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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教辅
内容正文:
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
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分 层 探 究
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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.
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考 教 衔 接
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(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.
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单 元 检 测 卷
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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
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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
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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
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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
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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.
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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;
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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.
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√
√
√
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=,
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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.
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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=.
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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=.
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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.
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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(,+∞).
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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).
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(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(-,).
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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.
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(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).
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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.
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(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.
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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.
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(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
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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.
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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().
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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.
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(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=,
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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.
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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.
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谢 谢 观 看
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