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微练(二十五) 圆锥曲线中的常用结论
一、单项选择题
1.已知抛物线C的顶点是原点O,焦点F在x轴的正半轴上,经过点F的直线与抛物线C交于A,B两点,若·=-12,则抛物线C的方程为(C)
A.x2=8y B.x2=4y
C.y2=8x D.y2=4x
解析 设抛物线的方程为y2=2px(p>0),A(x1,y1),B(x2,y2),则x1x2=,y1y2=-p2,得·=x1x2+y1y2=-p2=-p2=-12,得p=4,即抛物线C的方程为y2=8x.故选C.
2.设F为抛物线C:y2=3x的焦点,过F且倾斜角为30°的直线交C于A,B两点,O为坐标原点,则△AOB的面积为(D)
A. B. C. D.
解析 抛物线C:y2=3x中,2p=3,p=,故S△OAB===.
3.已知椭圆C:+=1(a>b>0)的焦点为F1,F2,若点P在椭圆上,且满足|PO|2=|PF1|·|PF2|(其中O为坐标原点),则点P的个数为(C)
A.0 B.2 C.4 D.7
解析 设P(x0,y0),则+=1,由椭圆的第二定义可知|PF1|=a+ex0,|PF2|=a-ex0,所以|PF1|·|PF2|=a2-e2x,而|PO|2=|PF1|·|PF2|,所以x+y=a2-e2x,即x+b2=a2-e2x,而e2=1-,解得x0=±,所以满足条件的点P有4个.故选C.
4.抛物线E:y2=4x的焦点为F,曲线l:y=|x-1|交抛物线E于A,B两点,则△ABF的面积为(D)
A.4 B.6 C.3 D.8
解析
作出图形如图所示,曲线l:y=|x-1|关于直线x=1对称,且曲线l过抛物线y2=4x的焦点F(1,0),设直线FA的倾斜角为θ,即∠AFx=θ,所以∠OFB=θ,所以直线FB的倾斜角为π-θ,由题意可知,tan θ=,则|AF|==,|BF|==.又∠AFB=π-2θ,所以S△ABF=|AF|·|BF|·sin(π-2θ)=×××sin 2θ=====8.故选D.
5.已知双曲线C:-=1(a>0,b>0),过原点O的直线交C于A,B两点(点B在右支上),双曲线右支上一点P(异于点B)满足·=0,直线PA交x轴于点D,若∠ADO=∠AOD,则双曲线C的离心率为(A)
A. B.2 C. D.3
解析
如图,因为·=0,所以BA⊥BP,令kAB=k,因为∠ADO=∠AOD,所以kAP=-kAB=-k,又BA⊥BP,所以kPB=-,依题意知kPB·kPA=,所以-·(-k)=,所以=1,即e=.
6.(2025·江苏模拟)已知F是抛物线C:y2=4x的焦点,过点F作两条相互垂直的直线l1,l2,直线l1与C相交于A,B两点,直线l2与C相交于D,E两点,则|AB|+|DE|的最小值为(A)
A.16 B.14 C.12 D.10
解析
如图,设直线l1的倾斜角为θ,θ∈,则直线l2的倾斜角为+θ,由抛物线的焦点弦弦长公式知|AB|==,|DE|==,所以|AB|+|DE|=+=≥=16,当且仅当sin2θ=cos2θ,即sin θ=cos θ,即θ=时取“=”.
7.已知双曲线C:-=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别是F1,F2,左、右顶点分别是A1,A2,离心率为2,点P在C上.若直线A1P,A2P的斜率之和为,△PF1F2的面积为,则a=(A)
A.1 B. C. D.2
解析
由双曲线C的离心率e==2,c2=a2+b2,得c=2a,3a2=b2,又S△PF1F2=×2c|yP|=,所以|yP|==,则|xP|=,因为kA1P+kA2P=>0 ①,所以结合双曲线知点P在第一象限或第三象限,不妨设点P在第一象限,如图,则P.而kA1P·kA2P=e2-1=3 ②,联立①②并解得kA1P=,kA2P=,所以kA1P==,解得a=1.故选A.
8.希腊数学家帕普斯在他的著作《数学汇篇》中,完善了欧几里得关于圆锥曲线的统一定义,并对这一定义进行了证明.他指出,到定点的距离与到定直线的距离的比是常数e的点的轨迹叫做圆锥曲线:当0<e<1时,轨迹为椭圆;当e=1时,轨迹为抛物线;当e>1时,轨迹为双曲线.现有方程m(x2+y2+2y+1)=(2x-y+3)2表示的曲线是双曲线,则m的取值范围为(C)
A.(0,8) B.(8,+∞)
C.(0,5) D.(5,+∞)
解析 方程m(x2+y2+2y+1)=(2x-y+3)2,m>0,即为m[x2+(y+1)2]=(2x-y+3)2,可得·=|2x-y+3|,则=,可得动点P(x,y)到定点(0,-1)和定直线2x-y+3=0的距离的比为常数,由双曲线的定义,可得>1,解得0<m<5.故选C.
二、多项选择题
9.已知斜率为的直线l经过抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点F,与抛物线C交于A,B两点(点A在第一象限),与抛物线的准线交于点D,若|AB|=8,则以下结论正确的是(BCD)
A.+=1 B.|AF|=6
C.|BD|=2|BF| D.F为AD的中点
解析 设直线AB的倾斜角为θ,利用抛物线的焦点弦的性质,由|AB|==8,则p=3,|AF|==6,|BF|==2,+==,过点B作准线的垂线,垂足为B′,在Rt△DBB′中,cos θ===,所以|BD|=4,|DF|=|BF|+|BD|=6,因此F为AD的中点.故选BCD.
10.已知双曲线C:+=1(0<k<1),则(ACD)
A.双曲线C的焦点在x轴上
B.双曲线C的焦距等于4
C.双曲线C的焦点到其渐近线的距离等于
D.双曲线C的离心率的取值范围为
解析 对A:因为0<k<1,所以9-k>0,k-1<0,所以双曲线C:-=1(0<k<1)表示焦点在x轴上的双曲线,故选项A正确;对B:由A知a2=9-k,b2=1-k,所以c2=a2+b2=10-2k,所以c=,所以双曲线C的焦距等于2c=2(0<k<1),故选项B错误;对C:设焦点在x轴上的双曲线C的方程为-=1(a>0,b>0),焦点坐标为(±c,0),则渐近线方程为y=±x,即bx±ay=0,所以焦点到渐近线的距离d==b,所以双曲线C:-=1(0<k<1)的焦点到其渐近线的距离等于,故选项C正确;对D:双曲线C的离心率e===,因为0<k<1,所以1<2-<,所以e=∈,故选项D正确.故选ACD.
11.设椭圆C:+=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,左、右顶点分别为A1,A2,点P是C上异于A1,A2的一点,则下列结论正确的是(BD)
A.若C的离心率为,则直线PA1与PA2的斜率之积为-
B.若PF1⊥PF2,则△PF1F2的面积为b2
C.若C上存在四个点P使得PF1⊥PF2,则C的离心率的取值范围是
D.若|PF1|≤2b恒成立,则C的离心率的取值范围是
解析 设P(x0,y0),所以+=1,因为e==,所以a=2c,所以a2=b2,所以kPA1·kPA2=-=-,所以选项A错误;若PF1⊥PF2,△PF1F2的面积为b2tan=b2,所以选项B正确;若C上存在四个点P使得PF1⊥PF2,即C上存在四个点P使得△PF1F2的面积为b2,所以·2c·b>b2,所以c>b,所以c2>a2-c2,所以e∈,所以选项C错误;若|PF1|≤2b恒成立,所以a+c≤2b,所以a2+c2+2ac≤4b2=4(a2-c2),所以5e2+2e-3≤0,所以0<e≤,所以选项D正确.
三、填空题
12.(2025·广东茂名模拟)设F1,F2为椭圆Γ:+=1的两个焦点,P为Γ上一点且在第二象限.若|PF1|=|F1F2|,则点P的坐标为 .
解析 椭圆+=1,则a=5,b2=21,c==2,所以F1(-2,0),F2(2,0),|PF1|=|F1F2|=2c=4,由题意设P(x0,y0),x0<0,y0>0,因为|PF1|=|F1F2|,所以a+ex0=2c,即x0=-,代入椭圆方程得:P.
13.(2025·徐州模拟)已知双曲线-=1(a>0,b>0),过原点的直线与双曲线交于A,B两点,以线段AB为直径的圆恰好过双曲线的右焦点F,若△ABF的面积为2a2,则双曲线的离心率为 .
解析 如图,设双曲线的左焦点为F′,连接AF′,BF′,因为以AB为直径的圆恰好过双曲线的右焦点F(c,0),所以S△AF′F=S△ABF=2a2且∠F′AF=θ=,
根据双曲线焦点三角形面积公式,
得S△AF′F=.所以2a2=b2,即=2,e==.
14.(2025·四川模拟)已知椭圆C:+=1(a>b>0),经过原点O的直线交C于A,B两点.P是C上一点(异于点A,B),直线BP交x轴于点D.若直线AB,AP的斜率之积为,且∠BDO=∠BOD,则椭圆C的离心率为 .
解析 设P(x0,y0),A(m,n),B(-m,-n),则直线AP的斜率为,BP的斜率为,由题知两式相减得=-,即=-×,即=-×kAP,即kAP·kBP=-,又∠BDO=∠BOD,则kAB=-kBP,即kAP·kAB=,即=,则b2=a2,所以c2=a2-b2=a2-a2=a2,即=,则椭圆C的离心率为=.
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