摘要:
**基本信息**
聚焦解析几何核心知识,通过精选典例系统覆盖圆、圆锥曲线的方程与性质,注重几何直观与逻辑推理结合,培养数学思维与问题解决能力。
**专项设计**
|模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|基础曲线性质|例1-3、练习1-3|距离/离心率/焦点三角形|从曲线方程到几何性质,构建概念与性质的推导链条|
|直线与曲线位置关系|例4-5、练习4-6|轨迹/弦长/切线问题|以位置关系为核心,建立代数运算与几何特征的对应|
|综合应用|例6-7、练习7-11|方程求解/定点证明/范围最值|整合知识网络,形成从基础到综合的问题解决路径|
内容正文:
高二下期末专题复习 解析几何
班级:___________姓名:___________
【例1】若曲线上存在两点到直线的距离为6,则n的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据已知确定曲线的图形,数形结合并应用直线与圆的位置关系及已知条件分析临界情况,即可求范围.
【详解】由,可得,
即表示圆的上半部分(包含与x轴交点),
当圆心到直线的距离为3时,
此时曲线C上恰有一点到直线l的距离为6,
由点到直线距离公式,可得,
结合图形位置关系知,点到直线l的距离为6,
此时为曲线C上存在两点到直线的距离为6的另一临界情形,
所以,可得,
故n的取值范围为.
【例2】若双曲线不存在以点为中点的弦,则该双曲线离心率的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】先判断点在双曲线外部或在双曲线上,得,再结合过该中点的直线斜率可得另一不等式,最后求解出的范围,结合离心率等式即可求解.
【详解】由题意得点在双曲线外部或在双曲线上,则,得,
假设存在以为中点的弦,设弦与双曲线交于点,,
则,,
由点,在双曲线上,得,
两式作差得,
所以,
因为不存在该中点弦,所以直线AB与双曲线至多一个交点,
则,也即,
所以,则.
故选:C.
【例3】已知双曲线的左、右焦点分别为,过点的直线与的右支交于点,,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】先根据向量条件求出,,再利用余弦定理得,接着由双曲线的定义结合共线求出与的关系,最后根据三边关系和勾股定理求出.
【详解】设,由条件可得:
,且,
解得:,即,
在中,由余弦定理 可知:,则,
又,,
两式相加可得 :,
又因为共线,所以,
代入得: ,
化简得:,解得:,
因此 ,,,
且,
在中,三边满足,
所以为直角三角形,则,即,
所以为直角三角形,
化简得,即
所以 .
【例4】(多选)已知正方体的棱长为 2,, 点在底面上运动. 则下列说法正确的是( )
A.当∥面时,点的轨迹长度为
B.当与底面所成角为时,点的轨迹长度为
C.点到直线的距离为,到直线的距离为,且满足时,在一条抛物线上运动
D.存在点,使得
【答案】ACD
【分析】根据平行的判定与性质分析判断A;由线面角判断B;利用已知条件求出,即可判断C;作关于平面的对称点即可判断D.
【详解】在上取,在上取,连接,则可得平面平面,
即当在上运动时,∥面 ,根据相似三角形可得点 的轨迹长度为 ,故A正确,
因为平面,所以与平面所成角为,则,解得,
所以点的轨迹是以A为圆心,为半径的圆弧,长度为,故B选项错误;
过点作于,再过点作于,则面,,
则,故,,,,
故点在以点为焦点,以为准线的抛物线上,故C正确,
作关于平面的对称点,则,且 ,
当点与点A重合时,则 ,所以存在满足题意,故D选项正确;
【例5】(多选)设抛物线的焦点为,准线为,过点的直线交于,两点,以为圆心,为半径的圆交于两点.若,则( )
A. B.直线的斜率是
C. D.的面积是
【答案】BCD
【分析】对于A,利用几何关系求出焦点和准线之间的距离即可;对于B,利用几何关系求出直线的倾斜角即可;对于C,利用弦长公式求解即可;对于D,利用三角形面积公式求解即可.
【详解】对于A,以为圆心,为半径的圆交准线于两点,且
故,
所以是等边三角形,所以,
设准线与轴交于点,则,
故故A错误;
对于B,因为,平行于轴,
故,故当点位于第一象限时,直线的倾斜角为;
当点位于第四象限时,直线的倾斜角为;
所以直线的斜率是,故B正确;
对于C,因为直线的斜率是,且抛物线,
故直线的方程为:,
联立方程得:,即
设则,
故,故C正确;
对于D,由A知, ,
故
故
,故D正确.
故选: BCD
【例6】已知过点的直线与抛物线交于两点,过线段的中点作直线轴,垂足为,且.
(1)求抛物线的方程;
(2)若为上异于点的任意一点,且直线与直线交于点,证明:以为直径的圆过定点.
【详解】(1)由题意,可设直线的方程为,
将代入,消去得,
设,,则,,
是线段的中点,
,,
即, 又轴,
垂足的坐标为,
则,,
,
对任意的恒成立,
,又,解得,故抛物线的方程为.
(2)
设,,,由(1)可知,
,,
则,直线的方程为,
令,则,
,同理,
由抛物线的对称性可知,若以线段为直径的圆过定点,则定点必在轴上,
设该点坐标为,
则,,且,
,
,
或,
以为直径的圆过定点和.
【例7】等轴双曲线的顶点,到其渐近线的距离为过点作斜率为的直线l,l与的左、右支分别交于点A
(1)求的方程;
(2)若且求的值;
(3)过点A再作斜率为的直线交双曲线于另一点C,若满足是坐标原点求k的取值范围.
【详解】(1)由题意得解得
.
(2)设
代入双曲线方程,得:
由韦达定理可得:
令,则,
所以解得
A,B三点共线,
.
(3)设
代入双曲线方程得:
由韦达定理,得,即
同理可得:
C两点关于原点对称,
设
由韦达定理得:
解得:所以
课后练习
1.已知圆,过点作圆的两条切线,则这两条切线的夹角为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】如图,设过点的切线与圆的切点分别为,连接,
易得,在中,,则,
故这两条切线的夹角为.
2.设抛物线的焦点为F,准线为l,P是抛物线上位于第一象限内的一点,过P作l的垂线,垂足为Q,若直线QF的倾斜角为,则( )
A.3 B.6 C.9 D.12
【答案】B
【分析】根据几何图形,结合抛物线的定义的性质,即可判断.
【详解】依题意,,,,
又,,则为等边三角形,有,
故选:B
3.已知曲线分别是曲线的左、右焦点,点是曲线与在第一象限的交点,点在上的投影是点.若,则曲线的离心率是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据投影以及得出,设,得出关系式,再联立曲线方程求出点坐标,将其代入关系式中即可.
【详解】因为点在上的投影是点,所以,
因为,所以,
设,则(*)
又由,得,
代入(*)式得,得,
故曲线的离心率是.
故选:B
4.(多选)已知圆:,直线:,则下列说法正确的是( )
A.直线恒过定点 B.直线被圆截得的弦最长时,
C.直线被圆截得的弦最短时, D.直线被圆截得的弦最短弦长为
【答案】ABC
【分析】对于A:根据直线过定点分析判断;对于B、C、D:根据题意结合圆的性质运算求解.
【详解】对于选项A:直线的方程可化为,
令,解得,
所以直线恒过定点,故A正确;
对于选项B:因为,即点在圆内,
当直线过圆心时,直线被圆截得的弦长最长,
此时,解得,故B正确;
对于选项C:当直线时,直线被圆截得的弦长最短,
直线的斜率为,,
由,解得,故C正确;
对于选项D:此时直线的方程是,
圆心到直线的距离为,
可得,
所以最短弦长是,故D错误.
故选:ABC.
5.(多选)已知是椭圆的焦点三角形,椭圆在点处的切线与直线所成角的大小是,则( )
A.的周长为
B.的面积为
C.若是上的动点,则
D.若是上的动点,则
【答案】AD
【分析】应用椭圆定义得出周长判断A,应用焦点三角形计算求解判断B,应用两角差正切公式结合不等式判断C,应用点到直线距离计算判断D.
【详解】的周长为,A正确;
根据椭圆的光学性质,与直线所成角的大小也是,从而,则的面积为,B错误;
设在第一象限,则,由得,于是,得,
设,当时,,则,当且仅当时取最大角,C错误;
由C选项,根据点到直线的距离公式,D正确.
故选:AD.
6.(多选)抛物线的准线方程为,过焦点的直线交抛物线于,两点,则( )
A.的方程为
B.的最小值为
C.过点且与抛物线仅有一个公共点的直线有且仅有2条
D.过点分别作的切线,交于点,则直线的斜率满足
【答案】BD
【分析】求出抛物线方程判断A;设出直线的方程并与抛物线方程联立,结合抛物线定义及均值不等式计算判断B;设出过点M的直线方程,与抛物线方程联立求解判断C;求导并结合选项B的信息求解判断D作答.
【详解】对于A;依题意,,解得,的方程为,A错误;
对于B,由选项A知,,设直线的方程为,由消去y得,
设,则有,
,当且仅当时取等号,B正确;
对于C,过点且与抛物线仅有一个公共点的直线不垂直于y轴,设此直线方程为,
由消去y得:,当时,,直线与抛物线仅只一个交点,
当时,,解得,即过点且与抛物线相切的直线有2条,
所以过点且与抛物线仅有一个公共点的直线有3条,C错误;
对于D,由求导得,由选项B知,,,
,由两式相减得:
,即,则,
于是,,即点,
所以,D正确.
故选:BD
7.已知椭圆的左、右焦点分别为,.点在上,点在轴上,,,则的离心率为_____.
【答案】
【分析】先设出点的坐标,利用向量的关系和垂直的条件,结合椭圆的性质来求解离心率即可.
【详解】设,,
,,解得,
又,,即,
把代入,得,化简得,
点在上,把代入,得,得,
又,,化简得,即,
等式两边同时除以,得,即,
令,得,解得或,
,,即.
故答案为:.
8.已知椭圆,的上顶点为,两个焦点为,短轴长是长轴长的倍.过且垂直于的直线与椭圆交于,两点,,则的周长是__________.
【答案】13
【分析】由题设易得,做出简图,分析可得直线的方程为:,且直线垂直平分,所以的周长等于的周长,等于,将直线方程与椭圆方程联立,利用弦长公式求出c,a的值,进而得解.
【详解】因为短轴长是长轴长的,故,
又,故,
故为等边三角形,为的垂直平分线,
所以,,
则的周长等于,
其中,
则的周长为,
直线的斜率为,故直线的斜率为,
故直线的方程为,
联立,得,
又,故,
设,则,
故,
解得,故,
则的周长为.
9.已知是椭圆的左焦点,过作直线交椭圆于两点,则的最小值为__________.
【答案】
【分析】设直线方程,联立方程组,根据根与系数的关系及弦长公式化简,利用均值不等式求解.
【详解】如图,
由椭圆方程可知,,
当直线斜率不为0时,设直线,,
联立,得:,
,
弦长,
,
,当且仅当,即时,等号成立,
所以 的最小值为;
当直线斜率为0时,.
综上,的最小值为.
故答案为:
10.已知椭圆的左焦点为,离心率为.
(1)求的方程;
(2)设为坐标原点,过且斜率大于 的动直线与交于P,两点,其中在第三象限,直线与的另一个交点为.
(i)若的面积是的面积的 倍,求的方程;
(ii)求的最小值.
【答案】(1)
(2)(i);(ii)
【分析】(1)根据焦点以及离心率的定义即可求解;
(2)(i)通过联立直线与椭圆方程,利用韦达定理以及三角形的面积公式即可求解;(ii)由于是直线与直线的夹角,根据列出表达式即可求解.
【详解】(1)已知椭圆的左焦点为,离心率,
则,解得,,
因此椭圆方程为.
(2)解法一:
设,点,点,其中,
联立直线与椭圆方程,得,
由韦达定理得,
由于两点在椭圆上,关于原点对称,
所以点,且,
(i)
由面积公式,,
又因为是线段的中点,所以,所以,
,
由于,得,即,
令,由与,得,
代入,得,解得,
所以,所以直线的方程为.
(ii)直线的斜率为,
于是,当且仅当时取等号,
故的最小值为.
解法二:
(i)如图所示,设直线的方程为,其中斜率,
设点,点,且,
根据椭圆的中心对称性可知,点,
联立直线与椭圆方程,得,化简得,
由韦达定理可得,
因为是关于原点的对称点,所以是线段的中点,
因此,所以,
由于,所以,
,
,
所以,即,
由于,所以简化为,
代入韦达定理,得,则,
化简得,由于,解得,
所以直线的方程为,即.
(ii)由题意,即为直线与直线的夹角,
直线即直线,方程为,
点,点,点,直线的斜率,
直线的斜率,
由于在直线上,有,
则,代入,
则,
设直线的倾斜角为,直线的倾斜角为,则,
因此,
即,
由基本不等式得,当且仅当,即时取等号,所以的最小值为.
11.已知抛物线:焦点为,直线与抛物线有且只有一个交点.
(1)求抛物线的方程;
(2)设抛物线的准线与轴交于点,过点作直线与抛物线交于两点.
(i)若的面积为4,求直线的方程;
(ii)设内切圆的半径为,求的最大值.
【答案】(1)
(2)(i)或;(ii)
【分析】(1)联立直线方程与抛物线的方程,得,由求得,从而得到抛物线的方程;
(2)(i)易得,设,代入得,.设,结合韦达定理,根据的面积,求得的值,即可得到直线的方程;(ii)利用三角形的面积公式,将表示为的函数,利用导数分析其单调性,并求得其最大值.
【详解】(1)由得,由已知可得,
所以抛物线方程为;
(2)(i)抛物线的准线方程为,所以.
设,代入得,,
设,且,则.
,所以,
所以直线l的方程为:或;
(ii)由(i)得
,
,
.
设,则
显然关于m是增函数.
令,则,
两边平方,化简整理得,此时对应的值满足题意.
由于关于m是递增函数,;,
所以当时,取得最小值,最小值为,
所以的最大值为.
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高二下期末专题复习 解析几何
班级:___________姓名:___________
【例1】若曲线上存在两点到直线的距离为6,则n的取值范围为( )
A. B. C. D.
【例2】若双曲线不存在以点为中点的弦,则该双曲线离心率的取值范围为( )
A. B. C. D.
【例3】已知双曲线的左、右焦点分别为,过点的直线与的右支交于点,,则( )
A. B. C. D.
【例4】(多选)已知正方体的棱长为 2,, 点在底面上运动. 则下列说法正确的是( )
A.当∥面时,点的轨迹长度为
B.当与底面所成角为时,点的轨迹长度为
C.点到直线的距离为,到直线的距离为,且满足时,在一条抛物线上运动
D.存在点,使得
【例5】(多选)设抛物线的焦点为,准线为,过点的直线交于,两点,以为圆心,为半径的圆交于两点.若,则( )
A. B.直线的斜率是
C. D.的面积是
【例6】已知过点的直线与抛物线交于两点,过线段的中点作直线轴,垂足为,且.
(1)求抛物线的方程;
(2)若为上异于点的任意一点,且直线与直线交于点,证明:以为直径的圆过定点.
【例7】等轴双曲线的顶点,到其渐近线的距离为过点作斜率为的直线l,l与的左、右支分别交于点A
(1)求的方程;
(2)若且求的值;
(3)过点A再作斜率为的直线交双曲线于另一点C,若满足是坐标原点求k的取值范围.
课后练习
1.已知圆,过点作圆的两条切线,则这两条切线的夹角为( )
A. B. C. D.
2.设抛物线的焦点为F,准线为l,P是抛物线上位于第一象限内的一点,过P作l的垂线,垂足为Q,若直线QF的倾斜角为,则( )
A.3 B.6 C.9 D.12
3.已知曲线分别是曲线的左、右焦点,点是曲线与在第一象限的交点,点在上的投影是点.若,则曲线的离心率是( )
A. B. C. D.
4.(多选)已知圆:,直线:,则下列说法正确的是( )
A.直线恒过定点 B.直线被圆截得的弦最长时,
C.直线被圆截得的弦最短时, D.直线被圆截得的弦最短弦长为
5.(多选)已知是椭圆的焦点三角形,椭圆在点处的切线与直线所成角的大小是,则( )
A.的周长为 B.的面积为
C.若是上的动点,则 D.若是上的动点,则
6.(多选)抛物线的准线方程为,过焦点的直线交抛物线于,两点,则( )
A.的方程为
B.的最小值为
C.过点且与抛物线仅有一个公共点的直线有且仅有2条
D.过点分别作的切线,交于点,则直线的斜率满足
7.已知椭圆的左、右焦点分别为,.点在上,点在轴上,,,则的离心率为_____.
8.已知椭圆,的上顶点为,两个焦点为,短轴长是长轴长的倍.过且垂直于的直线与椭圆交于,两点,,则的周长是__________.
9.已知是椭圆的左焦点,过作直线交椭圆于两点,则的最小值为__________.
10.已知椭圆的左焦点为,离心率为.
(1)求的方程;
(2)设为坐标原点,过且斜率大于 的动直线与交于P,两点,其中在第三象限,直线与的另一个交点为.
(i)若的面积是的面积的 倍,求的方程;
(ii)求的最小值.
11.已知抛物线:焦点为,直线与抛物线有且只有一个交点.
(1)求抛物线的方程;
(2)设抛物线的准线与轴交于点,过点作直线与抛物线交于两点.
(i)若的面积为4,求直线的方程;
(ii)设内切圆的半径为,求的最大值.
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