内容正文:
高考(或高三模拟)试卷中圆锥曲线大题
的类型与解法
圆锥曲线问题是近几年高考的热点问题之一,可以这样毫不夸张地说,只要是数学高考试卷,都必有一个圆锥曲线问题的大题。从题型上看是排后分数较高的大题,难度为中,高档题型,一般的考生都能拿到一半的分数。纵观近几年高考试卷,归结起来圆锥曲线大题问题主要包括:①已知过定点的直线与圆锥曲线相交于不同两点,求直线方程(或直线的斜率);②已知过定点的直线与圆锥曲线相交于不同两点,求多边形的面积(或多边形面积的最值);③已知过定点的直线与圆锥曲线相交于不同两点,求某个式子的值(或取值范围)和证明某个式子的值为定值;④已知过定点的直线与圆锥曲线相交于不同两点,求点的坐标(或点的轨迹方程);⑤已知过定点的直线与圆锥曲线相交于不同两点,证明直线过定点(或点在定直线上)等几种类型。各种类型问题结构上具有一定的特征,解答方法也有一定的规律可寻。那么在实际解答圆锥曲线大题问题时,到底应该如何抓住问题的结构特征,快捷,准确地予以解答呢?下面通过典型例题的详细解析来回答这个问题。
【典例1】解答下列问题:
1、设椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,下顶点为A,右顶点为B,|AB|=。
(1) 求椭圆C的标准方程;
(2) 已知点P不在y轴上,点R在射线AP上,且满足|AR|.|AP|=3。
①设P(m,n),求点R的坐标(用m,n表示);
②设O为坐标原点,Q是C上的动点,直线OR的斜率为直线OP斜率的3倍,求|PQ|
的最大值。(2025全国高考新高考I)
2、过点P(-1,0)祚直线l与抛物线C:=4x相交于A,B两点。
(1)
设O为坐标原点,求的值;
(2) 若以线段AB为直径的圆与y轴相切,求直线l的方程;
(3)
过点P祚直线(不同于直线l)与抛物线C相交于M,N两点,且直线AM与y轴相交于点Q,证明:PBN与QBN的面积相等。(成都市高2023级高三零诊)
3、已知椭圆C上的动点M(x,y)都满足关系式+=2a(a>1),且椭圆C与抛物线:=2px(p>0)有共同的焦点F,P是椭圆C与抛物线的应该公共点,|PF|=。
(1)
求抛物线的方程和椭圆C的标准方程;
(2)
过点F的直线l与抛物线交于M,N两点,交椭圆C于A,B两点,若|MF|.|NF|=2|AF|
.|BF|,直线l的方程。(成都市高2023级高三二诊)
4、设椭圆C:=1(a>b>0)的右焦点为F,点M(1,)在C上,且MFx轴。
(1)求椭圆C的方程;
(2)过点P(4,0)的直线与C相交于A,B两点,N为线段FP的中点,直线NB交直线MF于点Q,证明AQy轴(2024全国高考甲卷)
5、已知点A(0,3)和点P(3,)分别为椭圆C:=1(a>b>0)上的两点。
(1)求椭圆C的离心率;
(2)过点P的直线l交C于另一点B,且ABP的面积为9,求直线l的方程(2024全国高考新高考I)
6、已知双曲线C:-=m(m>0),点(5,4)在C上,k为常数,0<k<n(n=2,3,---),过斜率为k的直线与C的左支相交于点,令为关于y轴的对称点,记的坐标为(,)。
(1)
若k=,求,;
(2)
证明数列{-}是公比为的等比数列;
(3)
设为的面积,证明对任意的正整数n,=(2024全国高考新
高考II)
7、已知抛物线C:=4x的焦点为F。
(1)已知过点F的直线与抛物线C相交于A,B两点,求证:以AB为直径的圆与直线x=-1相切;
(2)若直线:y=x+m交抛物线C于P,Q两点,当PQF的面积为2时,求直线的方程。(成都市高2021级高三二诊)
8、设抛物线C:=2px(p>0)的焦点为F,点D(p,0),过点F的直线交C于M,N两点,当直线MD垂直于X轴时,|MF|=3。
(1)求抛物线C的方程;
(2)设直线MD,ND与C的另一个交点分别为A,B,记直线AB,MN的倾斜角分别为,,当-取得最大值时,求直线AB的方程(2022全国高考甲卷)
9、已知椭圆C:=1(a>b>0)的四个顶点围成的四边形的面积为2,右焦点到直线x-y+2=0的距离为2(2021成都市高三三诊)。
(1)求椭圆C的方程;
(2)过点M(-3,0)的直线l与椭圆C相交于A,B两点,过点作直线l的垂线,垂足为N(点A,B在点M,N之间),若AM与BN面积相等,求直线l的方程。
10、在平面直角坐标系XOY中,已知点(-,0),(,0),点M满足|M|-|M|=2,
记M的轨迹为C。
(1)求C的方程;
(2)设点T在直线x=上,过T的两条直线分别交C于A,B两点和P,Q两点,且|TA|.|TB|
=|TP|.|TQ|,求直线AB的斜率与直线PQ的斜率之和(2021全国高考新高考I卷)。
11、抛物线C的顶点为坐标原点O,焦点在X轴上,直线l:x=1交C于P,Q两点,且OPOQ,已知点M(2,0),M与l相切。
(1)求C,M的方程;
(2)设,,是C上的三个点,直线,均与M相切,判断与M的位置关系,并说明理由(2021全国高考甲卷)。
『思考问题1』
(1)【典例1】中问题的特点是:①条件是过某一定点的直线与曲线相交于不同的两点,②所求问题是直线的方程或直线斜率的值(或取值范围);
(2)解答这类问题的基本思路是:①设出两点的坐标和直线的斜率k(注意考虑斜率不存在的情况,为了避免考虑直线斜率的存在和不存在的情况,也可以直接设过定点的直线方程为:x=my+n,mR),然后运用点斜式,写出直线的方程;②联立直线方程与曲线方程,消去一个未知数化为关于x(或y)的一元二次方程;③运用韦达定理得到两根的和与积关于参数k(或m)的式子,并根据直线方程求出问题中需要的其他量关于参数k(或m)的式子;④结合问题条件得到关于参数k(或m)的方程(或不等式)(注意相交于不同两点的条件);⑤求解方程(或不等式)求出参数k(或m)的值;⑥得出问题的结果。
[练习1]解答下列问题:
1、已知椭圆C:=1(a>b>0)的右顶点为A,上顶点为B(0,1),右焦点为F,连接BF并延长与椭圆C相交于点C,且|CF|= |BF|。
(1)求椭圆C的方程;
(2)设经过点(1,0)的直线l与椭圆C相交于不同的两点M,N,直线AM,AN分别与直线x=3相交于点P,点Q,若APQ的面积是AMN的面积的2倍。求直线l的方程。
(2019成都市高三零诊)
2、已知长度为4的线段AB的两个端点A,B分别在X轴和Y轴上运动,动点P满足=3,记动点P的轨迹为曲线C。
(1)求曲线C的方程;
(2)设不经过点H(0,1)的直线y=2x+t,与曲线C相交于两点M,N,若直线HM与HN的斜率之和为1,求实数t的值。(2019成都市高三一诊)
3、已知椭圆C:=1(a>b>0)的短轴长为4,离心率为。
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)设椭圆C的左右焦点分别为,,左右顶点分别为A,B,点M,N为椭圆
C设位于X轴上方的两点,且M//N,记直线AM,BN的斜率分别为,,若3
+2=0,求直线M/的方程。(2019成都市高三二诊)
【典例2】解答下列问题:
1、已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,长轴长为4。
(1) 求椭圆C的方程;
(2)过点(0,-2)的直线l与椭圆C相交于A,B两点,O为坐标原点,若AOB的面积为,求|AB|。(2025全国高考新高考II)
2、如图,在直角坐标系xOy中,已知F是抛物线:=2py(p>0)的焦点,过点F的直线交抛物线于A,B两点,且.=-3。
(1) 求p的值;
(2)
已知点T(0,3),直线AT,BT与抛物线的另一个交点分别为C,D,直线CD交y轴于点P,交直线AB于点N,抛物线在C,D处的切线相交于点K,过点P作平行于x轴的直线,分别交直线KD,KC于点E,G。
①求证:点P为定点;
②记ENK,GNK的面积分别为,,求+的最小值(成都市高2022级高三三珍)
3、已知椭圆E:+=1(a>b>0)的离心率为,椭圆E上的点到其左,右焦点的距离之和为4。
(1)求椭圆E的方程;
(2)设过左焦点F的直线l与椭圆E相交于A,B两点,M为AB的中点,O为坐标原点,若椭圆E上存在点N满足=(>0),求四边形AOBN面积的最小值及此时的值。(成都市高2021级高三零诊)
4、设抛物线C:=2px(p>0),直线x-2y+1=0与C相交于A,B两点,且|AB|=4。
(1)求p;(2023全国高考甲卷)
(2)设C的焦点为F,M,N为C上两点,.=0,求MNF面积的最小值。
5、在直角坐标系xOy中,点P到x轴的距离等于点P到点(0,)的距离,记动点P的轨迹为W。
(1) 求W的方程;
(2)
已知矩形ABCD有三个顶点在W上,证明矩形的周长大于3(2023全国高考新高考I)
6、已知椭圆E:+=1(a>b>0)的右焦点为,上顶点为H,O为坐标原点,OH=,点(1,)在椭圆,E上。
(1)求椭圆E的方程;
(2)设经过点且斜率不为0的直线l与椭圆E相交于A,B两点,点P(-2,0),Q(2,0),若M,N分别为直线AP,BQ与Y轴的交点,MPQ,NPQ的面积分别为,求的值(成都市2020级高三零诊)
7、已知点A(2,1)在双曲线C:-=1(a>1)上,直线l交C于P,Q两点,直线AP,AQ的斜率之和为0。
(1)求直线l的斜率;
(2)若tanPAQ=2,求PAQ的面积(2022全国高考新高考I卷)
8、已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左,右焦点分别为,,点P在椭圆C上,|P|=3,P=,且椭圆C的离心率为。
(1)求椭圆C的方程;
(2)设直线l:y=kx+m(m0)与椭圆C相交于A,B两点,O为坐标原点,求OAB面积的最大值(成都市2019级高三零诊)。
9、已知椭圆C:+=1(a>b>0)经过点(,),其右顶点为A(2,0)。
(1)求椭圆C的方程;
(2)若点P,Q在椭圆C上,且满足直线AP与AQ的斜率之积为,求APQ面积的最大值。(成都市2019级高三二诊)
10、已知抛物线C:=2py(p>0)的焦点为F,且F与圆M:+=1上点的距离的最小值为4(2021全国高考乙卷)。
(1)求P;
(2)若点P在M上,PA,PB是C的两条切线,A,B是切点,求PAB面积的最大值。
『思考问题2』
(1)【典例2】中问题的特点是:①条件是过某一定点的直线与曲线相交于不同的两点,②所求问题是多边形面积(或周长)的值(或取值范围或最值);
(2)解答这类问题的基本思路是::①设出两点的坐标和直线的斜率k(注意考虑斜率不存在的情况,为了避免考虑直线斜率的存在和不存在的情况,也可以直接设过定点的直线方程为:x=my+n,mR),运用点斜式,写出直线的方程;②联立直线方程与曲线方程消去一个未知数化为关于x(或y)的一元二次方程;③运用韦达定理得到两根的和与积关于参数k(或m)的式子,并根据直线方程求出问题中需要的其他量关于参数k(或m)的式子;④运用多边形面积的相关知识把多边形的面积表示成关于参数的函数;⑤求出关于参数的函数值(或值域或最值);⑥得出问题的结果。
[练习2]解答下列问题:
1、已知椭圆C:+=1(a>b>0)经过点A(1,),其长半轴长为2。
(1)求椭圆C的方程;
(2)设经过点B(-1,0)的直线l与椭圆C相交于D,E两点,点E关于X轴的对称点为F,直线DF与X轴相交于点G,求DEG的面积S的取值范围(2021成都市高三二诊)。
2、已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左,右焦点分别为(-,0),(,0),
且经过点A(,)(2020成都市高三零诊)。
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)过点B(4,0)作一条斜率不为0的直线l与椭圆C相较于P,Q两点,记点P
关于X轴对称的点为,若直线Q与X轴相较于点D,求DPQ面积的最大值。
3、已知椭圆C:+ =1(0<m<5)的离心率为,A,B分别为C的左,右顶点。
(1)求C的方程;
(2)若点P在C上,点Q在直线x=6上,且|BP|=|BQ|,BP BQ,求APQ的面积(2020全国高考新课标III)。
4、已知椭圆C:+=1(a>b>0)过点M(2,3),点A为其左顶点,且AM的斜率为(2020全国高考新高考II)。
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)N为椭圆上任意一点,求AMN面积的最大值。
【典例3】解答下列问题:
1、已知,分别为椭圆C:+=1(a>b>0)的左,右焦点,与椭圆C有相同焦点的双曲线-=1在第一象限与椭圆C相交于点P,且|P|=1(成都市高2020级高三二诊)。
(1)求椭圆C的方程;
(2)设直线y=kx+1与椭圆C相交于A,B两点,O为坐标原点,且=m(m>0),若椭圆C上存在点E,使得四边形OAED为平行四边形,求m的取值范围。
2、设双曲线C:-=1(a>0,b>0)的右焦点为F(2,0),渐近线方程为y=x。
(1)求双曲线C的方程;
(2)过F的直线与C的两条渐近线分别相交于A,B两点,点P(,),Q(,),在C上,且>>0,>0,过点P且斜率为-的直线与过点Q且斜率为的直线相交于点M,请从下面①②③中选取两个作为条件,证明另一个条件成立。①M在AB上;②PQ//AB,③|MA|=|MB|。注:若选择不同的组合分别解答,则按第一个解答计分(2022全国高考新高考II卷)
3、已知抛物线C:=2px(p>0,p4),过点A(2,0)且斜率为k的直线与抛物线C相交于P,Q两点。
(1)设点B在x轴上,分别记直线PB,QB的斜率为,,若+=0,求点B的坐标;
(2)过抛物线C的焦点F作直线PQ的平行线与抛物线C相交于M,N两点,求的值(成都市2019级高三一诊)
4、已知椭圆E:=1(a>b>0)的左,右焦点分别为(-1,0),(1,0),点P在椭圆E上,P,且|P|=3|P|。
(1)求椭圆E的标准方程;
(2)设直线l:x=my+1(mR)与椭圆E相较于A,B两点,与圆+=相较于C,D两点,求|AB|.|CD|的取值范围(2020成都市高三二诊)。
『思考问题3』
(1)【典例3】中问题的特点是:①条件是过某一定点的直线与曲线相交于不同的两点,②所求问题是某一式子的值(或取值范围或最值)或证明某一式子为定值;
(2)解答这类问题的基本方法是::①设出两点的坐标和直线的斜率k(注意考虑斜率不存在的情况,为了避免考虑直线斜率的存在和不存在的情况,也可以直接设过定点的直线方程为:x=my+n,mR),运用点斜式,写出直线的方程;②联立直线方程与曲线方程消去一个未知数得到关于x(或y)的一元二次方程;③运用韦达定理得到两根的和与积关于参数k(或m)的式子,并根据直线方程求出问题中需要的其他量关于参数k(或m)的式子;④运用相关知识把问题中的式子表示成关于参数的函数;⑤求出关于参数的函数的值(或值域或最值)或证明该式子的值与参数无关(为定值);⑥得出问题的结果。
[练习3]解答下列问题:
1、已知椭圆C:=1(a>b>0)的左焦点为(- ,0),点Q(1,)在椭圆C上(2020成都市高三三诊)。
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)经过圆O:+=5上一动点P作椭圆C的两条切线,切点分别记为A,B,直线PA,PB分别与圆O相较于异于点P的M,N两点。
①求证:+=0;②求OAB的面积的取值范围。
2、已知椭圆C:=1(a>b>0)的离心率为,且过点A(2,1)。
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)点M,N在C上,且AM AN,AD MN,D为垂足,证明:存在定点Q,使得|DQ|为定值(2020全国高考新高考I)。
【典例4】解答下列问题:
1、已知椭圆C的离心率为,左,右焦点分别为(-1,0),(1,0)。
(1)求椭圆C的方程;
(2)已知点(1,4),证明线段的垂直平分线与椭圆C恰有一个公共点;
(3)设M是坐标平面上的动点,且线段M的垂直平分线与椭圆C恰有一个公共点,证明M的轨迹为圆,并求该圆的方程。(成都市2022级高三一诊)
2、已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,过点P(a,b)的直线l与椭圆C相交于A,B两点,当l过坐标原点O时,|AB|=。
(1)求椭圆C的方程;
(2)线段OP上是否存在定点Q,使得直线QA与直线QB的斜率之积为定值,若存在,求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由(2024全国高考乙卷)
3、已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左,右焦点分别为,,上顶点为D,且D为等边三角形,经过焦点的直线l与椭圆C相交于A,B两点,AB的周长为8。
(1)求椭圆C的方程;
(2)试探究:在x轴上是否存在定点T,使得.为定值,若存在,求出点T的坐标;若不存在,请说明理由。(成都市2020级高三一诊)
4、在同一平面直角坐标系XOY中,圆+=4经过伸缩变换:=x,后得到曲线
=y,C。
(1)求曲线C的方程;
(2)设直线l与曲线C相较于A,B两点,连接BO并延长与曲线C相较于点D,且
|AD|=2,求ABD面积的最大值(2021成都市高三零诊)。
5、已知椭圆C:=1(a>b>0)的离心率为,且直线+=1与圆+=2相切。
(1)求椭圆C的方程;
(2)设直线l与椭圆C相交于不同的两点A,B,M为线段AB的中点,O为坐标原点,射线OM与椭圆C相交于点P,且O点在以AB为直径的圆上,记AOM,BOP的面积分别为,,求的取值范围(2021成都市高三一诊)
6、已知椭圆C:=1(a>b>0)的左,右焦点分别为(-,0),(,
0),且经过点A(,)(2020成都市高三零诊)。
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)过点B(4,0)作一条斜率不为0的直线l与椭圆C相较于P,Q两点,及点P关于X轴对称的点为,若直线Q与X轴相较于点D,求DPQ面积的最大值。
『思考问题4』
(1)【典例4】中问题的特点是:①条件是过某一定点的直线与曲线相交于不同的两点,②所求问题是某点的坐标(或点的轨迹方程);
(2)解答这类问题的基本方法是:①设出两点的坐标和直线的斜率k(注意考虑斜率不存在的情况,为了避免考虑直线斜率的存在和不存在的情况,也可以直接设过定点的直线方程为:x=my+n,mR),运用点斜式,写出直线的方程;②联立直线方程与曲线方程得到方程组,消去一个未知数化为关于x(或y)的一元二次方程;③运用韦达定理得到两根的和与积关于参数k(或m)的式子,并根据直线方程求出问题中需要的其他量关于参数k(或m)的式子;④运用相关知识结合问题的条件把点的坐标表示成关于参数k(或m)的式子;⑤求出参数的值得到点的坐标(或消去参数得到点的轨迹方程);⑥得出问题的结果。
1、已知椭圆:=1(a>b>0)的右焦点F与抛物线的焦点重合,的中心与的顶点重合,过F且与X轴垂直的直线交于A,B两点,交于C,D两点,且|CD|
=|AB|(2020全国高考新课标II)。
(1)求的离心率;
(2)设M是与的公共点,若|MF|=5,求与的标准方程。
2、已知抛物线C:=2px过点P(1,1),过点(0,)的直线l与抛物线C交于不同的两点M,N,过点M作X轴的垂线分别与直线OP,ON交于点A,B,其中O为原点。
(1)求抛物线C的方程,并求其焦点坐标和准线方程;
(2)求证:A为线段BM的中点。
【典例5】解答下列问题:
1、已知双曲线C:-=1(a>0)的左,右顶点分别为A,B,右焦点为F,过点F的直线与双曲线相交于M,N两点,点M关于x轴的对称点为S,且直线AM,BS的斜率之积为-。(成都市高2021级高三二诊)
(1)求双曲线C的标准方程;
(2)直线BM,BN分别与直线x=1相交于P,Q两点,求证:以PQ为直径的圆经过定点,并求出定点的坐标。
2、已知椭圆C:=1(a>b>0)的离心率为,点A(-2,0)在C上。
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)过点(-2,3)的直线交C于P,Q两点,直线AP,AQ与y轴的交点分别为M,N,证明:线段MN的中点为定点(2023全国高考乙卷)
3、已知双曲线C的中心为坐标原点,左焦点为(-2,0),离心率为。
(1) 求C的方程;
(2)
记C的左,右顶点分别为,,过点(-4,0)的直线与C的左支相交于M,N两点,M在第二象限,直线M与直线N相交于点P,证明:点P在定直线上。
4、已知斜率为的直线l与抛物线E:=4x相交于P,Q两点。
(1)求线段PQ中点纵坐标的值;
(2)已知点T(,0),直线TP,TQ分别与抛物线E相交于M,N两点(异于P,Q),求证:直线MN恒过定点,并求出该定点的坐标(成都市高2020级高三三珍)
5、已知椭圆E的中心为坐标原点,对称轴为X轴,Y轴,且过点A(0,-2),B(,-1)两点。
(1)求椭圆E的方程;
(2)设过点P(1,-2)的直线交E于M,N两点,过M且平行于X轴的直线与线段AB交于点T,点H满足=,证明直线HN过定点(2022全国高考乙卷)
6、已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,且经过点(,2),椭圆C的右顶点到抛物线E:=2px(p>0)的准线的距离为4。
(1)求椭圆C和抛物线E的方程;
(2)设与两坐标轴都不垂直的直线l与抛物线E相交于A,B两点,与椭圆C相交于M,N两点,O为坐标原点,若.=-4,则在x轴上是否存在点H,使得x轴平分MHN,若存在,求出点H的坐标;若不存在,请说明理由(成都市2019级高三三珍)
7、已知椭圆C的方程为+=1(a>b>0),右焦点为F(,0),且离心率为。
(1)求椭圆C的方程;
(2)设M,N是椭圆C上的两点,直线MN与曲线+=相切,证明M,N,F三点共线的充分必要条件是|MN|= ,(2021全国高考新高考II卷)。
8、已知椭圆C:+=1的右焦点为F,过点F的直线(不与X轴重合)与椭圆C相交于A,B两点,直线l:x=2与X轴相较于点H,过点A作ADl,垂足为D。
(1)求四边形OAHB(O为坐标原点)面积的取值范围;
(2)证明:直线BD过定点E,并求出点E的坐标。(2020成都市高三一诊)。
『思考问题5』
(1)【典例5】中问题的特点是:①条件是过某一定点的直线与曲线相交于不同的两点,②所求问题是直线过定点(或点在定直线上);
(2)解答这类问题的基本方法是::①设出两点的坐标和直线的斜率k(注意考虑斜率不存在的情况,为了避免考虑直线斜率的存在和不存在的情况,也可以直接设过定点的直线方程为:x=my+n,mR),运用点斜式,写出直线的方程;②联立直线方程与曲线方程消去一个未知数化为关于x(或y)的一元二次方程;③运用韦达定理得到两根的和与积关于参数k(或m)的式子,并根据直线方程求出问题中需要的其他量关于参数k(或m)的式子;④运用相关知识结合问题的条件把直线方程(或某点的坐标)表示成关于参数k(或m)的式子;⑤确定直线存在与参数k(或m)无关的点(定点)(或把某点的坐标代入给定的直线方程验证);⑥得出问题的结果。
[练习5]解答下列问题:
1、已知A,B分别为椭圆E:+=1(a>1)的左,右顶点,G为E上顶点,.=8,P为直线x=6上的动点,PA与E的另一个交点为C,PB与E的另一个交点为D。
(1)求E的方程;
(2)证明:直线CD过定点(2020全国高考新课标I)。
2、已知抛物线C:=2py经过点(2,-1)(2019全国高考北京)。
(1)求抛物线C的方程及其准线方程;
(2)设O为原点,过抛物线C的焦点作斜率不为0的直线l交抛物线C于两点M,N,直线y=-1分别交直线OM,ON于点A和点B,求证:以AB为直径的圆经过Y轴上的两个定点。
高考(或高三模拟)试卷中圆锥曲线大题
的类型与解法
圆锥曲线问题是近几年高考的热点问题之一,可以这样毫不夸张地说,只要是数学高考试卷,都必有一个圆锥曲线问题的大题。从题型上看是排后分数较高的大题,难度为中,高档题型,一般的考生都能拿到一半的分数。纵观近几年高考试卷,归结起来圆锥曲线大题问题主要包括:①已知过定点的直线与圆锥曲线相交于不同两点,求直线方程(或直线的斜率);②已知过定点的直线与圆锥曲线相交于不同两点,求多边形的面积(或多边形面积的最值);③已知过定点的直线与圆锥曲线相交于不同两点,求某个式子的值(或取值范围)和证明某个式子的值为定值;④已知过定点的直线与圆锥曲线相交于不同两点,求点的坐标(或点的轨迹方程);⑤已知过定点的直线与圆锥曲线相交于不同两点,证明直线过定点(或点在定直线上)等几种类型。各种类型问题结构上具有一定的特征,解答方法也有一定的规律可寻。那么在实际解答圆锥曲线大题问题时,到底应该如何抓住问题的结构特征,快捷,准确地予以解答呢?下面通过典型例题的详细解析来回答这个问题。
【典例1】解答下列问题:
1、设椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,下顶点为A,右顶点为B,|AB|=。
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)已知点P不在y轴上,点R在射线AP上,且满足|AR|.|AP|=3。
①设P(m,n),求点R的坐标(用m,n表示);
②设O为坐标原点,Q是C上的动点,直线OR的斜率为直线OP斜率的3倍,求|PQ|的最大值。(2025全国高考新高考I)
【解析】
【考点】①椭圆定义与性质;②直线斜率定义与性质;③椭圆离心率定义与性质;④三角函数最值定义与性质;⑤求椭圆标准方程的基本方法;⑥两点之间距离公式及运用;⑦求三角函数最值的基本方法。
【解题思路】(1)根据椭圆和椭圆离心率的性质,运用椭圆标准方程的基本方法,结合问题条件就可求出椭圆C的标准方程;(2)①根据椭圆的性质,运用两点之间的距离公式,结合问题条件就可求出点R的坐标关于m,n的表示式;②根据椭圆,直线斜率和三角函数最值的性质,运用两点之间的距离公式和求三角函数最值的基本方法,结合问题条件就可求出|PQ|的最大值。
【详细解答】(1)椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,下顶点为A,右顶点为B,|AB|=,=①,=②,联立①②解之得:=9,=1,椭圆C的标准方程为+=1;(2)①设R(x,y),由(1)得A(0,-1),P(m,n),|AR|.=,|AP|.=,|AR|.|AP|=3,
.=3③,点R在射线AP上,x=tm,y=tn(0<t<1)④,联立③④解之得:x=,y=,点R的坐标为
(,);②设动点为Q(3cos,sin),P(m,n),由①知R的坐标为(,),=,=,直线OR的斜率为直线OP斜率的3倍,=,+=18,点P在以D(0,-4)为圆心,3为半径的圆上,|PQ|≤|PD|+|QD|≤3++|QD|,Q是C上的动点,
|QD|=+=8cos+8sin+17=-8sin+8sin+25≤-8+8+25=27,|PQ|≤|PD|+|QD|≤3+|QD|≤3+3≤3(+),当且仅当动点为Q(,)时等号成立,|PQ|的最大值为3(+)。
2、过点P(-1,0)祚直线l与抛物线C:=4x相交于A,B两点。
(1)设O为坐标原点,求的值;
(2)若以线段AB为直径的圆与y轴相切,求直线l的方程;
(3)过点P祚直线(不同于直线l)与抛物线C相交于M,N两点,且直线AM与y轴相交于点Q,证明:PBN与QBN的面积相等。(成都市高2023级高三零诊)
【解析】
【考点】①抛物线定义与性质;②直线方程定义与性质;③平面向量定义与性质;④平面向量数量积定义与性质;⑤圆定义与性质;⑥平面向量坐标运算的法则与基本方法;⑦求直线方程的基本方法;⑧弦长公式积运用;⑨三角形面积公式积运用。
【解题思路】(1)根据直线,抛物线,平面向量和平面向量数量积的性质,运用平面向量坐标运算的法则与基本方法,结合问题条件就可求出的值;(2)根据圆的性质,运用弦长公式,结合问题条件得到关于m的方程,区间方程求出m的值就可求出直线l的方程;(3)根据直线和抛物线的性质,运用求直线方程的基本方法,弦长公式和三角形面积公式,结合问题条件求出点Q的坐标,从而得到PBN与QBN面积的表示式就可证明PBN与QBN的面积相等。
【详细解答】(1)设A(,),B(,),直线l过点P(-1,0),直线l的方程为x=my-1,联立直线l与抛物线C的方程得:-4my+4=0,+=4m,=4,+=m(+)-2=4-2,=-m(++1=1,=(,),=(,),=+=1+4=5;(2)设相等AB的中点为M(,),
==2-1,|AB|=4,以线段AB为直径的圆与y轴相切,2-1=2,解之得:m=,直线l的方程为2xy+2=0;(3)
设M(,),N(,),Q(0,b),同理可得=4,直线BN的斜率为
k====,A,M,Q三点共线,(-b)=(-b),b=,直线PQ的斜率为==b=,k=,直线BN与直线PQ平行,PBN与QBN的面积相等。
3、已知椭圆C上的动点M(x,y)都满足关系式+=2a(a>1),且椭圆C与抛物线:=2px(p>0)有共同的焦点F,P是椭圆C与抛物线的应该公共点,|PF|=。
(1)求抛物线的方程和椭圆C的标准方程;
(2)过点F的直线l与抛物线交于M,N两点,交椭圆C于A,B两点,若|MF|.|NF|=2|AF|
.|BF|,直线l的方程。(成都市高2022级高三二诊)
【解析】
【考点】①椭圆定义与性质;②抛物线定义与性质;③直线方程定义与性质;④求抛物线方程的基本方法;⑤求椭圆标准方程的基本方法;⑥设而不求,整体代入数学思想及运用;⑦两点之间的距离公式及运用
【解题思路】(1)根据抛物线和椭圆的性质,运用求抛物线方程和求椭圆标准方程的基本方法,结合问题条件就可求出抛物线的方程和椭圆C标准方程;(2)根据抛物线,椭圆和直线方程的性质,运用设而不求,整体代入数学思想和两点之间的距离公式,结合问题条件得到关于m的方程,求解方程求出m的值,从而就可求出直线l的方程。
【详细解答】(1)椭圆C上的动点M(x,y)都满足关系式+
=2a(a>1),椭圆C与抛物线:=2px(p>0)有共同的焦点F,c=1,F(1,0),
P=2,抛物线的方程为=4x;P是椭圆C与抛物线的应该公共点,|PF|=,+1
=,=,=,=-1①,+=1②,联立①②解之得:=4,
=3,椭圆C的标准方程为+=1;(2)设M(,),N(,),A(,),B(,),直线l过点F,直线l的方程为x=my+1,联立直线l与抛物线和椭圆C的方程分别得:-4my-4=0,(4+3)+6my-9=0,=16+16
=16(1+)>0,且=36+36(4+3)=144(1+)>0恒成立,=-4,=-,|MF|=||,|NF|=||,|AF|=||,.|BF|
=||,|MF|.|NF|=2|AF|.|BF|,(1+)||||=2(1+)||||,2
=,解之得:m=,直线l的方程为x-y-=0,或x+y-=0。
4、设椭圆C:=1(a>b>0)的右焦点为F,点M(1,)在C上,且MFx轴。
(1)求椭圆C的方程;
(2)过点P(4,0)的直线与C相交于A,B两点,N为线段FP的中点,直线NB交直线MF于点Q,证明AQy轴(2024全国高考甲卷)
【解析】
【考点】①椭圆定义与性质;②求椭圆标准方程的基本方法;③已知直线上两点的坐标,求直线斜率的基本方法;④线段中点定义与性质;⑤平方差公式及运用;⑥两直线垂直充分必要条件及运用。
【解题思路】(1)根据椭圆的性质,运用求椭圆标准方程的基本方法,结合问题条件就可求出椭圆C的方程;(2)设A(,),B(,),根据已知直线上两点的坐标,求直线斜率的基本方法,得到关于,,,的等式,从而得到关于,的表示式,证明点Q的纵坐标等于,就可证明AQy轴。
【详细解答】(1)椭圆C:=1(a>b>0)的右焦点为F,点M(1,)在C上,且MFx轴,c=1①,4+9=4②, =+③,联立①②③解得:=4,=3,椭圆C的方程为+=1;(2)设A(,),B(,),
=,-=4(-),(-)(+)
=-=(4+)-(4+)=4(-)(+)=4(-)(+),+=+,2=5-3, P(4,0),F(1,0),N(,0),===,,AQy轴。
5、已知点A(0,3)和点P(3,)分别为椭圆C:=1(a>b>0)上的两点。
(1)求椭圆C的离心率;
(2)过点P的直线l交C于另一点B,且ABP的面积为9,求直线l的方程(2024全国高考新高考I)
【解析】
【考点】①椭圆定义与性质;②求椭圆标准方程的基本方法;③两点之间的距离公式及运用;④三角形面积公式及运用;⑤点到直线的距离公式及运用;⑥两条直线平行的充分必要条件及运用。
【解题思路】(1)根据椭圆的性质,运用求椭圆标准方程的基本方法,结合问题条件就可求出椭圆C的方程;(2)根据两点之间建立公式和三角形面积公式,结合问题条件得到点B到直线PA的距离,运用两条直线平行的充分必要条件和点到直线的距离公式,就可求出直线l的方程得。
【详细解答】(1)点A(0,3)和点P(3,)分别为椭圆C:=1(a>b>0)上的两点,b=3①,36+9=4②,=+③,联立①②③解得:=12,=9,=3,椭圆C的离心率为e==;(2)|PA|==,
=|PA|=9,=,直线PA的方程为x+2y-6=0,设过点B与直线PA平行的直线为x+2y+n=0,====,n=6,或n=-18,当n=-18时,联立直线PB与椭圆C的方程得:4-54y+234=0,显然此时过点B的直线与椭圆C没有公共点,与题意不符;当 n=6时,过点B的直线方程为x+2y+6=0与直线PA关于原点对称,B(0,-3),或B(-3,-),直线PB的方程为x-2y=0,或3x-2y-6=0,直线l的方程为为x-2y=0,或3x-2y-6=0。
6、已知双曲线C: -=m(m>0),点(5,4)在C上,k为常数,0<k<n(n=2,3,---),过斜率为k的直线与C的左支相交于点,令为关于y轴的对称点,
记的坐标为(,)。
(1)若k=,求,;
(2)证明数列{-}是公比为的等比数列;
(3)设为的面积,证明对任意的正整数n,=(2024全国高考新
高考II)
【解析】
【考点】①双曲线定义与性质;②已知直线上两点的坐标,求直线斜率的基本方法;③等比数列定义与性质;④证明数列是等比数列的基本方法;⑤三角形面积公式及运用;⑥两条直线平行的充分必要条件及运用。
【解题思路】(1)根据双曲线的性质,结合问题条件求出m的值,从而得到双曲线C左顶点的坐标,运用已知直线上两点的坐标,求直线斜率的基本方法,得到的坐标,就可求出(,);(2)根据等比数列的性质和已知直线上两点的坐标,求直线斜率的基本方法,结合问题条件分别得出1+k,1-k的表示时,运用证明数列为等比数列的基本方法,就可证明数列{-}是公比为的等比数列;(3)根据三角形面积公式,由(2)得到两点之间建立公式和三角形面积公式,结合问题条件得到点B到直线PA的距离,运用两条直线平行的充分必要条件和点到直线的距离公式,就可求出直线l的方程得。
【详细解答】(1)点(5,4)在C上,m=25-16=9,双曲线C的左顶点为(-3,0),过点(-3,0)和(5,4)直线的斜率k==,(-3,0),为关于y轴的对称点,=(3,0), =3,=0;(2)k=,1+k
=,1-k=, =,
=
===1,
=,数列{-}是公比为的等比数列;(3)=
=|(-)(-)-(-)(+)|,k== ,
设t=,=k|(-)(+)-(-)(+)|=k|-|
-=(-)==,+==,2=+,
=(+),=k|-(+)()|=k|(
++18)-( ++9+)|=k|18-()9+)|,只与k相关,与n无关,=。
7、已知抛物线C:=4x的焦点为F。
(1)已知过点F的直线与抛物线C相交于A,B两点,求证:以AB为直径的圆与直线x=-1相切;
(2)若直线:y=x+m交抛物线C于P,Q两点,当PQF的面积为2时,求直线的方程。(成都市高2021级高三二诊)
【解析】
【考点】①抛物线定义与性质;②判断直线与圆位置关系的基本方法;③点的轨迹方程定义与性质;④求点轨迹方程的基本方法;⑤设而不求,整体代入数学思想及运用;⑥弦长公式及运用;⑦点到直线的距离公式及运用;⑧三角形面积公式及运用。
【解题思路】(1)如图,分别过点A,B,作AC垂直直线x=-1于点C,BD垂直直线x=-1于点D,取AB的中点E,作EG垂直直线x=-1于点G,证明以AB为直径的圆与直线x=-1相切,只需证明EG=AB即可;(2)设P(,),Q(,),联立直线与抛物线C的方程,得到关于x的一元二次方程,根据设而不求,整体代入的数学思想,得到+,.关于m的表示式,运用弦长公式,点到直线的距离公式和三角形面积公式,结合问题条件得到关系m的方程,求解方程求出m的值就可求出直线的方程。
【详细解答】(1)如图,分别过点A,B,作AC垂直 C y A
直线x=-1于点C,BD垂直直线x=-1于点D,取AB的中 G E
点E,作EG垂直直线x=-1于点G,=4x的焦点为F, D 0 B F x
|FA|=|AC|,|FB|=|BD|,点E是AB的中点,EG=(|AC|+|BD|)=(|FA|+|FB|)|AB|,
即以AB为直径的圆与直线x=-1相切;(2)设P(,),Q(,),联立直线
与抛物线C的方程得:,直线AB过焦点(1,0),直线AB的方程为x=my+1,联立直线AB和椭圆C的方程得:+(2m-4)x+=0, +=4-2m,.=,|PQ|==4,=.=,
=|PQ|=2|1+m|=2,P,Q是不同两点,.=16-16m.+4-4=16(1-m)>0,
m<1,(+2m+1)(1-m)=1,解之得:m=0或m=,直线的方程的方程为x-y=0,或x-y+=0,或x-y-=0。
8、设抛物线C:=2px(p>0)的焦点为F,点D(p,0),过点F的直线交C于M,N两点,当直线MD垂直于x轴时,|MF|=3。
(1)求抛物线C的方程;
(2)设直线MD,ND与C的另一个交点分别为A,B,记直线AB,MN的倾斜角分别为,,当-取得最大值时,求直线AB的方程(2022全国高考甲卷)
【解析】
【考点】①抛物线定义与性质;②求抛物线方程的基本方法;③已知直线上两点的坐标,求直线斜率的基本方法;④求直线方程的基本方法;⑤正切三角函数差角公式及运用。
【解题思路】(1)根据抛物线的性质,运用求抛物线方程的基本方法,结合问题条件就可求出抛物线C的方程;(2)如图,设M(,),N(,),根据已知直线两点的坐标,求直线斜率的基本方法,结合问题条件分别表示出,,均与M相切,得到关于,,的等式,运用判断直线与圆位置关系的基本方法就可判断与M的位置关系。
【详细解答】(1)如图,当直线MD垂直于X轴时,点M为(p,p),在RtMDF中,|FD|=p,|DM|=p ,|FM|=3,|FD| y B
+|DM|=|FM|,+2=9,p=2, M
抛物线C的方程为:=4x;(2)如图, 0 N F D x
A
设M(,),N(,), F(1,0),D(2,0),直线MN过点F,直线MN的方程为:x=my+1,联立直线MN和抛物 线C的方程得:-4my-4=0, +=4m,. =-4,=tan= ==①, 点A, D,M在直线AM上, =,=,
=-,同理由点B,D,N在直线BN上可得=-,= tan=
=-=-=,tan(-)===,当且仅当2m=,即m=-时,tan(-)=为最大值,此时-取得最大==-,+==8m=-4,. ==-16, 直线AB的方程为:y-=-(x-),即x+y-4=0。
9、已知椭圆C:=1(a>b>0)的四个顶点围成的四边形的面积为2,右焦点到直线x-y+2=0的距离为2(2021成都市高三三诊)。
(1)求椭圆C的方程;
(2)过点M(-3,0)的直线l与椭圆C相交于A,B两点,过点作直线l的垂线,垂足为N(点A,B在点M,N之间),若AM与BN面积相等,求直线l的方程。
【解析】
【考点】①椭圆的定义与性质;②求椭圆方程的基本方法;③设而不求,整体代入数学思想及运用;④两点之间的距离公式及运用;⑤点到直线的距离公式及运用;⑥求直线方程的基本方法。
【解题思路】(1)根据椭圆的性质和求椭圆方程的基本方法,结合问题条件得到关于a,b,c的方程组,求解方程组求出a,b的值就可求出椭圆C的方程;(2)设A(,),B(,),根据求直线方程的基本方法求出直线N的方程,从而得到点N的坐标,运用设而不求,整体代入的数学思想和两点之间的距离公式,得到|MN|关于参数m的表示式,利用点到直线的距离公式和三角形面积公式得到关于m的方程,求解方程求出m的值就可求出直线l的方程。
【详细解答】(1)椭圆C:=1(a>b>0)的四个顶点围成的四边形的面积为2,右焦点到直线x-y+2=0的距离为2,2ab=2①,==
=2②,=+③,联立①②③解得:=5,=1,椭圆C的方程为+=1;(2)(理)设A(,),B(,),直线l过点M(-3,0),直线l的方程为x=my-3,联立直线l和椭圆C的方程得:(+5)-6my+4=0,+=,.=,直线N的方程为y=-mx+2m,N(,),|MN|
==,==,=
-=,|MN|. -|M|.||=|M|.||,.
=(2+3)|+|=,5(+5)=6(+1),m=,直线l的方程为x=y-3或x=-y-3。
10、在平面直角坐标系xOy中,已知点(-,0),(,0),点M满足|M|-|M|=2,
记M的轨迹为C。
(1)求C的方程;
(2)设点T在直线x=上,过T的两条直线分别交C于A,B两点和P,Q两点,且|TA|.|TB|
=|TP|.|TQ|,求直线AB的斜率与直线PQ的斜率之和(2021全国高考新高考I卷)。
【解析】
【考点】①双曲线的定义与性质;②求双曲线方程的基本方法;③设而不求,整体代入数学思想及运用;④求圆方程的基本方法;⑤已知直线上两点的坐标,求直线方程的基本方法;⑥判断直线与圆位置关系的基本方法。
【解题思路】(1)根据双曲线的性质和求双曲线方程的基本方法,结合问题条件就可求出C的方程;(2)如图,设A(,),B(,),T(,m),直线AB的斜率为,直线PQ的斜率为,根据直线点斜式方程求出直线AB的方程,联立直线AB和双曲线C的方程消去y得到关于x的一元二次方程,运用设而不求,整体代入的数学思想,得到|TA|.|TB|关于,m的表示式,同理可得|TP|.|TQ|关于,m的表示式,联立两个表示式得到关于,的等式,求出,之间的关系就可求出直线AB的斜率与直线PQ的斜率之和。
【详细解答】(1)点(-,0),(,0),点M满足|M|-|M|=2, a=1,c=,=-=17-1=16,C的方程为-=1(x1);(2)如图,设A(,
),B(,),T(,m),直线AB的斜率为,直线PQ的斜率为,直线AB过点T(,m),斜率为,直线AB的方程为y=x-+m,联立直线AB和双曲线C的方程消去y得:(16-)+(-2m)x-+m--16=0,+
=,.=,|TA|.|TB|=(1+)(-)(-)
=(1+)[-+]=-(1+)=(1+)
,同理可得|TP|.|TQ|=(1+),|TA|.|TB|=|TP|.|TQ|,(1+)
=(1+),(1+)()=(1+)(),=,,
=-,+=0,直线AB的斜率与直线PQ的斜率之和为0。
11、抛物线C的顶点为坐标原点O,焦点在X轴上,直线l:x=1交C于P,Q两点,且OPOQ,已知点M(2,0),M与l相切。
(1)求C,M的方程;
(2)设,,是C上的三个点,直线,均与M相切,判断与M的位置关系,并说明理由(2021全国高考甲卷)。
【解析】
【考点】①抛物线的定义与性质;②圆的定义与性质;③求抛物线方程的基本方法;④求圆方程的基本方法;⑤已知直线上两点的坐标,求直线方程的基本方法;⑥判断直线与圆位置关系的基本方法。
【解题思路】(1)根据抛物线与圆的性质和求抛物线与圆方程的基本方法,结合问题条件就可求出抛物线和圆的方程;(2)如图,设(,),(,),(,),根据直线,均与M相切,得到关于,,的等式,运用判断直线与圆位置关系的基本方法就可判断与M的位置关系。
【详细解答】(1)设抛物线的方程为 =2px(p>0),直线l:x=1交C于P,Q两点,P(1,),Q(1,-),=(1,),=(1,-), OPOQ,.=1-2P=0,p=,抛物线C的方程为: =x,点M(2,0),M与l相切,M的方程为:+=1;如图,设(,),(,),(,),直线,的方程 y
分别为:x-y+ =0,x-y 0
+ =0,直线,均与M相
切,=1,,,是方程(-1)+2x-+3=0
的两根,直线的方程为:x-(+)y+=0,点M到直线的距离
====1,直线与M相切。
『思考问题1』
(1)【典例1】中问题的特点是:①条件是过某一定点的直线与曲线相交于不同的两点,②所求问题是直线的方程或直线斜率的值(或取值范围);
(2)解答这类问题的基本思路是:①设出两点的坐标和直线的斜率k(注意考虑斜率不存在的情况,为了避免考虑直线斜率的存在和不存在的情况,也可以直接设过定点的直线方程为:x=my+n,mR),然后运用点斜式,写出直线的方程;②联立直线方程与曲线方程,消去一个未知数化为关于x(或y)的一元二次方程;③运用韦达定理得到两根的和与积关于参数k(或m)的式子,并根据直线方程求出问题中需要的其他量关于参数k(或m)的式子;④结合问题条件得到关于参数k(或m)的方程(或不等式)(注意相交于不同两点的条件);⑤求解方程(或不等式)求出参数k(或m)的值;⑥得出问题的结果。
[练习1]解答下列问题:
1、已知椭圆C:=1(a>b>0)的右顶点为A,上顶点为B(0,1),右焦点为F,连接BF并延长与椭圆C相交于点C,且|CF|= |BF|。(2019成都市高三零诊)
(1)求椭圆C的方程;
(2)设经过点(1,0)的直线l与椭圆C相交于不同的两点M,N,直线AM,AN分别与直线x=3相交于点P,点Q,若APQ的面积是AMN的面积的2倍。求直线l的方程。
(答案:(1)椭圆C的方程为:+=1;(2)直线l的方程为:x-2y-1=0或x+2y-1=0。)
2、已知长度为4的线段AB的两个端点A,B分别在X轴和Y轴上运动,动点P满足=3,记动点P的轨迹为曲线C。
(1)求曲线C的方程;
(2)设不经过点H(0,1)的直线y=2x+t,与曲线C相交于两点M,N,若直线HM与HN的斜率之和为1,求实数t的值。(2019成都市高三一诊)
(答案:(1)曲线C的方程是:+=1;(2)t的值是3。)
3、已知椭圆C:=1(a>b>0)的短轴长为4,离心率为。
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)设椭圆C的左右焦点分别为,,左右顶点分别为A,B,点M,N为椭圆
C设位于X轴上方的两点,且M//N,记直线AM,BN的斜率分别为,,若3
+2=0,求直线M/的方程。(2019成都市高三二诊)
(答案:(1)椭圆C的标准方程是:+ =1;(2)直线M的方程是:y=2x+2。)
【典例2】解答下列问题:
1、已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,长轴长为4。
(1)求椭圆C的方程;
(2)过点(0,-2)的直线l与椭圆C相交于A,B两点,O为坐标原点,若AOB的面积为,求|AB|。(2025全国高考新高考II)
【解析】
【考点】①椭圆定义与性质;②椭圆离心率定义与性质;③求椭圆方程的基本方法;④设而不求,整体代入数学思想及运用;⑤点到直线的距离公式及运用;⑥弦长公式及运用;⑦三角形面积公式及运用。
【解题思路】(1)根据椭圆和椭圆离心率的性质,运用求椭圆方程的基本方法,结合问题条件就可求出椭圆C的方程;(2)根据椭圆的性质,运用设而不求,整体代入的数学思想,点到直线的距离公式,弦长公式和三角形的面积公式,结合问题条件,就可求出|AB|的值。
【详细解答】(1)椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,长轴长为4,
=①,2a=4②,联立①②解之得:a=2,b=,椭圆C的方程为+=1;(2)如图,设A(,),B(,),直线l过点(0,-2),直线l的方程为x=my+2m,联立直线l与椭圆C的方程得:(+2)+4y+4-4=0,+
=-,=,|AB|=
=,AOB的面积为,==,|AB|
==,=0,解之得:=,|AB|=
==。
2、如图,在直角坐标系xOy中,已知F是抛物线:=2py(p>0)的焦点,过点F的直线交抛物线于A,B两点,且.=-3。
(3) 求p的值;
(4)
已知点T(0,3),直线AT,BT与抛物线的另一个交点分别为C,D,直线CD交y轴于点P,交直线AB于点N,抛物线在C,D处的切线相交于点K,过点P作平行于x轴的直线,分别交直线KD,KC于点E,G。
①求证:点P为定点;
②记ENK,GNK的面积分别为,,求+的最小值(成都市高2022级高三三珍)
【解析】
【考点】①抛物线定义与性质;②抛物线某点切线定义与性质;③直线方程定义与性质;④求抛物线方程的基本方法;⑤设而不求,整体代入数学思想及运用;⑥证明直线过定点的基本方法;⑦求曲线在某点处切线方程的基本方法;⑧三角形面积公式及运用。
【解题思路】(1)根据抛物线的性质,运用求抛物线方程的基本方法和设而不求,整体代入数学思想结合问题条件就可求出p的值;(2)①根据抛物线和直线方程的性质,运用设而不求,整体代入数学思想和证明直线过定点的基本方法,结合问题条件就可证明点P为定点;②根据抛物线,抛物线某点处切线和直线方程的性质,运用求曲线在某点处切线方程的基本方法和三角形的面积公式,结合问题条件得到+关于参数的表示式,从而就可求出+的最小值。
【详细解答】(1)设A(,),B(,),F是抛物线:=2py(p>0)的焦点,直线AB过点F,直线AB的方程为y=kx+,联立直线AB与抛物线的方程得:-2pkx-=0,+=2pk,.=-,.=(-)=,=(,),=(,),.=.+.=-+=-=-3,解之得:p=2,或p=-2,p>0,p=2;(2)①证明:如图,设C(,),D(,),点T(0,3),直线AT的方程为y=mx+3,联立直线AT与抛物线的方程得:-4mx-12=0,
.=-12,同理可得.=-12,.=-4,.=-36,直线CD的斜率存在,直线CD的方程为y=nx+b,联立直线CD与抛物线的方程得:-4mx-4b=0,.=-4b=-36,
解之得:b=9,当x=0时,y=b=9,直线CD交y轴于点P,P(0,9)是定点;②
===-3(+)=(+)=3k,直线CD的方程为y=3kx+9,联立直线CD与直线AB的方程解之得:x=-,y=-3,N(-,-3),抛物线的方程为y=,
=,抛物线在点C处切线方程为y=(x-)+=x-,E(+,9),同理可得G(+,9),+++=+=0,EG的中点为P,联立切线y=x-与切线y=x-的方程解之得:K(,),
(5)
+=3(+),.=-36,K(6k,-9),过点N作平行于x轴的直线,分别交直线PK于点H,H(4k,-3),+=2=|NH|.(-)=|-|.(-)
=18|4k+|=72(|k|+)≥144=144,当且仅当|k|=1时,即直线AB的方程为y=x+1或y=-x+1时等号成立,求+的最小值为144。
3、已知椭圆E:+=1(a>b>0)的离心率为,椭圆E上的点到其左,右焦点的距离之和为4。
(1)求椭圆E的方程;
(2)设过左焦点F的直线l与椭圆E相交于A,B两点,M为AB的中点,O为坐标原点,若椭圆E上存在点N满足=(>0),求四边形AOBN面积的最小值及此时的值(成都市高2021级高三零诊)。
【解析】
【考点】①椭圆定义与性质;②求椭圆方程的基本方法;③设而不求,整体代入数学思想及运用;④平面向量坐标运算法则和基本方法;⑤点到直线的距离公式及运用;⑥弦长公式及运用;⑦三角形面积公式及运用;⑧基本不等式及运用。
【解题思路】(1)根据椭圆的性质,运用求椭圆方程的基本方法,结合问题条件就可求出椭圆E的方程;(2)根据设而不求,整体代入的数学思想,点到直线的距离公式和椭圆的弦长公式,结合问题条件求出|AB|,点O到直线AB的距离关于参数k,m的式子,根据三角形的面积公式得到OAB面积关于参数k,m的表示式,运用基本不等式求出表示式的最值就可得到OAB面积的最大值。
【详细解答】(1)椭圆E:+=1(a>b>0)的离心率为,椭圆E上的点到其左,右焦点的距离之和为4, =①,2a=4②,=+③,联立①②③解得:=4,=3,椭圆E的方程为:+=1;(2)设A(+,),B(,),由(1)知F(-1,0), 直线l经过点F,直线l的方程 y
(
M
F O
O
)为x=my-1,联立直线l和椭圆E的方程得: A
(4+3)-6my-9=0, M是AB的中点, N
+=,=-,+ B
=m(+)-2== ,M(,),=(,),=(>0),N(,),点N在椭圆E上,+=1,4+3=,|AB|=
=,==.,=|PQ|=.
=,=(>0),=4+3≥4,=
==≥≥,当且仅当=4,即=2时,等号成立,
四边形AOBN面积的最小值为,及此时的值为2。
4、设抛物线C:=2px(p>0),直线x-2y+1=0与C相交于A,B两点,且|AB|=4。
(1)求p;(2023全国高考甲卷)
(2)设C的焦点为F,M,N为C上两点,.=0,求MNF面积的最小值。
【解析】
【考点】①抛物线定义与性质;②设而不求,整体代入数学思想及运用;③弦长公式及运用;④平面向量数量积定义与性质;⑤点到直线的距离公式及运用;⑥三角形面积公式及运用。
【解题思路】(1)根据抛物线的性质,运用设而不求,整体代入数学思想和弦长公式,结合问题条件得到关于p的方程,求解方程就可求出p的值;(2)如图,设M(,),N(,), 直线MN的方程为x=my+n,联立抛物线C和直线MN的方程得到关于y的一元二次方程,运用设而不求,整体代入数学思想得到 +,.关于m,
n的表示式,结合问题条件得到关于m,n的等式,从而求出n的取值范围,利用弦长公式,点到直线的距离公式和三角形面积公式得到MNF面积关于n的表示式,由n的取值范围就可求出MNF面积的最小值。
【详细解答】(1)设A(,),B(,),联立抛物线C和直线方程得:-4py+2p=0,+=4p,.=2p,|AB|==2=4 ,2-p
-6=0,p=2或p=-,p>0, p=2;(2)如图,设M(,),N(,), 直线MN的方程为x=my+n,联立抛物线C与直线MN的方程得:-4my-4n=0, +
=4m,.=-4n, +=m(+)+2n y M
=4+2n,.=.+mn(+)+
=-4n + 4n+=,F(1,0), 0 F x
=(,-1,),=(,-1,), N
.=0,(,-1)(,-1)+=.-(+)+1+=-4-6n+1=0, 4(+n)=,M,N 是不同两点,=16+16n=16(+n)>0, +n>0, n1,且-6n+1=4≥0,n≥3+2或n≤3-2, =
=,|MN|==4,=|MN|
=2|1-n|=,当且仅当n=3-2时,= = 12-8为最小值,即MNF面积的最小值为12-8。
5、在直角坐标系xOy中,点P到x轴的距离等于点P到点(0,)的距离,记动点P的轨迹为W。
(3) 求W的方程;
(4)
已知矩形ABCD有三个顶点在W上,证明矩形的周长大于3(2023全国高考新高考I)
【解析】
【考点】①点轨迹方程定义与性质;②求点轨迹方程的基本方法;③两点之间的距离公式及运用;④矩形定义与性质;⑤已知在直线上两点求直线斜率的基本方法;⑥设而不求,整体代入数学思想及运用;⑦矩形周长公式及运用。
【解题思路】(1)根据点轨迹方程的性质,运用求点轨迹方程的基本方法,结合问题条件就可求出WD的方程;(2)设A(,+),B(,+),C(,+)在轨迹W上,根据直线方程的求法,求出直线AB的方程为y=k(x-)++,直线BC的方程为y=(x-)++,联立直线和W的方程得到关于x的一元二次方程,运用设而不求,整体代入数学思想得到 +,.关于k的表示式,利用两点之间的距离公式和矩形的周长公式,得到矩形ABCD周长关于k的表示式,由求函数值域的基本方法求出矩形ABCD周长的取值范围就可证明结论。
【详细解答】(1)设P(x,y),点P到x轴的距离等于点P到点(0,)的距离,
|y|=,y=+,W的方程为y=+;(2)设A(,+),
B(,+),C(,+)在轨迹W上,直线AB的方程为y=k(x-)++,直线BC的方程为y=(x-)++,联立直线AB和W的方程得:-kx+k-=0,
A,
B是不同两点,=-4(k-)>0,, +=k,.=k-,=k-,同理可得-,=-,矩形ABCD的周长为2(|AB|+|BC|)
=2|-|+2|-|=2|2-k|+2|2-|=2
(|2-k|+|2-|),设f() =(|2-k|+|2-|),k(0,1],①当<-时,f()=-(+2)+k-在(-,-)上单调递减,f()>f(-)=k+;②
当-<<时,f()=-(-2)+k+在(-,)上单调递增,f()>f(-)
=k+;③当>时,f()=-(+2)-k+在(,+)上单调递增,f()>f()
>f(-)=k+,综上所述函数f()的最小值为k+,矩形ABCD的周长为2
f()>2(k+)k(0,1],设g(x)=2(x+)x(0,1],(x)
=,令(x)=0解得:x=,当x(0,)时,(x)<0,当x(,1]时,(x)>0,函数g(x)在(0,)上单调递减,在(,1]上单调递增,
函数g(x)的最小值为g()=2(+)=3,矩形ABCD的周长大于3。
6、已知椭圆E:+=1(a>b>0)的右焦点为,上顶点为H,O为坐标原点,OH=,点(1,)在椭圆,E上。
(1)求椭圆E的方程;
(2)设经过点且斜率不为0的直线l与椭圆E相交于A,B两点,点P(-2,0),Q(2,0),若M,N分别为直线AP,BQ与Y轴的交点,MPQ,NPQ的面积分别为,求的值(成都市2020级高三零诊)
【解析】
【考点】①椭圆定义与性质;②求椭圆方程的基本方法;③设而不求,整体代入数学思想运用的基本方法;④椭圆弦长公式及运用;⑤点到直线的距离公式及运用;⑥三角形面积公式及运用;⑦基本不等式及运用。
【解题思路】(1)根据椭圆的性质,运用求椭圆方程的基本方法,结合问题条件就可求出椭圆C的方程;(2)根据设而不求,整体代入的数学思想,点到直线的距离公式和椭圆的弦长公式,结合问题条件求出|AB|,点O到直线AB的距离关于参数k,m的式子,根据三角形的面积公式得到OAB面积关于参数k,m的表示式,运用基本不等式求出表示式的最值就可得到OAB面积的最大值。
【详细解答】(1)椭圆C:+=1(a>b>0)的右焦点为,上顶点为H,O为坐标原点,OH=,点(1,)在椭圆,E上, =①,4+9=4②,=+③,联立①②③解得:=4,=3,椭圆E的方程为:+=1;(2)设A(,),B(,),由(1)知(1,0),
(
O
O
)直线l经过点,直线l的方程为x=my+1,联立 y H A
直线l和椭圆E的方程得:(4+3)+6my-9=0, P Q x
+=-,=-,m B
=(+),=,直线AP的方程为y=(x+2),令x=0,得y=,点M(0,),同理可得点N(0,-),|PQ|=2-(-2)=4,
=|PQ|=,=|PQ|||=,==
====。
7、已知点A(2,1)在双曲线C:-=1(a>1)上,直线l交C于P,Q两点,直线AP,AQ的斜率之和为0。
(1)求直线l的斜率;
(2)若tanPAQ=2,求PAQ的面积(2022全国高考新高考I卷)
【解析】
【考点】①双曲线定义与性质;②求双曲线方程的基本方法;③设而不求,整体代入数学思想及运用;④椭圆弦长公式及运用;⑤三角形面积公式及运用。
【解题思路】(1)设P(,),Q(,),直线l的方程为y=kx+m,根据双曲线的性质和求双曲线方程的基本方法,结合问题条件得到关于的方程,求解方程求出的值,从而得到双曲线的方程,联立直线l和双曲线C的方程得到关于x的一元二次方程,运用设而不求,整体代入数学思想得到+,.关于k,m的式子,由+ =0得到关于k,m的方程,求解方程就可求出直线l的斜率;(2)如图,设直线AP的倾斜角为,根据直线倾斜角与斜率的关系,结合问题条件得到直线AP的斜率,由点P在双曲线C上得到关于,的方程组,求解方程组求出,的值,从而求出m,+,.的值,得到直线AP的方程,|AP|,|AQ|关于,的表示式,从而求出PAQ的面积。
【详细解答】(1)设P(,),Q(,),直线l的方程为y=kx+m,点A(2,
1)在双曲线C:-=1(a>1)上,4-4-=(-1),=2,双曲线C的方程为-=1,联立直线l和双曲线C的 P y A
方程得:(2-1)+4kmx+2+2=0, 0 x
+=-,.=,+ Q
=+=
==0,k+km+m+2-1 =(k+1)(m+2k-1)=0,直线l不过点A,k=-1; (2)如图,设直线AP的倾斜角为, tanPAQ=2, tan = ,2+PAQ=,==tan=①,点P(,)在双曲线C上,-=1②,联立①②解得:=,=,m=,+=,.=,直线AP的方程为y=(x-2)+1,点P(,(-2)+1),|AP|===|-2|,同理可得
|AQ|=|-2|,sinPAQ==,=3|.-2(+)+4|=|-+4|==,PAQ的面积为。
8、已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左,右焦点分别为,,点P在椭圆C上,|P|=3,P=,且椭圆C的离心率为。
(1)求椭圆C的方程;
(2)设直线l:y=kx+m(m0)与椭圆C相交于A,B两点,O为坐标原点,求OAB面积的最大值(成都市2019级高三零诊)。
【解析】
【考点】①椭圆定义与性质;②求椭圆方程的基本方法;③设而不求,整体代入数学思想运用的基本方法;④椭圆弦长公式及运用;⑤点到直线的距离公式及运用;⑥三角形面积公式及运用;⑦基本不等式及运用。
【解题思路】(1)根据椭圆的性质,运用求椭圆方程的基本方法,结合问题条件就可求出椭圆C的方程;(2)根据设而不求,整体代入的数学思想,点到直线的距离公式和椭圆的弦长公式,结合问题条件求出|AB|,点O到直线AB的距离关于参数k,m的式子,根据三角形的面积公式得到OAB面积关于参数k,m的表示式,运用基本不等式求出表示式的最值就可得到OAB面积的最大值。
【详细解答】(1)椭圆C:+=1(a>b>0)的左,右焦点分别为,,点P在椭圆C上,|P|=3,P=,且椭圆C的离心率为,4=4+-2(2a-3)①,e==②,=+③,联立①②③解得:=4,=3,椭圆C的方程为:+=1;(2)设A(,),B(,),联立直线l和椭圆C的方程得:(3+4)+8kmx+4-12=0,+=-, A y P
(
O
O
)=,|AB|= x
=, B
====22,当且仅当=,即
=2+,OAB的面积取得最大值。
9、已知椭圆C:+=1(a>b>0)经过点(,),其右顶点为A(2,0)。
(1)求椭圆C的方程;
(2)若点P,Q在椭圆C上,且满足直线AP与AQ的斜率之积为,求APQ面积的最大值(成都市2019级高三二诊)。
【解析】
【考点】①椭圆定义与性质;②求椭圆标准方程的基本方法;③设而不求,整体代入数学思想及运用;④椭圆弦长公式及运用;⑤点到直线的距离公式及运用;⑥三角形面积公式及运用;⑦求函数最值的基本方法。
【解题思路】(1)根据椭圆的性质和求椭圆方程的基本方法,结合问题条件得到关于的方程,求解方程求出的值就可得到椭圆的方程;(2)设P(,),Q(,),根据求直线方程的基本方法,结合问题条件求出直线PQ的方程,联立直线PQ和椭圆C的方程得到关于y的一元二次方程,运用设而不求,整体代入的数学思想和已知直线上两点,求直线斜率的基本方法,得到,关于,,,的表示式,从而得到关于n的方程,求解方程求出n的值,由椭圆的弦长公式和点到直线的距离公式求出|PQ|,关于参数m的表示式,利用三角形的面积公式得到APQ面积关于参数m的函数,由求函数最值的基本方法求出函数的最值就可得到APQ面积的最大值。
【详细解答】(1)椭圆C:+=1(a>b>0)经过点(,),其右顶点为A(2,0),a=2①,+=1②,联立①②解得:=4,=1,椭圆C的方程为+=1;(2)设P(,),Q(,),直线PQ的方程为x=my+n,联立直线PQ和椭圆C的方程得:(+4)+2mny+-4=0, +=-,.=-,+=m(+)+4n==,.=.+ mn(+)+=,直线AP的斜率为==,直线BP的斜率为==,.======,n=-3,|PQ|=.
=.,==,=|PQ|=
..=,令t=,t[0,+),==,当且仅当t=3时,==为最大值,APQ的面积最大值为。
10、已知抛物线C:=2py(p>0)的焦点为F,且F与圆M:+=1上点的距离的最小值为4(2021全国高考乙卷)。
(1)求P;
(2)若点P在M上,PA,PB是C的两条切线,A,B是切点,求PAB面积的最大值。
【解析】
【考点】①抛物线的定义与性质;②圆的定义与性质;③求抛物线切线方程的基本方法;④设而不求,整体代入数学思想及运用;⑤抛物线弦长公式及运用;⑥点到直线的距离公式及运用;⑦三角形面积公式及运用;⑧求函数最值的基本方法;⑨平面向量的定义与性质;⑩已知直线上两点的坐标,求直线斜率的公式及运用。
【解题思路】(1)根据抛物线和圆的性质,结合问题条件得到关于p的方程,求解方程就可求出p的值;(2)根据求曲线在某点处切线方程的基本方法分别求出切线PA,PB的方程,从而求出直线AB的方程,联立直线AB与抛物线C的方程消去y得到关于x的一元二次方程,运用设而不求,整体代入数学思想,弦长公式和点到直线的距离公式求出|AB|,点P到直线AB的距离关于点P横坐标的式子,根据三角形的面积公式得到PAB面积关于点P横坐标的函数,利用求函数最值的基本方法求出函数的最值就可得到PAB面积的最大值。【详细解答】(1)F(0,),F与圆M:+=1上点的距离的最小值为4,+3=4,p=2, p=2;(2)设A(,),B(,),P(,),
由(1)知,=4y,切线PA,PB的方程分别为:y=x-, y=x-,切线PA,PB均过点P(,),=-,=-,直线AB的方程为y
=x-+=x-,联立直线AB与抛物线C的方程消去y得:-2x+4
=0,+=2,.=4,+=1,|AB|==
,==,=|AB|=
==,-5-3,当且仅当=-5时,取得最大值=20,即PAB面积的最大值为20。
『思考问题2』
(1)【典例2】中问题的特点是:①条件是过某一定点的直线与曲线相交于不同的两点,②所求问题是多边形面积(或周长)的值(或取值范围或最值);
(2)解答这类问题的基本思路是::①设出两点的坐标和直线的斜率k(注意考虑斜率不存在的情况,为了避免考虑直线斜率的存在和不存在的情况,也可以直接设过定点的直线方程为:x=my+n,mR),运用点斜式,写出直线的方程;②联立直线方程与曲线方程消去一个未知数化为关于x(或y)的一元二次方程;③运用韦达定理得到两根的和与积关于参数k(或m)的式子,并根据直线方程求出问题中需要的其他量关于参数k(或m)的式子;④运用多边形面积的相关知识把多边形的面积表示成关于参数的函数;⑤求出关于参数的函数值(或值域或最值);⑥得出问题的结果。
[练习2]解答下列问题:
1、已知椭圆C:+=1(a>b>0)经过点A(1,),其长半轴长为2。
(1)求椭圆C的方程;
(2)设经过点B(-1,0)的直线l与椭圆C相交于D,E两点,点E关于X轴的对称点为F,直线DF与X轴相交于点G,求DEG的面积S的取值范围(2021成都市高三二诊)。(答案:(1)椭圆C的方程为+=1;(2)DEG的面积S的取值范围是(0,)。)
2、已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左,右焦点分别为(-,0),(,0),
且经过点A(,)(2020成都市高三零诊)。
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)过点B(4,0)作一条斜率不为0的直线l与椭圆C相较于P,Q两点,记点P
关于X轴对称的点为,若直线Q与X轴相较于点D,求DPQ面积的最大值。
(答案:(1)椭圆C的标准方程为+=1;(2)DPQ面积的最大值为。)
3、已知椭圆C:+ =1(0<m<5)的离心率为,A,B分别为C的左,右顶点。
(1)求C的方程;
(2)若点P在C上,点Q在直线x=6上,且|BP|=|BQ|,BP BQ,求APQ的面积(2020全国高考新课标III)。
(答案:(1)椭圆C的方程为:+=1;(2)APQ的面积为。)
4、已知椭圆C:+=1(a>b>0)过点M(2,3),点A为其左顶点,且AM的斜率为(2020全国高考新高考II)。
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)N为椭圆上任意一点,求AMN面积的最大值。
(答案:(1)椭圆C的标准方程为:+=1;(2)AMN面积的最大值为18。)
【典例3】解答下列问题:
1、已知,分别为椭圆C:+=1(a>b>0)的左,右焦点,与椭圆C有相同焦点的双曲线-=1在第一象限与椭圆C相交于点P,且|P|=1(成都市高2020级高三二诊)。
(1)求椭圆C的方程;
(2)设直线y=kx+1与椭圆C相交于A,B两点,O为坐标原点,且=m(m>0),若椭圆C上存在点E,使得四边形OAED为平行四边形,求m的取值范围。
【解析】
【考点】①椭圆定义与性质;②双曲线第一与性质;③求椭圆标准方程的基本方法;④设而不求,整体代入数学思想及运用;⑤平行四边形定义与性质;⑥平面向量定义与性质;⑦平面向量坐标运算的基本方法。
【解题思路】(1)根据椭圆和双曲线的性质,运用求椭圆方程的基本方法,结合问题条件就可求出椭圆C的方程;(2)设A(,),B(,),D(m,m),联立直线方程和椭圆C的方程得到关于x的一元二次方程,运用设而不求,整体代入的数学思想,根据平行四边形和平面向量的性质,求出点E的坐标,由点A,B,E在椭圆C上,得到关于,,,的等式,从而得到m关于kd的表示式,就可求出m的取值范围。
(
A
O
x
)【详细解答】(1)如图,,分别为椭圆C: y P
+=1(a>b>0)的左,右焦点,椭圆C与双曲
线-=1有相同焦点,-=4+1=5①,椭 B
圆C与双曲线在第一象限相交于点P,且|P|=1,
|P|=4+1=5,2a=|P|+|P|=5+1=6②,联立①②解得:=9,=4,椭圆C的方程为+=1;(2)设A(,),B(,),D(m,m),联立直线和椭圆C的方程得:(9+4)+18kx-27=0, +=-,.=-,四边形OAED为平行四边形,=(m,m),=,E(+m,+m),
点A,B,E在椭圆C上,m>0,4+9+18m=0,(9+4)
+9k(+)+9+18m=0,-(9+4)-9k+9+18m=0,m=2-
, 1≤m<2,即若椭圆C上存在点E,使得四边形OAED为平行四边形,则m的取值范围是[1,2)。
2、设双曲线C:-=1(a>0,b>0)的右焦点为F(2,0),渐近线方程为y=x。
(1)求双曲线C的方程;
(2)过F的直线与C的两条渐近线分别相交于A,B两点,点P(,),Q(,),在C上,且>>0,>0,过点P且斜率为-的直线与过点Q且斜率为的直线相交于点M,请从下面①②③中选取两个作为条件,证明另一个条件成立。①M在AB上;②PQ//AB,③|MA|=|MB|。注:若选择不同的组合分别解答,则按第一个解答计分(2022全国高考新高考II卷)
【解析】
【考点】①双曲线定义与性质;②求双曲线标准方程的基本方法;③设而不求,整体代入数学思想及运用;④已知直线上一点的坐标和斜率,求直线方程的基本方法;⑤两点之间距离公式及运用。
【解题思路】(1)根据双曲线的性质,运用求双曲线标准方程的基本方法,结合问题条件求出,的值就可得到双曲线C方程;(2)设直线PQ的方程为x=my+n,选取①②为条件,根据直线AB过点F(2,0),得到直线AB的方程为x=my+2,分别联立直线AB和双曲线C的渐近线方程,求出A(,),B(,-),联立直线PQ和双曲线C的方程得到关于x的一元二次方程,由设而不求,整体代入数学思想得到+,.关于k,n的表示式,从而得到点M的轨迹方程,由点M在直线AB上得到证明点M是线段AB的中点,就可证明结论。
【详细解答】(1)双曲线C:-=1(a>0,b>0)的右焦点为F(2,0),渐近线方程为y=x,+=4①,=②,联立①②解得:=1,=3,双曲线C
的方程为-=1,(2)设直线PQ的方程为x=my+n,点M(,),选取①②为条件,直线AB过点F(2,0),PQ//AB,直线AB的方程为x=my+2,分别联立直线AB和双曲线C的渐近线方程解得:=,=,=,=-,A(,),B(,-),联立直线PQ与双曲线C的方程得:(3-1)+6mnx+3-3=0,+=-,.=,-==,=-,=, =-()①,=()②,①-②得:-=-2-(+)=m(-),=,①+②得:+-2= m(+)+2n-2=-(-),==3m,点M的轨迹为直线y=3mx,+=+==,
+=-==,点M的坐标同时满足=m+2和=3m,=,=,点M是线段AB的中
点,|MA|=|MB|。
3、已知抛物线C:=2px(p>0,p4),过点A(2,0)且斜率为k的直线与抛物线C相交于P,Q两点。
(1)设点B在x轴上,分别记直线PB,QB的斜率为,,若+=0,求点B的坐标;
(2)过抛物线C的焦点F作直线PQ的平行线与抛物线C相交于M,N两点,求
的值(成都市2019级高三一诊)
【解析】
【考点】①抛物线定义与性质;②已知直线上两点的坐标,求直线斜率的基本方法;③设而不求,整体代入数学思想及运用;④弦长公式及运用;⑤两点之间距离公式及运用。
【解题思路】(1)根据抛物线的性质和已知直线上两点的坐标,求直线斜率的基本方法,结合问题条件得到关于k,p的方程,求解方程就可求出点B的坐标;(2)设M(,),N(,),联立直线与抛物线的方程,得到关于x的一元二次方程,根据设而不求,整体代入的数学思想,运用弦长公式和两点之间的距离公式得到关于k,p的等式,从而求出的值。
【详细解答】(1)设B(,0),P(,),Q(,),直线过点A(2,0)且斜率为k, 直线的方程为y=k(x-2),联立直线和抛物线C的方程得:-y-4p=0,+=,.=-4p,=,=,+=0,
+=-(+)=(-2-)=0,=-2,点B的坐标为(-2,0);(2)设M(,),N(,),直线过抛物线C的焦点F,且与直线PQ的平行,直线的方程为y=k(x-),联立直线和抛物线C的方程得:-y-
=0,+ =,.=-,|MN|=.=,|AP|=||,|AQ|= ||,|AP|.|AQ|= |.|=,=.=。
4、已知椭圆E:=1(a>b>0)的左,右焦点分别为(-1,0),(1,0),点P在椭圆E上,P,且|P|=3|P|。
(1)求椭圆E的标准方程;
(2)设直线l:x=my+1(mR)与椭圆E相较于A,B两点,与圆+=相较于C,D两点,求|AB|.|CD|的取值范围(2020成都市高三二诊)。
【解析】
【考点】①椭圆的定义与性质;②求椭圆标准方程的基本方法;③直线垂直直线的定义与性质;④设而不求,整体代入数学思想及运用;⑤椭圆弦长公式及运用;⑥圆弦长公式及运用;⑦求函数值域的基本方法。
【解题思路】(1)运用求椭圆标准方程的基本方法,结合问题条件求出,的值就可得到椭圆的标准方程;(2)设A(,),B(,),根据椭圆的性质,椭圆弦长公式和圆弦长公式,结合问题条件得到|AB|,|CD|关于参数m的式子,从而得到|AB|.|CD|关于参数m的函数,利用求函数值域的基本方法就可求出|AB|.|CD|的取值范围。
【详细解答】(1)设P(,),椭圆E:=1(a>b>0)的左,右焦点分别为(-1,0),(1,0),点P在椭圆E上,P,且|P|=3|P|,=+1①,+=1②,. =-1③,2=a④,联立①②③④解得:=2,=1,椭圆E的标准方程为:+=1;(2)如图设A(,),B(,),由 +=1,得:(2+ )+2my-1=0,+=-,
x=my+1,.=-,|AB|=
.=,+=2,直线l:x=my+1(mR)与圆+=相较于C,D两点,==,|CD|=4(2-)=,|AB|.|CD|=.==8(2-),2-<2,48(2-)<16,即|AB|.|CD|的取值范围是[4,16)。
『思考问题3』
(1)【典例3】中问题的特点是:①条件是过某一定点的直线与曲线相交于不同的两点,②所求问题是某一式子的值(或取值范围或最值)或证明某一式子为定值;
(2)解答这类问题的基本方法是::①设出两点的坐标和直线的斜率k(注意考虑斜率不存在的情况,为了避免考虑直线斜率的存在和不存在的情况,也可以直接设过定点的直线方程为:x=my+n,mR),运用点斜式,写出直线的方程;②联立直线方程与曲线方程消去一个未知数得到关于x(或y)的一元二次方程;③运用韦达定理得到两根的和与积关于参数k(或m)的式子,并根据直线方程求出问题中需要的其他量关于参数k(或m)的式子;④运用相关知识把问题中的式子表示成关于参数的函数;⑤求出关于参数的函数的值(或值域或最值)或证明该式子的值与参数无关(为定值);⑥得出问题的结果。
[练习3]解答下列问题:
1、已知椭圆C:=1(a>b>0)的左焦点为(- ,0),点Q(1,)在椭圆C上(2020成都市高三三诊)。
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)经过圆O:+=5上一动点P作椭圆C的两条切线,切点分别记为A,B,直线PA,PB分别与圆O相较于异于点P的M,N两点。
①求证:+=0;②求OAB的面积的取值范围。(答案:(1)椭圆E的标准方程为:+=1;(2)①提示:根据直线PA,PB斜率存在和不存在两种情况分别证明结论;②OAB面积的取值范围是[,1]。)
2、已知椭圆C:=1(a>b>0)的离心率为,且过点A(2,1)。
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)点M,N在C上,且AM AN,AD MN,D为垂足,证明:存在定点Q,使得|DQ|为定值(2020全国高考新高考I)。
(答案:(1)椭圆C的标准方程为:+=1;(2)存在点Q(,),使得|QD|=为定值。)
【典例4】解答下列问题:
1、已知椭圆C的离心率为,左,右焦点分别为(-1,0),(1,0)。
(1)求椭圆C的方程;
(2)已知点(1,4),证明线段的垂直平分线与椭圆C恰有一个公共点;
(3)设M是坐标平面上的动点,且线段M的垂直平分线与椭圆C恰有一个公共点,证明M的轨迹为圆,并求该圆的方程。(成都市2022级高三一诊)
【解析】
【考点】①椭圆定义与性质;②线段垂直平分线定义与性质;③圆定义与性质;④求椭圆方程的基本方法;⑤判断直线与椭圆位置关系的基本方法;⑥求圆方程的基本方法。
【解题思路】(1)根据椭圆的性质,运用求椭圆方程的基本方法,结合问题条件就可求出椭圆C的方程;(2)根据椭圆和线段垂直平分线的性质,运用判断直线与椭圆位置关系的基本方法,结合问题条件就可证明线段的垂直平分线与椭圆C恰有一个公共点;(3)根据椭圆,圆和线段垂直平分线的性质,运用判断直线与椭圆位置关系和求圆方程的基本方法,结合问题条件就可证明M的轨迹为圆,并求该圆的方程。
【详细解答】(1)由题意设椭圆C的方程为:=1(a>b>0),椭圆C的离心率为,左,右焦点分别为(-1,0),(1,0),c=1①, =②,=+③,联立①②③解之得:=4,=3,椭圆C的方程为+=1;(2)证明:(-1,
0)
,(1,4),线段的垂直平分线的方程为x+2y-4=0,联立线段的垂直平分线方程与椭圆C的方程得:4-12y+9=0,=144-449=144-144=0,方程4
-12y+9=0有且仅有一个根,线段的垂直平分线与椭圆C恰有一个公共点;(3)证明:
设动点M(,),当=0时,线段M的垂直平分线方程为x==2,解之得:=5,或=-3;当0时,线段M的垂直平分线方程为y=-(x-)+
=-x+,联立线段M的垂直平分线与椭圆的方程得:3+4[
-x+]=12,--36
=0,线段M的垂直平分线与椭圆C有唯一公共点,=
-4[3+][-12]=0,[3+]-4[3+]x+
-12=0,+(2-14)+-18-32-15=0,+(2-14)+(+3)(-5)=0,+(2-14)+(+2+1)(-2-15)=0,(++2+1)(+-2-15)=0,++2+1=+>0,+-2-15,=0,点(3,0),(-5,0)也能满足方程+-2-15,=0,综上所述,点M的轨迹是圆,且圆的方程为+-2x-15=0,+=16。
2、已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,过点P(a,b)的直线l与椭圆C相交于A,B两点,当l过坐标原点O时,|AB|=。
(1)求椭圆C的方程;
(2)线段OP上是否存在定点Q,使得直线QA与直线QB的斜率之积为定值,若存在,求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由(2024全国高考乙卷)。
【解析】
【考点】①椭圆定义与性质;②椭圆离心率定义与性质;③求椭圆方程的基本方法;④设而不求,整体代入数学思想及运用;⑤已知直线上两点的坐标,求直线斜率的基本方法;⑥解答探索性问题的基本方法。
【解题思路】(1)根据椭圆和椭圆离心率的性质,运用求椭圆方程的基本方法和设而不求,整体代入数学思想,结合问题条件,得到关于a的方程,求解方程求出a的值,从而求出b的值就可求出椭圆C的方程;(2)设在线段OP上是否存在定点Q,使得直线QA与直线QB的斜率之积为定值,根据已知直线上两点的坐标,求直线斜率的基本方法,运用求解探索问题的基本方法,结合问题条件得到关于的方程,求解方程就可得出结果。
【详细解答】((1)椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为, =,=,=,过点P(a,a)和坐标原点的直线l方程为y=x,联立直线l和椭圆C的方程得:2=,A(a,a),B(-a,-a),|AB|=
=a=,=4,==1,椭圆C的方程为+=1;(2)如图,设在线段OP上存在定点Q(2,),
(
Q
O x
)使得直线QA与 直线QB的 斜率之积为定值,A(, y P
),B(,),由(1)知P(2,1),直线l过点P, A
直线l的方程为x=my+2-m,联立直线l与椭圆C
的 方程得:(+4)+2(2-m)y+-4m=0, B
+=-, =,+=m(+)+4-2m=,
=+(2-m)(+)+-4m+4=,=,=,.=.=
=,当且仅当=即=时,.=恒成立,在线段OP上是否存在定点Q(1,),使得直线QA与 直线QB的 斜率之积等于为定值。
3、已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左,右焦点分别为,,上顶点为D,且D为等边三角形,经过焦点的直线l与椭圆C相交于A,B两点,AB的周长为8。
(1)求椭圆C的方程;
(2)试探究:在x轴上是否存在定点T,使得.为定值,若存在,求出点T的坐标;若不存在,请说明理由。(成都市2020级高三一诊)
【解析】
【考点】①椭圆定义与性质;②求椭圆标准方程的基本方法;③设而不求,整体代入数学思想及运用;④向量数量积定义与性质;⑤向量坐标运算法则和基本方法;⑥弦长公式及运用;⑦点到直线距离公式及运用;⑧三角形面积公式及运用;⑨求函数最值的基本方法;⑩求直线方程的基本方法。。
【解题思路】(1)根据椭圆的性质,运用求椭圆标准方程的基本方法,结合问题条件就可求出椭圆C的标准方程;(2)设A(,),B(,),在x轴存在定点T(,0),使得.为定值,联立直线AB与椭圆C的方程,得到关于y的一元二次方程,根据设而不求,整体代入的数学思想,得到+,.关于m的表示式,从而得到+,.关于m的表示式,运用向量数量积的性质和向量坐标运算的法则与基本方法得到关于m,的表示式,求出,.=-为定值时,的值就可求出点T的坐标。
【详细解答】(1)椭圆C:+=1(a>b>0)的左,右焦点分别为,,上顶点为D,且D为等边三角形, a=2c,过焦点的直线l与椭圆C相交于A,B两点,AB的周长为8,4a=8,a=2,c=1,=-=4-1=3,椭圆C的方程为:+=1;(2)设A(,),B(,),在x轴存在定点T(,0),使得.为定值,直线AB过焦点(1,0),直线AB的方程为x=my+1,联立直线AB和椭圆C的方程得:(4+3)+6my-9=0, +=-,.=-,+=m(+)+2=,.=.m(+)+1=,=(-,),=(-,),.=.-(+)++.
=-+-=+,当且仅当-
=,即=时,.=-为定值,此时点T的坐标为(-,0)。
4、在同一平面直角坐标系XOY中,圆+=4经过伸缩变换:=x,后得到曲线
=y,C。
(1)求曲线C的方程;
(2)设直线l与曲线C相较于A,B两点,连接BO并延长与曲线C相较于点D,且
|AD|=2,求ABD面积的最大值(2021成都市高三零诊)。
【解析】
【考点】①伸缩变换的定义与性质;②椭圆的定义与性质;③设而不求,整体代入数学思想运用的基本方法;④椭圆弦长公式及运用;⑤点到直线的距离公式及运用;⑥三角形面积公式及运用;⑦求函数最值的基本方法。
【解题思路】(1)根据伸缩变换的性质,结合问题条件就可求出曲线C的方程;(2)利用设而不求,整体代入的数学思想,点到直线的距离公式和椭圆的弦长公式,结合问题条件求出|AB|,点D到直线AB的距离关于参数k的式子,根据三角形的面积公式得到ABD面积关于参数k的函数,由求函数最值的基本方法求出函数的最值就可得到ABD面积的最大值。
【详细解答】(1)伸缩变换:=x, x=,+4=4,曲线C的方程
(
O
)=y, y=2,为+=1;(2)设A(,),B(,),直线l的方程为:x=my+n,联立 y A D
直线l和曲线C的方程消去x得:(+4)
+2mny+-4=0,+=-,. B
=,+=m(+)+2n=-+=,点D(-,-),|AD|====2,
=,|AB|==,
==,点D与点B关于原点对称,=2=|AB|=
===,设t=,t[2,
+),=2===,当且仅当t=,即t=2时,
取得最大值=2,ABD面积的最大值为2。
5、已知椭圆C:=1(a>b>0)的离心率为,且直线+=1与圆+=2相切。
(1)求椭圆C的方程;
(2)设直线l与椭圆C相交于不同的两点A,B,M为线段AB的中点,O为坐标原点,射线OM与椭圆C相交于点P,且O点在以AB为直径的圆上,记AOM,BOP的面积分别为,,求的取值范围(2021成都市高三一诊)
【解析】
【考点】①椭圆的定义与性质;②求椭圆方程的基本方法;③设而不求,整体代入数学思想及运用;④两点之间距离公式及运用;⑤点到直线的距离公式及运用;⑥椭圆弦长公式及运用;⑦三角形面积公式及运用;⑧求函数值域的基本方法。
【解题思路】(1)根据椭圆的性质和求椭圆方程的基本方法,结合问题条件得到关于a,b,c的方程组,求解方程组求出a,b的值就可得到椭圆的方程;(2)设A(,),B(,),M(,)根据设而不求,整体代入的数学思想,点O在以AB为直径的圆上,得到关于参数m,n的等式,运用已知直线上两点的坐标,求直线方程的基本方法求出射线OM的方程,联立射线OM和椭圆C的方程求出点P的坐标,由两点之间的距离公式分别得到|OM|,|OP|关于参数m,n的表示式,利用三角形面积公式得到关于m的解析式,由求函数值域的基本方法求出的取值范围就可得到的取值范围。
【详细解答】(1)椭圆C:=1(a>b>0)的离心率为,且直线+=1与圆+=2相切,=①,=②,=+③,联立①②③解得:=6,=3,椭圆C的方程为+=1;(2)设A(,),B(,),M(,),直线l的方程为x=my+n,联立直线l和椭圆C的方程得:(+2)+2mny+-6=0,+=-,.=,+=m(+)+2n=+=,=,=-,M(,-),|OM|=,=(,),=(,),点O在以AB为直径的圆上,.=.+.=(1+).+mn(+)+
=-+==0,=2+2,A,B是不同两点,=4-4(+2)(-6)=8(3-+6)>0,<3+4,=2+2满足条件,射线OM的方程为y=-x,联立射线OM和椭圆C的方程得:=,=,|OP|=,==|OA|.|OM|,==|OB|.|OP|,M为线段AB的中点,==
、==+22, 0<,1-
<1,=<,即的取值范围是[,)。
6、已知椭圆C:=1(a>b>0)的左,右焦点分别为(-,0),(,0),且经过点A(,)(2020成都市高三零诊)。
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)过点B(4,0)作一条斜率不为0的直线l与椭圆C相较于P,Q两点,及点P关于X轴对称的点为,若直线Q与X轴相较于点D,求DPQ面积的最大值。
【解析】
【考点】①椭圆的定义与性质;②求椭圆标准方程的基本方法;③设而不求,整体代入数学思想运用的基本方法;④椭圆弦长公式及运用;⑤点到直线的距离公式及运用;⑥三角形面积公式及运用;⑦求函数最值的基本方法;⑧求直线方程的基本方法。
【解题思路】(1)运用求椭圆标准方程的基本方法,结合问题条件求出,的值就可得到椭圆的标准方程;(2)(理)设P(,),Q(,),运用设而不求,整体代入的数学思想,点到直线的距离公式和椭圆的弦长公式,结合问题条件求出|PQ|,点D到直线PQ的距离关于参数m的式子,根据三角形的面积公式得到DPQ面积关于参数m的函数,利用求函数最值的基本方法求出函数的最值就可得到DPQ面积的最大值。(文)利用设而不求,整体代入的数学思想,求直线方程的基本方法求出直线Q的方程,运用证明直线过定点的基本方法证明直线Q经过X轴上一定点D,并求出定点D的坐标。
【详细解答】(1)c=,点A(,)在椭圆C上,=+3,且+=1,
=4,=1,椭圆C的标准方程为+=1;(2)(理)设P(,),Q(,),直线l的斜率不为0,且过点B(4,0),直线l的方程为:x=my+4(m0),
联立直线l和椭圆C的方得:(+4)+8my+12=0,+=-,.=,|PQ|===,
点P关于X轴对称的点为,(,-),直线Q的方程为,y-=(x-),令y=0得x=-=
===4+=4-3=1,点D(1,0),
==,P,Q是不同的两点,=64-48(4+)=16-16
12>0,>12,=|PQ|.=.
=,设t=,t(0,+),==
=,当且仅当t=4,即m=2时,等号成立,DPQ面积的最大值为。
『思考问题4』
(1)【典例4】中问题的特点是:①条件是过某一定点的直线与曲线相交于不同的两点,②所求问题是某点的坐标(或点的轨迹方程);
(2)解答这类问题的基本方法是:①设出两点的坐标和直线的斜率k(注意考虑斜率不存在的情况,为了避免考虑直线斜率的存在和不存在的情况,也可以直接设过定点的直线方程为:x=my+n,mR),运用点斜式,写出直线的方程;②联立直线方程与曲线方程得到方程组,消去一个未知数化为关于x(或y)的一元二次方程;③运用韦达定理得到两根的和与积关于参数k(或m)的式子,并根据直线方程求出问题中需要的其他量关于参数k(或m)的式子;④运用相关知识结合问题的条件把点的坐标表示成关于参数k(或m)的式子;⑤求出参数的值得到点的坐标(或消去参数得到点的轨迹方程);⑥得出问题的结果。
1、已知椭圆:=1(a>b>0)的右焦点F与抛物线的焦点重合,的中心与的顶点重合,过F且与X轴垂直的直线交于A,B两点,交于C,D两点,且|CD|
=|AB|(2020全国高考新课标II)。
(1)求的离心率;
(2)设M是与的公共点,若|MF|=5,求与的标准方程。
(答案:(1)的离心率为;(2)椭圆的标准方程为:+=1,抛物线的标准方程为:=12x。)
2、已知抛物线C:=2px过点P(1,1),过点(0,)的直线l与抛物线C交于不同的两点M,N,过点M作X轴的垂线分别与直线OP,ON交于点A,B,其中O为原点。
(1)求抛物线C的方程,并求其焦点坐标和准线方程;
(2)求证:A为线段BM的中点。
(答案:(1)抛物线C的标准方程为:=x,抛物线C的焦点坐标为(,0),准线方程为:x=-;(2)提示:求出线段AB的中点坐标就可证明结论。)
【典例5】解答下列问题:
1、已知双曲线C:-=1(a>0)的左,右顶点分别为A,B,右焦点为F,过点F的直线与双曲线相交于M,N两点,点M关于x轴的对称点为S,且直线AM,BS的斜率之积为-。(成都市高2021级高三二诊)
(1)求双曲线C的标准方程;
(2)直线BM,BN分别与直线x=1相交于P,Q两点,求证:以PQ为直径的圆经过定点,并求出定点的坐标。
【解析】
【考点】①双曲线定义与性质;②已知直线上两点的坐标,求直线斜率的基本方法;③求双曲线标准方程的基本方法;④设而不求,整体代入数学思想及运用;⑤两点之间距离公式及运用;⑥圆定义与性质。
【解题思路】(1)设点M(,),S (,-),根据双曲线的性质,运用求双曲线标准方程的基本方法,结合问题条件就可求出双曲线C的标准方程;(2)设M(,),N(,)联立直线MN和椭圆C的方程得到关于y的一元二次方程,运用设而不求,整体代入的数学思想,结合问题条件求出点P,Q关于,,,,的坐标,从二求出以|PQ|为直径的圆的方程,利用对称性就可得到圆过定点,并求出定点的坐标。
【详细解答】(1)如图,设点M(,),S (,-), y P
A,B分别是双曲线C:-=1(a>0)的左,右 N M
顶点,A(-a,0),B(a,0),= , A 0 B F x
=,.=-,=①,点M(,)在双曲线C:-=1上,5-=5②,联立①②解得:=4,双曲线C的标准方程为-=1;(2)设N(,),F(3,0),B(2,0),直线MN过点F,直线MN的方程为x=my+3,联立直线MN和双曲线C的方程得:(5-4)+30my+25=0, +=-,.=,直线BM的方程为y=(x-2),当x=1时,y=-,P(1,-),同理可得Q(1,-),以|PQ|为直径的圆的方程为+(y+)(y+)=0,由对称性可知,定点一定在x轴上,令y=o,+=+=+=-,x=1-=-,或x=1+=,以|PQ|为直径的圆过定点(-,0),(,0)。
2、已知椭圆C:=1(a>b>0)的离心率为,点A(-2,0)在C上。
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)过点(-2,3)的直线交C于P,Q两点,直线AP,AQ与y轴的交点分别为M,N,证明:线段MN的中点为定点(2023全国高考乙卷)
【解析】
【考点】①椭圆定义与性质;②求椭圆方程的基本方法;③设而不求,整体代入数学思想及运用;④两点之间的距离公式及运用;⑤点到直线的距离公式及运用;⑥求直线方程的基本方法。
【解题思路】(1)根据椭圆的性质,运用求椭圆方程的基本方法,结合问题条件得到关于a,b,c的方程组,求解方程组求出a,b的值就可求出椭圆C的方程;(2)设P(,),Q(,),结合问题条件得到直线PQ的方程,联立直线PQ和椭圆C的方程得到关于y的一元二次方程,根据设而不求,整体代入的数学思想得到+,关于m的表示式,运用已知直线上两点坐标求直线方程的基本方法,分别求出直线AP,AQ的方程,从而求出点M,N关于m的坐标表示式,利用线段中点坐标公式就可证明线段MN的中点为定点。
【详细解答】(1)椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,点A(-2,0)在C上,=①,0+=1②,=+③,联立①②③解得:=9,=4,椭圆C的方程为+=1;(2)设P(,),Q(,),直线PQ过点(-2,3),直线PQ的方程为x=my-(2+3m),联立直线PQ和椭圆C的方程得:(4+9)-18m(2+3m)y+9(9+12m)=0,+=,=,A(-2,0),直线AP的方程为:y=(x+2),令x=0得:y=,M(0,),同理可得N(0,),=
====3,线段MN中点坐标(0,3)为定点。
3、已知双曲线C的中心为坐标原点,左焦点为(-2,0),离心率为。
(1)求C的方程;
(2)记C的左,右顶点分别为,,过点(-4,0)的直线与C的左支相交于M,N两点,M在第二象限,直线M与直线N相交于点P,证明:点P在定直线上。
【解析】
【考点】①双曲线定义与性质;②求双曲线方程的基本方法;③设而不求,整体代入数学思想及运用;④两点之间的距离公式及运用;⑤点到直线的距离公式及运用;⑥求直线方程的基本方法。
【解题思路】(1)根据双曲线的性质,运用求双曲线方程的基本方法,结合问题条件得到关于a,b,c的方程组,求解方程组求出a,b的值就可求出双曲线C的方程;(2)设P(,),Q(,),结合问题条件得到直线PQ的方程,联立直线PQ和椭圆C的方程得到关于y的一元二次方程,根据设而不求,整体代入的数学思想得到+,关于m的表示式,运用已知直线上两点坐标求直线方程的基本方法,分别求出直线AP,AQ的方程,从而求出点M,N关于m的坐标表示式,利用线段中点坐标公式就可证明线段MN的中点为定点。
【详细解答】(1)由题意设双曲线C的方程为:-=1(a>0,b>0),双曲线C左焦点为(-2,0),离心率为,c=2①,=5②,=+③,联立①②③解得:=4,=16,双曲线C的方程为-=1;(2)如图,设M(,),
N(,),直线MN过点(-4,0),直线MN的方程为:x=my-4,联立直线MN
和双曲线C的方程得:(4-1)-32my+48=0,+=,=,
(-2,0),(2,0),直线M,直线N的方程分别为y=(x+2),y=(x-2),联立两直线方程得:x===-1,点P在定直线x=-1上。
4、已知斜率为的直线l与抛物线E:=4x相交于P,Q两点(成都市高2020级高三三珍)。
(1)求线段PQ中点纵坐标的值;
(2)已知点T(,0),直线TP,TQ分别与抛物线E相交于M,N两点(异于P,Q),求证:直线MN恒过定点,并求出该定点的坐标。
【解析】
【考点】①抛物线定义与性质;②线段中点定义与性质;③已知直线上两点的坐标,求直线方程的基本方法;④设而不求,整体代入数学思想及运用;⑤求直线定点坐标的的基本方法。
【解题思路】(1)根据抛物线和线段中点的性质,结合问题条件,得到关于+的表示式,从而就可求出线段PQ中点纵坐标的值;(2)设在y轴上存在定点S(0,),使直线MN恒过定点,M(,),N(,),根据求直线方程的基本方法,求出直线PM的方程,由点T(,0)在直线PM上,求出的值,同理可求出的值,从而得到关于,的等式,求出直线MN的方程,就可证明直线MN恒过定点,并求出该定点的坐标。
【详细解答】(1)设P(,),Q(,),线段PQ的中点为(,),斜率为的直线l与抛物线E:=4x相交于P,Q两点,=
=,+=,线段PQ中点纵坐标的值 y N
==;(2)如图,设M(,), P
N(,), 点T(,0), 0 Q T x
=,直线PM的方程为y-=(x-), M
()y-4x-=0, 点T(,0)在直线PM上,.=-4,同理可得:. =-4,= = = , .=-3(+),
直线MN的方程为(+)y-4x-.=0,(+)(y+3)-4x=0,当y=-3时,x=0,直线MN过定点(0,-3)。
5、已知椭圆E的中心为坐标原点,对称轴为X轴,Y轴,且过点A(0,-2),B(,-1)两点。
(1)求椭圆E的方程;
(2)设过点P(1,-2)的直线交E于M,N两点,过M且平行于X轴的直线与线段AB交于点T,点H满足=,证明直线HN过定点(2022全国高考乙卷)
【解析】
【考点】①椭圆定义与性质;②求椭圆方程的基本方法;③设而不求,整体代入数学思想及运用;④已知直线上两点的坐标,求直线方程的基本方法;⑤证明直线过定点的基本方法。
【解题思路】(1)根据椭圆的性质和求椭圆方程的基本方法,结合问题条件得到关于C,D的方程组,求解方程组求出C,D的值就可得到椭圆E的方程;(2)设M(,),N(,),H(,),直线MN的方程为x=my+1+2m,联立直线MN和椭圆E的方程消去x得到关于y的一元二次方程,运用设而不求,整体代入数学思想得到+,.关于m的式子,根据过M且平行于X轴的直线与线段AB交于点T,求出点T的坐标,由=求出点H的坐标,运用已知直线上两点的坐标,求直线方程的基本方法求出直线HN的方程,利用证明直线过定点的基本方法就可证明直线HN过定点。
【详细解答】(1)设椭圆E的方程为C+D=1(C>0,D>0),椭圆E过点A(0,-2),
B(,-1)两点,0+4D=1①,C+D=1②,联立①②解得:C=,D=,椭圆E的方程为+=1;(2)设M(,),N(,),H(,),直线MN过点P(1,-2),直线MN的方程为x=my+1+2m,联立直线MN和椭圆E的方程得:(3+4)+8m(1+2m)y+16+16m-8=0,+=-,.
=,+=m(+)+2+4m=-+
=,+=2m.+(1+2m)(+)=
-=,直线AB的方程为2x-3y-6=0,M且平行于X轴的直线为y=,点T(+3,),=(+3-,0),=(--3,-),=,--3=+3-, -=0,=3-+6-,=,点H(3+6-,),=,直线HN的方程为y-= (x-),当x=0时,y=-
==
==-2, 直线HN过定点(0,-2)。
6、已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,且经过点(,2),椭圆C的右顶点到抛物线E:=2px(p>0)的准线的距离为4。
(1)求椭圆C和抛物线E的方程;
(2)设与两坐标轴都不垂直的直线l与抛物线E相交于A,B两点,与椭圆C相交于M,N两点,O为坐标原点,若.=-4,则在x轴上是否存在点H,使得x轴平分MHN,若存在,求出点H的坐标;若不存在,请说明理由(成都市2019级高三三珍)
【解析】
【考点】①椭圆定义与性质;②抛物线定义与性质;③求椭圆和抛物线方程的基本方法;④设而不求,整体代入数学思想及运用;⑤点到直线的距离公式及运用;⑥角平分线定义与性质;⑦求解探索性问题的基本方法。
【解题思路】(1)根据椭圆和抛物线的性质,运用求椭圆和抛物线方程的基本方法,结合问题条件求出,,p的值,就可求出椭圆C和抛物线E的方程;(2)设A(,),B(,),M(,),N(,),在X轴上是否存在点H,使得X轴平分MHN,根据设而不求,整体代入的数学思想,得到.关于参数k,m的表示式,利用点到直线的距离公式和三角形面积公式得到关于m的方程,求解方程求出m的值就可求出直线l的方程。
【详细解答】(1)椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,且经过点(,2),
=①,+=1②,=+③,联立①②③解得:=12,=9,椭圆C的方程为+=1,椭圆C的右顶点为(3,0),3+=4,=1,p=2,抛
(
0
B
)物线E的方程为=4x;(2)如图,设A(,),B(,),M(,),N(,),在X轴上是否存在点H(n,0),使得, y M A
X轴平分MHN直线l的方程为y=kx+m(k 0),联立直
线l和抛物线E的方程得:+(2km-4)x+ =0, M
+=,.=,.= H x
.+km(+)+ = N
=,=(,),=(,),.=.+.=+
==-4,+4km+4==0,m=-2k,直线l的方程为y=kx-2k(k 0),.联立直线l和椭圆C的方程得:(3+4)-12x+12-36=0,+=,
.=,=,=,X轴平分MHN,+=
+==
==0,-9+2n=0,解之得:n=,在X轴上存在点H(,0),使得X轴平分MHN。
7、已知椭圆C的方程为+=1(a>b>0),右焦点为F(,0),且离心率为。
(1)求椭圆C的方程;
(2)设M,N是椭圆C上的两点,直线MN与曲线+=相切,证明M,N,F三点共线的充分必要条件是|MN|= ,(2021全国高考新高考II卷)。
【解析】
【考点】①椭圆的定义与性质;②求椭圆方程的基本方法;③圆的定义与性质;④设而不求,
整体代入数学思想及运用;⑤椭圆弦长公式及运用;⑥证明三点共线的基本方法。
【解题思路】(1)根据椭圆的性质和求椭圆方程的基本方法,结合问题条件得到关于a,b
的方程组,求解方程组求出a,b的值就可得到椭圆C的方程;(2)设M(,),N(,),①必要性,设M,N,F三点共线,直线MN的方程为x=my+,联立直线MN和椭圆C的方程消去x得到关于y的一元二次方程,运用设而不求,整体代入数学思想得到|MN|关于m的式子,从而证明|MN|= ;②充分性,设|MN|= ,直线MN的方程为x=my+n,联立直线MN和椭圆C的方程消去x得到关于y的一元二次方程,运用设而不求,整体代入数学思想得到|MN|关于m的式子,从而得到关于m,n的等式,求出直线MN含参数m的解析式,证明点F在直线上就可得出结论。
【详细解答】(1)椭圆C的方程为+=1(a>b>0),右焦点为F(,0),
且离心率为,=,a=,=-=3-2=1,椭圆C的方程为+=1;(2)如图,设M(,),N(,), y
(
F
O F
) (
o
)①必要性,设M,N,F三点共线,直线MN M
的方程为x=my+,联立直线MN和椭圆C的 x
方程得:(+3)+2my-1=0,+ N
=-,.=-,===1,|MN|=
==;②充分性,设|MN|= ,直线MN的方程为x=my+n, 联立直线MN和椭圆C的方程得:(+3)+2mny+ -3=0,+
=-,.=,===1,|MN|=
===,m=1,n=,直线MN的方程为x=y+,或x=-y-,当y=0时,
x=,直线MN过点F(,0), M,N,F三点共线, M,N,F三点共线的
充分必要条件是|MN|= 。
8、已知椭圆C:+=1的右焦点为F,过点F的直线(不与X轴重合)与椭圆C
相交于A,B两点,直线l:x=2与X轴相较于点H,过点A作ADl,垂足为D。
(1)求四边形OAHB(O为坐标原点)面积的取值范围;
(2)证明:直线BD过定点E,并求出点E的坐标(2020成都市高三一诊)。
【解析】
【考点】①椭圆的定义与性质;②四边形面积的定义与求法;③函数值域的定义与求法;④设而不求,整体代入数学思想运用的基本方法;⑤直线过定点证明的基本方法。
【解题思路】(1)运用设而不求,整体代入数学思想的基本方法把弦长|AB|表示 成关于参
数m的式子,从而把四边形OAHB的面积表示成关于参数m的式子,利用求函数值域的基本方法就可求出四边形OAHB面积的取值范围;(2)运用求直线方程的基本方法求出直线BD的方程,结合证明直线过定点的基本方法证明直线BD过定点并求出定点E的坐标。
(
O F
)【详细解答】(1)如图,设A(,),B(,),H(,0),H是直线l:x=2与X轴的交点,=2,H(2,0),直线AB过点F(1,0),直线AB的方程为 x=my+1(mR), 由 y B l
x=my+1, (+2)+2my-1=0,+ H x
+ =1, = -,.=-, A D
|AB|= |.|==,=
=,==,=|AB|(+)=
(+)=,设t=,t[1,+),==
=,>0,0<,即:四边形OAHB面积的取值范围是(0,];(2)AD直线l于点D,D(2,),B(,),=,
直线BD的方程为:y-=(x-2),y=(x-2)+ ,令y=0,x= -
+2===,由(1)知+= -,.=-,+=2m.,x==
=,直线BD过定点E(,0)。
『思考问题5』
(1)【典例5】中问题的特点是:①条件是过某一定点的直线与曲线相交于不同的两点,②所求问题是直线过定点(或点在定直线上);
(2)解答这类问题的基本方法是::①设出两点的坐标和直线的斜率k(注意考虑斜率不存在的情况,为了避免考虑直线斜率的存在和不存在的情况,也可以直接设过定点的直线方程为:x=my+n,mR),运用点斜式,写出直线的方程;②联立直线方程与曲线方程消去一个未知数化为关于x(或y)的一元二次方程;③运用韦达定理得到两根的和与积关于参数k(或m)的式子,并根据直线方程求出问题中需要的其他量关于参数k(或m)的式子;④运用相关知识结合问题的条件把直线方程(或某点的坐标)表示成关于参数k(或m)的式子;⑤确定直线存在与参数k(或m)无关的点(定点)(或把某点的坐标代入给定的直线方程验证);⑥得出问题的结果。
[练习5]解答下列问题:
1、已知A,B分别为椭圆E:+=1(a>1)的左,右顶点,G为E上顶点,.=8,P为直线x=6上的动点,PA与E的另一个交点为C,PB与E的另一个交点为D。
(1)求E的方程;
(2)证明:直线CD过定点(2020全国高考新课标I)。
(答案:(1)椭圆E的标准方程为:+=1;(2)直线CD过定点(,0)。)
2、已知抛物线C:=2py经过点(2,-1)(2019全国高考北京)。
(1)求抛物线C的方程及其准线方程;
(2)设O为原点,过抛物线C的焦点作斜率不为0的直线l交抛物线C于两点M,N,直线y=-1分别交直线OM,ON于点A和点B,求证:以AB为直径的圆经过Y轴上的两个定点。
(答案:(1)抛物线C的标准方程为:=-4y,其准线方程为:y=1;(2)以AB为直径的圆经过Y轴上的两个定点(0,1)和 (0,-3)。)
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