高中数学人教A版(2019) 选修一 第三章 圆锥曲线的方程
一、单选题
1.已知椭圆 的离心率为 ,直线 与圆 相切,则实数 的值是( )
A. B. C. D.
2.(2021·新高考Ⅰ)已知F1,F2是椭圆C: 的两个焦点,点M在C 上,则|MF1|·|MF2|的最大值为( )
A.13 B.12 C.9 D.6
3.(2021·全国甲卷)已知F1,F2是双曲线C的两个焦点,P为C上一点,且∠F1PF2=60°,|PF1|=3|PF2|,则C的离心率为( )
A. B. C. D.
4.设 、 分别为双曲线 的左、右焦点,若在双曲线右支上存在点 ,满足 ,且 到直线 的距离等于双曲线的实轴长,则该双曲线的离心率 为( )
A. B. C. D.
5.双曲线 的左、右焦点分别为 、 , 是双曲线 上一点, 轴, ,则双曲线的渐近线方程为( )
A. B. C. D.
6.抛物线 的焦点到双曲线 的渐近线的距离为( )
A.1 B.2 C. D.
7.已知双曲线 的两条渐近线分别与抛物线 的准线交于 , 两点. 为坐标原点.若 的面积为1,则 的值为( )
A.1 B. C. D.4
8.已知点 是抛物线 的焦点,点 为抛物线上的任意一点, 为平面上点,则 的最小值为( )
A.3 B.2 C.4 D.
二、多选题
9.(2021高二上·温州期中)椭圆C的方程为 ,焦点为 , ,则下列说法正确的是( )
A.椭圆C的焦距为3
B.椭圆C的长轴长为10
C.椭圆C的离心率为
D.椭圆C上存在点P,使得 为直角
10.设抛物线 的焦点为 .点 在 轴上,若线段 的中点 在抛物线上,且点 到抛物线准线的距离为 ,则点 的坐标为( )
A. B. C. D.
11.(2021高二上·沈阳期中)某颗人造地球卫星的运行轨道是以地球的中心 为一个焦点的椭圆,如图所示,已知它的近地点 (离地面最近的点)距地面 千米,远地点 (离地面最远的点)距地面 千米,并且 三点在同一直线上,地球半径约为 千米,设该椭圈的长轴长、短轴长、焦距分别为 ,则
A. B.
C. D.
12.(2021高二上·黑龙江期中)已知椭圆 与圆 ,若在椭圆 上存在点 ,使得由点 所作的圆 的两条切线相互垂直,则椭圆 的离心率可以是( )
A. B. C. D.
三、填空题
13.(2021·新高考Ⅱ卷)已知双曲线 ,离心率 ,则双曲线C的渐近线方程为 .
14.(2021·新高考Ⅰ)已知O为坐标原点,抛物线C: 的焦点为F,P为C上一点,PF与x轴垂直,Q为x轴上一点,且PQ⊥OP,若|FQ|=6,则C的准线方程为
15.已知双曲线 的左、右焦点分别是 , ,直线 过坐标原点 且与双曲线 交于点 , .若 ,则四边形 的面积为 .
16.已知双曲线 的左焦点为F,O为坐标原点,P为双曲线C右支上一点, ,则双曲线C的离心率的取值范围是 .
四、解答题
17.(2021·全国乙卷)已知抛物线C: (p>0)的焦点F到准线的距离为2.
(1)求C的方程.
(2)已知O为坐标原点,点P在C上,点Q满足 ,求直线OQ斜率的最大值.
18.已知椭圆 的离心率为 ,过左焦点F且与x轴垂直的弦长为 .
(1)求椭圆C的方程;
(2)已知 , 为椭圆 上两点, 为坐标原点,斜率为k的直线l经过点 ,若 , 关于l对称,且 ,求l的方程.
19.已知椭圆 ,直线 过椭圆 的一个焦点和一个顶点.
(1)求椭圆 的方程;
(2)若 为椭圆 的左顶点, , 是椭圆 上的两点,△ 的内切圆 的方程为 .
(i)求实数 的值;
(ii) 为椭圆 的上顶点,椭圆 上是否存在两点 , ,使得圆 是△ 的内切圆?若存在,求出直线 的方程;若不存在,说明理由.
20.已知双曲线 (a>0,b>0)的离心率为 ,
(1)求双曲线C的渐近线方程.
(2)当a=1时,直线x-y+m=0与双曲线C交于不同的两点A,B,且线段AB的中点在圆 上,求m的值.
21.已知椭圆 ,其上顶点与左右焦点 围成的是面积为 的正三角形.
(1)求椭圆 的方程;
(2)过椭圆 的右焦点 的直线 ( 的斜率存在)交椭圆 于 两点,弦 的垂直平分线交 轴于点 ,问: 是否是定值?若是,求出定值:若不是,说明理由.
22.已知点 , ,直线 , 的斜率乘积为 , 点的轨迹为曲线 .
(Ⅰ)求曲线 的方程;
(Ⅱ)设斜率为 的直线交 轴于 ,交曲线 于 , 两点,是否存在 使得 为定值,若存在,求出的 值;若不存在,请说明理由.
答案解析部分
1.【答案】C
【知识点】直线与圆的位置关系
【解析】【解答】由题意知, ,则 ,
∴直线 ,即 .
将圆 的方程化为标准方程: .
由直线与圆相切可得 ,解得 .
故答案为:C
【分析】由题意知, ,则 ,即可得出椭圆的渐近线方程,由直线与圆相切可得 ,求解可得实数 的值。
2.【答案】C
【知识点】基本不等式在最值问题中的应用;椭圆的定义
【解析】【解答】解:由椭圆的定义可知a2=9,b2=4,|MF1|+|MF2|=2a=6,
则由基本不等式可得|MF1||MF2|≤,
当且仅当|MF1|=|MF2|=3时,等号成立.
故答案为:C
【分析】根据椭圆的定义,结合基本不等式求解即可.
3.【答案】A
【知识点】双曲线的定义;双曲线的简单性质
【解析】【解答】解:由 |PF1|=3|PF2| , |PF1|-|PF2|=2a得|PF1|=3a,|PF2|=a
在△F1PF2中,由|F1F2|2=|PF1|2+|PF2|2-2|PF1||PF2|cos∠F1PF2
得(2c)2=(3a)2+a2-2×3a×a×cos60°
解得
所以
故答案为:A
【分析】根据双曲线的定义,结合余弦定理以及离心率公式直接求解即可.
4.【答案】D
【知识点】双曲线的定义;双曲线的简单性质
【解析】【解答】依题意 ,可知三角形 是一个等腰三角形,F2在直线PF1的投影是其中点,由勾股定理知可知 ,
根据双曲定义可知 ,整理得 ,
代入 整理得 ,求得 ;
∴ .
故答案为:D.
【分析】 利用已知条件和双曲线性质,结合三角形的几何性质,由此得出a与b之间的关系,再由椭圆的 a、b 、c 三者的关系以及离心率公式,计算出结果即可。
5.【答案】C
【知识点】双曲线的标准方程;双曲线的简单性质
【解析】【解答】由题设, ,由 轴,知 ,
∴ ,又 ,
∴ ,得 ,又 ,得 ,
∴ ,又渐近线方程为 ,即 等价于 .
故答案为:C.
【分析】根据题意由已知条件,结合正切函数以及双曲线的 a、b 、c 三者的关系即可求出以及,提出建立空间直角坐标系,求出点以及向量的坐标并设出平面的法向量,结合数量积的坐标公式计算出法向量的坐标,再由向量夹角的公式代入计算出夹角的余弦值,由此得出二面角 的余弦值 。得出双曲线的渐近线方程。
6.【答案】D
【知识点】平面内点到直线的距离公式;双曲线的简单性质
【解析】【解答】抛物线 的焦点坐标为 ,
双曲线 的渐近线方程为 ,
利用点到直线的距离公式得 ,
故答案为:D.
【分析】计算焦点坐标为 ,渐近线方程为 ,利用点到直线的距离公式可得答案。
7.【答案】B
【知识点】抛物线的简单性质;双曲线的简单性质
【解析】【解答】双曲线 的渐近线为 ,抛物线 的渐近线为 ,渐近线与准线的交点为 , ,所以 , ,
故答案为:B.
【分析】首先由双曲线的方程求出渐近线方程,再求出抛物线的准线方程与渐近线的交点坐标,结合两点间的距离公式以及三角形的面积公式计算出结果即可。
8.【答案】A
【知识点】抛物线的简单性质
【解析】【解答】如图,作 垂直准线于点 ,
由题意可得 ,
显然,当 三点共线时, 的值最小;
因为 , ,准线 ,
所以当 三点共线时, ,所以 .
故答案为:A
【分析】 根据抛物线的标准方程 求出焦点坐标和准线方程,利用抛物线的定义可得出|PM|+|PF|=|PA|+|PM|≥|AM|,进而得出|AM|(M到准线的距离)即为所求.
9.【答案】B,C
【知识点】椭圆的简单性质
【解析】【解答】由题意,
椭圆的焦距为 ,A不符合题意;
椭圆的长轴长为 ,B符合题意;
椭圆的离心率 ,C符合题意;
当点P为上顶点或者下顶点时, 最大,此时 又 为锐角,可得 ,故 ,因此椭圆C上不存在点P,使得 为直角,D不符合题意
故答案为:BC
【分析】首先由椭圆的标准方程求出a、b的值,结合椭圆的简单性质,对选项逐一判断即可得出答案。
10.【答案】B,C
【知识点】抛物线的定义;抛物线的简单性质
【解析】【解答】设 ,易知 ,则 ,如图所示.
则 ,解得 .
∴抛物线方程为 ,且 ,
又 在抛物线上, ,因此 ,解得 .
所以点 的坐标为 或 .
故答案为:BC.
【分析】 根据题意,由抛物线的方程求出抛物线的焦点以及准线方程,设B的坐标为(m,n),由中点坐标公式可得m的值,进而可得求解出p的值由此得出抛物线的方程,再由点在抛物线上代入计算出点的坐标即可。
11.【答案】A,B,D
【知识点】椭圆的应用
【解析】【解答】因为地球的中心是椭圆的一个焦点,
并且根据图象可得 ,(*)
,故A正确;
,故B正确;
(*)两式相加 ,可得 ,故C不正确;
由(*)可得 ,两式相乘可得
,
,故D正确.
故答案为:ABD
【分析】根据题意可得,从而求出a、c的值,进而求出b的值,进而得出答案。
12.【答案】A,D
【知识点】椭圆的应用
【解析】【解答】设两切点分别为 ,连接 ,由题意可得 四点共圆,
因为 ,
所以四边形 为正方形,
所以 ,
所以 ,即 ,
所以 ,即 ,
所以 ,即 ,
因为 ,所以 ,
所以AD符合条件。
故答案为:AD
【分析】设两切点分别为 ,连接 ,由题意可得 四点共圆,再利用 ,所以四边形 为正方形,所以 ,所以 ,即 ,再利用平方法结合椭圆中a,b,c三者的关系式,得出a,c的不等关系,再利用椭圆的离心率公式结合椭圆的离心率的取值范围,进而求出椭圆 的离心率的取值范围,进而求出椭圆 的离心率可以的值。
13.【答案】
【知识点】双曲线的简单性质
【解析】【解答】解:由得,所以该双曲线的渐近线方程为
故答案为:
【分析】根据双曲线的几何性质,结合渐近线方程直接求解即可.
14.【答案】
【知识点】直线的点斜式方程;抛物线的定义
【解析】【解答】解:由题意可设,则,
因此直线PQ的方程为:
令y=0,得
因此
则p=3
因此抛物线C的准线方程为:
【分析】根据抛物线的定义及几何性质,结合直线的方程求解即可.
15.【答案】8
【知识点】双曲线的简单性质
【解析】【解答】由双曲线的对称性可知,四边形 的对角线互相平分且相等,
所以四边形 是矩形.
设 , ,
则 .
因为 ,
所以 ,
化简得 ,
所以四边形 的面积为8.
故答案为:8
【分析】由双曲线的对称性可知,四边形 的对角线互相平分且相等,得四边形 是矩形,设 , ,则 ,化简得 ,即可求出四边形 的面积。
16.【答案】
【知识点】双曲线的定义;双曲线的简单性质
【解析】【解答】设双曲线C的右焦点为 ,
由双曲线的定义可知 ,故 ,
设 ,则P点的横坐标为 ,
因为点P在双曲线上,显然有 ,即 ,
所以离心率e的取值范围是 .
【分析】由双曲线的定义知,于是,由点P在双曲线上,建立不等式,从而得到结果。
17.【答案】(1)抛物线 的焦点 ,准线方程为 ,
由题意,该抛物线焦点到准线的距离为 ,
所以该抛物线的方程为 ;
(2)设 ,则 ,
所以 ,
由 在抛物线上可得 ,即 ,
所以直线 的斜率 ,
当 时, ;
当 时, ,
当 时,因为 ,
此时 ,当且仅当 ,即 时,等号成立;
当 时, ;
综上,直线 的斜率的最大值为 .
【知识点】抛物线的标准方程;直线与圆锥曲线的关系
【解析】【分析】(1)根据抛物线的几何性质,可求得P的值,就可以写出抛物线的方程;
(2)先设出Q的坐标M(x0,y0),在代入已知等式 ,用(x0,yO)表示出 ,再 代入抛物线方程,推导出x0,y0的关系,再表示出OQ的斜率。再利用基本不等式,求出斜率最大值即可。
18.【答案】(1)解:设 ,则 ,
令 ,则 ,从而 ,即 ,
又因为 ,即 ,
解得 , ,
故椭圆的方程为 .
(2)解:设直线l的方程为 ,当 时,不符合题意.
当 时,设直线 ,
由 联立,整理得 ,
,
即 ①.
设 , ,则 , ,
,
.
的中点 在直线 上,
则 ,整理得 ②.
②式代入①式整理得 ,
解得 或 .
因为 ,即
整理得 ③.
将②式代入③得 , ,且满足 或 ,
所以 ,故直线 的方程为 ,或 .
【知识点】椭圆的标准方程;直线与圆锥曲线的关系;直线与圆锥曲线的综合问题
【解析】【分析】(1)根据已知条件,及椭圆的特征性质即可求出a,b的值,从而得到椭圆的标准方程;
(2)设出直线的斜截式方程,代入椭圆方程,消元,得到x的一元二次方程,利用韦达定理得出 , 坐标间的关系,进一步求解。
19.【答案】(1)椭圆M的焦点和顶点均在坐标轴上,直线 与坐标轴的交点坐标为 , ,
∴椭圆 中 , ,则 ,
∴椭圆 的方程为 .
(2)(i)由题意知, ,即 .
如图,过圆心 作 , 与 轴交于点 ,则△ 与△ 相似,可得 ,
设 , ,则 ,解得 .
又 在椭圆 上,代入椭圆方程,得 ,整理得 ,即 ,可得 ,
∴ ,即 ,解得 ,即 .
(ii)椭圆 上存在两点 , ,使得圆 是△ 的内切圆.
下面只需证明,当直线 , 与圆 相切时,直线 与圆 相切即可.
圆 ,点 ,
设过点 与圆 相切的直线方程为 ,则 ,即 ,解得 , .
将 与椭圆方程联立,可得 ,则非零的解为 .
设 , ,则 , ,
∴ ,则直线 为 ,即 .
由 ,得 ,易知 .
∴圆心 到直线 的距离 ,
∴直线 也与圆 相切,即椭圆 上存在点 , ,使圆 是△ 的内切圆,且直线 的方程为 .
【知识点】椭圆的标准方程;直线与圆锥曲线的综合问题
【解析】【分析】(1)由题意可得a、b、c的值,即可求出椭圆 的方程;
(2)(i)过圆心 作 , 与 轴交于点 ,则△ 与△ 相似,可得 ,设 , , 则 , 解得 , 又 在椭圆 上,代入椭圆方程,得 ,整理得,求出r,m的值;
(ii)设过点 与圆 相切的直线方程为 , 将 与椭圆方程联立,可得 ,则非零的解为 , 设 , ,则 , ,由 ,得 , 圆心 到直线 的距离 ,可得直线 也与圆 相切,即椭圆 上存在点 , ,使圆 是△ 的内切圆,且直线 的方程为 。
20.【答案】(1)解:由题意,得 ,
∴ ,即
∴所求双曲线 的渐进线方程
(2)解:由(1)得当 时, 双曲线 的方程为 .
设A、B两点的坐标分别为 ,线段AB的中点为 ,
由 得 (判别式 ),
∴ ,
∵点 在圆 上,∴ ,∴
【知识点】双曲线的标准方程;双曲线的简单性质;直线与圆锥曲线的综合问题
【解析】【分析】(1)根据题意由离心率的公式以及双曲线里a、b、c的关系有整体思想即可求出渐近线的方程。
(2)由(1)的结论即可得出双曲线的方程,再设出点的坐标由此求出中点的坐标再联立直线与椭圆的方程,消去y等到关于x的一元二次方程结合韦达定理即可得到关于m的两根之和与两根之积的代数式,整理得出结合点在圆上由此求出m的值即可。
21.【答案】(1)解: 为正三角形, ,可得 ,
且 ,∴椭圆 的方程为
(2)解:分以下两种情况讨论:
①当直线 斜率不为0时,设其方程为 ,且 ,
联立 ,消去 得 ,
则 ,且 ,
∴弦 的中点 的坐标为 ,
则弦 的垂直平分线为 ,
令 ,得 , ,
又
,
;
②当直线 斜率为0时,则 , ,则 .
综合①②得 是定值且为4.
【知识点】椭圆的简单性质;直线与圆锥曲线的综合问题
【解析】【分析】 (1)根据题意由正三角形性质与面积公式可求得a,再由离心率公式求出c的值,结合椭圆的 a、b 、c 三者的关系,得出b的值从而得到椭圆的方程。
(2)根据题意分情况讨论:当直线l斜率不为0时,由斜截式设出直线的方程再联立直线与椭圆的方程,消去x等到关于y的一元二次方程结合韦达定理即可得到关于m的两根之和与两根之积的代数式,进而求得|MN|,|PF|的表达式,由此得出;当直线l斜率为0时,直接求解即可.
22.【答案】解:(Ⅰ)设 点坐标为 ,则
, 曲线 的方程为
(Ⅱ)设 , ,设直线 为
代入 得
所以由弦长公式得:
所以
为定值,
则 , ,
【知识点】直线的斜率;椭圆的简单性质;直线与圆锥曲线的综合问题
【解析】【分析】 (Ⅰ) 设出点P的坐标,利用直接法建立关系式,化简即可求解
(Ⅱ) 设出T的坐标以及直线的方程,联立直线与椭圆的方程,利用韦达定理以及两点间距离公式求出的关系式,然后根据关系式即可求解.
1 / 1高中数学人教A版(2019) 选修一 第三章 圆锥曲线的方程
一、单选题
1.已知椭圆 的离心率为 ,直线 与圆 相切,则实数 的值是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【知识点】直线与圆的位置关系
【解析】【解答】由题意知, ,则 ,
∴直线 ,即 .
将圆 的方程化为标准方程: .
由直线与圆相切可得 ,解得 .
故答案为:C
【分析】由题意知, ,则 ,即可得出椭圆的渐近线方程,由直线与圆相切可得 ,求解可得实数 的值。
2.(2021·新高考Ⅰ)已知F1,F2是椭圆C: 的两个焦点,点M在C 上,则|MF1|·|MF2|的最大值为( )
A.13 B.12 C.9 D.6
【答案】C
【知识点】基本不等式在最值问题中的应用;椭圆的定义
【解析】【解答】解:由椭圆的定义可知a2=9,b2=4,|MF1|+|MF2|=2a=6,
则由基本不等式可得|MF1||MF2|≤,
当且仅当|MF1|=|MF2|=3时,等号成立.
故答案为:C
【分析】根据椭圆的定义,结合基本不等式求解即可.
3.(2021·全国甲卷)已知F1,F2是双曲线C的两个焦点,P为C上一点,且∠F1PF2=60°,|PF1|=3|PF2|,则C的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【知识点】双曲线的定义;双曲线的简单性质
【解析】【解答】解:由 |PF1|=3|PF2| , |PF1|-|PF2|=2a得|PF1|=3a,|PF2|=a
在△F1PF2中,由|F1F2|2=|PF1|2+|PF2|2-2|PF1||PF2|cos∠F1PF2
得(2c)2=(3a)2+a2-2×3a×a×cos60°
解得
所以
故答案为:A
【分析】根据双曲线的定义,结合余弦定理以及离心率公式直接求解即可.
4.设 、 分别为双曲线 的左、右焦点,若在双曲线右支上存在点 ,满足 ,且 到直线 的距离等于双曲线的实轴长,则该双曲线的离心率 为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【知识点】双曲线的定义;双曲线的简单性质
【解析】【解答】依题意 ,可知三角形 是一个等腰三角形,F2在直线PF1的投影是其中点,由勾股定理知可知 ,
根据双曲定义可知 ,整理得 ,
代入 整理得 ,求得 ;
∴ .
故答案为:D.
【分析】 利用已知条件和双曲线性质,结合三角形的几何性质,由此得出a与b之间的关系,再由椭圆的 a、b 、c 三者的关系以及离心率公式,计算出结果即可。
5.双曲线 的左、右焦点分别为 、 , 是双曲线 上一点, 轴, ,则双曲线的渐近线方程为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【知识点】双曲线的标准方程;双曲线的简单性质
【解析】【解答】由题设, ,由 轴,知 ,
∴ ,又 ,
∴ ,得 ,又 ,得 ,
∴ ,又渐近线方程为 ,即 等价于 .
故答案为:C.
【分析】根据题意由已知条件,结合正切函数以及双曲线的 a、b 、c 三者的关系即可求出以及,提出建立空间直角坐标系,求出点以及向量的坐标并设出平面的法向量,结合数量积的坐标公式计算出法向量的坐标,再由向量夹角的公式代入计算出夹角的余弦值,由此得出二面角 的余弦值 。得出双曲线的渐近线方程。
6.抛物线 的焦点到双曲线 的渐近线的距离为( )
A.1 B.2 C. D.
【答案】D
【知识点】平面内点到直线的距离公式;双曲线的简单性质
【解析】【解答】抛物线 的焦点坐标为 ,
双曲线 的渐近线方程为 ,
利用点到直线的距离公式得 ,
故答案为:D.
【分析】计算焦点坐标为 ,渐近线方程为 ,利用点到直线的距离公式可得答案。
7.已知双曲线 的两条渐近线分别与抛物线 的准线交于 , 两点. 为坐标原点.若 的面积为1,则 的值为( )
A.1 B. C. D.4
【答案】B
【知识点】抛物线的简单性质;双曲线的简单性质
【解析】【解答】双曲线 的渐近线为 ,抛物线 的渐近线为 ,渐近线与准线的交点为 , ,所以 , ,
故答案为:B.
【分析】首先由双曲线的方程求出渐近线方程,再求出抛物线的准线方程与渐近线的交点坐标,结合两点间的距离公式以及三角形的面积公式计算出结果即可。
8.已知点 是抛物线 的焦点,点 为抛物线上的任意一点, 为平面上点,则 的最小值为( )
A.3 B.2 C.4 D.
【答案】A
【知识点】抛物线的简单性质
【解析】【解答】如图,作 垂直准线于点 ,
由题意可得 ,
显然,当 三点共线时, 的值最小;
因为 , ,准线 ,
所以当 三点共线时, ,所以 .
故答案为:A
【分析】 根据抛物线的标准方程 求出焦点坐标和准线方程,利用抛物线的定义可得出|PM|+|PF|=|PA|+|PM|≥|AM|,进而得出|AM|(M到准线的距离)即为所求.
二、多选题
9.(2021高二上·温州期中)椭圆C的方程为 ,焦点为 , ,则下列说法正确的是( )
A.椭圆C的焦距为3
B.椭圆C的长轴长为10
C.椭圆C的离心率为
D.椭圆C上存在点P,使得 为直角
【答案】B,C
【知识点】椭圆的简单性质
【解析】【解答】由题意,
椭圆的焦距为 ,A不符合题意;
椭圆的长轴长为 ,B符合题意;
椭圆的离心率 ,C符合题意;
当点P为上顶点或者下顶点时, 最大,此时 又 为锐角,可得 ,故 ,因此椭圆C上不存在点P,使得 为直角,D不符合题意
故答案为:BC
【分析】首先由椭圆的标准方程求出a、b的值,结合椭圆的简单性质,对选项逐一判断即可得出答案。
10.设抛物线 的焦点为 .点 在 轴上,若线段 的中点 在抛物线上,且点 到抛物线准线的距离为 ,则点 的坐标为( )
A. B. C. D.
【答案】B,C
【知识点】抛物线的定义;抛物线的简单性质
【解析】【解答】设 ,易知 ,则 ,如图所示.
则 ,解得 .
∴抛物线方程为 ,且 ,
又 在抛物线上, ,因此 ,解得 .
所以点 的坐标为 或 .
故答案为:BC.
【分析】 根据题意,由抛物线的方程求出抛物线的焦点以及准线方程,设B的坐标为(m,n),由中点坐标公式可得m的值,进而可得求解出p的值由此得出抛物线的方程,再由点在抛物线上代入计算出点的坐标即可。
11.(2021高二上·沈阳期中)某颗人造地球卫星的运行轨道是以地球的中心 为一个焦点的椭圆,如图所示,已知它的近地点 (离地面最近的点)距地面 千米,远地点 (离地面最远的点)距地面 千米,并且 三点在同一直线上,地球半径约为 千米,设该椭圈的长轴长、短轴长、焦距分别为 ,则
A. B.
C. D.
【答案】A,B,D
【知识点】椭圆的应用
【解析】【解答】因为地球的中心是椭圆的一个焦点,
并且根据图象可得 ,(*)
,故A正确;
,故B正确;
(*)两式相加 ,可得 ,故C不正确;
由(*)可得 ,两式相乘可得
,
,故D正确.
故答案为:ABD
【分析】根据题意可得,从而求出a、c的值,进而求出b的值,进而得出答案。
12.(2021高二上·黑龙江期中)已知椭圆 与圆 ,若在椭圆 上存在点 ,使得由点 所作的圆 的两条切线相互垂直,则椭圆 的离心率可以是( )
A. B. C. D.
【答案】A,D
【知识点】椭圆的应用
【解析】【解答】设两切点分别为 ,连接 ,由题意可得 四点共圆,
因为 ,
所以四边形 为正方形,
所以 ,
所以 ,即 ,
所以 ,即 ,
所以 ,即 ,
因为 ,所以 ,
所以AD符合条件。
故答案为:AD
【分析】设两切点分别为 ,连接 ,由题意可得 四点共圆,再利用 ,所以四边形 为正方形,所以 ,所以 ,即 ,再利用平方法结合椭圆中a,b,c三者的关系式,得出a,c的不等关系,再利用椭圆的离心率公式结合椭圆的离心率的取值范围,进而求出椭圆 的离心率的取值范围,进而求出椭圆 的离心率可以的值。
三、填空题
13.(2021·新高考Ⅱ卷)已知双曲线 ,离心率 ,则双曲线C的渐近线方程为 .
【答案】
【知识点】双曲线的简单性质
【解析】【解答】解:由得,所以该双曲线的渐近线方程为
故答案为:
【分析】根据双曲线的几何性质,结合渐近线方程直接求解即可.
14.(2021·新高考Ⅰ)已知O为坐标原点,抛物线C: 的焦点为F,P为C上一点,PF与x轴垂直,Q为x轴上一点,且PQ⊥OP,若|FQ|=6,则C的准线方程为
【答案】
【知识点】直线的点斜式方程;抛物线的定义
【解析】【解答】解:由题意可设,则,
因此直线PQ的方程为:
令y=0,得
因此
则p=3
因此抛物线C的准线方程为:
【分析】根据抛物线的定义及几何性质,结合直线的方程求解即可.
15.已知双曲线 的左、右焦点分别是 , ,直线 过坐标原点 且与双曲线 交于点 , .若 ,则四边形 的面积为 .
【答案】8
【知识点】双曲线的简单性质
【解析】【解答】由双曲线的对称性可知,四边形 的对角线互相平分且相等,
所以四边形 是矩形.
设 , ,
则 .
因为 ,
所以 ,
化简得 ,
所以四边形 的面积为8.
故答案为:8
【分析】由双曲线的对称性可知,四边形 的对角线互相平分且相等,得四边形 是矩形,设 , ,则 ,化简得 ,即可求出四边形 的面积。
16.已知双曲线 的左焦点为F,O为坐标原点,P为双曲线C右支上一点, ,则双曲线C的离心率的取值范围是 .
【答案】
【知识点】双曲线的定义;双曲线的简单性质
【解析】【解答】设双曲线C的右焦点为 ,
由双曲线的定义可知 ,故 ,
设 ,则P点的横坐标为 ,
因为点P在双曲线上,显然有 ,即 ,
所以离心率e的取值范围是 .
【分析】由双曲线的定义知,于是,由点P在双曲线上,建立不等式,从而得到结果。
四、解答题
17.(2021·全国乙卷)已知抛物线C: (p>0)的焦点F到准线的距离为2.
(1)求C的方程.
(2)已知O为坐标原点,点P在C上,点Q满足 ,求直线OQ斜率的最大值.
【答案】(1)抛物线 的焦点 ,准线方程为 ,
由题意,该抛物线焦点到准线的距离为 ,
所以该抛物线的方程为 ;
(2)设 ,则 ,
所以 ,
由 在抛物线上可得 ,即 ,
所以直线 的斜率 ,
当 时, ;
当 时, ,
当 时,因为 ,
此时 ,当且仅当 ,即 时,等号成立;
当 时, ;
综上,直线 的斜率的最大值为 .
【知识点】抛物线的标准方程;直线与圆锥曲线的关系
【解析】【分析】(1)根据抛物线的几何性质,可求得P的值,就可以写出抛物线的方程;
(2)先设出Q的坐标M(x0,y0),在代入已知等式 ,用(x0,yO)表示出 ,再 代入抛物线方程,推导出x0,y0的关系,再表示出OQ的斜率。再利用基本不等式,求出斜率最大值即可。
18.已知椭圆 的离心率为 ,过左焦点F且与x轴垂直的弦长为 .
(1)求椭圆C的方程;
(2)已知 , 为椭圆 上两点, 为坐标原点,斜率为k的直线l经过点 ,若 , 关于l对称,且 ,求l的方程.
【答案】(1)解:设 ,则 ,
令 ,则 ,从而 ,即 ,
又因为 ,即 ,
解得 , ,
故椭圆的方程为 .
(2)解:设直线l的方程为 ,当 时,不符合题意.
当 时,设直线 ,
由 联立,整理得 ,
,
即 ①.
设 , ,则 , ,
,
.
的中点 在直线 上,
则 ,整理得 ②.
②式代入①式整理得 ,
解得 或 .
因为 ,即
整理得 ③.
将②式代入③得 , ,且满足 或 ,
所以 ,故直线 的方程为 ,或 .
【知识点】椭圆的标准方程;直线与圆锥曲线的关系;直线与圆锥曲线的综合问题
【解析】【分析】(1)根据已知条件,及椭圆的特征性质即可求出a,b的值,从而得到椭圆的标准方程;
(2)设出直线的斜截式方程,代入椭圆方程,消元,得到x的一元二次方程,利用韦达定理得出 , 坐标间的关系,进一步求解。
19.已知椭圆 ,直线 过椭圆 的一个焦点和一个顶点.
(1)求椭圆 的方程;
(2)若 为椭圆 的左顶点, , 是椭圆 上的两点,△ 的内切圆 的方程为 .
(i)求实数 的值;
(ii) 为椭圆 的上顶点,椭圆 上是否存在两点 , ,使得圆 是△ 的内切圆?若存在,求出直线 的方程;若不存在,说明理由.
【答案】(1)椭圆M的焦点和顶点均在坐标轴上,直线 与坐标轴的交点坐标为 , ,
∴椭圆 中 , ,则 ,
∴椭圆 的方程为 .
(2)(i)由题意知, ,即 .
如图,过圆心 作 , 与 轴交于点 ,则△ 与△ 相似,可得 ,
设 , ,则 ,解得 .
又 在椭圆 上,代入椭圆方程,得 ,整理得 ,即 ,可得 ,
∴ ,即 ,解得 ,即 .
(ii)椭圆 上存在两点 , ,使得圆 是△ 的内切圆.
下面只需证明,当直线 , 与圆 相切时,直线 与圆 相切即可.
圆 ,点 ,
设过点 与圆 相切的直线方程为 ,则 ,即 ,解得 , .
将 与椭圆方程联立,可得 ,则非零的解为 .
设 , ,则 , ,
∴ ,则直线 为 ,即 .
由 ,得 ,易知 .
∴圆心 到直线 的距离 ,
∴直线 也与圆 相切,即椭圆 上存在点 , ,使圆 是△ 的内切圆,且直线 的方程为 .
【知识点】椭圆的标准方程;直线与圆锥曲线的综合问题
【解析】【分析】(1)由题意可得a、b、c的值,即可求出椭圆 的方程;
(2)(i)过圆心 作 , 与 轴交于点 ,则△ 与△ 相似,可得 ,设 , , 则 , 解得 , 又 在椭圆 上,代入椭圆方程,得 ,整理得,求出r,m的值;
(ii)设过点 与圆 相切的直线方程为 , 将 与椭圆方程联立,可得 ,则非零的解为 , 设 , ,则 , ,由 ,得 , 圆心 到直线 的距离 ,可得直线 也与圆 相切,即椭圆 上存在点 , ,使圆 是△ 的内切圆,且直线 的方程为 。
20.已知双曲线 (a>0,b>0)的离心率为 ,
(1)求双曲线C的渐近线方程.
(2)当a=1时,直线x-y+m=0与双曲线C交于不同的两点A,B,且线段AB的中点在圆 上,求m的值.
【答案】(1)解:由题意,得 ,
∴ ,即
∴所求双曲线 的渐进线方程
(2)解:由(1)得当 时, 双曲线 的方程为 .
设A、B两点的坐标分别为 ,线段AB的中点为 ,
由 得 (判别式 ),
∴ ,
∵点 在圆 上,∴ ,∴
【知识点】双曲线的标准方程;双曲线的简单性质;直线与圆锥曲线的综合问题
【解析】【分析】(1)根据题意由离心率的公式以及双曲线里a、b、c的关系有整体思想即可求出渐近线的方程。
(2)由(1)的结论即可得出双曲线的方程,再设出点的坐标由此求出中点的坐标再联立直线与椭圆的方程,消去y等到关于x的一元二次方程结合韦达定理即可得到关于m的两根之和与两根之积的代数式,整理得出结合点在圆上由此求出m的值即可。
21.已知椭圆 ,其上顶点与左右焦点 围成的是面积为 的正三角形.
(1)求椭圆 的方程;
(2)过椭圆 的右焦点 的直线 ( 的斜率存在)交椭圆 于 两点,弦 的垂直平分线交 轴于点 ,问: 是否是定值?若是,求出定值:若不是,说明理由.
【答案】(1)解: 为正三角形, ,可得 ,
且 ,∴椭圆 的方程为
(2)解:分以下两种情况讨论:
①当直线 斜率不为0时,设其方程为 ,且 ,
联立 ,消去 得 ,
则 ,且 ,
∴弦 的中点 的坐标为 ,
则弦 的垂直平分线为 ,
令 ,得 , ,
又
,
;
②当直线 斜率为0时,则 , ,则 .
综合①②得 是定值且为4.
【知识点】椭圆的简单性质;直线与圆锥曲线的综合问题
【解析】【分析】 (1)根据题意由正三角形性质与面积公式可求得a,再由离心率公式求出c的值,结合椭圆的 a、b 、c 三者的关系,得出b的值从而得到椭圆的方程。
(2)根据题意分情况讨论:当直线l斜率不为0时,由斜截式设出直线的方程再联立直线与椭圆的方程,消去x等到关于y的一元二次方程结合韦达定理即可得到关于m的两根之和与两根之积的代数式,进而求得|MN|,|PF|的表达式,由此得出;当直线l斜率为0时,直接求解即可.
22.已知点 , ,直线 , 的斜率乘积为 , 点的轨迹为曲线 .
(Ⅰ)求曲线 的方程;
(Ⅱ)设斜率为 的直线交 轴于 ,交曲线 于 , 两点,是否存在 使得 为定值,若存在,求出的 值;若不存在,请说明理由.
【答案】解:(Ⅰ)设 点坐标为 ,则
, 曲线 的方程为
(Ⅱ)设 , ,设直线 为
代入 得
所以由弦长公式得:
所以
为定值,
则 , ,
【知识点】直线的斜率;椭圆的简单性质;直线与圆锥曲线的综合问题
【解析】【分析】 (Ⅰ) 设出点P的坐标,利用直接法建立关系式,化简即可求解
(Ⅱ) 设出T的坐标以及直线的方程,联立直线与椭圆的方程,利用韦达定理以及两点间距离公式求出的关系式,然后根据关系式即可求解.
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