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厦门外国语学校石狮分校2025年秋季高二数学期末考复习练习——解析几何
圆
1.已知直线ax+by+c=0与圆x2+y2+4y-1=0交于A,B两点,且a,b,c成等差数列,则|AB|的最小值为( )
A.1 B.2 C.4 D.2
答案 C解析 ax+by+2b-a=0,即a(x-1)+b(y+2)=0,令得故直线恒过(1,-2),设P(1,-2),圆化为标准方程得x2+(y+2)2=5,设圆心为C,画出直线与圆的图形,如图,由图可知,当PC⊥AB时,|AB|最小,又|PC|=1,|AC|=,此时|AB|=2|AP|=2=2=4.
2. 若圆上到直线的距离为1的点有且仅有2个,则r的取值范围是( )
A. B. C. D.
【详解】由题意,在圆中,圆心,半径为,到直线的距离为的点有且仅有 个,∵圆心到直线的距离为:,
故由图可知,当时,圆上有且仅有一个点(点)到直线的距离等于;
当时,圆上有且仅有三个点(点)到直线的距离等于;
当则的取值范围为时,圆上有且仅有两个点到直线的距离等于.
故选:B.
3.已知⊙M:x2+y2-2x-2y-2=0,直线l:2x+y+2=0,P为l上的动点,过点P作⊙M的切线PA,PB,切点为A,B,当|PM|·|AB|最小时,直线AB的方程为( )
A.2x-y-1=0 B.2x+y-1=0 C.2x-y+1=0 D.2x+y+1=0
答案 D解析 ⊙M:(x-1)2+(y-1)2=4,则圆心M(1,1),⊙M的半径为2.如图,由题意可知PM⊥AB,∴S四边形PAMB=|PM|·|AB|=|PA|·|AM|=2|PA|,∴|PM|·|AB|=4|PA|=4.当|PM|·|AB|最小时,|PM|最小,此时PM⊥l.故直线PM的方程为y-1=(x-1),即x-2y+1=0.由得∴P(-1,0).又∵点M到直线x=-1的距离为2,PA与⊙M相切,且A为切点,∴直线PA即为直线x=-1,
∴PA⊥x轴,PA⊥MA,∴A(-1,1).又直线AB与l平行,设直线AB的方程为2x+y+m=0,
将A(-1,1)代入2x+y+m=0,得m=1.∴直线AB的方程为2x+y+1=0.
4.已知点P在圆(x-5)2+(y-5)2=16上,点A(4,0),B(0,2),则( )
A.点P到直线AB的距离小于10 B.点P到直线AB的距离大于2
C.当∠PBA最小时,|PB|=3 D.当∠PBA最大时,|PB|=3
【答案】ACD【解析】设圆(x-5)2+(y-5)2=16的圆心为M(5,5),由题易知直线AB的方程为+=1,即x+2y-4=0,则圆心M到直线AB的距离d==>4,所以直线AB与圆M相离,所以点P到直线AB的距离的最大值为4+d=4+,4+<5+=10,故A正确.易知点P到直线AB的距离的最小值为d-4=-4,-4<-4=1,故B不正确.过点B作圆M的两条切线,切点分别为N,Q,如图所示,连接MB,MN,MQ,则当∠PBA最小时,点P与N重合,|PB|===3,当∠PBA最大时,点P与Q重合,|PB|=3,故C,D都正确.
5.写出与圆x2+y2=1和(x-3)2+(y-4)2=16都相切的一条直线的方程________.
答案 x=-1或7x-24y-25=0或3x+4y-5=0(答案不唯一,只需写出上述三个方程中的一个即可)
解析 如图,因为圆x2+y2=1的圆心为O(0,0),半径r1=1,圆(x-3)2+(y-4)2=16的圆心为A(3,4),半径r2=4,
所以|OA|=5,r1+r2=5,所以|OA|=r1+r2,所以两圆外切,公切线有三种情况:
①易知公切线l1的方程为x=-1.②另一条公切线l2与公切线l1关于过两圆圆心的直线l对称.易知过两圆圆心的直线l的方程为y=x,由得由对称性可知公切线l2过点.设公切线l2的方程为y+=k(x+1),则点O(0,0)到l2的距离为1,所以1=,解得k=,所以公切线l2的方程为y+=(x+1),即7x-24y-25=0.③还有一条公切线l3与直线l:y=x垂直,设公切线l3的方程为y=-x+t,易知t>0,则点O(0,0)到l3的距离为1,所以1=,解得t=或t=-(舍去),所以公切线l3的方程为y=-x+,即3x+4y-5=0.综上,所求直线方程为x=-1或7x-24y-25=0或3x+4y-5=0.
椭圆
6.设圆的圆心为A,直线l过点B(1,0)且与x轴不重合,l交圆A于C,D两点,过B作AC的平行线交AD于点E.(I)证明为定值,并写出点E的轨迹方程;
(II)设点E的轨迹为曲线C1,直线l交C1于M,N两点,过B且与l垂直的直线与圆A交于P,Q两点,求四边形MPNQ面积的取值范围.
【答案】(Ⅰ)()(II)
【解析】(Ⅰ)因为,,故,
所以,故.
又圆的标准方程为,从而,所以.
由题设得,,,由椭圆定义可得点的轨迹方程为:().
7.已知点,,动点满足直线与的斜率之积为.记的轨迹为曲线.
(1)求的方程,并说明是什么曲线;(2)过坐标原点的直线交于两点,点在第一象限,轴,垂足为,连结并延长交于点.①证明:是直角三角形;②求面积的最大值.
解答:(1)由题意得:,化简得: ,表示焦点在轴上的椭圆(不含与轴的交点).
(2) ①依题意设,直线的斜率为 ,则
,∴,
又,∴,∴,即是直角三角形.
②直线的方程为,联立 ,得 ,
则直线,
联立直线和椭圆,可得,则,
∴ ,
令,则,∴,∵,∴.
8.已知椭圆,C的上顶点为A,两个焦点为,,离心率为.过且垂直于的直线与C交于D,E两点,,则的周长是________________.
【答案】13【详解】∵椭圆的离心率为,∴,∴,∴椭圆的方程为,不妨设左焦点为,右焦点为,如图所示,∵,∴,∴为正三角形,∵过且垂直于的直线与C交于D,E两点,为线段的垂直平分线,∴直线的斜率为,斜率倒数为, 直线的方程:,代入椭圆方程,整理化简得到:,
判别式,∴,
∴ , 得, ∵为线段的垂直平分线,根据对称性,,∴的周长等于的周长,利用椭圆的定义得到周长为.故答案为:13.
9.设是椭圆的上顶点,若上的任意一点都满足,则的离心率的取值范围是( )A. B. C. D.
【答案】C【详解】设,由,因为,,所以
,因为,当,即时,,即,符合题意,由可得,即;
当,即时,,即,化简得,,显然该不等式不成立.故选:C.
10.已知椭圆的焦点为,,过的直线与交于,两点.若,,则的方程为( )A. B. C. D.
答案:B解答:由椭圆的焦点为,可知,又,,可设,则,,根据椭圆的定义可知,得,所以,,可知,根据相似可得代入椭圆的标准方程,得,,椭圆的方程为.
11.己知椭圆,为两个焦点,O为原点,P为椭圆上一点,,则( )
A B. C. D.
【答案】B【详解】设,所以,
由,解得:,
由椭圆方程可知,,所以,,解得:,即,因此.故选:B.
12.已知椭圆,直线l与椭圆在第一象限交于A,B两点,与x轴,y轴分别交于M,N两点,且,则直线l的方程为___________.
【答案】【详解】解:令的中点为,因为,所以,
设,,则,,所以,即所以,即,设直线,,,令得,令得,即,,所以,即,解得或(舍去),又,即,解得或(舍去),所以直线,即;
13.已知的离心率为,椭圆上的点到两焦点距离之和为4,
(1)求椭圆方程;(2)设O为原点,为椭圆上一点,直线与直线,交于A,B.与的面积为,比较与的大小.
【小问1详解】由椭圆可知,,所以,又,所以,,
故椭圆方程为;
【小问2详解】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.
14.已知A(0,3)和P为椭圆C:+=1(a>b>0)上两点.
(1)求C的离心率;(2)若过P的直线l交C于另一点B,且△ABP的面积为9,求l的方程.
解 (1)由题意得解得所以C的离心率e===.
(2)方法一 kAP==-,则直线AP的方程为y=-x+3,即x+2y-6=0,因为|AP|==,S△ABP=9,所以点B到直线AP的距离d==,
设B(x0,y0),则解得或即B(0,-3)或,
当B(0,-3)时,kl=,直线l的方程为y=x-3,即3x-2y-6=0;
当B时,kl=,直线l的方程为y=x,即x-2y=0.综上,直线l的方程为3x-2y-6=0或x-2y=0.
方法二 同方法一得到直线AP的方程为x+2y-6=0,点B到直线AP的距离d=,
设B(2cos θ,3sin θ),其中θ∈[0,2π),则有=,联立cos2θ+sin2θ=1,
解得或即B(0,-3)或,以下同方法一.
15. 设椭圆的离心率为,下顶点为A,右顶点为B,.
(1)求椭圆的标准方程;(2)已知动点P不在y轴上,点R在射线AP上,且满足.
(i)设,求点的坐标(用m,n表示);
(ⅱ)设O为坐标原点,是椭圆上的动点,直线OR的斜率为直线的斜率的3倍,求的最大值.
【小问1详解】由题可知,,所以,解得,
故椭圆的标准方程为;
【小问2详解】(ⅰ)设,易知,所以,故,且.
因为,,所以,
即,解得,所以,
所以点的坐标为.
(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,
设,则,
,当且仅当时取等号,故.
16.已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率是,点A(-2,0)在C上.(1)求C的方程;(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.
(1)解 由题意可得解得所以椭圆C的方程为+=1.
(2)证明 由题意可知,直线PQ的斜率存在,如图,设B(-2,3),直线PQ:y=k(x+2)+3,P(x1,y1),Q(x2,y2),联立方程消去y得(4k2+9)x2+8k(2k+3)x+16(k2+3k)=0,则Δ=64k2(2k+3)2-64(4k2+9)(k2+3k)=-1 728k>0,解得k<0,可得x1+x2=-,x1x2=,因为A(-2,0),
则直线AP:y=(x+2),令x=0,解得y=,即M,同理可得N,则=+=====3,所以线段MN的中点是定点(0,3).
17.已知椭圆的离心率为,且过点
(1)求C的方程;(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.
(1)解 由题设得+=1,=,解得a2=6,b2=3.所以C的方程为+=1.
(2)证明 设M(x1,y1),N(x2,y2).若直线MN与x轴不垂直,设直线MN的方程为y=kx+m,代入+=1,得(1+2k2)x2+4kmx+2m2-6=0.于是x1+x2=-,x1x2=.①由AM⊥AN,得 (x1-2)(x2-2)+(y1-1)(y2-1)=0,整理得(k2+1)x1x2+(km-k-2)(x1+x2)+(m-1)2+4=0.将①代入上式,可得(k2+1)-(km-k-2)·+(m-1)2+4=0,整理得(2k+3m+1)(2k+m-1)=0.因为A(2,1)不在直线MN上,
所以2k+m-1≠0,所以2k+3m+1=0,k≠1.所以直线MN的方程为y=k-(k≠1).
所以直线MN过点P.若直线MN与x轴垂直,可得N(x1,-y1).由AM⊥AN得(x1-2)(x1-2)+(y1-1)(-y1-1)=0.又+=1,所以3x-8x1+4=0.解得x1=2(舍去),x1=.此时直线MN过点P.令Q为AP的中点,即Q.若D与P不重合,则由题设知AP是Rt△ADP的斜边,故|DQ|=|AP|=.
若D与P重合,则|DQ|=|AP|.综上,存在点Q,使得|DQ|为定值.
18.已知椭圆E的中心为坐标原点,对称轴为x轴、y轴,且过两点.(1)求E的方程;
(2)设过点的直线交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.
【小问1详解】解:设椭圆E的方程为,过,则,解得,,所以椭圆E的方程为:.
【小问2详解】,所以,
①若过点的直线斜率不存在,直线.代入,可得,,代入AB方程,可得,由得到.
求得HN方程:,过点.
②若过点的直线斜率存在,设.联立得,可得,,且联立可得可求得此时,将,代入整理得,将代入,得显然成立,综上,可得直线HN过定点
19.已知A、B分别为椭圆E:(a>1)的左、右顶点,G为E的上顶点,,P为直线x=6上的动点,PA与E的另一交点为C,PB与E的另一交点为D.(1)求E的方程;(2)证明:直线CD过定点.
【详解】(1)依据题意作出如下图象:
由椭圆方程可得:, ,
,,椭圆方程为:
(2)证明:设,则直线的方程为:,即:
联立直线的方程与椭圆方程可得:,整理得:,解得:或将代入直线可得:
所以点的坐标为.同理可得:点的坐标为
直线的方程为:,
整理可得:
整理得:故直线过定点
双曲线
20. 双曲线的左、右焦点分别是,左、右顶点分别为,以为直径的圆与C的一条渐近线交于M、N两点,且,则( )
A. B. C. C的离心率为D. 当时四边形的面积为
【答案】ACD【详解】不妨设渐近线为,在第一象限,在第三象限,对于A,由双曲线的对称性可得为平行四边形,故,故A正确;
对于B,因为在以为直径的圆上,故且,
设,则,故,故,由A得,故即,故B错误;
对于C,因为,故,
由B可知,故即,
故离心率,故C正确;
21.双曲线C的两个焦点为F1,F2,以C的实轴为直径的圆记为D,过F1作D的切线与C交于M,N两点,且cos∠F1NF2=,则C的离心率为( )A. B. C. D.
答案 AC解析 不妨设双曲线的标准方程为-=1(a>0,b>0),F1(-c,0),F2(c,0).当两个交点M,N在双曲线两支上时,如图1所示,图1 设过F1的直线与圆D相切于点P,连接OP,由题意知|OP|=a,又|OF1|=c,所以|F1P|=b.过点F2作F2Q⊥F1N,交F1N于点Q.由中位线的性质,可得|F2Q|=2|OP|=2a,|PQ|=b.因为cos∠F1NF2=,所以sin∠F1NF2=,故|NF2|=a,|QN|=a,所以|NF1|=|F1Q|+|QN|=2b+a.由双曲线的定义可知|NF1|-|NF2|=2a,所以2b+a-a=2a,所以2b=3a.两边平方得4b2=9a2,即4(c2-a2)=9a2,整理得4c2=13a2,所以=,故=,即e=.
当两个交点M,N都在双曲线上的左支上时,如图2所示,
图2
同理可得|F2Q|=2|OP|=2a,|PQ|=b.因为cos∠F1NF2=,所以sin∠F1NF2=,可得|NF2|=a,|NQ|=a,所以|NF1|=|NQ|-|QF1|=a-2b,所以|NF2|=|NF1|+2a=a-2b,又|NF2|=a,所以a-2b=a,即a=2b,故e==.故选AC.
22.已知双曲线的左、右焦点分别为.点在上,点在轴上,,则的离心率为________.
【答案】【详解】依题意,设,则,
在中,,则,故或(舍去),
所以,,则,故,所以在中,,整理得,故.
23.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A1,A2,过点(-4,0)的直线与C的左支交于M,N两点,M在第二象限,直线MA1与NA2交于点P.证明:点P在定直线上.
(1)解 设双曲线C的方程为-=1(a>0,b>0),由焦点坐标可知c=2,则由e==,可得a=2,b==4,所以双曲线C的方程为-=1.
(2)证明 由(1)可得A1(-2,0),A2(2,0),
设M(x1,y1),N(x2,y2),显然直线MN的斜率不为0,设直线MN的方程为x=my-4,且-<m<,与-=1联立可得(4m2-1)y2-32my+48=0,且Δ=64(4m2+3)>0,则y1+y2=,y1y2=,直线MA1的方程为y=(x+2),直线NA2的方程为y=(x-2),联立直线MA1与直线NA2的方程可得======-,由=-可得x=-1,即xP=-1,
据此可得点P在定直线x=-1上运动.
24.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l的斜率;(2)若tan∠PAQ=2,求△PAQ的面积.
解 (1)将点A的坐标代入双曲线方程得-=1,化简得a4-4a2+4=0,得a2=2,故双曲线C的方程为-y2=1.由题易知直线l的斜率存在,设直线l的方程为y=kx+m,P(x1,y1),Q(x2,y2),联立直线l与双曲线C的方程,消y整理得(2k2-1)x2+4kmx+2m2+2=0,故x1+x2=-,x1x2=.kAP+kAQ=+=+=0,化简得2kx1x2+(m-1-2k)(x1+x2)-4(m-1)=0,故+(m-1-2k)-4(m-1)=0,整理得(k+1)(m+2k-1)=0,又直线l不过点A,即m+2k-1≠0,故k=-1.
(2)不妨设直线PA的倾斜角为θ,由题意知∠PAQ=π-2θ,所以tan∠PAQ=-tan 2θ=
=2,解得tan θ=或tan θ=-(舍去).由得x1=,所以|AP|=|x1-2|=,同理得x2=,所以|AQ|=|x2-2|=.因为tan∠PAQ=2,所以sin∠PAQ=,故S△PAQ=|AP||AQ|sin∠PAQ=×××=.
抛物线
25.设抛物线的焦点为F,过F的直线交C于A、B,过F且垂直于的直线交于E,过点A作准线l的垂线,垂足为D,则( )
A. B. C. D.
【答案】ACD【详解】对于A,对于抛物线,则,其准线方程为,焦点,
则为抛物线上点到准线的距离,为抛物线上点到焦点的距离,
由抛物线的定义可知,,故A正确;
对于B,过点作准线的垂线,交于点,由题意可知,则,
又,,所以,所以,同理,
又,所以,即,
显然为的斜边,则,故B错误;
对于C,易知直线的斜率不为,设直线的方程为,,
联立,得,易知,则,
又,,所以,
当且仅当时取等号,故C正确;
对于D,在与中,,所以,则,即,同理,又
,,
所以,
则,故D正确.故选:ACD.
26.已知F为抛物线C:y2=4x的焦点,过F作两条互相垂直的直线l1,l2,直线l1与C交于A、B两点,直线l2与C交于D、E两点,则|AB|+|DE|的最小值为( )A.16 B.14 C.12 D.10
【答案】A,设直线的倾斜角为,则,则,
所以.
27.抛物线C:y2=4x的准线为l,P为C上的动点,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
答案 ABD解析 A选项,抛物线y2=4x的准线为x=-1,⊙A的圆心(0,4)到直线x=-1的距离显然是1,等于圆的半径,故准线l和⊙A相切,A选项正确;B选项,当P,A,B三点共线时,即PA⊥l,则P的纵坐标yP=4,由y=4xP,得到xP=4,故P(4,4),此时切线长|PQ|===,B选项正确;
C选项,当|PB|=2时,xP=1,此时y=4xP=4,故P(1,2)或P(1,-2),当P(1,2)时,A(0,4),B(-1,2),kPA==-2,kAB==2,不满足kPAkAB=-1;当P(1,-2)时,A(0,4),B(-1,-2),kPA==-6,kAB==6,不满足kPAkAB=-1,于是PA⊥AB不成立,C选项错误;D选项,
(设点直接求解)设P,由PB⊥l可得B(-1,t),又A(0,4),=,根据两点间的距离公式,
=+1,整理得t2-16t+30=0,Δ=(-16)2-4×1×30=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.
28.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
答案 AC解析 A项,直线y=-(x-1)过点(1,0),所以抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F(1,0),
所以=1,p=2,故A正确;B项,抛物线C的方程为y2=4x,设M(x1,y1),N(x2,y2),由消去y并化简得3x2-10x+3=(x-3)(3x-1)=0,解得x1=3,x2=,所以|MN|=x1+x2+p=3++2=,故B错误;
C项,如图,设MN的中点为A,M,N,A到直线l的距离分别为d1,d2,d,因为d=(d1+d2)=(|MF|+|NF|)
=|MN|,即A到直线l的距离等于MN的一半,所以以MN为直径的圆与直线l相切,故C正确;D项,直线y=-(x-1),由上述分析可知y1=-×(3-1)=-2,y2=-×=,所以|OM|==,|ON|==,且|MN|=,所以△OMN不是等腰三角形,故D错误.
29.已知O为坐标原点,点A(1,1)在抛物线C:x2=2py(p>0)上,过点B(0,-1)的直线交C于P,Q两点,则( )
A.C的准线为y=-1 B.直线AB与C相切 C.|OP|·|OQ|>|OA|2 D.|BP|·|BQ|>|BA|2
答案 BCD解析 如图,因为抛物线C过点A(1,1),所以1=2p,解得p=,所以C:x2=y的准线为y=-,所以A错误;因为x2=y,所以y′=2x,所以y′|x=1=2,所以C在点A处的切线方程为y-1=2(x-1),即y=2x-1,又点B(0,-1)在直线y=2x-1上,所以直线AB与C相切,所以B正确;设P(x1,y1),Q(x2,y2),直线PQ的方程为y=kx-1,由得x2-kx+1=0,所以x1+x2=k,x1x2=1,且Δ=k2-4>0,得k>2或k<-2,所以|OP|·|OQ|=·==·x1x2==>2=|OA|2,所以C正确;|BP|·|BQ|=·=·=======k2+1>5=|BA|2,所以D正确.故选BCD.
30.已知O为坐标原点,过抛物线C:y2=2px(p>0)焦点F的直线与C交于A,B两点,其中A在第一象限,点M(p,0).若|AF|=|AM|,则( )A.直线AB的斜率为2 B.|OB|=|OF| C.|AB|>4|OF| D.∠OAM+∠OBM<180°
答案 ACD解析 对于A,由题意,得F.因为|AF|=|AM|,且M(p,0),所以xA==p,将其代入抛物线方程y2=2px,得yA=p,所以A,所以直线AB的斜率kAB=kAF==2,故A正确;对于B,由选项A的分析,知直线AB的方程为y=2,代入y2=2px,得12x2-13px+3p2=0,解得x=p或x=p,所以xB=p,所以yB=-p,所以|OB|==p≠|OF|,故B不正确;对于C,由抛物线的定义及选项A,B的分析,得|AB|=xA+xB+p=p+p=p>2p,即|AB|>4|OF|,故C正确;对于D,易知|OA|=p,|AM|=p,|OB|=p,|BM|=p,则cos∠OAM===>0,cos∠OBM===>0,所以∠OAM<90°,∠OBM<90°,所以∠OAM+∠OBM<180°,故D正确.综上所述,选ACD.
31.在直角坐标系Oxy中,点P到x轴的距离等于点P到点的距离,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ABCD的周长大于3.
(1)解 设P(x,y),则|y|=,两边同时平方化简得y=x2+,故W:y=x2+.
(2)证明设矩形的三个顶点A,B,C在W上,且a<b<c,易知矩形四条边所在直线的斜率均存在,且不为0,则kAB·kBC=-1,a+b<b+c,令kAB==a+b=m<0,同理令kBC=b+c=n>0,且mn=-1,则m=-,设矩形周长为C,由对称性不妨设|n|≥|m|,kBC-kAB=c-a=n-m=n+,则C=|AB|+|BC|=(b-a)+(c-b)≥(c-a)=,n>0,
易知>0.则令f(x)=2(1+x2),x>0,f′(x)=22,令f′(x)=0,解得x=,当x∈时,f′(x)<0,此时f(x)单调递减,当x∈时,f′(x)>0,此时f(x)单调递增,则f(x)min=f =,故C≥=,即C≥3.当C=3时,n=,m=-,与当(b-a)=(b-a),即m=n时等号成立,矛盾,故C>3,得证.
32.已知抛物线C:x2=2py(p>0)的焦点为F,且F与圆M:x2+(y+4)2=1上点的距离的最小值为4.
(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 (1)由题意知M(0,-4),F,圆M的半径r=1,所以|MF|-r=4,即+4-1=4,解得p=2.
(2)由(1)知,抛物线方程为x2=4y,由题意可知直线AB的斜率存在,设A,B,直线AB的方程为y=kx+b,联立消去y得x2-4kx-4b=0,则Δ=16k2+16b>0(※),x1+x2=4k,x1x2=-4b,
所以|AB|=|x1-x2|=·=4·.因为x2=4y,即y=,所以y′=,则抛物线在点A处的切线斜率为,在点A处的切线方程为y-=(x-x1),即y=x-,
同理得抛物线在点B处的切线方程为y=x-,联立则即P(2k,-b).因为点P在圆M上,所以4k2+(4-b)2=1,①且-1≤2k≤1,-5≤-b≤-3,即-≤k≤,3≤b≤5,满足(※).
设点P到直线AB的距离为d,则d=,所以S△PAB=|AB|·d=4.
由①得,k2==,令t=k2+b,则t=,且3≤b≤5.因为t=在[3,5]上单调递增,所以当b=5时,t取得最大值,tmax=5,此时k=0,所以△PAB面积的最大值为20.
20
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厦门外国语学校石狮分校2025年秋季高二数学期末考复习练习——解析几何
圆
1.已知直线ax+by+c=0与圆x2+y2+4y-1=0交于A,B两点,且a,b,c成等差数列,则|AB|的最小值为( )
A.1 B.2 C.4 D.2
2. 若圆上到直线的距离为1的点有且仅有2个,则r的取值范围是( )
A. B. C. D.
3.已知⊙M:x2+y2-2x-2y-2=0,直线l:2x+y+2=0,P为l上的动点,过点P作⊙M的切线PA,PB,切点为A,B,当|PM|·|AB|最小时,直线AB的方程为( )
A.2x-y-1=0 B.2x+y-1=0 C.2x-y+1=0 D.2x+y+1=0
4.已知点P在圆(x-5)2+(y-5)2=16上,点A(4,0),B(0,2),则( )
A.点P到直线AB的距离小于10 B.点P到直线AB的距离大于2
C.当∠PBA最小时,|PB|=3 D.当∠PBA最大时,|PB|=3
5.写出与圆x2+y2=1和(x-3)2+(y-4)2=16都相切的一条直线的方程________.
椭圆
6.设圆的圆心为A,直线l过点B(1,0)且与x轴不重合,l交圆A于C,D两点,过B作AC的平行线交AD于点E.(I)证明为定值,并写出点E的轨迹方程;
(II)设点E的轨迹为曲线C1,直线l交C1于M,N两点,过B且与l垂直的直线与圆A交于P,Q两点,求四边形MPNQ面积的取值范围.
7.已知点,,动点满足直线与的斜率之积为.记的轨迹为曲线.
(1)求的方程,并说明是什么曲线;(2)过坐标原点的直线交于两点,点在第一象限,轴,垂足为,连结并延长交于点.①证明:是直角三角形;②求面积的最大值.
8.已知椭圆,C的上顶点为A,两个焦点为,,离心率为.过且垂直于的直线与C交于D,E两点,,则的周长是________________.
9.设是椭圆的上顶点,若上的任意一点都满足,则的离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
10.已知椭圆的焦点为,,过的直线与交于,两点.若,,则的方程为( )
A. B. C. D.
11.己知椭圆,为两个焦点,O为原点,P为椭圆上一点,,则( )
A B. C. D.
12.已知椭圆,直线l与椭圆在第一象限交于A,B两点,与x轴,y轴分别交于M,N两点,且,则直线l的方程为___________.
13.已知的离心率为,椭圆上的点到两焦点距离之和为4,
(1)求椭圆方程;
(2)设O为原点,为椭圆上一点,直线与直线,交于A,B.与的面积为,比较与的大小.
14.已知A(0,3)和P为椭圆C:+=1(a>b>0)上两点.
(1)求C的离心率;(2)若过P的直线l交C于另一点B,且△ABP的面积为9,求l的方程.
15. 设椭圆的离心率为,下顶点为A,右顶点为B,.
(1)求椭圆的标准方程;(2)已知动点P不在y轴上,点R在射线AP上,且满足.
(i)设,求点的坐标(用m,n表示);
(ⅱ)设O为坐标原点,是椭圆上的动点,直线OR的斜率为直线的斜率的3倍,求的最大值.
16.已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率是,点A(-2,0)在C上.(1)求C的方程;(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.
17.已知椭圆的离心率为,且过点
(1)求C的方程;(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.
18.已知椭圆E的中心为坐标原点,对称轴为x轴、y轴,且过两点.(1)求E的方程;
(2)设过点的直线交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.
19.已知A、B分别为椭圆E:(a>1)的左、右顶点,G为E的上顶点,,P为直线x=6上的动点,PA与E的另一交点为C,PB与E的另一交点为D.(1)求E的方程;(2)证明:直线CD过定点.
双曲线
20. 双曲线的左、右焦点分别是,左、右顶点分别为,以为直径的圆与C的一条渐近线交于M、N两点,且,则( )
A. B. C. C的离心率为D. 当时四边形的面积为
21.双曲线C的两个焦点为F1,F2,以C的实轴为直径的圆记为D,过F1作D的切线与C交于M,N两点,且cos∠F1NF2=,则C的离心率为( )A. B. C. D.
22.已知双曲线的左、右焦点分别为.点在上,点在轴上,,则的离心率为________.
23.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A1,A2,过点(-4,0)的直线与C的左支交于M,N两点,M在第二象限,直线MA1与NA2交于点P.证明:点P在定直线上.
24.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l的斜率;(2)若tan∠PAQ=2,求△PAQ的面积.
抛物线
25.设抛物线的焦点为F,过F的直线交C于A、B,过F且垂直于的直线交于E,过点A作准线l的垂线,垂足为D,则( )
A. B. C. D.
26.已知F为抛物线C:y2=4x的焦点,过F作两条互相垂直的直线l1,l2,直线l1与C交于A、B两点,直线l2与C交于D、E两点,则|AB|+|DE|的最小值为( )A.16 B.14 C.12 D.10
27.抛物线C:y2=4x的准线为l,P为C上的动点,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
28.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
29.已知O为坐标原点,点A(1,1)在抛物线C:x2=2py(p>0)上,过点B(0,-1)的直线交C于P,Q两点,则( )
A.C的准线为y=-1 B.直线AB与C相切 C.|OP|·|OQ|>|OA|2 D.|BP|·|BQ|>|BA|2
30.已知O为坐标原点,过抛物线C:y2=2px(p>0)焦点F的直线与C交于A,B两点,其中A在第一象限,点M(p,0).若|AF|=|AM|,则( )
A.直线AB的斜率为2 B.|OB|=|OF| C.|AB|>4|OF| D.∠OAM+∠OBM<180°
31.在直角坐标系Oxy中,点P到x轴的距离等于点P到点的距离,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ABCD的周长大于3.
32.已知抛物线C:x2=2py(p>0)的焦点为F,且F与圆M:x2+(y+4)2=1上点的距离的最小值为4.
(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.
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