2014-2018年五年真题分类第十章 圆锥曲线与方程
第十章 圆锥曲线
考点1 椭圆
1.(2018全国Ⅱ,12)已知F1,F2是椭圆C: x2a2+y2b2=1 (a>b>0)的左,右焦点,A是C的左顶点,点P在过A且斜率为36的直线上,△PF1F2为等腰三角形,∠F1F2P=120°,则C的离心率为( )
A.23 B.12 C.13 D.14
1.D 因为△PF1F2为等腰三角形,∠F1F2P=120°,所以PF2=F1F2=2c,由AP斜率为36得,tan∠PAF2=36,∴sin∠PAF2=113,cos∠PAF2=1213,由正弦定理得PF2AF2=sin∠PAF2sin∠APF2,
所以2ca+c=113sin(π3−∠PAF2)=11332⋅1213−12⋅113=25∴a=4c,e=14,选D.
2.(2017•新课标Ⅲ,10)已知椭圆C: =1(a>b>0)的左、右顶点分别为A1 , A2 , 且以线段A1A2为直径的圆与直线bx﹣ay+2ab=0相切,则C的离心率为( )
A. B. C. D.
2. A 以线段A1A2为直径的圆与直线bx﹣ay+2ab=0相切, ∴原点到直线的距离 =a,化为:a2=3b2 . ∴椭圆C的离心率e= = = .故选A.
3.(2017•浙江,)椭圆 + =1的离心率是( )
A. B. C. D.
3. B 椭圆 + =1,可得a=3,b=2,则c= = ,
所以椭圆的离心率为: = .故选B.
4.(2016·浙江,7)已知椭圆C1:+y2=1(m>1)与双曲线C2:-y2=1(n>0)的焦点重合,e1,e2分别为C1,C2的离心率,则( )
A.m>n且e1e2>1 B.m>n且e1e2<1 C.m<n且e1e2>1 D.m<n且e1e2<1
4. A [由题意可得:m2-1=n2+1,即m2=n2+2,
又∵m>0,n>0,故m>n.
又∵e·e=·=·==1+>1,∴e1·e2>1.]
5.(2016·全国Ⅲ,11)已知O为坐标原点,F是椭圆C:+=1(a>b>0)的左焦点,A,B分别为C的左,右顶点.P为C上一点,且PF⊥x轴.过点A的直线l与线段PF交于点M,与y轴交于点E.若直线BM经过OE的中点,则C的离心率为( )
A. B. C. D.
5.A [设M(-c,m),则E,OE的中点为D,则D,又B,D,M三点共线,所以=,a=3c,e=.]
6.(2014·大纲全国,6)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左、右焦点为F1、F2,离心率为,过F2的直线l交C于A、B两点.若△AF1B的周长为4,则C的方程为( )
A.+=1 B.+y2=1 C.+=1 D.+=1
6.A [由椭圆的性质知|AF1|+|AF2|=2a,|BF1|+|BF2|=2a,
∴△AF1B的周长=|AF1|+|AF2|+|BF1|+|BF2|=4,∴a=.
又e=,∴c=1.∴b2=a2-c2=2,∴椭圆的方程为+=1,故选A.]
7.(2018浙江,17)已知点P(0,1),椭圆x24+y2=m(m>1)上两点A,B满足AP=2PB,则当m=___________时,点B横坐标的绝对值最大.
7.5 设A(x1,y1),B(x2,y2),由AP=2PB得−x1=2x2,1−y1=2(y2−1),∴−y1=2y2−3,
因为A,B在椭圆上,所以x124+y12=m,x224+y22=m, ∴4x224+(2y2−3)2=m,∴x224+(y2−32)2=m4,与x224+y22=m对应相减得y2=3+m4,x22=−14(m2−10m+9)≤4,当且仅当m=5时取最大值.
8.(2016·江苏,10)如图,在平面直角坐标系xOy中,F是椭圆+=1(a>b>0)的右焦点,直线y=与椭圆交于B,C两点,且∠BFC=90°,则该椭圆的离心率是________.
8. [联立方程组解得B、C两点坐标为B,C,又F(c,0),则=,=,
又由∠BFC=90°,可得·=0,代入坐标可得:c2-a2+=0①,
又因为b2=a2-c2.代入①式可化简为=,则椭圆离心率为e===.
9.(2014·辽宁,15)已知椭圆C:+=1,点M与C的焦点不重合.若M关于C的焦点的对称点分别为A,B,线段MN的中点在C上,则|AN|+|BN|=________.
9.12 [设MN交椭圆于点P,连接F1P和F2P(其中F1、F2是椭圆C的左、右焦点),利用中位线定理可得|AN|+|BN|=2|F1P|+2|F2P|=2×2a=4a=12.]
10.(2014·安徽,14)设F1,F2分别是椭圆E:x2+=1(0
b>0)相交于A,B两点,若M是线段AB的中点,则椭圆C的离心率等于________.
11. [设A(x1,y1),B(x2,y2),分别代入椭圆方程相减得+=0,根据题意有x1+x2=2×1=2,y1+y2=2×1=2,且=-,所以+×=0,得a2=2b2,所以a2=2(a2-c2),整理得a2=2c2得=,所以e=.]
12.(2018全国Ⅲ,20)已知斜率为k的直线l与椭圆C: x24+y23=1交于A,B两点,线段AB的中点为M1 , mm>0.
(1)证明:k<−12;
(2)设F为C的右焦点,P为C上一点,且FP+FA+FB=0.证明:FA,FP,FB成等差数列,并求该数列的公差.
12.(1)设A(x1,y1),B(x2,y2),则x124+y123=1,x224+y223=1.
两式相减,并由y1-y2x1-x2=k得
x1+x24+y1+y23⋅k=0.
由题设知x1+x22=1,y1+y22=m,于是
k=-34m.①
由题设得0b>0)的左焦点为F,上顶点为B. 已知椭圆的离心率为,点A的坐标为,且.
(I)求椭圆的方程;
(II)设直线l: 与椭圆在第一象限的交点为P,且l与直线AB交于点Q. 若 (O为原点) ,求k的值.
13.(Ⅰ)设椭圆的焦距为2c,由已知有,
又由a2=b2+c2,可得2a=3b.由已知可得, , ,
由,可得ab=6,从而a=3,b=2.
所以,椭圆的方程为.
(Ⅱ)设点P的坐标为(x1,y1),点Q的坐标为(x2,y2).
由已知有y1>y2>0,故.
又因为,而∠OAB=,故.
由,可得5y1=9y2.
由方程组消去x,可得.
易知直线AB的方程为x+y–2=0,
由方程组消去x,可得.
由5y1=9y2,可得5(k+1)=,
两边平方,整理得,
解得,或.
所以,k的值为或
14.(2017•江苏,17)如图,在平面直角坐标系xOy中,椭圆E: =1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1 , F2 , 离心率为 ,两准线之间的距离为8.点P在椭圆E上,且位于第一象限,过点F1作直线PF1的垂线l1 , 过点F2作直线PF2的垂线l2 .
(Ⅰ)求椭圆E的标准方程;
(Ⅱ)若直线l1 , l2的交点Q在椭圆E上,求点P的坐标.
14. (1)设椭圆的半焦距为c.
因为椭圆E的离心率为,两准线之间的距离为8,所以, ,
解得,于是,
因此椭圆E的标准方程是.
(2)由(1)知, , .
设,因为点为第一象限的点,故.
当时, 与相交于,与题设不符.
当时,直线的斜率为,直线的斜率为.
因为, ,所以直线的斜率为,直线的斜率为,
从而直线的方程: , ①
直线的方程: . ②
由①②,解得,所以.
因为点在椭圆上,由对称性,得,即或.
又在椭圆E上,故.
由,解得; ,无解.
因此点P的坐标为
15.(2016·全国Ⅱ,20)已知椭圆E:+=1的焦点在x轴上,A是E的左顶点,斜率为k(k>0)的直线交E于A,M两点,点N在E上,MA⊥NA.
(1)当t=4,|AM|=|AN|时,求△AMN的面积;
(2)当2|AM|=|AN|时,求k的取值范围.
15.解 (1)设M(x1,y1),则由题意知y1>0.当t=4时,E的方程为+=1,A(-2,0).
由|AM|=|AN|及椭圆的对称性知,直线AM的倾斜角为.
因此直线AM的方程为y=x+2.
将x=y-2代入+=1得7y2-12y=0,解得y=0或y=,所以y1=.
因此△AMN的面积S△AMN=2×××=.
(2)由题意t>3,k>0,A(-,0),将直线AM的方程y=k(x+)代入+=1得(3+tk2)x2+2·tk2x+t2k2-3t=0.由x1·(-)=得x1=,
故|AM|=|x1+|=.
由题设,直线AN的方程为y=-(x+),故同理可得|AN|=.
由2|AM|=|AN|得=,即(k3-2)t=3k(2k-1),
当k=时上式不成立,因此t=.
t>3等价于=<0,即<0.
由此得或解得b
>0)的两个焦点与短轴的一个端点是直角三角形的三个顶点,直线l:y=-x+3与椭圆E有且只有一个公共点T.
(1)求椭圆E的方程及点T的坐标;
(2)设O是坐标原点,直线l′平行于OT,与椭圆E交于不同的两点A、B,且与直线l交于点P.证明:存在常数λ,使得|PT|2=λ|PA|·|PB|,并求λ的值.
16.(1)解 由已知,a=b,则椭圆E的方程为+=1.
由方程组得3x2-12x+(18-2b2)=0.①
方程①的判别式为Δ=24(b2-3),由Δ=0,得b2=3,
此时方程①的解为x=2,所以椭圆E的方程为+=1.点T的坐标为(2,1).
(2)证明 由已知可设直线l′的方程为y=x+m(m≠0),
由方程组可得所以P点坐标为.|PT|2=m2.
设点A,B的坐标分别为A(x1,y1),B(x2,y2).
由方程组可得3x2+4mx+(4m2-12)=0.②
方程②的判别式为Δ=16(9-2m2),
由Δ>0,解得-0, b>0)的离心率为3,则其渐近线方程为( )
A.y=±2x B.y=±3x C.y=±22x D.y=±32x
3.A ∵e=ca=3,∴b2a2=c2−a2a2=e2−1=3−1=2,∴ba=2,因为渐近线方程为y=±bax,所以渐近线方程为y=±2x,选A.
4.(2018全国Ⅲ,11)设F1,F2是双曲线C:x2a2−y2b2=1()的左、右焦点,O是坐标原点.过F2作C的一条渐近线的垂线,垂足为P.若PF1=6OP,则C的离心率为( )
A.5 B.3 C.2 D.2
4.B 由题可知PF2=b,OF2=c,∴PO=a,在Rt△POF2中,cos∠PF2O=PF2OF2=bc,
∵在△PF1F2中,cos∠PF2O=|PF2|2+|F1F2|2-|PF1|22|PF2||F1F2|=bc,∴b2+4c2-(6a)22b∙2c=bc⇒c2=3a2,∴e=3.
故选C.
5.(2018天津,7)已知双曲线的离心率为2,过右焦点且垂直于x轴的直线与双曲线交于A,B两点. 设A,B到双曲线的同一条渐近线的距离分别为和,且,则双曲线的方程为( )
A. B. C. D.
5.C 设双曲线的右焦点坐标为(c>0),则,由可得: ,不妨设: ,双曲线的一条渐近线方程为: ,
据此可得: , ,则,则,双曲线的离心率: ,据此可得: ,则双曲线的方程为.
本题选择C选项.
6.(2017•新课标Ⅱ,9)若双曲线C: ﹣ =1(a>0,b>0)的一条渐近线被圆(x﹣
2)2+y2=4所截得的弦长为2,则C的离心率为( )
A.2 B. C. D.
6. A 双曲线C: ﹣ =1(a>0,b>0)的一条渐近线不妨为:bx+ay=0,
圆(x﹣2)2+y2=4的圆心(2,0),半径为:2,双曲线C: ﹣ =1(a>0,b>0)的一条渐近线被圆(x﹣2)2+y2=4所截得的弦长为2,
可得圆心到直线的距离为: = ,解得: ,可得e2=4,即e=2.故选A.
7.(2017•新课标Ⅲ,5)已知双曲线C: ﹣ =1 (a>0,b>0)的一条渐近线方程为y= x,且与椭圆 + =1有公共焦点,则C的方程为( )
A.﹣ =1 B.﹣ =1
C.﹣ =1 D.﹣ =1
7. B 椭圆 + =1的焦点坐标(±3,0),则双曲线的焦点坐标为(±3,0),可得c=3,
双曲线C: ﹣ =1 (a>0,b>0)的一条渐近线方程为y= x,可得 ,即 ,可得 = ,解得a=2,b= ,所求的双曲线方程为: ﹣ =1.
故选B.
8.(2017·天津,5)已知双曲线 ﹣ =1(a>0,b>0)的左焦点为F,离心率为 .若经过F和P(0,4)两点的直线平行于双曲线的一条渐近线,则双曲线的方程为( )
A.=1 B.=1 C.=1 D.=1
8. B 设双曲线的左焦点F(﹣c,0),离心率e= = ,c= a,
则双曲线为等轴双曲线,即a=b,
双曲线的渐近线方程为y=± x=±x,
则经过F和P(0,4)两点的直线的斜率k= = ,
则 =1,c=4,则a=b=2 ,
∴双曲线的标准方程: ;故选B.
9.(2016·全国Ⅰ,5)已知方程-=1表示双曲线,且该双曲线两焦点间的距离为4,则n的取值范围是( )
A.(-1,3) B.(-1,) C.(0,3) D.(0,)
9.A [∵方程-=1表示双曲线,∴(m2+n)·(3m2-n)>0,解得-m20,b>0)的一条渐近线平行于直线l:y=2x+10,双曲线的一个焦点在直线l上,则双曲线的方程为( )
A.-=1 B.-=1 C.-=1 D.-=1
17.A [由题意可知,双曲线的其中一条渐近线y=x与直线y=2x+10平行,所以=2且左焦点为(-5,0),所以a2+b2=c2=25,解得a2=5,b2=20,故双曲线方程为-=1.选A.]
18.(2014·广东,4)若实数k满足00)的一个焦点,则点F到C的一条渐近线的距离为( )
A. B.3 C.m D.3m
19.A [∵双曲线的方程为-=1,焦点F到一条渐近线的距离为.]
20.(2014·重庆,8)设F1,F2分别为双曲线-=1(a>0,b>0)的左、右焦点,双曲线上存在一点P使得|PF1|+|PF2|=3b,|PF1|·|PF2|=ab,则该双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.3
20.B [由双曲线的定义得||PF1|-|PF2||=2a,又|PF1|+|PF2|=3b,所以(|PF1|+|PF2|)2-(|PF1|-|PF2|)2=9b2-4a2,即4|PF1|·|PF2|=9b2-4a2,又4|PF1|·|PF2|=9ab,因此9b2-4a2=9ab,即9--4=0,则=0,解得=,则双曲线的离心率e==.]
21.(2014·山东,10)已知a>b>0,椭圆C1的方程为+=1,双曲线C2的方程为-=1,C1与C2的离心率之积为,则C2的渐近线方程为( )
A.x±y=0 B.x±y=0 C.x±2y=0 D.2x±y=0
21.A [椭圆C1的离心率为,双曲线C2的离心率为,所以·=,所以a4-
b4=a4,即a4=4b4,所以a=b,所以双曲线C2的渐近线方程是y=±x,即x±y=0.]
22.(2014·大纲全国,9)已知双曲线C的离心率为2,焦点为F1、F2,点A在C上.若|F1A|=2|F2A|,则cos∠AF2F1=( )
A. B. C. D.
22.A [由双曲线的定义知|AF1|-|AF2|=2a,又|AF1|=2|AF2|,∴|AF1|=4a,|AF2|=2a.
∵e==2,∴c=2a,∴|F1F2|=4a.∴cos∠AF2F1=
==,故选A.]
23.(2018江苏,8)在平面直角坐标系xOy中,若双曲线x2a2−y2b2=1(a>0,b>0)的右焦点F(c,0)到一条渐近线的距离为32c,则其离心率的值是________.
23.2 因为双曲线的焦点F(c,0)到渐近线y=±bax,即bx±ay=0的距离为|bc±0|a2+b2=bcc=b,所以b=32c,因此a2=c2−b2=c2−34c2=14c2, a=12c,e=2.
24.(2017•山东,14)在平面直角坐标系xOy中,双曲线 =1(a>0,b>0)的右支与焦点为F的抛物线x2=2py(p>0)交于A,B两点,若|AF|+|BF|=4|OF|,则该双曲线的渐近线方程为________.
24. y=± x 把x2=2py(p>0)代入双曲线 =1(a>0,b>0),可得:a2y2﹣2pb2y+a2b2=0,∴yA+yB= ,∵|AF|+|BF|=4|OF|,∴yA+yB+2× =4× ,∴ =p,∴ = .∴该双曲线的渐近线方程为:y=± x.故答案为:y=± x.
25.(2017•北京,9)若双曲线x2﹣ =1的离心率为 ,则实数m=________.
25.2 双曲线x2﹣ =1(m>0)的离心率为 ,可得: ,
解得m=2.故答案为:2.
26.(2017•江苏,8)在平面直角坐标系xOy中,双曲线 ﹣y2=1的右准线与它的两条渐近线分别交于点P,Q,其焦点是F1 , F2 , 则四边形F1PF2Q的面积是________.
26.2 双曲线 ﹣y2=1的右准线:x= ,双曲线渐近线方程为:y= x,
所以P( , ),Q( ,﹣ ),F1(﹣2,0).F2(2,0).则四边形F1PF2Q的面积是: =2 .故答案为:2 .
27.(2016·山东,13)已知双曲线E:-=1(a>0,b>0),若矩形ABCD的四个顶点在E上,AB,CD的中点为E的两个焦点,且2|AB|=3|BC|,则E的离心率是________.
27.2 [由已知得|AB|=,|BC|=2c,∴2×=3×2c,又∵b2=c2-a2,整理得:2c2-3ac-2a2=0,两边同除以a2得2-3-2=0,即2e2-3e-2=0,解得e=2或e=-1(舍去).]
28.(2015·浙江,9)双曲线-y2=1的焦距是______,渐近线方程是______.
28.2 y=±x [由双曲线方程得a2=2,b2=1,∴c2=3,∴焦距为2,渐近线方程为y=±x.]
29.(2015·北京,10)已知双曲线-y2=1(a>0)的一条渐近线为x+y=0,则a=________.
29. [双曲线渐近线方程为y=±x,∴=,又b=1,∴a=.]
30.(2015·湖南,13)设F是双曲线C:-=1的一个焦点,若C上存在点P,使线段PF的中点恰为其虚轴的一个端点,则C的离心率为________.
30. [不妨设F(c,0),则由条件知P(-c,±2b),代入-=1得=5,∴e=.]
31.(2015·江苏,12)在平面直角坐标系xOy中,P为双曲线x2-y2=1右支上的一个动点.若点P到直线x-y+1=0的距离大于c恒成立,则实数c的最大值为________.
31. [双曲线x2-y2=1的渐近线为x±y=0,直线x-y+1=0与渐近线x-y=0平行,故两平行线的距离d==.由点P到直线x-y+1=0的距离大于c恒成立,得c≤,故c的最大值为.]
32.(2014·浙江,16)设直线x-3y+m=0(m≠0)与双曲线-=1(a>0,b>0)的两条渐近线分别交于点A,B.若点P(m,0)满足|PA|=|PB|,则该双曲线的离心率是________.
32. [联立直线方程与双曲线渐近线方程y=±x可解得交点为
,,而kAB=,由|PA|=|PB|,可得AB的中点与点P连线的斜率为-3,即=-3,化简得4b2=a2,所以e=.]
33.(2014·江西,20)如图,已知双曲线C:-y2=1(a>0)的右焦点为F,点A,B分别在C的两条渐近线上,AF⊥x轴,AB⊥OB,BF∥OA(O为坐标原点).
(1)求双曲线C的方程;
(2)过C上一点P(x0,y0)(y0≠0)的直线l:-y0y=1与直线AF相交于点M,与直线x=
相交于点N.证明:当点P在C上移动时,恒为定值,并求此定值.
33.(1)解 设F(c,0),因为b=1,所以c=,
直线OB的方程为y=-x,直线BF的方程为y=(x-c),解得B.
又直线OA的方程为y=x,则A,kAB==.
又因为AB⊥OB,所以·=-1,解得a2=3,故双曲线C的方程为-y2=1.
(2)证明 由(1)知a=,则直线l的方程为-y0y=1(y0≠0),即y=.
因为直线AF的方程为x=2,所以直线l与AF的交点为M;
直线l与直线x=的交点为N.
则===·,
因为P(x0,y0)是C上一点,则-y=1,代入上式得
=·=·=,
所求定值为==.
考点3 抛物线
1.(2018全国Ⅰ,8)设抛物线C:y2=4x的焦点为F,过点(–2,0)且斜率为23的直线与C交于M,N两点,则FM⋅FN=( )
A.5 B.6 C.7 D.8
1.D 根据题意,过点(–2,0)且斜率为23的直线方程为y=23(x+2),与抛物线方程联立y=23(x+2)y2=4x,消元整理得:y2−6y+8=0,解得M(1,2),N(4,4),又F(1,0),所以FM=(0,2),FN=(3,4),从而可以求得FM⋅FN=0×3+2×4=8,故选D.
2.(2016·全国Ⅰ,10)以抛物线C的顶点为圆心的圆交C于A,B两点,交C的准线于D,E两点.已知|AB|=4,|DE|=2,则C的焦点到准线的距离为( )
A.2 B.4 C.6 D.8
2.B [不妨设抛物线C:y2=2px(p>0),则圆的方程可设为x2+y2=r2(r>0),如图,又可设A(x0,2),
D,点A(x0,2)在抛物线y2=2px上,∴8=2px0,①
点A(x0,2)在圆x2+y2=r2上,∴x+8=r2,②
点D在圆x2+y2=r2上,∴5+=r2,③
联立①②③,解得p=4,即C的焦点到准线的距离为p=4,故选B.]
3.(2015·天津,6)已知双曲线-=1(a>0,b>0)的一条渐近线过点(2,) ,且双曲线的一个焦点在抛物线y2=4x的准线上,则双曲线的方程为( )
A.-=1 B.-=1 C.-=1 D.-=1
3.D [双曲线-=1的渐近线方程为y=±x,又渐近线过点(2,),所以=,即2b=a,①
抛物线y2=4x的准线方程为x=-,由已知,得=,即a2+b2=7②,
联立①②解得a2=4,b2=3,所求双曲线的方程为-=1,选D.]
4.(2015·浙江,5)如图,设抛物线y2=4x的焦点为F,不经过焦点的直线上有三个不同的点A,B,C,其中点A,B在抛物线上,点C在y轴上,则△BCF与△ACF的面积之比是( )
A. B. C. D.
4.A [由图象知==,由抛物线的性质知|BF|=xB+1,|AF|=xA+1,
∴xB=|BF|-1,xA=|AF|-1,∴=.故选A.]
5.(2018全国Ⅲ,16)已知点M-1 , 1和抛物线C: y2=4x,过C的焦点且斜率为k的直线与C交于A,B两点.若∠AMB=90°,则k=________.
5.2 设Ax1,y1,B(x2,y2),则{y12=4x1y22=4x2,所以y12-y22=4x1-4x2,所以k=y1-y2x1-x2=4y1+y2.取AB中点M'(x0,y0),分别过点A,B作准线x=-1的垂线,垂足分别为A',B',因为∠AMB=90°,∴MM'=12AB=12AF+BF=12(AA'+|BB'|),因为M’为AB中点,所以MM’平行于x轴,因为M(-1,1),所以y0=1,则y1+y2=2即k=2.
6.(2017•新课标Ⅱ,16)已知F是抛物线C:y2=8x的焦点,M是C上一点,FM的延长线交y轴于点N.若M为FN的中点,则|FN|=________.
6. 6 抛物线C:y2=8x的焦点F(2,0),M是C上一点,FM的延长线交y轴于点N.若M为FN的中点,可知M的横坐标为:1,则M的纵坐标为: ,|FN|=2|FM|=
2 =6.故答案为:6.
7.(2016·浙江,9)若抛物线y2=4x上的点M到焦点的距离为10,则M到y轴的距离是________.
7.9 [抛物线y2=4x的焦点F(1,0).准线为x=-1,由M到焦点的距离为10,可知M到准线x=-1的距离也为10,故M的横坐标满足xM+1=10,解得xM=9,所以点M到y轴的距离为9.]
8.(2015·陕西,14)若抛物线y2=2px(p>0)的准线经过双曲线x2-y2=1的一个焦点,则p=________.
8.2 [由于双曲线x2-y2=1的焦点为(±,0),故应有=,p=2.]
9.(2014·湖南,15)如图,正方形ABCD和正方形DEFG的边长分别为a, b(a0)经过C,F两点,则=________.
9.1+ [由正方形的定义可知BC=CD,结合抛物线的定义得点D为抛物线的焦点,所以|AD|=p=a,D,F,将点F的坐标代入抛物线的方程得b2=2p=a2+2ab,变形得--1=0,解得=1+或=1-(舍去),所以=1+.]
10.(2014·上海,3)若抛物线y2=2px的焦点与椭圆+=1的右焦点重合,则该抛物线的准线方程为______________.
10.x=-2 [∵c2=9-5=4,∴c=2.∴椭圆+=1的右焦点为(2,0),∴=2,即p=4.
∴抛物线的准线方程为x=-2.]
11.(2017•北京,18)已知抛物线C:y2=2px过点P(1,1).过点(0, )作直线l与抛物线C交于不同的两点M,N,过点M作x轴的垂线分别与直线OP、ON交于点A,B,其中O为原点.
(1)求抛物线C的方程,并求其焦点坐标和准线方程;
(2)求证:A为线段BM的中点.
11.(1)解:(1)∵y2=2px过点P(1,1),
∴1=2p,
解得p= ,
∴y2=x,
∴焦点坐标为( ,0),准线为x=﹣ ,
(2)(2)证明:设过点(0, )的直线方程为
y=kx+ ,M(x1 , y1),N(x2 , y2),
∴直线OP为y=x,直线ON为:y= x,
由题意知A(x1 , x1),B(x1 , ),
由 ,可得k2x2+(k﹣1)x+ =0,
∴x1+x2= ,x1x2=
∴y1+ =kx1+ + =2kx1+ =2kx1+ =
∴A为线段BM的中点.
12.(2015·新课标全国Ⅰ,20)在直角坐标系xOy中,曲线C:y=与直线l:y=kx+a(a>0)交于M,N两点,
(1)当k=0时,分别求C在点M和N处的切线方程;
(2)y轴上是否存在点P,使得当k变动时,总有∠OPM=∠OPN?说明理由.
12.解 (1)由题设可得M(2,a),N(-2,a),或M(-2,a),N(2,a).
又y′=,故y=在x=2处的导数值为,C在点(2,a)处的切线方程为y-a=(x-2),即x-y-a=0.y=在x=-2处的导数值为-,C在点(-2,a)处的切线方程为y-a=-(x+2),即x+y+a=0.故所求切线方程为x-y-a=0和x+y+a=0.
(2)存在符合题意的点,证明如下:
设P(0,b)为符合题意的点,M(x1,y1),N(x2,y2),直线PM,PN的斜率分别为k1,k2.
将y=kx+a代入C的方程得x2-4kx-4a=0.
故x1+x2=4k,x1x2=-4a.
从而k1+k2=+==.
当b=-a时,有k1+k2=0,
则直线PM的倾斜角与直线PN的倾斜角互补,故∠OPM=∠OPN,
所以点p(0,-a)符合题意.
13.(2014·大纲全国,21)已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,直线y=4与y轴的交点为
P,与C的交点为Q,且|QF|=|PQ|.
(1)求C的方程;
(2)过F的直线l与C相交于A、B两点,若AB的垂直平分线l′与C相交于M、N两点,且A、M、B、N四点在同一圆上,求l的方程.
13.解(1)设Q(x0,4),代入y2=2px得x0=.所以|PQ|=,|QF|=+x0=+.
由题设得+=×,解得p=-2(舍去)或p=2.所以C的方程为y2=4x.
(2)依题意知l与坐标轴不垂直,故可设l的方程为x=my+1(m≠0).
代入y2=4x得y2-4my-4=0.
设A(x1,y1)、B(x2,y2),则y1+y2=4m,y1y2=-4.
故AB的中点为D(2m2+1,2m),|AB|=|y1-y2|=4(m2+1).
又l′的斜率为-m,所以l′的方程为x=-y+2m2+3.
将上式代入y2=4x,并整理得y2+y-4(2m2+3)=0.
设M(x3,y3)、N(x4,y4),则y3+y4=-,y3y4=-4(2m2+3).
故MN的中点为E,
|MN|=|y3-y4|=.
由于MN垂直平分AB,故A、M、B、N四点在同一圆上等价于|AE|=|BE|=|MN|,
从而|AB|2+|DE|2=|MN|2,即
4(m2+1)2++=.
化简得m2-1=0,解得m=1或m=-1.
所求直线l的方程为x-y-1=0或x+y-1=0.
考点4 圆锥曲线的综合应用
1.(2017•新课标Ⅰ,)已知F为抛物线C:y2=4x的焦点,过F作两条互相垂直的直线l1 , l2 , 直线l1与C交于A、B两点,直线l2与C交于D、E两点,则|AB|+|DE|的最小值为( )
A.16 B.14 C.12 D.10
1. A 如图,l1⊥l2 , 直线l1与C交于A、B两点,
直线l2与C交于D、E两点,
要使|AB|+|DE|最小,
则A与D,B,E关于x轴对称,即直线DE的斜率为1,
又直线l2过点(1,0),
则直线l2的方程为y=x﹣1,
联立方程组 ,则y2﹣4y﹣4=0,
∴y1+y2=4,y1y2=﹣4,
∴|DE|= •|y1﹣y2|= × =8,
∴|AB|+|DE|的最小值为2|DE|=16,
故选A.
2.(2015·重庆,10)设双曲线-=1(a>0,b>0)的右焦点为F,右顶点为A,过F作AF的垂线与双曲线交于B,C两点,过B,C分别作AC,AB的垂线,两垂线交于点D,若D到直线BC的距离小于a+,则该双曲线的渐近线斜率的取值范围是( )
A.(-1,0)∪(0,1) B.(-∞,-1)∪(1,+∞)
C.(-,0)∪(0,) D.(-∞,-)∪(,+∞)
2.A [由题意A(a,0),B,C,由双曲线的对称性知D在x轴上,设D(x,0),由BD⊥AC得·=-1,解得c-x=,所以c-x=<a+=a+c,所以<c2-a2=b2⇒<1⇒0<<1,因此渐近线的斜率取值范围是(-1,0)∪(0,1),选A.]
3.(2014·辽宁,10)已知点A(-2,3)在抛物线C:y2=2px的准线上,过点A的直线与C在第一象限相切于点B,记C的焦点为F,则直线BF的斜率为( )
A. B. C. D.
3.D [∵A(-2,3)在抛物线y2=2px的准线上,∴-=-2,∴p=4,∴y2=8x,设直线AB的方程为x=k(y-3)-2①,将①与y2=8x联立,即,
得y2-8ky+24k+16=0②,则Δ=(-8k)2-4(24k+16)=0,即2k2-3k-2=0,解得k=2或k=-(舍去),将k=2代入①②解得,即B(8,8),又F(2,0),∴kBF==,故选D.]
4.(2014·新课标全国Ⅱ,10)设F为抛物线C:y2=3x的焦点,过F且倾斜角为30°的直线交C于A,B两点,O为坐标原点,则△OAB的面积为( )
A. B. C. D.
4.D [易知直线AB的方程为y=(x-),与y2=3x联立并消去x得4y2-12y-9=0.设A(x1,y1),B(x2,y2),则y1+y2=3,y1y2=-.
S△OAB=|OF|·|y1-y2|=×==.故选D.]
5.(2014·福建,9)设P,Q分别为圆x2+(y-6)2=2和椭圆+y2=1上的点,则P,Q两点间的最大距离是( )
A.5 B.+ C.7+ D.6
5.D [设圆的圆心为C,则C(0,6),半径为r=,点C到椭圆上的点Q(cos α,sin α)的距离|CQ|==
=≤=5,当且仅当sin α=-时取等号,所以|PQ|≤|CQ|+r=5+=6,即P,Q两点间的最大距离是6,故选D.]
6.(2014·湖北,9)已知F1,F2是椭圆和双曲线的公共焦点,P是它们的一个公共点,且∠F1PF2=,则椭圆和双曲线的离心率的倒数之和的最大值为( )
A. B. C.3 D.2
6.A [假定焦点在x轴上,点P在第一象限,F1,F2分别在左、右焦点.设椭圆的方程为+=1(a>b>0),双曲线的方程为-=1(m>0,n>0),它们的离心率分别为e1,e2,则|PF1|=a+m,|PF2|=a-m,在△PF1F2中,4c2=(a+m)2+(a-m)2-2(a+m)(a-m)cos ⇒a2+3m2=4c2⇒+3=4,则≥⇒+=+≤,
当且仅当a=3m时,等号成立,故选A.]
7.(2014·四川,10)已知F为抛物线y2=x的焦点,点A,B在该抛物线上且位于x轴的两侧,·=2(其中O为坐标原点),则△ABO与△AFO面积之和的最小值是( )
A.2 B.3 C. D.
7.B [设点A(x1,y1),B(x2,y2)(不妨假设y1>0,y2<0),直线AB的方程为x=ty+m,且直线AB与x轴的交点为M(m,0).由消去x,得y2-ty-m=0,所以y1y2=-m.又·=2,所以x1x2+y1y2=2,(y1y2)2+y1y2-2=0,因为点A、B在抛物线上且位于x轴的两侧,
所以y1y2=-2,故m=2.又F(,0),
于是S△ABO+S△AFO=×2×(y1-y2)+××y1=y1+≥2=3,
当且仅当y1=,即y1=时取“=”,所以△ABO与△AFO面积之和的最小值是3.]
8.(2018北京,14)已知椭圆M:x2a2+y2b2=1(a>b>0),双曲线N:x2m2−y2n2=1.若双曲线N的两条渐近线与椭圆M的四个交点及椭圆M的两个焦点恰为一个正六边形的顶点,则椭圆M的离心率为__________;双曲线N的离心率为__________.
8. 3−1 2 由正六边形性质得椭圆上一点到两焦点距离之和为c+3c,再根据椭圆定义得c+3c=2a,所以椭圆M的离心率为ca=21+3=3−1.双曲线N的渐近线方程为y=±nmx,由题意得双曲线N
的一条渐近线的倾斜角为π3,∴n2m2=tan2π3=3, ∴e2=m2+n2m2=m2+3m2m2=4,∴e=2.
9.(2015·山东,15)平面直角坐标系xOy中,双曲线C1:-=1(a>0,b>0)的渐近线与抛物线C2:x2=2py(p>0)交于点O,A,B.若△OAB的垂心为C2的焦点,则C1的离心率为________.
9. [由题意,不妨设直线OA的方程为y=x,直线OB的方程为y=-x.由得x2=2p ·x,∴x=,y=,∴A.
设抛物线C2的焦点为F,则F,∴kAF=.
∵△OAB的垂心为F,∴AF⊥OB,∴kAF·kOB=-1,∴·=-1,∴=.
设C1的离心率为e,则e2===1+=.∴e=.]
10.(2018全国Ⅰ,19)设椭圆C:x22+y2=1的右焦点为F,过F的直线l与C交于A,B两点,点M的坐标为(2,0).
(1)当l与x轴垂直时,求直线AM的方程;
(2)设O为坐标原点,证明:∠OMA=∠OMB.
10.(1)由已知得F(1,0),l的方程为x=1.
由已知可得,点A的坐标为(1,22)或(1,-22).
所以AM的方程为y=-22x+2或y=22x-2.
(2)当l与x轴重合时,∠OMA=∠OMB=0°.
当l与x轴垂直时,OM为AB的垂直平分线,所以∠OMA=∠OMB.
当l与x轴不重合也不垂直时,设l的方程为y=k(x-1)(k≠0),A(x1,y1),B(x2,y2),
则x1<2,x2<2,直线MA,MB的斜率之和为kMA+kMB=y1x1-2+y2x2-2.
由y1=kx1-k,y2=kx2-k得
kMA+kMB=2kx1x2-3k(x1+x2)+4k(x1-2)(x2-2).
将y=k(x-1)代入x22+y2=1得
(2k2+1)x2-4k2x+2k2-2=0.
所以,x1+x2=4k22k2+1,x1x2=2k2-22k2+1.
则2kx1x2-3k(x1+x2)+4k=4k3-4k-12k3+8k3+4k2k2+1=0.
从而kMA+kMB=0,故MA,MB的倾斜角互补,所以∠OMA=∠OMB.
综上,∠OMA=∠OMB.
11.(2018浙江,21)如图,已知点P是y轴左侧(不含y轴)一点,抛物线C:y2=4x上存在不同的两点A,B满足PA,PB的中点均在C上.
(Ⅰ)设AB中点为M,证明:PM垂直于y轴;
(Ⅱ)若P是半椭圆x2+y24=1(x<0)上的动点,求△PAB面积的取值范围.
11.(Ⅰ)设P(x0,y0),A(14y12,y1),B(14y22,y2).
因为PA,PB的中点在抛物线上,所以y1,y2为方程
(y+y02)2=4⋅14y2+x02即y2-2y0y+8x0-y02=0的两个不同的实数根.
所以y1+y2=2y0.
因此,PM垂直于y轴.
(Ⅱ)由(Ⅰ)可知y1+y2=2y0,y1y2=8x0-y02,
所以|PM|=18(y12+y22)-x0=34y02-3x0,|y1-y2|=22(y02-4x0).
因此,△PAB的面积S△PAB=12|PM|⋅|y1-y2|=324(y02-4x0)32.
因为x02+y024=1(x0<0),所以y02-4x0=-4x02-4x0+4∈[4,5].
因此,△PAB面积的取值范围是[62,15104].
12.(2018江苏,18)如图,在平面直角坐标系xOy中,椭圆C过点(3,12),焦点F1(−3,0),F2(3,0),圆O的直径为F1F2.
(1)求椭圆C及圆O的方程;
(2)设直线l与圆O相切于第一象限内的点P.
①若直线l与椭圆C有且只有一个公共点,求点P的坐标;
②直线l与椭圆C交于A,B两点.若△OAB的面积为267,求直线l的方程.
12.(1)因为椭圆C的焦点为F1(-3,0),F2(3,0),
可设椭圆C的方程为x2a2+y2b2=1(a>b>0).又点(3,12)在椭圆C上,
所以3a2+14b2=1,a2-b2=3,,解得a2=4,b2=1,
因此,椭圆C的方程为x24+y2=1.
因为圆O的直径为F1F2,所以其方程为x2+y2=3.
(2)①设直线l与圆O相切于P(x0,y0)(x0>0,y0>0),则x02+y02=3,
所以直线l的方程为y=-x0y0(x-x0)+y0,即y=-x0y0x+3y0.
由x24+y2=1,y=-x0y0x+3y0,,消去y,得
(4x02+y02)x2-24x0x+36-4y02=0.(*)
因为直线l与椭圆C有且只有一个公共点,
所以Δ=(-24x0)2-4(4x02+y02)(36-4y02)=48y02(x02-2)=0.
因为x0,y0>0,所以x0=2,y0=1.
因此,点P的坐标为(2,1).
②因为三角形OAB的面积为267,所以12AB⋅OP=267,从而AB=427.
设A(x1,y1),B(x2,y2),
由(*)得x1,2=24x0±48y02(x02-2)2(4x02+y02),
所以AB2=(x1-x2)2+(y1-y2)2
=(1+x02y02)⋅48y02(x02-2)(4x02+y02)2.
因为x02+y02=3,
所以AB2=16(x02-2)(x02+1)2=3249,即2x04-45x02+100=0,
解得x02=52(x02=20舍去),则y02=12,因此P的坐标为(102,22).
综上,直线l的方程为y=-5x+32.
13.(2018北京,19)已知抛物线C:y2=2px经过点P(1,2).过点Q(0,1)的直线l与抛物线C有两个不同的交点A,B,且直线PA交y轴于M,直线PB交y轴于N.
(Ⅰ)求直线l的斜率的取值范围;
(Ⅱ)设O为原点,QM=λQO,QN=μQO,求证:1λ+1μ为定值.
13.(Ⅰ)因为抛物线y2=2px经过点P(1,2),
所以4=2p,解得p=2,所以抛物线的方程为y2=4x.
由题意可知直线l的斜率存在且不为0,
设直线l的方程为y=kx+1(k≠0).
由y2=4xy=kx+1得k2x2+(2k-4)x+1=0.
依题意Δ=(2k-4)2-4×k2×1>0,解得k<0或0b>0)的离心率是,抛物线E:x2=2y的焦点F是C的一个顶点.
(1)求椭圆C的方程;
(2)设P是E上的动点,且位于第一象限,E在点P处的切线l与C交于不同的两点A,B,线段AB的中点为D.直线OD与过P且垂直于x轴的直线交于点M.
①求证:点M在定直线上;
②直线l与y轴交于点G,记△PFG的面积为S1,△PDM的面积为S2,求的最大值及取得最大值时点P的坐标.
23.(1)解 由题意知=,可得a2=4b2,因为抛物线E的焦点F,所以b=,a=1,所以椭圆
C的方程为x2+4y2=1.
(2)①证明 设P(m>0),由x2=2y,可得y′=x,所以直线l的斜率为m,因此直线l的方程为y-=m(x-m).即y=mx-.
设A(x1,y1),B(x2,y2),D(x0,y0).联立方程得(4m2+1)x2-4m3x+m4-1=0.
由Δ>0,得00)的焦点为F,A为C上异于原点的任意一点,过点A的直线l交C于另一点B,交x轴的正半轴于点D,且有|FA|=|FD|.当点A的横坐标为3时,△ADF为正三角形.
(1)求C的方程;
(2)若直线l1∥l,且l1和C有且只有一个公共点E.
(ⅰ)证明直线AE过定点,并求出定点坐标;
(ⅱ)△ABE的面积是否存在最小值?若存在,请求出最小值;若不存在,请说明理由.
30.解 (1)由题意知F.设D(t,0)(t>0),则FD的中点为.
因为|FA|=|FD|,由抛物线的定义知3+=|t-|,解得t=3+p或t=-3(舍去).
由=3,解得p=2.所以抛物线C的方程为y2=4x.
(2)(ⅰ)由(1)知F(1,0),设A(x0,y0)(x0y0≠0),D(xD,0)(xD>0),因为|FA|=|FD|,则|xD-1|=x0+1,
由xD>0得xD=x0+2,故D(x0+2,0).故直线AB的斜率kAB=-.
因为直线l1和直线AB平行,设直线l1的方程为y=-x+b,
代入抛物线方程得y2+y-=0,由题意Δ=+=0,得b=-.
设E(xE,yE),则yE=-,xE=.
当y≠4时,kAE==-=,可得直线AE的方程为y-y0=(x-x0),
由y=4x0,整理可得y=(x-1),直线AE恒过点F(1,0).
当y=4时,直线AE的方程为x=1,过点F(1,0),所以直线AE过定点F(1,0).
(ⅱ)由(ⅰ)知直线AE过焦点F(1,0),所以|AE|=|AF|+|FE|=(x0+1)+=x0++2.
设直线AE的方程为x=my+1,因为点A(x0,y0)在直线AE上,故m=.
设B(x1,y1).直线AB的方程为y-y0=-(x-x0),
由于y0≠0,可得x=-y+2+x0,代入抛物线方程得y2+y-8-4x0=0.
所以y0+y1=-,可求得y1=-y0-,x1=+x0+4.
所以点B到直线AE的距离为
d===4.
则△ABE的面积S=×4≥16,
当且仅当=x0,即x0=1时等号成立.所以△ABE的面积的最小值为16.
31.(2014·广东,20)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的一个焦点为(,0),离心率为.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)若动点P(x0,y0)为椭圆C外一点,且点P到椭圆C的两条切线相互垂直,求点P的轨迹方程.
31.解 (1)由题意知c=,e==,∴a=3,b2=a2-c2=4,
故椭圆C的标准方程为+=1.
(2)设两切线为l1,l2,①当l1⊥x轴或l1∥x轴时,l2∥x轴或l2⊥x轴,可知P(±3,±2);
②当l1与x轴不垂直且不平行时,x0≠±3,设l1的斜率为k,则k≠0,则l2的斜率为-,
l1的方程为y-y0=k(x-x0),与+=1联立,
整理得(9k2+4)x2+18(y0-kx0)kx+9(y0-kx0)2-36=0,
∵直线与椭圆相切,∴Δ=0,得9(y0-kx0)2k2-(9k2+4)[(y0-kx0)2-4]=0,
∴-36k2+4[(y0-kx0)2-4]=0,
∴(x-9)k2-2x0y0k+y-4=0,
∴k是方程(x-9)x2-2x0y0x+y-4=0的一个根,
同理-是方程(x-9)x2-2x0y0x+y-4=0的另一个根,
∴k·=,得x+y=13,其中x0≠±3,
∴点P的轨迹方程为x2+y2=13(x≠±3),
检验P(±3,±2)满足上式.
综上:点P的轨迹方程为x2+y2=13.
32.(2014·湖北,21)在平面直角坐标系xOy中,点M到点F(1,0)的距离比它到y轴的距离多1.记点M的轨迹为C.
(1)求轨迹C的方程;
(2)设斜率为k的直线l过定点P(-2,1),求直线l与轨迹C恰好有一个公共点、两个公共点、三个公共点时k的相应取值范围.
32.解 (1)设点M(x,y),依题意得|MF|=|x|+1,即=|x|+1,
化简整理得y2=2(|x|+x).故点M的轨迹C的方程为y2=
(2)在点M的轨迹C中,记C1:y2=4x,C2:y=0(x<0).
依题意,可设直线l的方程为y-1=k(x+2).
由方程组可得ky2-4y+4(2k+1)=0.①
(a)当k=0时,此时y=1.把y=1代入轨迹C的方程,得x=.
故此时直线l:y=1与轨迹C恰好有一个公共点.
(b)当k≠0时,方程①的判别式为Δ=-16(2k2+k-1).②
设直线l与x轴的交点为(x0,0),则由y-1=k(x+2),令y=0,得x0=-.③
(ⅰ)若由②③解得k<-1,或k>.
即当k∈(-∞,-1)∪时,直线l与C1没有公共点,与C2有一个公共点,
故此时直线l与轨迹C恰好有一个公共点.
(ⅱ)若或,由②③解得k∈,或k∈.
即当k∈时,直线l与C1只有一个公共点,与C2有一个公共点.
当k∈时,直线l与C1有两个公共点,与C2没有公共点.
故当k∈∪时,直线l与轨迹C恰好有两个公共点.
(ⅲ)若由②③解得-10)和E2:y2=2p2x(p2>0),过原点O的两条直线l1和l2,l1与E1,E2分别交于A1,A2两点,l2与E1,E2分别交于B1,B2两点.
(1)证明:A1B1∥A2B2;
(2)过O作直线l(异于l1,l2)与E1,E2分别交于C1,C2两点.记△A1B1C1与△A2B2C2的面积分别为S1与S2,求的值.
33.(1)证明 设直线l1,l2的方程分别为y=k1x,y=k2x(k1,k2≠0),则
由得A1,由得A2.
同理可得B1,B2.
所以==2p1,
==2p2.
故=,所以A1B1∥A2B2.
(2)解 由(1)知A1B1∥A2B2,同理可得B1C1∥B2C2,C1A1∥C2A2.所以△A1B1C1∽△A2B2C2.
因此=()2.又由(1)中的=知=.故=.
34.(2014·四川,20)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的焦距为4,其短轴的两个端点与长轴的一个端点构成正三角形.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)设F为椭圆C的左焦点,T为直线x=-3上任意一点,过F作TF的垂线交椭圆C于点P,Q.
(ⅰ)证明:OT平分线段PQ(其中O为坐标原点);
(ⅱ)当最小时,求点T的坐标.
34.解 (1)由已知可得解得a2=6,b2=2,
所以椭圆C的标准方程是+=1.
(2)(ⅰ)证明 由(1)可得,F的坐标是(-2,0),设T点的坐标为(-3,m),
则直线TF的斜率kTF==-m.
当m≠0时,直线PQ的斜率kPQ=,直线PQ的方程是x=my-2.
当m=0时,直线PQ的方程是x=-2,也符合x=my-2的形式.
设P(x1,y1),Q(x2,y2),将直线PQ的方程与椭圆C的方程联立,得
消去x,得(m2+3)y2-4my-2=0,其判别式Δ=16m2+8(m2+3)>0.
所以y1+y2=,y1y2=,x1+x2=m(y1+y2)-4=.
所以PQ的中点M的坐标为,
所以直线OM的斜率kOM=-.
又直线OT的斜率kOT=-,所以点M在直线OT上,因此OT平分线段PQ.
(ⅱ)由(ⅰ)可得,|TF|=,
|PQ|=
=
=
=
所以==≥=.
当且仅当m2+1=,即m=±1时,等号成立,此时取得最小值.
所以当最小时,T点的坐标是(-3,1)或(-3,-1).