文档内容
秘籍 10 圆锥曲线大题归类
概率预测 ☆ ☆ ☆ ☆ ☆
题型预测 解答题☆ ☆ ☆ ☆ ☆
考向预测 定点、定值类和设点设线类问题
圆锥曲线大题和小题考察的类型不一致,但是肯定都是以基础知识为前提的情况下进行考察,所以一
般第一问考察的大多还是求圆锥曲线的函数解析式,而第二问往往考察的是直线与圆锥曲线的位置关系,
这里对于解析几何的代数问题要求就比较高,题型也相应较多,需要多加练习。
【题型一】 求根型
求根型有以下几种:
1.知道一根求另一根
2.求根公式型
3.韦达定理型
1.(2023·江西南昌·校联考模拟预测)已知抛物线 的焦点为 , 分别为 上两个
不同的动点, 为坐标原点,当 为等边三角形时, .
(1)求 的标准方程;
(2)抛物线 在第一象限的部分是否存在点 ,使得点 满足 ,且点 到直线 的距离为
2?若存在,求出点 的坐标及直线 的方程;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)存在,点 ,直线 的方程为 .【详解】(1)由对称性可知当 为等边三角形时, 两点关于 轴对称,
当 为等边三角形时, 的高为 ,
由题意知点 在 上,代入 ,得 ,解得 ,
所以 的标准方程为 .
(2)由(1)知 ,根据题意可知直线 的斜率不为0,
设直线 的方程为 , , , ,
联立 ,得 ,
所以 ,即 ,且 , ,
所以 ,
由 ,得 ,
所以 ,所以 ,即 ,
又点 在 上,所以 ,即 ,①
所以 ,解得 ,
又点 在第一象限,所以 ,所以 .
又点 到直线 的距离 ,化简得 ,②
联立①②解得 ,或 (舍去),或 (舍去).此时点 ,直线 的方程为 .
2.(2023·陕西西安·统考一模)数学家加斯帕尔·蒙日创立的《画法几何学》对世界各国科学技术的发展影
响深远.在双曲线 中,任意两条互相垂直的切线的交点都在同一个圆上,它的圆心是
双曲线的中心,半径等于实半轴长与虚半轴长的平方差的算术平方根,这个圆被称为蒙日圆.已知双曲线
的实轴长为 ,其蒙日圆方程为 .
(1)求双曲线 的标准方程;
(2)设点 关于坐标原点的对称点为 ,不过点 且斜率为 的直线与双曲线 相交于 两点,直线
与 交于点 ,求直线 的斜率值.
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)解:由题意知,双曲线 的实轴长为 ,其蒙日圆方程为 ,
可得 ,解得 ,
所以 的标准方程为: .
(2)解:设 ,直线 的方程为 ,
由 ,整理得 ,
因为直线 与 相交于 两点,
所以 ,且 ,
由点 ,当直线 的斜率均存在时,,
所以直线 的方程为 ,
直线 的方程为
两方程联立方程组,可得 ,
显然 ,可得 ,
所以 ,
当直线 的斜率不存在时,可得直线 的方程为 ,直线 的方程为 ,
则 ,所以 .
当直线 的斜率不存在时,可得直线 的方程为 ,直线 的方程为 ,则
,所以 ,即
综上可得:直线 的斜率值 .
3.(2023·广西·校联考模拟预测)已知抛物线 上一点 的横坐标为4,且 到焦点 的
距离为5,
(1)求抛物线 的方程;
(2)点 是抛物线 上异于原点 的不同的两点,且满足 ,求 的最小值.
【答案】(1)(2)
【详解】(1)解:由抛物线 ,可得准线方程为 ,
因为点 到拋物线的准线的距离为 ,且点 的横坐标为 ,
根据抛物线的定义,可得 ,解得 ,所以抛物线的方程为 .
(2)解:根据题意,设 ,联立方程组 ,解得 ,所以 ,
因为 ,可得 ,即 ,
可设 ,联立方程组 ,
整理得到 ,则 ,
所以 , ,即 ,
所以 ,
设 ,当且仅当 时等号成立,
则 ,
所以当 时, 取最小值为 .
1.(2023·贵州黔西·校考一模)已知双曲线 的离心率为 ,点 在双曲线 上.
(1)求双曲线 的方程;
(2)设 , 为 上一点, 为圆 上一点( , 均不在 轴上).直线 , 的斜
率分别记为 , ,且 ,判断:直线 是否过定点?若过定点,求出定点的坐标;若不过定
点,请说明理由.
【答案】(1)
(2) 恒过定点
【详解】(1)由双曲线离心率为 ,得 ,
所以双曲线方程为 ,
又点 在双曲线上,
即 ,
解得 , ,
所以双曲线的方程为 ;
(2)由已知得 , ,
设直线 ,点 ,
由 得 , ,则 ,即 , ,
所以
由 ,得 ,
所以
设直线 ,联立直线与圆 ,
得 , ,
则 ,即 , ,
所以 ,
所以 ,
即 ,
所以 ,
又点 在圆 上,设圆 与 轴的另一个交点为 ,
则 ,且 ,即直线 与 重合,
所以直线 恒过点 .
2.(2023·全国·模拟预测)已知椭圆 的右焦点为 ,点 , 在椭圆 上运动,
且 的最小值为 ;当点 不在 轴上时点 与椭圆 的左、右顶点连线的斜率之积为 .
(1)求椭圆 的方程;
(2)已知直线 与椭圆 在第一象限交于点 ,若 的内角平分线的斜率不存在.探究:直线
的斜率是否为定值,若是,求出该定值;若不是.请说明理由.
【答案】(1)
(2)直线 的斜率为定值 ,理由见解析
【详解】(1)设 ,椭圆 的左、右顶点坐标分别为 , ,
故 ,
即 ,则 ,
又 ,即 ,解得 ,所以 ,
即椭圆 的方程为 .
(2)联立 ,解得 或 ,又 在第一象限,所以 ,
由题意知 的内角平分线的斜率不存在,即该角平分线与 轴垂直,
设直线 的斜率为 ,则直线 的斜率为 ,
设 , ,直线 的方程为 ,即 ,由 消去 得 ,
因为 、 为直线 与椭圆的交点,所以 ,即 ,
把 换为 得 ,
所以 ,
所以 ,
所以直线 的斜率 ,即直线 的斜率为定值 .
3.(2023·甘肃武威·统考三模)已知椭圆 的长轴长为4,A,B是其左、右顶点,M
是椭圆上异于A,B的动点,且 .
(1)求椭圆C的方程;
(2)若P为直线 上一点,PA,PB分别与椭圆交于C,D两点.
①证明:直线CD过椭圆右焦点 ;
②椭圆的左焦点为 ,求 的周长是否为定值,若是,求出该定值,若不是,请说明理由.【答案】(1)
(2)①证明见解析;②定值为8.
【详解】(1)由已知得: , , ,
设 ,因为M在椭圆上,所以 ①
因为 ,
将①式代入,得 ,得 ,
所以椭圆 .
(2)①证明:设 ,则 , ,
同理可得 , ,
联立方程 ,得 , ,
则 .
同理联立方程 ,可得 , ,则 .
又椭圆的右焦点为 ,
所以 , ,
因为 ,
说明C,D, 三点共线, 即直线CD恒过 点.
②周长为定值.因为直线CD恒过 点,
根据椭圆的定义,所以 的周长为 .
【题型二】 最值型
解答圆锥曲线的最值问题的方法与策略:
1、几何转化代数法:若题目的条件和结论能明显体现几何特征和意义,则考虑利用圆锥曲线的定义、图
形、几何性质来解决;
2、函数取值法:若题目的条件和结论的几何特征不明显,则可以建立目标函数,再求这个函数的最值
(或值域),常用方法:(1)配方法;(2)基本不等式法;(3)单调性法;(4)三角换元法;(5)
导数法等,要特别注意自变量的取值范围.
3、此类问题通过联立直线方程与圆锥曲线方程的方程组,应用一元二次方程根与系数的关系进行求解,
此类问题易错点是复杂式子的变形能力不足,导致错解.
比较多的是分式型,以下几种求最值的基本方法:
(1)
(2) 与 型,可以设mx+n=t,换元,简化一次项,然后构造均值或者对勾函数求
解。
(3) 型,判别式法,或者分离常数,然后转化分子为一次,再换元求解1.已知椭圆C: 的离心率为 ,且过
(1)求C的方程.
(2)若 为 上不与 重合的两点, 为原点,且 , ,
①求直线 的斜率;
②与 平行的直线 与 交于 , 两点,求 面积的最大值.
【答案】(1) (2)① ;②
【详解】(1)由题意可得 解得 , .所以, 的方程为 .
(2)①设 ,因为 ,所以点 的坐标为 ,
又因为点 在椭圆 上,所以 ,化简可得 ,
因为 且 ,所以 ,因为 为 上不与 重合的两点,所以 ,
,
即直线 的斜率 .
②设 的方程为 ,由 ,消去 ,可得 ,
由 ,可得 ,且 , , ,
, 到直线 的距离 ,
所以 面积为 ,令
,
.令 ,解得 ,当 ,解得 ;当 ,解得 或 ,
所以 在 上单调递增,在 , 上单调递减,所以 的最大值为 ,
所以 ,即 面积的最大值为 .
2.(2021·山西大同·校考模拟预测)已知P是椭圆 上的动点,P到坐标原点的距离
的最值之比为 ,P到焦点的距离的最值之差的绝对值为2.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若D为椭圆C的弦AB的中点, ,证明: 的面积为定值.
【答案】(1) ;(2)证明见解析.
【详解】(1)由P到坐标原点的距离的最值之比为 ,得 ,
所以 .
由P到焦点的距离的最值之差的绝对值为2,
得 ,
所以 .
又 ,所以 .
所以椭圆C的方程为 .
(2)证明:当直线AB与x轴不垂直时,
设其方程为y=kx+m,易知m≠0.
联立得方程组 ,消去y并整理,得 .
由题意可知 .
设 ,
则 ,
所以 .
由 可知 .
设 ,则有 ,
.
因为点P在椭圆 上,
所以 .
整理,得 .
所以 ,
且符合 .
点 到直线y=kx+m的距离 ,
所以△PAB的面积 .
由 ,即 ,
得 .
当直线AB与x轴垂直时,由于 ,不妨设 ,则 ,
所以 , ,
所以 的面积 .
综上可知,△PAB的面积为定值 .
3.(2023·上海黄浦·统考二模)已知双曲线 的中心在坐标原点,左焦点 与右焦点 都在 轴上,离心
率为 ,过点 的动直线 与双曲线 交于点 、 .设 .
(1)求双曲线 的渐近线方程;
(2)若点 、 都在双曲线 的右支上,求 的最大值以及 取最大值时 的正切值;(关于求 的最
值.某学习小组提出了如下的思路可供参考:①利用基本不等式求最值;②设 为 ,建立相应数量
关系并利用它求最值;③设直线l的斜率为k,建立相应数量关系并利用它求最值).
(3)若点 在双曲线 的左支上(点 不是该双曲线的顶点,且 ,求证: 是等腰三角形.且
边的长等于双曲线 的实轴长的2倍.
【答案】(1)(2) ,
(3)证明见解析
【详解】(1)设双曲线方程为 ,焦距为 ,
由 ,所以 ,所以双曲线的渐近线方程为 .
(2)由(1)可得 , ,所以双曲线 的方程为 ,
设 , ,因为点 、 都在双曲线 的右支上,
所以 ,
所以 ,当且仅当 时取等号,即 ,
当 时 ,所以 ,
所以 轴且 ,
又双曲线 的方程为 ,即 ,由 ,解得 ,
可知 ,又 ,所以 ,
.(3)设直线 的方程为 ,将它代入 ,可得 ,
设 , ,
可得 , ,
由 ,可得 ,
故 ,
又 、 同号,所以 ,即 ,
所以 ,解得 ,
此时直线 的斜率的绝对值为 ,可知直线 与双曲线的两支都相交,
又 ,所以 ,
则 ,它等于双曲线实轴长的 倍,此时 ,
所以 是等腰三角形.1.(2023·新疆喀什·统考模拟预测)已知抛物线C: 的焦点为F,且F与圆M:
上点的距离的最小值为3.
(1)求p;
(2)若点P在圆M上,PA,PB是抛物线C的两条切线,A,B是切点,求三角形PAB面积的最值.
【答案】(1)
(2) PAB面积的最大值为 ,最小值为 .
【详解】(1)由点 到圆M上的点的距离的最小值为
解得 .
(2)由(1)知,抛物线的方程为 ,即 ,则 .
设切点 , ,则易得直线PA: ,直线PB: ,
从而得到 .
设直线AB: ,联立抛物线方程,消去y并整理,得 ,
则 ,即 ,且 , ,故 .因为 ,
点P到直线AB的距离 ,所以 ,①
又点 在圆M: 上,
故 ,代入①得, ,
而 ,故当 时, ,
故当 时, .
2.(2023春·吉林·高二东北师大附中校考阶段练习)已知焦点在 轴上的椭圆 ,
离心率为 ,且过点 ,不过椭圆顶点的动直线 与椭圆 交于 、 两点,求:
(1)椭圆 的标准方程;
(2)求三角形 面积的最大值,并求取得最值时直线 、 的斜率之积.
【答案】(1) ;(2)面积最大值为1,斜率之积为-4.
【详解】因为椭圆 离心率为 ,可设方程为 ,
过点 ,所以 ,
所以椭圆 的标准方程为 .
(2)设 ,
联立 ,得 ,①
,
∴ ,
又点O到直线AB的距离为 ,
∴
故当 ,即 时,三角形 的面积有最大值1,此时满足①,
所以 ,
∴三角形 面积的最大值为1,此时直线 、 的斜率之积为-4.
3.(2012·全国·统考一模)已知双曲线C : (a>0),抛物线C 的顶点在原点O,C 的焦点是
1 2 2
C 的左焦点F.
1 1
(1)求证:C ,C 总有两个不同的交点;
1 2
(2)问:是否存在过C 的焦点F 的弦AB,使 AOB的面积有最大值或最小值?若存在,求直线AB的
2 1
方程与S AOB的最值,若不存在,说明理由.
【答案】(1)详见解析.
(2)详见解析.
【详解】解:(1)由双曲线方程得 ,
所以F( ,0),抛物线焦点到准线的距离 ,
1
所以抛物线: ①把①代入C 方程得: ②
1
Δ=64a2>0,所以方程②必有两个不同实根,
设为x,x,由韦达定理得xx=-a2<0,
1 2 1 2
所以②必有一个负根设为x,把x 代入①得y2= ,
1 1
所以 (因为x≠0),所以C ,C 总有两个不同交点.
1 1 2
(2)设过F( ,0)的直线AB为my=(x+ a),
1
由 得y2+4 may-12a2=0,
因为Δ=48m2a2+48a2>0,设y,y 分别为A,B的纵坐标,
1 2
则y+y= ,yy=-12a2.
1 2 1 2
所以(y-y)2=48a2(m2+1).
1 2
所以S AOB= |y-y|•|OF|= a• a• ,
1 2 1
当且仅当m=0时,S AOB的面积取最小值;
当m→+∞时,S AOB→+∞,无最大值.
所以存在过F 的直线x= 使 AOB面积有最小值6a2.
1
【题型三】 多斜率计算型
1.(2023·安徽·校联考二模)已知椭圆 的左、右顶点分别为 、 ,短轴长为
,点 上的点 满足直线 、 的斜率之积为 .
(1)求 的方程;(2)若过点 且不与 轴垂直的直线 与 交于 、 两点,记直线 、 交于点 .探究:点 是
否在定直线上,若是,求出该定直线的方程;若不是,请说明理由.
【答案】(1)
(2)点 在定直线 上
【详解】(1)解:设 ,则 ,且 ,所以, ,
则 ,
故 ①,又 ②,
联立①②,解得 , ,故椭圆 的方程为 .
(2)解:结论:点 在定直线上 .
由(1)得, 、 ,设 ,
设直线 的方程为 ,设点 、 ,
联立 ,整理得 ,
,
,
直线 的方程为 ,直线 的方程为 ,
所以, ,可得
,解得 ,
因此,点 在直线 上.
2.(2023·湖南长沙·雅礼中学校考一模)已知椭圆C: ,直线l与椭圆C交于A,B两点.
(1)点 为椭圆C上的动点(与点A,B不重合),若直线PA,直线PB的斜率存在且斜率之积为 ,
试探究直线l是否过定点,并说明理由;
(2)若 .过点O作 ,垂足为点Q,求点Q的轨迹方程.
【答案】(1)直线l过定点 ;
(2)
【详解】(1)直线 过定点 ,下面证明:
设 , , ,
又 , ,∴ ,
∴直线 过原点满足 .
又当PA两点固定时 为定值,有且仅有一个斜率值与之相乘之积为 ,
则直线 重合,则 重合,∴直线l过定点 .
(2)设 , , ,不妨设 ,
∴ , ,又点A,B在椭圆上,
∴ , ,
∴ , ,两式相加得 ,
由 ,
得 ,
∴点Q的轨迹是以点O为圆心以 为半径的圆,
∴点Q的轨迹方程为 .
3.(2023·福建福州·统考模拟预测)已知双曲线 : 的右顶点为A,О为原点,点
在 的渐近线上, 的面积为 .
(1)求 的方程;
(2)过点Р作直线 交 于M,N两点,过点N作x轴的垂线交直线AM于点G,H为NG的中点,证明:直
线AH的斜率为定值.【答案】(1)
(2)证明见解析
【详解】(1)因为点 在 的渐近线 上,所以 ,
,则 ,所以 ,故 ,
所以 的方程为 ;
(2)当直线 的斜率不存在时,直线 与双曲线只有一个交点,不符题意,
当直线 的斜率存在时,设直线 的方程为 ,
联立 ,消 得 ,
则 ,解得 且 ,
,
直线 的方程为 ,
令 ,得 ,即 ,
因为H为NG的中点,所以 ,
所以 ,
因为,
所以 ,
所以直线AH的斜率为定值.
1.(2023·全国·模拟预测)已知椭圆 的左、右焦点分别为 , ,点A在C上,
当 轴时, ;当 时, .
(1)求C的方程;
(2)已知斜率为-1的直线l与椭圆C交于M,N两点,与直线 交于点Q,且点M,N在直线 的两侧,
点 .若 ,是否存在到直线l的距离 的P点?若存在,求t的值;
若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)存在,
【详解】(1)当 轴时, ,即 ①,当 时, ,
在 中, ,由余弦定理可知,
,
即 ,
整理,可得 ,即 ②,
由①②,解得 , .
所以C的方程为 .
(2)
设直线l: ,点 , ,
令 ,则 , ,
由点M,N在直线 的两侧,可得 ,
联立 ,消去x,可得 ,
则 恒成立,
所以 , .
因为 ,所以 ,由正弦定理,得 ,
而 ,即 ,
所以 ,而 ,则 ,
所以 ,则 ,即 ,
即 ,
整理,得 ,所以 ,
因为 ,所以 ,
又 ,所以 ,
所以 .
令 ,
结合 ,解得 ,则 .
所以 时,点P到直线l的距离 .
2.(2023·安徽安庆·校联考模拟预测)已知离心率为 的椭圆 的左焦点为 ,左、
右顶点分别为 、 ,上顶点为 ,且 的外接圆半径大小为 .
(1)求椭圆 方程;
(2)设斜率存在的直线 交椭圆 于 两点( 位于 轴的两侧),记直线 、 、 、 的斜
率分别为 、 、 、 ,若 ,求 面积的取值范围.【答案】(1)
(2)
【详解】(1)根据椭圆C的离心率为 知 ,所以 ,如图,则
则在 中,可得 , ,
由正弦定理得 ,
解得 ,所以 , ,
所以椭圆C的方程为 .
(2)由条件知直线 的斜率不为0,
设直线 , , ,
联立 ,得 , 得
于是 , ,因为 , , 代入椭圆方程得 ,
所以 ,
同理 ,于是 , ,
因为 ,所以 ,
即 .
又直线l的斜率存在,所以 ,于是 ,
所以 ,即 ,
又 , ,
所以 ,
整理得 ,
所以 ,
化简整理得 ,
又P、Q位于x轴的两侧,所以 ,解得 ,
所以 ,此时直线l与椭圆C有两个不同的交点,
于是直线l恒过定点 .
当 时, , ,的面积
,
令 ,因为直线l的斜率存在,则 , ,
于是 ,
又函数 在 上单调递减,
所以 面积的取值范围为 .
3.(2023·广东湛江·统考二模)设椭圆方程为 , , 分别是椭圆的左、
右顶点,直线 过点 ,当直线 经过点 时,直线 与椭圆相切.
(1)求椭圆的方程.
(2)若直线 与椭圆交于 , (异于 , )两点.
(i)求直线 与 的斜率之积;
(ii)若直线 与 的斜率之和为 ,求直线 的方程.
【答案】(1)
(2)(i) ;(ii)
【详解】(1)依题意可得 ,
当直线 经过点 时, 的方程为 ,
代入 ,整理得 ,,
解得 ,所以椭圆的方程为 .
(2)(i)依题意可得直线 的斜率不为0,
设 , , .
由 得 ,
则
则
;
(ii)因为 ,
所以 ,又因为 ,所以 ,
则直线 的方程为 ,与 联立得 .
所以 的方程为 ,即 .【题型四】 韦达定理复杂转化型
复杂型的韦达定理转化,比较多的是与角度,面积等有关,可以借助公式转化为两两交点坐标韦达定理形
式,需要多积累多观察多总结。
1.已知 分别为椭圆 的左、右焦点,B为椭圆C短轴的端点,若 的
面积为 ,且 .(1)求椭圆C的方程;
(2)若动直线 与椭圆C交于 ,M为线段 的中点,且M在曲线
上,设O为坐标原点.求 的范围.
【答案】(1) ;(2) .
【详解】(1)由 , ,
,故椭圆C的方程为 ;
(2)联立 .
.且 , ;
设 , 依题意, ,即
化简得: ;所以在 中
因为 ,所以 , 所以 的范围为
.
2.已知椭圆 : ,圆 : 的圆心 在椭圆 上,点
到椭圆 的右焦点的距离为2. (1)求椭圆 的方程;
(2)过点 作直线 交椭圆 于 , 两点,若 ,求直线 的方程.
【答案】(1) (2) 或 .
试题解析:(1)因为椭圆 的右焦点 , ,所以 ,因为 在椭圆 上,所以
,
由 ,得 , ,所以椭圆 的方程为 .
(2)由 得: ,即 ,可得
,
①当 垂直 轴时, ,此时满足,所以此时直线 的方
程为 ;②当 不垂直 轴时,设直线 的方程为 ,由 消去 得 ,
设 , ,所以 , ,代入 可得:
,代入 , ,得 ,
代入化简得: ,解得 ,经检验满足题意,则直线 的方程为
,
综上所述直线 的方程为 或 .
3.(2023·北京东城·统考二模)已知焦点为 的抛物线 经过点 .
(1)设 为坐标原点,求抛物线 的准线方程及 的面积;
△
(2)设斜率为 的直线 与抛物线 交于不同的两点 ,若以 为直径的圆与抛物线 的准线相切,
求证:直线 过定点,并求出该定点的坐标.
【答案】(1)准线为 ,
(2)证明见解析,定点 .
【详解】(1)因为抛物线 过点 ,所以 ,即 .
故抛物线 的方程为 ,焦点 ,准线方程为 .
所以
(2)设直线 的方程为 .
由 得: ,又 有 .
设 则 , .
设 的中点为 ,则 .
所以 到准线的距离 ,
,
依题意有 ,即 ,
整理得 ,解得 ,满足 .
所以直线 过定点 .
1.(2023·四川·四川省金堂中学校校联考三模)已知椭圆 的离心率为 ,且过点
.
(1)求椭圆 的方程;
(2)设直线 与 轴交于点 ,过 作直线 交 于 两点, 交 于 两点.已知直线
交 于点 ,直线 交 于点 .试探究 是否为定值,若为定值,求出定值;若不为定值,说明理由.
【答案】(1)(2)是,1
【详解】(1)由题意, ,解得 ,
代入点 得 ,解得 ,
的方程为: ;
(2)
由题意, ,当 斜率都不为0时,设 ,
,
当 时,由对称性得 ,
当 时,联立方程 ,得
恒成立, ,
同理可得: ,
直线 方程: ,
令 ,得 ,同理: ,
,
,
当 斜率之一为0时,不妨设 斜率为0,则 ,
直线 方程: ,直线 方程: ,
令 ,得 ,
,
综上: .
2.(2023·上海松江·统考二模)已知椭圆 的左、右焦点分别为 ,离心率为 ;双曲线
的左、右焦点分别为 ,离心率为 , .过点 作不垂直于y轴的直线l交
曲线 于点A、B,点M为线段AB的中点,直线OM交曲线 于P、Q两点.(1)求 、 的方程;
(2)若 ,求直线PQ的方程;
(3)求四边形APBQ面积的最小值.
【答案】(1) ,
(2) 或
(3)2
【详解】(1)由题意可知: ,
所以 ,
解得: ,
所以椭圆方程为 ,双曲线方程为: .
(2)由(1)知 ,因为直线 不垂直与 轴,设直线 的方程为: ,设点
,则 ,
由 ,则 ,即 ,
联立: ,可得: , ,由韦达定理可得: ,
将 代入得: 解得 ,
当 时,弦 的中点 ,此时直线 的方程为: ;
当 时,弦 的中点 ,此时直线 的方程为: .
所以直线 的方程为 或 .
(3)设 的中点 ,由(2)可得 ,
且 ,点 ,
,直线 的方程为: ,
联立 可得: , ,且 ,
由双曲线的对称性,不妨取点 、 ,
所以点 到直线 的距离为: ,
点 到直线 的距离为: ,,
所以四边形 的面积为
,因为 ,
所以当 ,即 时,四边形 的面积取最小值2.
3.(2023·河北张家口·统考二模)已知双曲线 的一条渐近线为 ,右焦点为
.
(1)求双曲线 的方程;
(2)若过点 作直线 交双曲线 的右支于 两点,点 满足 ,求证:存在两个定点 ,使
得 为定值,并求出这个定值.
【答案】(1)
(2)证明见解析,
【详解】(1)由题意可得 ,即 .
又右焦点为 ,所以 ,即 ,可得 .
因此双曲线 的方程为 .(2)设点 ,
设直线 的方程为 ,与双曲线 的方程 联立,
整理得 ,
则 ,整理得 .
由根与系数的关系得 ,于是 ,
注意到 ,于是 ,解得 .
又点 满足 ,即 整理得
两式消除得 ,代入消去 得 .
因此点 的轨迹是以 为焦点,实轴长为4的双曲线的右支,
由双曲线的定义可知,存在两个定点 ,使得 .
【题型五】 线段(向量)定比型
对于形如
的线段或者向量定比分点型:
1.利用公式 ,可消去参数
2.可以直接借助韦达定理反解消去两根
1.(2023·山东泰安·统考二模)已知点 和点 之间的距离为2,抛物线
经过点N,过点M的直线l与抛物线C有两个不同的交点A,B,点E,F分别在直线, 上,且 , (O为坐标原点).
(1)求直线l的倾斜角的取值范围;
(2)求 的值.
【答案】(1)
(2)2
【详解】(1) , , , ,
将 代入 ,解得 ,
抛物线C的方程为 ,
直线l过点 ,且与抛物线C有两个不同的交点,
直线l的斜率存在且不为0,设直线l的方程为 ,
由 得, ,
且 ,即 ,
且 ,
, ,
, , 点E,F均在y轴上,
, 均与y轴相交, 直线l不过点 , ,
k的取值范围为 且 且 ,直线l的倾斜角的取值范围为 ;
(2)设 ,
M,A,B三点共线, , ,
, , , ,
由(1)知, , 且 ,
直线 的方程为 ,
令 得 ,同理可得, ,
.
2.(2023·广东·统考二模)已知A,B是抛物线E: 上不同的两点,点P在x轴下方,PA与抛物线E交于点C,PB与抛物线E交于点D,且满足 ,其中λ是常数,且 .
(1)设AB,CD的中点分别为点M,N,证明:MN垂直于x轴;
(2)若点P为半圆 上的动点,且 ,求四边形ABDC面积的最大值.
【答案】(1)证明见解析
(2)
【详解】(1)因为 ,且P,A,C共线,P,B,D共线,所以 ,
所以直线AB和直线CD的斜率相等,即 ,
设 , , , ,
则点M的横坐标 ,点N的横坐标 ,
由 ,得 ,
因式分解得 ,约分得 ,
所以 ,即 ,
所以MN垂直于x轴.
(2)设 ,则 ,且 ,
当 时,C为PA中点,则 , ,
因为C在抛物线上,所以 ,整理得 ,
当 时,D为PB中点,同理得 ,所以 是方程 的两个根,
因为 ,
由韦达定理得 , ,
所以 ,所以PM也垂直于x轴,
所以 ,
因为 ,
所以
, ,
当 时, 取得最大值 ,
所以 ,
所以四边形ABDC面积的最大值为 .
3.(2023·海南海口·校考模拟预测)已知抛物线C: 的焦点为F,点 ,且
.(1)求抛物线C的方程;
(2)过点Q作直线l交C于A,B两点,O为原点,过点A作x轴的垂线,分别与直线 , 交于点D,
E,从下面①②两个问题中选择一个作答.
①问: 是否为定值,并说明理由;
②问:在直线 上是否存在点M,使四边形 为平行四边形,并说明理由.
【答案】(1)
(2)① 为定值,理由见解析;②存在 ,只需保证 为 的中点.
【详解】(1)由题设 ,则 , ,
又 ,故 ,整理得 ,
由 ,则 ,即 .
所以抛物线C的方程 .
(2)显然直线 斜率存在且不为0,令 为 ,又 ,即 在抛物线上,
联立抛物线有: ,且 ,即 或 ,
所以 ,
直线 为 ,直线 为 ,又过A作x轴的垂线为 , ,
所以 , ,
选①: 为定值.选②:由① 知: 为 的中点,
当 , ,且 ,即 为 的中点,
此时,四边形 为平行四边形,所以存在点M,使四边形 为平行四边形.
1.(2023·安徽蚌埠·统考三模)已知 , 是双曲线 的左、右顶点, 为双曲线上与 ,
不重合的点.
(1)设直线 , 的斜率分别为 , ,求证: 是定值;
(2)设直线 与直线 交于点 , 与 轴交于点 ,点 满足 ,直线 与双曲线 交于点
(与 , , 不重合).判断直线 是否过定点,若直线 过定点,求出该定点坐标;若直线
不过定点,请说明理由.
【答案】(1)证明见解析
(2)直线MN过定点
【详解】(1)设 ,由题意 ,且 ,
所以(2)设 , , ,BN的斜率为 ,由 知:
,由(1)知: 所以
设MN: ,与双曲线 联立,
得: ,
所以 ,
所以 ,
即 ﹐
则
整理得 ,解得 或 (舍),
故直线MN过定点 .
2.(2023·福建莆田·统考二模)如图,正六边形 的边长为2.已知双曲线 的焦点为A,D,两
条渐近线分别为直线 .
(1)建立适当的平面直角坐标系,求 的方程;
(2)过A的直线l与 交于M,N两点, ,若点P满足 ,证明:P在一条定直
线上.
【答案】(1)(2)证明见解析
【详解】(1)依题意,以直线 为 轴,线段 的中垂线为 轴,建立平面直角坐标系,如图,
因为在正六边形 中, 为正三角形, , ,
设双曲线 的方程为 ,
由已知得 的渐近线方程为 ,所以 ,
又焦距 ,所以 ,
又由 ,则 ,从而 ,
所以双曲线 的方程为 .
(2)依题意,设 ,
当直线 为 轴时,不失一般性,则 ,
又由(1)知 ,故 ,
所以 ,从而 ,
则 ,即 ,解得 ;
当直线 不为 轴时,设 的方程为 ,由 可知 ,联立 ,消去 ,得 ,
则 , ,
因为 ,所以 ,
消去 ,得 ,
所以 ,
从而 ,
又 也在直线 上,
所以点 在定直线 上.
3.(2023·湖南岳阳·统考一模)已知直线 : 和直线 : ,过动点E作平行 的直线交 于
点A,过动点E作平行 的直线交 于点B,且四边形OAEB(O为原点)的面积为4.
(1)求动点E的轨迹方程;
(2)当动点E的轨迹的焦点在x轴时,记轨迹为曲线 ,若过点 的直线m与曲线 交于P,Q两点,
且与y轴交于点N,若 , ,求证: 为定值.
【答案】(1) 或 ;
(2)证明见解析.
【详解】(1)设 ,过 且平行 的直线方程为 ,
由 得交点 的横坐标为 ,所以 ,
点到直线 的距离为 ,
所以四边形OAEB的面积为 ,
即 或 ,
故动点E的轨迹方程为 或 .
(2)由题知 的方程为 ,
设 ,、
当直线 的斜率为0时, ,
若 ,由 , ,知 ,
所以 ;
若 ,由 , ,知 ,
所以 ;
当直线m的斜率不为0时,设直线m的方程为 (显然 ),
则 ,即 ,
因为 , ,
所以 ,
解得
由 消 并整理得 ,因为直线m与曲线 有两个交点,
则在 且判别式 时有 且
所以 ,
即证得 为定值 .
【题型六】 求轨迹方程型
求轨迹方程的常见方法有:
①直接法,设出动点的坐标 ,根据题意列出关于 的等式即可;
②定义法,根据题意动点符合已知曲线的定义,直接求出方程;
③参数法,把 分别用第三个变量表示,消去参数即可;
④逆代法,将 代入 .
1.(2023·江苏常州·校考二模)已知过点 的直线 与双曲线 : 的左右两支分别交于 、
两点.
(1)求直线 的斜率 的取值范围;
(2)设点 ,过点 且与直线 垂直的直线 ,与双曲线 交于 、 两点.当直线 变化时,
恒为一定值,求点 的轨迹方程.
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)当 时,显然符合题意,当 时,设直线 的方程为 ,其中 ,设 、 ,
与双曲线方程联立可得 ,
因为直线 与双曲线交于不同的两支,所以 ,又 ,
所以 ,解得 ,即 ,所以 且 ,解得 或 ,
综上可得 ;
(2)由(1)知,因为 ,
所以 ,
设 ,则直线 的方程为: ,设 ,
直线 与双曲线方程联立可得 ,
即 ,
所以 ,
所以 ,
得 ,
又因为 ,
所以 ,当 时,
即 时, 为定值 ,
所以 或 ,又因为 ,
所以点 的轨迹方程为 .
2.(2023·四川成都·成都七中校考模拟预测)已知椭圆 , , 为C的左右焦点.
点 为椭圆上一点,且 .过P作两直线与椭圆C相交于相异的两点A,B,直线PA、
PB的倾斜角互补,直线AB与x,y轴正半轴相交.
(1)求椭圆C的方程;
(2)点M满足 ,求M的轨迹方程.
【答案】(1)
(2)【详解】(1)因为 ,所以 ,即 ,
把 代入 ,得 ,所以 ,
故椭圆C的方程为 ;
(2)由题意,直线AB斜率存在,不妨设其方程为 ,
设点 ,
联立椭圆方程 ,得 ,
其中 ,则 ,
所以 ,
因为直线 、 的倾斜角互补,所以 ,
所以 ,化简得 ,
即 ,
所以 ,若 ,此时直线AB过点P,不合题意舍去;
故 ,所以 ,所以直线AB方程为 ,
设 ,因为 ,所以M为AB的中点,
所以 ,则 ,
消去m得 ,又 ,且 ,所以 ,
所以 ,所以点M的轨迹方程为 .3.(2023·四川宜宾·统考三模)已知点 在 轴右侧,点 、点 的坐标分别为 、 ,直线 、
的斜率之积是 .
(1)求点 的轨迹 的方程;
(2)若抛物线 与点 的轨迹 交于 、 两点,判断直线 是否过定点?若过定点,求出
定点坐标;若不过定点,请说明理由.
【答案】(1)
(2)直线 过定点,定点为
【详解】(1)解:设点 , ,
因为直线 、 的斜率之积是 ,所以, .
整理可得 ,因此,点 的轨迹 的方程为 .
(2)解:设 、 ,
由 得 , ,可得 ,
由韦达定理可得 , ,因为 , ,所以, ,
因为 ,
所以,直线 的方程为 ,
即 ,
所以,直线 过定点 .
1.(2023·宁夏石嘴山·平罗中学校考模拟预测)平面内动点 与定点 的距离和它到定直线 的
距离之比是 .
(1)求点 的轨迹 的方程;
(2)过点 作两条互相垂直的直线 分别交轨迹 于点 和 ,求四边形 面积 的最小值.
【答案】(1)
(2)【详解】(1)设 ,由题意有 且 ,
化简得 ,即 .
(2)当其中一条直线的斜率不存在时,则 、 一条为长轴长、另一条为过 的通径长,
令 ,则 ,可得 ,故通径长为 ,而长轴长为 ,易得 .
当 直线的斜率存在且不为0时,设直线 的斜率为 ,则直线 为 ,
,化简整理得 ,
设 ,则 ,
,
,则直线 的斜率为 ,同理 ,
,
令 ,则 ,当 ,即
时等号成立,而 ,则四边形 面积 的最小值为 .
2.(2023·广东·统考模拟预测)已知圆O的方程为 ,P为圆上动点,点F坐标为 ,连
OP,FP.过点P作直线FP的垂线l,线段FP的中垂线交OP于点M,直线FM交l于点A.
(1)求点A的轨迹方程;
(2)记点A的轨迹为曲线C,过点 作斜率不为0的直线n交曲线C于不同两点S,R,直线 与直
线n交于点H,记 . ,问: 是否为定值?若是,求出该定值;若不是,请说明理由.
【答案】(1)
(2)1;理由见解析
【详解】(1)记 , 则 为 的中点, 为 中点,
所以 ,
,
,
所以点 的轨迹是长轴长为4,焦距为2的椭圆,
所以点 的轨迹方程为 ;(2)设 到直线 的距离为 ,设 , , ,
, ,
,
设直线 ,令 , ,
进而 ,
联立 ,消去 ,得 ,
所以 , , ,
所以 ,
所以 是定值为1.
3.(2023·河南·校联考模拟预测)已知点 是圆 : 上的任意一点,点 ,线
段 的垂直平分线交 于点 .
(1)求动点 的轨迹 的方程;(2)设 , ,过点 的直线 与轨迹 交于 , 两点(不与 轴重合),直线 与直
线 交于点 .求证: .
【答案】(1) ;
(2)证明见解析.
【详解】(1)圆 : 的圆心 ,半径 ,
依题意, ,
因此动点 的轨迹 是以点 , 为左右焦点且长轴长为4的椭圆,
长半轴长 ,半焦距 ,则短半轴长 ,
所以椭圆 的方程为 .
(2)依题意,设直线 的方程为 ,由 消去x得: ,设 , ,
则 , ,显然有 ,
直线 的斜率 ,直线 的方程为 , ,
直线 的斜率 ,直线 的斜率 ,
,
于是 , , 三点共线,所以 .
【题型七】 定点、定值
求定值问题常见的方法有两种:
(1)从特殊入手,求出定值,再证明这个值与变量无关.
(2)直接推理、计算,并在计算推理的过程中消去变量,从而得到定值.
直线过定点问题或圆过定点问题,通常要设出直线方程,与圆锥曲线联立,得到两根之和,两根之积,再
表达出直线方程或圆的方程,结合方程特点,求出所过的定点坐标.
1.(2023·河北邯郸·统考二模)已知双曲线 ( , )过 , ,
, 四个点中的三个点.
(1)求双曲线 的方程;
(2)若直线 与双曲线 交于 , 两点,且 ,求证:直线 经过一个不在双曲线 上的定点,并求出该定点的坐标.
【答案】(1)
(2)证明见解析,定点的坐标为
【详解】(1)根据双曲线的对称性可知 , 关于 轴对称,
所以 , 必同时在双曲线上,而 不可能在双曲线 上.
则双曲线还经过点 ,则 ,
将点 代入,可得 .
所以双曲线 的方程为 .
(2)(ⅰ)当直线 的斜率存在时,
设直线 的方程为 , , ,
联立 ,整理得, .
由 得 (*),
且 , ,
因为 ,所以 , ,
因为 ,所以 ,即 ,
所以 ,
即 ,所以 ,
化简得 ,即 ,
所以 或 ,且均满足(*),
当 时,直线 的方程为 ,
直线 过定点 ,即点 ,不符合题意,舍去;
当 时,直线 的方程为 ,
直线 过定点 ,符合题意.
(ⅱ)当直线 的斜率不存在时,设 的方程为 ,
由 ,解得 ,
依题意,因为 , ,
所以 ,即 ,
所以 ,即 ,
解得 (舍)或 ,
所以直线 的方程为 ,直线 过点 ,
综上所述,直线 经过一个不在双曲线 上的定点,定点的坐标为 .
2.(2023·浙江·统考二模)已知双曲线 ,点 是双曲线 的左顶点,点 坐标为 .
(1)过点 作 的两条渐近线的平行线分别交双曲线 于 , 两点.求直线 的方程;(2)过点 作直线 与椭圆 交于点 , ,直线 , 与双曲线 的另一个交点分别是点 ,
.试问:直线 是否过定点,若是,请求出该定点坐标;若不过定点,请说明理由.
【答案】(1)
(2)直线 过定点
【详解】(1)由题意,得双曲线 的渐近线方程为 ,
过 与 平行的直线方程为 ,由 ,解得 ,
过 与 平行的直线方程为 ,由 ,解得 ,
∴直线 的方程为 .
(2)直线 过定点.
由已知,易知过 的直线斜率存在且不为 ,直线 , 斜率存在且不为 ,
设直线 , 的直线方程分别为 和 , .
由 ,得 ,解得 ,则 .同理 ,则 .
又 , , 三点共线,而 ,
故 ,解得 .
设 , ,则 , ,
∴ ,
即
化简整理,得 (*),
易知直线 斜率存在,设直线 的方程 ,
由 ,消去 整理,得 ,
∴当 且 时,
有 , ,
代入(*)化简,解得 ,
即 ,故 或 .
当 时, ,经过点 ,不合题意,
当 时, ,经过点 ,满足题意.
因此直线 过定点 .3.(2023·福建·统考模拟预测)已知圆 ,直线 过点 且与圆 交于点B,C,BC
中点为D,过 中点E且平行于 的直线交 于点P,记P的轨迹为Γ
(1)求Γ的方程;
(2)坐标原点O关于 , 的对称点分别为 , ,点 , 关于直线 的对称点分别为 , ,过
的直线 与Γ交于点M,N,直线 , 相交于点Q.请从下列结论中,选择一个正确的结论并给予
证明.
① 的面积是定值;② 的面积是定值:③ 的面积是定值.
【答案】(1)
(2)结论③正确,证明见解析
【详解】(1)由题意得, , .
因为D为BC中点,所以 ,即 ,
又 ,所以 ,
又E为 的中点,所以 ,
所以 ,
所以点P的轨迹 是以 , 为焦点的椭圆(左、右顶点除外).设 ,其中 , .
则 , , , .
故 .
(2)解法一:结论③正确.下证: 的面积是定值.
由题意得, , , , ,且直线 的斜率不为0,
可设直线 , , ,且 , .
由 ,得 ,
所以 , ,
所以 .
直线 的方程为: ,直线 的方程为: ,
由 ,得 ,
,解得 .
故点Q在直线 ,所以Q到 的距离 ,
因此 的面积是定值,为 .
解法二:结论③正确.下证: 的面积是定值.
由题意得, , , , ,且直线 的斜率不为0,
可设直线 , , ,且 , .
由 ,得 ,
所以 , ,
所以 .
直线 的方程为: ,直线 的方程为: ,
由 ,
得,
故点Q在直线 ,所以Q到 的距离 ,
因此 的面积是定值,为 .
解法三:结论③正确.下证: 的面积是定值.
由题意得, , , , ,且直线 的斜率不为0.
(i)当直线 垂直于x轴时, ,由 ,得 或 .
不妨设 , ,
则直线 的方程为: ,直线 的方程为: ,
由 ,得 ,所以 ,
故Q到 的距离 ,此时 的面积是 .(ii)当直线 不垂直于x轴时,设直线 , , ,且 , .
由 ,得 ,
所以 , .
直线 的方程为: ,直线 的方程为: ,
由 ,得
.
下证: .
即证 ,即证 ,
即证 ,
即证 ,
上式显然成立,
故点Q在直线 ,所以Q到 的距离 ,
此时 的面积是定值,为 .
由(i)(ii)可知, 的面积为定值.
解法四:结论③正确.下证: 的面积是定值.由题意得, , , , ,且直线 的斜率不为0,
可设直线 , , ,且 , .
由 ,得 ,
所以 , .
直线 的方程为: ,直线 的方程为: ,
因为 ,所以 ,
故直线 的方程为: .
由 ,得
,
解得 .
故点Q在直线 ,所以Q到 的距离 ,
因此 的面积是定值,为 .【点睛】方法点睛:(一)极点与极线的代数定义;已知圆锥曲线G: ,则
称点P( , )和直线l: 是圆锥曲线G的一对极点和极线.事实
上,在圆锥曲线方程中,以 替换 ,以 替换x(另一变量y也是如此),即可得到点P( , )对应
的极线方程.特别地,对于椭圆 ,与点P( , )对应的极线方程为 ;对于双曲线
,与点P( , )对应的极线方程为 ;对于抛物线 ,与点P( , )对应
的极线方程为 .即对于确定的圆锥曲线,每一对极点与极线是一一对应的关系.
(二)极点与极线的基本性质、定理
①当P在圆锥曲线G上时,其极线l是曲线G在点P处的切线;
②当P在G外时,其极线l是曲线G从点P所引两条切线的切点所确定的直线(即切点弦所在直线);
③当P在G内时,其极线l是曲线G过点P的割线两端点处的切线交点的轨迹.
1.(2023·上海徐汇·统考二模)已知椭圆 : 的左、右焦点分别为 , ,直线 :
与椭圆C交于M、N两点(M点在N点的上方),与y轴交于点E.
(1)当 时,点A为椭圆C上除顶点外任一点,求 的周长;
(2)当 且直线 过点 时,设 , ,求证: 为定值,并求出该值;
(3)若椭圆 的离心率为 ,当 为何值时, 恒为定值;并求此时 面积的最大值.
【答案】(1)(2)证明见解析,
(3) ;
【详解】(1)当 时,椭圆 : , 的周长为 ;
(2)当 且直线 过点 时,椭圆 : ,直线斜率存在, ,
联立 ,消去 得: ,
恒成立,
设 , ,则 ,
由 ,点 的横坐标为0,
考虑向量横坐标得到 , , 从而 ,
,所以 为定值3;(3) ,解得 ,故椭圆方程 ,联立 ,
消元得 ,
,即 ,
设 , ,则 , ,
则
,
当 为定值时,即与 无关,故 ,得 ,
此时 ,
又点 到直线 的距离 ,
所以 ,
当且仅当 ,即 时,等号成立,
经检验,此时 成立,所以 面积的最大值为1 .
2.(2023·全国·模拟预测)已知椭圆 的离心率为 ,左、右焦点分别为 , ,
且 .
(1)求椭圆 的方程;
(2)已知直线 与椭圆 交于 两点,证明:在 轴上存在定点 ,使得直线 , 关于
轴对称.【答案】(1)椭圆 的方程为 ;
(2)在 轴上存在点 ,使得直线 , 关于 轴对称.
【详解】(1)设椭圆 的半焦距为 ,
因为椭圆 的离心率为 ,所以 ,
因为 ,所以 ,
又 ,所以 ,
所以椭圆 的方程为 ;
(2)联立 ,消 ,得 ,
方程 的判别式 ,
设 ,则 ,
设 轴上存在点 ,使得直线 , 关于 轴对称,
则 ,
所以 ,
所以 ,
所以在 轴上存在点 ,使得直线 , 关于 轴对称.3.(2023·甘肃白银·甘肃省靖远县第一中学校联考二模)已知椭圆 的离心率是 ,
是椭圆C上一点.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)过点 的直线l与椭圆C交于A,B(异于点P)两点,直线PA,PB的斜率分别是 , ,试问
是否为定值?若是,求出该定值;若不是,请说明理由.
【答案】(1)
(2)是,
【详解】(1)设椭圆C的焦距为2c,
由题意可得 ,解得 , ,
故椭圆C的标准方程为: .
(2)由题意可知直线l的斜率不为0,设直线 , , ,
联立 ,整理得 ,
则 ,
, ,
因为 ,所以 , ,
所以
.
故 为定值,该定值为 .
高考模拟练习
1.(2023·上海奉贤·统考二模)已知椭圆 : , , .椭圆 内部的一点
,过点 作直线 交椭圆于 ,作直线 交椭圆于 . 、 是不同的两点.
(1)若椭圆 的离心率是 ,求 的值;
(2)设 的面积是 , 的面积是 ,若 , 时,求 的值;(3)若点 , 满足 且 ,则称点 在点 的左上方.求证:当 时,点 在点
的左上方.
【答案】(1) 的值为 或
(2)1
(3)证明见解析
【详解】(1)因为椭圆 的离心率是 .
当 时, ,得 ;
当 时, ,得 ;
所以 的值为 或 ;
(2)由题意,直线 的斜率 存在,直线 的斜率 存在,
,直线 的方程 ,设 .
则 .
,直线 的方程 ,设 .
则 .
由图, ,
注意到 ,则 .
又 ,同理可得.则
(3)由题意,直线 的斜率 存在,直线 的斜率 存在,
,直线 的方程 ,设 .
则 .
,直线 的方程 ,设 .
则 .
则
.又在椭圆内部,则 ,故 .
又根据题意知 ,所以 .所以当 时,点 在点 的左上方.
2.(2023·上海闵行·统考二模)已知O为坐标原点,曲线 : 和曲线 : 有
公共点,直线 : 与曲线 的左支相交于A、B两点,线段AB的中点为M.
(1)若曲线 和 有且仅有两个公共点,求曲线 的离心率和渐近线方程;
(2)若直线OM经过曲线 上的点 ,且 为正整数,求a的值;
(3)若直线 : 与曲线 相交于C、D两点,且直线OM经过线段CD中点N,求证: .
【答案】(1) ,
(2)
(3)证明见解析
【详解】(1)因为曲线 和 有且仅有两个公共点,
所以曲线 和 的两公共点为左右顶点,
则 ,曲线 的半焦距 ,
所以曲线 的离心率 ,
渐近线方程为 ;(2)联立 ,得 ,
设 ,则 ,
所以 , ,
故直线OM的方程为 ,依题意直线OM经过点 ,
代入得 ,则 ,所以 ,
因为直线 与曲线 的左支相交于两点,故 ,
得 ,则 ,所以 ,
又曲线 和 有公共点,所以 ,所以 ,
又 为正整数,所以 ,
所以 ;
(3)由(2)可得 ,
同理,联立直线 : 与曲线 : ,
可得 ,
因为 ,所以 ,
又因为 ,所以 ,
即 .
圆锥曲线中取值范围问题的五种求解策略:
(1)利用圆锥曲线的几何性质或判别式构造不等关系,从而确定参数的取值范围;
(2)利用已知参数的范围,求新的参数的范围,解这类问题的核心是建立两个参数之间的等量关系;
(3)利用隐含的不等关系建立不等式,从而求出参数的取值范围;
(4)利用已知的不等关系建立不等式,从而求出参数的取值范围;
(5)利用求函数值域的方法将待求量表示为其他变量的函数,求其值域,从而确定参数的取值范围.
3.(2023·广东深圳·统考二模)已知双曲线: ,点M为双曲线C右支上一点,A、B为双曲线C
的左、右顶点,直线 与y轴交于点D,点Q在x轴正半轴上,点E在y轴上.
(1)若点 , ,过点Q作BM的垂线l交该双曲线C于S,T两点,求 的面积;
(2)若点M不与B重合,从下面①②③中选取两个作为条件,证明另外一个成立.① ;②
;③ .注:若选择不同的组合分别解答,则按第一个解答计分.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【详解】(1)由已知可得, , .
因为点 ,直线 的斜率为 ,
所以直线 的垂线 的方程为 ,
整理可得, .
设点 , ,联立直线 与双曲线的方程 可得, ,
则 ,且 ,
所以, .
原点 到直线 的距离为 ,
所以, 的面积为 .
(2)
①②为条件,③为结论
令点 , ,且 ,
因为 三点共线,所以 .
又 ,所以点 的坐标为 ,
所以直线 的斜率为 .
又 ,所以 .
设点 ,因为直线 的斜率 ,
所以 ,
所以 ;
①③为条件,②为结论
令点 , ,且 ,
因为 三点共线,所以 .
又 ,所以点 的坐标为 ,
又 ,点Q在x轴正半轴上,所以 ,
所以 .
又 ,
所以 ,
所以, ;
②③为条件,①为结论
令点 , ,且 ,不妨设 .
因为 三点共线,
所以 ,且 .
因为 ,点Q在x轴正半轴上,所以 .因为 ,所以 .
又 ,
所以, ,且 ,
所以, ,即 .
4.(2023·上海崇明·统考二模)已知椭圆Γ: ,点 分别是椭圆Γ与 轴的交
点(点 在点 的上方),过点 且斜率为 的直线 交椭圆 于 两点.
(1)若椭圆 焦点在 轴上,且其离心率是 ,求实数 的值;
(2)若 ,求 的面积;
(3)设直线 与直线 交于点 ,证明: 三点共线.
【答案】(1)
(2)
(3)证明见解析
【详解】(1)依题意, ,解得 (负数舍去).
(2) 的直线经过 ,则直线方程为: ;
,则椭圆的方程为: .
设 联立直线和椭圆方程: ,消去 得到 ,解得 ,则 ,故 ,于是 .
依题意知, 为椭圆的下顶点,即 ,由点到直线的距离, 到 的距离为: .
故
(3)设 联立直线和椭圆方程: ,得到 ,由
,得到直线 方程为: ,令 ,解得 ,即
,又 , ,为说明 三点共线,只用证 ,即证:
,下用作差法说明它们相等:
,而 ,
, ,于是上
式变为: .由韦达定理, ,于是 ,故 ,命题得
证.
5.(2023·江苏南京·统考二模)已知拋物线 和圆 .
(1)若抛物线 的准线与 轴相交于点 , 是过 焦点 的弦,求 的最小值;
(2)已知 , , 是拋物线 上互异的三个点,且 点异于原点.若直线 , 被圆 截得的弦长都为
2,且 ,求点 的坐标.
【答案】(1)
(2) 或
【详解】(1)拋物线 的焦点为 ,准线为 ,则 ,
设 方程为 , , ,
由 ,消去 整理得 ,所以 , ,
所以 , ,
则
,当且仅当 时取等号,
即 的最小值为 .(2)设 , , ,
则 , ,
圆 的圆心为 ,半径 ,
所以 ,则 ,
同理可得 ,
所以 、 为方程 的两根,
所以 ,又 ,所以 ,
所以 ,即 ,解得 ,
所以 点坐标为 或 .6.(2023·湖北·模拟预测)如图,在矩形 中, , , , , , 分别是矩形四条
边的中点, , 分别是线段 , 上的动点,且满足 .设直线 与 相交于点 .
(1)证明:点 始终在某一椭圆上,并求出该椭圆的标准方程;
(2)设 , 为该椭圆上两点, 关于直线 的对称点为 ,设 ,且直线 , 的倾斜角
互补,证明: 为定值.
【答案】(1)证明见解析,
(2)证明见解析.
【详解】(1)由题意 , , ,设 , , .
直线 的方程为 ,①
直线 的方程为 ,②
联立①②,得 ,
即 ,整理得 .
因为 ,所以 ,因此得到 .
这就证明了点 在椭圆上,椭圆的标准方程为 .(2)因为 ,所以 在椭圆 上.
记 .设 , ,则 ,
故 .
因为直线 , 的倾斜角互补,所以 ,③
即 .④
由 , ,
得 ,所以 .⑤
同理,由 , ,
得 .⑥
⑤ ⑥,并结合③,可得 .
整理得 .⑦
④ ⑦,得 ,
故 .
所以 ,即 为定值.7.(2023·辽宁大连·统考一模)已知双曲线 上的所有点构成集合 和
集合 ,坐标平面内任意点 ,直线 称为点
关于双曲线 的“相关直线”.
(1)若 ,判断直线 与双曲线 的位置关系,并说明理由;
(2)若直线 与双曲线 的一支有2个交点,求证: ;
(3)若点 ,点 在直线 上,直线 交双曲线 于 , ,求证: .
【答案】(1)直线 与双曲线 相切,理由见解析
(2)证明见解析
(3)证明见解析
【详解】(1)直线 与双曲线 相切.理由如下:
联立方程组 ,
∴ ①,
∵ ,
∴ ,即 ,代入①得,
,
∴ ,
∴直线 与双曲线 相切.
(2)由(1)知 ,
∵直线 与双曲线 的一支有2个交点,则 ,∴ ,
∴ ,
∵ ,
∴ ,
∴ .
(3)设 , ,设 , ,
∵ ,
∴ ,则 ,
代入双曲线 ,利用 在 上,
即 ,整理得 ,
同理得关于 的方程 .
即 、 是 的两根,
∴ ,
∴ .
8.(2023·河北沧州·统考模拟预测)已知 , ,动点 关于 轴的对称点为 ,直线
与 的斜率之积为 .
(1)求点 的轨迹 的方程;(2)设点 是直线 上的动点,直线 , 分别与曲线 交于不同于 , 的点 , ,过点 作
的垂线,垂足为 ,求 最大时点 的纵坐标.
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)由题意得 ,且 ,
, ,所以 ,
整理得曲线 .
(2)
设 , , ,
若直线 平行于 轴,根据双曲线的对称性,可知点 在 轴上,不符合题意,
故设直线 : ,代入曲线 中,得 ,
则 , ,则 ,
由 ,A, 三点共线得 ,即 ,
同理,由 ,B, 三点共线得 ,消去 ,得 ,
即 ,
得 ,
得 ,
即对任意 , ,都有 成立,
故 或 ,
若 ,由 , 可得:
所以 即 ,矛盾,故 ,
所以 .
所以直线 : 恒过点 ,
则点 的轨迹是以 为直径的圆,其方程为 ,
当 与 重合时, 最大,此时 轴, : , .
所以当 最大时,点 的纵坐标为 .
9.(2023·四川绵阳·统考三模)过点 的直线 与拋物线 交于点 , ( 在第
一象限),且当直线 的倾斜角为 时, .
(1)求抛物线的方程;(2)若 ,延长 交抛物线 于点 ,延长 交 轴于点 ,求 的值.
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)由题意直线l的斜率 ,所以l得方程为 ,
联立方程 ,解得 , ,
由弦长公式得: ,
,解得 , 抛物线方程为 ;
(2)由(1)知:抛物线方程为 ,设 ,直线l的方程为
,显然 时存在的,
如图:
联立方程 ,得 , , ① ,
直线MB的方程为: ,即 ,
, ②,
直线PN的方程为: ,令 得 , ,
, ,
由①②得: ;
综上,抛物线方程为 , .
10.(2023·河北张家口·统考一模)如图,抛物线 与圆 交于A,B,
C,D四点,直线AC与直线BD交于点E.
(1)请证明E为定点, 并求点E的坐标;
(2)当 的面积最大时,求抛物线M的方程.
【答案】(1)证明见解析,
(2)
【详解】(1)证明:设 , ,则 , .
由 得 ,
则有
解得 .又 ,所以 .
由圆与抛物线的对称性可知,点 在 轴上,设 .直线 的方程为 ,
则 ,所以 .
又 ,得 ,
所以 ,所以 为定点,坐标为 .
(2)由题意知 的面积与 的面积相等,设 的面积为 .
如图,连接AD,BC,AB,CD四边形ABCD为等腰梯形,其面积为 ,
则
由(1)知 , , ,
所以 ,
所以
,
当 时, 的最大值为6,这时抛物线 的方程为 .