第三章 圆锥曲线的方程 章末综合提升-【金版新学案】2025-2026学年新教材高二数学选择性必修第一册同步课堂高效讲义配套课件(人教A版)

2025-12-10
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章末综合提升   第三章 圆锥曲线的方程 体系构建 1 分层探究 2 考教衔接 3 单元检测卷 4 内容索引 体 系 构 建 返回 返回 分 层 探 究 返回 探究点一 圆锥曲线的定义与应用 (1)(多选)已知平面上点A,B,动点M,以下叙述正确的是 A.若|MA|2-|MB|2=3,则M的轨迹是一条直线 B.若-=4,则M的轨迹是双曲线的一支 C.若=k(k为正常数,且k≠1),则M的轨迹一定是圆 D.若+=8,则M的轨迹是椭圆 典例 1 √ √ √ 对于A,根据题意可得+y2-=3,整理可得x=, 故M的轨迹是一条直线,故A正确;对于B,-=4=,故点M的轨迹是一条射线,不满足双曲线定义,故B错误;对于C,=k(k≠1,k>0),即+y2=k2,整理可得+y2=,其表示圆心为,半径为的圆,故C正确;对于D,+=8>,故其轨迹是以A,B为焦点,且长轴长为8的椭圆,故D正确.故选ACD. (2)已知平面内两点F1(-1,2),F2(3,5),且动点M满足|MF1|-|MF2|=5,则M的轨迹为__________. 一条射线 由|F1F2|==5,|MF1|-|MF2|=|F1F2|.又|MF1|>|MF2|,故M的轨迹为一条射线. 规律方法 1.涉及椭圆、双曲线上的点与两个定点构成的三角形问题时,常用定义结合图形解题. 2.求抛物线的最值问题时,常利用定义把抛物线上一点到焦点的距离转化为到准线的距离,结合几何图形解题. 对点练1.(1)(2021·新高考Ⅰ卷)已知F1,F2是椭圆C:+=1的两个焦点,点M在C上,则|MF1|·|MF2|的最大值为 A.13 B.12 C.9 D.6 √ 由椭圆C:+=1,得|MF1|+|MF2|=2×3=6,则|MF1|·|MF2|≤()2=32=9,当且仅当|MF1|=|MF2|=3时等号成立.故选C. (2)已知动圆C与圆C1:(x-3)2+y2=4,圆C2:(x+3)2+y2=4中的一个外切、一个内切,则动圆圆心C的轨迹方程为___________. -=1 设动圆圆心C的坐标为(x,y),半径为r,由圆C1:(x-3)2+y2=4,可得圆心C1(3,0),半径r1=2,由圆C2:(x+3)2+y2=4,可得圆心C2(-3,0),半径r2=2.根据题意,可得-=4或-=-4,可得=4,又因为=6,可得=4<=6.根据双曲线的定义,可得点C的轨迹为以C1,C2为焦点的双曲线,且2a=4,2c=6,所以a=2,c=3,则b==,所以动圆圆心C的轨迹方程为-=1. 探究点二 圆锥曲线的标准方程 (1)已知抛物线y2=8x的准线过双曲线-=1(a>0,b>0)的一个焦点,且双曲线的离心率为2,则该双曲线的方程为____________. 典例 2 x2-=1 由题意得则b2=c2-a2=3,因此双曲线的方程为x2-=1. (2)在圆x2+y2=4上任取一点P,设点P在x轴上的正投影为点D.当点P在圆上运动时,动点M满足=2,动点M形成的轨迹为曲线C.求曲线C的方程. 法一:由=2,知点M为线段PD的中点,设点M的坐标为(x,y), 则点P的坐标为(x,2y). 因为点P在圆x2+y2=4上, 所以x2+(2y)2=4, 所以曲线C的方程为+y2=1. 法二:设点M的坐标为(x,y),点P的坐标为(x0,y0),则D(x0,0),由=2,得x0=x,y0=2y, 因为点P(x0,y0)在圆x2+y2=4上, 所以+=4,(*) 把x0=x,y0=2y代入(*)式,得x2+4y2=4, 所以曲线C的方程为+y2=1. 规律方法 求圆锥曲线方程的步骤 第一步(定位):指的是圆锥曲线的焦点位置与对称轴的位置.根据“位”设方程的形式,例如焦点在x轴上的椭圆可设为+=1(a>b>0),焦点在y轴上的椭圆可设为+=1(a>b>0),焦点不确定在哪个坐标轴上就设mx2+ny2=1(m>0,n>0); 第二步(定量):由题设中的条件找到“式”中待定系数的等量关系,通过解方程组得到量的大小. 对点练2.(1)设双曲线C:-=1的左、右焦点分别为F1,F2,O为坐标原点.以F1F2为直径的圆与双曲线的右支交于P点,且以OF2为直径的圆与直线PF1相切,若=8,双曲线C与抛物线y2=2px有共同的焦点F2,则抛物线的标准方程为 A.y2=12x B.y2=12x C.y2=6x D.y2=6x 由题意知,PF1⊥PF2,设以OF2为直径的圆与直线PF1相 切于点N,圆心为M,如图所示,则MN⊥PF1,因此 Rt△PF1F2∽Rt△NF1M,所以=. √ 设双曲线的焦距为2c,则=,解得=.由勾 股定理可得== =,于是=8,c=3.又因为双曲线C与抛物线y2=2px有共同的焦点F2,则=3,所以2p=12,即抛物线方程为y2=12x.故选A. (2)若双曲线C与-y2=1有共同的渐近线,且与椭圆+=1有相同的焦点,则该双曲线C的方程为___________. -=1 由方程-y2=1,得其渐近线方程为y=±x,由椭圆+=1,得其焦点为.由题意可知,双曲线C的标准方程可设为-=1,则则双曲线C的标准方程为-=1. 探究点三 圆锥曲线的几何性质 (1)与双曲线 - =1有公共渐近线,且过点(2,2)的双曲线的标准方程为_______________. 典例 3 - =1 设所求的双曲线方程为 - =λ(λ≠0).因为双曲线过点(2,2),所以 - =λ,解得λ=-,所以 - =-,化为标准方程得 - =1,即 - =1. (2)已知椭圆 + =1(a>b>0)的右焦点F与抛物线y2=2px(p>0)的焦点重合,M是两条曲线的公共点,|MF|= p,则椭圆的离心率为____. 由题意知,椭圆的右焦点F(c,0),抛物线的焦点为(,0),则c=,即p=2c,所以抛物线方程为y2=4cx.根据对称性,不妨设M(,y),y>0,又|MF|=p,由抛物线的定义,得 + =p,得y2= p·4c= c2,即M( c, c).代入椭圆方程,得 + =1,结合a2=b2+c2,整理得9a4-37a2c2+4c4=0,由e=,得4e4-37e2+9=0,解得e2=9或e2=.又0<e<1,所以e= . 规律方法   应用圆锥曲线的性质时,要注意数形结合、方程等数学思想的综合应用. 对点练3.(1)在平面直角坐标系xOy中,已知双曲线E:-=1()的右焦点为F,过F作双曲线的一条渐近线的垂线,垂足为M,直线MF与另一渐近线交于点N,若M是FN的中点,则双曲线的离心率为 A. B.2 C. D.3 √ 如图所示,由题意可知,∠AOF=∠COF1.又因为M是FN的中 点,OM⊥FN,所以∠AOF=∠AOC,所以3∠AOF=π,∠AOF =.根据双曲线的性质,双曲线的渐近线方程为y=±x,tan∠AOF =,所以=.因为a2+b2=c2,所以e===2.故选B. (2)如图,在平面直角坐标系xOy中,F1,F2分别为椭圆+=1(a>b>0)的左、右焦点,B,C分别为椭圆的上、下顶点,直线BF2与椭圆的另一交点为D,若∠F1BF2=,则直线CD的斜率为_____. 由椭圆的对称性及∠F1BF2=得∠OBF2=. 因为===a, 所以cos∠OBF2==.设D(),则+ =1,即n2=b2,则kBD·kCD=·===-=-.因为∠OBF2=,所以∠OF2B=,所以tan∠OF2B=,所以kBD=-,故kCD==. 探究点四 直线与圆锥曲线的位置关系 已知椭圆+=1(a>b>0)经过点(0,),离心率为,左、右焦点分别为F1(-c,0),F2(c,0). (1)求椭圆的方程; 典例 4 解:由题意知 所以椭圆的方程为+=1. (2)若直线l:y=-x+m与椭圆交于A,B两点,与以F1F2为直径的圆交于C,D两点,且满足=,求直线l的方程. 解:由(1)知,以F1F2为直径的圆的方程为x2+y2=1, 所以圆心到直线l的距离d=, 由d<1得|m|< .① 所以|CD|=2=2=. 设A(x1,y1),B(x2,y2), 由得x2-mx+m2-3=0, Δ=m2-4(m2-3)=12-3m2>0.② 由根与系数的关系可得x1+x2=m,x1x2=m2-3. 所以|AB|==. 由=,得 =1, 解得m=±,经检验满足①②. 所以直线l的方程为y=-x+或y=-x-. 规律方法   求解直线与圆锥曲线的位置关系中的定点、定值、切线、求值、最值等问题,一般是将几何关系用坐标表示,建立方程(组),利用根与系数的关系求解,体现了“设而不求”的思想. 对点练4.已知椭圆E:+=1(a>b>0),其焦点为F1,F2,离心率为,直线l:x+2y-2=0与x轴,y轴分别交于点A,B. (1)若点A是椭圆E的一个顶点,求椭圆的方程; 解:由椭圆的离心率为,得a=c, 由A(2,0),得a=2, 所以c=,b=, 所以椭圆方程为+=1. (2)若线段AB上存在点P满足|PF1|+|PF2|=2a,求实数a的取值范围. 解:由e=,设椭圆方程为+=1, 联立得6y2-8y+4-a2=0. 若线段AB上存在点P满足|PF1|+|PF2|=2a,则线段AB与椭圆E有公共点,等价于方程6y2-8y+4-a2=0在y∈[0,1]上有解. 设f (y)=6y2-8y+4-a2, 所以 所以≤a2≤4,故实数a的取值范围是. 探究点五 圆锥曲线中的证明问题 已知椭圆C:+=1(a>b>0)经过点M,F为椭圆C的右焦点,O为坐标原点,△OFM的面积为. (1)求椭圆C的标准方程; 解:因为△OFM的面积为,则有×c×=,解得c=1. 又因为M在椭圆C上, 所以椭圆C的标准方程为+=1. 典例 5 则 (2)过点P()作一条斜率不为0的直线与椭圆C相交于A,B两点(A在B,P之间),直线BF与椭圆C的另一个交点为D,求证:点A,D关于x轴对称. 解:证明:根据椭圆的对称性,欲证A,D关于x轴对称,如图所示, 只需证kFA=-kFD,即证kFA+kFB=0. 设A(x1,y1),B(x2,y2),设直线AB方程为x=my+4, 由消去x得(y2)+24my+36=0, 所以y1+y2=,y1y2=, 则kFA+kFB=+ = =. 因为y1x2+y2x1-=2my1y2+3(y1+y2)=2m×+3× =0, 所以kFA+kFB=0,即A,D关于x轴对称. 规律方法   解决证明问题时,主要根据直线与圆锥曲线的位置关系、圆锥曲线的性质等,通过相关性质的应用、代数式的恒等变形以及必要的数值计算等进行证明. 对点练5.双曲线C:-=1(a>0)的左、右焦点分别为F1,F2,过F2作与x轴垂直的直线交双曲线C于A,B两点,△F1AB的面积为12,抛物线E:y2=2px(p>0)以双曲线C的右顶点为焦点. (1)求抛物线E的方程; 解: 设F2(c>0),则c=, 令x=c,代入C的方程得y2=3×=,即=.如图所示. 所以=×2c×2==12,所以a=1,故=a=1,即p =2. 所以抛物线E的方程为y2=4x. (2)如图,点P(-,t)(t≠0)为抛物线E的准线上一点,过点P作y轴的垂线交抛物线于点M,连接PO并延长交抛物线于点N,求证:直线MN过定点. 解:证明:由(1)知P(t≠0),则M. 直线PO的方程为y=-tx,代入抛物线E的方程有N. 当t2≠4时,kMN==, 所以直线MN的方程为y-t=, 即y=. 所以此时直线MN过定点. 当t2=4时,直线MN的方程为x=1,此时仍过点, 综上,直线MN过定点. 返回 考 教 衔 接 返回 (2024·全国甲卷)已知双曲线的两个焦点分别为(0,4),(0,-4),点(-6,4)在该双曲线上,则该双曲线的离心率为 A.4 B.3 C.2 D. 真题 1 √ 由题意,设F1(),F2),P(,则=2c=8,==10,==6,则2a=-=10-6=4,则e===2.故选C. (2024·新课标Ⅱ卷)已知曲线C:x2+y2=16(y>0),从C上任意一点P向x轴作垂线段PP',P'为垂足,则线段PP'的中点M的轨迹方程为 A.+=1(y>0) B.+=1(y>0) C.+=1(y>0) D.+=1(y>0) 真题 2 √ 设点M(x,y),则P(x,2y),又P在曲线x2+y2=16(y>0)上,所以x2+4y2=16(y>0),即+=1(y>0),即点M的轨迹方程为+=1(y>0).故选A. (2024·北京卷)若直线y=k(与双曲线-y2=1只有一个公共点,则k的一个取值为_____________________. 真题 3 (或-,答案不唯一) 联立)x2+24k2x-36k2-4=0,由题意得1-4k2=0或Δ=+4(=0,解得k=±或无解,即k=±,经检验,符合题意(答案不唯一). (2023·北京卷)已知椭圆E:+=1(a>b>0)的离心率为,A,C分别是E的上、下顶点,B,D分别是E的左、右顶点,|AC|=4. (1)求椭圆E的方程; 解:由题意,得e==,则c=a, 又A,C分别为椭圆上、下顶点,=4,所以2b=4,即b=2, 所以a2-c2=b2=4,即a2-a2=a2=4,则a2=9, 所以椭圆E的方程为+=1. 真题 4 (2)设P为第一象限内E上的动点,直线PD与直线BC交于点M,直线PA与直线y=-2交于点N.求证:MN∥CD. 解:证明:因为椭圆E的方程为+=1, 所以A(,C() ,B),D(), 因为P为第一象限E上的动点, 设P) ,则+=1, 易得kBC==-,则直线BC的方程为y=-x-2. kPD==,则直线PD的方程为y=), 联立 解得即M(,). 而kPA==,则直线PA的方程为y=x+2, 令y=-2,则-2=x+2,解得x=,即N. 又+=1,则m2=9-,8m2=72-18n2. 所以kMN= = = = = ==. 又kCD==,即kMN=kCD, 显然,MN与CD不重合,所以MN∥CD. (2023·全国甲卷)已知直线x-2y+1=0与抛物线C:y2=2px(p>0)交于A,B两点,且|AB|=4. (1)求p; 解:设A),B), 由可得,y2-4py+2p=0,所以yA+yB=4p,yAyB=2p, 所以===× =4, 即2p2-p-6=0,因为p>0,解得p=2. 真题 5 (2)设F为C的焦点,M,N为C上两点,且·=0,求△MFN面积的最小值. 解:因为F(,显然直线MN的斜率不可能为零, 设直线MN:x=my+n,M),N), 由可得,y2-4my-4n=0, 所以y1+y2=4m,y1y2=-4n, Δ=16m2+16n>0⇒m2+n>0. 因为·=0,所以( +y1y2=0, 即(+y1y2=0, 亦即(y1y2+m+=0, 将y1+y2=4m,y1y2=-4n代入得, 4m2=n2-6n+1,因为4()=(>0, 所以n≠1,且n2-6n+1≥0,解得n≥3+2或n≤3-2. 设点F到直线MN的距离为d,所以d=, = == = =2, 所以△MFN的面积S=×d×=××2=, 而n≥3+2或n≤3-2, 所以当n=3-2时,△MFN的面积Smin==12-8. 返回 单 元 检 测 卷 返回 由题意可知,e=2,则===,所以双曲线的渐近线方程为y=±x,即x±y=0.故选A. √ 一、单项选择题(本题共8小题,每小题5分, 共40分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.) 1.(2025·河北石家庄高二月考)若双曲线-=1的离心率为2,则该双曲线的渐近线方程为 A.x±y=0 B.x±y=0 C.x±y=0 D.x±y=0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 √ 2.已知A(x1,y1),B(x2,y2)是抛物线C:x2=8y上的两点,且直线AB经过C的焦点,若y1+y2=12,则|AB|= A.12 B.14 C.16 D.18 |AB|=y1++y2+=y1+y2+p=12+=16.故选C. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 √ 3.阿基米德(公元前287年—公元前212年)不仅是著名的物理学家,也是著名的数学家,他利用“逼近法”得到椭圆的面积除以圆周率等于椭圆的长半轴长与短半轴长的乘积.若椭圆C的对称轴为坐标轴,焦点在y轴上,且椭圆的离心率为,面积为12π,则椭圆C的方程为 A.+=1 B.+=1 C.+=1 D.+=1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 由题意可得解得a=4,b=3,c=.因为椭圆的焦点在y轴上,所以椭圆方程为+=1.故选A. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 设AB的中点坐标为M,则kFM==.设A,B,则+=1,+=1,相减得到+=0,即-=0,a2=3b2.又c=4,a2=b2+c2,解得a2=24,b2=8,椭圆的方程为+=1.故选C. √ 4.已知椭圆方程为+=1(a>b>0),其右焦点为F),过点F的直线交椭圆于A,B两点.若AB的中点坐标为(),则椭圆的方程为 A.+=1 B.+=1 C.+=1 D.+=1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 √ 5.已知双曲线E:-y2=1,直线l:y=kx+1,若直线l与双曲线E的两个交点分别在双曲线的两支上,则实数k的取值范围是 A.k<-,或k> B.-<k< C.k<-,或k> D.-<k< 由消去y并整理得(1-3k2)x2-6kx-6=0.由直线l与双曲线E的两个交点分别在双曲线的两支上,得解得-<k<,所以实数k的取值范围是-<k<.故选B. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 √ 6.已知点P是椭圆+=1上一点,椭圆的左、右焦点分别为F1,F2,且cos ∠F1PF2=,则△PF1F2的面积为 A.6 B.12 C. D.2 由题意得a=3,b=2,c=,设|PF1|=m,|PF2|=n.根据椭圆的定义得m+n=2a=6,又cos∠F1PF2====,解得mn=6,所以=mnsin∠F1PF2=×6×=2.故选D. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 设F1P与F2A交于点Q,由题意PA⊥F2A,PA平分∠F2PQ,则|PQ|=|PF2|,A是F2Q中点,|QF1|=|PF1|+|PQ|=2a.而O是F1F2中点,故OA是△F1F2Q的中位线,|QF1|=2|OA|,则2a=2b,a=b,c2=a2-b2=a2,e==.故选B. 7.已知F1,F2分别是椭圆C:+=1(a>0,b>0)的左、右焦点,点P在椭圆上,且在第一象限,过F2作∠F1PF2的外角平分线的垂线,垂足为A,O为坐标原点,若=b,则该椭圆的离心率为 A. B. C. D. √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 8.双曲线C:-=1>0)的左、右焦点分别为F1,F2,A为双曲线C左支上一点,直线AF2与双曲线C的右支交于点B,且=15,∠F1AF2=,则+= A. B.26 C.25 D.23 由题意知|AF2|-|AF1|=|BF1|-|BF2|=2a=10. 令|BF2|=x,则|AF1|=x+15-10=x+5,|BF1|= x+10,△ABF1中,如图所示,=15,∠F1AF2=, 则cos∠F1AF2==, √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 所以=,则x=3,故|AF1|=8,则|AF2|=18,所以+=26.故选B. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分,在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求,全部选对的得6分,部分选对的得部分分,有选错的得0分.) 9.(2025·山西太原高二检测)已知点P是双曲线C:-y2=1上任意一点,F1,F2是C的左、右焦点,则下列结论正确的是 A.=2 B.C的离心率为 C.-=2 D.C的渐近线方程为y=±x √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 在-y2=1中,a=,b=1,c=,=2c=2,故A正确;C的离心率e===,故B正确;由双曲线的定义-=2或-2,故C错误;C的渐近线方程为y=±x,即y=±x,故D错误.故选AB. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 10.已知F1,F2是椭圆C:+y2=1的两个焦点,点P在C上,∠F1PF2=,则 A.△PF1F2的周长为6 B.△PF1F2的面积为 C.△PF1F2内切圆的半径为-1 D.|OP|= √ √ 由C:+y2=1可得a=2,b=1,c=.对于A,△PF1F2的周长为2a+2c=4+2,故A错误; 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 对于B,由余弦定理可得=+|PF2|2- 2|PF2||F1P|cos=+-= -3,故4c2=4a2-3 ⇒3=4a2-4c2=4b2=4,所以=sin=××=,故B正确;对于C,==r,所以r=-1,故C正确;对于D,==×2c×=×2×,所以=,所以=4=4(1-)=,所以====,故D错误.故选BC. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 √ √ √ 11.已知抛物线C:y2=2px()的焦点为F,准线为l,经过点F且斜率为的直线与抛物线C交于A,B两点(点A在第一象限),若=4,D,则以下结论正确的是 A.p=4 B.=3 C.若E为C上的动点,其在l上的射影为E1,则+≥ D.过点D且与C有且仅有一个公共点的直线有3条 对于A,因为F,直线的斜率为,则设直线l的方程为y=, 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 联立得12x2-20px+3p2=0,解得xA=,xB=,由= xA+=2p=4,得p=2,故A错误;对于B,由于=xB+=p,则= 3,故B正确;对于C,如图所示,抛物线C:y2=4x的焦点为F,+=+≥=,当且仅当D,E,F三点共线时取等号,故C正确;对于D,当直线斜率不存在时,直线方程为x=0,与抛物线只有一个公共点;当直线斜率存在时,设直线方程为y=kx+1,联立消去x得ky2-4y+4=0,当k=0时,方程的解为y=1,此时直线与抛物线只有一个交点;当k≠0时,则Δ=16-16k=0,解得k=1,综上所述,过点D与C有且仅有一个公共点的直线有3条,故D正确.故选BCD. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 三、填空题(本大题共3小题,每小题5分,共15分,将答案填在题中的横线上.) 12.抛物线y=4x2的焦点到准线的距离是___. y=4x2化为x2=y,2p=,p=. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 13.(2025·山东淄博高二质量检测)已知F1,F2分别为椭圆+=1的左、右焦点,以F2为圆心且过椭圆左顶点的圆与直线x-y+8=0相切.P为椭圆上一点,I为△PF1F2的内心,且=λ-,则λ的值为____. 设F1),F2),F2为圆心且过椭圆左顶点的圆的半径为R=a+c=3+c,根据题意可知R=,解得c=2.设△PF1F2的内切圆半径为r,则=·r,=·r,=·r,故·r=·r-·r,化简可得+=λ,即2a=λ·2c,解得λ=. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 14.已知椭圆C1和双曲线C2有公共焦点,且左,右焦点分别为F1,F2,C1与C2在第一象限的交点为P,△PF1F2是以PF1为底边的等腰三角形,若=10,C1与C2的离心率分别为e1,e2,则2e1+e2的取值范围是__________. (,+∞) 设椭圆C1和双曲线C2的半焦距为c,=m,= n,m>n,如图所示.由于△PF1F2是以PF1为底边的等 腰三角形,=10,则m=10,n=2c. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 令椭圆C1的长半轴长为a1,双曲线C2的实半轴长为a2. 由椭圆的定义得m+n=2a1,由双曲线的定义得m- n=2a2,则a1==5+c,a2==5-c,相减 得a1-a2=2c,即-=2,得e1==-,因此2e1+e2=1-+e2,e2>1,显然f (=1-+e2在上单调递增,于是f>f=,所以2e1+e2的取值范围是(,+∞). 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 四、解答题(本大题共5小题,共77分,解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.) 15.(13分)已知A(-2,0),B(2,0),P是动点,且直线AP与BP的斜率之积等于. (1)求动点P的轨迹方程; 解:设点P的坐标为(x,y), 由题意得,·=(x≠±2), 化简得-=1(x≠±2). 故动点P的轨迹方程为-=1(x≠±2). 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 (2)若点O为坐标原点,当|OP|=时,求第二象限点P的坐标. 解:因为|OP|==, 故x2+y2=,① 又由(1)知-=1,② 由①②得 又点P在第二象限内, 所以点P的坐标为(-,). 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 16.(15分)已知椭圆+=1(a>b>0)经过点A(2,1),离心率为,过点B(3,0)的直线l与椭圆交于不同的两点M,N. (1)求椭圆的方程; 解:由题意有+=1,e==, a2-b2=c2, 解得a=,b=,c=. 所以椭圆的方程为+=1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 (2)若|MN|=,求直线MN的方程. 解:由直线MN过点B且与椭圆有两交点,且直线MN的斜率必存在. 可设直线MN方程为y=k(x-3), 代入椭圆方程整理得(2k2+1)x2-12k2x+18k2-6=0, Δ=24-24k2>0,得k2<1. 设M(x1,y1),N(x2,y2), 则x1+x2=,x1x2=, 所以|MN|====, 解得k=±,满足k2<1, 所以所求直线方程为y=±(x-3). 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 17.(15分)(2025·贵州铜仁高二质量监测)如图是抛物线型拱桥,当水面在l时,水面宽16米,拱桥顶部离水面8米. (1)当拱顶离水面2米时,水面宽多少米? 解:如图建立平面直角坐标系xOy,设抛物线 型拱桥的方程为x2=ay(a<0), 由题意,可知抛物线经过点G,代入抛物 线方程可得64=-8a,即得a=-8, 所以抛物线方程为x2=-8y. 当拱顶离水面2米时,即y=-2,代入抛物线方程可得x=±4,即水面宽为8米. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 (2)现有一艘船,可近似为长方体的船体高4.2米,吃水深2.7米(即水面上部分高1.5米),船体宽为12米,前后长为80米,若河水足够深,要使这艘船能安全通过,则水面宽度至少应为多少米?(计算结果保留至小数点后一位,参考数据:≈1.732) 解:由于船体宽12米,则当船体恰好能通过时,令x=6米, 代入抛物线方程中,则36=-8y, 解得y=-4.5, 即拱顶与船顶的最近距离为4.5米. 又因为船在水面上部分高为1.5米, 故拱顶离水面6米. 在抛物线方程x2=-8y中,令y=-6, 则x=±4, 故2=8≈13.9, 所以水面宽度至少应为13.9米. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 18.(17分)已知双曲线Γ:-=1(),其渐近线方程为x±2y=0,点在Γ上. (1)求双曲线Γ的方程; 解:因为a>0,b>0,由题意,得 解得a=2,b=1, 所以双曲线Γ的方程为-y2=1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 (2)过点A)的两条直线AP,AQ分别与双曲线Γ交于P,Q两点(不与点A重合),且两条直线的斜率之和为1,求证:直线PQ过定点. 解:证明:由题意可知PQ斜率存在,设方程为y= kx+m,P(),Q (),如图所示. 联立x2-8kmx-4m2-4=0, 则Δ=64k2m2+4>0,即m2+1-4k2>0,① 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 所以 设直线AP,AQ的斜率分别为k1,k2,由题意知k1+k2=1, 故有k1+k2=+===1,即-4(2k+m)+4(m2+4km+4k2)=0, 整理得=0. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 当m+2k=0⇒PQ:y=kx-2k,过A)舍去, 当m+2k-1=0⇒PQ:y=kx-2k+1,过点(), 此时,将m=1-2k代入①得(+1-4k2=2-4k>0,得k<,满足题意. 所以直线PQ过定点M(). 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 19.(17分)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,左、右焦点分别为F1,F2,上顶点为P,且=4. (1)求椭圆C的标准方程; 解:由题意可得=|F1F2|·|OP|=×2c×b=bc=4. 又因为椭圆C的离心率为e==, 所以a2=2c2. 又a2=b2+c2,解得a2=8,b2=4. 所以椭圆C的标准方程为+=1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 (2)不过原点O的直线l:y=kx+m与C交于不同的两点A、B,在OA的延长线上取一点D使得|OA|=|AD|,连接BD交C于点E(点E在线段BD上且不与端点重合),若S△OAB=2S△EAB,试求直线l与坐标轴所围成三角形面积的最小值. 解:设点A(x1,y1),B(x2,y2), 联立可得(2k2+1)x2+4kmx+2m2-8=0, 则Δ=(4km)2-4(2k2+1)(2m2-8)=8(4k2+2-m2)>0.① 由韦达定理可得x1+x2=-,x1x2=, 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 所以y1y2=(kx1+m)(kx2+m)=k2x1x2+km(x1+x2)+m2 ==. 因为点A为OD的中点,所以D(2x1,2y1), 由S△OAB=2S△EAB,可得S△ABD=S△OAB=2S△EAB,即|BD|=2|BE|, 所以点E为BD中点, 所以点E的坐标为(x1+x2,y1+y2). 将点E的坐标代入椭圆C的方程+=1, 可得(x1+x2)2+(y1+y2)2=1, 化简得(+)++)+(+)=1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 又+=1,+=1, 代入上式可得,+=-,即x1x2+2y1y2=-2. 把x1x2=,y1y2=,代入x1x2+2y1y2=-2, 可得2m2=6k2+3,且满足①式. 在直线l的方程中,令y=0,可得x=-,即直线交x轴于点(-,0). 所以直线l与坐标轴所围成三角形面积为S=|m|||==·=(2|k|+)≥×2=, 当且仅当2|k|=,即k=±时取等号. 所以直线l与坐标轴所围成三角形面积的最小值为. 返回 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 谢 谢 观 看 章末综合提升 返回 $

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第三章 圆锥曲线的方程 章末综合提升-【金版新学案】2025-2026学年新教材高二数学选择性必修第一册同步课堂高效讲义配套课件(人教A版)
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