内容正文:
专题05 圆锥曲线(椭圆、双曲线、抛物线)解答题讲义
解题大招
【典例1】
(2024·新课标Ⅰ卷·高考真题)已知和为椭圆上两点.
(1)求C的离心率;
(2)若过P的直线交C于另一点B,且的面积为9,求的方程.
【答案】(1)
(2)直线的方程为或.
【分析】(1)代入两点得到关于的方程,解出即可;
(2)方法一:以为底,求出三角形的高,即点到直线的距离,再利用平行线距离公式得到平移后的直线方程,联立椭圆方程得到点坐标,则得到直线的方程;方法二:同法一得到点到直线的距离,再设,根据点到直线距离和点在椭圆上得到方程组,解出即可;法三:同法一得到点到直线的距离,利用椭圆的参数方程即可求解;法四:首先验证直线斜率不存在的情况,再设直线,联立椭圆方程,得到点坐标,再利用点到直线距离公式即可;法五:首先考虑直线斜率不存在的情况,再设,利用弦长公式和点到直线的距离公式即可得到答案;法六:设线法与法五一致,利用水平宽乘铅锤高乘表达面积即可.
【详解】(1)由题意得,解得,
所以.
(2)法一:,则直线的方程为,即,
,由(1)知,
设点到直线的距离为,则,
则将直线沿着与垂直的方向平移单位即可,
此时该平行线与椭圆的交点即为点,
设该平行线的方程为:,
则,解得或,
当时,联立,解得或,
即或,
当时,此时,直线的方程为,即,
当时,此时,直线的方程为,即,
当时,联立得,
,此时该直线与椭圆无交点.
综上直线的方程为或.
法二:同法一得到直线的方程为,
点到直线的距离,
设,则,解得或,
即或,以下同法一.
法三:同法一得到直线的方程为,
点到直线的距离,
设,其中,则有,
联立,解得或,
即或,以下同法一;
法四:当直线的斜率不存在时,此时,
,符合题意,此时,直线的方程为,即,
当线的斜率存在时,设直线的方程为,
联立椭圆方程有,则,其中,即,
解得或,,,
令,则,则
同法一得到直线的方程为,
点到直线的距离,
则,解得,
此时,则得到此时,直线的方程为,即,
综上直线的方程为或.
法五:当的斜率不存在时,到距离,
此时不满足条件.
当的斜率存在时,设,令,
,消可得,
,且,即,
,
到直线距离,
或,均满足题意,或,即或.
法六:当的斜率不存在时,到距离,
此时不满足条件.
当直线斜率存在时,设,
设与轴的交点为,令,则,
联立,则有,
,
其中,且,
则,
则,解得或,经代入判别式验证均满足题意.
则直线为或,即或.
【典例2】
(2025·天津·高考真题)已知椭圆的左焦点为F,右顶点为A,P为上一点,且直线的斜率为,的面积为,离心率为.
(1)求椭圆的方程;
(2)过点P的直线与椭圆有唯一交点B(异于点A),求证:PF平分.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】(1)根据题意,利用椭圆的离心率得到,再由直线的斜率得到,从而利用三角形的面积公式得到关于的方程,解之即可得解;
(2)联立直线与椭圆方程,利用其位置关系求得,进而得到直线的方程与点的坐标,法一:利用向量的夹角公式即可得证;法二:利用两直线的夹角公式即可得证;法三利用正切的倍角公式即可得证;法四:利用角平分线的性质与点线距离公式即可得证.
【详解】(1)依题意,设椭圆的半焦距为,
则左焦点,右顶点,离心率,即,
因为为上一点,设,
又直线的斜率为,则,即,
所以,解得,则,即,
因为的面积为,,高为,
所以,解得,
则,,
所以椭圆的方程为.
.
(2)由(1)可知,,,
易知直线的斜率存在,设其方程为,则,即,
联立,消去得,,
因为直线与椭圆有唯一交点,所以,
即,则,解得,则,
所以直线的方程为,
联立,解得,则,
以下分别用四种方法证明结论:
法一:则,
所以,
,
则,又,
所以,即平分.
法二:所以,,,
由两直线夹角公式,得,,
则,又,
所以,即平分.
法三:则,,
故,
又,
所以,即平分.
法四:则,
所以直线的方程为,即,
则点到直线的距离为,
又点到直线的距离也为,
所以平分.
【典例3】
(2026·陕西西安·三模)已知和为双曲线上两点.
(1)求的离心率;
(2)在上是否存在点,使得的面积为?若存在,求所有满足要求的点的坐标;若不存在,说明理由.
【答案】(1)2
(2)存在,,,,.
【分析】(1)根据题意,列出关于的方程组,求得的值,结合离心率的计算公式,即可求解;
(2)方法1:假设存在满足条件的点,当垂直于轴时,求得,满足题意;当不垂直于轴时,设直线的方程为,联立方程组,求得,结合弦长公式和点到直线的距离公式,列出方程求得的值,进而得到点的坐标;
方法2:求得,且的方程为,根据题意,得到点到直线的距离,利用点到直线的距离公式,求得或,联立方程组,进而求得点的坐标.
【详解】(1)解:由点和为双曲线上两点,
可得,解得,此时双曲线的方程为,
所以双曲线的离心率.
(2)解:方法1:假设存在满足条件的点,且设为直线,
当垂直于轴时,,此时,满足题意;
当不垂直于轴时,设直线的方程为,
联立方程组,整理得,
则且,可得且,
设,可得,所以,
则,
又因为到的距离为,所以的面积为,
令,可得或,
解得或或,
因为,故当时,,
又因为,可得,故;
同理可得,当时,;当时,,
综上,所有满足要求的点的坐标为,,,.
方法2:因为点和,可得,
且直线的方程为,
假设存在满足条件的点,设点到直线的距离为,
若的面积为3,则,解得,
设过且平行于直线的直线为,则,
解得或,
当时,可得,联立方程组,解得,,
代入的方程,可得或;
当时,可得,联立方程组,解得,,
代入的方程,可得或,
综上可得,所有满足要求的点的坐标为,,,.
【典例4】
(2025·江苏苏州·三模)已知椭圆:,为右顶点,为下焦点,延长交椭圆于另一点.
(1)求点的坐标;
(2)设椭圆在点处的切线为直线,求直线与所夹锐角的正切值;
(3)若直线与椭圆交于,两点(异于),使得,求证:直线过定点.
【答案】(1)
(2)
(3)证明见解析
【分析】(1)求出直线方程为,与椭圆方程联立得到点横坐标为,此时,得到答案;
(2)因为点在轴下方,,求导,得到切线直线为,,,得到,因此直线与所夹锐角的正切值;
(3)法一:到,的距离相等,设,求出直线的方程,由点到直线距离公式和,得,从而求出直线,由得点,求出直线所过定点;
法二:记直线、直线的倾斜角分别为、,根据得到,所以,设直线,与椭圆联立得到两根之和,两根之积,结合化简得,从而求出过定点;
法三:记直线、直线的斜率分别为、,根据,化简得到,设直线,联立得到齐次化方程,所以,代入得,故求出,求出定点坐标.
【详解】(1)因为椭圆:,即,所以,,
所以,即,
联立直线与椭圆方程,得,即,
解得或,显然点横坐标为,此时,
所以.
(2)因为点在轴下方,所以当时,,,
将代入,
所以,因此切线直线,即,
记直线、直线的倾斜角分别为、,则,,
所以,
因此直线与所夹锐角的正切值为.
(3)证明:法一:因为,所以到,的距离相等,
设该距离为,设,则,所以,
两边平方得,,
将代入化简得
设,同理可得,
所以直线,
由得点,直线过定点.
法二:记直线、直线的倾斜角分别为、,
则,,
因为,所以,即,
所以.
因为直线斜率不存在时,由对称性知不符合要求,所以设直线,
与椭圆联立得,设,
则,
结合化简得,
即,
所以时,过,不符合要求,舍去;
时,过定点.
综上,直线过定点.
法三:记直线、直线的斜率分别为、,
因为,所以,即,
所以.
因为直线不经过点,所以可设直线,
因为,所以,
所以,
即,所以,
代入得,
所以,因此直线过定点.
【典例5】
(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)
【分析】(1)根据题意列出的关系式,解方程求出,即可得到椭圆的标准方程;
(2)(ⅰ)设,根据斜率相等以及题目条件列式,化简即可求出或者利用数乘向量求出;
(ⅱ) 根据斜率关系可得到点的轨迹为圆(除去两点),再根据点与圆的最值求法结合三角换元或者直接运算即可解出.
【详解】(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.
【典例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.
【典例7】
(2025·山东青岛·三模)已知抛物线的焦点为,直线与恰有个公共点,与轴、轴分别交于点、.
(1)求的方程;
(2)求的外接圆的标准方程;
(3)若点在上运动,点在线段上,过的直线分别交线段、于点、,且,求点的轨迹方程.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)将点的坐标代入抛物线的方程,可得出的值,由此可得出抛物线的方程;
(2)分析可知不与轴平行,设直线的方程为,根据直线与抛物线相切以及点在直线上,可得出关于、的方程组,解出这两个未知数的值,可求出点、,由此可求出的外接圆圆心坐标以及圆的半径,即可得出圆的方程;
(3)解法一:设,,可得出,,结合已知条件得出,设,则,,设点,利用平面向量的坐标运算可化简得出点的轨迹方程;
解法二:记,,,可得出,根据三角形的面积关系得出,可得出的值,进而得出点为的重心,再结合平面向量的坐标运算化简可得出点的轨迹方程;
解法三:设、、、,设,则,根据平面向量的坐标运算得出点的坐标,设,同理可得出点的坐标,求出、的方程,结合,联立两直线方程可得出点的轨迹方程.
【详解】(1)因为在上,所以,所以的方程为.
(2)若与轴平行,则直线与轴无交点,不合题意;
若不与轴平行,则与相切于,
设直线的方程为,由,得,
所以,解得,
所以直线的方程为,
因为、、,,故为中点,
所以,线段中垂线的方程为,线段中垂线的方程为,
联立,解得,因此的外接圆圆心坐标为,
的外接圆半径等于,
所以,外接圆方程为.
(3)解法一:设,,
,故,
所以,同理,
因为,所以,所以,
设,因为,
所以,
因为、、三点共线,所以,所以,则,
设,则,,设点,
因为,,
所以,所以,
因为、不重合,所以,,
综上,点的轨迹方程为;
解法二:因为为中点,记,,,
则,
因为为中线,则且,故,
所以,所以是的重心,
设,则,,设点,
所以,解得,
因为、不重合,所以,,
综上,点的轨迹方程为;
解法三:设、、、,
设,则,所以,
所以,,
设,同理可得:,,
直线的方程为,
又因为,化简得:①,
直线的方程为②,
由①②解得,消去得:,
因为、不重合,所以,,
综上,点的轨迹方程为.
【典例8】
(2025·四川乐山·三模)已知动点与两个定点,的距离的比为.
(1)求动点的轨迹的方程;
(2)过上的动点作的切线交轴于点,以为圆心,为半径的圆与轴交于,.已知,,连接,交于点.
①求动点的轨迹方程;
②过点的直线与点的轨迹交于,两点,过作轴的垂线,记与直线0的交点为,若,证明:直线过定点.
【答案】(1)
(2)①;②证明见解析
【分析】(1)设点,列方程,化简即可;
(2)①解法一:设,根据求解;
解法二:设,则点处的切线方程为,则:,:,进而得解;
解法三:设点,,,,由,可得,即,再根据斜率关系得解;
②解法一:设直线:,,,联立方程组,由可得,由,,共线得,进一步化简可得定点;
解法二:设,,、、三点共线,有,再根据斜率关系化简可得解.
【详解】(1)设点,由,
即,
化简得.
(2)①解法一:设,
则:,.
:,.
,
,即.
.
.
解法二:设,则点处的切线方程为.
,,
圆的方程为.
令,得,.
:,:.
由,两式乘得,即,
所以点的轨迹为.
解法三:设点,,,,
由,可得,即.
则.
另一方面,.
解得点的轨迹为.
②解法一:设直线:,,,
联立,可得.于是,.
由可得,
,.
记直线与轴交于点,
由,,共线得.
可得.
,
,
则.
于是直线过点.
解法二:设,,
、、三点共线,有.
,.
则.
即.
两式作差可得
于是,
另由,可知.
综上,,即直线过点.
【典例9】
(24-25高三上·山东威海·期末)已知抛物线,点在上,为常数,,按如下方式依次构造点,过点作轴的垂线交于点,过且斜率为的直线与的另一个交点为.记的坐标为.
(1)当时,求;
(2)设,证明:数列是等差数列;
(3)设为的面积,证明:为定值.
【答案】(1)
(2)证明见解析
(3)证明见解析
【分析】(1)由点在可得,根据直线的方程联立抛物线方程可得;
(2)由点差法可得,得,进而确定,可得,进而可得,即得,即证;
(3)由,由点差法可,
进而可得直线的斜率为,可得,由直线的方程为,可得到直线的距离为,进而,即证.
【详解】(1)
因为点在上,所以,解得,
由题意知的坐标为,直线的方程为:,
由,整理得,解得.
(2)法一:由题意知的坐标为,
所以,又,
两式相减得,即,
由题意知,可得,
所以数列是以1为首项,为公差的等差数列,
所以,可得,
所以,
可得,所以数列是等差数列.
法二:
由题意知的坐标为,
所以直线的方程为,
由,可得,
由题意知是直线与的公共点,所以,
所以数列是以1为首项,为公差的等差数列,
所以,可得,
所以,
所以,所以数列是等差数列.
(3)法一:的三个顶点为,
因为,两式相减得,即,
所以直线的斜率为,
可得,
直线的方程为,
即,
设到直线的距离为,则
所以,
所以为定值.
法2:
的三个顶点为,
可得,
,
所以
,
所以为定值.
法3:
要证为定值,只需证,
即证与面积相等,
因为,两式相减得,
即,
所以直线的斜率为,
同理可得直线的斜率为
所以,可得点到直线的距离相等,
所以,即为定值.
【点睛】关键点点睛:本题第二问关键能用点差法得到,进而,确定是等差数列,可得,进而依次得到,,;第三问由,可得和直线的方程为,进而得到直线的距离,进而,即证.
【典例10】
(2024·新课标Ⅱ卷·高考真题)已知双曲线,点在上,为常数,.按照如下方式依次构造点:过作斜率为的直线与的左支交于点,令为关于轴的对称点,记的坐标为.
(1)若,求;
(2)证明:数列是公比为的等比数列;
(3)设为的面积,证明:对任意正整数,.
【答案】(1),
(2)证明见解析
(3)证明见解析
【分析】(1)直接根据题目中的构造方式计算出的坐标即可;
(2)思路一:根据等比数列的定义即可验证结论;思路二:利用点差法和合比性质即可证明;
(3)思路一:使用平面向量数量积和等比数列工具,证明的取值为与无关的定值即可.思路二:使用等差数列工具,证明的取值为与无关的定值即可.思路三:利用点差法得到,,再结合(2)中的结论得,最后证明出即可.
【详解】(1)
由已知有,故的方程为.
当时,过且斜率为的直线为,与联立得到.
解得或,所以该直线与的不同于的交点为,该点显然在的左支上.
故,从而,.
(2)方法一:由于过且斜率为的直线为,与联立,得到方程.
展开即得,由于已经是直线和的公共点,故方程必有一根.
从而根据韦达定理,另一根,相应的.
所以该直线与的不同于的交点为,而注意到的横坐标亦可通过韦达定理表示为,故一定在的左支上.
所以.
这就得到,.
所以
.
再由,就知道,所以数列是公比为的等比数列.
方法二:因为,,,则,
由于,作差得,
,利用合比性质知,
因此是公比为的等比数列.
(3)方法一:先证明一个结论:对平面上三个点,若,,则.(若在同一条直线上,约定)
证明:
.
证毕,回到原题.
由于上一小问已经得到,,
故.
再由,就知道,所以数列是公比为的等比数列.
所以对任意的正整数,都有
.
而又有,,
故利用前面已经证明的结论即得
.
这就表明的取值是与无关的定值,所以.
方法二:由于上一小问已经得到,,
故.
再由,就知道,所以数列是公比为的等比数列.
所以对任意的正整数,都有
.
这就得到,
以及.
两式相减,即得.
移项得到.
故.
而,.
所以和平行,这就得到,即.
方法三:由于,作差得,
变形得①,
同理可得,
由(2)知是公比为的等比数列,令则②,
同时是公比为的等比数列,则③,
将②③代入①,
即,从而,即.
【点睛】关键点点睛:本题的关键在于将解析几何和数列知识的结合,需要综合运用多方面知识方可得解.
课后基础练
1.(25-26高三上·安徽·月考)已知椭圆的离心率为,短轴长为.
(1)求C的方程;
(2)若直线与C交于两点,O为坐标原点,的面积为,求t的值.
【答案】(1)
(2)或
【分析】(1)根据题意可得,进而解出即可求解;
(2)联立直线与椭圆方程,根据弦长公式及点到直线的距离公式表示出的面积,建立方程即可求解.
【详解】(1)由题意,得,解得,
则椭圆C的方程为.
(2)设,
联立,得,
则,解得,
且,
所以,
点到直线的距离为,
则,解得或,满足,
则或.
2.(2025·河北邯郸·模拟预测)已知双曲线C的中心为坐标原点,对称轴为x轴,y轴,且过,两点.
(1)求双曲线C的标准方程;
(2)已知直线l与双曲线C有且只有一个公共点,且l与坐标轴正半轴所围成的三角形面积为,求直线l的方程.
【答案】(1)
(2)或
【分析】(1)设所求双曲线方程为,根据过知,把点代入求得,即可得出答案.
(2)当直线l与双曲线的一条渐近线平行时,设直线l的方程为,根据三角形面积公式列方程求出,当直线l与双曲线相切时,设其方程为,与双曲线方程联立,利用求得,结合三角形面积公式列方程求得及,即可得出答案.
【详解】(1)由题意知该双曲线焦点在x轴上,故设其方程为,
根据过知,又过,故有,解得,
所以双曲线C的标准方程为;
(2)直线l与双曲线C有且只有一个公共点,且与坐标轴正半轴所围成三角形,分两种情况:
当直线l与双曲线的一条渐近线平行时,设直线l的方程为,
此时三角形的面积为,解得,所以直线l的方程为;
当直线l与双曲线相切时,直线l的斜率显然存在,设其方程为,
联立,得,
所以且,即,
又因为三角形的面积为,解得(负根舍去),
所以,解得(正根舍去),所以直线l的方程为;
综上,直线l的方程为或.
3.(2025·河北保定·二模)已知双曲线的焦距为,离心率为.
(1)求C的方程;
(2)若A是C的左顶点,直线与C交于P,Q两点,求的面积.
【答案】(1);
(2).
【分析】(1)根据给定条件,求出即可.
(2)求出点到直线的距离,再联立直线与双曲线方程求出弦长即可求出三角形面积.
【详解】(1)依题意,双曲线的半焦距,由离心率,解得,,
所以双曲线的方程为.
(2)由(1)知双曲线的左顶点,点到直线的距离,
由消去得,解得,,
则,所以的面积.
4.(2025·四川成都·一模)已知椭圆:()的右顶点为,离心率为,左、右焦点分别为、,为椭圆上不同于左、右顶点的任意一点.
(1)求椭圆的方程;
(2)求的取值范围.
【答案】(1)椭圆:;
(2).
【分析】(1)由题设列出关于的方程组即可求解;
(2)由题设设,再由数量积的坐标运算计算即可.
【详解】(1)设椭圆焦距为,由题意可得,
所以椭圆:;
(2)由题可设,则由(1),,
所以.
5.(2025·陕西·模拟预测)已知椭圆的离心率为,且过点.
(1)求的方程;
(2)若斜率为的直线与轴交于点,与交于,两点,证明:为定值.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】(1)利用椭圆离心率的性质结合椭圆经过的点求解基本量,得到椭圆方程即可;
(2)利用韦达定理表示出,再利用两点间距离公式表示出目标式,化简得到定值即可.
【详解】(1)由题意得 ,得,
故的方程为;
(2)设,则直线l的方程为,
与联立,得,
则,且,
所以
,
故为定值.
课后能力练
6.(2025·四川成都·模拟预测)已知椭圆的右焦点为是椭圆上的任意两点,满足.
(1)求证:以为直径的圆和以长轴为直径的圆内切;
(2)求面积的取值范围.
【答案】(1)证明见解析
(2)
【分析】(1)设的中点为,椭圆的左焦点为,由题意可得,可证结论;
(2)当直线斜率存在且不为0时,设直线的方程为,与椭圆方程联立可得,进而可得,求得,当斜率不存在时,可求得,可求得面积的取值范围.
【详解】(1)由,得,解得.
设的中点为,椭圆的左焦点为,因为是椭圆上的点,
所以,所以,
因为是的中点,所以,
又以长轴为直径的圆的圆心为,半径为,
以为直径的圆的圆心为,半径为;
所以,所以两圆相内切;
即以为直径的圆和以长轴为直径的圆内切;
(2)当直线斜率存在且不为0时,设直线的方程为,
由,得,所以,所以,
所以.
因为,将用代换可得,
所以
,
当且仅当,即时,取等号,
因为,所以,所以,
当直线斜率不存在或为0时,.
所以面积的取值范围为.
7.(2025·陕西西安·模拟预测)在平面直角坐标系中,已知动点与定点的距离和到定直线的距离之比是常数2.
(1)求动点的轨迹方程;
(2)过点的动直线与曲线交于两点,问:在轴上是否存在定点,使得恒成立?若存在,求出定点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)动点的轨迹为双曲线.
(2)存在点满足题意.
【分析】(1)根据题意,结合距离公式,化简计算,即可得答案.
(2)由题意,根据面积公式,分析可得,即,设出直线方程,与抛物线联立,根据韦达定理,可得,表达式,根据直线方程,代入,化简整理,即可得答案.
【详解】(1)由已知得:,所以,
化简可得:,即动点的轨迹为双曲线.
(2)因为,
所以,即,
所以.
显然过点的动直线不与x轴重合,故设直线方程为,
,,,
联立,可得,
首先有,且,
由韦达定理得,,
因为,所以,
即,整理得,
所以,化简得,
当时,方程恒成立,
当时,解得,
故在轴上存在点,使得.
8.(2025·甘肃武威·模拟预测)已知椭圆与抛物线的公共焦点为,过点且斜率存在的直线与交于,两点,与交于,两点,记直线,,,(为原点)的斜率分别为,,,.
(1)求与的方程;
(2)证明:为定值.
【答案】(1)椭圆的方程为,抛物线的方程为
(2)证明见解析
【分析】(1)根据题设椭圆及抛物线方程可得,,进而求解即可;
(2)设直线,,,,,联立直线与椭圆方程,联立直线与抛物线方程,结合韦达定理可得,,进而求证即可.
【详解】(1)由题意得,则,所以椭圆的方程为.
由题意得,则,所以抛物线的方程为.
(2)证明:由题意可知直线的斜率存在且不为0,
设直线,,,,,
联立得,
则,,,
所以.
联立得,则,
所以,,
所以,
所以为定值.
9.(2025·河北沧州·模拟预测)已知双曲线E:(,)的左、右焦点分别为,,其上一点满足.
(1)求E的方程.
(2)记E的右顶点为B,射线BA上两点P,Q满足.
(ⅰ)若点P的横坐标为m,求点Q的坐标(用m表示);
(ⅱ)已知,,若的面积为,求.
【答案】(1)
(2)(ⅰ);(ii)
【分析】(1)根据双曲线定义得出,再把点代入双曲线计算得出即可求解;
(2)(ⅰ)先设直线方程进而设点,再根据,计算求参;
(ⅱ)应用正弦定理结合两点间距离公式计算得出正弦比.
【详解】(1)因为,故,
将代入,可得,解得,
故E的方程为.
(2)(ⅰ)因为,而,故直线AB的斜率,
于是直线AB的方程为,
故.设点Q的横坐标为n,则,其中
于是,
故,于是点Q的坐标为,
(ⅱ)记E的半焦距为c,则,故,.
于是,
故的面积为,解得,故,
于是,,,,
在中,由正弦定理可知,
在中,由正弦定理可知,
又,
两式作比,可得,
于是.
10.(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.
课后压轴练
11.(2025·河北·模拟预测)已知双曲线的离心率为,焦距为4.
(1)求双曲线的标准方程.
(2)过双曲线的左焦点的直线与双曲线交于两点,的中点为,点的轨迹为曲线.
(i)求的方程.
(ii)已知点在曲线上,点在轴的右侧,点在轴的左侧,为坐标原点,直线与直线分别交于点.求证:.
【答案】(1);
(2)(i);(ii)
【分析】(1)利用给定的离心率求出双曲线的标准方程.
(2)(i)设出直线,与双曲线的方程联立并求出中点坐标,再消去参数即得的方程;(ii)设出直线方程及点坐标,与的方程联立,求出点的坐标,利用韦达定理列式计算得证.
【详解】(1)由双曲线的离心率为,焦距为4,
得半焦距,,则,
所以双曲线的标准方程为.
(2)(i),当直线不垂直于时,设其方程为,,
由消去得,,设,
则,,
于是,,整理得,
当直线垂直于时,由对称性不妨令,则,其坐标满足,
所以的方程为.
(ii)设直线的方程为,,
由消去得,,,
,直线,直线,
则,,
,所以.
12.(2025·湖南永州·模拟预测)已知椭圆的左、右焦点分别为,上顶点和右顶点分别为,.
(1)求的方程.
(2)已知过点的直线与交于两点,过点且与垂直的直线与交于两点,在轴的上方,分别为的中点,直线与交于点.
(i)求证:直线过定点;
(ii)求面积的最小值.
【答案】(1);
(2)(i)证明见解析;(ii).
【分析】(1)根据已知求出椭圆参数值,即可得方程;
(2)(i)设,直线,联立椭圆,应用韦达定理及已知求出的坐标,进而写出直线并确定其定点;(ii)连接,设为线段的中点,直线分别与相交于点,连接,进而得到,应用弦长公式、三角形面积公式列方程,再由基本不等式求最小值.
【详解】(1)设的半焦距为,由题意知,
由椭圆的几何性质知,,
,则,
,
,故的方程为.
(2)(i)由(1)知,,由题意知,直线与坐标轴不垂直,
设,直线,
将代入,整理得,
,
,
,同理可得,
,
∴直线,即,
∴直线过定点.
(ii)如图,连接,设为线段的中点,直线分别与相交于点,连接.
分别为的中点,
,则,
,故.
由(i)知,,
同理可得,,
,
当且仅当,即时,等号成立,
面积的最小值为.
13.(2025·福建福州·模拟预测)已知直线,直线,动点M到x轴的距离小于它到y轴的距离,过M分别作和的垂线,垂足分别为D,E,O为坐标原点,若四边形的面积为,设动点M的轨迹为曲线C.根据上述运算回答下面问题:
(1)求C的方程;
(2)若C交x轴正半轴于点A,C上一点B和直线上一点Q满足是以为底的等腰直角三角形.
(ⅰ)求直线的斜率:
(ⅱ)若B在第一象限,记点B关于的对称点为K,点B关于原点的对称点为,若动点M不与,B重合,设动直线与直线相交于点P,动直线与直线相交于点,求证:成等比数列.
【答案】(1)
(2)(ⅰ)或;(ⅱ)证明见解析
【分析】(1)设,得到四边形为矩形,求得和,进而得到,即可求解;
(2)(ⅰ)解法一:设,求得,①当B在第一象限时,作轴,求得,求得直线BQ的斜率;②当B在第二象限时,作轴,求得,得到直线BQ的斜率③当B在第三象限时,由对称性,得到直线的斜率;④当B在第四象限时,由对称性,得到直线的斜率,进求得的斜率;
解法二:设直线AB的方程为,则直线的方程为,联立方程组,求得,根据,求得的值,进而求得的斜率;
解法三:设,根据,求得,结合,求得,所以,分类讨论,进而求得的斜率;
(ⅱ)证明:设,求得直线OK的方程为,分和,以及且,三种情况讨论,求得的坐标,化简得到,结合P,K,,O四点共线,得到,即可得证.
【详解】(1)解:如图所示1,设,
因为M到x轴的距离小于它到y轴的距离,所以,故,
又因为的斜率为1,的斜率为,故,四边形为矩形,
因为到直线的距离,故,同理,
所以四边形的面积为,所以,
所以,所以C的方程为.
(2)(ⅰ)解法一:设,令,代入,得,
①当B在第一象限时,如图2所示,由于是以为底的等腰直角三角形,
易知Q在x轴上方,,
作轴,垂足为S,则,故,故,
又因为则,即,
从而,故,直线的斜率.
②当B在第二象限时,如图3所示,由于是以为底的等腰直角三角形,
易知Q在x轴下方,,
作轴,垂足为S,则,故,故,
又,则,即,
从而,故,直线的斜率;
③当B在第三象限时,由对称性知,直线的斜率3;
④当B在第四象限时,由对称性知,直线的斜率;
综上可知,直线的斜率为或.
解法二:令,代入,可得,
易知直线AB的斜率存在且不为零,故可设直线AB的方程为,
则直线的方程为,则,
联立方程组,整理得,故,
所以,
由,得,
即,故,所以或,
当时,,所以,
直线的斜率
当时,,所以,
直线的斜率
当时,,所以,直线的斜率
当时,,所以,
直线的斜率
综上可知,直线的斜率为或.
解法三:令,代入,可得,
设,则,
由,可得,故,
由,可得,所以,
所以,
即,易知,所以,即,所以,
当时,,所以,
直线的斜率
当时,,所以,
直线的斜率:
当时,,所以,
直线的斜率;
当时,,所以,
直线的斜率,
综上可知,直线的斜率为或.
(ⅱ)证明:设,依题意可得,所以直线OK的方程为,
①若,则直线MB的方程为,直线的方程为,
此时点,所以,
因为P,K,,O四点共线,所以,所以成等比数列;
②若,则直线的方程为,直线MB的方程为,
此时点,所以,
因为P,K,,O四点共线,所以,所以成等比数列;
③若且,,
直线MB的方程为,
联立方程组,解得,
同理可得直线的方程为,
联立方程组,解得
因为在双曲线上,所以,
所以,
所以,
因为P,K,,O四点共线,所以,
所以成等比数列.
14.(2025·广东·模拟预测)已知椭圆的右顶点为,离心率为.
(1)求椭圆的方程;
(2)已知为坐标原点,过点且与轴不重合的直线与椭圆交于,两点.
(i)若,且,分别在直线,上,探究:是否为定值.若是,求出该定值;若不是,请说明理由;
(ii)若,点在轴上方,记椭圆的左焦点为,若,且,求的取值范围.
【答案】(1)
(2)(i)是,(ii)
【分析】(1)求椭圆的方程的解题思路 利用椭圆右顶点得,离心率得,结合求出,进而得到椭圆方程.
(2)(i) 探究是否为定值的解题思路 将角度和定值转化为三角形相似的证明,设直线方程联立椭圆,借助韦达定理计算相关函数值的乘积,验证相似条件,得出角度和为定值.
(ii) 求取值范围的解题思路 根据向量关系确定点的坐标,表示出两个三角形的面积并化简面积比,结合直线与椭圆联立后的韦达定理,求出相关变量的范围,进而得到面积比的取值范围.
【详解】(1)依题意,
解得,.
故椭圆的方程为.
(2)设,,
(i)结论:.下面给出证明.
,故要证,
即证,即证,
即证,即证,即证.
设直线的方程为,由消去,得,
由,得或.
则,,
设直线的方程为,令,得,故,
同理,,则,
而,
故,则.
(ii)因为,所以,
因为,所以,
则
,,
所以.(*)
由已知直线的斜率不为0,故设直线的方程为,
联立消可得,
其中,
则,,
所以,
因为,所以,,所以,
解得,即,
代入(*)式可得,.
15.(2025·山东·模拟预测)已知椭圆C:经过点.
(1)求C的离心率.
(2)设A,B分别为C的左、右顶点,P,Q为C上异于A,B的两动点,且直线的斜率恒为直线的斜率的5倍.
①当b的值确定时,证明:直线过x轴上的定点;
②按下面方法构造数列:当时,直线过的定点为,且,设,证明:.
【答案】(1)
(2)① 证明见解析;②证明见解析
【分析】(1)根据题意,将点代入椭圆方程得,进而求得离心率;
(2)①由题可知直线的斜率不可能为0,设的方程为,与椭圆方程联立可得根与系数关系,结合,解得,进而得证;②根据题意,可得是等比数列,求得,得,分n为偶数和奇数分别证明.
【详解】(1)因为椭圆C经过点,所以,故,
所以C的离心率.
(2)①由(1)知C的方程为,,.
由对称性可知直线的斜率不可能为0,设,,设的方程为.
由,可得,
所以,即,
且,.所以.
则
,
解得,则的方程为,
即直线过x轴上的定点.
②由①可知,,又,,
所以是首项为2,公比为2的等比数列.
所以,.
当n为偶数时,,
所以.
当为奇数时,因为,
所以.
综上可得:.
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会白题通台类系列
专题05圆锥曲线(椭圆、双曲线、抛物线)解答题讲义
©解题大招
【典例1】
(2024·新课标I卷·高考真题)已知A(0,3)和P
为椭圆C:+=1(a之b>0)上两点
(1)求C的离心率;
(2)若过P的直线1交C于另一点B,且△ABP的面积为9,求I的方程.
【典例2】
225·天律·商考真题)已知精图号+若=1a>6>0的左焦点为R,右顶点为,P为=a上一点
且直线PF的斜率为号PFA的面积为子,离心率为,
(1)求椭圆的方程;
(2)过点P的直线与椭圆有唯一交点B(异于点A),求证:PF平分∠AFB.
【典例3】
20·民西西安·三按)已知410和12为双查线C:号若-a>0b>0上两点
(1)求C的离心率;
(2)在C上是否存在点B,使得。ABM的面积为3?若存在,求所有满足要求的点B的坐标;若不存在,说
明理由.
【典例4】
(2025·江苏苏州·三模)己知椭圆:5x2+y2=5,A为右顶点,F为下焦点,延长AF交椭圆于另一点B
(1)求点B的坐标;
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解答题解题大招
会白题通台类系列
(2)设椭圆在点B处的切线为直线l,求直线AB与I所夹锐角的正切值;
(3)若直线n与椭圆交于M,N两点(异于A),使得∠FAM=∠FAN,求证:直线过定点.
【典例5】
(2025·全国一卷·高考真题)已知椭圆c:+广
2+2=1(a之b之0的离心率为22,下顶点为4,右顶点为
3
B,|AB=0.
(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APAR=3.
(i)设P(m,m),求R的坐标(用m,n表示);
(ⅱ)设O为坐标原点,Q是C上的动点,直线OR的斜率为直线OP的斜率的3倍,求|PQ的最大值.
【典例6】
2025·北京·高者盟)已知椭圆E。+Q>6>0的离心率为号2,椭☒E上的点到两焦点的
离之和为4.
(1)求椭圆E的方程;
(2)设O为坐标原点,点M(xo,yo)(x。≠0)在椭圆E上,直线xx+2yoy-4=0与直线y=2,y=-2分别交
F点A,B,设△0AM与A0BW的面积分别为SS,比较。与的大N
【典例7】
(2025·山东青岛·三模)己知抛物线E:y2=2px(p>0)的焦点为F,直线1与E恰有1个公共点A1,1,
I与x轴、y轴分别交于点B、D.
(1)求E的方程:
(2)求△ABF的外接圆的标准方程;
(3)若点C在E上运动,点G在线段CD上,过G的直线I'分别交线段AC、BC于点P、Q,且
PA OB
CPCO
=1,求点G的轨迹方程。
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解答题解题大招
会白题通台类系列
【典例8】
(2025·四川乐山·三模)已知动点W与两个定点A(1,1),8)
22
的距离的比为√2
(1)求动点W的轨迹C的方程:
(2)过C上的动点P作C的切线交y轴于点D,以D为圆心,DP为半径的圆与y轴交于G,H.已知
E(-2,0),F(2,0),连接EG,FH交于点Q.
①求动点Q的轨迹方程;
②过点I2,2的直线与点Q的轨迹交于M,N两点,过M作x轴的垂线1,记1与直线x+4y-2=0的交点
为J,若M万=J丞,证明:直线NK过定点.
【典例9】
(2425高三上·山东威海·期末)已知抛物线C:户=2pr(p>0,点A2在C上,k为常数,k>0,
按如下方式依次构造点P.(n=2,3,4,…,过点P作x轴的垂线交C于点2n-1,过2n-1且斜率为k的直线与
C的另一个交点为Pn.记Pn的坐标为xn,yn).
(1)当k=2时,求x2,y2:
(2)设an=x1-xn,证明:数列{an}是等差数列;
(3)设Sn为△PPP+2的面积,证明:Sn为定值.
【典例10】
(2024·新课标Ⅱ卷·高考真题)己知双曲线C:x2-y2=mm>0),点P(5,4)在C上,k为常数,
0<k<1.按照如下方式依次构造点Pn(n=2,3,:过Pn作斜率为k的直线与C的左支交于点21,令n为
Qn1关于y轴的对称点,记Pn的坐标为xn,yn
(1)若k=
2’求:
②)证明:数列x,-}是公比为+的等比数列
1-k
(3)设Sn为△PP2的面积,证明:对任意正整数n,Sn=Sn+1.
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会白题通台类系列
◆课后基础练
1,2528商三上~安数·月考》已鞘圆C:号+若=a>b>0的离心率为点,短销长为2w5,
(1)求C的方程:
②)若直线1:y=x+1与C交于M,N两点,0为坐标原点,0w的面积为号,求的值
2.(2025·河北邯郸·模拟预测)已知双曲线C的中心为坐标原点,对称轴为x轴,y轴,且过A√2,2),
B(1,0)两点.
(1)求双曲线C的标准方程;
②)已知直线1与双曲线C有且只有一个公共点,且1与坐标轴正半轴所围成的三角形面积为),求直线1
3
的方程,
3.(2025·河北保定·二使)已知双曲线C:号片=1a>0,b>0的编距为2V5,离心率为5.
(1)求C的方程:
(2)若A是C的左顶点,直线1:y=3x-3与C交于P,Q两点,求△APQ的面积
生2025匹训成都.一)已精C:手+会-1(0>6>0)的右顶点为5.01,离心字为手,左
右焦点分别为E、F,P为椭圆C上不同于左、右顶点的任意一点.
(1)求椭圆C的方程;
(2)求PE·PF,的取值范围.
5.25·候西·恢拟现0》已知提图上若+三-o>60的傅心率为5。且E过点00.
2
(1)求E的方程:
(2)若斜率为2的直线1与y轴交于点D,与E交于M,N两点,证明:IDMP+|DN2为定值.
之课后能力练
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解答题解题大招
会白题通台类系列
6.(2O25·四川成都·模拟预测)已知椭圆C:+少=1的右焦点为F,M,N是椭圆上的任意两点,满足
4
0M⊥ON.
(1)求证:以MF为直径的圆和以长轴为直径的圆内切:
(2)求△MON面积的取值范围.
7.(2025·陕西西安·模拟预测)在平面直角坐标系Oy中,己知动点E与定点F(2,0)的距离和E到定直
线2x-1=0的距离之比是常数2.
(1)求动点E的轨迹方程C;
②)过点F的动直线与曲线C交于RQ两点,问:在x轴上是否存在定点M,使得、L-
PM
恒成立?
SAOFM
OM
若存在,求出定点M的坐标;若不存在,请说明理由.
8.2025·甘肃武威·煤拟硬)知圆C。+a>I与游物线B:2xD>0的公焦点为
F(1,0),过点F且斜率存在的直线1与C交于P,Q两点,与E交于M,N两点,记直线OP,O0,OM,
ON(O为原点)的斜率分别为k,飞2,飞,k
(1)求C与E的方程;
1,1
(2)证明:
.1为定值
9.
2025·河北沧州·候拟预测》已知双曲线:等茶1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为斤、
E,其上一点A3,2)满足F,A-F2A=2.
(1)求E的方程
(2)记E的右顶点为B,射线BA上两点P,Q满足|BP+Bg=4W2】
(i)若点P的横坐标为m,求点Q的坐标(用m表示);
(i)已知M(-2,0,N(7,0),若aFPE,的面积为6
求sin<MgB
sin∠NOB
10.(2025·全国·模拟预测)已知抛物线C:y2=2px经过点P(2,4),过点Q(0,2)的直线1与抛物线C有
两个不同的交点A,B,且直线PA交y轴于M,直线PB交y轴于N,
(1)求抛物线C的方程;
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解答题解题大招
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(2)①求直线1的斜率的取值范围;
②若O为原点,将上述P,Q两点坐标改为P
号P小O0,),且满足Qw=200.0丽=u00,其他条件不
变,试探究元+u
11
。+二是否为定值,并说明理由.
课后压轴练
1山.2025·可北·校拟预测》已知双确线C若茶=1a>06>0的离心车为2,焦臣为
(1)求双曲线C的标准方程.
(2)过双曲线C的左焦点F的直线I与双曲线C交于D,E两点,DE的中点为M,点M的轨迹为曲线C.
(i)求C的方程,
(ii)已知点A,B在曲线C上,点A在y轴的右侧,点B在y轴的左侧,O为坐标原点,直线OA,OB,AB与
直线x=-1分别交于点RS,T.求证:TRTS=OT.
12.(②025·满商水州·模拟预测)已知椭圆E:子+若=口>6>0的左,右焦点分别为片.月,上顶点和
右顶点分别为M,N,ian∠MN5=5
EN=3.
(1)求E的方程
(2)己知过点F的直线1与E交于A,B两点,过点F且与l垂直的直线与E交于C,D两点,B,D在x轴的上
方,P,Q分别为AB,CD的中点,直线BD与AC交于点H.
(i)求证:直线PO过定点;
(ii)求△PQH面积的最小值.
13.(2025·福建福州·模拟预测)己知直线:y=x,直线:y=-x,动点M到x轴的距离小于它到y轴
的距离,过M分别作I和马的垂线,垂足分别为D,E,O为坐标原点,若四边形0DME的面积为号,设动
点M的轨迹为曲线C.根据上述运算回答下面问题:
(1)求C的方程;
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解答题解题大招
会白题通台类系列
(2)若C交x轴正半轴于点A,C上一点B和直线x=-1上一点Q满足△ABQ是以BQ为底的等腰直角三角
形.
(i)求直线BQ的斜率:
(ⅱ)若B在第一象限,记点B关于I的对称点为K,点B关于原点的对称点为B,若动点M不与B,B
重合,设动直线MB与直线OK相交于点P,动直线MB与直线OK相交于点P,求证:OP,OK,OP成
等比数列.
14C2025·广东·装拟预测》已知情圆E号+卡=a>6>0的右顶点为《20,离心率为5。
(1)求椭圆E的方程;
(2)已知0为坐标原点,过点P(,0)且与x轴不重合的直线与椭圆E交于B,C两点.
(i)若t=6,且M(6,yM),N(6,yx分别在直线AB,AC上,探究:∠PAN+∠POM是否为定值.若是,
求出该定值;若不是,请说明理由;
(i1)若1=l,点C在轴上方,记椭圆E的左焦点为R,若GB+GP+G丽=0,且C丽=CO,求
S.cBG
的取值范围.
15.(225·山东·模拟预测>已知圆c,手+片=a>b0经过点么2。
(1)求C的离心率.
(2)设A,B分别为C的左、右顶点,P,Q为C上异于A,B的两动点,且直线BQ的斜率恒为直线AP的
斜率的5倍。
①当b的值确定时,证明:直线PQ过x轴上的定点;
②按下面方法构造数列b}:当b=b时,直线PQ过的定点为Mb,,0),且b=2,泾4=1
b-
(-1”,证
3
明:d+d2+…+d。<1.
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