内容正文:
微突破2
圆锥曲线中二级结论的应用
备考指南
圆锥曲线是高考数学的热点之一,善于总结解题技巧,才是提升数学解题速度与准确率的关键.因此掌握一些常用的圆锥曲线二级结论,对于小题的解决、提速有很大的帮助;对于某些大题的证明也可以有一定的启发.
典例·讲解 典例精析 强技提能
一
课后·训练 巩固强化 综合测评
二
目录 /
CONTENTS
典例·讲解
典例精析 强技提能
目 录
结论1 椭圆、双曲线的焦半径
【例1】 已知双曲线C的左、右焦点分别为F1(- ,0),F2( ,
0),过F2的直线与C的右支交于A,B两点.若 =2 ,|AB|
=|F1B|,则双曲线C的方程为( )
A. - =1
B. - =1
C. - =1
D. - =1
√
【常用结论】 (1)若点P(x0,y0)在椭圆 + =1(a>b>0)
上,∠F1PF2=θ,则|PF1|=a+ex0,|PF2|=a-ex0(左加右
减).|PF1||PF2|= ;
(2)若点P(x0,y0)在双曲线 - =1(a>0,b>0),∠F1PF2=θ的右支上,则|PF1|=a+ex0,|PF2|=-a+ex0(左支添“-”).|PF1||PF2|= ;
(3)焦半径的数量关系式:直线l过焦点F与椭圆(双曲线)相交于A,B两点,则 + = .
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目 录
解析: 如图,令|F2B|=t,则|AF2|=2t,∴|
AB|=3t,|F1B|=3t,又 + = ,
∴ + = ,即 = ,又|F1B|-|F2B|=2a,∴3t-t=2a,∴t=a,∴ = ,即3b2=4a2,又c= ,∴a2+b2=7,解得b2=4,a2=3,故双曲线C的方程为 - =1.
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【训练1】 如图,F1,F2为椭圆 +y2=1的两焦点,P为椭圆上除长轴
端点外的任一点,∠F1PF2的平分线PM与长轴交于点M(m,0),则m
的取值范围是( )
A. (- , ) B. (- , )
C. (- , ) D. (- , )
√
解析: 设P(x0,y0),则|PF1|=a+ex0,|PF2|=a-ex0,由
角平分线性质知, = ,于是得 = ⇒m=e2x0=
x0,因为x0∈(-2,2),所以m∈(- , ).
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结论2 垂径定理
【例2】 (2025·河南郑州质量预测)设F1,F2分别为双曲线C: -
=1(a>0,b>0)的左、右焦点,过F2且斜率为- 的直线l与C的右支
交于点A,与C的左支交于点B,点D满足 = , · =0,则
双曲线C的离心率为 .
【常用结论】 (1)若AB是椭圆 + =1(a>b>0)的不平行于对
称轴的弦,M(x0,y0)为AB的中点,则kOM·kAB=e2-1=- ;
(2)若AB是双曲线 - =1(a>0,b>0)的不平行于对称轴的弦,
M(x0,y0)为AB的中点,则kOM·kAB=e2-1= .
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解析:法一(几何法) 如图,连接AF1,BF1,由 = 可得D为AB的中点,由 · =0可得 ⊥ ,所以|AF1|=|BF1|.设|AF1|=|BF1|=m,由双曲线的定义,得|AF2|=m-
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2a,|BF2|=m+2a,所以|AB|=|BF2|-|AF2|=4a,所以|AD|=|BD|=2a,所以|F2D|=|DA|+|AF2|=2a+m-2a=m.由直线l的斜率为- ,可得tan∠DF2F1= ,所以在
Rt△DF1F2中,|F1D|∶|F2D|∶|F1F2|=3∶4∶5,所以|F1D|= c,|F2D|= c=m.在Rt△AF1D中,由勾股定理得,|AD|2+|F1D|2=|AF1|2,即(2a)2+( c)2=( c)2,整理
得,25a2=7c2,所以e= = .
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法二(代数法) 设A(x1,y1),B(x2,y2),D(x0,y0),由
= 可得,D为AB的中点,因为直线l的斜率为- ,所以 =
=- ①.由 · =0可得,AB⊥DF1,所以 = = ②,
由①②可得,x0=- ,y0= c.连接OD(O为坐标原点),因为A,
B均在双曲线上,且D为AB的中点.所以kOD·kAB= ,即 ·(- )=
,所以 = ,所以e2=1+ = ,e= .
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【训练2】 椭圆 + =1中以点M(2,1)为中点的弦所在的直线方程
为( )
A. 4x+9y-17=0
B. 4x-9y-17=0
C. x+3y-2 -3=0
D. x-3y-2 +3=0
√
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解析: 设以点M(2,1)为中点的弦的两端点为A(x1,y1),B
(x2,y2),则有 两式相减得 + =0,因为M
(2,1)为中点,所以 =2, =1,所以斜率k= =-
=- (或直接利用结论k=- · =- × =- ),所以
所求直线方程为y-1=- (x-2),即4x+9y-17=0.
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结论3 椭圆、双曲线的第三定义
【例3】 (2025·浙江名校协作体试题)已知A,B是椭圆 + =1与双
曲线 - =1的公共顶点,M是双曲线上一点,直线MA,MB分别交椭
圆于C,D两点,若直线CD过椭圆的焦点F,则线段CD的长度为
( )
A. B. 3
C. 2 D.
√
【常用结论】 已知点P为椭圆(双曲线)上异于A,B的任一点,A,B为长轴(实轴)端点,则椭圆中kPA·kPB=- ,双曲线中kPA·kPB= .
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解析: 法一(联立方程求解) 由题意及对称性,
不妨令A(-2,0),B(2,0),设M(x0,y0),
则x0≠±2, - =1,即 = .易得直线MA的
方程为y= (x+2),与椭圆方程 + =1联立,
解得x=-2或x= ,所以xC= ,同理可得xD= ,所以直线CD的方程为x= ,而直线CD过椭圆的焦点F,由对称性,不妨以右焦点(1,0)为例,此时直线CD的方程为x=1,x0=4,则C(1, ),D(1,- )或D(1, ),C(1,- ),所以|CD|=3.故选B.
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法二(利用斜率公式求解) 由题意及对称性,不妨
令A(-2,0),B(2,0),设点M(x0,y0),
则x0≠±2, - =1,kMA= ,kMB= ,所
以kMA·kMB= = .设C(x1,y1),易知x1≠±2,如图,连接BC,则kAC= ,kBC= ,又 + =1,所以kAC·kBC= =- ,又
kAC=kMA,kBD=kMB,所以kBC=-kBD,即直线BC与直线BD关于x轴对称,则点C与点D关于x轴对称,又直线CD过椭圆的焦点,故|CD|= =3.故选B.
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法三(利用二级结论求解) 由题意可得,kMA·kMB=
,如法二图,连接BC,则有kAC·kBC=- .因为kMA
=kAC,所以kBC=-kMB,即kBC=-kBD,所以直线
BC与直线BD关于x轴对称,则点C与点D关于x轴对
称,又直线CD过椭圆的焦点,故|CD|= =3.故选B.
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【训练3】 已知椭圆C: +y2=1,A,B为长轴端点,点M1,
M2,…,M5是AB的六等分点,分别过这五点作斜率为k(k≠0)的一组
平行线,交椭圆C于P1,P2,…,P10,则直线AP1,AP2,…,AP10这10
条直线的斜率乘积为( )
A. - B. -
C. D.
√
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解析: 如图所示,由椭圆的性质可得
· = · =- =- .由椭圆的对
称性可得 = , = ,所以
· =- .同理可得 · =
· = · = · =- .所以直线AP1,AP2,…,AP10这10条直线的斜率乘积为(- )5=- .故选B.
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结论4 双曲线中有关渐近线的距离
【例4】 已知F1,F2分别是双曲线C: - =1(a>0,b>0)的
左、右焦点,P为双曲线C上的动点,|F1F2|=10,|PF1|-|PF2|
=6,点P到双曲线C的两条渐近线的距离分别为d1,d2,则 =
( )
A. B.
C. D. 2
√
【常用结论】 (1)双曲线的焦点到渐近线的距离
为常数b;
(2)双曲线的顶点到渐近线的距离为常数 ;
(3)双曲线上任意一点P到两渐近线的距离乘
积为定值 .
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解析: 由|F1F2|=2c=10,得c=5.因为|PF1|-|PF2|=2a=
6,所以a=3.又因为c2=a2+b2,所以b=4,所以d1d2= = ,所
以 = .
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【训练4】 (1)若双曲线 - =1(a>0,b>0)的一个顶点到一条
渐近线的距离为 ,则该双曲线的离心率为( )
A. B.
C. D.
√
解析: 双曲线的一条渐近线方程为y= x,即bx-ay=0,所以顶点
(a,0)到直线bx-ay=0的距离d= = ,即 = ,所以 =
,则离心率e= = .
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(2)过双曲线C: - =1(a>0,b>0)的焦点F且与一条渐近线
垂直的直线与两渐近线相交于A,B两点,若 =2 ,则双曲线的离心
率为 .
解析:如图,过F作一条渐近线的垂线,垂足为H,则|
FA|=|FH|=b,|OA|=a,|AB|=3b,|
OB|= = ,由
△BFH∽△BOA,得 = ,即 = ,所以a2=3b2,所以e2=1+( )2= ,得e= .
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结论5 抛物线的焦点弦
【例5】 (1)(2025·山东济宁一模)设F为抛物线C:y2=6x的焦点,
过F的直线交C于A,B两点,若|AF|=3|BF|,则|AB|=
( )
A. 2
B. 4
C. 6
D. 8
√
【常用结论】 若倾斜角为α(α≠ )的直线l过抛物线y2=2px(p>0)的焦点,与抛物线交于A(x1,y1),B(x2,y2)(y1>y2),则
(1)x1x2= ,y1y2=-p2;
(2)焦半径|AF|=x1+ = ,|BF|=x2+ = ;
(3)焦点弦长|AB|=x1+x2+p= ,且 + = ;
(4)S△OAB= (O为坐标原点);
(5)若OA⊥OB,则直线AB过定点(2p,0);
(6)以AB为直径的圆与准线相切;以MN为直径的圆与AB切于焦点F;
以焦半径AF为直径的圆与y轴相切;以焦半径BF为直径的圆与y轴相切.
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解析: 设直线AB的倾斜角为θ,过A作AA1垂直于准
线于点A1,作FQ⊥AA1于点Q,则|AA1|=|AQ|+
|QA1|=|AF| cos θ+p=|AF|,∴|AF|=
= ,同理可证|BF|= = ,
∵|AF|=3|BF|,∴ = ,解得 cos θ= ,∴ sin 2θ=1- cos 2θ= ,∴|AB|=|AF|+|BF|= + = = =8,故选D.
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(2)〔多选〕(2025·全国Ⅰ卷10题)设抛物线C:y2=6x的焦点为F,过
F的直线交C于A,B,过F且垂直于AB的直线交l:x=- 于E,过点
A作准线l的垂线,垂足为D,则( )
A. |AD|=|AF| B. |AE|=|AB|
C. |AB|≥6 D. |AE|·|BE|≥18
√
√
√
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解析: 对于A,直线l为抛物线的准线,由抛物线的
定义,可知|AD|=|AF|,A正确;法一(通解) 对
于B,当AB⊥x轴时,A( ,3),B( ,-3),E(-
,0),|AB|=6,|AE|=3 ,此时|AE|≠|
AB|,B错误;对于C,易知直线AB的斜率不为0,设直线AB:x=my+ ,A(x1,y1),B(x2,y2),由 得y2-6my-9=0,则
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y1+y2=6m,y1y2=-9,x1+x2=m(y1+y2)+3=6m2+3,|AB|=x1+x2+3=6m2+6≥6,C正确;对于D,当m=0,即AB⊥x轴时,由B知,|AE|=|BE|=3 ,|AE|·|BE|=18.当m≠0时,直线EF:x=- y+ ,E(- ,3m),|EF|= ,S△AEB= |AE|·|BE| sin ∠AEB= |AB|·|EF|= (6+6m2)· =9(1+m2 >9,所以|AE|·|BE|> >18.综上,|AE|·|BE|≥18,D正确.故选A、C、D.
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法二(二级结论) 对于B,以焦点弦为直径的圆与准线相
切,AB为直径,AE为弦,所以|AB|>|AE|,B错误;
对于C,抛物线的焦点弦中通径最短,p=3,则|AB|
≥2p=6,C正确;对于D,由选项B可知AE⊥BE,如图,
设∠AFx=θ,由S△AEB= |AE|·|BE|= |AB|·|EF|,可得|AE|·|BE|=|AB|·|EF|= · = ≥2p2=18,D正确.故选A、C、D.
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【训练5】 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. 16 B. 14
C. 12 D. 10
√
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解析: 如图,设直线l1的倾斜角为θ,θ∈(0,
),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|=
= ,∴|AB|+|DE|= + = = ≥16,当且仅当 sin 2θ=1,即θ= 时取等号.∴|AB|+|DE|的最小值为16.
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课后·训练
巩固强化 综合测评
(时间:30分钟,满分:46分)
目 录
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一、单项选择题(每小题5分,共25分)
1. 已知椭圆C: + =1的左、右焦点分别为F1,F2,P为椭圆上一
点,且∠F1PF2= ,则△PF1F2的面积为( )
A. 6 B. 2
C. 4 D. 6
√
解析: 设∠F1PF2=θ,根据焦点三角形面积公式可知, =
b2tan =6·tan =2 .
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2. 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
( )
A. x2=8y B. x2=4y
C. y2=8x D. y2=4x
√
解析: 设抛物线为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.
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3. (2025·河南新乡二模)若P为双曲线C: - =1(a>0,b>0)
上异于A(-a,0),B(a,0)的动点,且直线PA与PB的斜率之积为
5,则C的渐近线方程为( )
A. y=± x B. y=± x
C. y=± x D. y=±5x
√
解析: 设P(x0,y0),x0≠±a,则 - =1,即 =b2· ,
则kPA·kPB= = =5,则 = ,故C的渐近线方程为y=± x.
故选C.
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4. 过双曲线x2-y2=2上任意一点P(m,n)分别作两条渐近线的垂线,
垂足分别为A,B,则四边形OAPB的面积为( )
A. B. 1
C. 2 D. 4
√
解析: 双曲线x2-y2=2的渐近线为x+y=0或x-y=0,直线x+y=
0与x-y=0相互垂直,又PA⊥OA,PB⊥OB,所以四边形OAPB为矩
形,所以四边形OAPB的面积为|PA|×|PB|= =1,故选B.
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5. 已知抛物线y2=4x,A,B为抛物线上不同两点,若OA⊥OB,则
△AOB的面积的最小值为( )
A. 4 B. 8
C. 16 D. 32
√
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解析: 如图,∵OA⊥OB,∴直线AB过定点(2p,
0),即点C坐标为(4,0),设直线AB:x=ty+4,
A(x1,y1),B(x2,y2),联立 整理得
y2-4ty-16=0,Δ=16t2+64>0,y1+y2=4t,y1y2=
-16,∴S△AOB= |OC||y1-y2|=2|y1-y2|=2 =2 ,∴当t=0时,Smin=16.
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二、多项选择题(6分)
6. (2025·山东济南一模)已知抛物线C:y2=4x的焦点为F,过点F的直
线与C交于A,B两点,O为坐标原点,则( )
A. |AB|≥5
B. + =1
C. + ∈[ ,1)
D. △AOB面积的最小值为2
√
√
√
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解析: 因为F(1,0),所以设直线AB的方程为x=my+1,A
(x1,y1),B(x2,y2),联立 得y2-4my-4=0,则Δ
=16m2+16>0,且y1+y2=4m,y1y2=-4,所以x1+x2=m(y1+y2)
+2=4m2+2,x1x2=(my1+1)·(my2+1)=m2y1y2+m(y1+y2)+1
=1,对于A,根据抛物线的定义,得|AB|=|AF|+|BF|=(x1
+1)+(x2+1)=4m2+4≥4,当m=0,即直线AB与x轴垂直时,等号
成立,故A错误;对于B, + = + =
= =1,故B正确;
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对于C, + = + =
+ = = = =1-
,所以 + ∈[ ,1),故C正确;对于D,
S△AOB= |OF|×|y1-y2|= ×1× =
× =2 ≥2,当m=0,即直线AB与x轴垂直时,等号
成立,所以△AOB面积的最小值为2,故D正确.故选B、C、D.
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三、填空题(每小题5分,共15分)
7. 已知椭圆C: + =1,过右焦点F2的直线交椭圆于A,B两点,
且|AF2|=2,则|AB|= , cos ∠F1AB= - .
解析:∵a=4,b=2,由 + = ,∴ + =
,∴|BF2|= ,∴|AB|= ,∴|AF1|=6,|BF1|= ,
∴ cos ∠F1AB= = =- .
-
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8. (2025·江苏南京调研)设双曲线C: - =1(a>0,b>0)的
左、右焦点分别为F1,F2,离心率为2,P为C上一点,且∠F1PF2=
120°,若△F1PF2的面积为4 ,则a= .
2
解析:法一 不妨设P点在第一象限,如图,根据双曲线
定义可得|PF1|-|PF2|=2a,且|F1F2|=2c.由
离心率为2可得 =2,即c=2a,所以|F1F2|=4a.
设|PF2|=m>0,则|PF1|=2a+m,由△F1PF2的
面积为4 可得 |PF1|·|PF2|· sin ∠F1PF2= m(2a+m)× =
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4 ,解得m(2a+m)=16.利用余弦定理可得 cos ∠F1PF2=
=- ,即 =- ,整理可得2m2+4am-12a2=-m(2a+m),即12a2=3m(2a+m),所以12a2=48,解得a=2.
法二 因为e=2,所以e2=1+ =4,则 =3.因为点P在双曲线上,
∠F1PF2=120°,△F1PF2的面积为4 ,所以 = = =
4 ,所以b2=12,又 =3,所以a2=4,a=2.
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9. 设抛物线C:y2=4x的焦点为F,直线l:4x-5y+4=0与C的一个交
点为M,直线MF与C的另一个交点为N,则|MN|= .
解析:由 得4x2-17x+4=0,解得x= 或x=4,所
以点M( ,1)或M(4,4).焦点F(1,0).
法一(定义法) 设N(x0,y0),当M( ,1)时,由 x0=1,得x0=4,所以|MN|=x0+ +p=4+ +2= ;当M(4,4)时,由4x0=1,得x0= ,所以|MN|=x0+4+p= +4+2= .综上,|MN|= .
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法二(结论法) 当M的坐标为( ,1)时,kMF= =- ,设直线
MF的倾斜角为α,则tan α=- ,所以 sin α= ,所以|MN|=
= = ;当M的坐标为(4,4)时,kMF= ,由对称性可得|MN|
= .综上,|MN|= .
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THANKS
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