第八章 第八节 直线与圆锥曲线的位置关系-【优学精研】2026年高考数学一轮总复习教用word

2026-01-13
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第八节 直线与圆锥曲线的位置关系 课标要求 1.了解直线与圆锥曲线位置关系的判断方法. 2.掌握直线被圆锥曲线所截的弦长公式. 3.能利用方程及数形结合思想解决焦点弦、中点弦问题. 1. 直线与圆锥曲线的位置关系 位置关系 相离 相切 相交 椭圆 方程观点 Δ < 0 Δ = 0 Δ > 0 几何观点 没有交点 有一个交点 有两个交点 双曲线 方程 观点 二次方程 Δ < 0 Δ = 0 Δ > 0 一次方程 方程无解 方程有解 几何观点 没有交点 有一个交点,且直线与双曲线的渐近线不平行 有两个交点,或直线与双曲线的渐近线平行 位置关系 相离 相切 相交 抛物线 方程 观点 二次方程 Δ < 0 Δ = 0 Δ > 0 一次方程 方程有解 几何观点 没有交点 有一个交点,且直线与抛物线的对称轴不平行(重合) 有两个交点,或直线与抛物线的对称轴平行(重合) 2.直线与圆锥曲线相交弦 已知A(x1,y1),B(x2,y2),直线AB的斜率为k(k≠0). (1)弦长公式:|AB|= =|x1-x2|=  , 或|AB|=|y1-y2| =  . (2)直线与圆锥曲线相交的中点弦问题包括的类型 ①已知圆锥曲线内一点P,求过定点P且以P为中点的弦所在直线的方程;②利用已知条件求弦的中点;③求线段的垂直平分线方程;④对称问题. 1.若O为坐标原点,A(x1,y1),B(x2,y2)为平面直角坐标系的中任意两点,且O,A,B三点不共线,则S△OAB=|x1y2-x2y1|. 2.已知M,N是椭圆C:+=1(a>b>0)上的两点,点O为坐标原点,且P是M,N的中点,则kMN·kOP=-;若曲线为双曲线,则kMN·kOP=. 3.若曲线为抛物线,P(x0,y0)为弦MN的中点:kMN=(开口向右),kMN=-(开口向左),kMN=(开口向上),kMN=-(开口向下). 1.判断正误.(正确的画“√”,错误的画“×”) (1)过点(1,)的直线一定与椭圆+y2=1相交.( √ ) (2)直线与抛物线只有一个公共点,则该直线与抛物线相切.( × ) (3)与双曲线渐近线平行的直线一定与双曲线有公共点.( √ ) (4)圆锥曲线的通径是所有的焦点弦中最短的弦.( √ ) 2.(人A选一 P114例7改编)直线y=kx+2与椭圆+=1有且只有一个交点,则k的值是(  ) A.    B.-    C.±    D.± 解析:C 由得(2+3k2)x2+12kx+6=0,由题意知Δ=(12k)2-4×6×(2+3k2)=0,解得k=±,故选C. 3.(人A选一 P136练习3题改编)已知直线l:y=x-1与抛物线y2=4x交于A,B两点,则线段AB的长是(  ) A.2 B.4 C.8 D.16 解析:C 联立消去y整理得x2-6x+1=0,Δ>0,设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=6,又因直线y=x-1恰过y2=4x的焦点.所以|AB|=x1+x2+2=8,故选C. 4.(人A选一 P128习题13题改编)已知点A,B是双曲线C:-=1上的两点,线段AB的中点是M(3,2),则直线AB的斜率为(  ) A. B. C. D. 解析:D 法一 设A(x1,y1),B(x2,y2),∵点A,B是双曲线C上的两点,∴-=1,-=1,两式相减得=,∵M(3,2)是线段AB的中点,∴x1+x2=6,y1+y2=4,∴=,∴kAB==. 法二 由kAB·kOM==,得kAB=·=×=. 5.椭圆ax2+by2=1与直线y=1-x交于A,B两点,过原点与线段AB中点的直线的斜率为,则=  . 解析:设A(x1,y1),B(x2,y2),AB的中点M(x0,y0).结合题意,由点差法得=-=-1,所以=. 直线与圆锥曲线的位置关系(师生共研过关) (1)已知抛物线方程为y2=4x,过点P(0,2)的直线与抛物线只有一个交点,这样的直线有( D ) A.0条   B.1条   C.2条   D.3条 (2)若直线l:y=kx+2与曲线C:x2-y2=6(x>0)交于不同的两点,则k的取值范围是 (-,-1) . 解析:(1)因为点P(0,2)不在抛物线上,易知当直线斜率不存在时,直线方程为x=0,满足题意;当直线斜率k=0时,易知y=2满足条件;当直线斜率存在且k≠0时,设直线方程为y=kx+2,由整理得到k2x2+(4k-4)x+4=0,由解得k=.综上所述:满足条件的直线有3条.故选D. (2)联立方程组整理得(k2-1)x2+4kx+10=0,设方程(k2-1)x2+4kx+10=0的两根为x1,x2,因为直线y=kx+2与双曲线x2-y2=6(x>0)的右支交于不同的两点,则满足解得k<-1,又由解得-<k<-1,所以k的取值范围是(-,-1). 解题技法 1.直线与圆锥曲线有两个不同的公共点的判定:通常的方法是直线与圆锥曲线方程联立消元后得到一元二次方程,其中Δ>0;另一方面就是数形结合,如直线与双曲线有两个不同的公共点,可通过判定直线的斜率与双曲线渐近线的斜率的大小得到. 2.直线与圆锥曲线只有一个公共点,若直线与椭圆(圆)必相切;若直线与双曲线(抛物线)有两种可能情况(相切或相交). 1.直线kx-y+1=0(k∈R)与椭圆+=1恒有公共点,则实数m的取值范围为(  ) A.(1,4]         B.[1,4) C.[1,4)∪(4,+∞) D.(4,+∞) 解析:C 由于直线y=kx+1恒过点M(0,1),要使直线y=kx+1与椭圆+=1恒有公共点,只要M(0,1)在椭圆的内部或在椭圆上即可,即解得m≥1且m≠4,故实数m的取值范围为[1,4)∪(4,+∞).故选C. 2.若曲线y2=|x|+1与直线y=kx+b没有公共点,则k,b分别应满足的条件是 k=0,|b|<1 . 解析:法一 当k=0时,⇒b2=|x|+1≥1,∴只需|b|<1,方程b2=|x|+1无解,即k=0,|b|<1即可.当k≠0时,∵y=kx+b与y=kx平行,若y=kx与y2=|x|+1有公共点,则y=kx+b与y2=|x|+1也有公共点,⇒k2|x|2-|x|-1=0,Δ=1+4k2>0,∴有公共点.∴k=0,|b|<1. 法二 如图所示,当x≥0时,曲线为y2=x+1;当x<0时,曲线为y2=-x+1.当k=0时,y=b,-1<b<1时无公共点;当k≠0时,有公共点.∴k=0,|b|<1. 弦长问题(师生共研过关) (2025·宝鸡模拟)已知点B是圆C:(x-1)2+y2=16上的任意一点,点F(-1,0),线段BF的垂直平分线交BC于点P. (1)求动点P的轨迹E的方程; (2)直线l:y=2x+m与E交于点M,N,且|MN|=,求m的值. 解:(1)由条件可得|PC|+|PF|=|PC|+|PB|=|BC|=4>|FC|=2,所以动点P的轨迹E是以F,C为焦点的椭圆, 设其方程为+=1(a>b>0),所以2a=4,2c=2, 所以a=2,c=1,b=,所以方程为+=1. (2)设M(x1,y1),N(x2,y2),联立可得19x2+16mx+4m2-12=0, 所以由Δ=256m2-76(4m2-12)>0得m∈(-,),x1+x2=-,x1x2=, 因为|MN|== =,解得m=±1. 解题技法 1.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+=1(a>b>0)相交于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,弦中点M(x0,y0),则:①弦长l=|x1-x2|=|y1-y2|;②直线AB的斜率kAB=-. 2.注意两种特殊情况:(1)直线与椭圆的对称轴平行或垂直;(2)直线过椭圆的焦点. 1.已知椭圆C:+=1(a>b>0)的右焦点为F,左、右顶点分别为A,B,|FA|=3,|FB|=1,则直线y=x+被椭圆C截得的弦长为  . 解析:设椭圆的半焦距为c,由|FA|=3,|FB|=1,可得a+c=3,a-c=1,解得a=2,c=1,则b===,故椭圆的方程为+=1.联立y=x+和3x2+4y2=12,可得7x2+4x-11=0,设被椭圆C截得的弦的端点的横坐标分别为x1,x2,则x1+x2=-,x1x2=-,可得弦长为·=×=. 2.已知双曲线C:-=1的右焦点为F,过F的直线l与C交于A,B两点,若|AB|=5,则满足条件的l的条数为 3 . 解析:法一 ①若A,B都在右支上.当AB垂直于x轴时,AB最短.因为F(3,0),将x=3代入-=1得y=±,则|AB|=5,满足;②若A,B分别在两支上.因为a=2,所以两顶点的距离为2+2=4<5,所以满足|AB|=5的直线有2条,且关于x轴对称.综上有3条. 法二 设A(x1,y1),B(x2,y2),①若直线AB斜率不存在,因为F(3,0),将x=3代入-=1得y=±,则|AB|=5,满足;②若直线AB斜率存在,设AB:y=k(x-3),联立得(5-4k2)x2+24k2x-36k2-20=0,所以x1+x2=,x1x2=,所以|AB|=·|x1-x2|===5,解得k2=,即k=±.综上,满足条件的直线有3条. 中点弦问题(师生共研过关) 已知椭圆+=1(a>b>0)的一条弦所在的直线方程是2x-y+9=0,弦的中点坐标是M(-4,1),试求椭圆的离心率. 解:设直线2x-y+9=0与椭圆相交于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,弦的中点坐标是M(-4,1), 则x1+x2=-8,y1+y2=2, 直线AB的斜率k==2.由两式相减得+=0, ∴=-×=2,∴=, 故椭圆的离心率e===. 解题技法 中点弦问题常用的求解方法 (1)点差法:即设出弦的两端点坐标后,代入椭圆方程,并将两式相减,式中含有x1+x2,y1+y2,三个未知量,这样就直接联系了中点和直线的斜率,借用中点公式可求得斜率; (2)根与系数的关系:即联立直线与椭圆的方程得到方程组,化为一元二次方程后由根与系数的关系求解. 1.已知双曲线方程是x2-=1,过定点P(2,1)作直线交双曲线于P1,P2两点,并使P为P1P2的中点,则此直线方程是 y=4x-7 . 解析:由题得2x2-y2=2,设P1(x1,y1),P2(x2,y2),所以两式相减得2(x1+x2)(x1-x2)-(y1+y2)(y1-y2)=0,由题得x1+x2=4,y1+y2=2,所以8(x1-x2)-2(y1-y2)=0,因为x1≠x2,所以=k=4,所以直线的方程为y-1=4(x-2),即y=4x-7. 2.已知m∈R,在抛物线y2=4x上存在两个不同的点关于直线y=x+m对称,则m的取值范围是 (-∞,-3) . 解析:设抛物线上关于直线y=x+m对称的两点为A(x1,y1),B(x2,y2).则两式相减得(y1+y2)(y1-y2)=4(x1-x2),由条件可知,=-1,即y1+y2=-4,所以AB中点的纵坐标为-2,横坐标为-2-m,即中点坐标为(-2-m,-2).由题意可知,AB中点应在抛物线内,即(-2)2<4×(-2-m),得m<-3. 1.已知椭圆C:+=1,直线l:(m+2)x-(m+4)y+2-m=0(m∈R),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 解析:A 对于直线l:(m+2)x-(m+4)y+2-m=0,整理得m(x-y-1)+2(x-2y+1)=0,令解得故直线l过定点A(3,2).因为+=<1,则点A(3,2)在椭圆C的内部,所以直线l与椭圆C相交. 2.直线l过抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点,且与C交于A,B两点,若使|AB|=2的直线l有且仅有1条,则p=(  ) A. B. C.1 D.2 解析:C 由抛物线的对称性知,要使|AB|=2的直线l有且仅有1条,则AB必须垂直于x轴,故A,B两点坐标为(,±1),代入抛物线方程解得p=1. 3.直线x+4y+m=0交椭圆+y2=1于A,B两点,若线段AB中点的横坐标为1,则m=(  ) A.-2          B.-1 C.1 D.2 解析:A ∵x+4y+m=0,∴y=-x-,设A(x1,y1),B(x2,y2),则两式相减得=-=-,∵AB中点的横坐标为1,则纵坐标为,将(1,)代入直线y=-x-,解得m=-2. 4.已知点F1(-1,0),F2(1,0),直线l:y=x+2.若以F1,F2为焦点的椭圆C与直线l有公共点,则椭圆C的离心率的最大值为(  ) A.   B.   C.   D. 解析:A 设椭圆C:+=1(a>b>0),由题意知其左、右焦点分别是F1(-1,0),F2(1,0),可得c=1,联立得(a2+b2)x2+4a2x+4a2-a2b2=0,Δ=16a4-4(a2+b2)(4a2-a2b2)≥0,可得4a2-(2a2-1)(5-a2)≥0,解得a≥,e=≤=. 5.如图所示,已知抛物线C1:y2=4x和圆C2:(x-1)2+y2=1,直线l经过C1的焦点F,自下而上依次交C1和C2于A,B,C,D四点,则·=(  ) A. B. C.1 D.2 解析:C 设A(x1,y1),D(x2,y2),直线l:x=my+1.联立⇒y2-4my-4=0,所以y1y2=-4.由已知可得·=|AB|·|CD|,F(1,0),圆C2半径为1,因为|AB|=|AF|-1=x1+1-1=x1,同理可得|CD|=x2,所以|AB|·|CD|=x1x2=·==1. 6.〔多选〕(2024·德州二模)已知双曲线Γ:-=1(a>0,b>0)的离心率为e,过其右焦点F的直线l与Γ交于点A,B,下列结论正确的是(  ) A.若a=b,则e= B.|AB|的最小值为2a C.若满足|AB|=2a的直线l恰有一条,则e> D.若满足|AB|=2a的直线l恰有三条,则1<e< 解析:ACD 当a=b时,因为c2=a2+b2,所以e===,故A正确;当过其右焦点F的直线l与Γ交于左右两支时,|AB|的最小值为2a(此时A,B为双曲线的两顶点);当过其右焦点F的直线l与Γ交于同一支时,最短弦长为通径,即交点的横坐标为c,代入双曲线方程为-=1,解得y=±,此时弦长为,由于a不一定等于b,故B错误;若满足|AB|=2a的直线l恰有一条,由选项B可知直线与双曲线的两支分别相交,与同一支不相交,所以2a<⇒b2>a2,此时e===>,故C正确;若满足|AB|=2a的直线l恰有三条,则该直线与双曲线的两支分别相交,且有两条直线l与双曲线的同一支相交,所以2a>⇒b2<a2,所以e===<,又e>1,所以1<e<,故D正确.故选A、C、D. 7.在平面直角坐标系中,动点P在椭圆C:+=1上运动,则点P到直线x-y-5=0的距离的最大值为 5 . 解析:设直线x-y+m=0与椭圆+=1相切,联立消去y得25x2+32mx+16m2-144=0,∴Δ=(32m)2-4×25×(16m2-144)=0,解得m=5或m=-5,∴与直线x-y-5=0平行且与椭圆相切的直线方程为x-y+5=0,且两平行直线间的距离为d===5,∴点P到直线x-y-5=0的最大距离为5. 8.已知双曲线C:-=1的左、右焦点分别为F1,F2,直线y=x+m与C交于P,Q两点,当|PQ|最小时,四边形F1PF2Q的面积为 12 . 解析:设P(x1,y1),Q(x2,y2),由得x2-8mx-4m2-20=0,由根与系数的关系得x1+x2=8m,x1·x2=-4m2-20,所以|PQ|=·=·=4,当m=0时,|PQ|有最小值4.设F1(-3,0),F2(3,0)到直线y=x的距离分别为d1,d2,则d1==,d2==,所以四边形F1PF2Q的面积为S=+=|PQ|·(d1+d2)=×4×(+)=12. 9.已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,离心率为,长轴长为4. (1)求椭圆C的标准方程; (2)已知直线l过定点E(,0),若椭圆C上存在两点A,B关于直线l对称,求直线l的斜率k的取值范围. 解:(1)因为椭圆的离心率为e==,长轴长为2a=4, 解得a=2,c=1,则b2=3, 所以椭圆C的标准方程是+=1. (2)易知直线l的斜率存在, 设直线l的方程为y=k(x-),A(x1,y1),B(x2,y2), 当直线l的斜率k=0时,易得在椭圆C上有无数对A,B关于直线y=0对称; 当k≠0时,有kAB==-, 设AB中点的坐标为(x0,y0), 又两式相减得3(x1+x2)(x1-x2)=-4(y1+y2)(y1-y2),即3kx0=4y0, 又y0=k(x0-), 解得x0=1,y0=, 因为线段AB的中点在椭圆内部, 所以+<1,即+<1,解得-2<k<0或0<k<2, 综上,直线l的斜率k的取值范围为(-2,2). 10.已知椭圆C:+=1(a>)的离心率为,过点P(,)的直线与椭圆C交于A,B两点,且满足|PA|=|PB|,若M为直线AB上任意一点,O为坐标原点,则|OM|的最小值为(  ) A.1 B. C.2 D.2 解析:B 由题设,=,即=1-=1-=,可得a2=6>2,过点P(,)的直线与椭圆C交于A,B两点,且满足|PA|=|PB|,则P为线段AB的中点,所以xA+xB=3,yA+yB=1,又+=1,+=1,则+=0,即=-,所以=-=-1,故直线AB的方程为y-=-(x-),即x+y-2=0,所以|OM|的最小值为=. 11.已知点A(-,0),B(,0),若曲线(+)·(-)=0(a>0,b>0)上存在点P满足|PA|-|PB|=2,则下列选项中一定正确的是(  ) A.b<a+1 B.b>a C.b>a+1 D.b<a 解析:D 已知点A(-,0),B(,0)且|PA|-|PB|=2,根据双曲线的定义知,点P在双曲线的右支上,且2a1=2,c1=,所以b1==,所以双曲线的方程为x2-=1(x>0),其渐近线方程为y=±x,又(+)(-)=0即为-=0,即点P在直线y=±x上,曲线(+)(-)=0上存在点P满足|PA|-|PB|=2,即直线y=±x与双曲线x2-=1(x>0)相交,所以<,即b<a,故选D. 12.〔多选〕(2025·滨州二模)已知点A,B,C都在双曲线Γ:-=1(a>0,b>0)上,点A(x1,y1)在第一象限,点C(x2,y2)在第四象限,A,B关于原点对称,AB⊥AC,过A作垂直于x轴的直线分别交Γ,BC于点D,E.若2=3,则下列结论正确的是(  ) A.点E的纵坐标为-y1 B.=- C.=- D.双曲线Γ的离心率为 解析:ABD 对于A,由题意得B(-x1,-y1),D(x1,-y1),设E(x1,y0),=(0,-2y1),=(0,y0+y1),因为2=3,所以-4y1=3(y0+y1),解得y0=-y1,E(x1,-y1),故A正确;对于B,因为AB⊥AC,所以kAB·kAC=-1,所以·=-1,所以=-,故B正确;对于C,因为B,E,C三点共线,B(-x1,-y1),C(x2,y2),E(x1,-y1),所以kBC=kBE,则===-,故C错误;对于D,因为A(x1,y1),C(x2,y2)在双曲线上,所以=(-a2),=(-a2),kCB·kCA=·===,因为AB⊥AC, 即kCB·(-)=,其中kCB=kBE===-,kAB=,所以-·(-)==,则e===,故D正确.故选A、B、D. 13.(创新设问方式)(2025·上饶一模)已知抛物线C:y=x2,则过抛物线C的焦点,弦长为整数且不超过2 025的直线的条数是 4 039 . 解析:由抛物线C:y=x2,可得2p=6,根据抛物线几何性质得通径长为2p=6,又2 025-6=2 019,所以根据对称性知,弦长为整数且不超过2 025的直线的条数是2 019×2+1=4 039. 14.(2024·新高考Ⅰ卷16题)已知A(0,3)和P(3,)为椭圆C:+=1(a>b>0)上两点. (1)求C的离心率; (2)若过P的直线l交C于另一点B,且△ABP的面积为9,求l的方程. 解:(1)由题意得 解得 所以e===. (2)法一 kAP==-,则直线AP的方程为y=-x+3, 即x+2y-6=0, |AP|==, 由(1)知C:+=1, 设点B到直线AP的距离为d, 则d==, 则将直线AP沿着与AP垂直的方向平移个单位长度即可, 此时该平行线与椭圆的交点即为点B, 设该平行线的方程为:x+2y+m=0, 则=, 解得m=6或m=-18, 当m=6时,联立 解得或 即B(0,-3)或(-3,-), 当B(0,-3)时,此时kl=,直线l的方程为y=x-3, 即3x-2y-6=0, 当B(-3,-)时,此时kl=,直线l的方程为y=x,即x-2y=0, 当m=-18时,联立得2y2-27y+117=0, Δ=272-4×2×117=-207<0,此时该直线与椭圆无交点. 综上直线l的方程为3x-2y-6=0或x-2y=0. 法二 同法一得到直线AP的方程为x+2y-6=0, 点B到直线AP的距离d=, 设B(x0,y0),则 解得或 即B(0,-3)或(-3,-),以下同法一. 15.(创新考法)(2025·汕头模拟)已知点M(x0,y0)为双曲线-y2=1上的动点. (1)判断直线-y0y=1与双曲线的公共点个数,并说明理由; (2)①如果把(1)的结论推广到一般双曲线,你能得到什么相应的结论?请写出你的结论,不必证明; ②将双曲线C:-=1(a>0,b>0)的两条渐近线称为“退化的双曲线”,其方程为-=0,请利用该方程证明如下命题:若T(m,n)为双曲线C上一点,直线l:-=1与C的两条渐近线分别交于点P、Q,则T为线段PQ的中点. 解:(1)直线与双曲线只有1个公共点. 理由:∵点M(x0,y0)在双曲线-y2=1上,∴-=1(ⅰ),由得(-)x2+x0x-(1+)=0,将(ⅰ)式代入,整理得x2-2x0x+=0,∵Δ=4-4=0,∴该直线与双曲线有且只有1个公共点. (2)①过双曲线-=1(a>0,b>0)上一点(x0,y0)的切线方程为-=1. ②证明:当n=0时,直线l的斜率不存在,此时T为双曲线与x轴的交点, 由对称性知,点T为线段PQ的中点, 当n≠0时,设P(x1,y1),Q(x2,y2),线段PQ的中点N(t,s), 由得(-)x2+2mx-a2=0,由-=1将上式整理得x2-2mx+a2=0,∴t==m,又∵-=1, ∴s=(-1)=n,则N(m,n), ∴点T与点N重合,∴点T为线段PQ的中点. 综上,点T为线段PQ的中点. 1 / 3 学科网(北京)股份有限公司 $

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第八章 第八节 直线与圆锥曲线的位置关系-【优学精研】2026年高考数学一轮总复习教用word
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