内容正文:
专题3.2 直线与圆锥曲线的位置关系(期末复习讲义)
核心考点
复习目标
考情规律
直线与圆锥曲线位置关系的判断
1、能熟练联立直线与椭圆、双曲线、抛物线方程,通过判别式Δ判断相交、相切、相离三种位置关系;
2、能处理直线斜率不存在的特殊情况
基础必考点,多以选择/填空形式出现,也常作为解答题第一问;高频易错点:遗漏直线斜率不存在的情况、未将方程化为标准形式就计算判别式
弦长问题求解
1、能熟练运用“设而不求”思想,结合韦达定理推导并应用弦长公式;
2、能区分焦点弦与普通弦,灵活处理斜率不存在时的弦长计算
高频考点,解答题核心得分点;命题趋势:常与椭圆、抛物线结合考查,偶尔涉及双曲线;易错点:弦长公式记错系数、未验证判别式Δ>0导致增解
中点弦问题求解
1、能运用点差法或韦达定理求解椭圆、双曲线、抛物线的中点弦方程;
2、能根据中点弦存在性验证参数范围
中档难度考点,选择/填空压轴题及解答题常考;高频易错点:使用点差法时忽略检验中点在曲线内部(椭圆/双曲线)或曲线上(抛物线)的条件
与位置关系相关的参数范围问题
1、能结合判别式、韦达定理、曲线自身范围、不等式性质等求直线斜率、截距或曲线参数的取值范围;
2、能规范书写推理过程
期末压轴题核心考点,分值占比高;命题趋势:多与椭圆、抛物线结合,常伴随最值问题综合考查;易错点:遗漏判别式限制条件、忽略曲线自身坐标范围导致范围扩大
与位置关系相关的面积最值问题
1、能根据弦长和点到直线的距离求解三角形(或四边形)面积;
2、能运用函数单调性、基本不等式等求面积的最值
高频压轴考点,解答题最后一问常见;核心思想:“设而不求”+“转化与化归”;易错点:距离公式应用错误、最值求解时未验证等号成立条件
定点、定值问题探究
1、能通过联立方程、韦达定理化简表达式,判断直线是否过定点、代数式是否为定值;
2、能规范完成探究性问题的论证过程
难点考点,部分地区期末压轴题会涉及;命题趋势:以抛物线、椭圆为载体考查;易错点:化简过程繁琐导致计算错误、未对特殊情况(如直线斜率为0)进行验证
知识点01 直线与椭圆的位置关系
1、位置关系的判断
直线与椭圆的位置关系:
联立消去y得一个关于x的一元二次方程.
①直线和椭圆相交直线和椭圆有两个交点(或两个公共点);
②直线和椭圆相切直线和椭圆有一个切点(或一个公共点);
③直线和椭圆相离直线和椭圆无公共点.
2、直线与椭圆相交的弦长公式
(1)定义:连接椭圆上两个点的线段称为椭圆的弦.
(2)求弦长的方法
①交点法:将直线的方程与椭圆的方程联立,求出两交点的坐标,然后运用两点间的距离公式来求.
②根与系数的关系法:
如果直线的斜率为k,被椭圆截得弦AB两端点坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),
则弦长公式为:.
3、椭圆的中点弦问题
(1)根与系数关系法:联立直线方程和椭圆方程构成方程组,消去一个未知数,利用一元二次方程根与系数的关系以及中点坐标公式解决;
(2)点差法:利用交点在曲线上,坐标满足方程,将交点坐标分别代入椭圆方程,然后作差,构造出中点坐标和斜率的关系,具体如下:直线(不平行于轴)过椭圆()上两点、,其中中点为,则有.
证明:设、,则有,
上式减下式得,∴,
∴,∴.
特殊的:直线(存在斜率)过椭圆()上两点、,线段中点为,则有.
(3)共线法:利用中点坐标公式,如果弦的中点为,设其一交点为,则另一交点为,则.
·易错点:滥用点差法,未检验中点是否在圆锥曲线内部(椭圆、双曲线)或曲线上(抛物线),导致求出的中点弦实际不存在.
知识点02 直线与双曲线的位置关系
1、直线与双曲线的位置关系
将双曲线方程与直线方程联立消去得到关于的一元二次方程,
(1)当,即,直线与双曲线的渐近线平行,直线与双曲线只有一个交点;
(2)当,即,设该一元二次方程的判别式为,
若,直线与双曲线相交,有两个公共点;
若,直线与双曲线相切,有一个公共点;
若,直线与双曲线相离,没有公共点;
·易错点:直线与双曲线有一个公共点时,直线不一定与双曲线相切,当直线与双曲线的渐近线平行时,直线与双曲线相交,只有一个交点.
2、弦长公式:若直线与双曲线(,)交于,两点,
则或().
知识点03 直线与抛物线的位置关系
1、直线与抛物线的位置关系有三种情况:
相交(有两个公共点或一个公共点);相切(有一个公共点);相离(没有公共点).
2、以抛物线与直线的位置关系为例:
(1)直线的斜率不存在,设直线方程为,
若,直线与抛物线有两个交点;
若,直线与抛物线有一个交点,且交点既是原点又是切点;
若,直线与抛物线没有交点.
(2)直线的斜率存在.
设直线,抛物线,
直线与抛物线的交点的个数等于方程组,的解的个数,
即二次方程(或)解的个数.
①若,
则当时,直线与抛物线相交,有两个公共点;
当时,直线与抛物线相切,有1个公共点;
当时,直线与抛物线相离,无公共点.
②若,则直线与抛物线相交,有一个公共点.
3、直线与抛物线相交弦长问题
设为抛物线的弦,,,弦AB的中点为.
(1)弦长公式:(为直线的斜率,且).
(2)中点弦斜率:,
推导:由题意,知,① ②
由①-②,得,故,即.
(3)中点弦直线方程:直线的方程为.
4、抛物线的焦点弦性质
如图,是抛物线过焦点的一条弦,设,,的中点,过点,,分别向抛物线的准线作垂线,垂足分别为点,,,
根据抛物线的定义有,,
故.
又因为是梯形的中位线,所以,
从而有下列结论;
(1)以为直径的圆必与准线相切.
(2)(焦点弦长与中点关系)
(3).
(4)若直线的倾斜角为,则.
(5),两点的横坐标之积,纵坐标之积均为定值,即,.
(6)为定值.
·易错点:计算焦点弦长时,未结合对应圆锥曲线的焦点弦特有性质(如抛物线焦点弦性质),仍用普通弦长公式硬算,增加计算量且易出错.
题型一 直线与圆锥曲线位置关系判断
解|题|技|巧
解题思路:
①联立直线与圆锥曲线方程,整理为标准一元二次方程;
②讨论二次项系数:时为一次方程,直线与双曲线抛物线可能有一个交点(非相切);时计算判别式Δ;
③由Δ符号判断:Δ>0相交、Δ=0相切、Δ<0相离.
核心要点:需优先考虑直线斜率不存在的特殊情况,双曲线需区分单支与双支相交.
【例题1】(25-26高二上·山西·期末)直线与椭圆的交点个数为( )
A.1 B.2 C.1或2 D.无法确定
【答案】
【解析】由直线的方程,得,
因为,所以,即直线过定点.
又因为,所以此定点在椭圆上,所以直线与椭圆有1个或2个交点.故选:C.
【变式1-1】(25-26高二上·青海西宁·月考)直线与椭圆()的位置关系为( )
A.相离 B.相切 C.相交 D.无法确定
【答案】C
【解析】因为直线过点,
而为椭圆的右端点和上端点,
故直线与椭圆相交.故选:C.
【变式1-2】(23-24高二下·上海·月考)已知抛物线方程,过点的直线与抛物线只有一个交点,这样的直线有( )条
A.0 B.1 C.2 D.3
【答案】D
【解析】因为点不在抛物线上,易知当直线斜率不存在时,直线方程为,满足题意;
当直线斜率时,易知满足条件;
当直线斜率存在且时,设直线方程为,
由,整理得到,
由,解得.
综上所述:满足条件的直线有条.故选:D
【变式1-3】(25-26高二上·江西南昌·期中)过点作直线,使它与双曲线只有一个公共点,这样的直线有( )
A.1条 B.2条 C.3条 D.4条
【答案】C
【解析】当时,,所以,故点在双曲线上,
因此过点且与双曲线的两条渐近线平行的直线,只与双曲线有一个交点,
设(且)
将其代入双曲线方程可得,
化简得,
令,
化简得,解得,
故过点处的切线也只与双曲线有唯一的交点,
或者由得,
当时,,故,
故处的切线斜率为,
故过点经过点的直线方程为,即,
联立与可得,解得,
因此在点处的切线也只与双曲线有唯一的交点,
综上可知:过点的直线有3条与双曲线有一个交点,故选:C
题型二 根据直线与圆锥曲线的位置关系求参数
解|题|技|巧
①联立方程得标准一元二次方程;
②讨论二次项系数,结合Δ与位置关系的对应性建不等式;
③结合斜率存在性、曲线范围等条件求解不等式组.
核心要点:需全面考虑参数的隐含限制(如直线斜率不存在、曲线中a>0、b>0、p>0等),避免遗漏特殊情况导致范围偏差.
【例题2】(24-25高二上·浙江杭州·期末)已知直线与椭圆有公共点,则的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】根据椭圆方程的特点,可得且,可排除BC,
当时,点在椭圆内部,
所以直线与椭圆必有公共点.故选:D
【变式2-1】(24-25高二上·北京西城·期末)已知直线,“或”是“直线与双曲线有且仅有一个公共点”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
【答案】A
【解析】联立,可得(*),
当直线与双曲线只有一个公共点时:
若时,即当时,方程(*)即为,解得,合乎题意;
若时,直线与双曲线相切时,
则,解得,
所以当直线与双曲线有且仅有一个公共点时,的取值集合为,
因此,“或”是“直线与双曲线有且仅有一个公共点”的充分不必要条件.
故选:A.
【变式2-2】(24-25高二上·湖北·期末)已知过点的直线与双曲线的左,右两支均相交,则该直线斜率的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】设该直线为,
联立,化简整理得,
由直线与双曲线的左,右两支均相交,
所以,解得,
所以该直线斜率的取值范围为.故选:B.
【变式2-3】(24-25高二下·辽宁·期末)若命题p:,命题q:直线与抛物线无公共点,则q是p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
【答案】A
【解析】命题q:直线与抛物线无公共点,
把代入即无解,,
又命题p:,所以q是p的充分不必要条件.故选:A.
题型三 直线与圆锥曲线曲线相交弦长问题
解|题|技|巧
1、普通弦长问题:①联立方程,用韦达定理求根与系数关系;②代入弦长公式(斜率存在/不存在分类使用).计算前需验证Δ>0,确保弦存在;弦长公式需根据斜率是否存在灵活选择.
2、焦点弦长问题:直线过圆锥曲线的焦点,求焦点弦长;或利用焦点弦性质求解相关参数
优先用曲线定义转化距离,再结合韦达定理或焦点弦特有机理计算.
【例题3】(24-25高二上·重庆·期末)已知椭圆的一个焦点是,过原点的直线与相交于点,,的面积是,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】如图由题,不妨设,直线斜率存在,
设直线方程,
联立,
,
,
解得,
故,故选:D.
【变式3-1】(24-25高二上·江苏南通·期末)下列直线被椭圆截得的弦长大于被C截得的弦长的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】易知椭圆关于x轴、y轴、原点对称,
直线与直线关于x轴对称,
直线与直线关于原点对称,
所以椭圆被直线、、所截得的弦长相等,故排除B、C;
根据椭圆的对称性可知原点到直线的距离越远,直线被椭圆截得的弦长越小,
过原点比到原点的距离远,
故截椭圆所得的弦长比截椭圆的弦长要短,故排除D,
故截椭圆所得的弦长比截椭圆的弦长要长,故选:
【变式3-2】(24-25高二上·广东潮州·期末)已知双曲线的一条渐近线为,过双曲线的右焦点作轴的垂线,交双曲线于两点,则弦的长度为( )
A. B. C.2 D.1
【答案】A
【解析】由渐近线方程化简得,即,
同时平方得,
又双曲线中,故,解得或(舍去),
所以双曲线,
所以双曲线C的右焦点为,
右焦点作轴的垂线,交双曲线于两点,
则,
故弦的长度为.故选:A.
【变式3-3】(24-25高二下·贵州黔南·期末)已知为坐标原点,抛物线:的焦点为,若抛物线上一点到其准线的距离为5,过点且斜率为2的直线与抛物线交于,两点,则的面积为( )
A. B. C.2 D.1
【答案】B
【解析】由抛物线:上一点到其准线的距离为5,
所以,解得,
所以抛物线的标准方程为,则焦点.
因为,则直线:.设点,.
由消去得,
则,.又,
所以.故选:B.
题型四 圆锥曲线的中点弦问题
易|错|点|拨
1、点差法滥用致错:未检验中点是否在圆锥曲线内部(椭圆/双曲线)导致求出的中点弦实际不存在;
2、斜率考虑不全面:忽略直线斜率不存在的特殊情况,遗漏垂直于x轴的中点弦.
【例题4】(24-25高二上·湖北·期末)若斜率为1的直线与椭圆交于两点,则弦的中点坐标可能是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】设,则,
两式相减得:(*),
设弦的中点坐标为,则,
因直线的斜率为1,即,
分别代入上式(*),整理得:.
将选项逐一代入检验知,A,D满足,但是,点在椭圆外,不合要求.故选:A.
【变式4-1】(24-25高二上·甘肃酒泉·期末)已知椭圆与直线交于两点,若点为线段的中点,则直线的方程是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】设点,因点为线段的中点,则(*)
又在椭圆(即)上,
则 ①, ② ,
由,可得,
将(*)代入,化简得,即,可知直线的斜率为,
故直线的方程为:,即.故选:B.
【变式4-2】(25-26高二上·西藏拉萨·期末)已知双曲线,斜率为4的直线与双曲线相交于点,,且弦的中点坐标为,则双曲线的离心率为( )
A.2 B. C.4 D.5
【答案】B
【解析】设,,
则,①;,②,
①-②得,
则
弦中点坐标为
直线的斜率为 ,即,
,则.故选:B.
【变式4-3】(25-26高二上·陕西西安·月考)已知直线交抛物线于、两点,且的中点为,则直线的斜率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】若直线的斜率不存在,则该直线的方程为,
此时直线与抛物线只有一个交点,不符合题意,
所以直线的斜率存在,
设点、,
因为的中点为,则,
则,这两个等式作差得,
即,
故直线的斜率为.故选:A.
题型五 圆锥曲线中长度/距离最值问题
解|题|技|巧
距离最值:转化为单变量函数或利用几何意义求解;
弦长最值:结合弦长公式转化为斜率的函数,用单调性或基本不等式求最值.
注意:需结合曲线自身范围限制变量取值,确保最值在合理范围内.
【例题5】(23-24高二上·河南·月考)已知点是双曲线上任意一点.
(1)求证:点P到双曲线C的两条渐近线的距离的乘积是一个常数;
(2)已知点,求的最小值.
【答案】(1)证明见解析;(2)
【解析】(1)双曲线的渐近线方程为,由在双曲线上,得,
点到直线的距离,
点到直线的距离,
因此点到双曲线的两条渐近线的距离的乘积为,
而,所以,即点P到双曲线C的两条渐近线的距离的乘积是一个常数.
(2)由(1)知,,则,解得或,
因此,
,当且仅当时取等号,
所以的最小值为.
【变式5-1】(25-26高二上·山东菏泽·月考)已知动点到定点的距离和到定直线的距离的比是,记动点的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程;
(2)若动点在轴右侧,点,求的最小值.
【答案】(1);(2)
【解析】(1),
点到直线的距离,
由题意可知,,
化简得:,即曲线的方程为:;
(2)设点到直线的距离为,因为,所以,
所以,
因为点在轴右侧,即点在双曲线的右支,过点向直线作垂线,垂足为,
所以,
当点三点共线时,取得最小值,
且最小值为点到直线的距离,即为:,
所以的最小值为.
【变式5-2】(25-26高二上·湖北孝感·月考)已知是抛物线的焦点,是抛物线上位于第一象限内的任意一点,过,(为坐标原点)三点的圆的圆心为,点到抛物线的准线的距离为.
(1)求抛物线的方程;
(2)当过点的动直线与抛物线相交于不同点时,在线段上取点,满足,求的最小值.
【答案】(1);(2)
【解析】(1)过三点的圆的圆心为,则圆心在的中垂线上,
则,又点到抛物线的准线的距离为,所以,则,
所以抛物线的方程为.
(2)设,记.
则,
,
整理得,
又,代入得,故,
所以总在定直线上,又,
而过且与该直线垂直的直线为,
由可得两条直线的交点为,
而,故交点在抛物线内部,
故的最小值为到直线的距离,
即的最小值为.
【变式5-3】(24-25高二上·江苏南通·期中)已知点为抛物线的焦点,为抛物线上两点,且直线与直线斜率之和为0.
(1)求抛物线的方程;
(2)若为抛物线上一动点,直线,且,求到直线距离的最小值.
【答案】(1);(2)
【解析】(1)抛物线的焦点
因为直线与直线斜率之和为0,
所以点关于轴的对称点与三点在同一直线上,
设直线的方程为,
与抛物线联立可得,消去得,
由是方程的两根,
所以,解得,所以抛物线的方程为;
(2)因为在抛物线上,所以,所以,
所以,又,所以,又且直线,
所以的方程为,
设,所以点到直线距离
;
当时,到直线距离取最小值,最小值为.
题型六 圆锥曲线面积最值问题
解|题|技|巧
1、建立面积表达式(底×高/2);
2、用韦达定理表示弦长和距离,转化为单变量函数求最值.
注意:合理选择底和高,简化计算;验证基本不等式等号成立条件.
【例题6】(24-25高二下·内蒙古包头·期末)已知椭圆的长轴长为且离心率为.
(1)求椭圆C的方程;
(2)不经过原点O的直线与椭圆C交于A,B两点,求的面积最大时直线l的方程.
【答案】(1);(2).
【解析】(1)由已知,即.
又由可得,所以,
则椭圆C的方程为.
(2)由题直线l与椭圆C有两个交点A和B,设,.
联立,得,即,
∴且,.
由直线l不过原点可得且.
利用弦长公式
,
且点O到直线l的距离.
∴
,
当且仅当,即,此时直线.
【变式6-1】(24-25高二下·云南昆明·期末)已知椭圆的左、右焦点分别为,,过点作直线与交于,两点(点在轴上方).当的方程为时,.
(1)求的方程;
(2)若点为线段的中点,求面积的最大值.
【答案】(1);(2).
【解析】(1)当的方程为时,,则,,
故为等边三角形,则,解得,
则,故的方程为.
(2)设点的坐标为,,,
由题意知:直线斜率存在且不为,设直线的方程为:(),
联立,消得,且,
故,
故,所以,
当且仅当时等号成立,所以面积的最大值为.
【变式6-2】(24-25高二上·重庆·月考)已知双曲线的实轴长为2,右焦点到双曲线的渐近线距离为.
(1)求双曲线的方程;
(2)过点作直线交双曲线的右支于两点,连接并延长交双曲线左支于点(为坐标原点),求的面积的最小值.
【答案】(1);(2)
【解析】(1)因为双曲线的实轴长为2,故,
而双曲线的渐近线为,
故右焦点到渐近线的距离为,
故双曲线的方程为:.
(2)显然直线与轴不垂直,设:,,,
由双曲线的对称性知的中点为,故,
联立
故,,
由于A,均在双曲线右支,故,故,
而,
代入韦达定理得,
令,则,
易知在上为减函数,则当时,,
综上:的面积的最小值为12.
【变式6-3】(24-25高二上·江苏镇江·期末)已知抛物线的焦点为F,位于第一象限的点在抛物线C上,且.直线l过焦点F且与抛物线C交于A,B两点.
(1)若l的倾斜角为,求弦长的值;
(2)若过F且与l垂直的直线交C于M,N两点,求四边形的面积的最小值,
【答案】(1)8;(2)32
【解析】(1)由题意可得,所以,
得抛物线C的方程为:,焦点为,
直线l的方程为:,
联立方程,消去y得,
设,则,
得弦长.
(2)设直线l的方程为:,,
联立方程,消去x得,
设,则,
所以,
同理可得,
所以四边形的面积为:
,
当且仅当,即时,等号成立,
所以四边形的面积的最小值为:
题型七 圆锥曲线中参数范围探究
解|题|技|巧
已知直线与曲线的位置关系、弦长、面积等条件,求直线斜率、截距或曲线参数的取值范围.
解题思路:①联立方程,用Δ≥0建不等式;②结合韦达定理、弦长/面积条件转化为代数不等式;③结合曲线范围求解不等式组.
【例题7】(24-25高二上·北京西城·期中)已知椭圆C:的左、右焦点分别为和,长轴长为4.
(1)求椭圆C的方程;
(2)设P为椭圆C上一点,.若存在实数使得,求的取值范围.
【答案】(1);(2).
【解析】(1)由题知解得
所以,C的方程为.
(2)由椭圆的定义可知,
设点,其中,则,
所以,
因为,所以,即
当且仅当时,,时,,
因为,则,所以.
综上所述,的取值范围是.
【变式7-1】(23-24高二上·江苏泰州·月考)已知椭圆:的右焦点为离心率为
(1)若求椭圆的方程;
(2)设直线与椭圆相交于两点,分别为线段的中点,若坐标原点在以为直径的圆上,且求的取值范围.
【答案】(1);(2).
【解析】(1)依题意,半焦距,离心率,则,
所以椭圆的方程为.
(2)由与联立消去,得,
设,则,
由原点在以为直径的圆上,得,
由分别为线段的中点,为中点,得,
则四边形为平行四边形,,又,
于是,即
整理得,由,得,
即,因此,解得,
所以的取值范围是.
【变式7-2】(24-25高二上·云南曲靖·月考)已知双曲线的离心率为2,右焦点到渐近线的距离为,过右焦点作斜率为正的直线交双曲线的右支于两点,交两条渐近线于两点,点在第一象限,为坐标原点.
(1)求双曲线的方程;
(2)设,,的面积分别是,,,若不等式恒成立,求实数的取值范围.
【答案】(1);(2).
【解析】(1)设双曲线的右焦点,其中一条渐近线方程为,
则右焦点到渐近线的距离,
又,则,
∴双曲线的方程为 ;
(2)由上可知,双曲线的渐近线方程为,
由题意可设直线的方程为,,
联立方程得 ,
所以,
,整理得,所以,
因为即,则A到两条渐近线的距离满足
联立方程,故
同理,联立方程则
,
,
所以 .
又恒成立
即恒成立,
由可得,
∴所求的取值范围为.
【变式7-3】(2025·山东济南·模拟预测)已知等轴双曲线过点,直线与交于两点,与其渐近线交于两点.
(1)求的方程;
(2)设,求的取值范围.
【答案】(1);(2)
【解析】(1)∵等轴双曲线E过点,
①若E的焦点在x轴上,不妨设,代入,可得,
∴,
②若E的焦点在y轴上,不妨设,代入,可得,不符题意,
综上所述,.
(2)设,,,,
联立可得,
∴,,解得,
∴,,
显然双曲线E的渐近线方程为,不妨设C为直线:与直线l的交点,
联立可得,同理,
∴,
∵,∴,
∴的取值范围为.
题型八 圆锥曲线中的定点问题
解|题|技|巧
判断动直线是否过定点,或求出定点坐标(动直线通常含参数,如斜率k、截距m)
解题思路:①设动直线方程,联立曲线方程化简;②整理为参数恒成立形式;③令参数系数为0求定点,验证特殊情况.
【例题8】(25-26高二上·江苏常州·期中)椭圆的离心率为,过点的动直线与椭圆相交于,两点,当直线平行于轴时,直线被椭圆截得线段长为.
(1)求椭圆的方程;
(2)已知点,过点作关于轴对称的直线,,与椭圆交于,两点,且直线不平行轴,那么直线是否过定点?若是,求出定点;若不是,说明理由.
【答案】(1);(2)
【解析】(1)由题意可得,则,
当直线平行于轴时,,联立,则,
故,解得,则,
即椭圆的方程为;
(2)设,若直线与椭圆仅有交点,则直线与椭圆仅有交点,
且平行轴,不符,故可设直线与椭圆另一交点为,
由直线,关于轴对称且直线不平行轴,则,
且两直线斜率存在,设,
联立,消去得,
,即,
有、,
则,
由对称性可得,若直线过定点,则定点必在轴上,
令,则
,
故直线过定点.
【变式8-1】(24-25高二下·广东清远·期末)已知双曲线与椭圆的焦点相同,且离心率之比为.
(1)求双曲线的方程;
(2)若直线与双曲线的左、右两支分别交于两点,记点关于轴的对称点为,证明:直线过定点,并求出该定点的坐标.
【答案】(1);(2)证明见解析,定点的坐标为.
【解析】(1)由题知,,化简得.解得,
所以双曲线的方程为.
(2)证明:设,则,
联立
消去整理得,
所以,
所以,
又直线的斜率,
所以直线的方程为,
由对称性易知,若直线过定点,则该定点在轴上,
令,得,
所以直线过定点,且该定点的坐标为.
【变式8-2】(24-25高二上·贵州遵义·期末)设椭圆过点,且离心率.
(1)求椭圆的方程;
(2)设为椭圆的上顶点,MN为上异于的两点,若直线AM,AN的斜率为,且.求证:以线段MN为直径的圆经过一个定点,并求出该定点的坐标.
【答案】(1);(2)证明见解析,
【解析】(1)由椭圆的离心率及,知.
又椭圆过点,所以,解得.
所以椭圆的方程为.
(2)法一:证明:由题意知直线MN的斜率存在,设直线MN的方程为.
联立方程得.
设,则.
所以
化简得,解得或(舍去).
所以.
所以.
设该圆过一个定点,则,
所以,即.
将代入化简有对任意实数成立,
所以解得.
故以线段MN为直径的圆过定点.
法二:同法一求出直线在y轴上的截距m得直线MN过定点,
以及,.
题目情境关于轴对称,故若以线段MN为直径的动圆过定点,则该定点在轴上.
设定点为,则.
所以,即.
将代入,得.
化简有对任意实数都成立,
即解得.
故以线段MN为直径的圆过定点.
【变式8-3】(25-26高二上·辽宁·月考)已知动点到定点的距离比它到直线的距离小,记动点的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程;
(2)直线与曲线交于A,B两点,点,直线,直线的斜率分别为,.若,求证:直线过定点,并求出该定点的坐标.
【答案】(1);(2)证明见解析,定点.
【解析】(1)因为动点到定点的距离比它到直线的距离小,
所以动点到直线的距离与到点的距离相等,
根据抛物线的定义,点的轨迹是以为焦点,直线为准线的抛物线,
设抛物线方程为,所以,则,
所以曲线的方程为.
(2)由题意知直线的斜率存在,设,,直线的方程为,
联立,消去得,
则,,.
所以
,
又,所以,即,
即直线的方程为,即,
令,解得,所以直线过定点.
题型九 圆锥曲线中的定值问题
解|题|技|巧
探究代数式(如斜率之积、斜率之和、向量数量积)是否为定值,与动直线/动点的位置无关.
解题思路:①设动点/动直线,联立曲线方程得韦达定理关系;②代入代数式化简,消参判断是否为常数.
【例题9】(24-25高二下·贵州黔西·期末)已知,,为坐标原点,动点满足.
(1)求点的轨迹方程;
(2),是点轨迹上的点,且.记直线,的斜率分别为,,证明:为定值,并求出该定值.
【答案】(1);(2)证明见解析,.
【解析】(1)设点,由,得,
即,
则,整理得,
所以点的轨迹方程为.
(2)设,
,
则,由(1)知,
,
因此,,
所以为定值,该定值为.
【变式9-1】(2025·四川南充·模拟预测)已知,分别是椭圆:的左右焦点,点在椭圆上,且的面积为.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)过点的直线与线段相交与,与椭圆交于两点,证明:.
【答案】(1);(2)证明见解析.
【解析】(1)设椭圆的半焦距为,由的面积为,得,解得,
由点在椭圆上,得,而,解得,
所以椭圆C的标准方程为.
(2)依题意,直线不垂直于轴,设直线的方程为,,,
由,消去并整理得,
,又直线与线段交于点,则,
,,于是,
直线的斜率分别为,
,则,而,
所以.
【变式9-2】(24-25高二上·福建三明·期末)已知中心在原点的双曲线与椭圆有相同的焦点,,且的长半轴长是的实半轴长的3倍.
(1)求双曲线的方程;
(2)若P为两条曲线的交点,求的面积;
(3)若过点的直线交双曲线的左支于A,B两点,证明:为定值.
【答案】(1);(2);(3)证明见解析
【解析】(1)依题意设双曲线的标准方程为,
因为双曲线与椭圆有相同的焦点、,即、,
所以.
又因为椭圆的长半轴长为3,且为双曲线实半轴长的3倍,
所以,,得.
故双曲线的标准方程为.
(2)不妨设P是两曲线在第一象限的交点,
设,,由椭圆和双曲线的定义可得,解得,
在中,由余弦定理得,
所以,
故.
(3)法一:依题意可知,直线的斜率不为0,
设直线方程为,,,
联立,消去x得,
依题意知且,
由韦达定理得,,
于是,
因为A、、B三点共线,所以,
又因为,
即,所以,
综上,为定值,且定值为.
法二:依题意可知,当直线斜率不存在时,直线方程为,
此时,,
则,,,
当直线的斜率存在时,设直线方程为,,,
联立,消去y得,
依题意知且,
由韦达定理得,,
于是,
因为A、、B三点共线,所以,
又因为,
即,
所以,
综上,为定值,且定值为.
法三:依题意可知,当直线斜率不存在时,直线方程为,此时,,
则,,,
当直线的斜率存在时,设直线方程为,,,
联立,消去y得,
依题意知且,
由韦达定理得,,
,
,
于是
,
,
同理可得,
即,
所以,
综上,为定值,且定值为.
【变式9-3】(24-25高二下·江苏南京·月考)已知椭圆的右焦点和抛物线的焦点重合,且过点.
(1)求和的方程;
(2)过点作直线分别交椭圆于点,交抛物线于点,是否存在常数和,使得为定值?若存在,求出的值;若不存在,说明理由.
【答案】(1);;(2)存在,.
【解析】(1)因为椭圆过点,所以,所以,
所以方程:.
又因为椭圆的右焦点,
所以,所以方程:.
(2)解:假设存在这样的,
设直线的方程为:,
.
,
,,
,
设,
,
,,
,
为定值.
,任意的实数恒成立
,得到,
当时,为定值.
题型十 圆锥曲线中的定直线问题
解|题|技|巧
探究满足条件(如动点与定点连线垂直、夹角为定值)的动点轨迹是否为定直线,或求定直线方程.
解题思路:①设动点坐标,列题设条件等式;②结合曲线方程化简得直线方程;③验证是否为定直线,检验轨迹完备性.
【例题10】(25-26高二上·重庆·期中)已知点F为椭圆的右焦点,过点F作x轴的垂线交椭圆于点.过点P作椭圆的切线,交x轴于点Q.
(1)求椭圆的方程;
(2)求点Q的坐标;
(3)过点Q的直线交椭圆于A,B两点,过点A作x轴的垂线与直线交于点D,求证:线段的中点在定直线上.
【答案】(1);(2);(3)在定直线上
【解析】(1)由题可知,,又,可得.
因此椭圆的方程为.
(2)易知过点且与椭圆相切的直线斜率存在,因此可设该直线为.
联立直线与椭圆整理得,
再令,整理得,解得.
则过点的切线方程为:,再令,得.
因此点的坐标为.
(3)
设过的直线方程,设点,线段的中点为,
联立,得,
令,得,即或.
根据韦达定理,由,,
直线的方程为.
则.
于是,
.
,
因此点在直线上,
即线段中点在定直线上.
【变式10-1】(25-26高二上·黑龙江哈尔滨·月考)椭圆,长轴长为4,焦点坐标为.
(1)求椭圆方程;
(2)椭圆上,下顶点为,,过点的直线与椭圆交于异于,的两点,,直线,的交点在一条定直线上,求出该定直线方程.
【答案】(1);(2)直线与的交点在定直线上.
【解析】(1)因为椭圆的长轴长为4,焦点坐标为,
所以,即,又,则,
故所求的椭圆方程为.
(2)由题意得,,
依题意设直线的方程,设,
联立,整理得,
由,即,
所以,.
所以,即,
又直线的方程为,直线的方程为,
联立,
得,
代入,可得,
,即直线与的交点在定直线上.
【变式10-2】(24-25高二上·黑龙江哈尔滨·月考)已知双曲线的中心为坐标原点,左、右顶点分别为,,虚轴长为6.
(1)求双曲线的方程;
(2)过点的直线与的右支交于,两点,若直线与交于点.证明:点在定直线上;
【答案】(1);(2)证明见解析
【解析】(1)设双曲线的标准方程为,
依题意有,
所以双曲线方程为.
(2)
(i)证明:设直线方程为:,设,
联立方程,消去得:,
,
,
是双曲线上的点,
,
直线,同理直线,
联立方程得
,
解得,故点在定直线上.
【变式10-3】(25-26高二上·云南昆明·月考)在平面直角坐标系中,为原点,已知抛物线的焦点为,在抛物线上且到焦点的距离为,点的坐标为.
(1)若点在上,且,求点的坐标;
(2)过点的动直线与抛物线交于、两点,过点、分别作的切线,切线交点为,求证:点的轨迹是一条直线.
【答案】(1)或;(2)证明见解析.
【解析】(1)抛物线方程为 ,根据抛物线的定义得,解得,
抛物线方程为 ,由题设,令,则,
即,
所以,故或;
(2)由题设,直线的斜率一定存在,设,,
而,则过的切线斜率为,对应切线为,
即,故,
同理过的切线为,即,
联立,可得,整理得,
由题意,则,,
联立,得,且,
所以,,则,,
消去得,显然点在直线,即上,得证.
题型十一 向量与直线-圆锥曲线综合应用(跨章节)
解|题|技|巧
以向量为条件(如垂直、平行、共线、数量积定值),求解直线方程、参数范围、最值等.
解题思路:①将向量条件转化为坐标关系;②联立曲线方程,用韦达定理代入求解.
【例题11】(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)
【解析】(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.
【变式11-1】(24-25高二上·浙江·月考)已知点,,动点使直线,的斜率之积为,其轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程;
(2)已知点,点在曲线上,直线与轴交于点,满足,求直线的方程.
【答案】(1);(2)
【解析】(1)设,则,整理得:.
(2)由题意可知直线斜率存在,设,,
令得,
由,得,,
即,
代入:,得,,,
直线:.
【变式11-2】(24-25高二下·贵州铜仁·期末)已知抛物线过点,焦点为.
(1)求抛物线的标准方程;
(2)过点且斜率为1的直线交抛物线于A、两点,若在以为直径的圆内,求实数的取值范围.
【答案】(1);(2)
【解析】(1)因为点在抛物线上,所以,解得,所以抛物线的方程为.
(2)易知抛物线的焦点为,且“点在以为直径的圆内”等价于“”.
设,,则,记为①
由题意,过点且斜率为1的直线方程为.
于是有和,将其代入①式,得
,记为②
由联立消去,整理得.
于是有,即且,记为③
再将③代入②,整理得
.
要成立,只要在上恒成立即可.
解不等式得,符合题意.
综上可知,实数的取值范围为.
【变式11-3】(24-25高二上·浙江温州·期末)已知动点到定点的距离和到定直线的距离的比是常数,动点P的轨迹记为曲线
(1)求曲线C的方程;
(2)过的直线l与曲线C交于A,B两点,O为坐标原点.
(i)若,求直线l的方程;
(ii)若,求的面积.
【答案】(1);(2)(i);(ii)或.
【解析】(1)由已知得:,
两边平分并化简得:,
即,即为曲线C的方程;
(2)(i)设直线l的方程为,
将其代入,得,
故,即或,
所以,
,
,
,
解得,所以;
(ii)由
,
所以,
所以,
所以,
或,
又
当时,;当时,,
所以或
期末基础通关练(测试时间:10分钟)
1.(24-25高二上·福建泉州·期末)过椭圆的一个焦点作轴的垂线,若交于,两点,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】由题意,线段为椭圆的通径,
所以.故选:D
2.(24-25高二下·广东揭阳·期末)若抛物线的准线为直线,且交圆于两点,为坐标原点,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】抛物线的准线为直线,与圆联立得,
不妨设,则,
故故,故选:B
3.(24-25高二上·浙江温州·期末)已知直线与曲线有两个公共点,则k的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】直线过定点,曲线是椭圆的上半部分,
当直线l与椭圆上半部分有两个交点时,直线l的斜率k介于直线l与椭圆上半部分相切时的斜率
和直线l过椭圆上半部分右顶点时的斜率之间,直线l与椭圆上半部分相切时的斜率为,
直线l过椭圆上半部分右顶点时的斜率为,
所以k的取值范围为.故选:B
4.(25-26高二上·湖北·月考)若双曲线不存在以点为中点的弦,则正实数的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】假设以为中点的弦存在且与双曲线交于,则,
由,两式作差得:,
即,
因为双曲线的渐近线方程为,
所以过点的直线斜率或时,直线与双曲线只有一个交点或无交点,
因为不存在该中点弦,所以,得;故选:C
期末重难突破练(测试时间:10分钟)
1.(24-25高二上·贵州黔东南·期末)已知椭圆的焦点和短轴顶点构成边长为2的正方形.
(1)求椭圆的标准方程和离心率;
(2)过点的动直线与椭圆有两个交点P,Q.在轴上是否存在点使得恒成立.若存在,求出这个点纵坐标的取值范围,若不存在,请说明理由.
【答案】(1),;(2)存在,
【解析】(1)椭圆的焦点和短轴端点构成边长为2的正方形,
,,
椭圆的标准方程为,离心率.
(2)设点的坐标为,
①若过点的动直线的斜率不存在,
则或,
此时只需.
②若过点的动直线的斜率存在,则可设该直线方程为,
设,
由可得
而,
因为恒成立,故,解得.
由①②可知,,
存在,使得恒成立.
2.(24-25高二上·山西阳泉·期末)已知椭圆的两个焦点为,点在椭圆上.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若过点的直线与椭圆交于两点,求证:的内心在一条定直线上.
【答案】(1);(2)证明见解析
【解析】(1)因为椭圆两个焦点为,所以,则,
又点在椭圆上,所以,即,
两式联立,解得,所以椭圆的标准方程为.
(2)由题意可知直线的斜率存在,且不为0,设直线的方程为,
联立,得,
则,得,
设,则,
设直线的斜率分别为.
所以,
因为,
所以恒成立,则直线的倾斜角互补,即的平分线总垂直于轴,
所以的内心在定直线上.
3.(24-25高二下·甘肃白银·期末)已知椭圆:,过椭圆的左焦点的直线与椭圆交于,两点(点在点的上方)且与轴交于点.
(1)若直线的斜率为,求点的坐标.
(2)设,.求证:为定值,并求出该值.
(3)若椭圆的右焦点为,内切圆的半径为,求直线的方程.
【答案】(1);(2)证明见解析,;(3)
【解析】(1)(1)由题意有椭圆左焦点坐标为,则直线方程为,
所以解得或 ,
所以的坐标为.
(2)由题意可知直线的斜率存在且不为0,且设为,设直线的方程为:,
所以 ,消去得,
设,,则
由,,且点的横坐标为0,得,,
从而
,为定值,且.
(3)设直线,则的内切圆的半径为,又,为椭圆的焦点,
故的周长为,从而,
设,,则,
即,
由(2)两方程联立得,
得,化简得,
解得或(舍去),故,
即存在直线满足题意.
期末综合拓展练(测试时间:15分钟)
1.(2025·全国二卷·高考真题)已知椭圆的离心率为,长轴长为4.
(1)求C的方程;
(2)过点的直线l交C于两点,为坐标原点.若的面积为,求.
【答案】(1);(2)
【解析】(1)因为长轴长为4,故,而离心率为,故,
故,故椭圆方程为:.
(2)
由题设直线的斜率不为0,故设直线,,
由可得,
故即,
且,
故,
解得,
故.
2.(2025·全国一卷·高考真题)已知椭圆的离心率为,下顶点为A,右顶点为B,.
(1)求C的方程;
(2)已知动点P不在y轴上,点R在射线AP上,且满足.
(i)设,求的坐标(用m,n表示);
(ⅱ)设O为坐标原点,是C上的动点,直线OR的斜率为直线的斜率的3倍,求的最大值.
【答案】(1);(2)(ⅰ) (ⅱ)
【解析】(1)由题可知,,所以,解得,
故椭圆C的标准方程为;
(2)(ⅰ)设,易知,
法一:所以,故,且.
因为,,所以,
即,解得,所以,
所以点的坐标为.
法二:设,则,所以
,,故
点的坐标为.
(ⅱ)因为,,由,可得
,化简得,即,
所以点在以为圆心,为半径的圆上(除去两个点),
为到圆心的距离加上半径,
法一:设,所以
,
当且仅当时取等号,
所以.
法二:设,则,
,当且仅当时取等号,
故.
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专题3.2 直线与圆锥曲线的位置关系(期末复习讲义)
核心考点
复习目标
考情规律
直线与圆锥曲线位置关系的判断
1、能熟练联立直线与椭圆、双曲线、抛物线方程,通过判别式Δ判断相交、相切、相离三种位置关系;
2、能处理直线斜率不存在的特殊情况
基础必考点,多以选择/填空形式出现,也常作为解答题第一问;高频易错点:遗漏直线斜率不存在的情况、未将方程化为标准形式就计算判别式
弦长问题求解
1、能熟练运用“设而不求”思想,结合韦达定理推导并应用弦长公式;
2、能区分焦点弦与普通弦,灵活处理斜率不存在时的弦长计算
高频考点,解答题核心得分点;命题趋势:常与椭圆、抛物线结合考查,偶尔涉及双曲线;易错点:弦长公式记错系数、未验证判别式Δ>0导致增解
中点弦问题求解
1、能运用点差法或韦达定理求解椭圆、双曲线、抛物线的中点弦方程;
2、能根据中点弦存在性验证参数范围
中档难度考点,选择/填空压轴题及解答题常考;高频易错点:使用点差法时忽略检验中点在曲线内部(椭圆/双曲线)或曲线上(抛物线)的条件
与位置关系相关的参数范围问题
1、能结合判别式、韦达定理、曲线自身范围、不等式性质等求直线斜率、截距或曲线参数的取值范围;
2、能规范书写推理过程
期末压轴题核心考点,分值占比高;命题趋势:多与椭圆、抛物线结合,常伴随最值问题综合考查;易错点:遗漏判别式限制条件、忽略曲线自身坐标范围导致范围扩大
与位置关系相关的面积最值问题
1、能根据弦长和点到直线的距离求解三角形(或四边形)面积;
2、能运用函数单调性、基本不等式等求面积的最值
高频压轴考点,解答题最后一问常见;核心思想:“设而不求”+“转化与化归”;易错点:距离公式应用错误、最值求解时未验证等号成立条件
定点、定值问题探究
1、能通过联立方程、韦达定理化简表达式,判断直线是否过定点、代数式是否为定值;
2、能规范完成探究性问题的论证过程
难点考点,部分地区期末压轴题会涉及;命题趋势:以抛物线、椭圆为载体考查;易错点:化简过程繁琐导致计算错误、未对特殊情况(如直线斜率为0)进行验证
知识点01 直线与椭圆的位置关系
1、位置关系的判断
直线与椭圆的位置关系:
联立消去y得一个关于x的一元二次方程.
①直线和椭圆相交直线和椭圆有两个交点(或两个公共点);
②直线和椭圆相切直线和椭圆有一个切点(或一个公共点);
③直线和椭圆相离直线和椭圆无公共点.
2、直线与椭圆相交的弦长公式
(1)定义:连接椭圆上两个点的线段称为椭圆的弦.
(2)求弦长的方法
①交点法:将直线的方程与椭圆的方程联立,求出两交点的坐标,然后运用两点间的距离公式来求.
②根与系数的关系法:
如果直线的斜率为k,被椭圆截得弦AB两端点坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),
则弦长公式为:.
3、椭圆的中点弦问题
(1)根与系数关系法:联立直线方程和椭圆方程构成方程组,消去一个未知数,利用一元二次方程根与系数的关系以及中点坐标公式解决;
(2)点差法:利用交点在曲线上,坐标满足方程,将交点坐标分别代入椭圆方程,然后作差,构造出中点坐标和斜率的关系,具体如下:直线(不平行于轴)过椭圆()上两点、,其中中点为,则有.
证明:设、,则有,
上式减下式得,∴,
∴,∴.
特殊的:直线(存在斜率)过椭圆()上两点、,线段中点为,则有.
(3)共线法:利用中点坐标公式,如果弦的中点为,设其一交点为,则另一交点为,则.
·易错点:滥用点差法,未检验中点是否在圆锥曲线内部(椭圆、双曲线)或曲线上(抛物线),导致求出的中点弦实际不存在.
知识点02 直线与双曲线的位置关系
1、直线与双曲线的位置关系
将双曲线方程与直线方程联立消去得到关于的一元二次方程,
(1)当,即,直线与双曲线的渐近线平行,直线与双曲线只有一个交点;
(2)当,即,设该一元二次方程的判别式为,
若,直线与双曲线相交,有两个公共点;
若,直线与双曲线相切,有一个公共点;
若,直线与双曲线相离,没有公共点;
·易错点:直线与双曲线有一个公共点时,直线不一定与双曲线相切,当直线与双曲线的渐近线平行时,直线与双曲线相交,只有一个交点.
2、弦长公式:若直线与双曲线(,)交于,两点,
则或().
知识点03 直线与抛物线的位置关系
1、直线与抛物线的位置关系有三种情况:
相交(有两个公共点或一个公共点);相切(有一个公共点);相离(没有公共点).
2、以抛物线与直线的位置关系为例:
(1)直线的斜率不存在,设直线方程为,
若,直线与抛物线有两个交点;
若,直线与抛物线有一个交点,且交点既是原点又是切点;
若,直线与抛物线没有交点.
(2)直线的斜率存在.
设直线,抛物线,
直线与抛物线的交点的个数等于方程组,的解的个数,
即二次方程(或)解的个数.
①若,
则当时,直线与抛物线相交,有两个公共点;
当时,直线与抛物线相切,有1个公共点;
当时,直线与抛物线相离,无公共点.
②若,则直线与抛物线相交,有一个公共点.
3、直线与抛物线相交弦长问题
设为抛物线的弦,,,弦AB的中点为.
(1)弦长公式:(为直线的斜率,且).
(2)中点弦斜率:,
推导:由题意,知,① ②
由①-②,得,故,即.
(3)中点弦直线方程:直线的方程为.
4、抛物线的焦点弦性质
如图,是抛物线过焦点的一条弦,设,,的中点,过点,,分别向抛物线的准线作垂线,垂足分别为点,,,
根据抛物线的定义有,,
故.
又因为是梯形的中位线,所以,
从而有下列结论;
(1)以为直径的圆必与准线相切.
(2)(焦点弦长与中点关系)
(3).
(4)若直线的倾斜角为,则.
(5),两点的横坐标之积,纵坐标之积均为定值,即,.
(6)为定值.
·易错点:计算焦点弦长时,未结合对应圆锥曲线的焦点弦特有性质(如抛物线焦点弦性质),仍用普通弦长公式硬算,增加计算量且易出错.
题型一 直线与圆锥曲线位置关系判断
解|题|技|巧
解题思路:
①联立直线与圆锥曲线方程,整理为标准一元二次方程;
②讨论二次项系数:时为一次方程,直线与双曲线抛物线可能有一个交点(非相切);时计算判别式Δ;
③由Δ符号判断:Δ>0相交、Δ=0相切、Δ<0相离.
核心要点:需优先考虑直线斜率不存在的特殊情况,双曲线需区分单支与双支相交.
【例题1】(25-26高二上·山西·期末)直线与椭圆的交点个数为( )
A.1 B.2 C.1或2 D.无法确定
【变式1-1】(25-26高二上·青海西宁·月考)直线与椭圆()的位置关系为( )
A.相离 B.相切 C.相交 D.无法确定
【变式1-2】(23-24高二下·上海·月考)已知抛物线方程,过点的直线与抛物线只有一个交点,这样的直线有( )条
A.0 B.1 C.2 D.3
【变式1-3】(25-26高二上·江西南昌·期中)过点作直线,使它与双曲线只有一个公共点,这样的直线有( )
A.1条 B.2条 C.3条 D.4条
题型二 根据直线与圆锥曲线的位置关系求参数
解|题|技|巧
①联立方程得标准一元二次方程;
②讨论二次项系数,结合Δ与位置关系的对应性建不等式;
③结合斜率存在性、曲线范围等条件求解不等式组.
核心要点:需全面考虑参数的隐含限制(如直线斜率不存在、曲线中a>0、b>0、p>0等),避免遗漏特殊情况导致范围偏差.
【例题2】(24-25高二上·浙江杭州·期末)已知直线与椭圆有公共点,则的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【变式2-1】(24-25高二上·北京西城·期末)已知直线,“或”是“直线与双曲线有且仅有一个公共点”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
【变式2-2】(24-25高二上·湖北·期末)已知过点的直线与双曲线的左,右两支均相交,则该直线斜率的取值范围为( )
A. B. C. D.
【变式2-3】(24-25高二下·辽宁·期末)若命题p:,命题q:直线与抛物线无公共点,则q是p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
题型三 直线与圆锥曲线曲线相交弦长问题
解|题|技|巧
1、普通弦长问题:①联立方程,用韦达定理求根与系数关系;②代入弦长公式(斜率存在/不存在分类使用).计算前需验证Δ>0,确保弦存在;弦长公式需根据斜率是否存在灵活选择.
2、焦点弦长问题:直线过圆锥曲线的焦点,求焦点弦长;或利用焦点弦性质求解相关参数
优先用曲线定义转化距离,再结合韦达定理或焦点弦特有机理计算.
【例题3】(24-25高二上·重庆·期末)已知椭圆的一个焦点是,过原点的直线与相交于点,,的面积是,则( )
A. B. C. D.
【变式3-1】(24-25高二上·江苏南通·期末)下列直线被椭圆截得的弦长大于被C截得的弦长的是( )
A. B. C. D.
【变式3-2】(24-25高二上·广东潮州·期末)已知双曲线的一条渐近线为,过双曲线的右焦点作轴的垂线,交双曲线于两点,则弦的长度为( )
A. B. C.2 D.1
【变式3-3】(24-25高二下·贵州黔南·期末)已知为坐标原点,抛物线:的焦点为,若抛物线上一点到其准线的距离为5,过点且斜率为2的直线与抛物线交于,两点,则的面积为( )
A. B. C.2 D.1
题型四 圆锥曲线的中点弦问题
易|错|点|拨
1、点差法滥用致错:未检验中点是否在圆锥曲线内部(椭圆/双曲线)导致求出的中点弦实际不存在;
2、斜率考虑不全面:忽略直线斜率不存在的特殊情况,遗漏垂直于x轴的中点弦.
【例题4】(24-25高二上·湖北·期末)若斜率为1的直线与椭圆交于两点,则弦的中点坐标可能是( )
A. B. C. D.
【变式4-1】(24-25高二上·甘肃酒泉·期末)已知椭圆与直线交于两点,若点为线段的中点,则直线的方程是( )
A. B.
C. D.
【变式4-2】(25-26高二上·西藏拉萨·期末)已知双曲线,斜率为4的直线与双曲线相交于点,,且弦的中点坐标为,则双曲线的离心率为( )
A.2 B. C.4 D.5
【变式4-3】(25-26高二上·陕西西安·月考)已知直线交抛物线于、两点,且的中点为,则直线的斜率为( )
A. B. C. D.
题型五 圆锥曲线中长度/距离最值问题
解|题|技|巧
距离最值:转化为单变量函数或利用几何意义求解;
弦长最值:结合弦长公式转化为斜率的函数,用单调性或基本不等式求最值.
注意:需结合曲线自身范围限制变量取值,确保最值在合理范围内.
【例题5】(23-24高二上·河南·月考)已知点是双曲线上任意一点.
(1)求证:点P到双曲线C的两条渐近线的距离的乘积是一个常数;
(2)已知点,求的最小值.
【变式5-1】(25-26高二上·山东菏泽·月考)已知动点到定点的距离和到定直线的距离的比是,记动点的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程;
(2)若动点在轴右侧,点,求的最小值.
【变式5-2】(25-26高二上·湖北孝感·月考)已知是抛物线的焦点,是抛物线上位于第一象限内的任意一点,过,(为坐标原点)三点的圆的圆心为,点到抛物线的准线的距离为.
(1)求抛物线的方程;
(2)当过点的动直线与抛物线相交于不同点时,在线段上取点,满足,求的最小值.
【变式5-3】(24-25高二上·江苏南通·期中)已知点为抛物线的焦点,为抛物线上两点,且直线与直线斜率之和为0.
(1)求抛物线的方程;
(2)若为抛物线上一动点,直线,且,求到直线距离的最小值.
题型六 圆锥曲线面积最值问题
解|题|技|巧
1、建立面积表达式(底×高/2);
2、用韦达定理表示弦长和距离,转化为单变量函数求最值.
注意:合理选择底和高,简化计算;验证基本不等式等号成立条件.
【例题6】(24-25高二下·内蒙古包头·期末)已知椭圆的长轴长为且离心率为.
(1)求椭圆C的方程;
(2)不经过原点O的直线与椭圆C交于A,B两点,求的面积最大时直线l的方程.
【变式6-1】(24-25高二下·云南昆明·期末)已知椭圆的左、右焦点分别为,,过点作直线与交于,两点(点在轴上方).当的方程为时,.
(1)求的方程;
(2)若点为线段的中点,求面积的最大值.
【变式6-2】(24-25高二上·重庆·月考)已知双曲线的实轴长为2,右焦点到双曲线的渐近线距离为.
(1)求双曲线的方程;
(2)过点作直线交双曲线的右支于两点,连接并延长交双曲线左支于点(为坐标原点),求的面积的最小值.
【变式6-3】(24-25高二上·江苏镇江·期末)已知抛物线的焦点为F,位于第一象限的点在抛物线C上,且.直线l过焦点F且与抛物线C交于A,B两点.
(1)若l的倾斜角为,求弦长的值;
(2)若过F且与l垂直的直线交C于M,N两点,求四边形的面积的最小值,
题型七 圆锥曲线中参数范围探究
解|题|技|巧
已知直线与曲线的位置关系、弦长、面积等条件,求直线斜率、截距或曲线参数的取值范围.
解题思路:①联立方程,用Δ≥0建不等式;②结合韦达定理、弦长/面积条件转化为代数不等式;③结合曲线范围求解不等式组.
【例题7】(24-25高二上·北京西城·期中)已知椭圆C:的左、右焦点分别为和,长轴长为4.
(1)求椭圆C的方程;
(2)设P为椭圆C上一点,.若存在实数使得,求的取值范围.
【变式7-1】(23-24高二上·江苏泰州·月考)已知椭圆:的右焦点为离心率为
(1)若求椭圆的方程;
(2)设直线与椭圆相交于两点,分别为线段的中点,若坐标原点在以为直径的圆上,且求的取值范围.
【变式7-2】(24-25高二上·云南曲靖·月考)已知双曲线的离心率为2,右焦点到渐近线的距离为,过右焦点作斜率为正的直线交双曲线的右支于两点,交两条渐近线于两点,点在第一象限,为坐标原点.
(1)求双曲线的方程;
(2)设,,的面积分别是,,,若不等式恒成立,求实数的取值范围.
【变式7-3】(2025·山东济南·模拟预测)已知等轴双曲线过点,直线与交于两点,与其渐近线交于两点.
(1)求的方程;
(2)设,求的取值范围.
题型八 圆锥曲线中的定点问题
解|题|技|巧
判断动直线是否过定点,或求出定点坐标(动直线通常含参数,如斜率k、截距m)
解题思路:①设动直线方程,联立曲线方程化简;②整理为参数恒成立形式;③令参数系数为0求定点,验证特殊情况.
【例题8】(25-26高二上·江苏常州·期中)椭圆的离心率为,过点的动直线与椭圆相交于,两点,当直线平行于轴时,直线被椭圆截得线段长为.
(1)求椭圆的方程;
(2)已知点,过点作关于轴对称的直线,,与椭圆交于,两点,且直线不平行轴,那么直线是否过定点?若是,求出定点;若不是,说明理由.
【变式8-1】(24-25高二下·广东清远·期末)已知双曲线与椭圆的焦点相同,且离心率之比为.
(1)求双曲线的方程;
(2)若直线与双曲线的左、右两支分别交于两点,记点关于轴的对称点为,证明:直线过定点,并求出该定点的坐标.
【变式8-2】(24-25高二上·贵州遵义·期末)设椭圆过点,且离心率.
(1)求椭圆的方程;
(2)设为椭圆的上顶点,MN为上异于的两点,若直线AM,AN的斜率为,且.求证:以线段MN为直径的圆经过一个定点,并求出该定点的坐标.
【变式8-3】(25-26高二上·辽宁·月考)已知动点到定点的距离比它到直线的距离小,记动点的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程;
(2)直线与曲线交于A,B两点,点,直线,直线的斜率分别为,.若,求证:直线过定点,并求出该定点的坐标.
题型九 圆锥曲线中的定值问题
解|题|技|巧
探究代数式(如斜率之积、斜率之和、向量数量积)是否为定值,与动直线/动点的位置无关.
解题思路:①设动点/动直线,联立曲线方程得韦达定理关系;②代入代数式化简,消参判断是否为常数.
【例题9】(24-25高二下·贵州黔西·期末)已知,,为坐标原点,动点满足.
(1)求点的轨迹方程;
(2),是点轨迹上的点,且.记直线,的斜率分别为,,证明:为定值,并求出该定值.
【变式9-1】(2025·四川南充·模拟预测)已知,分别是椭圆:的左右焦点,点在椭圆上,且的面积为.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)过点的直线与线段相交与,与椭圆交于两点,证明:.
【变式9-2】(24-25高二上·福建三明·期末)已知中心在原点的双曲线与椭圆有相同的焦点,,且的长半轴长是的实半轴长的3倍.
(1)求双曲线的方程;
(2)若P为两条曲线的交点,求的面积;
(3)若过点的直线交双曲线的左支于A,B两点,证明:为定值.
【变式9-3】(24-25高二下·江苏南京·月考)已知椭圆的右焦点和抛物线的焦点重合,且过点.
(1)求和的方程;
(2)过点作直线分别交椭圆于点,交抛物线于点,是否存在常数和,使得为定值?若存在,求出的值;若不存在,说明理由.
题型十 圆锥曲线中的定直线问题
解|题|技|巧
探究满足条件(如动点与定点连线垂直、夹角为定值)的动点轨迹是否为定直线,或求定直线方程.
解题思路:①设动点坐标,列题设条件等式;②结合曲线方程化简得直线方程;③验证是否为定直线,检验轨迹完备性.
【例题10】(25-26高二上·重庆·期中)已知点F为椭圆的右焦点,过点F作x轴的垂线交椭圆于点.过点P作椭圆的切线,交x轴于点Q.
(1)求椭圆的方程;
(2)求点Q的坐标;
(3)过点Q的直线交椭圆于A,B两点,过点A作x轴的垂线与直线交于点D,求证:线段的中点在定直线上.
【变式10-1】(25-26高二上·黑龙江哈尔滨·月考)椭圆,长轴长为4,焦点坐标为.
(1)求椭圆方程;
(2)椭圆上,下顶点为,,过点的直线与椭圆交于异于,的两点,,直线,的交点在一条定直线上,求出该定直线方程.
【变式10-2】(24-25高二上·黑龙江哈尔滨·月考)已知双曲线的中心为坐标原点,左、右顶点分别为,,虚轴长为6.
(1)求双曲线的方程;
(2)过点的直线与的右支交于,两点,若直线与交于点.证明:点在定直线上;
【变式10-3】(25-26高二上·云南昆明·月考)在平面直角坐标系中,为原点,已知抛物线的焦点为,在抛物线上且到焦点的距离为,点的坐标为.
(1)若点在上,且,求点的坐标;
(2)过点的动直线与抛物线交于、两点,过点、分别作的切线,切线交点为,求证:点的轨迹是一条直线.
题型十一 向量与直线-圆锥曲线综合应用(跨章节)
解|题|技|巧
以向量为条件(如垂直、平行、共线、数量积定值),求解直线方程、参数范围、最值等.
解题思路:①将向量条件转化为坐标关系;②联立曲线方程,用韦达定理代入求解.
【例题11】(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.
【变式11-1】(24-25高二上·浙江·月考)已知点,,动点使直线,的斜率之积为,其轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程;
(2)已知点,点在曲线上,直线与轴交于点,满足,求直线的方程.
【变式11-2】(24-25高二下·贵州铜仁·期末)已知抛物线过点,焦点为.
(1)求抛物线的标准方程;
(2)过点且斜率为1的直线交抛物线于A、两点,若在以为直径的圆内,求实数的取值范围.
【变式11-3】(24-25高二上·浙江温州·期末)已知动点到定点的距离和到定直线的距离的比是常数,动点P的轨迹记为曲线
(1)求曲线C的方程;
(2)过的直线l与曲线C交于A,B两点,O为坐标原点.
(i)若,求直线l的方程;
(ii)若,求的面积.
期末基础通关练(测试时间:10分钟)
1.(24-25高二上·福建泉州·期末)过椭圆的一个焦点作轴的垂线,若交于,两点,则( )
A. B. C. D.
2.(24-25高二下·广东揭阳·期末)若抛物线的准线为直线,且交圆于两点,为坐标原点,则( )
A. B. C. D.
3.(24-25高二上·浙江温州·期末)已知直线与曲线有两个公共点,则k的取值范围是( )
A. B. C. D.
4.(25-26高二上·湖北·月考)若双曲线不存在以点为中点的弦,则正实数的取值范围为( )
A. B.
C. D.
期末重难突破练(测试时间:10分钟)
1.(24-25高二上·贵州黔东南·期末)已知椭圆的焦点和短轴顶点构成边长为2的正方形.
(1)求椭圆的标准方程和离心率;
(2)过点的动直线与椭圆有两个交点P,Q.在轴上是否存在点使得恒成立.若存在,求出这个点纵坐标的取值范围,若不存在,请说明理由.
2.(24-25高二上·山西阳泉·期末)已知椭圆的两个焦点为,点在椭圆上.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若过点的直线与椭圆交于两点,求证:的内心在一条定直线上.
3.(24-25高二下·甘肃白银·期末)已知椭圆:,过椭圆的左焦点的直线与椭圆交于,两点(点在点的上方)且与轴交于点.
(1)若直线的斜率为,求点的坐标.
(2)设,.求证:为定值,并求出该值.
(3)若椭圆的右焦点为,内切圆的半径为,求直线的方程.
期末综合拓展练(测试时间:15分钟)
1.(2025·全国二卷·高考真题)已知椭圆的离心率为,长轴长为4.
(1)求C的方程;
(2)过点的直线l交C于两点,为坐标原点.若的面积为,求.
2.(2025·全国一卷·高考真题)已知椭圆的离心率为,下顶点为A,右顶点为B,.
(1)求C的方程;
(2)已知动点P不在y轴上,点R在射线AP上,且满足.
(i)设,求的坐标(用m,n表示);
(ⅱ)设O为坐标原点,是C上的动点,直线OR的斜率为直线的斜率的3倍,求的最大值.
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