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专题19 抛物线中的定点、定值、定直线问题
限时:120分钟 满分:150分
一、单选题:本大题共8小题,每个小题5分,共40分.在每小题给出的选项中,只有一项是符合题目要
求的.
1.已知点 ,过点 作直线l与抛物线 相交于A,B两点,设直线PA,PB的斜率分别
为 , ,则 ( )
A. B. C.2 D.无法确定
【解析】设直线方程为 ,联立抛物线方程可得 ,
设 , ,可得 ,
则
故选:A
2.已知抛物线 的焦点为 ,点 在抛物线上(异于顶点), (点 为坐标原点),过
点 作直线 的垂线与 轴交于点 ,则 ( )
A.6 B. C.4 D.
【解析】法一:依题意,设 ,由 ,得 为 的中点且 ,
则 ,易得直线 的垂线 的方程为 .
令 ,得 ,故 ,由抛物线的定义易知 ,故 ,故选:A.
法二:特殊值法.不妨设 ,则 ,则 ,易得直线 的垂线 的方程为
.令 ,得 ,故 ,又 ,故 .故选:A.
3.过抛物线 的焦点 的直线l交抛物线 于 两点,若点P关于x轴对称的点为M,则直线
QM的方程可能为
A. B.
C. D.
【解析】由题意,抛物线 的焦点为 ,准线方程为 ,
设直线 方程为 ,联立方程 ,整理得 ,
设 ,则 , ,
过 三点向准线作垂线,垂足分别为 ,准线与 轴交于点 ,
则
而 ,所以 ,
因为 有公共点 ,所以 三点共线,即直线 一定过点 ,
由四个选项可知,只有选项 经过点 .故选:D.
4.已知直线l与抛物线 交于不同的两点A,B,O为坐标原点,若直线 的斜率之积为 ,则直线l恒过定点( )
A. B. C. D.
【解析】设直线方程为 ,
联立 ,整理得: ,
需满足 ,即 ,则 ,
由 ,得: ,
所以 ,即 ,故 ,
所以直线l为: ,当 时, ,即直线l恒过定点 ,故选:A.
5.已知抛物线 的焦点为 ,过 且不与 轴垂直的直线与抛物线相交于 、 两点, 为 轴
上一点,满足 ,则 ( )
A.为定值 B.为定值
C.不是定值,最大值为 D.不是定值,最小值为
【解析】若直线 与 轴重合,此时,直线 与抛物线 只有一个交点,不合乎题意;
由题意, ,设直线 的方程为 ,设点 、 ,
联立 可得 , ,
由韦达定理可得 ,则 ,
所以, ,
线段 的中点为 ,所以,直线 的方程为 ,在直线 的方程中,令 ,可得 ,即点 ,
所以, ,因此, .故选:A.
6.已知点 ,设不垂直于 轴的直线 与抛物线 交于不同的两点 、 ,若 轴是 的
角平分线,则直线 一定过点( )
A. B. C. D.
【解析】根据题意,直线的斜率不等于零,且直线过的定点应该在 轴上,
设直线为 ,与抛物线方程联立,消元得 ,
设 ,由 轴是 的角平分线,
∴ 且 , ,
∴ 、 的斜率互为相反数,即 ,整理得 ,即
,∴ ,解得 ,故直线过定点 .故选:A.
7.已知 、 、 是抛物线 上三个不同的点,且抛物线的焦点 是 的重心,若直线
、 、 的斜率存在且分别为 、 、 ,则 ( )
A.3 B. C.1 D.0
【解析】设 , ,则 , ,
两式相减,得 ,则 ,
设 ,同理可得 , ,
因为焦点 是 的重心,所以 ,则 ,故选:D.
8.已知抛物线的方程为 ,过其焦点F的直线交此抛物线于M.N两点,交y轴于点E,若
, ,则 ( )
A. B. C.1 D.
【解析】根据条件可得F(1,0),
则设直线MN的方程为y=k(x﹣1),M(x,y),N(x,y),
1 1 2 2
所以E(0,﹣k),联立 ,整理可得k2x2﹣(2k2+4)x+k2=0,
则x+x= ,xx=1,因为 , ,
1 2 1 2
所以λ(1﹣x)=x,λ(1﹣x)=x,即有λ= ,λ= ,
1 1 1 2 2 2 1 2
所以 .故选:D.
二、多选题:本大题共4小题,每个小题5分,共20分.在每小题给出的选项中,只有一项或者多项是符
合题目要求的.
9.如图,过点 作两条直线 和 : ( )分别交抛物线 于 , 和 ,
(其中 , 位于 轴上方),直线 , 交于点 .则下列说法正确的( )
A. , 两点的纵坐标之积为B.点 在定直线 上
C.点 与抛物线上各点的连线中, 最短
D.无论 旋转到什么位置,始终有
【解析】设点 ,
将直线l的方程 代入抛物线方程 得: .则 ,故A正确;
由题得 ,则 , ,
直线 的方程为 ,直线 的方程为 ,
消去y得 ,将 代入上式得 ,故点Q在直线 上,故B正确;
设抛物线上任一点 ,则 ,当 时, 最小,此
时 ,即 最短,故C正确;
因为 ,但 ,所以D错误.
故选:ABC.
10.已知抛物线 ,过其准线上的点 作 的两条切线,切点分别为A、B,下列说
法正确的是( )
A. B.当 时,
C.当 时,直线AB的斜率为2 D.直线AB过定点
【解析】因为 为准线上的点,所以 ,解得 ,故A错;根据抛物线方程得到 ,则 ,设切点坐标为 , ,
则 ,整理得 ,同理得 ,
所以 , 为方程 的解, ,
所以 ,则 ,故B正确;
由B选项得 ,所以 ,故C错;
由B选项得 ,又 ,联立得 ,
同理得 ,所以直线AB的方程为 ,恒过点 ,故D正确.
故选:BD.
11.已知抛物线 的焦点为 ,准线为 , 、 是 上异于点 的两点( 为坐标原点)则下列
说法正确的是( )
A.若 、 、 三点共线,则 的最小值为
B.若 ,则 的面积为
C.若 ,则直线 过定点
D.若 ,过 的中点 作 于点 ,则 的最小值为【解析】对于A选项,易知抛物线 的焦点为 ,
当直线 与 轴重合时,直线 与抛物线 只有一个公共点,不合乎题意,
设直线 的方程为 ,设点 、 ,
联立 可得 , ,
由韦达定理可得 , ,则 ,
易知 , ,所以, ,
当且仅当 时,等号成立,故 的最小值为 ,A对;
对于B选项,设点 , ,可得 ,所以, ,
则 ,所以, ,B对;
对于C选项,易知 的斜率存在,设直线 的方程为 ,
设点 、 ,由于直线 不过原点,所以, ,
联立 可得 , ,
由韦达定理可得 ,所以, ,
因为 ,则 ,解得 ,
所以,直线 的方程为 ,故直线 过定点 ,C错;
对于D选项,过点 作 于点 ,过点 作 于点 ,
设 , ,所以 ,
因为,
所以 ,则 的最小值为 ,当且仅当 时,等号成立,D对.
故选:ABD.
12.已知抛物线 , 为 轴正半轴上一点,则( )
A.存在点 ,使得过点 任意作弦 ,总有 为定值
B.不存在点 ,使得过点 任意作弦 ,有 为定值
C.存在点 ,使得过点 任意作弦 ,总有 为定值
D.不存在点 ,使得过点 任意作弦 ,有 为定值
【解析】设 , , ,
由 ,可得 ,则有 ,
所以 ,
,所以 +
,
所以当且仅当 时, ,
即存在点 ,使得 为定值 ,故A正确,B错误;
由题意可得 ,
,
所以
,
如果 为定值,则必有 ,而此方程组无解,
所以 不为定值,故C错误,D正确.
故选:AD.
三、填空题:本大题共4小题,每小题5分,共20分.把答案填在答题卡中的横线上.
13.设A、B为抛物线 上的点,且 (O为原点),则直线 必过的定点坐标为
.
【解析】设直线 的方程为 ,联立方程组 ,解得 ,即 ,
因为 ,则 的方程为 ,
联立方程组 ,解得 ,即 ,
可得直线 的方程为 ,令 ,可得 ,即直线 必经过定点 .
14.已知抛物线 和直线 ,点 为直线 上的动点(不在 轴上),以点
为圆心且过原点 的圆与直线 交于 , 两点,若直线 , 与 的另一个交点分别为 , ,记
直线 , 的斜率分别为 , ,则 .
【解析】如图,设直线 , 的方程分别为 , ,则 , ,
,
因为 为圆的直径, ,所以 .
联立 ,消去 得 , , ,同理可得 , ,
, , .15.已知AB,CD是过抛物线 焦点F且互相垂直的两弦,则 的值为
.
【解析】由题设,直线 、 的斜率一定存在,
设 为 , , ,联立抛物线方程,可得 且
,
∴ , ,而 , ,
∴ ,
由 ,设 为 , , ,联立抛物线,
可得 ,同理有 , ,∴ ,
综上, .
16.经过抛物线 的焦点 的直线交此抛物线于 , 两点,抛物线在 , 两点处的切线相交
于点 ,则点 必定在直线 上.(写出此直线的方程)
【解析】抛物线 中 ,焦点为 ,设直线 方程为 ,代入抛物线整理得
,设 , ,则 , .
由 得 ,∴过 点切线斜率为 ,切线方程为 ,即 ,
同理过 点切线方程为 ,两式相除得 ,整理得 ,
解得 ,所以点 在准线 上.四、解答题:本大题共6小题,共70分.解答应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤.
17.已知抛物线 , , 是C上两个不同的点.
(1)求证:直线 与C相切;
(2)若O为坐标原点, ,C在A,B处的切线交于点P,证明:点P在定直线上.
【解析】(1)联立 得 ,因为 在C上,则 ,
所以 ,因此直线 与C相切.
(2)由(1)知,设 ,切线 的方程为 ,切线 的方程为 ,
联立 得 ,因为 , ,所以 .
又因为 ,所以 ,
解得 ,所以 .故点P在定直线 上.
18.设抛物线 的焦点为F,过F且斜率为1的直线l与E交于A,B两点,且 .
(1)求抛物线E的方程;
(2)设 为E上一点,E在P处的切线与x轴交于Q,过Q的直线与E交于M,N两点,直线PM和PN
的斜率分别为 和 .求证: 为定值.
【解析】(1)由题意, ,直线l的方程为 ,代入 ,得 .于是
,∴焦点弦 ,解得p=2.故抛物线E的方程为 .
(2)因 在E上,∴m=2.设E在P处的切线方程为 ,代入 ,得.由 ,解得t=1,
∴P处的切线方程为y=x+1,从而得 .
易知直线MN的斜率存在,设其方程为 ,设 , .
将 代入 ,得 .
于是 , ,且 , .
∴
.
故 为定值2.
19.已知过点 的直线交抛物线 于A,B两点,且 (点O为坐标原点),M,
N,P是抛物线上横坐标不同的三点,直线MP过定点 ,直线NP过定点 .
(1)求该抛物线的标准方程;
(2)证明:直线MN过定点.
【解析】(1)设直线AB方程为 , , ,
联立得 ,消x得 ,得 , ,
因为 ,所以 ,即 , ,
所以抛物线的解析式为: .(2)设 , , ,
因为M、P、C三点共线,所以 ,即 ,①
因为N、P、D三点共线,所以 ,即 ,②
直线MN方程为: ,即 ③
由①②得 ,即 ,
代入③得 ,所以直线MN过定点 .
20.已知抛物线 的焦点为 ,准线为 ,过点 且倾斜角为 的直线交抛物线于点
(M在第一象限), ,垂足为 ,直线 交 轴于点 ,
(1)求 的值.
(2)若斜率不为0的直线 与抛物线 相切,切点为 ,平行于 的直线交抛物线 于 两点,且
,点 到直线 与到直线 的距离之比是否为定值?若是,求出此定值;若不是,请说明理
由.
【解析】(1)如图所示,过点 作 ,垂足为 交 轴于点 ,
由题得 ,所以 ,因为 ,所以△ 是等边三角形,因为 是 的中点,所以 ,故 ,
所以 , ,所以 ,所以 ,即 .
(2)由(1)可知抛物线的方程是 ,
设直线 的方程为 , ,
因为 ,所以 ,
即 ,即 .
又 ,所以 ,故 .
联立 ,消去 ,得 ,其中 ,
则 ,所以 ,所以 .
设点 到直线 和直线 的距离分别为 ,则由 得 ,
所以点 到直线 与到直线 的距离之比是定值,定值为3.
21.已知动圆 与圆 外切,与 轴相切,记圆心 的轨迹为曲线 , .
(1)求 的方程;
(2)若斜率为4的直线 交 于 、 两点,直线 、 分别交曲线 于另一点 、 ,证明:直线 过定点.
【解析】(1)设 ,动圆的半径为 ,圆 的圆心为 ,半径为1,
因为动圆 与圆 外切,可得 或 ,
化为 或 ,
所以点 的轨迹 的方程为: 或 .
(2)
证明:设直线 的方程为 ,设 , , , ,
联立 ,化为 , ,解得 .所以 , ,
△
直线 的方程为 ,与 联立,
解得 , ,所以 , .同理可得 , ,
,
所以直线 的方程为: ,
化为 ,
, ,根据对应系数相等可得 ,得 ,则 ,
所以直线 恒过定点 , .
22.已知抛物线E: (p>0),过点 的两条直线l,l 分别交E于AB两点和C,D两点.当
1 2
l 的斜率为 时,
1
(1)求E的标准方程:
(2)设G为直线AD与BC的交点,证明:点G必在定直线上.
【解析】(1)当 的斜率为 时,得 方程为 ,
由 ,消元得 , , , ;
由弦长公式得 ,
即 ,解得 或 (舍去), 满足 ,
从而 的标准方程为 .
(2)法一:因为l,l 分别交E于AB两点和C,D两点,所以直线斜率存在
1 2
设直线 的方程为 ,设 ,
由 ,消去 得 ,则 .
设直线 的方程为 ,同理 ,消去 得 可得 .
直线 方程为 ,即 ,
化简得 ,同理,直线 方程为 ,
因为 在抛物线的对称轴上,由抛物线的对称性可知,交点 必在垂直于 轴的直线上,所以只需证
的横坐标为定值即可.由 消去 ,
因为直线 与 相交,所以 ,
解得
所以点 的横坐标为2,即直线 与 的交点 在定直线 上.
法二:设直线 方程为 ,由 消去 得 ,
设 ,则 .
设直线 的方程为 ,同理可得 .
直线 方程为 ,即 ,
化简得 ,同理,直线 方程为 ,.因为 在抛物线的对称轴上,由抛物线的对称性可知,交点 必在垂直于 轴的直线上,所以只需证
的横坐标为定值即可.由 消去 ,
因为直线 与 相交,所以 ,
解得
所以点 的横坐标为2,即直线 与 的交点 在定直线 上.