文档内容
专题 23 圆锥曲线
【考纲要求】
1、掌握椭圆的定义、几何图形、标准方程,掌握椭圆的简单几何性质(范围、对称性、顶点、离心率).
2、掌握双曲线定义、几何图形和标准方程,知道双曲线简单(范围、对称性、顶点、离心率、渐近线).
3、掌握抛物线的定义、几何图形、标准方程及简单几何性质.
一、椭圆及相关问题
【思维导图】
【考点总结】
一、椭圆的定义及标准方程
1.定义
平面内与两个定点F ,F 的距离的和等于常数(大于|FF|)的点的轨迹叫做椭圆.这两个定点叫做椭圆
1 2 1 2
的焦点,两焦点间的距离叫做椭圆的焦距.
集合P={M||MF |+|MF |=2a,|FF|=2c,其中a>0,c>0,且a,c为常数}。
1 2 1 2
(1)若a>c,则M点的轨迹为椭圆。
(2)若a=c,则M点的轨迹为线段FF。
1 2
(3)若a<c,则M点不存在。
2.标准方程
中心在坐标原点,焦点在x轴上的椭圆的标准方程为:+=1(a>b>0);
中心在坐标原点,焦点在y轴上的椭圆的标准方程为:+=1(a>b>0).
二、椭圆的标准方程和几何性质
标准方程 +=1(a>b>0) +=1(a>b>0)
图形
-a≤x≤a -b≤x≤b
范围
-b≤y≤b -a≤y≤a
性质 对称性 对称轴:坐标轴;对称中心:原点
A(-a,0),A(a,0) A(0,-a),A(0,a)
1 2 1 2
顶点
B(0,-b),B(0,b) B(-b,0),B(b,0)
1 2 1 2轴 长轴AA 的长为2a;短轴BB 的长为2b
1 2 1 2
焦距 |FF|=2c
1 2
离心率 e=∈(0,1)
a,b,c
c2=a2-b2
的关系
二、双曲线及相关问题
【思维导图】
【考点总结】
一、双曲线的定义及标准方程
1.定义
在平面内到两定点F ,F 的距离的差的绝对值等于常数(小于|FF|且大于零)的点的轨迹(或集合)叫做
1 2 1 2
双曲线.定点F,F 叫做双曲线的焦点,两焦点间的距离叫做焦距.
1 2
集合P={M|||MF |-|MF ||=2a,|FF|=2c,其中a、c为常数且a>0,c>0}。
1 2 1 2
(1)当a<c时,M点的轨迹是双曲线。
(2)当a=c时,M点的轨迹是两条射线。
(3)当a>c时,M点不存在。
2.标准方程
中心在坐标原点,焦点在x轴上的双曲线的标准方程为-=1(a>0,b>0);
中心在坐标原点,焦点在y轴上的双曲线的标准方程为-=1(a>0,b>0).
二、双曲线的标准方程和几何性质
-=1 -=1
标准方程
(a>0,b>0) (a>0,b>0)
图形
性质 范围 x≥a或x≤-a,y∈R x∈R,y≤-a或y≥a对称轴:坐标轴 对称轴:坐标轴
对称性
对称中心:原点 对称中心:原点
顶点坐标: 顶点坐标:
顶点
A(-a,0),A(a,0) A(0,-a),A(0,a)
1 2 1 2
渐近线 y=±x y=±x
离心率 e=,e∈(1,+∞),其中c=
线段AA 叫做双曲线的实轴,它的长|AA|=2a;
1 2 1 2
线段BB 叫做双曲线的虚轴,它的长|BB|=2b;
1 2 1 2
性质 实虚轴
a叫做双曲线的实半轴长,b叫做双曲线的虚半轴
长
三、抛物线及相关问题
【思维导图】
【考点总结】
一、抛物线的定义及标准方程
1.定义
平面内与一个定点F和一条定直线l(F∉l)的距离相等的点的轨迹叫做抛物线,点F叫做抛物线的焦点,
直线l叫做抛物线的准线。
2.标准方程
顶点在坐标原点,焦点在x轴正半轴上的抛物线的标准方程为:y2=2px(p>0);
顶点在坐标原点,焦点在x轴负半轴上的抛物线的标准方程为:y2=-2px(p>0);
顶点在坐标原点,焦点在y轴正半轴上的抛物线的标准方程为:x2=2py(p>0);
顶点在坐标原点,焦点在y轴负半轴上的抛物线的标准方程为:x2=-2py(p>0).
二、抛物线的标准方程与几何性质
y2=2px y2=-2px x2=2py x2=-2py
标准
(p>0) (p>0) (p>0) (p>0)
方程
p的几何意义:焦点F到准线l的距离
图形
顶点 O(0,0)
对称轴 y=0 x=0焦点 F F F F
离心率 e=1
准线方程 x=- x= y=- y=
范围 x≥0,y∈R x≤0,y∈R y≥0,x∈R y≤0,x∈R
开口方向 向右 向左 向上 向下
焦半径 |PF|=x+ |PF|=-x+ |PF|=y+ |PF|=-y+
0 0 0 0
【题型汇编】
题型一:椭圆
题型二:双曲线
题型三:抛物线
【题型讲解】
题型一:椭圆
一、单选题
1.(2022·全国·一模(理))已知椭圆C: 上的动点P到右焦点距离的最小值为 ,
则 ( )
A.1 B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】
根据椭圆的性质可得椭圆上的点到右焦点距离最小值为 ,即可求出 ,再根据 ,即可得解;
【详解】
解:根据椭圆的性质,椭圆上的点到右焦点距离最小值为 ,
即 ,又 ,所以 ,
由 ,所以 ;
故选:A
2.(2022·山西大附中三模(文))已知椭圆C: 的右焦点为 ,右顶点为A,
O为坐标原点,过OA的中点且与坐标轴垂直的直线交椭圆C于M,N两点,若四边形OMAN是正方形,
则C的方程为( )A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】
待定系数法去求椭圆C的方程
【详解】
由椭圆方程可知 ,由四边形OMAN是正方形可知 ,
又点M在椭圆C上,则有 ,解得 ,
又椭圆C的右焦点为 ,则 ,
结合椭圆中 ,解得 , ,则椭圆C的方程为 .
故选:A
3.(2022·湖南湘潭·三模)椭圆 的左、右焦点分别为F
1
,F
2
,过点F
1
的直线l与E交于A,
B两点,若△ABF 的周长为12,则E的离心率为( )
2
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】
由椭圆的定义,求得 ,再由 ,求得 的值,结合离心率的定义,即可求解.
【详解】
因为 的周长为 ,根据椭圆的定义可得 ,解得 ,
则 ,所以 ,则椭圆 的离心率为 .
故选:A.4.(2022·宁夏·银川一中二模(文))椭圆 的一个焦点坐标为 ,则实数m的值为
( )
A.2 B.4 C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】
由焦点坐标得到 ,求解即可.
【详解】
根据焦点坐标可知,椭圆焦点在y轴上,所以有 ,解得 .
故选:C.
5.(2022·陕西西安·二模(文))已知椭圆 的两焦点为 ,以 为边作正三角
形,若椭圆恰好平分正三角形的另两条边,则椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】
椭圆的正三角形另两边的交点分别为 ,易得 , ,由此建立 的齐次式,
进而可的结果.
【详解】
解:由题意得:设椭圆的正三角形另两边的交点分别为 ,易得 ,
故选:A
6.(2022·湖南·长沙市明德中学二模)已知 分别是椭圆 的左、右焦点,点
,点 在椭圆 上, , 分别是 的中点,且 的周长为 ,则椭圆
的方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】
因为 ,所以 三点共线,且 ,根据椭圆的定义求得 ,
设 ,根据 ,求得 ,代入椭圆的方程,求得 的值,即可求解.
【详解】
因为 ,所以 三点共线,且 ,
因为 分别为 和 的中点,
所以 ,所以 ,设 , , ,
由 ,可得 ,
求得 , ,所以 ,
因为点 在椭圆 上,所以 ,求得 , ,
所以椭圆 的方程为 .
故选:B.
二、多选题
7.(2022·江苏江苏·一模)若椭圆 的左,右焦点分别为 ,则下列 的值,能使以
为直径的圆与椭圆 有公共点的有( )
A. B.
C. D.
【答案】ABC
【解析】
【分析】
依题意可得 ,再根据 ,即可取出 的取值范围,即可得解;
【详解】解:以 为直径的圆的方程为 ,因为圆 与椭圆 有公共点,所以 ,即
,所以 ,即 ,满足条件的有A、B、C;
故选:ABC
2.(2022·湖北·黄冈中学二模)已知点 , , 是椭圆 上的动点,当 取下列哪
些值时,可以使 ( )
A.3 B.6 C.9 D.12
【答案】ABC
【解析】
【分析】
设 ,利用 求得 的最大值和最小值即可得.
【详解】
设 ,且 .
因为 ,
将 点坐标代入椭圆,得 ,所以 代入上式可得
.
所以 , .对照选项 可以取ABC.
故选:ABC.
三、解答题
1.(2022·北京·北大附中三模)已知椭圆 经过点 .
(1)求椭圆 的方程及其离心率;
(2)若 为椭圆 上第一象限的点,直线 交 轴于点 ,直线 交 轴于点 ,且有 ,求点的坐标.
【答案】(1) ,离心率为 ;
(2)
【解析】
【分析】
(1)由题意可得 ,继而求出 ,即可得方程和离心率;
(2)设 ,则 ,又由 可得 ,继而得到 ,联立即可解得 ,
的值.
(1)
依题知: ,所以 .
所以椭圆方程为 ,离心率 .
(2)
如图:
设 ,第一象限有 , ①;
由 得: ,又 , ,
因此 ②,
联立①②解得 ,故 .
2.(2022·海南海口·二模)已知椭圆 的离心率为 ,且经过点 .
(1)求C的方程;
(2)动直线l与圆 相切,与C交于M,N两点,求O到线段MN的中垂线的最大距离.
【答案】(1)
(2)
【解析】
【分析】
(1)首先根据题意列出方程组 ,再解方程组即可.
(2)当 的斜率不存在时, 到中垂线的距离为0.当 的斜率存在时,设 , ,
.根据直线与圆相切得到 ,求出中垂线得到 到中垂线的距离为 ,再利用
基本不等式即可得到答案.
(1)由题知: ,解得 .
所以 的方程为 .
(2)
当 的斜率不存在时,线段MN的中垂线为 轴,此时 到中垂线的距离为0.
当 的斜率存在时,设 , , .
因为 与圆 相切,则 到 的距离为 ,所以 .
联立方程 ,得 ,
则 ,可得 的中点为 .
则MN的中垂线方程为 ,即 .
因此 到中垂线的距离为
(当且仅当 , 时等号成立).
综上所述, 到线段MN的中垂线的最大距离为 .
题型二:双曲线
一、单选题
1.(2022·浙江·三模)双曲线 的实轴长度是( )A.1 B.2 C. D.4
【答案】D
【解析】
【分析】
由双曲线的几何性质即可得出答案.
【详解】
的 ,所以 .
故双曲线 的实轴长度是 .
故选:D.
2.(2022·安徽省舒城中学三模(理))若双曲线 (a>0,b>0)的离心率为2,则其两条渐近线
所成的锐角为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】
根据离心率可求出两条渐近线的倾斜角,从而解出.
【详解】
因为双曲线 的渐近线方程为 ,而 ,所以 ,
故两条渐近线中一条的倾斜角为 ,一条的倾斜角为 ,它们所成的锐角为 .
故选:A.
3.(2022·黑龙江·哈九中三模(文))双曲线 的渐近线方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B【解析】
【分析】
由双曲线方程可判断双曲线的焦点位置并同时求出 , ,由此可求其渐近线方程.
【详解】
由双曲线 得 ,所以渐近线方程为 ,
故选:B
4.(2022·北京·二模)已知双曲线 的一条渐近线方程为 ,则C的离心率为
( )
A. B. C.2 D.
【答案】A
【解析】
【分析】
根据已知渐近线确定双曲线参数,进而求其离心率.
【详解】
由题设双曲线渐近线为 ,而其中一条为 ,
所以 ,则 ,故C的离心率为 .
故选:A
5.(2022·北京房山·二模)双曲线 的焦点坐标为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】
根据双曲线焦点坐标公式求解即可
【详解】
双曲线 的焦点在 轴上,坐标为 ,即
故选:C6.(2022·山东烟台·三模)过双曲线 : ( , )的焦点且斜率不为0的直线交 于
A, 两点, 为 中点,若 ,则 的离心率为( )
A. B.2 C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】
先设出直线AB的方程,并与双曲线 的方程联立,利用设而不求的方法及条件 得到关于
的关系,进而求得双曲线 的离心率
【详解】
不妨设过双曲线 的焦点且斜率不为0的直线为 ,令
由 ,整理得
则 ,
则 ,由 ,可得
则有 ,即 ,则双曲线 的离心率
故选:D
二、多选题
1.(2022·河北唐山·三模)已知 为双曲线 的两个焦点, 为双曲线 上任意一点,则
( )
A. B.双曲线 的渐近线方程为
C.双曲线 的离心率为 D.【答案】CD
【解析】
【分析】
对于A,用定义即可判断,对于B,根据焦点位置即可判断,对于C,直接计算即可,对于D,因为 为
的中点,所以 ,设 可求出 的取值范围,即可判断
【详解】
双曲线 : 焦点在 轴上, , ,
对于A选项, ,而 点在哪支上并不确定,故A错误
对于B选项,焦点在 轴上的双曲线渐近线方程为 ,故B错误
对于C选项, ,故C正确
对于D选项,
设 ,则 ( 时取等号)
因为 为 的中点,所以 ,故D正确
故选:CD
三、解答题
1.(2022·河北秦皇岛·二模)已知双曲线 的左、右焦点分别为 , ,虚轴长为
,离心率为 ,过 的直线 与双曲线 的右支交于 , 两点.
(1)求双曲线 的方程;
(2)已知 ,若 的外心 的横坐标为0,求直线 的方程.
【答案】(1)(2) 或
【解析】
【分析】
(1)根据虚轴长为 ,离心率为 ,由 求解;
(2)当直线 的斜率不存在时,直线 的方程为 ,根据 外接圆的圆心 的横坐标为0,得到
判断.当直线 的斜率存在时,设直线 的方程为 ,与双曲线方程联立,根据直线 与双
曲线 的右支交于 , 两点,求得k的范围,设线段 的中点为M,利用弦长公式和
求解.
(1)
由题知
因为 ,所以 ,
故双曲线 的方程为 .
(2)
由(1)知 .
当直线 的斜率不存在时,直线 的方程为 ,则 , .
因为 为等腰三角形,且 外接圆的圆心 的横坐标为0,
所以 .因为 , ,所以 ,故此时不合题意.
当直线 的斜率存在时,设直线 的方程为 ,
联立方程组 得 ,
由
解得 ,即 或 .
设 , ,则 , ,
因为 ,
所以线段 的中点为 ,
且 .
设 ,因为 在线段 的垂直平分线上,所以 ,
得 ,即 ,故 .
因为 ,且 ,所以 ,
化简得 ,
得 或 (舍去),
所以直线 的方程为 ,
即直线 的方程为 或 .
2.(2022·宁夏·银川一中二模(理))已知双曲线 的离心率等于 ,且点
在双曲线上.
(1)求双曲线的方程;
(2)若双曲线的左顶点为 ,右焦点为 ,P为双曲线右支上任意一点,求 的最小值.
【答案】(1)
(2)-4
【解析】
【分析】
(1)直接由离心率和点代入双曲线求得 即可;
(2)先表示出 ,再通过点P横坐标的范围求出最小值.
(1)
依题 又 ,
所以 , ,故双曲线的方程为 .
(2)
由已知得 , ,设 ,于是 , ,
因此 ,
由于 ,所以当 时, 取得最小值,为 .
题型三:抛物线
一、单选题
1.(2022·湖北十堰·三模)下列四个抛物线中,开口朝左的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】
直接由抛物线的标准方程判断开口方向即可.
【详解】
抛物线 的开口朝右,抛物线 的开口朝下,抛物线 的开口朝左,抛物线 的
开口朝上.
故选:C.
2.(2022·广东惠州·一模)若抛物线 ( )上一点P(2, )到其焦点的距离为4,则抛物
线的标准方程为( )
A.y2=2x B.y2=4x C.y2=6x D.y2=8x
【答案】D
【解析】
【分析】
由抛物线的定义可解答.
【详解】
抛物线 上一点 到焦点的距离等于到其准线的距离,即为4,∴ ,解得 ,∴抛
物线的标准方程为 .故选:D.
3.(2022·陕西渭南·二模(理))抛物线 的焦点为F,点P是C上一点,若 ,则点P到
y轴的距离为( )
A.2 B.3 C.4 D.5
【答案】C
【解析】
【分析】
设出 ,由抛物线定义得到方程,求出 ,从而得到答案.
【详解】
设 ,由抛物线定义知: ,
所以 ,
即点P到y轴的距离为4
故选:C
4.(2022·江西九江·二模)已知点M为抛物线 上的动点,过点M向圆 引切
线,切点分别为P,Q,则 的最小值为( )
A. B. C. D.1
【答案】A
【解析】
【分析】
由四边形的面积可知 ,即可求解.
【详解】
如图,圆心 为抛物线的焦点 ,四边形 的面积 ,
∴ ,
∴当 最小时,即点M到准线的距离最小值为2,
∴ ,
故选: .
5.(2022·安徽马鞍山·一模(理))已知抛物线 过点 ,则其准线方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】
根据抛物准线方程定义即可求解.
【详解】
抛物线 过点 ,则所以
由抛物线的标准方程可得,抛物线的焦点位于 轴负半轴,
准线方程为 .
故选:D
6.(2022·重庆·一模)已知抛物线 的焦点为 ,准线为 ,点 在 上,直线 与 轴交于点
,且 ,则点 到准线 的距离为( )
A.3 B.4 C.5 D.6
【答案】B
【解析】
【分析】
过点 作 轴的垂线,垂足为 ,进而根据 得 ,再结合抛物线定义即可得答案.
【详解】
解:如图,过点 作 轴的垂线,垂足为 ,由题知 ,即
因为 ,所以
所以 ,所以点 到准线 的距离为 .
故选:B7.(2022·天津南开·二模)设抛物线 的焦点到双曲线 的一条渐近线的距离
为 ,到双曲线左顶点的距离为 ,则该双曲线的离心率是( )
A. B. C.2 D.
【答案】C
【解析】
【分析】
先得到抛物线 的焦点坐标,然后根据题意,利用点到直线的距离和两点间的距离求解.
【详解】
解:抛物线 的焦点为 ,
设双曲线 的一条渐近线方程为 ,
由题意得 ,解得 ,
双曲线左顶点为 ,
由题意得 ,即 ,
解得 ,
所以该双曲线的离心率是 ,
故选:C
8.(2022·陕西西安·三模(理))已知抛物线 上一点 , 为其焦点,直线 交抛
物线的准线于点 .且线段 的中点为 ,则 ( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】【分析】
设点 ,利用中点坐标公式求出 的值,可得出抛物线的方程,再将点 的坐标代入抛物线的方
程,可求得 的值.
【详解】
抛物线 的焦点为 ,准线方程为 ,
设点 ,由题意可得 ,解得 ,
所以抛物线的方程为 ,所以, ,解得 .
故选:D.
二、多选题
1.(2022·湖南常德·一模)已知抛物线 的焦点 到准线 的距离为2,则( )
A.焦点 的坐标为
B.过点 恰有2条直线与抛物线 有且只有一个公共点
C.直线 与抛物线 相交所得弦长为8
D.抛物线 与圆 交于 两点,则
【答案】ACD
【解析】
【分析】
先求出抛物线方程,对选项逐一判断即可.
【详解】
由题可知抛物线方程为
对于A,焦点 的坐标为 ,故A正确对于B,过点 有抛物线的2条切线,还有 ,共3条直线与抛物线有且只有一个交点,故B错误
对于C, ,弦长为 ,故C
正确
对于D, ,解得 ( 舍去),交点为 ,有 ,故D正确
故选:ACD
2.(2022·湖南·雅礼中学二模)在平面直角坐标系 中,点 在抛物线 上,抛物
线的焦点为 ,延长 与抛物线相交于点 ,则下列结论正确的是( )
A.抛物线的准线方程为 B.
C. 的面积为 D.
【答案】AD
【解析】
根据条件求出 ,再联立直线与抛物线求出 ,进而求出结论.
【详解】
解: 点 在抛物线 上,
,
,焦点为 ,准线为 , 对,
因为 ,
故 ,
故直线 为: ,
联立 或 ,, ,
, ,
, 错,
, 对,
的面积为 .故 错,
故选: .
三、解答题
1.(2022·江西萍乡·三模(理))已知抛物线 的顶点在坐标原点,焦点与圆 的
圆心重合, 为 上一动点,点 .若 的最小值为 .
(1)求抛物线 的标准方程;
(2)过焦点的直线 与抛物线 和圆 从左向右依次交于 四点,且满足 ,求
直线 的方程.
【答案】(1)
(2)
【解析】
【分析】(1)由圆的方程可确定焦点坐标,设抛物线为 ;过 作抛物线准线的垂线,由抛物线定
义知 的最小值即为 到准线的距离,由此构造方程求得 即可;
(2)结合抛物线焦半径公式可化简 为 ,设直线 ,与抛
物线方程联立可得韦达定理的形式,并推导得到 ,代入整理可构造方程求得 ,由此可得直线
方程.
(1)
由圆的方程知: ,则抛物线 方程可设为: ,
, 在抛物线开口内部,
过 作抛物线准线的垂线,垂足为 ,由抛物线定义知: ,
(当且仅当 三点共线时取等号),
,解得: ,
抛物线 的标准方程为: .
(2)为圆 直径, ,又 , , ,
;
由题意知:直线 斜率存在,可设 , , ,
由 得: ,则 ,
, , , ;
, ,
,
解得: , 直线 的方程为 .
【点睛】
思路点睛:本题考查直线与抛物线的综合应用问题,解题基本思路是能够利用抛物线定义,将已知中的距
离平方和转化为直线与抛物线交点坐标之间的关系,从而利用韦达定理构造方程求得变量.
2.(2022·河北秦皇岛·三模)已知抛物线 上的点 与焦点 的距离为9,点 到 轴
的距离为 .
(1)求抛物线 的方程.(2)经过点 的直线与抛物线 交于 两点, 为直线 上任意一点,证明:直线 的斜率
成等差数列.
【答案】(1) ;
(2)证明见解析.
【解析】
【分析】
(1)由条件结合抛物线的定义列方程求 即可;(2)联立方程组,利用设而不求的方法证明 即
可.
(1)
设点 ,由题意可知 ,
所以 ,解得 .
因为 ,所以 .
所以抛物线 的方程为 .
(2)
设直线 的方程为 ,
联立方程组 消去 得 ,
所以 .
设 ,则,
又因为 ,
所以 ,即直线 的斜率成等差数列.
【点睛】
解决直线与抛物线的综合问题的一般方法为设而不求法,要证明直线 的斜率成等差数列只需证
明 即可.