2022年高考数学真题分类汇编专题10:解析几何
一、单选题
1.(2022·全国甲卷)椭圆 的左顶点为A,点P,Q均在C上,且关于y轴对称.若直线 的斜率之积为 ,则C的离心率为( )
A. B. C. D.
2.(2022·全国甲卷)已知椭圆 的离心率为 , 分别为C的左、右顶点,B为C的上顶点.若 ,则C的方程为( )
A. B. C. D.
3.(2022·全国乙卷)设F为抛物线 的焦点,点A在C上,点 ,若 ,则 ( )
A.2 B. C.3 D.
4.(2022·全国乙卷)双曲线C的两个焦点为 ,以C的实轴为直径的圆记为D,过 作D的切线与C交于M,N两点,且 ,则C的离心率为( )
A. B. C. D.
5.(2022·北京)若直线 是圆 的一条对称轴,则 ( )
A. B. C.1 D.-1
6.(2022·北京)已知正三棱锥 的六条棱长均为6, 是 及其内部的点构成的集合,设集合 ,则 表示的区域的面积为( )
A. B. C. D.
7.(2022·浙江学考)已知圆M的方程为 ,则圆心M的坐标是( )
A.( ,2) B.(1,2)
C.(1, ) D.( , )
8.(2022·浙江学考)设A,B是平面上距离为4的两个定点,若该平面上的动点P满足||PA|-|PB||=3,则P点的轨迹是()
A.圆 B.椭圆 C.双曲线 D.抛物线
二、多选题
9.(2022·新高考Ⅱ卷)已知O为坐标原点,过抛物线 的焦点F的直线与C交于A,B两点,点A在第一象限,点 ,若 ,则( )
A.直线 的斜率为 B.
C. D.
10.(2022·新高考Ⅰ卷)已知O为坐标原点,点A(1,1)在抛物线C: 上,过点 的直线交C于P,Q两点,则( )
A.C的准线为 B.直线AB与C相切
C. D.
三、填空题
11.(2022·浙江)已知双曲线 的左焦点为F,过F且斜率为 的直线交双曲线于点 ,交双曲线的渐近线于点 且 .若 ,则双曲线的离心率是 .
12.(2022·新高考Ⅱ卷)已知椭圆 ,直线l与椭圆在第一象限交于A,B两点,与x轴,y轴分别交于M,N两点,且 ,则直线l的方程为 .
13.(2022·新高考Ⅱ卷)已知点 ,若直线 关于 的对称直线与圆 存在公共点,则实数a的取值范围为 .
14.(2022·全国甲卷)若双曲线 的渐近线与圆 相切,则 .
15.(2022·全国甲卷)设点M在直线 上,点 和 均在 上,则 的方程为 .
16.(2022·全国甲卷)记双曲线 的离心率为e,写出满足条件“直线 与C无公共点”的e的一个值 .
17.(2022·全国乙卷)过四点 中的三点的一个圆的方程为 .
18.(2022·北京)已知双曲线 的渐近线方程为 ,则 .
19.(2022·新高考Ⅰ卷)写出与圆 和 都相切的一条直线的方程 .
20.(2022·新高考Ⅰ卷)已知椭圆C: C的上顶点为A,两个焦点为 离心率为 ,过 且垂直于 的直线与C交于D,E两点, 则△ADE的周长是 .
21.(2022·浙江学考)设椭圆 的左 右焦点分别为 .已知点 ,线段 交椭圆于点P,O为坐标原点.若 ,则该椭圆的离心率为 .
22.(2022·上海)已知双曲线 ,双曲线上右支上有任意两点 , ,满足 恒成立,则a的取值范围是
四、解答题
23.(2022·浙江)如图,已知椭圆 .设A,B是椭圆上异于 的两点,且点 在线段 上,直线 分别交直线 于C,D两点.
(Ⅰ)求点P到椭圆上点的距离的最大值;
(Ⅱ)求 的最小值.
24.(2022·新高考Ⅱ卷)设双曲线 的右焦点为 ,渐近线方程为 .
(1)求C的方程;
(2)过F的直线与C的两条渐近线分别交于A,B两点,点 在C上,且 .过P且斜率为 的直线与过Q且斜率为 的直线交于点M,请从下面①②③中选取两个作为条件,证明另外一个条件成立:
①M在 上;② ;③ .
注:若选择不同的组合分别解答,则按第一个解答计分.
25.(2022·全国甲卷)设抛物线 的焦点为F,点 ,过 的直线交C于M,N两点.当直线MD垂直于x轴时, .
(1)求C的方程:
(2)设直线 与C的另一个交点分别为A,B,记直线 的倾斜角分别为 .当 取得最大值时,求直线AB的方程.
26.(2022·全国乙卷)已知椭圆E的中心为坐标原点,对称轴为x轴、y轴,且过 两点.
(1)求E的方程;
(2)设过点 的直线交E于M,N两点,过M且平行于x轴的直线与线段AB交于点T,点H满足 .证明:直线HN过定点.
27.(2022·北京)已知椭圆 的一个顶点为 ,焦距为 .
(Ⅰ)求椭圆 的方程:
(Ⅱ)过点 作斜率为 的直线与椭圆 交于不同的两点 ,直线 分别与 轴交于点 ,当 时,求 的值。
28.(2022·新高考Ⅰ卷)已知点A(2,1)在双曲线 C: 上,直线 交C于P,Q两点,直线
AP,AQ的斜率之和为0.
(1)求 的斜率;
(2)若 求 的面积.
29.(2022·浙江学考)如图,已知抛物线C: 的焦点F到其准线的距离为2.
(1)求p的值;
(2)设过焦点F的直线l与抛物线C交于A,B两点,O为坐标原点,记△AOB的面积为S,当 时,求直线l的方程.
30.(2022·上海)在椭圆 中,直线 上有两点C、D (C点在第一象限),左顶点为A,下顶点为B,右焦点为F.
(1)若∠AFB ,求椭圆 的标准方程;
(2)若点C的纵坐标为2,点D的纵坐标为1,则BC与AD的交点是否在椭圆上?请说明理由;
(3)已知直线BC与椭圆 相交于点P,直线AD与椭圆 相交于点Q,若P与Q关于原点对称,求 的最小值.
答案解析部分
1.【答案】A
【知识点】斜率的计算公式;椭圆的简单性质
【解析】【解答】解:依题意易知A(-a,0) ,
设P(x1,y1) ,则Q(-x1,y1),
则 ,
故 ,
又 ,则 ,
所以,
即,
所以椭圆C的离心率 .
故选:A.
【分析】设P(x1,y1) ,则Q(-x1,y1),根据斜率公式结合题意可得,再根据,将y1用x1表示,化简求得,再结合离心率公式即可得解.
2.【答案】B
【知识点】平面向量的数量积运算;平面向量数量积坐标表示的应用;椭圆的简单性质
【解析】【解答】解:因为离心率,解得,则b2=a2 ,
记A1,A2分别为C的左右顶点,则A1(-a,0),A2(a,0),
又B为上顶点,所以B(0,b),
所以 ,
因为
所以-a2+b2=-1,将b2=a2代入,解得a2=9,b2=8,
故椭圆的方程为 .
故选:B.
【分析】根据离心率及,解得关于a2,b2的等量关系式,即可得解.
3.【答案】B
【知识点】平面内两点间的距离公式;抛物线的定义
【解析】【解答】易知抛物线的焦点为 ,则 ,
即点A到准线 的距离为2,所以点A的横坐标为1,
不妨设点A在x轴上方,代入得, ,
所以
故选:B
【分析】根据抛物线上的点到焦点和准线的距离相等,从而求得点A的横坐标,进而求得点A坐标,即可得到答案.
4.【答案】C
【知识点】双曲线的简单性质;正弦定理的应用;余弦定理的应用
【解析】【解答】解:依题意不妨设双曲线焦点在 轴,设过 作圆 的切线切点为 ,
所以 ,因为 ,所以 在双曲线的右支,
所以 , , ,设 , ,
由 ,即 ,则 , , ,
在 中,
,
由正弦定理得 ,
所以 ,
又 ,所以 ,即 ,所以双曲线的离心率 .
此外,除官方给出答案外,还存在另一种切线与双曲线交于同一支的情况(以下只给出解析过程,目前暂未发现官方给出说明,故单选题题型与答案暂不更改)
如图所示,当切线与双曲线交于同一侧时,过点F2作F2⊥MN,由(1)得,OG1=a,易得F2H=2a,
又∵,
∴,
解得NF2=,
由,
∴NF1=,
在△NF1F2中,由余弦定理得
,
整理得:,
∴,故A选项亦正确,
故选:C(A选项亦正确).
【分析】依题意设双曲线焦点在 轴,设过 作圆 的切线切点为 ,可判断 在双曲线的右支,设 , ,即可求出 , , ,在 中由 求出 ,再由正弦定理求出 , ,最后根据双曲线的定义得到 ,即可得解.
5.【答案】A
【知识点】直线与圆的位置关系
【解析】【解答】若直线是圆的对称轴,则直线过圆心,圆心坐标 ,所以由 解得 .
故答案为:A
【分析】由直线是圆的对称轴,则直线过圆心,求圆心代入直线方程即可求得 的值.
6.【答案】B
【知识点】轨迹方程;棱锥的结构特征
【解析】【解答】过点P作底面的射影点O,则由题意, ,所以 ,当CO上存在一点Q使得 ,此时QO=1,则动点Q在以QO为半径,O为圆心的圆内,所以面积为π.
故答案为:B
【分析】过点P作底面的射影点O,根据题意可计算 ,当CO上存在一动点Q使得 ,此时QO=1,即可得动点Q的轨迹,从而计算 表示的区域的面积.
7.【答案】A
【知识点】圆的标准方程
【解析】【解答】 的圆心坐标为 ;
的圆心坐标为 。
故答案为:A.
【分析】利用已知条件结合圆的标准方程,进而求出圆的圆心坐标。
8.【答案】C
【知识点】圆锥曲线的轨迹问题
【解析】【解答】因为 ,
所以P点的轨迹是双曲线。
故答案为:C.
【分析】利用已知条件结合双曲线的定义,进而求出点P的轨迹。
9.【答案】A,C,D
【知识点】向量在几何中的应用;抛物线的简单性质;直线与圆锥曲线的关系
【解析】【解答】对于A:易得 ,由 可得点 在 的垂直平分线上,则 点横坐标为 ,代入抛物线可得 ,则 ,直线 的斜率为 ,A符合题意;
对于B:由斜率为 可得直线 的方程为 ,联立抛物线方程得 ,设 ,则 ,则 ,代入抛物线得 ,解得 ,则 ,
则 ,B不符合题意;
对于C:由抛物线定义知: ,C符合题意;
对于D: ,则 为钝角,
又 ,则 为钝角,
又 ,则 ,D符合题意.
故答案为:ACD.
【分析】由 及抛物线方程求得 ,再由斜率公式即可判断A选项;表示出直线 的方程,联立抛物线方程求得 ,即可求出 判断B选项;由抛物线的定义求出 即可判断C选项;由 , 求得 , 为钝角即可判断D选项.
10.【答案】B,C,D
【知识点】导数的几何意义;平面向量的数量积运算;直线的两点式方程;抛物线的标准方程;直线与圆锥曲线的关系
【解析】【解答】解:由题意可知:1=2p, 所以抛物线C: x2=y,故C的准线为,故A错误;
由y'=2x得曲线C在点A(1,1)处的切线斜率为2,所以切线方程为y=2x-1,又直线AB为:,即y=2x-1,故直线AB与C相切,故B正确;
过点B(0,-1)的直线设为y=kx-1,交C于P,Q两点的坐标分别设为P(x1,y1),Q(x2,y2),
联立直线与C方程可得x2-kx+1=0,
则x1+x2=k,x1x2=1,且,
即k2>4,则y1+y2=k2-2,y1y2=1,
此时
,又|OA|2=2,则 ,故C正确;
,
又|BA|2=5,则 ,故D正确.
故选:BCD
【分析】由抛物线的定义与几何性质可判断A,根据导数的几何意义,结合直线的两点式方程可判断B,根据直线与抛物线的位置,结合弦长公式可判断C,根据向量的数量积运算可判断D.
11.【答案】
【知识点】双曲线的简单性质
【解析】【解答】如图,过点A作AA′⊥x轴于点A′,过点B作BB′⊥x轴于点B′,
由于 且 ,则点B在渐近线上,不妨设,
设直线AB的倾斜角为θ,则,则,即则
∴,
又,则,
又,则,则,
∴点A的坐标为,代入双曲线方程化简可得
所以
故答案为:
【分析】过点A作AA′⊥x轴于点A′,过点B作BB′⊥x轴于点B′,依题意,点B在渐近线上,不妨设,根据题设条件可求得点A的坐标为,代入双曲线方程,化简可得a,c的关系,进而可求离心率.
12.【答案】
【知识点】椭圆的应用;直线与圆锥曲线的关系
【解析】【解答】解:记 的中点为 ,因为 ,所以 ,
设 , ,则 , ,
所以 ,即
所以 ,即 ,设直线 , , ,
令 得 ,令 得 ,即 , ,所以 ,
即 ,解得 或 (舍去),
又 ,即 ,解得 或 (舍去),
所以直线 ,即 ;
故答案为:
【分析】记 的中点为 ,设 , ,利用点差法得到 ,设直线 , , ,结合已知条件求出 、 的坐标,再根据 求出 、 ,即可求得直线方程.
13.【答案】
【知识点】与直线关于点、直线对称的直线方程;直线与圆的位置关系
【解析】【解答】解:因为 关于 对称点的坐标为 , 在直线 上,所以 所在直线即为直线 ,所以直线 为 ,即 ;根据圆方程可得圆心 ,半径 ,
依题意知圆心到直线 的距离 ,
即 ,解得 ,即 .
故答案为:
【分析】首先求出点 关于 对称点 的坐标,即可得到直线 的方程,根据圆心到直线的距离小于等于半径得到不等式,求解即可.
14.【答案】
【知识点】平面内点到直线的距离公式;圆的标准方程;圆的一般方程;双曲线的简单性质
【解析】【解答】解:双曲线 的渐近线为 ,即x±my=0,不妨取x+my=0,
圆,即x2+(y-2)2=1 ,所以圆心为(0,2),半径r=1,
依题意圆心(0,2)到渐近线x+my=0的距离 ,
解得或(舍去).
故答案为: .
【分析】首先求出双曲线的渐近线方程,再将圆的方程化为标准式,即可得到圆心坐标与半径,依题意圆心到直线的距离等于圆的半径,即可得到方程,解得即可.
15.【答案】
【知识点】圆的标准方程
【解析】【解答】解:∵点M在直线 上,
∴设点M为(a,1-2a),又因为点 和 均在 上,
∴点M到两点的距离相等且为半径R,
∴ ,
化简得:a2-6a+9+4a2-4a+1=5a2 ,
解得a=1,
∴M(1,-1) , ,
则的方程为 .
故答案为:
【分析】设出点M的坐标,利用点 和 均在 上,求得圆心及半径,即可得圆的方程.
16.【答案】2(满足 皆可)
【知识点】双曲线的简单性质
【解析】【解答】解: 因为双曲线 ,
所以C的渐近线方程为,
结合渐近线的特点,只需,即,
可满足条件“直线y=2x与C无公共点”
所以,
又因为e>1,所以 ,
故答案为:2(满足皆可)
【分析】根据题干信息,只需双曲线渐近线中即可求得满足要求的e值.
17.【答案】 或 或 或
【知识点】圆的一般方程;点与圆的位置关系
【解析】【解答】解:设圆的方程为 ,
若过 , , 三点,则 ,解得 ,
所以圆的方程为 ,即 ;
若过 , , 三点,则 ,解得 ,
所以圆的方程为 ,即 ;
若过 , , 三点,则 ,解得 ,
所以圆的方程为 ,即 ;
若过 , , 三点,则 ,解得 ,
所以圆的方程为 ,即 ;
故答案为: 或 或 或 .
【分析】设圆的方程为 ,根据所选点的坐标,列方程组,求解即可.
18.【答案】-3
【知识点】双曲线的简单性质
【解析】【解答】双曲线 的渐近线方程为 ,故 .
【分析】先写出双曲线 的渐近线,再根据已知条件即可得.
19.【答案】x=-1或7x-24y-25=0或3x+4y-5=0
【知识点】圆与圆的位置关系及其判定;两圆的公切线条数及方程的确定
【解析】【解答】解: 记圆 的圆心为O(0,0),半径为r1=1,
圆 的圆心为A(3,4),半径为r2=4,
则|OA|=5=r1+r2,
则两圆外切,作出图象,如图所示,
易得直线l1:x=-1为两圆的切线,
易得直线OA为:,
可得直线l1与直线OA为,
易知两圆的另一公切线l2必过点P,可设l2:,即,
则有,解得,即l2:,即7x-24y-25=0,
另由于两圆外切,所以在公切点处存在公切线l3,由,解得切线l3:3x+4y-5=0.
故答案为:x=-1或7x-24y-25=0或3x+4y-5=0
【分析】先判断可得两圆外切,数形结合易得其中一切线为:x=-1,再由直线垂直的斜率关系求得切线l2,最后联立两圆的方程组可得切线l3,得解.
20.【答案】13
【知识点】椭圆的定义;椭圆的标准方程;椭圆的简单性质;直线与圆锥曲线的关系
【解析】【解答】解:椭圆离心率为,则a=2c,,可设C:,
则|AF1|=|AF2|=|F1F2|=2c,
则△AF1F2为正三角形,则直线DE的斜率,
由等腰三角形性质可得,|AE|=|EF2|, |AD|=|DF2|, 由
椭圆性质得△ADE的周长=|DE|+|DF2|+|EF2|=4a,
设D(x1,y1),E(x2,y2),直线DE为,
与椭圆方程联立,得13x2+8cx-32c2=0,
则,
则,
解得,
即△ADE的周长=4a=13
故答案为:13
【分析】由椭圆的离心率,得a=2c,,并可判断△AF1F2为正三角形,从而可得直线DE的方程为,再根据直线与椭圆的位置关系,结合弦长公式以及椭圆的定义,易得△ADE的周长.
21.【答案】
【知识点】椭圆的定义;椭圆的简单性质
【解析】【解答】根据椭圆定义知 ,又 , ,
由三角形 为直角三角形可得点P是 的中点,
,把点P代入椭圆方程中得 。
故答案为: 。
【分析】根据椭圆定义知 ,再利用 ,得出 ,由三角形 为直角三角形可得点P是 的中点,再利用椭圆标准方程确定焦点的位置,进而得出焦点的位置,进而得出焦点坐标,从而结合中点坐标公式得出点P的坐标,将点P代入椭圆方程中得出a,c的关系式,再结合椭圆的离心率公式变形得出椭圆的离心率。
22.【答案】
【知识点】平面向量的数量积运算;双曲线的定义;双曲线的简单性质
【解析】【解答】解:如图所示,取点P1关于x轴对称的点P3,则P3(x2,-y2),分别在渐近线上取点M,N
则由 恒成立,得恒成立,
则∠P1OP3恒为锐角,
即∠MON≤90°,
则其中一条渐近线的斜率,
则
故答案为:
【分析】根据双曲线的几何性质,结合向量的数量积求解即可.
23.【答案】解:(Ⅰ)设 是椭圆上一点, ,则
故|PQ|的最大值是 .
(Ⅱ)设直线 ,直线与椭圆联立,得 ,
设 ,故
,与 交于C,则 ,
同理可得, .
则
等号在 时取到.
【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】(Ⅰ)设椭圆上任意一点,利用两点间的距离公式结合二次函数的性质即可求点P到椭圆上点的距离的最大值;
(Ⅱ)设直线,直线方程与椭圆方程联立,利用韦达定理得,再分别联立直线与直线,求得,,由此可表示出|CD|,再转化求解即可.
24.【答案】(1)解:由题意可得 , 故 . 因此C的方程为 .
(2)解:由已知得直线 的斜率存在且不为零,直线 的斜率不为零,
若选由①②推③或选由②③推①:由②成立可知直线 的斜率存在且不为零;
若选①③推②,则 为线段 的中点,假若直线 的斜率不存在,则由双曲线的对称性可知 在 轴上,即为焦点 ,此时由对称性可知 、 关于 轴对称,与从而 ,已知不符;
总之,直线 的斜率存在且不为零.
设直线 的斜率为 ,直线 方程为 ,
则条件① 在 上,等价于 ;
两渐近线的方程合并为 ,
联立消去y并化简整理得:
设 ,线段中点为 ,则 ,
设 ,
则条件③ 等价于 ,
移项并利用平方差公式整理得:
,
,即 ,
即 ;
由题意知直线 的斜率为 , 直线 的斜率为 ,
∴由 ,
∴ ,
所以直线 的斜率 ,
直线 ,即 ,
代入双曲线的方程 ,即 中,
得: ,
解得 的横坐标: ,
同理: ,
∴
∴ ,
∴条件② 等价于 ,
综上所述:
条件① 在 上,等价于 ;
条件② 等价于 ;
条件③ 等价于 ;
选①②推③:
由①②解得: ,∴③成立;
选①③推②:
由①③解得: , ,
∴ ,∴②成立;
选②③推①:
由②③解得: , ,∴ ,
∴ ,∴①成立.
【知识点】双曲线的标准方程;双曲线的简单性质;直线与圆锥曲线的关系
【解析】【分析】(1)利用焦点坐标求得的值,利用渐近线方程求得的关系,进而利用的平方关系求得的值,得到双曲线的方程;
(2)先分析得到直线的斜率存在且不为零,设直线AB的斜率为k, M(x0,y0),由③|AM|=|BM|等价分析得到;由直线和的斜率得到直线方程,结合双曲线的方程,两点间距离公式得到直线PQ的斜率,由②等价转化为,由①在上,等价于 ,然后选择两个作为已知条件一个作为结论,进行证明即可.
25.【答案】(1)解:抛物线的准线为 ,当 与x轴垂直时,点M的横坐标为p,
此时 ,所以 ,
所以抛物线C的方程为 ;
(2)解:设 ,直线 ,
由 可得 , ,
由斜率公式可得 , ,
直线 ,代入抛物线方程可得 ,
,所以 ,同理可得 ,
所以
又因为直线MN、AB的倾斜角分别为 ,
所以 ,
若要使 最大,则 ,
设 ,则 ,
当且仅当 即 时,等号成立,
所以当 最大时, ,设直线 ,
代入抛物线方程可得 ,
,所以 ,
所以直线 .
【知识点】抛物线的定义;抛物线的标准方程;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)由抛物线的定义可得,即可得解;
(2)设点的坐标及直线MN:x=my+1,由韦达定理及斜率公式可得KMN=2KAB,再由差角的正切公式及基本不等式可得 ,设直线AB:,结合韦达定理可解.
26.【答案】(1)解:设椭圆E的方程为 ,过 ,
则 ,解得 , ,
所以椭圆E的方程为:
(2)证明: ,所以 ,
①若过点 的直线斜率不存在,直线 .代入 ,
可得 , ,代入AB方程 ,可得
,由 得到 .求得HN方程:
,过点 .
②若过点 的直线斜率存在,设 .
联立 得 ,
可得 , ,
且
联立 可得
可求得此时 ,
将 ,代入整理得 ,
将 代入,得
显然成立,
综上,可得直线HN过定点
【知识点】恒过定点的直线;椭圆的标准方程;直线与圆锥曲线的关系
【解析】【分析】(1)设椭圆方程为 ,将所给点的坐标代入方程求解即可;
(2)分直线斜率是否存在进行讨论,直线方程与椭圆C的方程联立,利用韦达定理结合已知条件即可表示直线HN,化简即可得解.
27.【答案】(Ⅰ)由已知
(Ⅱ)设直线 , ,
联立
由 得
, , ,
由ABM、ACN共线得
由 得
化简整理得,即
代入上式并等式左右平方后整理可得,
解得k=-4
【知识点】椭圆的标准方程;直线与圆锥曲线的关系
【解析】【分析】(1)根据已知条件可得, 即,结合求得a,即可得椭圆方程;
(2) 设直线 ,,联立方程组,由韦达定理可得,,由 ABM共线 ,ACN共线可得M、N点坐标,再根据,可求得的值.
28.【答案】(1)因为点A(2,1)在双曲线 上,所以有
解得 ,所以双曲线
设直线 ,
联立 消去y得到
显然 ,否则不可能有两个交点,
而 ,
由韦达定理得 ,
因为直线AP,AQ的斜率之和为0,
所以
所以 所以
即 ,
所以有 ,
将韦达定理代入化简得 ,
而当 ,此时直线 为 ,易知恒过定点 ,故舍去,
所以 ,此时满足 .
(2)又由(1)易知 ,
且
依题可设AP斜率为 , 斜率为- ,
则由夹角公式知(后面补充证明) ,
由对称性易知,只需考虑 的情况就行,
所以有 ,解得 或 (舍).
而 ,同理 ,
而 ,
另一方面,联立 ,(1)
同理 ,(2)
将以上两式相加,得 ,
解得 ,
所以
【知识点】斜率的计算公式;平面内两直线的夹角与到角问题;双曲线的标准方程;直线与圆锥曲线的关系;直线与圆锥曲线的综合问题;三角形中的几何计算
【解析】【分析】(1)先根据题意列式求得双曲线C的方程 ,再结合直线与双曲线的位置关系,以及直线的斜率公式,列式得 ,再判断2k+m-1=0不成立,易得k=-1;
(2)先设AP斜率为 , 斜率为- ,由夹角公式求得 ,同时根据两直线的位置可得 ,结合(1),可得 ,再由韦达定理与三角形面积公式可得 ,代入计算即可.
29.【答案】(1)抛物线C: 焦点为 ,准线为 ,∴焦点到准线间的距离为 ,由已知得抛物线C: 的焦点F到其准线的距离为2,
∴ ;
(2)由(1)可得抛物线的方程为 ,焦点 ,
显然直线 的斜率不可能为零,故可设直线 的方程为 ,
代入抛物线方程整理得 ,
设 ,则
,
,
由 ,得 ,解得 ,
∴直线l的方程为 或 .
【知识点】直线与圆锥曲线的综合问题
【解析】【分析】(1)利用已知条件结合抛物线的定义和点到直线的距离公式,进而得出实数p的值。
(2) 由(1)得出p的值可得抛物线的标准方程,再利用抛物线的标准方程确定焦点的位置,进而得出焦点F的坐标 ,显然直线 的斜率不可能为零,故可设直线 的方程为 ,设 ,再利用直线与抛物线相交,联立二者方程结合韦达定理,得出 再利用三角形的面积公式得出 ,再结合抛物线的定义和两点距离公式,进而得出 ,由 ,得出m的值,进而得出直线l的方程。
30.【答案】(1)由题意知,∵ ∠AFB ,
∴在Rt△BOF中,BF=2OB,即a=2b=2
则椭圆 的标准方程为 ;
(2)由题意知A(-a,0),B(0,-1),C(a,2),D(a,1),
则直线BC:
直线AD:
则由得交点为,符合椭圆 ,故交点在椭圆上;
(3)设P为(acosθ,sinθ),又B(0,-1),
则,
则直线BP:,
∴点,
同理可得,设Q为(-acosθ,-sinθ),又A(-a,0),
则,
则直线AQ:,
∴点,
∴
设,则
∵
∴
∴|CD|≥6
即|CD|的最小值为6
【知识点】直线的斜截式方程;两条直线的交点坐标;平面内两点间的距离公式;椭圆的标准方程;直线与圆锥曲线的关系
【解析】【分析】(1)根据椭圆方程,运用数形结合思想求解即可;
(2)根据直线的斜截式方程,以及两直线的交点,结合点在椭圆上的判定求解即可;
(3)根据直线的斜截式方程,以及直线与椭圆的位置关系,运用换元法,结合两点间的距离公式以及不等式的性质求解即可.
1 / 12022年高考数学真题分类汇编专题10:解析几何
一、单选题
1.(2022·全国甲卷)椭圆 的左顶点为A,点P,Q均在C上,且关于y轴对称.若直线 的斜率之积为 ,则C的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【知识点】斜率的计算公式;椭圆的简单性质
【解析】【解答】解:依题意易知A(-a,0) ,
设P(x1,y1) ,则Q(-x1,y1),
则 ,
故 ,
又 ,则 ,
所以,
即,
所以椭圆C的离心率 .
故选:A.
【分析】设P(x1,y1) ,则Q(-x1,y1),根据斜率公式结合题意可得,再根据,将y1用x1表示,化简求得,再结合离心率公式即可得解.
2.(2022·全国甲卷)已知椭圆 的离心率为 , 分别为C的左、右顶点,B为C的上顶点.若 ,则C的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】平面向量的数量积运算;平面向量数量积坐标表示的应用;椭圆的简单性质
【解析】【解答】解:因为离心率,解得,则b2=a2 ,
记A1,A2分别为C的左右顶点,则A1(-a,0),A2(a,0),
又B为上顶点,所以B(0,b),
所以 ,
因为
所以-a2+b2=-1,将b2=a2代入,解得a2=9,b2=8,
故椭圆的方程为 .
故选:B.
【分析】根据离心率及,解得关于a2,b2的等量关系式,即可得解.
3.(2022·全国乙卷)设F为抛物线 的焦点,点A在C上,点 ,若 ,则 ( )
A.2 B. C.3 D.
【答案】B
【知识点】平面内两点间的距离公式;抛物线的定义
【解析】【解答】易知抛物线的焦点为 ,则 ,
即点A到准线 的距离为2,所以点A的横坐标为1,
不妨设点A在x轴上方,代入得, ,
所以
故选:B
【分析】根据抛物线上的点到焦点和准线的距离相等,从而求得点A的横坐标,进而求得点A坐标,即可得到答案.
4.(2022·全国乙卷)双曲线C的两个焦点为 ,以C的实轴为直径的圆记为D,过 作D的切线与C交于M,N两点,且 ,则C的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【知识点】双曲线的简单性质;正弦定理的应用;余弦定理的应用
【解析】【解答】解:依题意不妨设双曲线焦点在 轴,设过 作圆 的切线切点为 ,
所以 ,因为 ,所以 在双曲线的右支,
所以 , , ,设 , ,
由 ,即 ,则 , , ,
在 中,
,
由正弦定理得 ,
所以 ,
又 ,所以 ,即 ,所以双曲线的离心率 .
此外,除官方给出答案外,还存在另一种切线与双曲线交于同一支的情况(以下只给出解析过程,目前暂未发现官方给出说明,故单选题题型与答案暂不更改)
如图所示,当切线与双曲线交于同一侧时,过点F2作F2⊥MN,由(1)得,OG1=a,易得F2H=2a,
又∵,
∴,
解得NF2=,
由,
∴NF1=,
在△NF1F2中,由余弦定理得
,
整理得:,
∴,故A选项亦正确,
故选:C(A选项亦正确).
【分析】依题意设双曲线焦点在 轴,设过 作圆 的切线切点为 ,可判断 在双曲线的右支,设 , ,即可求出 , , ,在 中由 求出 ,再由正弦定理求出 , ,最后根据双曲线的定义得到 ,即可得解.
5.(2022·北京)若直线 是圆 的一条对称轴,则 ( )
A. B. C.1 D.-1
【答案】A
【知识点】直线与圆的位置关系
【解析】【解答】若直线是圆的对称轴,则直线过圆心,圆心坐标 ,所以由 解得 .
故答案为:A
【分析】由直线是圆的对称轴,则直线过圆心,求圆心代入直线方程即可求得 的值.
6.(2022·北京)已知正三棱锥 的六条棱长均为6, 是 及其内部的点构成的集合,设集合 ,则 表示的区域的面积为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】轨迹方程;棱锥的结构特征
【解析】【解答】过点P作底面的射影点O,则由题意, ,所以 ,当CO上存在一点Q使得 ,此时QO=1,则动点Q在以QO为半径,O为圆心的圆内,所以面积为π.
故答案为:B
【分析】过点P作底面的射影点O,根据题意可计算 ,当CO上存在一动点Q使得 ,此时QO=1,即可得动点Q的轨迹,从而计算 表示的区域的面积.
7.(2022·浙江学考)已知圆M的方程为 ,则圆心M的坐标是( )
A.( ,2) B.(1,2)
C.(1, ) D.( , )
【答案】A
【知识点】圆的标准方程
【解析】【解答】 的圆心坐标为 ;
的圆心坐标为 。
故答案为:A.
【分析】利用已知条件结合圆的标准方程,进而求出圆的圆心坐标。
8.(2022·浙江学考)设A,B是平面上距离为4的两个定点,若该平面上的动点P满足||PA|-|PB||=3,则P点的轨迹是()
A.圆 B.椭圆 C.双曲线 D.抛物线
【答案】C
【知识点】圆锥曲线的轨迹问题
【解析】【解答】因为 ,
所以P点的轨迹是双曲线。
故答案为:C.
【分析】利用已知条件结合双曲线的定义,进而求出点P的轨迹。
二、多选题
9.(2022·新高考Ⅱ卷)已知O为坐标原点,过抛物线 的焦点F的直线与C交于A,B两点,点A在第一象限,点 ,若 ,则( )
A.直线 的斜率为 B.
C. D.
【答案】A,C,D
【知识点】向量在几何中的应用;抛物线的简单性质;直线与圆锥曲线的关系
【解析】【解答】对于A:易得 ,由 可得点 在 的垂直平分线上,则 点横坐标为 ,代入抛物线可得 ,则 ,直线 的斜率为 ,A符合题意;
对于B:由斜率为 可得直线 的方程为 ,联立抛物线方程得 ,设 ,则 ,则 ,代入抛物线得 ,解得 ,则 ,
则 ,B不符合题意;
对于C:由抛物线定义知: ,C符合题意;
对于D: ,则 为钝角,
又 ,则 为钝角,
又 ,则 ,D符合题意.
故答案为:ACD.
【分析】由 及抛物线方程求得 ,再由斜率公式即可判断A选项;表示出直线 的方程,联立抛物线方程求得 ,即可求出 判断B选项;由抛物线的定义求出 即可判断C选项;由 , 求得 , 为钝角即可判断D选项.
10.(2022·新高考Ⅰ卷)已知O为坐标原点,点A(1,1)在抛物线C: 上,过点 的直线交C于P,Q两点,则( )
A.C的准线为 B.直线AB与C相切
C. D.
【答案】B,C,D
【知识点】导数的几何意义;平面向量的数量积运算;直线的两点式方程;抛物线的标准方程;直线与圆锥曲线的关系
【解析】【解答】解:由题意可知:1=2p, 所以抛物线C: x2=y,故C的准线为,故A错误;
由y'=2x得曲线C在点A(1,1)处的切线斜率为2,所以切线方程为y=2x-1,又直线AB为:,即y=2x-1,故直线AB与C相切,故B正确;
过点B(0,-1)的直线设为y=kx-1,交C于P,Q两点的坐标分别设为P(x1,y1),Q(x2,y2),
联立直线与C方程可得x2-kx+1=0,
则x1+x2=k,x1x2=1,且,
即k2>4,则y1+y2=k2-2,y1y2=1,
此时
,又|OA|2=2,则 ,故C正确;
,
又|BA|2=5,则 ,故D正确.
故选:BCD
【分析】由抛物线的定义与几何性质可判断A,根据导数的几何意义,结合直线的两点式方程可判断B,根据直线与抛物线的位置,结合弦长公式可判断C,根据向量的数量积运算可判断D.
三、填空题
11.(2022·浙江)已知双曲线 的左焦点为F,过F且斜率为 的直线交双曲线于点 ,交双曲线的渐近线于点 且 .若 ,则双曲线的离心率是 .
【答案】
【知识点】双曲线的简单性质
【解析】【解答】如图,过点A作AA′⊥x轴于点A′,过点B作BB′⊥x轴于点B′,
由于 且 ,则点B在渐近线上,不妨设,
设直线AB的倾斜角为θ,则,则,即则
∴,
又,则,
又,则,则,
∴点A的坐标为,代入双曲线方程化简可得
所以
故答案为:
【分析】过点A作AA′⊥x轴于点A′,过点B作BB′⊥x轴于点B′,依题意,点B在渐近线上,不妨设,根据题设条件可求得点A的坐标为,代入双曲线方程,化简可得a,c的关系,进而可求离心率.
12.(2022·新高考Ⅱ卷)已知椭圆 ,直线l与椭圆在第一象限交于A,B两点,与x轴,y轴分别交于M,N两点,且 ,则直线l的方程为 .
【答案】
【知识点】椭圆的应用;直线与圆锥曲线的关系
【解析】【解答】解:记 的中点为 ,因为 ,所以 ,
设 , ,则 , ,
所以 ,即
所以 ,即 ,设直线 , , ,
令 得 ,令 得 ,即 , ,所以 ,
即 ,解得 或 (舍去),
又 ,即 ,解得 或 (舍去),
所以直线 ,即 ;
故答案为:
【分析】记 的中点为 ,设 , ,利用点差法得到 ,设直线 , , ,结合已知条件求出 、 的坐标,再根据 求出 、 ,即可求得直线方程.
13.(2022·新高考Ⅱ卷)已知点 ,若直线 关于 的对称直线与圆 存在公共点,则实数a的取值范围为 .
【答案】
【知识点】与直线关于点、直线对称的直线方程;直线与圆的位置关系
【解析】【解答】解:因为 关于 对称点的坐标为 , 在直线 上,所以 所在直线即为直线 ,所以直线 为 ,即 ;根据圆方程可得圆心 ,半径 ,
依题意知圆心到直线 的距离 ,
即 ,解得 ,即 .
故答案为:
【分析】首先求出点 关于 对称点 的坐标,即可得到直线 的方程,根据圆心到直线的距离小于等于半径得到不等式,求解即可.
14.(2022·全国甲卷)若双曲线 的渐近线与圆 相切,则 .
【答案】
【知识点】平面内点到直线的距离公式;圆的标准方程;圆的一般方程;双曲线的简单性质
【解析】【解答】解:双曲线 的渐近线为 ,即x±my=0,不妨取x+my=0,
圆,即x2+(y-2)2=1 ,所以圆心为(0,2),半径r=1,
依题意圆心(0,2)到渐近线x+my=0的距离 ,
解得或(舍去).
故答案为: .
【分析】首先求出双曲线的渐近线方程,再将圆的方程化为标准式,即可得到圆心坐标与半径,依题意圆心到直线的距离等于圆的半径,即可得到方程,解得即可.
15.(2022·全国甲卷)设点M在直线 上,点 和 均在 上,则 的方程为 .
【答案】
【知识点】圆的标准方程
【解析】【解答】解:∵点M在直线 上,
∴设点M为(a,1-2a),又因为点 和 均在 上,
∴点M到两点的距离相等且为半径R,
∴ ,
化简得:a2-6a+9+4a2-4a+1=5a2 ,
解得a=1,
∴M(1,-1) , ,
则的方程为 .
故答案为:
【分析】设出点M的坐标,利用点 和 均在 上,求得圆心及半径,即可得圆的方程.
16.(2022·全国甲卷)记双曲线 的离心率为e,写出满足条件“直线 与C无公共点”的e的一个值 .
【答案】2(满足 皆可)
【知识点】双曲线的简单性质
【解析】【解答】解: 因为双曲线 ,
所以C的渐近线方程为,
结合渐近线的特点,只需,即,
可满足条件“直线y=2x与C无公共点”
所以,
又因为e>1,所以 ,
故答案为:2(满足皆可)
【分析】根据题干信息,只需双曲线渐近线中即可求得满足要求的e值.
17.(2022·全国乙卷)过四点 中的三点的一个圆的方程为 .
【答案】 或 或 或
【知识点】圆的一般方程;点与圆的位置关系
【解析】【解答】解:设圆的方程为 ,
若过 , , 三点,则 ,解得 ,
所以圆的方程为 ,即 ;
若过 , , 三点,则 ,解得 ,
所以圆的方程为 ,即 ;
若过 , , 三点,则 ,解得 ,
所以圆的方程为 ,即 ;
若过 , , 三点,则 ,解得 ,
所以圆的方程为 ,即 ;
故答案为: 或 或 或 .
【分析】设圆的方程为 ,根据所选点的坐标,列方程组,求解即可.
18.(2022·北京)已知双曲线 的渐近线方程为 ,则 .
【答案】-3
【知识点】双曲线的简单性质
【解析】【解答】双曲线 的渐近线方程为 ,故 .
【分析】先写出双曲线 的渐近线,再根据已知条件即可得.
19.(2022·新高考Ⅰ卷)写出与圆 和 都相切的一条直线的方程 .
【答案】x=-1或7x-24y-25=0或3x+4y-5=0
【知识点】圆与圆的位置关系及其判定;两圆的公切线条数及方程的确定
【解析】【解答】解: 记圆 的圆心为O(0,0),半径为r1=1,
圆 的圆心为A(3,4),半径为r2=4,
则|OA|=5=r1+r2,
则两圆外切,作出图象,如图所示,
易得直线l1:x=-1为两圆的切线,
易得直线OA为:,
可得直线l1与直线OA为,
易知两圆的另一公切线l2必过点P,可设l2:,即,
则有,解得,即l2:,即7x-24y-25=0,
另由于两圆外切,所以在公切点处存在公切线l3,由,解得切线l3:3x+4y-5=0.
故答案为:x=-1或7x-24y-25=0或3x+4y-5=0
【分析】先判断可得两圆外切,数形结合易得其中一切线为:x=-1,再由直线垂直的斜率关系求得切线l2,最后联立两圆的方程组可得切线l3,得解.
20.(2022·新高考Ⅰ卷)已知椭圆C: C的上顶点为A,两个焦点为 离心率为 ,过 且垂直于 的直线与C交于D,E两点, 则△ADE的周长是 .
【答案】13
【知识点】椭圆的定义;椭圆的标准方程;椭圆的简单性质;直线与圆锥曲线的关系
【解析】【解答】解:椭圆离心率为,则a=2c,,可设C:,
则|AF1|=|AF2|=|F1F2|=2c,
则△AF1F2为正三角形,则直线DE的斜率,
由等腰三角形性质可得,|AE|=|EF2|, |AD|=|DF2|, 由
椭圆性质得△ADE的周长=|DE|+|DF2|+|EF2|=4a,
设D(x1,y1),E(x2,y2),直线DE为,
与椭圆方程联立,得13x2+8cx-32c2=0,
则,
则,
解得,
即△ADE的周长=4a=13
故答案为:13
【分析】由椭圆的离心率,得a=2c,,并可判断△AF1F2为正三角形,从而可得直线DE的方程为,再根据直线与椭圆的位置关系,结合弦长公式以及椭圆的定义,易得△ADE的周长.
21.(2022·浙江学考)设椭圆 的左 右焦点分别为 .已知点 ,线段 交椭圆于点P,O为坐标原点.若 ,则该椭圆的离心率为 .
【答案】
【知识点】椭圆的定义;椭圆的简单性质
【解析】【解答】根据椭圆定义知 ,又 , ,
由三角形 为直角三角形可得点P是 的中点,
,把点P代入椭圆方程中得 。
故答案为: 。
【分析】根据椭圆定义知 ,再利用 ,得出 ,由三角形 为直角三角形可得点P是 的中点,再利用椭圆标准方程确定焦点的位置,进而得出焦点的位置,进而得出焦点坐标,从而结合中点坐标公式得出点P的坐标,将点P代入椭圆方程中得出a,c的关系式,再结合椭圆的离心率公式变形得出椭圆的离心率。
22.(2022·上海)已知双曲线 ,双曲线上右支上有任意两点 , ,满足 恒成立,则a的取值范围是
【答案】
【知识点】平面向量的数量积运算;双曲线的定义;双曲线的简单性质
【解析】【解答】解:如图所示,取点P1关于x轴对称的点P3,则P3(x2,-y2),分别在渐近线上取点M,N
则由 恒成立,得恒成立,
则∠P1OP3恒为锐角,
即∠MON≤90°,
则其中一条渐近线的斜率,
则
故答案为:
【分析】根据双曲线的几何性质,结合向量的数量积求解即可.
四、解答题
23.(2022·浙江)如图,已知椭圆 .设A,B是椭圆上异于 的两点,且点 在线段 上,直线 分别交直线 于C,D两点.
(Ⅰ)求点P到椭圆上点的距离的最大值;
(Ⅱ)求 的最小值.
【答案】解:(Ⅰ)设 是椭圆上一点, ,则
故|PQ|的最大值是 .
(Ⅱ)设直线 ,直线与椭圆联立,得 ,
设 ,故
,与 交于C,则 ,
同理可得, .
则
等号在 时取到.
【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】(Ⅰ)设椭圆上任意一点,利用两点间的距离公式结合二次函数的性质即可求点P到椭圆上点的距离的最大值;
(Ⅱ)设直线,直线方程与椭圆方程联立,利用韦达定理得,再分别联立直线与直线,求得,,由此可表示出|CD|,再转化求解即可.
24.(2022·新高考Ⅱ卷)设双曲线 的右焦点为 ,渐近线方程为 .
(1)求C的方程;
(2)过F的直线与C的两条渐近线分别交于A,B两点,点 在C上,且 .过P且斜率为 的直线与过Q且斜率为 的直线交于点M,请从下面①②③中选取两个作为条件,证明另外一个条件成立:
①M在 上;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)解:由题意可得 , 故 . 因此C的方程为 .
(2)解:由已知得直线 的斜率存在且不为零,直线 的斜率不为零,
若选由①②推③或选由②③推①:由②成立可知直线 的斜率存在且不为零;
若选①③推②,则 为线段 的中点,假若直线 的斜率不存在,则由双曲线的对称性可知 在 轴上,即为焦点 ,此时由对称性可知 、 关于 轴对称,与从而 ,已知不符;
总之,直线 的斜率存在且不为零.
设直线 的斜率为 ,直线 方程为 ,
则条件① 在 上,等价于 ;
两渐近线的方程合并为 ,
联立消去y并化简整理得:
设 ,线段中点为 ,则 ,
设 ,
则条件③ 等价于 ,
移项并利用平方差公式整理得:
,
,即 ,
即 ;
由题意知直线 的斜率为 , 直线 的斜率为 ,
∴由 ,
∴ ,
所以直线 的斜率 ,
直线 ,即 ,
代入双曲线的方程 ,即 中,
得: ,
解得 的横坐标: ,
同理: ,
∴
∴ ,
∴条件② 等价于 ,
综上所述:
条件① 在 上,等价于 ;
条件② 等价于 ;
条件③ 等价于 ;
选①②推③:
由①②解得: ,∴③成立;
选①③推②:
由①③解得: , ,
∴ ,∴②成立;
选②③推①:
由②③解得: , ,∴ ,
∴ ,∴①成立.
【知识点】双曲线的标准方程;双曲线的简单性质;直线与圆锥曲线的关系
【解析】【分析】(1)利用焦点坐标求得的值,利用渐近线方程求得的关系,进而利用的平方关系求得的值,得到双曲线的方程;
(2)先分析得到直线的斜率存在且不为零,设直线AB的斜率为k, M(x0,y0),由③|AM|=|BM|等价分析得到;由直线和的斜率得到直线方程,结合双曲线的方程,两点间距离公式得到直线PQ的斜率,由②等价转化为,由①在上,等价于 ,然后选择两个作为已知条件一个作为结论,进行证明即可.
25.(2022·全国甲卷)设抛物线 的焦点为F,点 ,过 的直线交C于M,N两点.当直线MD垂直于x轴时, .
(1)求C的方程:
(2)设直线 与C的另一个交点分别为A,B,记直线 的倾斜角分别为 .当 取得最大值时,求直线AB的方程.
【答案】(1)解:抛物线的准线为 ,当 与x轴垂直时,点M的横坐标为p,
此时 ,所以 ,
所以抛物线C的方程为 ;
(2)解:设 ,直线 ,
由 可得 , ,
由斜率公式可得 , ,
直线 ,代入抛物线方程可得 ,
,所以 ,同理可得 ,
所以
又因为直线MN、AB的倾斜角分别为 ,
所以 ,
若要使 最大,则 ,
设 ,则 ,
当且仅当 即 时,等号成立,
所以当 最大时, ,设直线 ,
代入抛物线方程可得 ,
,所以 ,
所以直线 .
【知识点】抛物线的定义;抛物线的标准方程;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)由抛物线的定义可得,即可得解;
(2)设点的坐标及直线MN:x=my+1,由韦达定理及斜率公式可得KMN=2KAB,再由差角的正切公式及基本不等式可得 ,设直线AB:,结合韦达定理可解.
26.(2022·全国乙卷)已知椭圆E的中心为坐标原点,对称轴为x轴、y轴,且过 两点.
(1)求E的方程;
(2)设过点 的直线交E于M,N两点,过M且平行于x轴的直线与线段AB交于点T,点H满足 .证明:直线HN过定点.
【答案】(1)解:设椭圆E的方程为 ,过 ,
则 ,解得 , ,
所以椭圆E的方程为:
(2)证明: ,所以 ,
①若过点 的直线斜率不存在,直线 .代入 ,
可得 , ,代入AB方程 ,可得
,由 得到 .求得HN方程:
,过点 .
②若过点 的直线斜率存在,设 .
联立 得 ,
可得 , ,
且
联立 可得
可求得此时 ,
将 ,代入整理得 ,
将 代入,得
显然成立,
综上,可得直线HN过定点
【知识点】恒过定点的直线;椭圆的标准方程;直线与圆锥曲线的关系
【解析】【分析】(1)设椭圆方程为 ,将所给点的坐标代入方程求解即可;
(2)分直线斜率是否存在进行讨论,直线方程与椭圆C的方程联立,利用韦达定理结合已知条件即可表示直线HN,化简即可得解.
27.(2022·北京)已知椭圆 的一个顶点为 ,焦距为 .
(Ⅰ)求椭圆 的方程:
(Ⅱ)过点 作斜率为 的直线与椭圆 交于不同的两点 ,直线 分别与 轴交于点 ,当 时,求 的值。
【答案】(Ⅰ)由已知
(Ⅱ)设直线 , ,
联立
由 得
, , ,
由ABM、ACN共线得
由 得
化简整理得,即
代入上式并等式左右平方后整理可得,
解得k=-4
【知识点】椭圆的标准方程;直线与圆锥曲线的关系
【解析】【分析】(1)根据已知条件可得, 即,结合求得a,即可得椭圆方程;
(2) 设直线 ,,联立方程组,由韦达定理可得,,由 ABM共线 ,ACN共线可得M、N点坐标,再根据,可求得的值.
28.(2022·新高考Ⅰ卷)已知点A(2,1)在双曲线 C: 上,直线 交C于P,Q两点,直线
AP,AQ的斜率之和为0.
(1)求 的斜率;
(2)若 求 的面积.
【答案】(1)因为点A(2,1)在双曲线 上,所以有
解得 ,所以双曲线
设直线 ,
联立 消去y得到
显然 ,否则不可能有两个交点,
而 ,
由韦达定理得 ,
因为直线AP,AQ的斜率之和为0,
所以
所以 所以
即 ,
所以有 ,
将韦达定理代入化简得 ,
而当 ,此时直线 为 ,易知恒过定点 ,故舍去,
所以 ,此时满足 .
(2)又由(1)易知 ,
且
依题可设AP斜率为 , 斜率为- ,
则由夹角公式知(后面补充证明) ,
由对称性易知,只需考虑 的情况就行,
所以有 ,解得 或 (舍).
而 ,同理 ,
而 ,
另一方面,联立 ,(1)
同理 ,(2)
将以上两式相加,得 ,
解得 ,
所以
【知识点】斜率的计算公式;平面内两直线的夹角与到角问题;双曲线的标准方程;直线与圆锥曲线的关系;直线与圆锥曲线的综合问题;三角形中的几何计算
【解析】【分析】(1)先根据题意列式求得双曲线C的方程 ,再结合直线与双曲线的位置关系,以及直线的斜率公式,列式得 ,再判断2k+m-1=0不成立,易得k=-1;
(2)先设AP斜率为 , 斜率为- ,由夹角公式求得 ,同时根据两直线的位置可得 ,结合(1),可得 ,再由韦达定理与三角形面积公式可得 ,代入计算即可.
29.(2022·浙江学考)如图,已知抛物线C: 的焦点F到其准线的距离为2.
(1)求p的值;
(2)设过焦点F的直线l与抛物线C交于A,B两点,O为坐标原点,记△AOB的面积为S,当 时,求直线l的方程.
【答案】(1)抛物线C: 焦点为 ,准线为 ,∴焦点到准线间的距离为 ,由已知得抛物线C: 的焦点F到其准线的距离为2,
∴ ;
(2)由(1)可得抛物线的方程为 ,焦点 ,
显然直线 的斜率不可能为零,故可设直线 的方程为 ,
代入抛物线方程整理得 ,
设 ,则
,
,
由 ,得 ,解得 ,
∴直线l的方程为 或 .
【知识点】直线与圆锥曲线的综合问题
【解析】【分析】(1)利用已知条件结合抛物线的定义和点到直线的距离公式,进而得出实数p的值。
(2) 由(1)得出p的值可得抛物线的标准方程,再利用抛物线的标准方程确定焦点的位置,进而得出焦点F的坐标 ,显然直线 的斜率不可能为零,故可设直线 的方程为 ,设 ,再利用直线与抛物线相交,联立二者方程结合韦达定理,得出 再利用三角形的面积公式得出 ,再结合抛物线的定义和两点距离公式,进而得出 ,由 ,得出m的值,进而得出直线l的方程。
30.(2022·上海)在椭圆 中,直线 上有两点C、D (C点在第一象限),左顶点为A,下顶点为B,右焦点为F.
(1)若∠AFB ,求椭圆 的标准方程;
(2)若点C的纵坐标为2,点D的纵坐标为1,则BC与AD的交点是否在椭圆上?请说明理由;
(3)已知直线BC与椭圆 相交于点P,直线AD与椭圆 相交于点Q,若P与Q关于原点对称,求 的最小值.
【答案】(1)由题意知,∵ ∠AFB ,
∴在Rt△BOF中,BF=2OB,即a=2b=2
则椭圆 的标准方程为 ;
(2)由题意知A(-a,0),B(0,-1),C(a,2),D(a,1),
则直线BC:
直线AD:
则由得交点为,符合椭圆 ,故交点在椭圆上;
(3)设P为(acosθ,sinθ),又B(0,-1),
则,
则直线BP:,
∴点,
同理可得,设Q为(-acosθ,-sinθ),又A(-a,0),
则,
则直线AQ:,
∴点,
∴
设,则
∵
∴
∴|CD|≥6
即|CD|的最小值为6
【知识点】直线的斜截式方程;两条直线的交点坐标;平面内两点间的距离公式;椭圆的标准方程;直线与圆锥曲线的关系
【解析】【分析】(1)根据椭圆方程,运用数形结合思想求解即可;
(2)根据直线的斜截式方程,以及两直线的交点,结合点在椭圆上的判定求解即可;
(3)根据直线的斜截式方程,以及直线与椭圆的位置关系,运用换元法,结合两点间的距离公式以及不等式的性质求解即可.
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