内容正文:
第二讲 圆锥曲线的定义、方程与性质 基础课
第一部分 专题突破
专题五 平面解析几何
高考分析
圆锥曲线的方程与几何性质是高考的重点,多以选择题、填空题或解答题第一问的形式命题,难度相对较小.
考点一 圆锥曲线的定义与标准方程
内容索引
考点二 椭圆、双曲线的几何性质
考点三 抛物线的几何性质
3
考点一 圆锥曲线的定义与标准方程
考点一 圆锥曲线的定义与标准方程
1.(2025·全国二卷)设抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,点A在C上,过A作C的准线的垂线,垂足为B.若直线BF的方程为y=-2x+2,则|AF|=( )
A.3 B.4
C.5 D.6
C
考点一 圆锥曲线的定义与标准方程
解析:因为直线BF的方程为y=-2x+2,所以当y=0时,x=1,即 =1,所以抛物线C的方程为y2=4x,准线方程为x=-1,则B(-1,4),由点B坐标得yA=4,代入y2=4x,得A(4,4).所以|AF|=xA+=4+1=5.
考点一 圆锥曲线的定义与标准方程
2.(2023·全国甲卷)设F1,F2为椭圆C:+y2=1的两个焦点,点P在C上,若·=0,则|PF1|·|PF2|=( )
A.1 B.2
C.4 D.5
B
考点一 圆锥曲线的定义与标准方程
解析:法一:因为·=0,所以∠F1PF2=90°,
从而=b2tan 45°=1=×|PF1|·|PF2|,所以|PF1|·|PF2|=2.
法二:因为·=0,所以∠F1PF2=90°,由椭圆方程可知,c2=5-1=4,所以c=2,
所以|PF1|2+|PF2|2=|F1F2|2=42=16,又|PF1|+|PF2|=2a=2,平方得|PF1|2+|PF2|2+2|PF1||PF2|=16+2|PF1||PF2|=20,所以|PF1|·|PF2|=2.
考点一 圆锥曲线的定义与标准方程
3.(2024·全国甲卷)已知双曲线的两个焦点分别为(0,4),(0,-4),点(-6,4)在该双曲线上,则该双曲线的离心率为( )
A.4 B.3
C.2 D.
C
考点一 圆锥曲线的定义与标准方程
解析:由题意,设F1(0,-4),F2(0,4),P(-6,4),则|F1F2|=2c=8,|PF1|==10,|PF2|==6,则2a=|PF1|-|PF2|=10-6=4,则e===2.
考点一 圆锥曲线的定义与标准方程
4.(2024·新课标Ⅱ卷)已知曲线C:x2+y2=16(y>0),从C上任意一点P向x轴作垂线段PP',P'为垂足,则线段PP'的中点M的轨迹方程为( )
A.+=1(y>0)
B.+=1(y>0)
C.+=1(y>0)
D.+=1(y>0)
A
考点一 圆锥曲线的定义与标准方程
解析:设点M(x,y),P(x,y0),P'(x,0).因为M为PP'的中点,所以y0=2y,即P(x,2y).又点P在圆x2+y2=16(y>0)上,所以x2+4y2=16(y>0),即+=1(y>0),
即点M的轨迹方程为+=1(y>0).
考点一 圆锥曲线的定义与标准方程
求圆锥曲线的标准方程时的常见错误
1.双曲线的定义中易忽略“绝对值”.
2.椭圆与双曲线中参数的关系式弄混,椭圆中的关系式为a2=b2+c2,双曲线中的关系式为c2=a2+b2.
3.确定圆锥曲线的方程时还要注意焦点位置.
方法总结
考点二 椭圆、双曲线的几何性质
考点二 椭圆、双曲线的几何性质
1.椭圆、双曲线中a,b,c间的关系
(1)椭圆中:a2=b2+c2,离心率为e==;双曲线中:c2=a2+b2,离心率为e==.
(2)椭圆上任一点P到焦点F的距离:a-c≤|PF|≤a+c;双曲线上任一点P到焦点F的距离:|PF|≥c-a.
考点二 椭圆、双曲线的几何性质
2.通径为过焦点且与焦点所在的对称轴垂直的弦:椭圆、双曲线中通径长均为;双曲线中焦点到渐近线的距离为b.
3.与双曲线-=1(a>0,b>0)共渐近线bx±ay=0的双曲线方程为-=λ(λ≠0).
考点二 椭圆、双曲线的几何性质
[例1] (1)(多选)(2025·湖北武汉模拟)已知F1,F2分别是椭圆C:+=1(a>0,b>0)的左、右焦点,|F1F2|=2,M是C上位于第二象限内一点,O为坐标原点,|OM|=1.P为OF1上一点,且∠F1MP=∠PMF2,A为MF1的中点,OA与MP交于点N,且|ON|=b,则( )
A.点M在以F1F2为直径的圆上 B.椭圆C的离心率为
C.椭圆C的方程为+=1 D.|OP|=
ACD
考点二 椭圆、双曲线的几何性质
[解析] 如图所示,因为|F1F2|=2|OM|=2,所以点M在以F1F2为直径的圆上,故选项A正确.
由圆的性质可知,MF1⊥MF2.设|MF1|=2m,则|MF2|=2a-2m.
因为A为MF1的中点,O为F1F2的中点,所以OA为△MF1F2的中位线,则|MA|=m,且OA∥MF2,所以∠MAN=90°.
又∠F1MP=∠PMF2,则△MAN为等腰直角三角形,所以|AN|=|MA|=m.
考点二 椭圆、双曲线的几何性质
因为OA为△MF1F2的中位线,则|MF2|=2|OA|=2(|AN|+|ON|)=2(m+b),即2(m+b)=2a-2m,解得2m=(2a-b)=a-b,所以|MF1|=a-b,|MF2|=a+b.
在Rt△F1MF2中,+=,则(a-b)2+(a+b)2=(2c)2,整理得4a2+b2=8c2.
又b2=a2-c2,则5a2=9c2,所以e=,故选项B错误.
考点二 椭圆、双曲线的几何性质
由|F1F2|=2,得c=1,所以a2=,b2=a2-c2=,故椭圆C的方程为+=1,故选项C正确.
由上可知,a=,b=.因为∠F1MP=∠PMF2,所以===,则|F1P|=|F1F2|=,所以|OP|=c-|F1P|=1-=,故选项D正确.
考点二 椭圆、双曲线的几何性质
(2)(2024·新课标Ⅰ卷)设双曲线C:-=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,过F2作平行于y轴的直线交C于A,B两点,若|F1A|=13,|AB|=10,则C的
离心率为 .
考点二 椭圆、双曲线的几何性质
[解析] 由题可知A,B,F2三点横坐标相等,设点A在第一象限,将x=c代入-=1,
得y=±,即|AB|==10,|AF2|==5,
由|AF1|-|AF2|=2a,得|AF1|=|AF2|+2a=2a+5=13,解得a=4,代入=5得b2=20,
故c2=a2+b2=36,即c=6,所以e===.
考点二 椭圆、双曲线的几何性质
1.在“焦点三角形”中,常利用正弦定理、余弦定理,结合椭圆(或双曲线)的定义,运用平方的方法,建立与|PF1|·|PF2|的联系.
2.求双曲线渐近线方程的关键是求,的值,也可将双曲线方程中等号右边的“1”变为“0”,然后因式分解得到.
方法总结
考点二 椭圆、双曲线的几何性质
1.(2025·山东济南模拟)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的右顶点与右焦点分别为A,F,点P在C上,且|PF|=2|AF|,+7·=0,则C的离心率为( )
A. B.
C. D.
对点训练
B
考点二 椭圆、双曲线的几何性质
解析:依题意,+7·=(+)2+7·=+5·+=0,
设|AF|=x,则x2+(2x)2+5x·2xcos∠AFP=0,解得cos∠AFP=-, ∠AFP=120°,
设F1为C的左焦点,由|PF|=2|AF|=2(a-c),得|PF1|=2a-|PF|=2a-2(a-c)=2c,
又|F1F|=2c,∠PFF1=60°,因此△PFF1为等边三角形,a=2c,所以e=,所以C的离心率为.
考点二 椭圆、双曲线的几何性质
2.(多选)(2025·陕西西安模拟)设双曲线C:-=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,下列说法正确的是( )
A.若C的渐近线的斜率为±,则C的离心率为
B.若C的渐近线方程为y=±x,且点(2,)在C上,则a=2
C.过F2的直线与C的右支相交于A,B两点,若|AB|=4a,∠F1AB=90°,则C的离心率为
D.若C的左、右顶点分别为M,N,P是C上异于M,N的一点,则直线PM,PN的斜率之积为
ACD
考点二 椭圆、双曲线的几何性质
解析:对于A,由C的渐近线的斜率为±,则=,所以C的离心率为==,故A正确;
对于B,由C的渐近线方程为y=±x,设C:-y2=k(k>0),又点(2,)在C上,所以-=1=k,即C:-y2=1,所以a=,故B错误;
对于C,过点F2的直线与C的右支相交于A,B两点,不妨设|AF2|=m,|BF2|=n,
考点二 椭圆、双曲线的几何性质
若|AB|=4a,∠F1AB=90°,则m+n=4a,|AF1|=2a+m,|BF1|=2a+n,由勾股定理得(2a+m)2+(4a)2=(2a+n)2,解得m=a,n=3a,故|AF1|=3a,|AF2|=a,
在直角三角形AF1F2中,由勾股定理得(2c)2=(3a)2+a2,即4c2=10a2,所以e==,故C正确;
对于D,设P(x0,y0),则-=1,即=(-a2),又M(-a,0),N(a,0),所以kPM·kPN=·===,故D正确.
考点三 抛物线的几何性质
考点三 抛物线的几何性质
[例2] (1)(2025·四川成都模拟)已知抛物线C:y=4x2的焦点为F,P是抛物线C上的一点,O为坐标原点,若|PO|=,则( )
A.p=2 B.|PF|=2
C.准线为y=- D.|PF|=
D
考点三 抛物线的几何性质
[解析] 抛物线C:y=4x2,即x2=y,所以p=,故A错误;因为焦点为(0,),准线为y=-,故C错误;设P(m,n),则n=4m2,由题意=,且n≥0,故n2+-=0,解得n=-(舍)或n=1,故|PF|=n+=,故B错误,D正确.
考点三 抛物线的几何性质
(2)(2025·湖南长沙模拟)已知抛物线C:y=的焦点为F,准线为l,P为C上一点,过点P作l的垂线,垂足为M.若|MF|=|PF|,则|PF|=( )
A.2 B.
C.4 D.2
C
考点三 抛物线的几何性质
[解析] 由抛物线的定义知|PF|=|PM|,又|MF|=|PF|,所以△PMF为等边三角形,所以∠FMN=30°(N为准线与y轴的交点),抛物线y=的焦点F(0,1),准线l:y=-1,p=2,故|MF|===2p=4,故|PF|=4.
考点三 抛物线的几何性质
利用抛物线的几何性质解题时,要注意利用定义构造与焦半径相关的几何图形(如三角形、直角梯形等)来建立已知量与p的关系,灵活运用抛物线的焦点弦的特殊结论,使问题简单化且减少数学运算.
方法总结
考点三 抛物线的几何性质
3.(多选)(2025·江苏苏州模拟)已知抛物线y2=2px(p>0)的焦点为F,过点F的直线l交抛物线于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,则( )
A.y1y2=-p2
B.取AB的中点M,直线OM的斜率与直线l的斜率之积为-
C.以AF为直径的圆与y轴相切
D.若|AF|=3,|BF|=1,则p=
对点训练
ACD
考点三 抛物线的几何性质
解析:抛物线y2=2px的焦点F的坐标为(,0),由已知直线l的斜率不为0,设直线l的方程为x=my+,联立化简可得y2-2mpy-p2=0,
方程y2-2mpy-p2=0的判别式Δ=4m2p2+4p2>0,则y1+y2=
2mp,y1y2=-p2,A正确;
点M的纵坐标为=mp,横坐标为m2p+,所以直线OM的斜率为,
当m≠0时,直线OM的斜率与直线l的斜率之积为×=,B错误;
考点三 抛物线的几何性质
线段|AF|=x1+,点F到y轴的距离为,点A到y轴的距离为x1,所以线段AF的中点到y轴的距离为,所以以AF为直径的圆的圆心到y轴的距离等于该圆的半径,
所以以AF为直径的圆与y轴相切,C正确;
若|AF|=3,|BF|=1,由抛物线定义可得x1+=3,x2+=1,所以x1x2
=(3-)(1-),又点A,B在抛物线y2=2px上,所以=2px1,=2px2,
所以x1x2=·=,所以=(3-)(1-),所以3-2p=0,所以p=,D正确.
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