当前位置:首页>文档>2024年高考数学一轮复习(新高考版)第8章 §8.9 圆锥曲线压轴小题突破练[培优课]_02高考数学_新高考复习资料_2024年新高考资料_一轮复习资料_2024年高考数学一轮复习讲义(新高考版)

2024年高考数学一轮复习(新高考版)第8章 §8.9 圆锥曲线压轴小题突破练[培优课]_02高考数学_新高考复习资料_2024年新高考资料_一轮复习资料_2024年高考数学一轮复习讲义(新高考版)

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2024年高考数学一轮复习(新高考版)第8章 §8.9 圆锥曲线压轴小题突破练[培优课]_02高考数学_新高考复习资料_2024年新高考资料_一轮复习资料_2024年高考数学一轮复习讲义(新高考版)
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公众号:高中试卷君 §8.9 圆锥曲线压轴小题突破练 题型一 离心率范围问题 例1 (1)已知F是椭圆+=1(a>b>0)的右焦点,若直线x=与x轴的交点为A,在椭圆上存在 点P满足线段AP的垂直平分线过点F,则椭圆的离心率的取值范围是( ) A. B. C.[-1,1] D. 答案 D 解析 由题意,椭圆上存在点P,使得线段AP的垂直平分线过点F,即F点到P点与A点 的距离相等, 又|FA|=-c=,|PF|∈[a-c,a+c], ∴∈[a-c,a+c], ∴ac-c2≤b2≤ac+c2, ∴ ∴又∵e∈(0,1), ∴e∈. (2)(2022·哈尔滨模拟)已知双曲线的方程是-=1(a>0,b>0),点F ,F 为双曲线的两个焦点, 1 2 以FF 为直径的圆与双曲线相交于点P(点P在第一象限),若∠PFF≤,则双曲线离心率的 1 2 1 2 取值范围是( ) A. B.[+1,+∞) C. D.(1,+1] 答案 D 解析 由题意=sin∠PFF≤sin =, 1 2 所以0<|PF|≤c, 2 又|PF|2+|PF|2=4c2, 1 2 即(|PF|+2a)2+|PF|2=4c2, 2 2 所以4c2≤(c+2a)2+c2,整理得2a2+2ac-c2≥0, 所以e2-2e-2≤0,又e>1,故解得1|PF|, 1 2 1 2 由椭圆和双曲线的定义可得 得 设|FF|=2c, 1 2 因为∠FPF=, 1 2 由余弦定理得 |FF|2=|PF|2+|PF|2-2|PF||PF|cos∠FPF, 1 2 1 2 1 2 1 2 即4c2=(a+a)2+(a-a)2-2(a+a)(a-a)cos , 1 2 1 2 1 2 1 2 整理得a+3a=4c2, 故+=4. 又4=+≥2=, 即2≥,所以ee≥, 1 2 即ee 的最小值为, 1 2 当且仅当=, 即e=,e=时,等号成立. 1 2 (2)已知椭圆C:+=1(a>b>0),点P是C上任意一点,若圆O:x2+y2=b2上存在点M,N, 使得∠MPN=120°,则C的离心率的取值范围是( ) A. B. C. D. 答案 C 解析 连接OP,当P不为椭圆的上、下顶点时, 设直线PA,PB分别与圆O切于点A,B,∠OPA=α, ∵存在M,N使得∠MPN=120°, ∴∠APB≥120°,即α≥60°, 公众号:高中试卷君公众号:高中试卷君 又α<90°, ∴sin α≥sin 60°, 连接OA,则sin α==≥, ∴|OP|≤. 又P是C上任意一点, 则|OP| ≤, max 又|OP| =a,∴a≤, max 则由a2=b2+c2,得e2≤, 又0b>0),其左、右焦点分别为F ,F ,其离心 1 2 率e=,点P为该椭圆上一点,且满足∠FPF =,已知△FPF 的内切圆半径为r=,则该 1 2 1 2 椭圆的长轴长为( ) A.2 B.4 C.6 D.12 答案 D 解析 由e=, 得=,即a=2c.① 在△FPF 中,根据椭圆的定义及焦点三角形的面积公式, 1 2 得 =b2tan =r(2a+2c), 即b2=(a+c),② 由a2=b2+c2,③ 联立①②③,得c=3,a=6,b=3, 所以该椭圆的长轴长为2a=2×6=12. (2)(2022·石家庄模拟)已知双曲线C:-=1(a>0,b>0),过原点O的直线交C于A,B两点 (点B在右支上),双曲线右支上一点P(异于点B)满足BA·BP=0,直线PA交x轴于点D,若 ∠ADO=∠AOD,则双曲线C的离心率为( ) A. B.2 C. D.3 答案 A 解析 如图,BA·BP=0, 公众号:高中试卷君公众号:高中试卷君 ∴BA⊥BP,令k =k, AB ∵∠ADO=∠AOD, ∴k =-k =-k, AP AB 又BA⊥BP,∴k =-, PB 依题意,k ·k =, PB PA ∴-·(-k)=, ∴=1,即e=. 思维升华 焦点三角形的面积公式:P为椭圆(或双曲线)上异于长轴端点的一点,且∠FPF 1 2 =θ, 则椭圆中 =b2·tan , 双曲线中 =. 周角定理:已知A,B为椭圆(或双曲线)上关于原点对称的两点,点P为椭圆(或双曲线)上异 于A,B的任一点, 则椭圆中k ·k =-, PA PB 双曲线中k ·k =. PA PB 跟踪训练2 (1)如图,F ,F 是椭圆C :+y2=1与双曲线C 的公共焦点,A,B分别是 1 2 1 2 C ,C 在第二、四象限的公共点.若四边形AFBF 为矩形,则C 的离心率是( ) 1 2 1 2 2 A. B. C. D. 答案 D 解析 设双曲线C 的方程为-=1, 2 则有a+b=c=c=4-1=3. 又四边形AFBF 为矩形, 1 2 所以△AFF 的面积为btan 45°=, 1 2 即b=b=1. 所以a=c-b=3-1=2. 故双曲线的离心率e===. (2)设椭圆+=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F ,F ,上、下顶点分别为A,B,直线AF 与 1 2 2 该椭圆交于A,M两点,若∠FAF=90°,则直线BM的斜率为( ) 1 2 A. B. C.-1 D.- 公众号:高中试卷君公众号:高中试卷君 答案 B 解析 ∵∠FAF=90°, 1 2 ∴△FAF 为等腰直角三角形, 1 2 ∴b=c,∴a2=2b2=2c2, ∴=,且∠AFO=45°, 2 ∴k =-1, MA 又k ·k =-=-, MA MB ∴k =. MB 命题点2 抛物线中二级结论的应用 例3 (1)(2022·“四省八校”联考)已知抛物线y2=4x过焦点F的直线与抛物线交于A,B两 点,则2|AF|+|BF|的最小值为( ) A.2 B.2+3 C.4 D.3+2 答案 D 解析 因为p=2, 所以+==1, 所以2|AF|+|BF|=(2|AF|+|BF|) =3++ ≥3+2 =3+2, 当且仅当|BF|=|AF|时,等号成立, 因此2|AF|+|BF|的最小值为3+2. (2)(2023·长沙模拟)已知抛物线C:y2=16x,倾斜角为的直线l过焦点F交抛物线于A,B两 点,O为坐标原点,则△ABO的面积为________. 答案 64 解析 方法一 (常规解法) 依题意,抛物线C:y2=16x的焦点为F(4,0), 直线l的方程为x=y+4. 由 消去x,整理得y2-16y-64=0. 设A(x,y),B(x,y), 1 1 2 2 则y+y=16,yy=-64. 1 2 1 2 公众号:高中试卷君公众号:高中试卷君 S =|y-y|·|OF|=2 △OAB 1 2 =2=64. 方法二 (活用结论) 依题意,抛物线y2=16x,p=8. 又l的倾斜角α=. 所以S ===64. △OAB 思维升华 与抛物线的焦点弦有关的二级结论: 若倾斜角为α的直线l经过抛物线y2=2px(p>0)的焦点,且与抛物线相交于A(x ,y),B(x , 1 1 2 y)(y>y)两点,则 2 1 2 ①焦半径|AF|=x+=, 1 |BF|=x+=, 2 ②焦点弦长|AB|=x+x+p=, 1 2 ③S =(O为坐标原点), △OAB ④xx=,yy=-p2, 1 2 1 2 ⑤+=, ⑥以AB为直径的圆与准线相切,以FA为直径的圆与y轴相切. 跟踪训练3 已知A,B是过抛物线y2=2px(p>0)焦点F的直线与抛物线的交点,O是坐标原 点,且满足AB=3FB,S =|AB|,则|AB|的值为( ) △OAB A. B. C.4 D.2 答案 A 解析 如图,不妨令直线AB的倾斜角为α,α∈, ∵AB=3FB, ∴F为AB的三等分点, 令|BF|=t,则|AF|=2t, 由+=, 得+=⇒t=p, ∴|AB|=3t=p, 又|AB|=, ∴=p⇒sin α=, 公众号:高中试卷君公众号:高中试卷君 又S =|AB|, △OAB ∴=|AB|, 即=·p⇒p=2, ∴|AB|=. 题型三 圆锥曲线与其他知识的综合 例4 (多选)油纸伞是中国传统工艺品,至今已有1 000多年的历史,为宣传和推广这一传 统工艺,某市文化宫于春分时节开展油纸伞文化艺术节.活动中,某油纸伞撑开后摆放在户 外展览场地上,如图所示,该伞的伞沿是一个半径为1的圆,圆心到伞柄底端的距离为1, 阳光照射油纸伞在地面上形成了一个椭圆形的影子(春分时,该市的阳光照射方向与地面的 夹角为60°),若伞柄底端正好位于该椭圆的左焦点位置,则( ) A.该椭圆的离心率为 B.该椭圆的离心率为2- C.该椭圆的焦距为 D.该椭圆的焦距为2-1 答案 BC 解析 sin(60°+45°)=sin 60°cos 45°+cos 60°sin 45°=, 如图,A,B分别是椭圆的左、右顶点,F 是椭圆的左焦点,BC是圆的直径,D为圆的圆心. 1 因为|BD|=|DF|=1,DF⊥BC,所以|BF|=, 1 1 1 设椭圆的长轴长为2a,焦距为2c,则a+c=. 因为∠A=60°,∠B=45°,|BC|=2,|AB|=2a, 由正弦定理得=, 解得a=, 所以c=-a=, 所以==2-,2c=. 思维升华 高考对圆锥曲线的考查,经常出现一些与其他知识交汇的题目,如与平面向量交 汇、与三角函数交汇、与不等式交汇、与导数交汇等等,这些问题的实质是圆锥曲线问题, 体现出数学的应用性. 跟踪训练4 (多选)(2022·福州质检)如图为陕西博物馆收藏的国宝——唐·金筐宝钿团花纹金 公众号:高中试卷君公众号:高中试卷君 杯,杯身曲线内收,巧夺天工,是唐代金银细作的典范.该杯的主体部分可以近似看作是双 曲线C:-=1(a>0,b>0)的右支与直线x=0,y=4,y=-2围成的曲边四边形ABMN绕y 轴旋转一周得到的几何体,若该金杯主体部分的上口外直径为,下底外直径为,双曲线 C 与坐标轴交于D,E两点,则( ) A.双曲线C的方程为-=1 B.双曲线-x2=1与双曲线C共渐近线 C.存在一点,使过该点的任意直线与双曲线C有两个交点 D.存在无数个点,使它与D,E两点的连线的斜率之积为3 答案 ABD 解析 依题意可知M,N, 对于A,将M,N的坐标分别代入-=1, 得解得a2=3,b2=9, 所以双曲线C的方程为-=1, 其渐近线为y=±x,故A正确; 对于B,由-x2=1, 可知其渐近线为y=±x,故B正确; 对于C,由双曲线的性质可知,渐近线与双曲线没有交点,与渐近线平行的直线与双曲线有 一个交点,故不存在点,使过该点的任意直线与双曲线C有两个交点,故C错误; 对于D,设双曲线上一点P(x,y),y≠0, 0 0 0 则-=1,即y=3x-9, 由题可知D(-,0),E(,0), 则k =, PD k =, PE k ·k =·==3, PD PE 即存在无数个点,使它与D,E两点的连线的斜率之积为3,故D正确. 公众号:高中试卷君公众号:高中试卷君 课时精练 1.已知F ,F 是椭圆的两个焦点,满足MF1·MF2=0的点M总在椭圆内部,则椭圆离心率 1 2 的取值范围是( ) A.(0,1) B. C. D. 答案 C 解析 ∵MF1·MF2=0, ∴点M的轨迹是以FF 为直径的圆,其半径r=c, 1 2 依题意,该圆总在椭圆内部, ∴c0,b>0)的左、右焦点分别为F ,F ,直线l:y 1 2 =kx(k≠0)与C交于M,N两点,且四边形MF NF 的面积为8a2.若点M关于点F 的对称点 1 2 2 为M′,且|M′N|=|MN|,则C的离心率是( ) A. B. C.3 D.5 答案 B 解析 如图,由对称性知MN与FF 互相平分, 1 2 ∴四边形MF NF 为平行四边形, 2 1 ∵F 为MM′的中点,且|MN|=|M′N|, 2 ∴NF ⊥MF , 2 2 ∴MF NF 为矩形, 2 1 ∴ =4a2, 又 ==4a2, 即b2=4a2,∴c2-a2=4a2, 即c2=5a2,∴e==. 3.已知双曲线C的中心在坐标原点,其中一个焦点为F(-2,0),过F的直线l与双曲线C 交于A,B两点,且AB的中点为N(-3,-1),则C的离心率为( ) A. B. C. D. 答案 B 公众号:高中试卷君公众号:高中试卷君 解析 由F,N两点的坐标得直线l的斜率k=1. ∵双曲线一个焦点为(-2,0),∴c=2. 设双曲线C的方程为-=1(a>0,b>0), 则a2+b2=4. ∵k =k =1,且k =, AB NF ON ∴k ·k ==, AB ON 即a2=3b2, 易得a2=3,b2=1,c2=4, ∴双曲线C的离心率e==. 4.已知F是抛物线C:y2=4x的焦点,过点F作两条相互垂直的直线l ,l ,直线l 与C相 1 2 1 交于A,B两点,直线l 与C相交于D,E两点,则|AB|+|DE|的最小值为( ) 2 A.16 B.14 C.12 D.10 答案 A 解析 如图,设直线l 的倾斜角为θ,θ∈, 1 则直线l 的倾斜角为+θ, 2 由抛物线的焦点弦弦长公式知 |AB|==, |DE|==, ∴|AB|+|DE|=+==≥16, 当且仅当sin 2θ=1,即θ=时,等号成立,即|AB|+|DE|的最小值为16. 5.(多选)已知双曲线C:x2-=1的左、右焦点分别为F ,F ,点P在双曲线C的右支上, 1 2 若∠FPF=θ,△PFF 的面积为S,则下列命题正确的是( ) 1 2 1 2 A.若θ=60°,则S=4 B.若S=4,则|PF|=2 2 C.若△PFF 为锐角三角形,则S∈(4,4) 1 2 D.若△PFF 的重心为G,随着点P的运动,点G的轨迹方程为9x2-=1 1 2 答案 ACD 解析 由x2-=1,得a2=1,b2=4,则a=1,b=2,c=, 焦点△PFF 的面积公式S==,将θ=60°代入可知S=4,故A正确; 1 2 当S=4时,θ=90°,由可得|PF|=2,故B错误; 2 公众号:高中试卷君公众号:高中试卷君 当∠FPF =90°时,S=4,当∠PFF =90°时,S=4,因为△PFF 为锐角三角形,所以 1 2 2 1 1 2 S∈(4,4),故C正确; 设G(x,y),P(x ,y)(x>1),则x-=1(x>1),由题设知F(-,0),F(,0),则所以点G的 0 0 0 0 1 2 轨迹方程为9x2-=1,故D正确. 6.(多选)(2022·济宁模拟)设椭圆C:+=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F ,F ,上、下顶点 1 2 分别为A,A,点P是C上异于A,A 的一点,则下列结论正确的是( ) 1 2 1 2 A.若C的离心率为,则直线PA 与PA 的斜率之积为- 1 2 B.若PF⊥PF,则△PFF 的面积为b2 1 2 1 2 C.若C上存在四个点P使得PF⊥PF,则C的离心率的取值范围是 1 2 D.若|PF|≤2b恒成立,则C的离心率的取值范围是 1 答案 BD 解析 设P(x,y), 0 0 所以+=1, 因为e==, 所以a=2c, 所以a2=b2, 所以 =-=-, 所以A错误; 若PF⊥PF,△PFF 的面积为b2tan =b2, 1 2 1 2 所以B正确; 若C上存在四个点P使得PF⊥PF, 1 2 即C上存在四个点P使得△PFF 的面积为b2, 1 2 所以·2c·b>b2, 所以c>b,所以c2>a2-c2, 故e∈, 所以C错误; 若|PF|≤2b恒成立,所以a+c≤2b, 1 所以a2+c2+2ac≤4b2=4(a2-c2), 所以5e2+2e-3≤0, 故00)的焦点F(1,0)且与抛物线交于A,B两点,则|AF|-的最小值 为________. 答案 2-2 公众号:高中试卷君公众号:高中试卷君 解析 方法一 已知=1,即p=2, 所以抛物线的方程为y2=4x, 若直线l与x轴重合,则该直线与抛物线只有一个交点,不符合题意; 设直线l的方程为x=my+1,A(x,y),B(x,y). 1 1 2 2 联立可得y2-4my-4=0, 则 所以+=+=+ == ==1. 所以=1-, 则|AF|-=|AF|-2=|AF|+-2≥2-2=2-2, 当且仅当|AF|=时,等号成立,故|AF|-的最小值为2-2. 方法二 因为=1,所以p=2, 又+=, 所以+=1, 所以=1-, 因为|AF|-=|AF|-2 =|AF|+-2 ≥2-2, 当且仅当|AF|=时,等号成立, 所以|AF|-的最小值为2-2. 8.(2023·苏州模拟)如图,一个酒杯的内壁的轴截面是抛物线的一部分,杯口宽4 cm,杯深 8 cm,称为抛物线酒杯. (1)在杯口放一个表面积为36π cm2的玻璃球,则球面上的点到杯底的最小距离为_____ cm; (2)在杯内放入一个小的玻璃球,要使球触及酒杯底部,则玻璃球的半径的取值范围为 ____________(单位:cm). 答案 (1)6 (2) 解析 因为杯口放一个表面积为36π cm2的玻璃球,所以球的半径为3 cm, 又因为杯口宽4 cm, 公众号:高中试卷君公众号:高中试卷君 所以|AB|=4,|C A|=|C B|=3,C D⊥AB, 1 1 1 所以|AD|=|BD|=2, 所以|C D|===1, 1 所以|DE|=2, 又因为杯深8 cm,即|OD|=8, 故最小距离为|OD|-|DE|=6, 如图1所示,建立直角坐标系,易知B(2,8),设抛物线的方程为y=mx2, 所以将B(2,8)代入,得m=1, 故抛物线方程为y=x2, 图1 图2 当杯内放入一个小的玻璃球,要使球触及酒杯底部,如图2,设玻璃球轴截面所在圆的方程 为x2+(y-r)2=r2, 依题意,需满足抛物线上的点到圆心的距离大于等于半径恒成立,即≥r, 则有x2(x2+1-2r)≥0恒成立, 解得1-2r≥0,可得0