内容正文:
第04讲:圆锥曲线压轴类型专题
【题型梳理】
【考点梳理】
考点一、弦长的求解方法
(1)当弦的两端点坐标易求时,可直接利用两点间的距离公式求解.
(2)当直线的斜率存在时,斜率为k的直线l与椭圆相交于A(x1,y1),B(x2,y2)两个不同的点,则弦长公式的常见形式有如下几种:|P1P2|=·,
考点二、求椭圆离心率的方法
①直接求出a,c的值,利用离心率公式e==直接求解.
②列出含有a,b,c的齐次方程(或不等式),借助于b2=a2-c2消去b,转化为含有e的方程(或不等式)求解.
考点三、焦点三角形的结论
椭圆上的点P(x0,y0)与两焦点构成的△PF1F2叫作焦点三角形.如图所示,设∠F1PF2=θ.
①|PF1|+|PF2|=2a.
②4c2=|PF1|2+|PF2|2-2|PF1||PF2|cos θ.
③焦点三角形的周长为2(a+c).
④S△PF1F2=|PF1||PF2|·sin θ=b2·=b2tan =c|y0|,当|y0|=b,即P为短轴端点时,S△PF1F2取最大值,为bc.
考点四.抛物线最值问题的求法
(1)求抛物线上一点到定直线的最小距离,可以利用点到直线的距离公式表示出所求的距离,再利用函数求最值的方法求解,亦可转化为抛物线过某点的切线与定直线平行时,两直线间的距离问题.
(2)求抛物线上一点到定点的最值问题,可以利用两点间的距离公式表示出所求距离,在利用函数求最值的方法求解时,要注意抛物线上点的设法及变量的取值范围.
【题型探究】
题型一:直线与圆锥曲线的位置关系
【例1】.(22-23高二下·上海浦东新·期中)已知椭圆,直线,则直线l与椭圆C的位置关系为( )
A.相交 B.相切 C.相离 D.不确定
【答案】A
【分析】根据直线方程可得直线过定点,判断点与椭圆C的位置关系即可得结果.
【详解】对于直线,整理得,
令,解得,
故直线过定点.
∵,则点在椭圆C的内部,
所以直线l与椭圆C相交.
故选:A.
【例2】.(23-24高二下·安徽六安·期末)过抛物线焦点的直线交于两点,特别地,当直线的倾斜角为时,.
(1)求抛物线的方程;
(2)已知点,若,求的面积(为坐标原点).
【详解】(1)抛物线焦点的坐标为,
当直线的倾斜角为时,直线,联立抛物线方程,
化简并整理得,,显然,
设,则,
则
,解得,
所以抛物线的方程为;
(2)设,
显然直线的斜率不为0,所以设直线,联立抛物线方程,
化简并整理得,显然,
所以,
又,所以,
因为,
所以
,
所以,则,
设的面积为,
则,
所以的面积为.
【例3】.(24-25高二上·河南驻马店·期中)已知双曲线的离心率为,焦点F到渐近线的距离为1.
(1)求双曲线E的标准方程;
(2)直线与双曲线E的左支交于不同两点,求实数k的取值范围.
【详解】(1)因为双曲线的离心率,可得,即.
又因为焦点到渐近线的距离为,
根据点到直线距离公式,而,所以,则.
由且,,可得,解得.
所以双曲线的标准方程为.
(2)将直线代入双曲线方程,得到,展开可得,整理得.
因为直线与双曲线左支交于不同两点,所以.
由,解得.
对于,即,解得.
由,(结合),所以,解得.
由,解得,即或.
综合以上条件,取交集得.
则实数k的取值范围为.
题型二:圆锥曲线的中点弦问题
【例1】.(24-25高二上·四川宜宾·期中)已知A,B两点的坐标分别为,,直线AM,BM相交于点M,且它们的斜率之积是,点M形成的轨迹内有一点P,设某条弦过点P且以P为中点,那么这条弦所在直线的方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】设,则,
所以点的轨迹方程为,
设过点的直线与椭圆交于,,
所以,所以,
因为为中点,所以,,
所以,
所以直线的斜率,
所以直线的方程为,
即.
故选:B.
【例2】.(23-24高二上·天津和平·期末)直线l与双曲线交于A,B两点,线段AB的中点为点,则直线l的斜率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】设,,代入双曲线方程,两式相减可得,由题目条件经整理后可得答案.
【详解】设,,则直线l的斜率为
代入,得,两式相减得:.
又线段AB的中点为点,则.
则.经检验满足题意.
故选:D
【例3】.(24-25高二上·江苏扬州·期中)已知斜率为的直线过双曲线的左焦点,且与的左,右两支分别交于,两点,设为坐标原点,为AB的中点,若是以FP为底边的等腰三角形,则双曲线的离心率为( )
A.2 B. C.3 D.
【答案】A
【详解】由双曲线,可知.
设,
由均在上,为的中点,
得,则,
由分别在的左,右两支,则,且,
,.
设直线的倾斜角为,则,为锐角,
是以为底边的等腰三角形,则,
直线的倾斜角为,则.
,由代入得,.所以椭圆的离心率为.
故选:A.
题型三:圆锥曲线的弦长问题
【例1】.(23-24高二上·贵州铜仁·阶段练习)已知椭圆,直线(其中)与椭圆相交于两点,为的中点,为坐标原点,.
(1)求的值;
(2)求的面积.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)联立方程,利用韦达定理求点的坐标,结合两点间距离公式运算求解;
(2)根据(1)中韦达定理可得,且直线与轴的交点为椭圆的右焦点,进而可求面积.
【详解】(1)设两点的坐标分别为,
联立方程,消去得.
由,且,可得,
则,
可得点的坐标为,
又因为,解得或(舍去),
所以的值为.
(2)由(1)可知:,
则,
可得,
由椭圆方程可知:,
由直线与轴的交点为椭圆的右焦点,
则,
所以的面积为.
【例2】.(23-24高二上·山东烟台·期末)已知双曲线C与椭圆有公共焦点,其渐近线方程为.
(1)求双曲线C的标准方程;
(2)若直线与双曲线C交于A,B两点,且,求实数m的值.
【详解】(1)双曲线C与椭圆有公共焦点,其渐近线方程为,
设双曲线的方程(,),
由已知得,,所以,.
所以双曲线方程为.
(2)直线与双曲线C交于A,B两点,且,
联立方程组,得,当时,设,
,.
所以
令,解得.
经检验符合题意,所以.
【例3】.(22-23高二上·山东烟台·期末)已知双曲线与有相同的渐近线,为上一点.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)设双曲线的左、右焦点分别为、,过且倾斜角为的直线与相交于、两点,求的面积.
【详解】(1)解:设双曲线的方程为,将点代入方程中得,
所以双曲线的方程为,即双曲线的方程为.
(2)解:在双曲线中,,,则,
则,所以直线的方程为,设点、,
联立可得,,
由韦达定理可得,,
则,
所以,.
题型四:圆锥曲线的最值、范围问题
【例1】.(23-24高二上·四川成都·期末)已知椭圆的左右焦点分别为、,离心率为,点在椭圆上,且满足轴,.
(1)求椭圆的方程;
(2)若直线交椭圆于、两点,求(为原点)面积的最大值.
【详解】(1)由椭圆的对称性,不妨设点在第二象限,
则,代入椭圆方程可得,又椭圆的离心率,则,
解得,又,则,所以椭圆方程为;
(2)
由(1)得椭圆方程为,
设直线与椭圆的交点,,
联立直线与椭圆,得,
则,
且,,
则,
又原点到直线的距离,
的面积,
令,
则,
当且仅当,即时,的面积取得最大值为.
【例2】.(24-25高二下·上海徐汇·期中)已知点,,动点满足.
(1)求动点的轨迹方程;
(2)若动点的轨迹上存在两点关于直线对称,求的取值范围.
【详解】(1)由题知,点到两定点之间距离之差的绝对值为,
所以动点的轨迹为以为焦点的双曲线,
其中焦距,实轴长,
所以,
所以动点的轨迹方程为.
(2)当时,直线,符合题意;
当时,设是轨迹上关于对称的两点,
则,设直线方程为,中点为,
则,又,
可得,①
联立,可得,
则该方程必有两个不同的根,
即,
可得,②
又,,③
联立①③,可得,,
代入②,解得,
解得或,所以或或,
综上,的取值范围为.
【例3】.(24-25高二下·江苏南京·期中)已知双曲线的两条渐近线互相垂直,且过点.
(1)求双曲线的方程;
(2)设过点的直线与相交于不同的两点,若的面积不小于,求直线斜率的取值范围.
【详解】(1)因为两条渐近线互相垂直,则,即,
又过点,则,解得,
所以双曲线的方程为.
(2)由题意可知:直线的斜率存在,可设直线的方程为,
联立方程消去y可得.
因为直线与双曲线相交于不同的两点,
则,解得,
设,则,
可得,
且原点到直线的距离,
则,
若的面积不小于,即,
整理可得,解得,可得,
综上所述:直线的斜率的取值范围为.
题型五:圆锥曲线的向量问题
【例1】.(22-23高二上·天津·期中)已知椭圆的左、右焦点分别为、,上顶点为,长轴长为,若为正三角形.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)过点,斜率为的直线与椭圆相交,两点,求的长;
(3)过点的直线与椭圆相交于,两点,,直线的方程.
【详解】(1)依题意可得,解得,所以,
所以椭圆的标准方程为.
(2)由(1)知,,故该直线为,
由,消去可得,
故,所以.
(3)显然的斜率存在(否则轴,根据对称性,,与题设矛盾),
设,,直线为,
由,消去得,显然,
由韦达定理可得:①,,
又,则,故②,
由①②得,,故,
即,化简可得,解得.
故直线为.
【例2】.(24-25高二上·湖北武汉·期末)已知直线与双曲线的右支交于不同的两点,.
(1)求实数的取值范围;
(2)直线与轴交于点,是否存在实数使得成立?若存在,求出实数的值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)设直线,代入双曲线方程化简,利用根与系数的关系结合判别式可求出实数的取值范围;
(2)根据成立,得出,结合韦达定理计算求参.
【详解】(1)由,得,
由,得成立.
设,则,
因为直线与双曲线的右支相交于不同的两点,
所以,即,
所以,综上得,
解得.
(2)令得,依题意,
因为,且,
因为,所以,
所以,所以,
所以,
所以,计算得,又因为,
所以.
【例3】.(24-25高二上·河北唐山·期中)已知双曲线的离心率为,实轴长为2.
(1)求双曲线的标准方程
(2)设直线与双曲线交于两点,是否存在满足(其中为坐标原点)若存在,求出的值;若不存在,说明理由.
【答案】(1)
(2)不存在;理由见解析;
【分析】(1)根据离心率以及实轴长计算可得结果;
(2)联立直线与双曲线方程,由根与系数得关系以及向量数量积的坐标表示求出,并结合交点个数可判断结论.
【详解】(1)由实轴长为2可得,即;
再由离心率为可得,即,
所以,
可得双曲线的标准方程为;
(2)如下图所示:
联立,整理可得,
显然,且,解得且;
设,可得,
所以
,
即,解得,不满足且,不合题意;
因此不存在满足.
题型六:圆锥曲线的定点定值问题
【例1】.(24-25高二上·安徽黄山·期末)已知双曲线的离心率为,分别为其左、右顶点,点在上. 为直线上的动点,与双曲线的另一交点为,与双曲线的另一交点为.
(1)求双曲线的方程;
(2)证明:直线过定点.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据题意列出关于的方程组求解即可;
(2)设,由已知条件分别求出点的坐标,设定点为,再由共线向量的坐标表示列式计算即得.
【详解】(1)由题意得,,,,
解得,
故双曲线的方程为.
(2)由(1)知,双曲线的左顶点,右顶点,
设直线上的动点,
于是直线的斜率,直线的方程为,
由得,,,
设,则,则,,
故,
直线的斜率,直线的方程为,
由,得,,
设,则,,
,
则,
由双曲线的对称性知,若直线过定点,则定点必在轴上,
不妨设这个定点为,
则,,
因,则,
当时,整理得,解得,则直线过点,
当时,直线与轴重合,直线也过点,
所以直线经过定点.
【例2】.(2025·宁夏中卫·三模)已知双曲线C:的离心率为2,其右焦点F到一条渐近线的距离为.
(1)求双曲线C的方程;
(2)若直线:与双曲线C交于不同的两点A,B,且以线段为直径的圆经过点,证明:直线过定点.
【详解】(1)因为双曲线的右焦点为,渐近线方程为,
所以右焦点为到渐近线的距离为,
因为双曲线的离心率为,所以,
所以,解得,
所以双曲线的方程为.
(2)如图,设,,联立,得,
则,,,
所以,
,
因为以线段为直径的圆经过点,所以,
所以,即,
所以,
化简得,即,
因为,,所以,
所以直线的方程为,
所以直线过定点.
【例3】.(23-24高二上·重庆·阶段练习)已知椭圆:的焦点与双曲线的焦点重合,椭圆的离心率为.
(1)求椭圆的方程;
(2)过点作斜率不为的直线,交椭圆于两点,点,若为定值,求点的坐标.
【详解】(1)双曲线的焦点为,,
对椭圆:有,
又椭圆的离心率为,则由,得,
又有,
椭圆的标准方程为;
(2)设,,设直线方程为,
由,整理得:,
由,
,,
,,
,
要使为定值,则,
即,即,
解得:或舍,
故.
题型七:圆锥曲线的定直线问题
【例1】.(24-25高二上·黑龙江·期末)已知,分别是双曲线:的左、右顶点,,分别为其左、右焦点,实轴长为4,M,N为双曲线上异于顶点的任意两点,当经过原点时,直线与直线斜率之积为定值4.
(1)求双曲线C的方程;
(2)已知直线:,交双曲线的左、右两支于D,E两点.
①求m的取值范围;
②设直线与直线交于点Q,求证:点Q在定直线上.
【答案】(1)
(2)①或;②证明见解析
【分析】(1)由实轴长可得参数的值,根据双曲线的对称性与斜率公式建立方程,可得答案;
(2)①由双曲线方程可得渐近线方程,结合题意建立不等式,可得答案;
②联立直线与双曲线方程并写出韦达定理,利用两点式表示直线与直线的方程,联立化简,可得答案.
【详解】(1)由题意可得,则,
设,则,且,
由直线的斜率,直线的斜率,
则,可得,
由,则,解得,
所以.
(2)
①由,则渐近线方程为,显然直线,斜率存在,为,
易得,解得或;
②设,,
联立可得,消去可得,
由①可得,,
则,,两式相除可得,即,
由,,则直线的方程为,则,
直线的方程为,则,
联立可得,则,即,
所以,解得.
综上可得直线与直线的交点在定直线上.
【例2】.(23-24高二上·山东济南·阶段练习)已知抛物线:.
(1)过抛物线的焦点,且斜率为的直线交抛物线于,两点,求;
(2)直线过点且与抛物线交于,两点,过,分别作抛物线的切线,这两条切线交于点.证明:点在定直线上.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】(1)由已知直线:,联立抛物线方程,结合韦达定理、焦点弦公式即可得解.
(2)设,,首先将过点的两条切线方程求出来(分别用它们的坐标表示),然后联立两条切线方程可得的横坐标表达式为,由三点共线可得为定值,由此即可得证.
【详解】(1)
设,,由题意可得抛物线焦点,准线,直线:,
联立,得,所以,
所以.
(2)
设,,
由题意,过点且与抛物线相切的直线斜率存在且不为0,不妨设为,
则过点且与抛物线相切的直线方程为,①
联立,得,
所以,代入,得,
解得,带入①式即得,
即过点且与抛物线相切的直线方程为,
同理可得过点且与抛物线相切的直线方程为,
联立,可得,
由题意,直线斜率可能不存在但是一定不为0,设直线方程为,
联立,得,所以,即得,
所以点在定直线上.
【例3】.(24-25高二上·山东烟台·期末)已知椭圆上的点到其右焦点的最大距离为3.
(1)求椭圆的方程;
(2)设椭圆的左、右顶点分别为,过点的直线与椭圆交于两点(异于).
①若的面积为,求直线的方程;
②若直线与直线交于点,证明:点在一条定直线上.
【详解】(1)由题意可知,,所以.
又,
所以椭圆的方程为;
(2)①设过点的直线方程为,点,
联立,得,
则,
则.
又因为点到直线的距离.
令,解得,
所以直线的方程为.
②由①知,
则直线,直线,
由,整理得.
由①知,得,
所以,
即,解得,
所以点在直线上.
题型八:圆锥曲线压轴问题
【例1】.(25-26高二上·北京朝阳·期中)已知椭圆的离心率为,椭圆的四个顶点构成的四边形的面积是4,若直线过点且与椭圆交于不同的两点,.
(1)求椭圆的方程;
(2)若,求直线的方程.
【答案】(1);
(2)或.
【分析】(1)根据已知列出关于的方程组求解即可;
(2)设出直线方程,联立椭圆方程消去,结合弦长公式求解可得.
【详解】(1)由题意可得,解得,
所以,椭圆的方程为.
(2)当直线的斜率为0时,直线被椭圆所截得的弦为椭圆长轴,长为4,不满足题意;
当直线的斜率不为0时,设直线方程为,
联立消去整理得,
,,
因为,
所以,
即,整理得,
解得(负值已舍去),所以,
所以,直线的方程为或.
【例2】.(25-26高二上·北京·期中)已知椭圆的方程为,长轴长为,短轴长为,为坐标原点.
(1)求椭圆的方程和离心率;
(2)设点,动点在轴上,动点在椭圆上,且在轴的右侧,若,求四边形面积的最小值.
【详解】(1)依题意可得,解得,
所以椭圆方程为,
则,所以离心率;
(2)设线段的中点为,连接,因为,所以.
由题意知直线的斜率存在,
设点的坐标为,
则点的坐标为,直线的斜率,
所以直线的斜率,
故直线的方程为.
令,得,故.
由,得,化简得.
因此.
当且仅当时,即时等号成立.
故四边形面积的最小值为.
【例3】.(25-26高二上·河南南阳·期中)已知A,B分别是椭圆C:()的左、右顶点,M,N是椭圆C上异于A,B的两个点,当四边形AMBN为菱形时,四边形AMBN的周长为,面积为4.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若MA,NB的斜率分别为,,且
①证明:直线MN过定点;
②若直线MA,NB交于点P,直线NA,MB交于点Q,求的最小值.
【详解】(1)根据椭圆的对称性知,仅当M,N分别为椭圆的上、下顶点时,四边形AMBN为菱形,
由,,得,,
所以椭圆C的方程为.
(2)①证明:依题意,直线MN的斜率不为零,设直线MN的方程为,,,
由消去x整理得,则,,,而,,则,,因此
,解得,
所以直线MN:恒过定点.
②解:由(ⅰ)知,,,得,
直线AM的方程为,直线BN的方程为,则,即,解得,
即可得点有,,同理可得点有,
,
当且仅当时取等号,所以的最小值为.
【高分达标】
1.(25-26高二上·北京·期中)椭圆E的方程为
(1)直接写出椭圆E的焦点坐标和长轴长;
(2)已知直线交椭圆E于A,B两点,且,求直线l的方程.
【答案】(1),4;
(2)
【分析】(1)根据椭圆的标准方程与相关定义计算即可;
(2)联立直线与椭圆方程,根据韦达定理与弦长公式计算参数即可.
【详解】(1)设E的焦点坐标,
由可知,该椭圆的长轴长,短轴长,
所以,则焦点坐标为;
(2)设,
联立直线与椭圆方程,则,
所以,即,
且,
所以,
则直线l的方程为.
2.(22-23高二上·广东·期中)设圆的圆心为,直线过点且与轴不重合,交圆于、两点,过作的平行线交于点.
(1)证明:为定值,并求出点的轨迹方程;
(2)求上述轨迹中以为中点的弦所在的直线方程.
【答案】(1)证明见解析,
(2)
【分析】(1)由,得,进而得,所以,根据圆的方程可得.设点的坐标为,由两点间的距离公式可得,化简可得所求方程.
(2)设弦的两端点分别为,结合条件,利用 “点差法”,即可求解.
【详解】(1)因为,,故,
所以,故,
又圆的标准方程为,从而,所以.
由题设得,,,
设点,则有,化简可得,
又由题意可得点不能在x轴上,所以,则点的轨迹方程为.
(2)由(1)知,点的轨迹方程为,
由椭圆的对称性知,以为中点的弦所在直线的斜率存在,
设弦的两端点分别为,
则①,②,
由①②,可得,
依题意,,代入上式,,
故有,
故以为中点的弦所在的直线方程为,即.
3.(25-26高二上·北京朝阳·期中)已知椭圆,它的短轴长为,一个焦点的坐标为,点的坐标为,且.
(1)求椭圆的方程及离心率;
(2)若过点的直线与椭圆相交于,两点,且,求直线的方程.
【答案】(1)椭圆的方程为,离心率
(2)
【分析】(1)根据椭圆的基本性质与平面向量的坐标运算进行计算即可;
(2)联立直线与椭圆的方程,得韦达定理,再结合向量的坐标运算化简即可.
【详解】(1)因为椭圆的短轴长为,所以.
由,,得,,
因为,所以,又,所以,
则,
所以椭圆的方程为,离心率.
(2)由(1)知,
根据题意易知直线斜率必然存在,设为.
由,得,
则,即,
设,,则,,
所以.
因为,
所以,解得,符合,
所以直线的方程为.
4.(25-26高二上·云南红河·期中)已知椭圆,的左、右焦点分别为、,过点的直线与椭圆交于,两点,是的中点.
(1)若,求直线的斜率;
(2)求面积的最大值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)设的方程为,与椭圆方程联立韦达定理,然后利用向量垂直的坐标运算求得,即可得解.
(2)求出点的纵坐标,进而的面积,然后利用基本不等式求解最值即可.
【详解】(1)由题意可得直线的斜率不为0,设的方程为.
由,消得,,
设,,则,,
则,
,
,,
因为,所以,
即,所以,
即,整理得到,解得.
所以直线的斜率为.
(2)由(1)得,所以的中点的纵坐标为,
所以的面积,
当且仅当时,的面积最大值为.
5.(25-26高二上·广东清远·期中)已知椭圆:+=1内有一点,,分别为椭圆的左、右焦点,为椭圆上的一点,求:
(1)的最大值与最小值;
(2)的最小值.
【答案】(1),-
(2)10-
【分析】(1)连接并延长交椭圆于点,结合平面几何结论可得是使取得最大值的点,由此可得的最大值,延长交椭圆于点,可得是使取得最小值的点,由此可得结论;
(2)结合椭圆的定义可得,连接,并延长交椭圆于点,,结合平面几何结论可得是使取得最小值的点,由此可求结论.
【详解】(1)由椭圆可知,,,
则,,
如图所示,连接并延长交椭圆于点,
则是使取得最大值的点,
于是,
因为,
则求的最小值,即求的最大值,
延长交椭圆于点,则是使取得最大值的点,即取得最小值的点,
于是
所以的最大值与最小值分别为和;
(2)连接,由椭圆的定义知,
则,
所以,
如图,连接,并延长交椭圆于点,,
则是使取得最小值的点,
于是,
6.(2025·北京·高考真题)已知椭圆的离心率为,椭圆E上的点到两焦点的距离之和为4.
(1)求椭圆E的方程;
(2)设O为坐标原点,点在椭圆E上,直线与直线,分别交于点A,B.设与的面积分别为,比较与的大小.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据椭圆定义以及离心率可求出,再根据的关系求出,即可得到椭圆方程;
(2)法一:联立直线方程求出点坐标,即可求出,再根据,即可得出它们的大小关系.
法二:利用直线的到角公式或者倾斜角之间的关系得到,再根据三角形的面积公式即可解出.
【详解】(1)由椭圆可知,,所以,又,所以,,
故椭圆E的方程为;
(2)联立,消去得,,
整理得,①,
又,所以,,
故①式可化简为,即,所以,
所以直线与椭圆相切,为切点.
设,易知,当时,由对称性可知,.
故设,易知,
联立,解得,
联立,解得,
所以
,
,
故.
法二:不妨设,易知,当时,由对称性可知,.
故设,
联立,解得,
联立,解得,
若,则,
由对称性,不妨取,则,
,,所以,
同理,当时,,
当时,则,,,
又,所以,
所以
,
,
则,即,
所以.
7.(25-26高二上·河南·期中)已知抛物线的焦点为,椭圆的右焦点为,离心率.
(1)求椭圆的方程;
(2)动直线恒过定点,过点作抛物线的切线与椭圆交于两点,求的面积.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据离心率和焦点坐标即可算出a、b的值,也即求出椭圆的方程;
(2)可知定点,再根据P求出过抛物线C的切线方程,结合点到直线的距离以及椭圆的弦长公式即可求得的面积.
【详解】(1)由抛物线的方程,得焦点,所以在椭圆中,,
因为椭圆的离心率,所以,所以,
所以椭圆的方程为.
(2)由直线的方程,得直线恒过定点,
由题意,得点在抛物线上,设切线的方程为,
由,消去,整理得,
因为直线与抛物线相切,所以,即,解得,
所以直线的方程为,
由,消去,整理得,
,所以,,
因为点到直线的距离,
,
所以的面积.
8.(24-25高三下·云南昭通·期中)已知椭圆的离心率为,短轴长为.
(1)求的方程;
(2)过点的直线与交于两点,为坐标原点,,若,求.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)由已知求出得方程;
(2)设直线,由求出,根据弦长公式求.
【详解】(1)因为短轴长为,故.
又离心率为,由且,
故,
故椭圆方程为:.
(2)如图,由题设直线的斜率存在,故设直线,
即,令,
由可得.
故,即,
且,
则.
又点到直线距离,点到直线距离,
故
,
故,
即,解得,
故.
9.(2025·全国·模拟预测)已知抛物线经过点,过点的直线与抛物线有两个不同的交点,且直线交轴于,直线交轴于.
(1)求抛物线的方程;
(2)①求直线的斜率的取值范围;
②若为原点,将上述两点坐标改为,且满足,其他条件不变,试探究是否为定值,并说明理由.
【答案】(1)
(2)①;②为定值,理由见解析
【分析】(1)将点坐标代入抛物线方程计算可得;
(2)①设出直线方程,联立抛物线方程消元,利用判别式,结合题意求解即可;②设出直线的方程,联立抛物线方程消元,利用坐标表示出直线,方程,进而可得、的坐标,表示出,利用韦达定理进行化简即可得解.
【详解】(1)因为抛物线过点,
所以,从而,故抛物线的方程为.
(2)①由题意知,直线的斜率存在且不为0,故设直线的方程为,
由得,
依题意,解得且.
又直线与轴相交,故直线不过点,从而,
所以直线斜率的取值范围为.
②为定值2.理由如下:
设,直线.
联立直线与抛物线的方程,可得,
根据韦达定理有.则,
故,
直线的方程为,
令,则,同理可得.
由得,得
同理,
则,
所以为定值,定值为2.
10.(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.
【答案】(1)
(2).
(3)证明见解析
【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
11.(24-25高二下·上海浦东新·期末)已知双曲线,其右顶点为,右焦点为.
(1)求以为焦点的抛物线的标准方程;
(2)已知点,设点是双曲线上任一点,求的最小值;
(3)设直线过点,其法向量为,若在双曲线上恰有三个点到直线的距离均为,求的值.
【答案】(1)
(2)
(3)或
【分析】(1)求出双曲线右焦点为,从而得抛物线方程;
(2)利用两点间距离公式,结合双曲线上点的坐标范围求解;
(3)由题意直线的斜率为1,设与直线平行的直线方程为,联立方程组,由可得的值,从而得的值.
【详解】(1)由双曲线,可得,
则右焦点为,所以以为焦点的抛物线的标准方程为;
(2)设,则有,
=,由,
当时,.
(3)由题意,直线法向量为,可得直线的斜率为1,
设与直线平行的直线方程为,
联立方程组,整理得,
令,解得,
当时,直线与的距离为;
当时,直线与的距离为,
所以的值或.
12.(24-25高二下·海南海口·期中)已知抛物线关于轴对称,它的顶点在原点,并且经过点.
(1)求抛物线的标准方程;
(2)设直线与交于两点.
①当时,求的面积;
②过点分别作抛物线的切线交于点,证明:点在定直线上.
【详解】(1)解:由题意,可设抛物线的标准方程为.,
因为点在抛物线上,可得,解得,
所以抛物线的标准方程为.
(2)解:①当时,直线,
联立方程组,整理得,
方程的判别式,
设,,则,,
所以,
又由到直线的距离,
所以的面积;
②联立方程组,整理得,
设,,则且,,
不妨设在第一象限,则在曲线上,则有,
则在处的切线方程为,
又由,可得在处的切线方程为,
同理可得,点在曲线上,则有,
则在处的切线方程为,且;
所以在处的切线方程为,
联立方程组,解得,所以点在定直线上.
13.(24-25高二下·上海松江·阶段练习)已知双曲线的渐近线上一点到左焦点的最短距离为.
(1)求双曲线的方程;
(2)O为坐标原点,直线与双曲线的左支交于A、B两点,与渐近线交于C、D两点,A与C在x轴的上方,B与D在x轴的下方.
①求实数t的取值范围.
②设、分别为的面积和的面积,求的取值范围.
【详解】(1)设双曲线的焦距为,且,
则到直线的距离为,解得,,
所以双曲线的方程为.
(2)(ⅰ)设,由,消去得,
则,,
由直线与双曲线左支交于两点,得,解得,
所以的取值范围为.
(ⅱ)由(ⅰ)知,,
原点到直线的距离,设,
由,消去得,则,
则,
于是,
令,则,
所以的取值范围为.
14.(24-25高二下·江苏南京·期中)已知椭圆的左焦点为,离心率为.
(1)求椭圆的方程;
(2)若O为坐标原点,椭圆C的右顶点为A,点E的坐标为,过点F的直线l与椭圆C交第一象限于点M,与线段AE交于点P.
(i)若的面积是1,求直线l的斜率;
(ii)若的面积与的面积之比为,求直线l的斜率.
【详解】(1)依题意,椭圆的半焦距,由离心率为,得,
所以椭圆方程为.
(2)(i)由点,得线段AE的方程为,设,
由的面积是1,得,而,
解得,,即点,又点.
所以直线l的斜率.
(ii)依题意,直线l的斜率存在且为正,设直线l的,点,
由的面积与的面积之比为,
得,而,则,
又点均在第一象限,因此,
由,解得,即,
则,,而,
因此,整理得,解得,
所以直线l的斜率为.
15.(24-25高二下·江苏南京·期中)已知椭圆的离心率为,左、右顶点分别为、,点、为椭圆上异于、的两点,面积的最大值为.
(1)求椭圆的方程;
(2)设直线、的斜率分别为、,且.
①求证:直线经过定点;
②设和的面积分别为、,求的最大值.
【详解】(1)当点为椭圆短轴顶点时,的面积取最大值,
且最大值为,
由题意可得,解得,
椭圆的标准方程为.
(2)
①证明:设点,、,,
若直线的斜率为零,则点、关于轴对称,则,不合乎题意;
设直线的方程为,由于直线不过椭圆的左、右顶点,则,
联立,消去可得,
由,得,
由韦达定理可得,,
则,
,
解得,
即直线的方程为,故直线过定点.
②由韦达定理可得,,
,
,令,则,
,
函数在上单调递增,
,当且仅当时,等号成立,
因此,的最大值为.
2
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$
第04讲:圆锥曲线压轴类型专题
【题型梳理】
【考点梳理】
考点一、弦长的求解方法
(1)当弦的两端点坐标易求时,可直接利用两点间的距离公式求解.
(2)当直线的斜率存在时,斜率为k的直线l与椭圆相交于A(x1,y1),B(x2,y2)两个不同的点,则弦长公式的常见形式有如下几种:|P1P2|=·,
考点二、求椭圆离心率的方法
①直接求出a,c的值,利用离心率公式e==直接求解.
②列出含有a,b,c的齐次方程(或不等式),借助于b2=a2-c2消去b,转化为含有e的方程(或不等式)求解.
考点三、焦点三角形的结论
椭圆上的点P(x0,y0)与两焦点构成的△PF1F2叫作焦点三角形.如图所示,设∠F1PF2=θ.
①|PF1|+|PF2|=2a.
②4c2=|PF1|2+|PF2|2-2|PF1||PF2|cos θ.
③焦点三角形的周长为2(a+c).
④S△PF1F2=|PF1||PF2|·sin θ=b2·=b2tan =c|y0|,当|y0|=b,即P为短轴端点时,S△PF1F2取最大值,为bc.
考点四.抛物线最值问题的求法
(1)求抛物线上一点到定直线的最小距离,可以利用点到直线的距离公式表示出所求的距离,再利用函数求最值的方法求解,亦可转化为抛物线过某点的切线与定直线平行时,两直线间的距离问题.
(2)求抛物线上一点到定点的最值问题,可以利用两点间的距离公式表示出所求距离,在利用函数求最值的方法求解时,要注意抛物线上点的设法及变量的取值范围.
【题型探究】
题型一:直线与圆锥曲线的位置关系
【例1】.(22-23高二下·上海浦东新·期中)已知椭圆,直线,则直线l与椭圆C的位置关系为( )
A.相交 B.相切 C.相离 D.不确定
【例2】.(23-24高二下·安徽六安·期末)过抛物线焦点的直线交于两点,特别地,当直线的倾斜角为时,.
(1)求抛物线的方程;
(2)已知点,若,求的面积(为坐标原点).
【例3】.(24-25高二上·河南驻马店·期中)已知双曲线的离心率为,焦点F到渐近线的距离为1.
(1)求双曲线E的标准方程;
(2)直线与双曲线E的左支交于不同两点,求实数k的取值范围.
题型二:圆锥曲线的中点弦问题
【例1】.(24-25高二上·四川宜宾·期中)已知A,B两点的坐标分别为,,直线AM,BM相交于点M,且它们的斜率之积是,点M形成的轨迹内有一点P,设某条弦过点P且以P为中点,那么这条弦所在直线的方程为( )
A. B.
C. D.
【例2】.(23-24高二上·天津和平·期末)直线l与双曲线交于A,B两点,线段AB的中点为点,则直线l的斜率为( )
A. B. C. D.
【例3】.(24-25高二上·江苏扬州·期中)已知斜率为的直线过双曲线的左焦点,且与的左,右两支分别交于,两点,设为坐标原点,为AB的中点,若是以FP为底边的等腰三角形,则双曲线的离心率为( )
A.2 B. C.3 D.
题型三:圆锥曲线的弦长问题
【例1】.(23-24高二上·贵州铜仁·阶段练习)已知椭圆,直线(其中)与椭圆相交于两点,为的中点,为坐标原点,.
(1)求的值;
(2)求的面积.
【例2】.(23-24高二上·山东烟台·期末)已知双曲线C与椭圆有公共焦点,其渐近线方程为.
(1)求双曲线C的标准方程;
(2)若直线与双曲线C交于A,B两点,且,求实数m的值.
【例3】.(22-23高二上·山东烟台·期末)已知双曲线与有相同的渐近线,为上一点.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)设双曲线的左、右焦点分别为、,过且倾斜角为的直线与相交于、两点,求的面积.
题型四:圆锥曲线的最值、范围问题
【例1】.(23-24高二上·四川成都·期末)已知椭圆的左右焦点分别为、,离心率为,点在椭圆上,且满足轴,.
(1)求椭圆的方程;
(2)若直线交椭圆于、两点,求(为原点)面积的最大值.
【例2】.(24-25高二下·上海徐汇·期中)已知点,,动点满足.
(1)求动点的轨迹方程;
(2)若动点的轨迹上存在两点关于直线对称,求的取值范围.
【例3】.(24-25高二下·江苏南京·期中)已知双曲线的两条渐近线互相垂直,且过点.
(1)求双曲线的方程;
(2)设过点的直线与相交于不同的两点,若的面积不小于,求直线斜率的取值范围.
题型五:圆锥曲线的向量问题
【例1】.(22-23高二上·天津·期中)已知椭圆的左、右焦点分别为、,上顶点为,长轴长为,若为正三角形.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)过点,斜率为的直线与椭圆相交,两点,求的长;
(3)过点的直线与椭圆相交于,两点,,直线的方程.
【例2】.(24-25高二上·湖北武汉·期末)已知直线与双曲线的右支交于不同的两点,.
(1)求实数的取值范围;
(2)直线与轴交于点,是否存在实数使得成立?若存在,求出实数的值;若不存在,请说明理由.
【例3】.(24-25高二上·河北唐山·期中)已知双曲线的离心率为,实轴长为2.
(1)求双曲线的标准方程
(2)设直线与双曲线交于两点,是否存在满足(其中为坐标原点)若存在,求出的值;若不存在,说明理由.
题型六:圆锥曲线的定点定值问题
【例1】.(24-25高二上·安徽黄山·期末)已知双曲线的离心率为,分别为其左、右顶点,点在上. 为直线上的动点,与双曲线的另一交点为,与双曲线的另一交点为.
(1)求双曲线的方程;
(2)证明:直线过定点.
【例2】.(2025·宁夏中卫·三模)已知双曲线C:的离心率为2,其右焦点F到一条渐近线的距离为.
(1)求双曲线C的方程;
(2)若直线:与双曲线C交于不同的两点A,B,且以线段为直径的圆经过点,证明:直线过定点.
【例3】.(23-24高二上·重庆·阶段练习)已知椭圆:的焦点与双曲线的焦点重合,椭圆的离心率为.
(1)求椭圆的方程;
(2)过点作斜率不为的直线,交椭圆于两点,点,若为定值,求点的坐标.
题型七:圆锥曲线的定直线问题
【例1】.(24-25高二上·黑龙江·期末)已知,分别是双曲线:的左、右顶点,,分别为其左、右焦点,实轴长为4,M,N为双曲线上异于顶点的任意两点,当经过原点时,直线与直线斜率之积为定值4.
(1)求双曲线C的方程;
(2)已知直线:,交双曲线的左、右两支于D,E两点.
①求m的取值范围;
②设直线与直线交于点Q,求证:点Q在定直线上.
【例2】.(23-24高二上·山东济南·阶段练习)已知抛物线:.
(1)过抛物线的焦点,且斜率为的直线交抛物线于,两点,求;
(2)直线过点且与抛物线交于,两点,过,分别作抛物线的切线,这两条切线交于点.证明:点在定直线上.
【例3】.(24-25高二上·山东烟台·期末)已知椭圆上的点到其右焦点的最大距离为3.
(1)求椭圆的方程;
(2)设椭圆的左、右顶点分别为,过点的直线与椭圆交于两点(异于).
①若的面积为,求直线的方程;
②若直线与直线交于点,证明:点在一条定直线上.
题型八:圆锥曲线压轴问题
【例1】.(25-26高二上·北京朝阳·期中)已知椭圆的离心率为,椭圆的四个顶点构成的四边形的面积是4,若直线过点且与椭圆交于不同的两点,.
(1)求椭圆的方程;
(2)若,求直线的方程.
【例2】.(25-26高二上·北京·期中)已知椭圆的方程为,长轴长为,短轴长为,为坐标原点.
(1)求椭圆的方程和离心率;
(2)设点,动点在轴上,动点在椭圆上,且在轴的右侧,若,求四边形面积的最小值.
【例3】.(25-26高二上·河南南阳·期中)已知A,B分别是椭圆C:()的左、右顶点,M,N是椭圆C上异于A,B的两个点,当四边形AMBN为菱形时,四边形AMBN的周长为,面积为4.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若MA,NB的斜率分别为,,且
①证明:直线MN过定点;
②若直线MA,NB交于点P,直线NA,MB交于点Q,求的最小值.
【高分达标】
1.(25-26高二上·北京·期中)椭圆E的方程为
(1)直接写出椭圆E的焦点坐标和长轴长;
(2)已知直线交椭圆E于A,B两点,且,求直线l的方程.
2.(22-23高二上·广东·期中)设圆的圆心为,直线过点且与轴不重合,交圆于、两点,过作的平行线交于点.
(1)证明:为定值,并求出点的轨迹方程;
(2)求上述轨迹中以为中点的弦所在的直线方程.
3.(25-26高二上·北京朝阳·期中)已知椭圆,它的短轴长为,一个焦点的坐标为,点的坐标为,且.
(1)求椭圆的方程及离心率;
(2)若过点的直线与椭圆相交于,两点,且,求直线的方程.
4.(25-26高二上·云南红河·期中)已知椭圆,的左、右焦点分别为、,过点的直线与椭圆交于,两点,是的中点.
(1)若,求直线的斜率;
(2)求面积的最大值.
5.(25-26高二上·广东清远·期中)已知椭圆:+=1内有一点,,分别为椭圆的左、右焦点,为椭圆上的一点,求:
(1)的最大值与最小值;
(2)的最小值.
6.(2025·北京·高考真题)已知椭圆的离心率为,椭圆E上的点到两焦点的距离之和为4.
(1)求椭圆E的方程;
(2)设O为坐标原点,点在椭圆E上,直线与直线,分别交于点A,B.设与的面积分别为,比较与的大小.
7.(25-26高二上·河南·期中)已知抛物线的焦点为,椭圆的右焦点为,离心率.
(1)求椭圆的方程;
(2)动直线恒过定点,过点作抛物线的切线与椭圆交于两点,求的面积.
8.(24-25高三下·云南昭通·期中)已知椭圆的离心率为,短轴长为.
(1)求的方程;
(2)过点的直线与交于两点,为坐标原点,,若,求.
9.(2025·全国·模拟预测)已知抛物线经过点,过点的直线与抛物线有两个不同的交点,且直线交轴于,直线交轴于.
(1)求抛物线的方程;
(2)①求直线的斜率的取值范围;
②若为原点,将上述两点坐标改为,且满足,其他条件不变,试探究是否为定值,并说明理由.
10.(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.
11.(24-25高二下·上海浦东新·期末)已知双曲线,其右顶点为,右焦点为.
(1)求以为焦点的抛物线的标准方程;
(2)已知点,设点是双曲线上任一点,求的最小值;
(3)设直线过点,其法向量为,若在双曲线上恰有三个点到直线的距离均为,求的值.
12.(24-25高二下·海南海口·期中)已知抛物线关于轴对称,它的顶点在原点,并且经过点.
(1)求抛物线的标准方程;
(2)设直线与交于两点.
①当时,求的面积;
②过点分别作抛物线的切线交于点,证明:点在定直线上.
13.(24-25高二下·上海松江·阶段练习)已知双曲线的渐近线上一点到左焦点的最短距离为.
(1)求双曲线的方程;
(2)O为坐标原点,直线与双曲线的左支交于A、B两点,与渐近线交于C、D两点,A与C在x轴的上方,B与D在x轴的下方.
①求实数t的取值范围.
②设、分别为的面积和的面积,求的取值范围.
14.(24-25高二下·江苏南京·期中)已知椭圆的左焦点为,离心率为.
(1)求椭圆的方程;
(2)若O为坐标原点,椭圆C的右顶点为A,点E的坐标为,过点F的直线l与椭圆C交第一象限于点M,与线段AE交于点P.
(i)若的面积是1,求直线l的斜率;
(ii)若的面积与的面积之比为,求直线l的斜率.
15.(24-25高二下·江苏南京·期中)已知椭圆的离心率为,左、右顶点分别为、,点、为椭圆上异于、的两点,面积的最大值为.
(1)求椭圆的方程;
(2)设直线、的斜率分别为、,且.
①求证:直线经过定点;
②设和的面积分别为、,求的最大值.
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