与椭圆相交;
当Δ=0时,方程有一解,直线与椭圆相切;
当Δ<0时,方程无解,直线与椭圆相离.
2.把直线与双曲线的方程联立成方程组,通过消元后化为ax2+bx+c=0的形式,在a≠0的情况下考察方程的判别式.
(1)Δ>0时,直线与双曲线有两个不同的公共点.
(2)Δ=0时,直线与双曲线只有一个公共点.
(3)Δ<0时,直线与双曲线没有公共点.
当a=0时,此时直线与双曲线的渐近线平行,直线与双曲线有一个公共点.
3、设直线l:y=kx+m,抛物线:y2=2px(p>0),将直线方程与抛物线方程联立整理成关于x的方程k2x2+2(km-p)x+m2=0.
(1)若k≠0,当Δ>0时,直线与抛物线相交,有两个交点;
当Δ=0时,直线与抛物线相切,有一个交点;
当Δ<0时,直线与抛物线相离,没有公共点.
(2)若k=0,直线与抛物线有一个交点,此时直线平行于抛物线的对称轴或与对称轴重合.
【变式6-1】(多选)(24-25高三上·甘肃武威·期末)已知双曲线的两个焦点为,,点在双曲线上,则( )
A.双曲线的离心率为
B.双曲线的离心率为
C.直线与双曲线只有一个公共点
D.直线与双曲线的左支和右支各有一个交点
【变式6-2】(多选)(24-25高二上·山西太原·期末)已知直线l:,抛物线C:,则下列结论正确的是( )
A.直线l过定点
B.当时,直线l与抛物线C相切
C.当时,直线l与抛物线C有两个公共点
D.当直线l与抛物线C无公共点时,或
题型07 圆锥曲线中的弦长问题
【典例7】若椭圆的弦AB的中点则弦长( )
A.4 B. C.2 D.
求圆锥曲线中弦长的方法
1.交点法:将直线的方程与圆锥曲线的方程联立,求出两交点的坐标,然后运用两点间的距离公式来求.
2.根与系数的关系法:如果直线的斜率为k,被圆锥曲线截得弦AB两端点坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),则弦长公式为:|AB|=·= ·.
3.焦点弦长,利用焦半径公式求解,如:设过抛物线焦点的弦的端点为A(x1,y1),B(x2,y2),则|AB|=x1+x2+p.
【变式7-1】已知是双曲线的右顶点,则该双曲线的一条渐近线被以为圆心且过原点的圆截得的弦长为( )
A. B. C. D.
【变式7-2】倾斜角为的直线过抛物线的焦点,且与交于,两点.
(1)求抛物线的准线方程及焦点坐标;
(2)求弦长.
题型08 圆锥曲线的中点弦问题
【典例8】(1)过点的直线与椭圆相交于两点,若为线段的中点,求直线的方程.
(2)已知双曲线,经过点能否作一条直线,使与双曲线交于,且点是线段的中点?若存在这样的直线,求出它的方程,若不存在,说明理由.
解决圆锥曲线中点弦问题的两种方法
(1)根与系数关系法:联立直线方程和圆锥曲线方程构成方程组,消去一个未知数,利用一元二次方程根与系数的关系以及中点坐标公式解决;
(2)点差法:利用交点在曲线上,坐标满足方程,将交点坐标分别代入圆锥曲线方程,然后作差,构造出中点坐标和斜率的关系.
(3)椭圆、双曲线中点弦的斜率公式:
①已知A(x1,y1),B(x2,y2)是椭圆+=1(a>b>0)上的两个不同的点,M(x0,y0)是线段AB的中点,则kAB=-.
②设为双曲线弦(不平行轴)的中点,则有kAB=.
【变式8-1】(多选)(24-25高三下·黑龙江齐齐哈尔·阶段练习)已知为坐标原点,经过点的直线与抛物线交于、两点,直线是线段的垂直平分线,且与的交点为,则下列说法正确的是( )
A.若,则 B.若,则
C. D.
【变式8-2】已知曲线是平面内到和的距离之和为的点的轨迹.
(1)求曲线的方程;
(2)斜率为1的直线与曲线相交于点,,弦长,求直线的方程;
(3)求斜率为1的直线交曲线的弦的中点的轨迹方程.
题型09 圆锥曲线的切线、切点弦问题
【典例9】(2025·湖南长沙质检)过抛物线外一点作抛物线的两条切线,切点分别为,另一直线与抛物线交于点,与直线交于点,求证:
(1)点处的切线与直线平行;
(2).
1.求圆锥曲线的切线方程
方法有:(1)判别式法.即设出切线的斜率k,联立直线与二次曲线的方程,消元转化为一元二次方程,通过△=0求出k,从而得切线方程,对于切线的斜率不存在的情形,则一般画图观察求解,此法为通法.
(2)切线公式法.常见的切线公式有:①过圆上的点的切线方程为+②椭圆、双曲线与抛物线的切线方程(见知识预备) (3)几何性质法.对于圆而言,常利用圆的几何性质“圆心到切线的距离等于圆的半径(即d=r)”来速求其切线方程.
2.双切线(切点弦)问题求解策略
过圆锥曲线外一点,作圆锥曲线的两条切线,由此衍生的一系列问题,一般称之为双切线问题。这类问题一般的处理步骤是:
(1)设切线的斜率为,写出切线的方程;
(2)将切线的方程代入圆锥曲线方程,化简得出关键方程;
(3)由方程满足判别式,建立关于的一元二次方程,两切线的斜率为方程的两根;
(4)结合韦达定理,计算等,并将之用于其他量的计算。
【变式9】(24-25高二下·江西南昌·期末)已知曲线和曲线.
(1)若曲线上两个不同点A、B的横坐标分别为,求证:直线的方程:;
(2)若直线与曲线相切,求证:;
(3)若曲线上任意点向曲线引两条切线交于另两点为,求证:直线与曲线相切.
题型10 圆锥曲线中的面积问题
【典例10-1】设为坐标原点,直线与抛物线交于两点,与的准线交于点.若,点为的焦点,则与的面积之比为( )
A. B. C. D.
【典例10-2】如图,已知椭圆C:的短轴端点分别为B1,B2,点M是椭圆C上的动点,且不与B1,B2重合,点N满足NB1⊥MB1,NB2⊥MB2.
(1)求动点N的轨迹方程;
(2)求四边形MB2NB1面积的最大值.
圆锥曲线中的面积问题求解策略
1.对于三角形的面积问题,常利用以下策略求解:
(1)利用弦长公式求出三角形的某条底,再由点到直线的距离公式求高.
(2)以三角形被坐标轴所截得的线段为底,则高为|x1-x2|或|y1-y2|
2.对于四边形的面积,则常分割成三角形的面积求解.
3.多个图形面积的关系的转化:关键词“求同存异”,寻找这些图形的底和高中是否存在“同底”或“等高”的特点,从而可将面积的关系转化为线段的关系,使得计算得以简化
4.面积的最值问题:通常利用公式将面积转化为某个变量的函数,再求解函数的最值,在寻底找高的过程中,优先选择长度为定值的线段参与运算。这样可以使函数解析式较为简单,便于分析.
【变式10-1】已知双曲线C:(,)的左、右焦点分别为,,点P在C上,的内心为I.若,,的面积满足,则C的渐近线方程为( )
A. B. C. D.
【变式10-2】已知顶点在坐标原点,焦点在坐标轴上的抛物线过点.
(1)求抛物线的标准方程及其准线方程;
(2)过点作直线交抛物线于另一个交点(在第四象限),设直线的斜率分别为,若,求的面积.
题型11 圆锥曲线中的最值或范围问题
【典例11-1】若椭圆的左、右焦点分别为、,点P为椭圆C上一动点,则下列说法中不正确的是( )
A.当点P不在x轴上时,的周长是6
B.当点P不在x轴上时,面积的最大值为
C.存在点P,使
D.的取值范围是
求圆锥曲线中最值、范围问题的方法
(1)定义法:利用定义转化为几何问题处理.
(2)数形结合法:利用数与形的结合,挖掘几何特征,进而求解.
(3)函数法:探求函数模型,转化为函数的最值问题,借助函数的单调性、基本不等式等求解,注意范围.
【变式11-1】已知F是抛物线的焦点,A,B是抛物线C上不同的两点,且满足,设A,B到抛物线C的准线的距离分别为,,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【变式11-2】已知椭圆的左、右焦点分别为,离心率为椭圆上一动点,面积的最大值为2.
(1)求椭圆的方程;
(2)若分别是椭圆长轴的左、右端点,动点满足:,连接交椭圆于点为坐标原点,证明:为定值.
(3)若点为圆上的动点,点,求的最小值.
题型12 圆锥曲线中的向量问题
【典例12】已知抛物线的焦点与椭圆的右焦点重合.
(1)求抛物线的方程;
(2)如图,若过点的直线与抛物线交于不同的两点A,B,O为坐标原点,证明:.
圆锥曲线中的向量问题求解策略
(1)建系转化:设圆锥曲线标准方程,将点坐标化,向量用坐标表示,转化为代数问题.
(2)利用性质:结合圆锥曲线定义(如椭圆定义)、焦点弦等性质,简化向量关系。
(3)韦达定理:联立直线与曲线方程,用韦达定理处理向量数量积、共线等条件。
(4)参数法:设参数(如椭圆参数方程),将向量关系转化为三角函数式求解。
(5)几何意义:借助向量几何意义(如垂直、中点),结合圆锥曲线几何性质解题。
【变式12-1】已知椭圆的离心率为,以椭圆的四个顶点为顶点的四边形的面积为4.
(1)求椭圆的标准方程:
(2)记椭圆的左顶点为,右顶点为,过点作不垂直于坐标轴的直线交椭圆于另一点,过点作的垂线,垂足为,且,求直线的方程.
【变式12-2】设焦点在轴上的椭圆,,是的右顶点.
(1)若离心率,求椭圆的标准方程;
(2)在(1)的条件下,椭圆上存在一点,满足,求;
(3)若的中垂线的斜率为2,与交于、两点,是否存在这样的椭圆,使得,若存在求的取值,若不存在请说明理由.
题型13 圆锥曲线中的定点问题
【典例13】(24-25高二下·云南曲靖·期末)已知双曲线的左顶点为,离心率为3,是上的两点.
(1)求的标准方程;
(2)若线段的中点为,求直线的方程;
(3)若(不在直线上),证明:直线过定点.
直线过定点问题的常见解法
(1)用参数表示出直线的方程,根据直线方程的特征确定定点的位置.
(2)从特殊点入手,先确定定点,再证明该定点符合题目条件.
提醒:求出直线方程是判断直线是否过定点的前提和关键.
【变式13】已知椭圆的离心率为,长轴长为4,抛物线的焦点F与椭圆C的上顶点重合.
(1)求椭圆C和抛物线E的方程;
(2)设点M是抛物线E准线上一个动点,过点M作抛物线E的两条切线,切点分别为A,B.求证:
(i)直线AB过定点,并求该定点的坐标;
(ii)以线段AB为直径的圆与抛物线E的准线相切于点M.
题型14 圆锥曲线中的定值问题
【典例14】(2025·福建三明·模拟预测)已知椭圆的左顶点为,上顶点为,离心率为,的面积为.
(1)求椭圆的方程;
(2)直线(存在且不等于0)与椭圆交于,两点,直线与轴交于点,直线与直线交于点,判断是否为定值并证明.
圆锥曲线中的定值问题的常见解法
(1)从特殊值入手,求出定值,再证明这个值与变量无关.
(2)直接推理、计算,并在计算推理的过程中消去变量,从而得到定值.
【变式14】(25-26高三上·广东湛江·阶段练习)在平面直角坐标系中,已知点,,动点满足,记点的轨迹为.
(1)求的方程;
(2)若直线与曲线交于,两点,与曲线的两条渐近线分别交于,两点,证明:“,为线段的三等分点”的充要条件是“,两点的横坐标之积为”.
题型15 圆锥曲线中的定直线问题
【典例15】已知椭圆,点,分别是椭圆短轴的端点,椭圆的焦点也是抛物线的焦点,且.过点且斜率不为0的直线交椭圆于,两点.
(1)求椭圆的方程;
(2)轴上是否存在定点,使得?若存在,求出点的坐标;若不存在,说明理由;
(3)若点是定直线上任意一点,求证:三条直线,,的斜率成等差数列.
圆锥曲线中的定直线问题的常见解法
圆锥曲线中的定直线问题求解策略,150字以内
⑴特殊探路:取特殊点(如顶点、焦点)或特殊位置直线,求出可能定直线,再验证一般性.
⑵参数表达:设含参数的直线 / 曲线方程,联立后利用韦达定理,消参推导直线方程,确定定直线.
⑶性质关联:结合圆锥曲线性质(如椭圆中点弦、抛物线焦点弦),利用向量、斜率关系推导定直线.
⑷极点极线:若问题涉极点与极线,可通过极线方程判定是否为定直线,简化运算.
【变式15】已知抛物线,过点的直线与交于两点,设为坐标原点,当轴时,的周长为.
(1)求抛物线的焦点坐标;
(2)若点为抛物线上异于原点的一动点,且直线与直线的交点恒在定直线上.证明:过点与抛物线相切的直线平行于直线.
题型16 圆锥曲线中的探索性问题
【典例16】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)若动点在抛物线上,为抛物线的焦点,线段的中点为,求点的轨迹方程;
(3)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.
圆锥曲线中探索性问题的常见解法
⑴假设存在法:先假设满足条件的点、直线等存在,设其方程或坐标,代入曲线方程推导,若有解则存在,无解则不存在.
⑵特殊值法:取特殊位置(如对称轴、顶点)或特殊参数值,探索可能结论,再验证一般情况.
⑶代数推导法:联立方程,用韦达定理、判别式等,结合条件(如垂直、中点)列方程,分析解的情况判断存在性.
⑷几何直观法:借助圆锥曲线几何性质(如对称性、焦点特性),初步判断是否存在,再代数验证.
【变式16-1】已知双曲线的左顶点为,离心率为,过点作直线与交于,两点,当直线的斜率为时,的面积为.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)若,求直线的方程;
(3)若直线,分别与直线交于,两点,试探究在直线上是否存在定点,使得为定值?若存在,求出定点的坐标和定值;若不存在,请说明理由.
题型17 圆锥曲线的实际应用
【典例17】1970年4月24日,我国发射了自己的第一颗人造地球卫星“东方红一号”,从此我国开始了人造卫星的新篇章.人造地球卫星绕地球运行遵循开普勒行星运动定律:卫星在以地球为焦点的椭圆轨道上绕地球运行时,其运行速度是变化的,速度的变化服从面积守恒规律,即卫星的向径(卫星与地球的连线)在相同的时间内扫过的面积相等.设椭圆的长轴长、焦距分别为2a,2c,下列结论错误的是( )
A.卫星向径的取值范围是
B.卫星在左半椭圆弧的运行时间大于其在右半椭圆弧的运行时间
C.卫星向径的最小值与最大值的比值越大,椭圆轨道越扁
D.卫星运行速度在近地点时最大,在远地点时最小
圆锥曲线的实际应用题求解策略
(1)建模转化:分析实际场景(如卫星轨道、光学反射),确定圆锥曲线类型(椭圆、抛物线等),建立直角坐标系,设标准方程.
(2)数据代入:提取题目中几何量(如长轴、焦距、准线距离),代入方程求参数,确定曲线方程.
(3)问题求解:将实际问题(如距离、位置)转化为曲线方程中的坐标、距离计算,结合曲线性质(如范围、对称性)求解.
(4)验证回归:检验结果是否符合实际意义,确保答案与实际场景一致.
【变式17-1】(23-24高一上·江苏·期中)如图①,“东方之门”通过简单的几何曲线处理,将传统文化与现代建筑融为一体,最大程度地传承了苏州的历史文化.如图②,“门”的内侧曲线呈抛物线形,已知其底部宽度为80米,高度为200米.则离地面150米处的水平宽度(即CD的长)为( )
A.40米 B.30米 C.25米 D.20米
【变式17-2】(24-25高二上·北京西城·期末)某地出土一古铜斧文物,如图,铜斧纵截面左右两边呈双曲线形状. 由于年代久远,顶部斧刃处两端有缺口,现小明测得铜斧纵截面最窄处AB宽4cm,底部CD宽5cm,,底部离最窄处垂直高度为3cm,斧高12cm.请利用所学知识,帮小明算算,若原斧刃与AB平行,则其长度为 cm.
题型18 圆锥曲线中的新定义题
【典例18】(24-25高二下·上海杨浦·阶段练习)在平面直角坐标系中,双曲线.
(1)求的两条渐近线的夹角;
(2)给定点,其中正数,求上的动点到点的距离的最小值;
(3)对平面内不在上的任意一点,记为过点且与有两个交点的直线的全体.对任意直线,记、为与的两个交点,定义.若存在一条直线满足:与的两个交点位于轴异侧,且对任意不同于的直线,均有,则称为“好点”.求所有“好点”所构成的区域的面积.
圆锥曲线的新定义题求解策略
⑴紧扣新定义,提取核心条件(如距离关系、比例等);
⑵结合圆锥曲线标准定义(椭圆 / 双曲线 / 抛物线),建立联系;
⑶设点坐标,用代数法(距离公式、坐标代入)转化条件;
⑷化简方程,对比标准式确定曲线类型;5. 利用几何性质(焦点、准线等)辅助求解,注意定义域限制.
【变式18】(2025·重庆沙坪坝·模拟预测)某同学利用导数方法求出了过椭圆上一点的切线的方程为.事实上,法国数学家笛莎格在《圆锥曲线论稿》中给出了这样的结论:给定一点和一条直线,将点和直线分别称为椭圆的极点和极线.一般地,当点在椭圆上时,极线为椭圆在点处的切线;当点在椭圆外时,极线为过从点作椭圆的两条切线的切点的弦所在的直线;当点在椭圆内时,极线在椭圆外且与椭圆没有公共点.请利用这些结论解决下列问题:
(1)已知点和直线分别为椭圆的极点和极线,
①求极线的方程;
②若为极线上任意一点,过点作椭圆的割线交椭圆于两点,记所在直线的斜率依次为,求证:.
(2)给定椭圆和点,过点作斜率为的直线和椭圆相交于两点,分别连接交于点,记和轴的交点依次为,,求证:为线段的中点.
1、 单选题
1.(25-26高二上·全国·单元测试)抛物线的准线方程为( )
A. B. C. D.
2.(24-25高二下·河南洛阳·阶段练习)双曲线的焦点到它的一条渐近线的距离为( )
A.1 B. C.2 D.
3.(24-25高一上·重庆·期末)国家体育场(鸟巢),位于北京奥林匹克公园中心区南部,为2008年北京奥运会的主体育场.某近似鸟巢的金属模型,其俯视图可近似看成是两个大小不同,扁平程度相同的椭圆,已知小椭圆的短轴长为,长轴长为,大椭圆的长半轴长为,则大椭圆的短轴长为( )
A. B. C.20cm D.
4.直线与曲线()的公共点的个数是5( )
A.1 B.2 C.3 D.4
5.抛物线绕它的对称轴旋转所得到的曲面叫抛物面,用于加热水和水壶食物的太阳灶应用了抛物线的光学性质:一束平行于抛物线对称轴的光线,经过抛物面的反射后,集中于它的焦点.已知一束平行于轴的入射光线的一束光线与抛物线的交点为,则反射光线所在直线被抛物线截得的弦长为( )
A. B. C. D.
6.(2024·安徽合肥·模拟预测)已知实数满足,则的最小值为( )
A.96 B.81 C. D.
7.(24-25高二下·浙江温州·开学考试)已知点,点P为圆上任意一点,线段AP的垂直平分线与CP相交于点Q,则面积的最大值为( )
A. B. C.8 D.
8.(2025金太阳高三全国大联考)设为抛物线Γ:的焦点,过且倾斜角为的直线交Γ于两点(在第一象限),O为坐标原点,过作Γ的准线的垂线,垂足为,则( )
A. B. C.2 D.3
2、 多选题
9.(25-26高二上·全国·单元测试)已知两椭圆和,则( )
A.两椭圆有相同的焦点 B.两椭圆的离心率相等
C.两椭圆有相同的顶点 D.两椭圆有相同的对称轴和对称中心
10.(24-25高二上·广东河源·期末)已知直线,抛物线与抛物线的焦点分别为,则( )
A.存在,使得直线过点与
B.存在,使得直线与各有1个公共点
C.若过与的公共点,则与两准线的交点距离为
D.与的交点个数构成的集合为
11.(25-26高三上·山西大同·开学考试)我们把双曲线过焦点的弦称为焦点弦,垂直于双曲线的实轴的焦点弦称为通径.在如图所示的平面直角坐标系xOy中,双曲线,且为常数)的左、右焦点分别为,通径长为为的右支上任意一点,作在点处的切线分别交两渐近线于点,则( )
A.的离心率 B.线段AB长度的最小值是
C.一定是线段AB的中点 D.的面积是定值
3、 填空题
12.(24-25高二下·安徽·期末)若椭圆的右焦点为,则的长轴长为 .
13.已知点及抛物线上一动点,则的最小值是 .
14.(25-26高三上·安徽·开学考试)双曲线的左、右焦点分别为,以为焦点的抛物线与双曲线在第一象限的交点为,若,则双曲线的离心率大小为 .
4、 解答题
15.(24-25高二下·四川达州·开学考试)已知抛物线的焦点到准线的距离为2,过的直线与交于,两点.
(1)求抛物线的标准方程;
(2)若直线的倾斜角为45°,求.
16.(24-25高二上·广东惠州·期中) 已知双曲线,过点作直线l.
(1)若直线l与双曲线相交于A,B两点,P能否是线段AB的中点?为什么?
(2)若直线l的斜率k存在,且l与双曲线左右两支都相交,求直线l斜率k的取值范围.
17.(25-26高二上·河南开封·期中)已知双曲线的焦点在轴上,离心率,且点在该双曲线上.
(1)求的标准方程.
(2)若直线与双曲线的右支相切于点,与直线相交于点,线段MN的中点为,则在轴上是否存在定点,使得?若存在,求出点坐标;若不存在,请说明理由.
18.(24-25高二下·安徽芜湖·期末)已知椭圆的离心率为,过原点的直线交椭圆于、两点,且的最大值为.
(1)求椭圆的方程;
(2)若点在椭圆上.
(ⅰ)如图①,当、是短轴端点,为右顶点时,、交于、,求的长度;
(ⅱ)如图②,过作两条切线、,若其斜率之积为,求的值.
19.(25-26高三上·福建福州·开学考试)拋物线焦点为,第一象限内点在上,A的纵坐标是.
(1)若到焦点的距离为3,求;
(2)若,在上,且的重心恰为,求直线的方程;
(3)直线,令是第一象限上异于的一点,直线交于是在上的投影,若点满足“对于任意都有”,求的取值范围.
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第二章 圆锥曲线全章复习
教学目标
1. 通过复习理顺本章重点知识,如椭圆、双曲线、抛物线的方程及性质,直线与圆锥曲线的位置关系等.
2. 能综合应用本章知识解决综合性强的问题,如定点、定值、最值及参数取值范围等问题.
教学重难点
1.重点
(1)圆锥曲线的性质;
(2)直线与圆锥曲线的位置关系.
2.难点
(1)与圆锥曲线有关的点的轨迹问题.
(2)圆锥曲线中的定点、定值、最值、求参数取值范围等问题.
1、 回顾重点知识
知识点01 椭圆
1.椭圆的定义
如果F1,F2是平面内的两个定点,a是一个常数,且2a>|F1F2|,则平面内满足|PF1|+|PF2|=2a的动点P的轨迹称为椭圆,其中两个定点F1,F2称为椭圆的焦点,两个焦点之间的距离|F1F2|称为椭圆的焦距.
特别说明:其数学表达式:集合P={M||MF1|+|MF2|=2a},|F1F2|=2c,其中a>0,c>0,且a,c为常数:
①若2a>2c,则集合P为椭圆;
②若2a=2c,则集合P为线段;
③若2a<2c,则集合P为空集.
2.椭圆的标准方程与几何性质
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)
轴
长轴A1A2的长为2a;
短轴B1B2的长为2b
焦距
|F1F2|=2c
离心率
e=∈(0,1)
a,b,c间的关系
c2=a2-b2
知识点02 双曲线
1.双曲线的定义
一般地,如果F1,F2是平面内的两个定点,a是一个正常数,且2a<|F1F2|,则平面上满足||PF1|-|PF2||=2a的动点P的轨迹称为双曲线,其中,两个定点F1,F2称为双曲线的焦点,两个焦点的距离|F1F2|称为双曲线的焦距.
特别说明:数学表达式:集合P={M|||MF1|-|MF2||=2a},|F1F2|=2c,其中a,c为常数且a>0,c>0.
①若a<c,则集合P为双曲线;
②若a=c,则集合P为两条射线;
③若a>c,则集合P为空集.
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
实轴:线段A1A2,|A1A2|=2a
虚轴:线段B1B2,|B1B2|=2b
a,b,c
的关系
c2=a2+b2
3.等轴双曲线
(1)定义:实轴与虚轴相等的双曲线称为等轴双曲线,其方程写作:x2-y2=λ(λ≠0).
(2)性质:①a=b;②e=;
③两条渐近线y=±x互相垂直;
④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.
4.共轭双曲线(拓展)
(1)定义:如果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:①它们有共同的渐近线;②它们的四个焦点共圆;③它们的离心率的倒数的平方和等于1.
知识点03 抛物线
1.抛物线的定义
一般地,设F是平面内的一个定点,l是不过点F的一条定直线,则平面上到F的距离与到l的距离相等的点的轨迹称为抛物线,其中定点F称为抛物线的焦点,定直线l称为抛物线的准线.
特别说明:其数学表达式:{M||MF|=d}(d为点M到准线l的距离).
2.抛物线的标准方程和几何性质
标准
方程
y2=2px
(p>0)
y2=-2px
(p>0)
x2=2py
(p>0)
x2=-2py
(p>0)
开口
方向
向右
向左
向上
向下
图形
顶点
O(0,0)
对称轴
x轴
y轴
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)
在抛物
线上)
|PF|=
x0+
|PF|=
-x0+
|PF|=
y0+
|PF|=
-y0+
知识点04 直线与圆锥曲线的位置关系
1.直线与圆锥曲线的位置关系的判断
(1)直线与圆锥曲线的位置关系有相交、相切、相离;相交有两个交点(特殊情况除外),相切有一个交点,相离无交点.
(2)判断直线l与圆锥曲线C的位置关系时,通常将直线l的方程Ax+By+C=0代入圆锥曲线C的方程.消去y(或x)得到一个关于变量x(或y)的方程ax2+bx+c=0(或ay2+by+c=0).
①当a≠0时,可考虑一元二次方程的判别式Δ,有Δ>0时,直线l与曲线C相交;Δ=0时,直线l与曲线C相切;Δ<0时,直线l与曲线C相离.
②当a=0时,即得到一个一次方程,则l与C相交,且只有一个交点,此时,若C为双曲线,则直线l与双曲线的渐近线平行;若C为抛物线,则直线l与抛物线的对称轴平行或重合.
2.圆锥曲线的弦长公式
设直线与圆锥曲线的交点坐标为A(x1,y1),B(x2,y2),则|AB|=|x1-x2|=或|AB|=|y1-y2|
=,k为直线斜率且k≠0.
二、熟记重要(二级)结论
椭圆中的常用结论:
1.焦半径:椭圆上的点与左(下)焦点与右(上)焦点之间的线段的长度叫做椭圆的焦半径,分别记作.
(1);
(2);
(3)焦半径中以长轴为端点的焦半径最大和最小(近日点与远日点).
2.焦点三角形:椭圆上的点与两焦点构成的叫做焦点三角形,的面积为,则在椭圆中
(1)当为短轴端点时,最大.
(2),
当时,即点为短轴端点时,取最大值,最大值为.
(3)焦点三角形的周长为.
3.焦点弦(过焦点的弦):焦点弦中以通径(垂直于长轴的焦点弦)最短,弦长.
4.为椭圆的弦,,弦中点,则
(1)弦长;
(2)直线的斜率.
双曲线中的常用结论:
1.双曲线的焦点到其渐近线的距离为.
2.若是双曲线右支上一点,分别为双曲线的左、右焦点,则.
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.
4.若是双曲线上不同于实轴两端点的任意一点,分别为双曲线的左、右焦点,则,其中为.
5.若是双曲线右支上不同于实轴端点的任意一点,分别为双曲线的左、右焦点,为内切圆的圆心,则圆心的横坐标为定值.
抛物线中的常用结论:
设是过抛物线焦点的弦,若,则
(1);
(2),,弦长(为弦的倾斜角);
(3);
(4)以弦为直径的圆与准线相切;
(5)以或为直径的圆与轴相切;
(6)过焦点弦的端点的切线互相垂直且交点在准线上.
圆锥曲线的切线方程
(1)过椭圆的切线方程为:;
(2) 过双曲线的切线方程为:;
(3)过.
圆锥曲线的切点弦方程
(1)椭圆的切点弦方程为;
(2)双曲线的切点弦方程为;
(3)的切点弦方程为.
说明:上述公式的记忆方法均可用“抄一代一”,即把平方项其中一个照抄,另一个将变量用已知点的相应坐标代入(从曲线上一点作曲线的切线,切线方程可将原方程作如下方法替换求出,,,,.
题型01 利用圆锥曲线的定义求方程
【典例1-1】(24-25高二上·湖北孝感·阶段练习)一动圆与圆外切,同时与圆内切,则动圆圆心的轨迹方程是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】设动圆圆心为,半径为,设已知圆的圆心分别为、,
将圆的方程配方得:,圆心,半径为,
圆同理化为,圆心,半径为,
当动圆与圆相外切时,有①
当动圆与圆相内切时,有②
将①②两式相加,得
动圆圆心到点和的距离和是常数,
所以点的轨迹是焦点为点、,长轴长等于的椭圆,
故,,,.
故选:A.
【典例1-2】(24-25高三上·辽宁·期末)已知,,为坐标原点,点是圆上任意一点,点是圆外一点,若,,则点的轨迹方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】延长交直线于点,连接,由条件判断且为中点,利用中位线性质得且,从而利用双曲线的定义得点在以,为焦点的双曲线上,进而利用双曲线的标准方程求解轨迹方程即可.
【详解】由题意知,圆的半径,延长交直线于点,连接,
因为,且,所以,且为中点,
所以,且,
因此,,
所以点在以,为焦点的双曲线上,
设的方程为,可知,所以,
又,则,所以的方程为,即,
又点是圆外一点,
所以,即,故所求轨迹方程为.
故选:B
利用圆锥曲线的定义求轨迹方程
当点的轨迹符合圆锥曲线的定义时,可以利用定义法求其轨迹方程. 其中在用定义法求双曲线方程时,还应依据条件辨清是哪一支,还是全部曲线.
【变式1-1】(24-25高二上·江西赣州·期中联考)已知点,动点在直线上,过点且垂直于轴的直线与线段MF的垂直平分线交于点,记点的轨迹为曲线.则曲线的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】
方法一:轨迹方程法
设点,则点.连接PF,由题意知,
即,整理得,则曲线的方程为.
方法二:几何定义法
由题意知,点到点的距离等于其到直线的距离,
则点的轨迹为以点为焦点,以为准线的抛物线,
则曲线的方程为.
故选:B.
【变式1-2】在平面直角坐标系中,点的坐标为,以线段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】A
【详解】由已知圆半径为,
如图,当两圆外切时,设的中点为,即为圆心,
,即,
取,连接,O是中点,则,
因此,
当两圆内切时,记动点为,的中点为D,
则,所以,
因为点、分别是、的中点,所以,
所以,
所以动点P满足,而,
所以点P轨迹是以,为焦点,实轴长为的双曲线,
,则,又,因此,
双曲线方程为,
故选:A.
题型02 利用圆锥曲线定义求距离的最值
【典例2-1】已知两点的坐标分别是,动点到的距离比到直线的距离小,则的最小值为( )
A.4 B.5 C. D.
【答案】D
【详解】根据题意可得动点到的距离与到直线的距离相等,
所以动点的轨迹方程是以为焦点的抛物线,即,
过作垂直于准线,垂足为,如下图所示:
易知,所以,
当三点共线时,取得最小值,即为点到准线的距离;
所以的最小值为6.
故选:D
【典例2-2】(24-25高二上·河南郑州·期中)设是双曲线上一点,,分别是两圆:和上的点,则的最大值为 .
【答案】8
【详解】圆的圆心,半径,
圆的圆心,半径,
双曲线的实半轴长,半焦距,则为其左右焦点,
,,
要取最大值,点必在双曲线左支上,
所以.
故答案为:
利用圆锥曲线定义破解距离和或差的最值问题
1.在遇到椭圆、双曲线中线段和或的最值问题时,常利用其定义及三角形三边关系转化求解, 即利用定义将到一焦点的距离化为到另一个焦点的距离,再进一步求解.
2.利用抛物线定义可以解决距离的最大和最小问题,该类问题一般情况下都与抛物线的定义有关.实现由点到点的距离与点到直线的距离的转化.
【变式2-1】(24-25高二下·安徽·阶段练习)已知椭圆的右焦点为,离心率为.若,点是上的任意一点,则的最大值为( )
A. B.6 C. D.
【答案】D
【详解】设的左焦点为,半焦距为,
由题意得,又离心率,所以,
由椭圆的定义得:,
所以,
当点为线段的延长线与的交点时取等号,
故的最大值为.
故选:D.
【变式2-2】(25-26高二上·湖南长沙·阶段作业)已知是抛物线的焦点,是抛物线上的一个动点,,则周长的最小值为 .
【答案】
【详解】将抛物线方程化为标准方程:,求得焦点为,准线,且.
设,如图,过点作于点,则由抛物线的定义得:,
所以的周长.
当且仅当三点共线,即时,等号成立.
题型03 圆锥曲线的焦点三角形问题
【典例3-1】(24-25高二下·云南曲靖·阶段练习)已知椭圆的左、右焦点分别为,离心率,点为该椭圆上一点,且满足,若的内切圆的面积为,则的外接圆的面积为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】由,得,即.
设的内切圆半径为,则由的内切圆的面积为,
可得其内切圆的半径.
在中,根据椭圆的定义,
又,由余弦定理得
,
解得,
所以
即.
又,得,故,
由正弦定理知的外接圆半径为,
所以的外接圆的面积为.
故选:D.
【典例3-2】(多选)(25-26高三上·四川·开学考试)记双曲线:的左、右焦点分别为,.若,以为圆心、为半径的圆与的右支交于,两点,点为上一点,满足,则( )
A.的渐近线方程为 B.的面积为3
C. D.
【答案】BC
【详解】由题知,解得,故的方程为,
对于A,因为的方程为,其渐近线方程为,所以A错误,
对于B,由双曲线定义可知,不妨令,,而,
故,即,整理得到,
所以的面积,故B正确,
对于C,易知圆的方程为,
联立,消得,解得(舍去)或,
代入,可得,
不妨令在第一象限,则,,显然.
由B知与,不重合,而在中,,故C正确,
对于D,因为,在中,
由余弦定理可得,所以D错误,
故选:BC.
椭圆、双曲线中焦点三角形问题的求解策略
对于焦点三角形的处理,通常是从以下三个角度入手:
(1)椭圆、双曲线的定义;(2)正、余弦定理;(3)整体思想..
【变式3-1】(25-26高三上·河北·开学考试)已知双曲线的左、右焦点分别为,,抛物线的焦点与双曲线的右焦点重合,点是这两条曲线的一个公共点,则( )
A.双曲线的渐近线方程为 B.
C.的面积为 D.
【答案】BC
【详解】由已知,抛物线的焦点坐标为,所以双曲线右焦点,即.
又,所以,所以双曲线的方程为.
对于A项,双曲线的渐近线方程为,故A项错误;
对于B项,联立双曲线与抛物线的方程整理可得,,
解得或(舍去负值),所以,代入可得,.
设,又,所以,故B项正确;
对于C项,易知,故C项正确;
对于D项,因为,
所以,由余弦定理可得,,故D项错误.
故选:BC
【变式3-2】(多选)已知椭圆的左、右焦点分别为,,点为椭圆上一点,则( )
A.若,则的面积为
B.存在点,使得
C.若直线交椭圆于另一点,则
D.使得为等腰三角形的点共有4个
【答案】BC
【详解】由题意知,,,,
对于A,由焦点三角形面积公式得,A错误;
对于B,当点位于椭圆的上顶点或下顶点时,(为坐标原点),则为直角,B正确;
对于C,由焦半径性质可得,,C正确;
对于D,焦半径范围为,即.
若是以为顶角顶点的等腰三角形,点位于椭圆的上顶点或下顶点,满足条件的点有2个;
若是以为顶角顶点的等腰三角形,则,则满足条件的点有2个;
同理,若是以为顶角顶点的等腰三角形,满足条件的点有2个;
故使得为等腰三角形的点共有6个,D错误.
故选:BC.
题型04 求圆锥曲线的标准方程
【典例4-1】已知直线3x-y+6=0经过椭圆=1(a>b>0)的左焦点F1,且与椭圆在第二象限的交点为M,与y轴的交点为N,F2是椭圆的右焦点,且|MN|=|MF2|,则椭圆的方程为( )
A.=1 B.+y2=1 C.+y2=1 D.=1
【答案】D
【详解】由题意得直线与x轴、y轴分别交于点,
因此,
所以.
又,
于是,
从而,
故椭圆方程为.
故选D.
【典例4-2】已知双曲线的中心在原点,两个焦点分别为和,点在双曲线上,且,的面积为1,则双曲线的方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】不妨设点在第一象限.
设,,
根据题意:,
所以,即,所以,,
所以双曲线的方程为:.
故选:D
求标准方程的一般方法:
(1)待定系数法(2)定义法(3)几何性质法.
【变式4-1】已知抛物线C:的焦点为F,为C上一点,且.
(1)求p;
(2)若点在椭圆T:上,且直线AB与椭圆T相切,求椭圆T的标准方程.
【详解】(1)根据题意可知,解得.
故的值为.
(2)由(1)可得,则直线的斜率,
则直线的方程为,
与椭圆联立,得.
因为直线与椭圆相切,所以,化简得.①
因为点在椭圆T上,所以.②
由①②解得,,
所以椭圆T的标准方程为.
【变式4-2】求适合下列条件的双曲线的标准方程:
(1)与椭圆有公共焦点,且过点;
(2)焦点在y轴上,焦距为8,渐近线斜率为;
(3)经过点,且一条渐近线的方程为.
【详解】(1)∵椭圆的焦点(0,±3),
∴由题意设所求双曲线为,
∵双曲线过点,
∴,整理得,
解得或(舍去),
∴所求双曲线方程为.
(2)设双曲线的标准方程为(a,b>0),
则渐近线为,
∵焦距为8,渐近线斜率为,
∴,,
又,所以,,
∴双曲线的标准方程为,
(3)因为双曲线的一条渐近线的方程为,
所以设双曲线方程为,又双曲线过点,
所以,解得,
所以双曲线方程为.
题型05 圆锥曲线的几何性质
考向1 椭圆、双曲线的离心率问题
【典例5-1】(25-26高三上·河北衡水·开学考试)过双曲线的顶点作双曲线的一条渐近线的垂线,垂线与轴交于点,若线段的长度等于双曲线的焦距的一半,则双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.2
【答案】B
【分析】设点在轴的正半轴上,由已知可得点,根据直线与渐近线垂直可得,即可求解双曲线的离心率.
【详解】设双曲线的焦距为,为坐标原点,
不妨设点在轴的正半轴上,,有,
可得点,直线的斜率为,
又由直线与渐近线垂直,有,
可得,可得双曲线的离心率为.
故选:B.
考向2 双曲线的渐近线问题
【典例5-2】(辽宁省大连市部分高中学校2025-2026学年高三上学期适应性演练一数学试题)已知双曲线C的离心率为2,焦点在x轴上.圆A 的方程为 圆A与双曲线C的一条渐近线l:y=kx(k>0)相切,则a的值为( )
A. B.或 C. D.
【答案】B
【分析】先由椭圆的离心率求出渐近线方程为,再由点到直线距离公式解关于方程即可.
【详解】由题意得则则
所以渐近线方程为
又因为圆的圆心为恒在直线上,半径为2,
由圆与渐近线相切可得
解得
故选:B.
考向3 抛物线的焦点弦问题
【典例5-3】(25-26高三上·重庆·开学考试)设为坐标原点,直线过抛物线的焦点,且与交于两点,为的准线,则( )
A. B.
C.以为直径的圆与相切 D.的面积为
【答案】ACD
【详解】对于A,由题意,在直线中,令,可得,所以抛物线的焦点为,
则,,故A正确;
对于B,设,,联立得,
则,,故B错误;
对于C,,
设中点为,则,
,到直线的距离,以为直径的圆的半径,
由于,所以以为直径的圆与相切,故C正确;
对于D,到的距离,
则的面积为,故D正确.
故选:ACD.
考向4 圆锥曲线上点的范围问题
【典例5-4】(24-25高二上·甘肃酒泉·期末)设椭圆的右焦点为,过原点的动直线与椭圆交于、两点,那么的周长的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】在椭圆中,,,,
的周长,
又因为、两点为过原点的动直线与椭圆的交点,
所以、两点关于原点对称,椭圆的左焦点为,
易知为的中点,所以,四边形为平行四边形,
所以,,所以,
又因为、、三点不共线,
不妨设点,则,其中,且,可得,
所以,,
所以的周长的取值范围为,
故选:A.
圆锥曲线中的几何性质问题求解策略
1.学习中,要注意椭圆几何性质的挖掘:
(1)椭圆中有两条对称轴,“六点”(两个焦点、四个顶点),要注意它们之间的位置关系(如焦点在长轴上等)以及相互间的距离(如焦点到相应顶点的距离为a-c),过焦点垂直于长轴的通径长等.
(2)设椭圆上任意一点P(x,y),则当x=0时,|OP|有最小值b,这时,P在短轴端点处;当x=a时,|OP|有最大值a,这时P在长轴端点处.
(3)椭圆上任意一点P(x,y)(y≠0)与两焦点F1(-c,0),F2(c,0)构成的△PF1F2称为焦点三角形,其周长为2(a+c).
(4)椭圆的一个焦点、中心和短轴的一个端点构成直角三角形,其中a是斜边,a2=b2+c2.
2.已知双曲线方程讨论其几何性质,应先将方程化为标准形式,找出对应的a、b,利用c2=a2+b2求出c,再按定义找出其焦点、焦距、实轴长、虚轴长、离心率、渐近线方程.
3. 在解决与抛物线的性质有关的问题时,要注意利用几何图形的形象、直观的特点来解题,特别是涉及焦点、顶点、准线的问题更是如此.
4.求解有关离心率的问题时,一般并不是直接求出c和a的值,而是根据题目给出的椭圆的几何特征,建立关于参数c、a、b的方程或不等式,通过解方程或不等式求得离心率的值或范围.较多时候利用解题.
【变式5-1】如图,设,分别是椭圆的左、右焦点,若椭圆上存在点,使得线段的中垂线恰好过焦点,则椭圆的离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】解法一:因为线段的中垂线恰好过焦点,所以,
由焦半径的范围可知,即,
则且,解得,
又,可得.
故选:B.
解法二:设,则线段的中点坐标为,,
可得线段的中垂线所在的直线方程为,
把点代入得,
从而得到,则或(舍去),
因为,所以,
则且,解得,
又因为,得,
故选:B.
【变式5-2】已知双曲线的方程为,,分别为其左、右焦点,为右支上一点,的平分线交轴于点,则的最小值为( )
A.1 B.2 C. D.3
【答案】C
【详解】由题意有,
解法1:,同理,.
又,进而得,所以,又,
所以当且仅当时等号成立.
故选:C.
解法2:由角平分线的性质可知,点到直线和的距离相等.
因为,,
所以,解得,所以,
又,所以当且仅当时等号成立.
故选:C.
【变式5-3】(25-26高三上·陕西咸阳·阶段练习)已知为抛物线的焦点,为上的两个动点,则下列命题正确的是( )
A.若点的坐标为,则的最小值为3
B.若,则线段的中点到轴的最小距离为2
C.若线段的中点的横坐标为3,则的最大值为8
D.若直线过点,则(为坐标原点)的斜率之积为定值
【答案】BCD
【详解】由题意知,所以,故的方程为,
设,则,所以,
所以当时,,故A错误;
过分别作准线的垂线,垂足分别为,
则的中点到轴的距,
当且仅当过点时等号成立,故B正确;
由于,当且仅当过点时等号成立,故C正确;
若过点,设其方程为,代入的方程并整理,得,
设,则,所以,
所以,故D正确,
故选:BCD.
题型06 直线与圆锥曲线的位置关系
【典例6-1】(24-25高二上·江西·期末)直线与椭圆()的位置关系为( )
A.相离 B.相切 C.相交 D.无法确定
【答案】C
【详解】因为直线过点,
而为椭圆的右端点和上端点,
故直线与椭圆相交.
故选:C.
【典例6-2】点,定义,如图为双曲线及渐近线,则关于点、、,下列结论正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】设点、、,则双曲线的两条渐近线方程为,
点在直线的上方,则,则,即
点在直线的上方,则,则,
所以,,
点在双曲线的外部,则,
在直线的上方,则,可得,
点在直线的下方,则,可得,
所以,,即;
因为点在双曲线的内部,则.
综上所述,.
故选:D.
直线与圆锥曲线位置关系的判断方法
1.直线y=kx+m与椭圆+=1(a>b>0)的位置关系,判断方法:
联立消y得一元二次方程.
当Δ>0时,方程有两解,直线与椭圆相交;
当Δ=0时,方程有一解,直线与椭圆相切;
当Δ<0时,方程无解,直线与椭圆相离.
2.把直线与双曲线的方程联立成方程组,通过消元后化为ax2+bx+c=0的形式,在a≠0的情况下考察方程的判别式.
(1)Δ>0时,直线与双曲线有两个不同的公共点.
(2)Δ=0时,直线与双曲线只有一个公共点.
(3)Δ<0时,直线与双曲线没有公共点.
当a=0时,此时直线与双曲线的渐近线平行,直线与双曲线有一个公共点.
3、设直线l:y=kx+m,抛物线:y2=2px(p>0),将直线方程与抛物线方程联立整理成关于x的方程k2x2+2(km-p)x+m2=0.
(1)若k≠0,当Δ>0时,直线与抛物线相交,有两个交点;
当Δ=0时,直线与抛物线相切,有一个交点;
当Δ<0时,直线与抛物线相离,没有公共点.
(2)若k=0,直线与抛物线有一个交点,此时直线平行于抛物线的对称轴或与对称轴重合.
【变式6-1】(多选)(24-25高三上·甘肃武威·期末)已知双曲线的两个焦点为,,点在双曲线上,则( )
A.双曲线的离心率为
B.双曲线的离心率为
C.直线与双曲线只有一个公共点
D.直线与双曲线的左支和右支各有一个交点
【答案】AC
【详解】由题意,可知两个焦点,,双曲线上一点,
则,,,
则,则,故A正确,B不正确;
因为双曲线C中,,则,
则双曲线C的渐近线方程为,
所以直线与双曲线C的渐近线平行,
则直线与双曲线C只有一个公共点,故C正确;
因为直线与轴交点在双曲线右顶点右侧,
且其斜率大于渐近线斜率,
所以直线与双曲线C的右支有两个交点,故D不正确.
故选:AC.
【变式6-2】(多选)(24-25高二上·山西太原·期末)已知直线l:,抛物线C:,则下列结论正确的是( )
A.直线l过定点
B.当时,直线l与抛物线C相切
C.当时,直线l与抛物线C有两个公共点
D.当直线l与抛物线C无公共点时,或
【答案】BD
【详解】选项A,因为,因此不是直线所过定点,A错;
选项B,时,直线方程为,代入抛物线方程得,解得,从而,
又直线与抛物线的对称轴不平行,所以直线与抛物线相切,切点为,B正确;
选项C,时,直线方程为,它与抛物线的对称轴平行,直线与抛物线只有一个公共点,C错;
选项D,由得,,
由,得或,D正确.
故选:BD.
题型07 圆锥曲线中的弦长问题
【典例7】若椭圆的弦AB的中点则弦长( )
A.4 B. C.2 D.
【答案】D
【详解】设,,
因为为AB的中点,
所以,,
又A,B两点在椭圆上,
则,,
两式相减,得,
所以,
所以,
所以,
即有直线AB的方程为,
即为,代入椭圆方程,可得,
可得或4,
即有,,
则
故选:D.
求圆锥曲线中弦长的方法
1.交点法:将直线的方程与圆锥曲线的方程联立,求出两交点的坐标,然后运用两点间的距离公式来求.
2.根与系数的关系法:如果直线的斜率为k,被圆锥曲线截得弦AB两端点坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),则弦长公式为:|AB|=·= ·.
3.焦点弦长,利用焦半径公式求解,如:设过抛物线焦点的弦的端点为A(x1,y1),B(x2,y2),则|AB|=x1+x2+p.
【变式7-1】已知是双曲线的右顶点,则该双曲线的一条渐近线被以为圆心且过原点的圆截得的弦长为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】因为,所以,,
且圆的半径为,
可得双曲线的一条渐近线方程为,
即,
圆心到直线的距离为,
所以截得的弦长为.
故选:D.
【变式7-2】倾斜角为的直线过抛物线的焦点,且与交于,两点.
(1)求抛物线的准线方程及焦点坐标;
(2)求弦长.
【详解】(1)由题意抛物线可知,则抛物线准线方程为,焦点;
(2)过焦点且倾斜角为的直线的方程为,
联立可得,
设,则,
故.
题型08 圆锥曲线的中点弦问题
【典例8】(1)过点的直线与椭圆相交于两点,若为线段的中点,求直线的方程.
(2)已知双曲线,经过点能否作一条直线,使与双曲线交于,且点是线段的中点?若存在这样的直线,求出它的方程,若不存在,说明理由.
【详解】(1)设直线与椭圆的交点为.
因为,所以点在椭圆内,
为的中点,.
又两点在椭圆上,则,
两式相减得,
于是,
,即,
故所求直线的方程为,即.
(2)设存在被点平分的弦,且,
则,,
两式相减,得,
故直线.
由,消去得,
.
这说明直线与双曲线不相交,
故被点平分的弦不存在,即不存在这样的直线.
解决圆锥曲线中点弦问题的两种方法
(1)根与系数关系法:联立直线方程和圆锥曲线方程构成方程组,消去一个未知数,利用一元二次方程根与系数的关系以及中点坐标公式解决;
(2)点差法:利用交点在曲线上,坐标满足方程,将交点坐标分别代入圆锥曲线方程,然后作差,构造出中点坐标和斜率的关系.
(3)椭圆、双曲线中点弦的斜率公式:
①已知A(x1,y1),B(x2,y2)是椭圆+=1(a>b>0)上的两个不同的点,M(x0,y0)是线段AB的中点,则kAB=-.
②设为双曲线弦(不平行轴)的中点,则有kAB=.
【变式8-1】(多选)(24-25高三下·黑龙江齐齐哈尔·阶段练习)已知为坐标原点,经过点的直线与抛物线交于、两点,直线是线段的垂直平分线,且与的交点为,则下列说法正确的是( )
A.若,则 B.若,则
C. D.
【答案】CD
【详解】如图
由题意,斜率存在且为,所以,
联立得:,
由韦达定理得,
所以,代入得,
代入得,则,
又因为,则,
.
由以上可得CD均正确;
对于A选项,代入,可得,故A错误;
对于B选项,不符合与的关系,故B错误;
故选:CD.
【变式8-2】已知曲线是平面内到和的距离之和为的点的轨迹.
(1)求曲线的方程;
(2)斜率为1的直线与曲线相交于点,,弦长,求直线的方程;
(3)求斜率为1的直线交曲线的弦的中点的轨迹方程.
【详解】(1)由题知,曲线满足椭圆的定义,且,,则,
曲线的方程为,
(2)设直线方程为,,,
联立,化简得,
由韦达定理知,,
则弦长,
解得,故直线的方程为,;
(3)设,则由(2)知,,,
则的轨迹方程为,且该轨迹应在椭圆内部,即.
题型09 圆锥曲线的切线、切点弦问题
【典例9】(2025·湖南长沙质检)过抛物线外一点作抛物线的两条切线,切点分别为,另一直线与抛物线交于点,与直线交于点,求证:
(1)点处的切线与直线平行;
(2).
【分析】(1)根据顶点在原点,开口向上的抛物线在点处的切线方程公式,得到抛物线在点处的切线方程,并得到抛物线在处和在处的切线方程,将代入得直线方程,对比两直线斜率即可求证.
(2)联立抛物线方程和直线方程,根据韦达定理求得中点的横坐标,与点横坐标一致,即可得证.
【详解】(1)如图,建立平面直角坐标系,由题意可得,
对于抛物线,,,
该抛物线在点处的切线方程为,即,
则抛物线在点处的切线方程为,即,
所以抛物线在点处的切线斜率为4,
设,,则,,
即,,
将点坐标代入直线的方程得,得,
所以直线的斜率为4,
即抛物线在点处的切线斜率和直线的斜率均为4,
故点处的切线与直线平行.
(2)联立,得,
设,,根据韦达定理有,
则中点的横坐标为,
又因为点在线段上且,
所以点即线段的中点,.
1.求圆锥曲线的切线方程
方法有:(1)判别式法.即设出切线的斜率k,联立直线与二次曲线的方程,消元转化为一元二次方程,通过△=0求出k,从而得切线方程,对于切线的斜率不存在的情形,则一般画图观察求解,此法为通法.
(2)切线公式法.常见的切线公式有:①过圆上的点的切线方程为+②椭圆、双曲线与抛物线的切线方程(见知识预备) (3)几何性质法.对于圆而言,常利用圆的几何性质“圆心到切线的距离等于圆的半径(即d=r)”来速求其切线方程.
2.双切线(切点弦)问题求解策略
过圆锥曲线外一点,作圆锥曲线的两条切线,由此衍生的一系列问题,一般称之为双切线问题。这类问题一般的处理步骤是:
(1)设切线的斜率为,写出切线的方程;
(2)将切线的方程代入圆锥曲线方程,化简得出关键方程;
(3)由方程满足判别式,建立关于的一元二次方程,两切线的斜率为方程的两根;
(4)结合韦达定理,计算等,并将之用于其他量的计算。
【变式9】(24-25高二下·江西南昌·期末)已知曲线和曲线.
(1)若曲线上两个不同点A、B的横坐标分别为,求证:直线的方程:;
(2)若直线与曲线相切,求证:;
(3)若曲线上任意点向曲线引两条切线交于另两点为,求证:直线与曲线相切.
【详解】(1)设,,因为A,B在曲线上,所以有:
,易知,
所以直线AB的斜率.
根据点斜式方程,直线AB过点,则直线AB的方程为.
将代入上式得:,
展开可得:,
化简得,
即,得证.
(2)将直线:代入曲线,可得:,
展开并整理得:.
因为直线l与曲线相切,所以此一元二次方程的判别式.
则
展开得:,
化简可得,得证.
(3)设P,Q,R三点横坐标分别为,,,
结合(1)可知直线PQ的方程:,
直线PQ与曲线相切,再结合(2)中得:.
整理得:
再整理:.
同理可得,
所以直线既过点又过点
即直线QR的方程:.
再次结合(2)可推算:
,
所以,直线QR与曲线相切.
题型10 圆锥曲线中的面积问题
【典例10-1】设为坐标原点,直线与抛物线交于两点,与的准线交于点.若,点为的焦点,则与的面积之比为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】如图,分别过点作抛物线的准线的垂线,垂足分别为,
则,,
抛物线的焦点,直线过定点,
因为,,所以,所以.
故选:B.
【典例10-2】如图,已知椭圆C:的短轴端点分别为B1,B2,点M是椭圆C上的动点,且不与B1,B2重合,点N满足NB1⊥MB1,NB2⊥MB2.
(1)求动点N的轨迹方程;
(2)求四边形MB2NB1面积的最大值.
【详解】(1)设N(x,y),M(x0,y0)(x0≠0).由题知B1(0,-3),B2(0,3),
所以kMB1=,kMB2=.
因为MB1⊥NB1,MB2⊥NB2,所以直线NB1:y+3=-x,①
直线NB2:y-3=-x,②
①×②得y2-9=x2.
又因为,所以y2-9=x2=-2x2,
整理得动点N的轨迹方程为+=1(x≠0).
(2)由(1),设MB1为
可得得直线NB1:y=-x-3,①
直线NB2:y=2kx+3,②
联立①②解得x=,即xN=,
故四边形MB2NB1的面积S=|B1B2|(|xM|+|xN|)
=3×==≤,
当且仅当|k|=时,S取得最大值.
圆锥曲线中的面积问题求解策略
1.对于三角形的面积问题,常利用以下策略求解:
(1)利用弦长公式求出三角形的某条底,再由点到直线的距离公式求高.
(2)以三角形被坐标轴所截得的线段为底,则高为|x1-x2|或|y1-y2|
2.对于四边形的面积,则常分割成三角形的面积求解.
3.多个图形面积的关系的转化:关键词“求同存异”,寻找这些图形的底和高中是否存在“同底”或“等高”的特点,从而可将面积的关系转化为线段的关系,使得计算得以简化
4.面积的最值问题:通常利用公式将面积转化为某个变量的函数,再求解函数的最值,在寻底找高的过程中,优先选择长度为定值的线段参与运算。这样可以使函数解析式较为简单,便于分析.
【变式10-1】已知双曲线C:(,)的左、右焦点分别为,,点P在C上,的内心为I.若,,的面积满足,则C的渐近线方程为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】如图,设圆I的半径为r,由,得,
化简可得,即,得,即C的渐近线方程为.
故选:C.
【变式10-2】已知顶点在坐标原点,焦点在坐标轴上的抛物线过点.
(1)求抛物线的标准方程及其准线方程;
(2)过点作直线交抛物线于另一个交点(在第四象限),设直线的斜率分别为,若,求的面积.
【详解】(1)根据题意,当抛物线开口向右时,设抛物线方程为,
将点代入方程可得,解得,
此时抛物线的标准方程为,准线方程为;
当抛物线开口向上时,设其方程为,
将点代入方程可得,解得,
此时抛物线的标准方程为,准线方程为.
综上,抛物线的标准方程为,准线方程为或,准线方程为.
(2)根据题意,因为点在第四象限,所以抛物线的标准方程为,准线方程为.
画出图象为:
由题意可知存在,,因为,所以.
设点,所以,解得(舍去)或.
直线的方程为,即.
所以点的坐标为.
所以的面积为.
题型11 圆锥曲线中的最值或范围问题
【典例11-1】若椭圆的左、右焦点分别为、,点P为椭圆C上一动点,则下列说法中不正确的是( )
A.当点P不在x轴上时,的周长是6
B.当点P不在x轴上时,面积的最大值为
C.存在点P,使
D.的取值范围是
【答案】C
【详解】由椭圆方程可知,,从而.
对于选项A;根据椭圆定义,,又,所以的周长是 ,故选项A正确;
对于选项B:设点,因为,则.
因为,则面积的最大值为,故选项B正确;
对于选项C:由椭圆性质可知,当点为椭圆短轴的一个端点时,为最大.
此时,,又,
则为正三角形,,
所以不存在点,使,故选项C错误;
对于选项D:由椭圆的性质可知,当点为椭圆的右顶点时,取最大值,此时;
当点为椭圆的左顶点时,取最小值,此时,所以,故选项D正确.
故选:C.
求圆锥曲线中最值、范围问题的方法
(1)定义法:利用定义转化为几何问题处理.
(2)数形结合法:利用数与形的结合,挖掘几何特征,进而求解.
(3)函数法:探求函数模型,转化为函数的最值问题,借助函数的单调性、基本不等式等求解,注意范围.
【变式11-1】已知F是抛物线的焦点,A,B是抛物线C上不同的两点,且满足,设A,B到抛物线C的准线的距离分别为,,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】由抛物线的定义知,,,,
所以在中,由余弦定理得,
所以,
又因为,所以,当且仅当时等号成立,
所以,故,
所以的最大值为
故选:A
【变式11-2】已知椭圆的左、右焦点分别为,离心率为椭圆上一动点,面积的最大值为2.
(1)求椭圆的方程;
(2)若分别是椭圆长轴的左、右端点,动点满足:,连接交椭圆于点为坐标原点,证明:为定值.
(3)若点为圆上的动点,点,求的最小值.
【详解】(1)由题意离心率为椭圆上一动点,面积的最大值为2.
所以,
又,所以解得,所以椭圆的方程为.
(2)由(1)椭圆的方程为.
由题意,因为,所以设,
则直线的方程为,将其与椭圆方程联立得,
消去并整理得,,当时,,
所以解得,即,
所以,
所以.
(3)
设交圆于点,由三角形三边关系得等号成立,当且仅当三点共线,即点重合时,
由椭圆定义有,
所以,
等号成立当且仅当点重合时,且点重合,其中点是与椭圆的交点,
综上所述,的最小值为.
题型12 圆锥曲线中的向量问题
【典例12】已知抛物线的焦点与椭圆的右焦点重合.
(1)求抛物线的方程;
(2)如图,若过点的直线与抛物线交于不同的两点A,B,O为坐标原点,证明:.
【详解】(1)设椭圆的长半轴为,短半轴为,半焦距为,
,又,,该椭圆的右焦点为,
又抛物线的焦点为,所以,解得,
故抛物线的方程为.
(2)直线过点且与抛物线交于不同的两点,故直线的 斜率不为,
设直线的方程为,
联立,得,即,
方程的判别式,
设,,则,,
由根与系数的关系得,
因为,,
所以,
.
圆锥曲线中的向量问题求解策略
(1)建系转化:设圆锥曲线标准方程,将点坐标化,向量用坐标表示,转化为代数问题.
(2)利用性质:结合圆锥曲线定义(如椭圆定义)、焦点弦等性质,简化向量关系。
(3)韦达定理:联立直线与曲线方程,用韦达定理处理向量数量积、共线等条件。
(4)参数法:设参数(如椭圆参数方程),将向量关系转化为三角函数式求解。
(5)几何意义:借助向量几何意义(如垂直、中点),结合圆锥曲线几何性质解题。
【变式12-1】已知椭圆的离心率为,以椭圆的四个顶点为顶点的四边形的面积为4.
(1)求椭圆的标准方程:
(2)记椭圆的左顶点为,右顶点为,过点作不垂直于坐标轴的直线交椭圆于另一点,过点作的垂线,垂足为,且,求直线的方程.
【详解】(1)由题意:,所以,又因为,所以,,
即椭圆的方程:.
(2)
由题意,设直线的方程为,设点坐标为,
由,可得,
由韦达定理得:,所以,
代入直线方程可得:.
过点与垂直的直线方程为,
由,设交点坐标为,可得,,
因为,所以
法一:,
所以,解得,
所以直线的方程:或.
法二:,
所以,解得,
所以直线的方程:或.
【变式12-2】设焦点在轴上的椭圆,,是的右顶点.
(1)若离心率,求椭圆的标准方程;
(2)在(1)的条件下,椭圆上存在一点,满足,求;
(3)若的中垂线的斜率为2,与交于、两点,是否存在这样的椭圆,使得,若存在求的取值,若不存在请说明理由.
【详解】(1)依题意,在椭圆中,,
由离心率,得,解得,
所以椭圆标准方程为:.
(2)由(1)知,,设,由,得,
解得,由点在椭圆上,得,解得,
所以.
(3)由线段的中垂线的斜率为2,得直线的斜率为,由,得,
直线过线段的中点,直线的方程为,即,
显然直线过椭圆内点,则直线与椭圆恒有两不同交点,设,
由消得,
,,由,得,
而,则有,
即,
即,解得,
所以存在这样的椭圆,使得,.
题型13 圆锥曲线中的定点问题
【典例13】(24-25高二下·云南曲靖·期末)已知双曲线的左顶点为,离心率为3,是上的两点.
(1)求的标准方程;
(2)若线段的中点为,求直线的方程;
(3)若(不在直线上),证明:直线过定点.
【分析】(1)利用离心率公式和双曲线的关系得到双曲线方程;
(2)根据点差法结合线段中点坐标解得直线的斜率,从而解得答案;
(3)设直线的方程为,联立方程组消元得到通过韦达定理有,,结合,化简得,解得或,当和时,分别分析直线的方程,进而求得定点;
【详解】(1)因为,,
所以,故的标准方程为·
(2)
设,,根据题意易得.
因为是上的两点,所以
两式相减得,即
因为,
所以
所以直线的方程为
经检验,此时直线与双曲线C有两个交点,满足题意,则直线的方程为.
(3)证明:依题意可设直线的方程为.
由,得
则,,
,由(2)知,
因为,所以
即
即
即,得,解得或.
当时,直线,直线过点,不符合题意,舍去;
当时,直线,满足,则直线过定点
故直线过定点
直线过定点问题的常见解法
(1)用参数表示出直线的方程,根据直线方程的特征确定定点的位置.
(2)从特殊点入手,先确定定点,再证明该定点符合题目条件.
提醒:求出直线方程是判断直线是否过定点的前提和关键.
【变式13】已知椭圆的离心率为,长轴长为4,抛物线的焦点F与椭圆C的上顶点重合.
(1)求椭圆C和抛物线E的方程;
(2)设点M是抛物线E准线上一个动点,过点M作抛物线E的两条切线,切点分别为A,B.求证:
(i)直线AB过定点,并求该定点的坐标;
(ii)以线段AB为直径的圆与抛物线E的准线相切于点M.
【详解】(1)由题,解得,
∴椭圆的方程为,其上顶点坐标为,
∴,即.
∴抛物线的方程为.
(2)
由(1)知,抛物线的准线方程为,
∴可设,
(i)由得,且.
又,
∴抛物线在处的切线方程为,即.
在切线上,
①,
同理可得②,
由①②得直线的方程为,
令,则,
所以直线恒过抛物线的焦点.
(ii)联立得,
∴,
则线段AB的中点为,,
又,
∴MN与抛物线E的准线垂直,且,
故以线段AB为直径的圆与抛物线E的准线相切于点M.
题型14 圆锥曲线中的定值问题
【典例14】(2025·福建三明·模拟预测)已知椭圆的左顶点为,上顶点为,离心率为,的面积为.
(1)求椭圆的方程;
(2)直线(存在且不等于0)与椭圆交于,两点,直线与轴交于点,直线与直线交于点,判断是否为定值并证明.
【分析】(1)根据椭圆几何性质以及面积列方程组计算可得椭圆方程;
(2)设,由,关于原点对称得,联立得,然后求出,,利用两点斜率公式并化简得为定值,即可得解.
【详解】(1)由题意,解得,
故椭圆的方程为;
(2)设,由对称性可知,,两点关于原点对称,即,
由(1)可知,,
联立,得,所以,
直线的斜率存在,其方程为:,
令得,即,
直线的斜率存在,其方程为:,
令得,即,
所以
,
所以为定值.
圆锥曲线中的定值问题的常见解法
(1)从特殊值入手,求出定值,再证明这个值与变量无关.
(2)直接推理、计算,并在计算推理的过程中消去变量,从而得到定值.
【变式14】(25-26高三上·广东湛江·阶段练习)在平面直角坐标系中,已知点,,动点满足,记点的轨迹为.
(1)求的方程;
(2)若直线与曲线交于,两点,与曲线的两条渐近线分别交于,两点,证明:“,为线段的三等分点”的充要条件是“,两点的横坐标之积为”.
【详解】(1)因为,所以轨迹是以,分别为左、右焦点的双曲线.
设的方程为.
由,可得,所以,
所以的方程为.
(2)证明:设,,,的坐标分别为,,,.
由消去得.
因为直线与双曲线相交,所以,化简得,
所以,.
由消去得,
所以,,
所以,则与的中点重合,
所以,为线段的三等分点等价于.
又,
同理可得,
所以,即,所以,
显然当时,.
故“,为线段的三等分点”的充要条件是“,两点的横坐标之积为”.
题型15 圆锥曲线中的定直线问题
【典例15】已知椭圆,点,分别是椭圆短轴的端点,椭圆的焦点也是抛物线的焦点,且.过点且斜率不为0的直线交椭圆于,两点.
(1)求椭圆的方程;
(2)轴上是否存在定点,使得?若存在,求出点的坐标;若不存在,说明理由;
(3)若点是定直线上任意一点,求证:三条直线,,的斜率成等差数列.
【详解】(1)∵椭圆的焦点也是抛物线的焦点
∴,又,∴是等腰直角三角形
∴ ,∴
所以椭圆的方程为:.
(2)假设轴上存在定点,使得,
设,,直线的方程为,
将直线与椭圆方程联立,消去整理得到:,
∴,,
由题意,,则直线,的倾斜角互补,所以,
设,则,,
∴,
将,代入上式,整理得:,
∴
将,,代入上式整理得:,
由于上式对任意实数都成立,所以,
即存在点使得.
(3)证明:设,要证直线,,的斜率成等差数列,
只需证,只需证,
只需证
只需证
只需证
只需证,
只需证,只需证
由(2)可知,,,代入上式显然成立,故原命题得证.
圆锥曲线中的定直线问题的常见解法
圆锥曲线中的定直线问题求解策略,150字以内
⑴特殊探路:取特殊点(如顶点、焦点)或特殊位置直线,求出可能定直线,再验证一般性.
⑵参数表达:设含参数的直线 / 曲线方程,联立后利用韦达定理,消参推导直线方程,确定定直线.
⑶性质关联:结合圆锥曲线性质(如椭圆中点弦、抛物线焦点弦),利用向量、斜率关系推导定直线.
⑷极点极线:若问题涉极点与极线,可通过极线方程判定是否为定直线,简化运算.
【变式15】已知抛物线,过点的直线与交于两点,设为坐标原点,当轴时,的周长为.
(1)求抛物线的焦点坐标;
(2)若点为抛物线上异于原点的一动点,且直线与直线的交点恒在定直线上.证明:过点与抛物线相切的直线平行于直线.
【详解】(1)当时,,
不妨取,
则,,
由的周长为得,
,解得,
故抛物线的焦点坐标为.
(2)由(1)可知,抛物线,
设直线的方程为,
则直线与直线交于点,
所以的方程为,
联立,解得,则,
所以,
易知过点与抛物线相切的直线的斜率存在,设其方程为,
代入得,整理得,
则,
整理得,
则,所以,
故过点与抛物线相切的直线的斜率为,又的斜率为,
故过点与抛物线的相切的直线平行于直线.
题型16 圆锥曲线中的探索性问题
【典例16】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)若动点在抛物线上,为抛物线的焦点,线段的中点为,求点的轨迹方程;
(3)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.
【详解】(1)已知点在抛物线上
代入得
所以抛物线方程为
(2)易知抛物线焦点为,
设动点,中点的坐标为
显然;
且,
;
即点的轨迹方程为;
(3)设点在抛物线上,则
直线的方程为,如下图:
联立,解得,;
所以,
因此
依题意可得
可得
整理可得,即,
解得或或或;
显然当或时,与重合,不合题意;
所以存在,满足题意.
圆锥曲线中探索性问题的常见解法
⑴假设存在法:先假设满足条件的点、直线等存在,设其方程或坐标,代入曲线方程推导,若有解则存在,无解则不存在.
⑵特殊值法:取特殊位置(如对称轴、顶点)或特殊参数值,探索可能结论,再验证一般情况.
⑶代数推导法:联立方程,用韦达定理、判别式等,结合条件(如垂直、中点)列方程,分析解的情况判断存在性.
⑷几何直观法:借助圆锥曲线几何性质(如对称性、焦点特性),初步判断是否存在,再代数验证.
【变式16-1】已知双曲线的左顶点为,离心率为,过点作直线与交于,两点,当直线的斜率为时,的面积为.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)若,求直线的方程;
(3)若直线,分别与直线交于,两点,试探究在直线上是否存在定点,使得为定值?若存在,求出定点的坐标和定值;若不存在,请说明理由.
【详解】(1)因为当直线的斜率为时,的面积为.
所以的面积为,
由对称性得,点坐标为,
则
结合,得,,
所以双曲线的标准方程为.
(2)因为双曲线的左顶点为,则,
因为直线斜率不存在时不满足题意,
所以设直线,,的斜率分别为,,,直线的方程为,
则,
双曲线,即,
所以,则,
所以,
即,
所以,
设,,
则,
若,则,
则直线的方程为,即.
(3)设直线:,
令,得,则,同理可得,
假设存在点满足题设,
则为定值,
所以,所以,且,
即存在定点,使得为定值.
题型17 圆锥曲线的实际应用
【典例17】1970年4月24日,我国发射了自己的第一颗人造地球卫星“东方红一号”,从此我国开始了人造卫星的新篇章.人造地球卫星绕地球运行遵循开普勒行星运动定律:卫星在以地球为焦点的椭圆轨道上绕地球运行时,其运行速度是变化的,速度的变化服从面积守恒规律,即卫星的向径(卫星与地球的连线)在相同的时间内扫过的面积相等.设椭圆的长轴长、焦距分别为2a,2c,下列结论错误的是( )
A.卫星向径的取值范围是
B.卫星在左半椭圆弧的运行时间大于其在右半椭圆弧的运行时间
C.卫星向径的最小值与最大值的比值越大,椭圆轨道越扁
D.卫星运行速度在近地点时最大,在远地点时最小
【答案】C
【分析】由题意可得卫星向径是椭圆上的点到焦点的距离,可得向径的最大值最小值,即可判断A,运行速度的意义又是服从面积守恒规律,即可判断BD,根据即可判断C.
【详解】由题意可得卫星的向径是椭圆上的点到右焦点的距离,所以最小值为,最大值为,所以A正确;
根据在相同时间内扫过的面积相等,卫星在左半椭圆弧的运行时间大于其在右半椭圆弧的运行时间,故B正确;
卫星向径的最小值与最大值的比值为越大,则越小,椭圆越圆,故C错误.
因为运行速度是变化的,速度的变化,所以卫星运行速度在近地点时向径越小,在远地点时向径越大,卫星的向径(卫星与地球的连线)在相同的时间,内扫过的面积相等,则向径越大,速度越小,
所以卫星运行速度在近地点时最大,在远地点时最小,故D正确;
故选:C.
圆锥曲线的实际应用题求解策略
(1)建模转化:分析实际场景(如卫星轨道、光学反射),确定圆锥曲线类型(椭圆、抛物线等),建立直角坐标系,设标准方程.
(2)数据代入:提取题目中几何量(如长轴、焦距、准线距离),代入方程求参数,确定曲线方程.
(3)问题求解:将实际问题(如距离、位置)转化为曲线方程中的坐标、距离计算,结合曲线性质(如范围、对称性)求解.
(4)验证回归:检验结果是否符合实际意义,确保答案与实际场景一致.
【变式17-1】(23-24高一上·江苏·期中)如图①,“东方之门”通过简单的几何曲线处理,将传统文化与现代建筑融为一体,最大程度地传承了苏州的历史文化.如图②,“门”的内侧曲线呈抛物线形,已知其底部宽度为80米,高度为200米.则离地面150米处的水平宽度(即CD的长)为( )
A.40米 B.30米 C.25米 D.20米
【答案】A
【分析】以底部所在的直线为x轴,以线段CD的垂直平分线所在的直线为y轴建立平面直角坐标系,用待定系数法求得外侧抛物线的解析式,则可知点C、D的横坐标,从而可得CD的长.
【详解】以底部所在的直线为x轴,以线段CD的垂直平分线所在的直线为y轴建立平面直角坐标系:
,,
设抛物线的解析式为,将代入,得:
,
解得:,
∴抛物线的解析式为,
将代入得:,
解得:,
∴C(-20,150),,
,
故选:A
【变式17-2】(24-25高二上·北京西城·期末)某地出土一古铜斧文物,如图,铜斧纵截面左右两边呈双曲线形状. 由于年代久远,顶部斧刃处两端有缺口,现小明测得铜斧纵截面最窄处AB宽4cm,底部CD宽5cm,,底部离最窄处垂直高度为3cm,斧高12cm.请利用所学知识,帮小明算算,若原斧刃与AB平行,则其长度为 cm.
【答案】
【详解】以所在直线为轴,垂直平分线为轴建立平面直角坐标系,如图所示:
由题意,,所以,
因双曲线的焦点在轴上,所以设双曲线的方程为,
又点在双曲线上,所以,解得,
所以双曲线方程为,因为斧高12cm,
令,得,所以,解得,
所以,所以.
题型18 圆锥曲线中的新定义题
【典例18】(24-25高二下·上海杨浦·阶段练习)在平面直角坐标系中,双曲线.
(1)求的两条渐近线的夹角;
(2)给定点,其中正数,求上的动点到点的距离的最小值;
(3)对平面内不在上的任意一点,记为过点且与有两个交点的直线的全体.对任意直线,记、为与的两个交点,定义.若存在一条直线满足:与的两个交点位于轴异侧,且对任意不同于的直线,均有,则称为“好点”.求所有“好点”所构成的区域的面积.
【分析】(1)写出渐近线方程即可判断夹角;
(2)设,再根据两点间距离公式化简,求解一元二次函数的最值即可;
(3)设为好点,则根据好点定义求出,再根据好点定义求出直线与双曲线交于同一支时得出,即时,即可求出,求出四边形面积即可.
【详解】(1)渐近线,夹角为.
(2)设,或,
则
,
当即时,令,最小值为;
当即时,令,最小值为.
(3)设为好点,考虑、需满足的充要条件.
若直线的斜率存在,设直线,,
将与联立,得.(*)
则,,,
而
,
①当直线与的左右两支都有公共点,即时,
,当时有最小值.
这说明,;
②当直线与的左支有两个公共点或与右支有两个公共点时,
需满足的条件为:且(*)式的判别式.
此时可得:.
这说明时,判别式条件不能成立.
即时,.
当时,,解得.
另一方面,当时,.
两边平方后即得.
若直线斜率不存在,假设直线与双曲线存在交点,
则,则,,
则,显然与好点矛盾;
因此,为好点当且仅当,
于是所有好点对应的区域为,
即由构成的正方形,故所求面积为.
圆锥曲线的新定义题求解策略
⑴紧扣新定义,提取核心条件(如距离关系、比例等);
⑵结合圆锥曲线标准定义(椭圆 / 双曲线 / 抛物线),建立联系;
⑶设点坐标,用代数法(距离公式、坐标代入)转化条件;
⑷化简方程,对比标准式确定曲线类型;5. 利用几何性质(焦点、准线等)辅助求解,注意定义域限制.
【变式18】(2025·重庆沙坪坝·模拟预测)某同学利用导数方法求出了过椭圆上一点的切线的方程为.事实上,法国数学家笛莎格在《圆锥曲线论稿》中给出了这样的结论:给定一点和一条直线,将点和直线分别称为椭圆的极点和极线.一般地,当点在椭圆上时,极线为椭圆在点处的切线;当点在椭圆外时,极线为过从点作椭圆的两条切线的切点的弦所在的直线;当点在椭圆内时,极线在椭圆外且与椭圆没有公共点.请利用这些结论解决下列问题:
(1)已知点和直线分别为椭圆的极点和极线,
①求极线的方程;
②若为极线上任意一点,过点作椭圆的割线交椭圆于两点,记所在直线的斜率依次为,求证:.
(2)给定椭圆和点,过点作斜率为的直线和椭圆相交于两点,分别连接交于点,记和轴的交点依次为,,求证:为线段的中点.
【详解】(1)①因为,故在椭圆外,故极线为即直线的方程为.
②设,设直线的方程为:,
又椭圆方程可化为,
故,
由得:
,
设,
则(★)
故为(★)的两个解,
所以
因为过,故,故,
故
.
(2)
由(1)可得椭圆的以点为极点的极线方程为,
故点在极线上,同样记,连接,
由(1)中的结论可知,,且,
故即三点共线,
如图所示,设,
则,
由(1)中②知,故,
故,故为线段的中点.
1、 单选题
1.(25-26高二上·全国·单元测试)抛物线的准线方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】依题意得,所以,所以,又抛物线开口向左,
所以抛物线的准线方程为.
故选:B.
2.(24-25高二下·河南洛阳·阶段练习)双曲线的焦点到它的一条渐近线的距离为( )
A.1 B. C.2 D.
【答案】B
【详解】,,焦点坐标为,,渐近线方程为,,
所以焦点到渐近线的距离.
故选:B.
3.(24-25高一上·重庆·期末)国家体育场(鸟巢),位于北京奥林匹克公园中心区南部,为2008年北京奥运会的主体育场.某近似鸟巢的金属模型,其俯视图可近似看成是两个大小不同,扁平程度相同的椭圆,已知小椭圆的短轴长为,长轴长为,大椭圆的长半轴长为,则大椭圆的短轴长为( )
A. B. C.20cm D.
【答案】C
【详解】由于小椭圆的短轴长为,长轴长为,故小椭圆的离心率为,故大椭圆的离心率也为,
设大椭圆的短轴长为,则,解得,故短轴长为20.
故选:C
4.直线与曲线()的公共点的个数是5( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】D
【详解】取,原方程变为,两个椭圆与直线有4个公共点,
故选:D
5.抛物线绕它的对称轴旋转所得到的曲面叫抛物面,用于加热水和水壶食物的太阳灶应用了抛物线的光学性质:一束平行于抛物线对称轴的光线,经过抛物面的反射后,集中于它的焦点.已知一束平行于轴的入射光线的一束光线与抛物线的交点为,则反射光线所在直线被抛物线截得的弦长为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】因为点在抛物线上,所以,解得,
所以抛物线的方程为,则焦点为,
又因为反射光线经过点及焦点,,
所以反射光线的方程为,
联立抛物线方程得,解得或,
所以反射光线与抛物线的交点为,
由两点间距离公式可得,
所以反射光线所在直线被抛物线截得的弦长为.
故选:C.
6.(2024·安徽合肥·模拟预测)已知实数满足,则的最小值为( )
A.96 B.81 C. D.
【答案】D
【详解】设,则P为双曲线上任意一点,
M为圆C:上任意一点,,
根据圆的性质可知,
,
又,
所以,
又或,所以根据二次函数性质可知,当时,,
所以,
所以.
7.(24-25高二下·浙江温州·开学考试)已知点,点P为圆上任意一点,线段AP的垂直平分线与CP相交于点Q,则面积的最大值为( )
A. B. C.8 D.
【答案】B
【详解】如图,Q是线段AP的垂直平分线上的点,则,
则,
所以Q点轨迹是以,为焦点的椭圆,
设其标准方程为,其中,则,标准方程为,
面积为,显然,当时,最大,
则面积的最大值为.
故选:B
8.(2025金太阳高三全国大联考)设为抛物线Γ:的焦点,过且倾斜角为的直线交Γ于两点(在第一象限),O为坐标原点,过作Γ的准线的垂线,垂足为,则( )
A. B. C.2 D.3
【答案】D
【详解】由题意得,Γ的准线方程为,过且倾斜角为的直线方程为,所以,得,
设,,,则,,
故,,
所以,,
故,,
,故.
故选:D.
2、 多选题
9.(25-26高二上·全国·单元测试)已知两椭圆和,则( )
A.两椭圆有相同的焦点 B.两椭圆的离心率相等
C.两椭圆有相同的顶点 D.两椭圆有相同的对称轴和对称中心
【答案】BD
【详解】设椭圆,,,则;
设椭圆,,,则.
A(×)椭圆的焦点分别在轴上.
B(√)的离心率,的离心率.
C(×)椭圆的顶点为,,椭圆的顶点为,.
D(√)两椭圆都关于轴对称,关于原点中心对称,即它们有相同的对称轴和对称中心.
故选:BD
10.(24-25高二上·广东河源·期末)已知直线,抛物线与抛物线的焦点分别为,则( )
A.存在,使得直线过点与
B.存在,使得直线与各有1个公共点
C.若过与的公共点,则与两准线的交点距离为
D.与的交点个数构成的集合为
【答案】ABD
【详解】抛物线的焦点,准线,抛物线的焦点,准线,
当时,直线过点与,A正确;
由消去y得,由,得,此时直线与只有一个公共点,
由消去x得,由,得,直线与只有一个公共点,
因此当时,直线与各有1个公共点,B正确;
抛物线与的公共点为和,当直线经过点时,直线的方程为,
直线与交于点,与交于点,这两个交点间距离为,C错误;
当时,,与的交点个数为0,当时,与的交点个数为2,
当时,直线与的交点各有两个,而当或时,直线经过了的交点
此时与的交点个数为3,当且且时,与的交点个数为4,
因此与的交点个数构成的集合为,D正确.
故选:ABD
11.(25-26高三上·山西大同·开学考试)我们把双曲线过焦点的弦称为焦点弦,垂直于双曲线的实轴的焦点弦称为通径.在如图所示的平面直角坐标系xOy中,双曲线,且为常数)的左、右焦点分别为,通径长为为的右支上任意一点,作在点处的切线分别交两渐近线于点,则( )
A.的离心率 B.线段AB长度的最小值是
C.一定是线段AB的中点 D.的面积是定值
【答案】ACD
【详解】设双曲线的半焦距为,当时,,解得,
由双曲线的通径为,得,解得,双曲线,
对于A,,因此的离心率,故A正确;
对于B,设,不妨先探究双曲线在第一象限的部分(其他象限由对称性同理可得),
由得,所以,
则在点处的切线斜率为,
所以在点处的切线方程为,
又因为,所以在点处的切线方程为,该方程具有一般性,
设是切线与渐近线在第一象限的交点,是切线与渐近线在第四象限的交点,双曲线的渐近线方程为,
由,解得,所以点,
同理可得,
则,
又因为,所以,即,故B错误;
对于C,由B知,,
所以是线段AB的中点,故C正确;
对于D,如图,设交轴于点,因为在点处的切线方程为,
令,得,所以点,
则,是定值,故D正确.
故选:ACD
3、 填空题
12.(24-25高二下·安徽·期末)若椭圆的右焦点为,则的长轴长为 .
【答案】
【详解】因为椭圆的右焦点为,所以,且焦点在轴上,
所以,所以长轴长为.
13.已知点及抛物线上一动点,则的最小值是 .
【答案】2
【详解】∵即,
∴焦点为,准线为:,
由抛物线的定义,点到焦点的距离等于到准线的距离,即,
∴,
∵当三点共线时,最小,此时,
∴.
14.(25-26高三上·安徽·开学考试)双曲线的左、右焦点分别为,以为焦点的抛物线与双曲线在第一象限的交点为,若,则双曲线的离心率大小为 .
【答案】3
【解析】根据题意可设,双曲线的半焦距为,,则,
过作轴的垂线,过作的垂线,垂足为,显然直线为抛物线的准线,
则,
由双曲线的定义及已知条件可知,则,
由勾股定理可知,
又,所以,即,
整理得,所以,所以,
所以双曲线的离心率大小为3.
4、 解答题
15.(24-25高二下·四川达州·开学考试)已知抛物线的焦点到准线的距离为2,过的直线与交于,两点.
(1)求抛物线的标准方程;
(2)若直线的倾斜角为45°,求.
【详解】(1)由抛物线的性质,,故抛物线.
(2)由直线的倾斜角为45°,则斜率为1,直线方程为,
设,
联立,
,
故.
16.(24-25高二上·广东惠州·期中) 已知双曲线,过点作直线l.
(1)若直线l与双曲线相交于A,B两点,P能否是线段AB的中点?为什么?
(2)若直线l的斜率k存在,且l与双曲线左右两支都相交,求直线l斜率k的取值范围.
【详解】(1)当直线l垂直x轴时,因为过点,所以直线l方程为,
又双曲线,右顶点为在直线l上,
所以直线l与双曲线只有一个交点,不满足题意;
当直线l不垂直x轴时,斜率存在,设,且,
因为A、B在双曲线上,
所以,两式相减可得,
所以,
若点为线段的中点,则,即,代入上式,
所以,则直线l的斜率,
所以直线l的方程为,即,
验证:将直线l与双曲线联立,可得,
,故方程无解所以不存在这样的直线l,
综上,点P不能是线段AB的中点.
(2)设直线l的方程为:,
将其代入双曲线方程得,
依题意有,解得.
17.(25-26高二上·河南开封·期中)已知双曲线的焦点在轴上,离心率,且点在该双曲线上.
(1)求的标准方程.
(2)若直线与双曲线的右支相切于点,与直线相交于点,线段MN的中点为,则在轴上是否存在定点,使得?若存在,求出点坐标;若不存在,请说明理由.
【详解】(1)设双曲线的标准方程为(,),
由已知得,解得,
故双曲线的标准方程为.
(2)依题意,直线的斜率必存在,设其方程为,
由,可得,因为直线与双曲线的右支相切于点,
设,则有,
整理得,由根与系数的关系可得,则,
于是,即,又直线与直线相交于点,所以,
假设存在定点,使得,如图,连接,,因为线段的中点为,
所以,即,
不妨设,则,,
得到,
所以有,解得,即,
故在轴上存在定点,使得.
18.(24-25高二下·安徽芜湖·期末)已知椭圆的离心率为,过原点的直线交椭圆于、两点,且的最大值为.
(1)求椭圆的方程;
(2)若点在椭圆上.
(ⅰ)如图①,当、是短轴端点,为右顶点时,、交于、,求的长度;
(ⅱ)如图②,过作两条切线、,若其斜率之积为,求的值.
【详解】(1)由题意可得,解得,故椭圆的方程为.
(2)(i)由题意知、、,,
所以直线的方程为,
联立得,解得或,即,同理,
故;
(ii)由题意可知,过点的椭圆切线的斜率存在,
设过点的椭圆切线方程为,即,
联立,可得,
则,
整理得,
设两切线、的斜率分别为、,则、为关于的方程的两根,
所以,整理得,
由,解得.
19.(25-26高三上·福建福州·开学考试)拋物线焦点为,第一象限内点在上,A的纵坐标是.
(1)若到焦点的距离为3,求;
(2)若,在上,且的重心恰为,求直线的方程;
(3)直线,令是第一象限上异于的一点,直线交于是在上的投影,若点满足“对于任意都有”,求的取值范围.
【详解】(1)根据题意作图如下:
由已知,得拋物线,则准线为,焦点,且点在第一象限内,
设点.
所以,解得,代入抛物线方程,解得,
所以.
(2)根据题意作图如下:
由已知,代入抛物线方程,解得.
设点,又的重心为,
则,解得,
又在上,则,两式相减,得,
即,则直线的斜率.
又线段的中点,即也在直线上,
由点斜式,得,即,
所以直线的方程为.
(3)根据题意作图如下:
由已知设且与不重合,
由两点式,得直线的方程,即,
因为直线交于,联立,得点.
又为在上的投影,所以,
所以,化简得,
即对于任意恒成立,
则当时,不等式左边取到最小值,
得,结合,解得,
综上,的取值范围为.
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