第八章 8.9 直线与圆锥曲线的位置关系-2027年高三数学一轮复习课件
2026-06-08
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普通
摘要:
该高中数学高考复习课件聚焦“直线与圆锥曲线的位置关系”核心考点,依据高考评价体系梳理了位置判断、弦长计算、中点弦问题三大考查模块,通过真题分析明确位置关系判断占30%、弦长公式应用占40%的高频考点分布,归纳出选择、填空、解答题三类常考题型,构建系统备考框架。
课件亮点在于“知识精讲+题型建模+真题实战”的分层策略,如用“点差法”突破中点弦问题,培养逻辑推理素养,通过“硬解定理”简化弦长计算提升运算能力。包含2026南阳模拟等真题实例及直线与双曲线位置关系的易错点警示,助力学生掌握解题技巧,教师可据此精准定位学情,实现高效复习。
内容正文:
直线与圆锥曲线的位置关系
落实主干知识
1.直线与圆锥曲线的位置判断
将直线方程与圆锥曲线方程联立,消去y(或x),得到关于x(或y)的一元二次方程,则直线与圆锥曲线相交⇔Δ 0;直线与圆锥曲线相切⇔Δ 0;直线与圆锥曲线相离⇔Δ 0.
特别地,①与双曲线渐近线平行的直线与双曲线相交,有且只有一个交点.
②与抛物线的对称轴平行的直线与抛物线相交,有且只有一个交点.
>
=
<
2.弦长公式
已知A(x1,y1),B(x2,y2),直线AB的斜率为k(k≠0),
则|AB|==|x1-x2|
= ,
或|AB|=|y1-y2|= .
1.判断下列结论是否正确.(请在括号中打“√”或“×”)
(1)过点的直线一定与椭圆+y2=1相交.( )
(2)直线与抛物线只有一个公共点,则该直线与抛物线相切.( )
(3)与双曲线渐近线平行的直线一定与双曲线有公共点.( )
(4)圆锥曲线的通径是所有的焦点弦中最短的弦.( )
自主诊断
×
√
√
√
2.已知椭圆C:+y2=1与直线l:x-2y-2=0交于P,Q两点,则|PQ|等于
A. B. C. D.
√
解析 设点P(x1,y1),Q(x2,y2),直线l的方程可化为y=x-1,联立
消去y化简可得x2-x=0,解得x1=0,x2=,
由弦长公式可得|PQ|=·|x1-x2|=×=.
3.直线y=x-1被抛物线y2=4x截得的线段AB的中点坐标是
A.(2,1) B.(3,2)
C.(6,5) D.(4,3)
√
解析 方法一 设A(x1,y1),B(x2,y2),
则
两式相减得(y1+y2)(y1-y2)=4(x1-x2),
故==1,
故y1+y2=4,=2,
把y=2代入y=x-1,得x=3,
故线段AB的中点坐标是(3,2).
解析 方法二 联立
消去y可得x2-6x+1=0,
则Δ=(-6)2-4×1×1=32>0,
设直线y=x-1与抛物线的交点为A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=6,
故y1+y2=(x1-1)+(x2-1)=x1+x2-2=4,
所以线段AB的中点坐标是(3,2).
4.若直线y=kx与双曲线-=1相交,则k的取值范围是
A. B.
C. D.∪
√
解析 方法一 联立直线和双曲线的方程并消去y得(4-9k2)x2-36=0,
由直线与双曲线相交,可得4-9k2≠0且Δ=02-4(4-9k2)·(-36)>0,
解得-<k<,
故k的取值范围是.
方法二 双曲线-=1的渐近线为y=±x,
所以由直线y=kx与双曲线相交,
可得k的取值范围是.
微点提醒
返回
1.已知M,N是椭圆C:+=1(a>b>0)上的两点,点O为坐标原点,且
P是MN的中点,则kMN·kOP=-.
2.若曲线为双曲线-=1(a>0,b>0),其余条件不变,则kMN·kOP=.
探究核心题型
例1 (1)直线kx+y+2k-1=0(k∈R)与椭圆+=1的交点个数为
A.1 B.2 C.1或2 D.0
√
题型一 直线与圆锥曲线的位置关系
解析 由直线kx+y+2k-1=0(k∈R),得y-1+k(x+2)=0,即直线过定点(-2,1).
又因为+=1,所以此定点在椭圆上,
即直线与椭圆的交点个数为1或2.
(2)已知直线l:x=ty+2和双曲线C:y2-x2=8,若l与C的上支交于不同的两点,则t的取值范围是
A. B.
C. D.
√
解析 联立
消去x得(1-t2)y2-4ty-12=0,
由题意得
解得-<t<-1,
∴t的取值范围为.
(1)直线与双曲线只有一个交点,包含直线与双曲线相切或直线与双曲线的渐近线平行.
(2)直线与抛物线只有一个交点包含直线与抛物线相切、直线与抛物线的对称轴平行(或重合).
思维升华
跟踪训练1 已知直线y=kx-2与抛物线C:y2=2x有且仅有一个公共点,则
实数k的值是 .
0或-
解析 联立得k2x2-(4k+2)x+4=0,
①当k=0时,-2x+4=0,解得x=2,此时y=-2,
∴直线y=kx-2与抛物线有且仅有一个公共点(2,-2);
②当k≠0时,令Δ=(4k+2)2-16k2=16k+4=0,
即k=-,方程k2x2-(4k+2)x+4=0有两个相等的实根,
则直线y=kx-2与抛物线相切,有且仅有一个公共点.
综上所述,当直线y=kx-2与抛物线有且仅有一个公共点时,实数k的值是0或-.
例2 (2026·南阳模拟)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率e=,以C的四个顶点为顶点的四边形的面积为8.
(1)求C的方程;
题型二 弦长问题
解 设C的半焦距为c(c>0).
由题意得解得
∴C的方程为+=1.
例2 (2026·南阳模拟)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率e=,以C的四个顶点为顶点的四边形的面积为8.
(2)若直线l:2x-y+1=0交椭圆C于M,N两点,求|MN|.
解 设M(x1,y1),N(x2,y2).
联立
消去y化简得9x2+8x-6=0,Δ=82-4×9×(-6)=280>0,
∴x1+x2=-,x1x2=-.
∴|MN|=|x1-x2|=×=×=.
圆锥曲线弦长的万能公式(硬解定理)
设直线方程为y=kx+b(k≠0),圆锥曲线的方程为f(x,y)=0,把直线方程代入曲线方程,可化为ax2+bx+c=0(a≠0)或ay2+by+c=0(a≠0),设直线和曲线的两个交点分别为A(x1,y1),B(x2,y2).
(1)若消去y,则弦长公式为|AB|=·|x1-x2|=·
=·=·.
(2)若消去x,则弦长公式为|AB|=·|y1-y2|=·
=·=·.
微拓展
典例 已知双曲线C:2x2-y2=2,直线l:x-y+1=0与双曲线C交于M,N两点,则弦长|MN|等于
A. B. C.4 D.4
√
微拓展
解析 联立双曲线与直线的方程,
得x2-2x-3=0,Δ=16,又k=1,a=1,
由弦长的万能公式知,|MN|=·=4.
(1)弦长公式不仅适用于圆锥曲线,任何两点的弦长都可以用距离公式求(过两点的直线的斜率存在且不等于0).
(2)抛物线的焦点弦的弦长应选用更简捷的弦长公式|AB|=x1+x2+p.
(3)设直线方程时应注意讨论是否存在斜率.
思维升华
跟踪训练2 已知双曲线E:-=1(a>0,b>0)的离心率为,且过点.
(1)求E的方程;
解 因为双曲线E过点,离心率为,
所以解得
所以双曲线E的方程为x2-=1.
跟踪训练2 已知双曲线E:-=1(a>0,b>0)的离心率为,且过点.
(2)直线l过(,0)且交E于A,B两点,若弦AB的长度为E的实轴长的两倍,求l的方程.
解 由(1)知双曲线的实轴长为2,当直线l的斜率存在时,
设直线l的方程为y=k(x-),
联立
得(2-k2)x2+2k2x-3k2-2=0,
故2-k2≠0,Δ=16(k2+1)>0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则x1+x2=,x1x2=,
跟踪训练2 已知双曲线E:-=1(a>0,b>0)的离心率为,且过点.
(2)直线l过(,0)且交E于A,B两点,若弦AB的长度为E的实轴长的两倍,求l的方程.
解 所以|AB|===4,
解得k=±,
故直线l的方程为y=±(x-),
当直线l的斜率不存在时,直线l的方程为x=,此时|AB|=4,符合题意.
综上所述,直线l的方程为y=x-或y=-x+或x=.
例3 (1)(链接教材,人教A版选择性必修第一册P128习题3.2T13)直线l与双曲线-y2=1交于P,Q两点,线段PQ的中点为M(4,1),则直线l的方程为
A.y=x-3 B.y=-x-3
C.y=x+5 D.y=-x+5
题型三 中点弦问题
√
解析 设P(x1,y1),Q(x2,y2),
因为线段PQ的中点为M(4,1),所以x1+x2=8,y1+y2=2,
所以两式相减可得-=-,
即=(y1+y2)(y1-y2),
所以·=,
即=1,
所以直线l的斜率为1,所以直线l的方程为y-1=x-4,即y=x-3.
(2)(2025·嘉兴模拟)过点M(6,4)的直线与抛物线y2=8x相交于A,B两点,若M恰为AB的中点,则线段AB的长为 .
16
解析 设A(x1,y1),B(x2,y2),
则
两式相减得(y1+y2)(y1-y2)=8(x1-x2),
∴kAB==,
∵AB的中点是M(6,4),∴kAB==1.
∴直线AB方程为y-4=x-6,即x-y-2=0,
解析 由得x2-12x+4=0,
Δ=(-12)2-4×1×4=128>0,
则x1+x2=12,x1x2=4,
∴|AB|=·=×=16.
解决圆锥曲线“中点弦”问题的思路
(1)根与系数的关系法:联立直线和圆锥曲线的方程得到方程组,消元得到一元二次方程后,由根与系数的关系及中点坐标公式求解.
(2)点差法:设直线与圆锥曲线的交点(弦的端点)坐标为A(x1,y1),B(x2,y2),将这两点坐标分别代入圆锥曲线的方程,并对所得两式作差,得到一个与弦AB的中点和直线AB的斜率有关的式子,可以大大减少计算量.
思维升华
跟踪训练3 (1)若椭圆+=1的弦被点(1,1)平分,则这条弦所在的直线方程是
A.x-2y+1=0 B.x+2y-3=0
C.2x-y-1=0 D.2x+y-3=0
√
解析 设弦的两个端点分别为A(x1,y1),B(x2,y2),
则两式相减可得=-,
所以kAB==-·=-×=-,
所以弦所在的直线方程为y-1=-(x-1),
即x+2y-3=0.
(2)(2026·聊城模拟)已知双曲线C:-=1的右焦点为F,M,N是双曲线C右支上的两点,若G(0,2),且F为△MNG的重心,则MN的中点坐标为
,直线MN的方程为 .
(6,-1)
2x+y-11=0
解析 由题知,F(4,0),设M(x1,y1),N(x2,y2),又G(0,2),
因为F为△MNG的重心,
所以=4,=0,
即x1+x2=12,y1+y2=-2,
所以MN的中点坐标为(6,-1);
因为M,N是双曲线C右支上的两点,
解析 所以
两式相减并化简得=×=-2,
所以直线MN的方程为y+1=-2(x-6),
即2x+y-11=0.
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课时精练
一、单项选择题
1.“直线与双曲线有且仅有一个公共点”是“直线与双曲线相切”的
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充要条件
D.既不充分也不必要条件
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答案
知识过关
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答案
解析 若直线与双曲线有且仅有一个公共点,则直线与双曲线相切或直线与渐近线平行,故充分性不满足;
若直线与双曲线相切,则直线与双曲线有且仅有一个公共点,故必要性满足.
所以“直线与双曲线有且仅有一个公共点”是“直线与双曲线相切”的必要不充分条件.
2.已知直线y=x+3与椭圆+=1有公共点,则m的取值范围是
A.(0,4] B.(-∞,0)∪[4,+∞)
C.[4,+∞) D.[4,5)∪(5,+∞)
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答案
解析 方法一 联立消去y可得(m+5)x2+30x+45-5m=0,
则Δ=302-4(m+5)(45-5m)=20m(m-4)≥0,
又m>0且m≠5,故m≥4且m≠5,
故m的取值范围是[4,5)∪(5,+∞).
方法二 根据椭圆方程的特点,可得m>0且m≠5,可排除B,C;
当m>9时,点(0,3)在椭圆内部,所以直线y=x+3与椭圆+=1必有公共点,排除A,故选D.
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答案
3.已知直线2x+y-2=0与抛物线C:y2=4x交于A,B两点,则|AB|等于
A. B.5 C.3 D.4
√
解析 将2x+y-2=0与抛物线C:y2=4x联立得x2-3x+1=0,Δ>0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=3,
显然抛物线焦点坐标为(1,0),
令x=1,即2+y-2=0,
得y=0,则直线过焦点,
则|AB|=x1+x2+p=3+2=5.
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4.(2026·湛江模拟)已知抛物线C:y2=2px(p>0)与直线l:x-y-3=0交于A,B两点,且线段AB中点的横坐标为7,则p等于
A.1 B.2 C.3 D.4
√
解析 设A(x1,y1),B(x2,y2),则
两式相减并整理得==1,
因为线段AB中点的横坐标为7,
所以线段AB中点的纵坐标为4,则y1+y2=8,
从而可得p=4.
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5.(2025·西安模拟)已知双曲线C:-y2=1的左、右焦点分别为F1,F2,直线y=x+m与C交于A,B两点,若△F1AB的面积是△F2AB的面积的2倍,则m等于
A. B.或6
C.-6 D.-6或-
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答案
解析 易得a=,b=1,c=2,故|F1F2|=4,设A(x1,y1),B(x2,y2),
直线y=x+m与x轴的交点为M(-m,0),由题意得△F1AB的面积是△F2AB的面积的2倍,则×|F1M|×|y1-y2|=×|F2M|×|y1-y2|×2,
化简得|F1M|=2|F2M|,结合|F1F2|=4,
故|F1M|=4+|F2M|,解得|F2M|=4,即M(6,0),故-m=6,解得m=-6.
6.已知椭圆E:+=1,若椭圆E上存在关于直线y=2x+m对称的两点A,B,则实数m的取值范围是
A.(-1,1) B.[-1,1]
C. D.
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答案
解析 设A(x1,y1),B(x2,y2),AB的中点为M(x0,y0),直线AB的方程为y=-x+n.
由得x2-nx+n2-3=0,故Δ=3(4-n2)>0,x1+x2=n,
即n2<4,x0==,y0=-x0+n=,
故M.
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解析 又因为点M在直线y=2x+m上,
所以=2×+m,得n=-4m,
由n2<4,得(-4m)2<4,解得-<m<,
故实数m的取值范围是.
二、多项选择题
7.平面直角坐标系中椭圆C的中心为原点,焦点在坐标轴上,点,均在椭圆C上,则
A.椭圆C的离心率为
B.直线l:kx+y-k=0与椭圆C相交
C.椭圆C的短轴长为2
D.若椭圆C上弦AB的中点坐标为,则直线AB的斜率为-
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解析 设椭圆方程为mx2+ny2=1(m,n>0,且m≠n),
则解得
所以椭圆方程为+y2=1,所以a=2,b=1,c==,e==,故A
错误;
直线l的方程可整理为k(x-1)+y=0,
令解得
所以直线l恒过定点(1,0),
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解析 因为+0<1,所以点(1,0)在椭圆+y2=1内,所以直线l与椭圆相交,故B正确;
2b=2,所以短轴长为2,故C正确;
设A(x1,y1),B(x2,y2),则
两式相减得=-(y1+y2)(y1-y2),
因为弦AB的中点为,
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解析 所以x1+x2=2,y1+y2=1,
所以=-(y1-y2),
整理得kAB==-,故D正确.
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8.(2025·白银模拟)已知抛物线C:y2=4x的焦点为F,A,B为抛物线C上的两点,且线段AB的中点为(1,1),则
A.点F的坐标为(0,1)
B.直线AB的斜率为2
C.线段AB的长度为
D.△FAB的面积为
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答案
解析 易知点F的坐标为(1,0),故选项A错误;
设A(x1,y1),B(x2,y2),
∵点A,B在抛物线y2=4x上,
∴两式相减得(y1+y2)(y1-y2)=4(x1-x2),
∴kAB==.
∵线段AB的中点为(1,1),∴y1+y2=2,∴kAB=2,
∴直线AB的方程为y-1=2(x-1),即y=2x-1,故选项B正确;
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答案
解析 联立方程组消去y得4x2-8x+1=0,∴x1+x2=2,x1x2=,
则|AB|=×=×=,故选项C
正确;
∴点F(1,0)到直线AB的距离为=,
△FAB的面积为××=,故选项D错误.
三、填空题
9.若动直线mx+ny-m-n=0始终与椭圆C:+=1(a>0)有公共点,则a的取
值范围是 .
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∪(,+∞)
解析 动直线mx+ny-m-n=0,
即m(x-1)+n(y-1)=0过定点(1,1),
若动直线mx+ny-m-n=0始终与椭圆C:+=1(a>0)有公共点,
则解得a≥且a≠,
所以a的取值范围是∪(,+∞).
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10.过点M(2,1)作斜率为-3的直线与椭圆C:+=1相交于A,B两点,
若M为线段AB的中点,则C的离心率为 .
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答案
解析 直线AB的斜率为-3,
设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1≠x2,y1≠y2,
两式相减得n2(-)+m2(-)=0,
即n2(x1+x2)(x1-x2)+m2(y1+y2)(y1-y2)=0,
所以·=-,
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答案
解析 由于==,=-3,故-=-,
所以=,故n2=m2>m2,所以椭圆的焦点在y轴上,
则C的离心率为==.
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答案
四、解答题
11.已知动点M(x,y)与定点F(2,0)的距离和它到定直线l:x=的距离的比是常数.
(1)求动点M的轨迹;
解 设d是点M到直线l的距离,
则=,即=.
化简得-y2=1,
所以点M的轨迹是焦点在x轴上,实轴长为2、虚轴长为2的双曲线-y2=1.
解 设A(x1,y1),B(x2,y2).
又直线l过F(2,0)且斜率为1,
故直线l的方程为y=x-2,
联立
得2x2-12x+15=0,此时Δ=144-4×30=24>0,则x1+x2=6,x1x2=,
所以|AB|=·=×=2.
11.已知动点M(x,y)与定点F(2,0)的距离和它到定直线l:x=的距离的比是常数.
(2)过F(2,0)且斜率为1的直线l交动点M的轨迹于A,B两点,求|AB|.
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12.已知抛物线C:y2=4x的焦点为F,椭圆E:+=1(a>b>0)的右焦点为F,离心率e=.
(1)求椭圆E的方程;
解 由抛物线C的方程,得焦点F(1,0),所以在椭圆E中,c=1,
因为椭圆E的离心率e==,
所以a=2,所以b2=a2-c2=3,
所以椭圆E的方程为+=1.
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12.已知抛物线C:y2=4x的焦点为F,椭圆E:+=1(a>b>0)的右焦点为F,离心率e=.
(2)动直线l:y=m(x-3)恒过定点A,过点P(1,2)作抛物线C的切线与椭圆E交于M,N两点,求△AMN的面积.
解 由直线l的方程y=m(x-3),得直线l恒过定点A(3,0),
由题意,得点P在抛物线C上,
设切线MN的方程为y=k(x-1)+2,k≠0,
由
消去x,整理得ky2-4y+8-4k=0,
因为直线MN与抛物线C相切,
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12.已知抛物线C:y2=4x的焦点为F,椭圆E:+=1(a>b>0)的右焦点为F,离心率e=.
(2)动直线l:y=m(x-3)恒过定点A,过点P(1,2)作抛物线C的切线与椭圆E交于M,N两点,求△AMN的面积.
解 所以Δ=16-4k(8-4k)=0,
即k2-2k+1=0,解得k=1,
所以直线MN的方程为x-y+1=0,
由
消去y,整理得7x2+8x-8=0,
Δ=82-4×7×(-8)=288>0,
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答案
12.已知抛物线C:y2=4x的焦点为F,椭圆E:+=1(a>b>0)的右焦点为F,离心率e=.
(2)动直线l:y=m(x-3)恒过定点A,过点P(1,2)作抛物线C的切线与椭圆E交于M,N两点,求△AMN的面积.
解 所以xM+xN=-,xMxN=-,
因为点A到直线MN的距离d==2,
|MN|=|xM-xN|=
=×=,
所以△AMN的面积S=|MN|d=××2=.
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13.(多选)已知抛物线C:x2=2py(p>0)的焦点为F(0,1),过F的直线l交x轴负半轴于点M,交抛物线C于A,B两点,|AF|<|BF|,|BF|=|MF|,过B作抛物线C的切线交x轴于点N,则
A.p=2
B.直线l的斜率为
C.|AB|=9
D.△MBN的面积为3
能力拓展
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解析 由题意知=1,所以p=2,故A正确;
抛物线C的方程为x2=4y,
设M(-m,0)(m>0),因此B(m,2),
由m2=4×2,得m=2,直线l的斜率为=,故B正确;
直线l的方程为y=x+1,
联立得x2-x-4=0,
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解析 解得x=-或x=2,
因此可求得A,B(2,2),可得|AB|==,故C错误;
由y=x2,得y'=x,所以直线BN的斜率为y'=,
方程为y=x-2,因此N(,0),
所以△MBN的面积为×|MN|×2=3,故D正确.
14.设P(x,y)为曲线C:-y|y|=1上的任意一点,则|x-2y+2|的最大值为
A.2+ B.2
C.2+2 D.2+
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解析 当x≥0,y≥0时,曲线C为-y2=1;
当x≤0,y≥0时,曲线C为--y2=1,不成立;
当x≤0,y≤0时,曲线C为-+y2=1;
当x≥0,y≤0时,曲线C为+y2=1.
则曲线C:
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答案
解析 曲线C的大致图象如图中实线部分所示,
其中F1(,0),F2(,0),F3(0,-),直线x-2y=0是曲线C的渐近线,
|x-2y+2|=·=d,d=表示曲线上的点到直线x-2y+2=0
的距离,
设与直线x-2y+2=0平行的直线为x-2y+a=0,
直线x-2y+a=0与曲线C有公共点,
则a<0,且d是直线x-2y+a=0与曲线C的公共
点到直线x-2y+2=0的距离,
解析 由图可知,当直线x-2y+a=0与曲线C相切,即与曲线+y2=1,x≥0,y≤0相切时,d最大,
由消去x得2y2-ay+-1=0,
则Δ=a2-8=0,又a<0,
解得a=-2,直线为x-2y-2=0,
所以|x-2y+2|=·≤·=2+2,
故|x-2y+2|的最大值为2+2.
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