内容正文:
第2讲 小题研透——圆锥曲线的方程与性质
备|考|领|航
一、考情分析
高频考点
高考预测
椭圆、双曲线、抛物线的标准方程(曲线的定义、求曲线方程、参数)
高考对这部分知识的考查侧重三个方面:一是求圆锥曲线的标准方程;二是求椭圆的离心率、双曲线的离心率以及渐近线问题;三是抛物线的性质及应用问题.注意数形结合、转化与化归思想的应用
椭圆、双曲线、抛物线的几何性质(离心率、双曲线的渐近线等)
二、真题感悟
1.(2024·新高考Ⅱ卷5题)(椭圆的标准方程)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)
解析:A 设点M(x,y),则P(x,y0),P'(x,0),因为M为PP'的中点,所以y0=2y,即P(x,2y),又P在圆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.
2.(2023·新高考Ⅰ卷5题)(椭圆的标准方程及性质)设椭圆C1:+y2=1(a>1),C2:+y2=1的离心率分别为e1,e2,若e2=e1,则a=( )
A. B. C. D.
解析:A 法一 由题意知e1=,e2==,因为e2=e1,所以=×,得a=.故选A.
法二 代入验证,若a=,则e1===,又e2=,所以e2=e1,所以a=符合题意,由于是单选题,故选A.
3.(多选)(2023·新高考Ⅱ卷10题)(抛物线的定义及几何性质)设O为坐标原点,直线y=-(x-1)过抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点,且与C交于M,N两点,l为C的准线,则( )
A.p=2
B.|MN|=
C.以MN为直径的圆与l相切
D.△OMN为等腰三角形
解析:AC 由于y2=2px的焦点为(,0),直线y=-(x-1)过焦点,所以-(-1)=0,解得p=2,A正确;联立消去y得3x2-10x+3=0,设M(x1,y1),N(x2,y2),则x1+x2=,所以|MN|=x1+x2+p=,B不正确;以MN为直径的圆的圆心的横坐标为=,圆心到准线l的距离d=+1==|MN|,故以MN为直径的圆与l相切,C正确;不妨令点M在第一象限,由3x2-10x+3=0得x1=,x2=3,所以y1=,y2=-2,所以|ON|==,|OM|==,又|MN|=,所以△OMN不是等腰三角形,D不正确.故选A、C.
4.(2024·新高考Ⅰ卷12题)(双曲线的标准方程及性质)设双曲线C:-=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,过F2作平行于y轴的直线交C于A,B两点,若|F1A|=13,|AB|=10,则C的离心率为.
解析:法一 如图,由题意得|AB|=10,|AF2|=5,又AB∥y轴,故∠AF2F1=90°,由|AF1|=13,得|F1F2|=12,故c=6,由双曲线的定义知,|AF1|-|AF2|=2a,得2a=8,a=4,故e==.
法二 由题可知A,B,F2三点横坐标相等,设A在第一象限,将x=c代入-=1,得y=±,即A(c,),B(c,-),故|AB|==10,|AF2|==5,又|AF1|-|AF2|=2a,得|AF1|=|AF2|+2a=2a+5=13,解得a=4,代入=5得b2=20,故c2=a2+b2=36,即c=6,所以e===.
重|难|排|查
1.圆锥曲线的定义
(1)椭圆:|MF1|+|MF2|=2a(2a>|F1F2|);
(2)双曲线:||MF1|-|MF2||=2a(0<2a<|F1F2|);
(3)抛物线:|MF|=d(d为M点到准线的距离).
2.圆锥曲线中的重要性质
(1)椭圆、双曲线中a,b,c之间的关系
①在椭圆中:a2=b2+c2,离心率为e==;
②在双曲线中:c2=a2+b2,离心率为e==.
(2)双曲线的渐近线方程与焦点坐标
①双曲线-=1(a>0,b>0)的渐近线方程为y=±x,焦点坐标为F1(-c,0),F2(c,0);
②双曲线-=1(a>0,b>0)的渐近线方程为y=±x,焦点坐标为F1(0,-c),F2(0,c).
(3)抛物线的焦点坐标与准线方程
①抛物线y2=±2px(p>0)的焦点坐标为(±,0),准线方程为x=∓;
②抛物线x2=±2py(p>0)的焦点坐标为(0,±),准线方程为y=∓.
易错提醒 (1)易混淆椭圆的标准方程与双曲线的标准方程中a,b,c三者之间的关系,导致计算错误;(2)已知双曲线的渐近线方程求双曲线的离心率时,易忽视讨论焦点所在坐标轴导致漏解.
圆锥曲线的定义及标准方程
【例1】 (1)已知抛物线C:y2=8x的焦点为F,点M在C上.若M到直线x=-3的距离为5,则|MF|=( D )
A.7 B.6
C.5 D.4
(2)(2024·天津高考8题)已知双曲线-=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,P是双曲线右支上一点,且直线PF2的斜率为2,△PF1F2是面积为8的直角三角形,则双曲线的方程为( C )
A.-=1 B.-=1
C.-=1 D.-=1
解析:(1)因为抛物线C:y2=8x的焦点为F(2,0),准线方程为x=-2,点M在C上,所以点M到准线x=-2的距离为|MF|,又M到直线x=-3的距离为5,即|MF|+1=5,故|MF|=4.故选D.
(2)由题意可知,∠F1PF2=90°,又直线PF2的斜率为2,可得tan∠PF2F1==2,根据双曲线定义|PF1|-|PF2|=2a,得|PF1|=4a,|PF2|=2a,=|PF1||PF2|=×4a×2a=4a2,又=8,所以a2=2,所以|F1F2|2=|PF1|2+|PF2|2=(4a)2+(2a)2=20a2=40.又|F1F2|2=4c2,所以c2=10,又a2+b2=c2,所以b2=8,所以双曲线的方程为-=1,故选C.
感悟提升
求圆锥曲线标准方程的步骤
(1)设方程:确定圆锥曲线的焦点位置,设出标准方程;
(2)求方程:利用待定系数法求出方程中的系数.特别地,当焦点位置无法确定时,抛物线方程常设为y2=2ax或x2=2ay(a≠0),椭圆方程常设为mx2+ny2=1(m>0,n>0,且m≠n),双曲线方程常设为mx2-ny2=1(mn>0).
提醒 (1)双曲线的定义中注意“绝对值”;(2)确定圆锥曲线方程时需注意焦点位置.
1.(2024·江南十校联考信息卷)与椭圆9x2+4y2=36有相同焦点,且满足短半轴长为2的椭圆方程是( )
A.+=1 B.+=1
C.+=1 D.+=1
解析:B 椭圆9x2+4y2=36化成标准方程为+=1,焦点在y轴上,设所求椭圆方程为+=1(a>b>0),依题意有所以a2=25,b2=20,所求椭圆方程为+=1.故选B.
2.(2024·浙江9+1联盟联考)应用抛物线和双曲线的光学性质,可以设计制造反射式天文望远镜,这种望远镜的特点是,镜筒可以很短而观察天体运动又很清楚.某天文仪器厂设计制造的一种反射式望远镜,其光学系统的原理如图(中心截口示意图)所示.其中,一个反射镜PO1Q弧所在的曲线为抛物线,另一个反射镜MO2N弧所在的曲线为双曲线一个分支.已知F1,F2是双曲线的两个焦点,其中F2同时又是抛物线的焦点,且∠NF2F1=45°,tan∠NF1F2=,△NF1F2的面积为10,|O1F2|=8,则抛物线方程为y2=32(x+3).
解析:设F1(-c,0),F2(c,0),N(x0,y0)(x0>0,y0>0).由tan∠NF1F2=,∠NF2F1=45°,有解得x0=c,y0=c,由=|F1F2|y0=c2=10,解得c=5,则由|O1F2|=8,得O1(-3,0),故抛物线方程为y2=32(x+3).
椭圆、双曲线的几何性质
【例2】 (1)(2024·聊城二模)已知双曲线C:-=1(a>0,b>0)的右焦点为F,一条渐近线的方程为y=2x,若直线y=kx与C在第一象限内的交点为P,且PF⊥x轴,则k=( C )
A. B.
C. D.
(2)(多选)(2024·长沙新高考适应性考试)某彗星的运行轨道是以太阳为一个焦点的椭圆.测得轨道的近日点(距离太阳最近的点)与太阳中心的距离为d1,远日点(距离太阳最远的点)与太阳中心的距离为d2,并且近日点、远日点及太阳中心在同一条直线上,则( BC )
A.轨道的焦距为d2+d1 B.轨道的离心率为
C.轨道的短轴长为2 D.当越大时,轨道越扁
解析:(1)因为双曲线C:-=1(a>0,b>0)的渐近线方程为y=±x,依题意有=2,即b=2a⇒c=a,又右焦点为F(c,0),且PF⊥x轴,所以P(c,),所以k=kOP====,故选C.
(2)设该椭圆的长半轴长为a,短半轴长为b,半焦距为c,由题意可知a-c=d1,a+c=d2,所以a=,c=,b2=a2-c2=d1d2,即b=,椭圆的焦距为d2-d1,离心率e==,短轴长为2b=2,所以A错误,B、C正确;因为e=====-1+,所以当越大时,椭圆的离心率e越小,即椭圆越圆,所以D错误.综上,选B、C.
感悟提升
1.椭圆、双曲线的离心率(范围)的求法
求椭圆、双曲线的离心率(范围),关键是根据已知条件确定a,b,c的等量关系或不等关系,然后把b用a,c代换,求的值.
2.双曲线的渐近线的求法及用法
(1)求法:把双曲线标准方程等号右边的1改为零,分解因式可得;
(2)用法:①可得或的值;②利用渐近线方程设所求双曲线的方程.
1.(2024·菏泽三模)已知F(c,0)为双曲线C:-=1(a>0,b>0)的右焦点,直线x=c与C的两条渐近线分别交于A,B两点,O为坐标原点,△OAB是面积为4的直角三角形,则C的方程为( )
A.x2-y2=1 B.-=1
C.-=1 D.-=1
解析:B 由△OAB为直角三角形,及双曲线的对称性知OA⊥OB,且|OA|=|OB|,则C的渐近线方程为y=±x,即a=b,由△OAB的面积为4,得×2c×c=4,解得c=2,又a2+b2=c2=4,因此a=b=,所以C的方程为-=1.故选B.
2.(2024·广州综合测试)设B,F2分别是椭圆C:+=1(a>b>0)的右顶点和上焦点,点P在C上,且=2,则C的离心率为( )
A. B.
C. D.
解析:A 由题意,得B(b,0),F2(0,c),则=(-b,c).设P(x,y),则=(x,y-c).由=2,得所以因为点P在椭圆C上,所以+=1,所以=,所以e==,故选A.
抛物线的几何性质
【例3】 (2024·菏泽三模)已知抛物线C:y2=8x,点P在C的准线上,过C的焦点F的直线与C相交于A,B两点,则|AB|的最小值为8,若△ABP为等边三角形,则|AB|=24.
解析:由已知得F(2,0),准线方程为x=-2,设直线AB的方程为x=my+2,A(x1,y1),B(x2,y2),弦AB的中点M(x0,y0),如图1所示,联立消去x并整理得y2-8my-16=0,则y1+y2=8m,y1y2=-16,所以x1+x2=m(y1+y2)+4=8m2+4,所以x0==4m2+2,y0==4m,即M(4m2+2,4m),所以|AB|=x1+x2+4=8m2+8.故当m=0时,|AB|min=8.若△ABP为等边三角形,则m≠0,如图2所示,
则设直线PM的方程为y-4m=-m(x-4m2-2),即y=-mx+4m3+6m,所以点P(-2,4m3+8m),又|PM|=|AB|,所以(4m2+4)2+(4m+4m3)2=(8m2+8)2,解得m2=2,所以|AB|=8m2+8=24.
感悟提升
利用抛物线的几何性质解题时,要注意利用定义构造与焦半径相关的几何图形(如三角形、直角梯形等)来沟通已知量与p的关系,灵活运用抛物线的焦点弦的特殊结论,使问题简单化且减少数学运算.
1.已知直线x+2y+2=0与抛物线C:y2=ax相切,则C的焦点坐标为( )
A.(-,0) B.(-1,0)
C.(,0) D.(1,0)
解析:C 依题意,联立消去x,得y2+2ay+2a=0,则Δ=4a2-8a=0,由a≠0,所以a=2,故抛物线C的方程为y2=2x,则其焦点坐标为(,0).故选C.
2.抛物线C:y2=2px(p>0)在其上一点处的切线方程为y-x-1=0,点A,B为C上两动点,且|AB|=6,则AB的中点M到y轴距离的取值范围为( )
A.[2,+∞) B.[,+∞)
C.[3,+∞) D.[,+∞)
解析:A 依题意,因切线斜率为1,故切点必在第一象限,设切点为(,y0),由y=求导可得y'=,依题,=1,化简得y0=p,故切点为(,p),代入y-x-1=0中,解得p=2,故C:y2=4x.如图,设点A(x1,y1),B(x2,y2),则M(,),点M到y轴的距离为d==-1=-1≥-1=2,当且仅当线段AB经过点F时,等号成立.故AB的中点M到y轴距离的取值范围为[2,+∞).故选A.
1.(2024·蚌埠第三次质量检测)已知曲线C:+=1(m≠0),则“m∈(0,4)”是“曲线C的焦点在x轴上”的( )
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充要条件
D.既不充分也不必要条件
解析:A 若m∈(0,4),则曲线C:+=1表示焦点在x轴上的椭圆,故充分性成立;若曲线C的焦点在x轴上,也有可能是m<0,此时曲线C表示焦点在x轴上的双曲线,故必要性不成立,故选A.
2.已知椭圆E:+=1的两焦点分别为F1,F2,A是椭圆E上一点,当△F1AF2的面积取得最大值时,∠F1AF2=( )
A. B. C. D.
解析:C 由题意得b=,c==1,所以|F1F2|=2c=2,所以=×2×|yA|=|yA|,则当|yA|最大时,△F1AF2面积最大,此时点A为椭圆的上顶点或下顶点,则tan∠F1AO==,因为∠F1AO∈(0,),所以∠F1AO=,所以∠F1AF2=.故选C.
3.已知直线l:x-y-6=0经过双曲线C:-=1(a>0,b>0)的焦点,且与双曲线C的一条渐近线平行,则C的实轴长为( )
A.4 B.4
C.2 D.2
解析:A 由题意知直线l过点(6,0),则c=6.∵直线l与双曲线C的一条渐近线平行,∴=,∴b=,∴c2=a2+b2==36,得a=2,∴C的实轴长为4.
4.(多选)如图所示,一个底面半径为的圆柱被与其底面成45°角的平面所截,截面是一个椭圆,则下列说法正确的是( )
A.椭圆的长轴长为4
B.椭圆的离心率为
C.椭圆的方程可以为+=1
D.椭圆上的点到焦点的距离的最小值为2-
解析:ACD 圆柱的底面半径是,直径是2,所以椭圆的长轴长2a==4,a=2,A正确;短轴长2b=2,b=,则c= =,离心率e==,B错误;建立适当的坐标系,椭圆的方程可以为+=1,C正确;椭圆上的点到焦点的距离的最小值是a-c=2-,D正确.故选A、C、D.
5.(2024·北京高考13题)若直线y=k(x-3)与双曲线-y2=1只有一个公共点,则k的一个取值为(答案不唯一).
解析:由题意,知该双曲线的渐近线方程为y=±x,直线y=k(x-3)过定点(3,0).因为点(3,0)在双曲线内,所以要使过该点的直线与双曲线只有一个公共点,则该直线与双曲线的渐近线平行,所以k=±.
6.(2024·湖北十一校联考)已知F是抛物线C:y2=8x的焦点,过抛物线C上一点M作其准线的垂线,垂足为N,若∠NFM=,则点M的横坐标为6.
解析:如图,由抛物线的定义知,|MN|=|MF|,所以∠MNF=∠MFN=∠NFO=,△MFN为正三角形.因为2p=8,所以p=4,所以|NF|==2p=8,所以|MF|=|NF|=8,又|MF|=xM+=xM+2,所以xM=6.
7.(2024·安庆二模)设F是椭圆C:+=1的一个焦点,过椭圆C中心的直线交椭圆于P,Q两点,则△PQF的周长的最小值为( )
A.12 B.14
C.16 D.18
解析:C 由椭圆的对称性可知P,Q两点关于原点对称,设椭圆的另一个焦点为F1,则四边形PFQF1为平行四边形,由椭圆定义可知|PF|+|PF1|+|QF|+|QF1|=4a=20,又|PF|=|QF1|,|PF1|=|QF|,所以|PF|+|QF|=10,又PQ过原点,所以|PQ|min=2b=6,所以△PQF的周长的最小值为10+6=16.故选C.
8.(2024·济洛平许第三次质量检测)过抛物线y2=4x的焦点F作斜率为k的直线与抛物线交于A,B两点,点M的坐标为(-1,1),若·=0,则k=( )
A.1 B.2 C.3 D.4
解析:B 由题知抛物线y2=4x的焦点F(1,0),则直线方程为y=k(x-1),联立消去x得ky2-4y-4k=0,设A(x1,y1),B(x2,y2),则y1+y2=,y1y2=-4,则x1+x2=+2=,x1x2==1,又因为·=0,所以(x1+1,y1-1)·(x2+1,y2-1)=x1x2+x1+x2+1+y1y2-(y1+y2)+1=0,所以1++1-4-+1=0,解得k=2,故选B.
9.(2024·苏州3月适应性考试)在平面直角坐标系xOy中,设直线l:x+y+1=0与双曲线C:-=1(a>0,b>0)的两条渐近线都相交且交点都在y轴左侧,则双曲线C的离心率e的取值范围是( )
A.(0,) B.(1,)
C.(0,) D.(1,)
解析:B 因为双曲线C:-=1(a>0,b>0)的两条渐近线方程为y=±x,又l:x+y+1=0与双曲线的两条渐近线都相交且交点都在y轴左侧,由图知,->-1,即<1,所以离心率e===<=,又e>1,所以1<e<,故选B.
10.抛物线y2=2px(p>0)的焦点为F,直线l过点F且与抛物线交于点M,N(点N在x轴上方),点E为x轴上F右侧的一点,如图所示,若|NF|=|EF|=3|MF|,S△MNE=12,则p=( )
A.1 B.2 C.3 D.9
解析:C 设N(x1,y1),M(x2,y2),F(,0),由=3,得又⇒则-9=2p(x1-9x2),即(y1+3y2)(y1-3y2)=2p(x1-9x2),所以x1-9x2=0.由⇒则N(p,p),M(p,-p),所以kMN=,即∠NFE=60°,又|NF|=|FE|=2p,所以S△NFE=×2p×2p×=p2,又S△MNE=S△NFE,所以×p2=12⇒p=3.
11.(多选)(2024·新高考Ⅱ卷10题)抛物线C:y2=4x的准线为l,P为C上动点.过P作☉A:x2+(y-4)2=1的一条切线,Q为切点.过P作l的垂线,垂足为B.则( )
A.l与☉A相切
B.当P,A,B三点共线时,|PQ|=
C.当|PB|=2时,PA⊥AB
D.满足|PA|=|PB|的点P有且仅有2个
解析:ABD 对于A,易知l:x=-1,故l与☉A相切,A正确;对于B,A(0,4),☉A的半径r=1,当P,A,B三点共线时,P(4,4),所以|PA|=4,|PQ|===,故B正确;对于C,当|PB|=2时,P(1,2),B(-1,2)或P(1,-2),B(-1,-2),易知PA与AB不垂直,故C错误;对于D,法一(直接法) 设P(,t),由PB⊥l可得B(-1,t),又A(0,4),|PA|=|PB|,根据两点间的距离公式,=+1,整理得t2-16t+30=0,Δ=162-4×30=136>0,则关于t的方程有两个解,即存在两个这样的P点,D选项正确.故选A、B、D.
法二(利用抛物线定义转化) 根据抛物线的定义,|PB|=|PF|,这里F(1,0),于是|PA|=|PB|时P点的存在性问题转化成|PA|=|PF|时P点的存在性问题,A(0,4),F(1,0),AF中点(,2),AF中垂线的斜率为-=,于是AF的中垂线方程为:y=x+,与抛物线y2=4x联立可得y2-16y+30=0,Δ=162-4×30=136>0,即AF的中垂线和抛物线有两个交点,即存在两个P点,使得|PA|=|PF|,D选项正确.
12.(多选)(2024·合肥第一次质量检测)已知椭圆C:+=1的左、右顶点分别为A,B,左焦点为F,M为C上异于A,B的一点,过点M且垂直于x轴的直线与C的另一个交点为N,交x轴于点T,则( )
A.存在点M,使∠AMB=120° B.·=2·
C.·的最小值为- D.△FMN周长的最大值为8
解析:BCD 对于A,设椭圆的上顶点为E,则在Rt△BOE中,tan∠OEB===<,则∠AEB<120°,故A错误;对于B,设M(m,n),则T(m,0),N(m,-n),且+=1,即4-m2=2n2,又A(-2,0),B(2,0),则·=(-2-m,0)·(2-m,0)=-(2+m)(2-m)=-(4-m2)=-2n2,又2·=-2n2,故·=2·,则B正确;对于C,F(-,0),·=(m+,n)·(m+,-n)=(m+)2-n2=(m+)2-=+2m,-2<m<2,则当m=-时,·取最小值-,故C正确;
对于D,设椭圆的右焦点为F',△FMN的周长为:|MF|+|NF|+|MN|=4-|MF'|+4-|NF'|+|MN|=8-(|MF'|+|MF'|-|MN|)≤8,当且仅当M,N,F'三点共线时,等号成立,故D正确,故选B、C、D.
13.(2024·阜阳一模)抛物线C1:y2=2px(p>0)绕其顶点逆时针旋转θ(0<θ<)之后,得到抛物线C2,其准线方程为x+y+4=0,则抛物线C1的焦点坐标为(2,0).
解析:由抛物线C1:y2=2px(p>0)绕其顶点逆时针旋转θ(0<θ<)之后,得到抛物线C2,易知C1的焦点到其准线的距离d1与C2的焦点到其准线的距离d2相等.由抛物线C2的顶点到其准线的距离与到其焦点的距离相等,又抛物线C2的顶点到其准线的距离为=2,则d1=d2=2×2=4,即p=4,所以抛物线C1的焦点坐标为(2,0).
14.已知椭圆C:+=1(a>b>0),其左、右焦点分别为F1,F2,其离心率为e=,点P为该椭圆上一点,且满足∠F1PF2=,已知△F1PF2的内切圆的面积为3π,则该椭圆的长轴长为12.
解析:由e=,得=,即a=2c,①.设△F1PF2的内切圆的半径为r,因为△F1PF2的内切圆的面积为3π,所以πr2=3π,解得r=(舍负),在△F1PF2中,根据椭圆的定义及焦点三角形的面积公式,知=b2tan=r(2a+2c),即b2=(a+c),②.又a2=b2+c2,③.联立①②③得c=3,a=6,b=3,所以该椭圆的长轴长为2a=2×6=12.
15.(2024·太原高三模拟考试)已知双曲线x2-=1的左、右焦点分别是F1,F2,点P在双曲线C上,且满足·=9,则点P到双曲线C两条渐近线的距离之和为2.
解析:由题意可知,F1(-2,0),F2(2,0),由双曲线的对称性,不妨设点P在双曲线的第一象限内,设P(x0,y0),且x0>0,y0>0,则=(x0+2,y0),=(x0-2,y0).由·=9,得-4+=9,即+=13 ①.又点P在双曲线上,所以-=1 ②,由①②得即P(2,3).又双曲线x2-=1的渐近线方程为y=±x,化为一般式为x-y=0,x+y=0,则点P(2,3)到两条渐近线的距离之和为+=2.
16.(2024·浙江数海漫游模拟)已知F是椭圆C:+=1的左焦点,点M在C上,N在圆P:x2+(y-3)2=2x上,则|MF|-|MN|的最大值为2.
解析:由圆P:x2+(y-3)2=2x,可得(x-1)2+(y-3)2=1,可得圆P的圆心坐标为P(1,3),半径r=1,由椭圆C:+=1,可得a=2,设椭圆的右焦点为F1(1,0),根据椭圆的定义可得|MF|=2a-|MF1|,所以|MF|-|MN|=2a-(|MF1|+|MN|),又由|MN|min=|MP|min-r,如图所示,
当点P,M,N,F1四点共线时,即P,N',M',F1时,|MF1|+|MN|取得最小值,(|MF1|+|MN|)min=(|MF1|+|MP|)min-r=|PF1|-r=3-1=2,所以(|MF|-|MN|)max=2×2-2=2.
17.两光滑的曲线相切,那么它们在公共点处的切线相同.如图所示,一列圆Cn:x2+(y-an)2=(an>0,rn>0,n=1,2,…)逐个外切,且均与曲线y=x2相切,若r1=1,则a1=,rn=n.
解析:由题意得y'=2x,圆C1的圆心为(0,a1),半径r1=1,设圆C1与曲线y=x2相切于点(x1,)(x1≠0),则解得a1=.圆Cn的圆心为(0,an),半径为rn,设圆Cn与曲线y=x2相切于点(xn,)(xn≠0),则解得an=+,又an+1=an+rn+rn+1,所以+=++rn+rn+1,则(rn+1-)2=(rn+)2,因为rn≥1,所以rn+1=rn+1,所以{rn}是以1为首项,1为公差的等差数列,所以rn=n.
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