人教B版高中数学选择性必修第一册 课时作业 2.8 直线与圆锥曲线的位置关系(含解析)

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名称 人教B版高中数学选择性必修第一册 课时作业 2.8 直线与圆锥曲线的位置关系(含解析)
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资源类型 教案
版本资源 人教B版(2019)
科目 数学
更新时间 2022-12-23 22:16:52

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课时分层作业(二十五) 直线与圆锥曲线的位置关系
(建议用时:40分钟)
一、选择题
1.已知双曲线-=1的右焦点为F,过点F作一条直线与其中一条渐近线垂直,垂足为A,O为坐标原点,则S△OAF=(  )
A.3         B.3
C.2 D.
2.直线y=x-3与抛物线y2=4x交于A、B两点,过两点向抛物线的准线作垂线,垂足分别为P、Q,则梯形APQB的面积为(  )
A.48 B.56
C.64 D.72
3.过椭圆x2+2y2=4的左焦点F作倾斜角为的弦AB,则弦AB的长为(  )
A. B.
C. D.
4.已知抛物线C:y2=8x的焦点为F,准线与x轴的交点为K,点A在C上且|AK|=|AF|,则△AFK的面积为(  )
A.4 B.8
C.16 D.32
5.如果AB是椭圆+=1的任意一条与x轴不垂直的弦,O为椭圆的中心,e为椭圆的离心率,M为AB的中点,则kAB·kOM的值为(  )
A.e-1 B.1-e
C.e2-1 D.1-e2
二、填空题
6.直线y=kx+2与抛物线y2=8x有且只有一个公共点,则k= .
7.若点O和点F分别为椭圆+=1的中心和左焦点,点P为椭圆上的任意一点,则·的最大值为 .
8.设双曲线的一个焦点为F,虚轴的一个端点为B,如果直线FB与该双曲线的一条渐近线垂直,那么此双曲线的离心率为 .
三、解答题
9.已知抛物线y2=-x与直线y=k(x+1)相交于A,B两点.
(1)求证:OA⊥OB;
(2)当△OAB的面积等于时,求k的值.
10.已知椭圆C:+=1(a>b>0),离心率是,原点与C和直线x=1的交点围成的三角形面积是.若直线l过点,且与椭圆C相交于A,B两点(A,B不是顶点),D是椭圆C的右顶点,求证∠ADB是定值.
11.(多选题)已知抛物线x2=2py(p>0)的焦点为F,过点F的直线l交抛物线于A,B两点,以线段AB为直径的圆交x轴于M,N两点,设线段AB的中点为Q.若抛物线C上存在一点E(t,2)到焦点F的距离等于3.则下列说法正确的是(  )
A.抛物线的方程是x2=2y
B.抛物线的准线是y=-1
C.sin∠QMN的最小值是
D.线段AB的最小值是6
12.点P为抛物线y2=2px上任一点,F为焦点,则以PF为直径的圆与y轴(  )
A.相交        B.相切
C.相离 D.位置由F确定
13.(一题两空)椭圆+=1(a>b>0)第一象限上一点与中心、右焦点构成一个正三角形,则此椭圆的离心率e= ,当此三角形的面积是4,则b2= .
14.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 .
15.已知抛物线C:y2=3x的焦点为F,斜率为的直线l与C的交点为A,B,与x轴的交点为P.
(1)若|AF|+|BF|=4,求l的方程;
(2)若=3,求|AB|.
课时分层作业(二十五) 直线与圆锥曲线的位置关系答案
(建议用时:40分钟)
一、选择题
1.已知双曲线-=1的右焦点为F,过点F作一条直线与其中一条渐近线垂直,垂足为A,O为坐标原点,则S△OAF=(  )
A.3         B.3
C.2 D.
D [双曲线-=1的右焦点为F(3,0),F到渐近线x+2y=0的距离FA==.
则AO===2.
则S△OAF=FA·OA=××2=.]
2.直线y=x-3与抛物线y2=4x交于A、B两点,过两点向抛物线的准线作垂线,垂足分别为P、Q,则梯形APQB的面积为(  )
A.48 B.56
C.64 D.72
A [由消去y得,
x2-10x+9=0,∴x=1或9,
∴或
∴|AP|=10,|BQ|=2或|BQ|=10,|AP|=2,
∴|PQ|=8,梯形APQB的面积为48,故选A.]
3.过椭圆x2+2y2=4的左焦点F作倾斜角为的弦AB,则弦AB的长为(  )
A. B.
C. D.
B [椭圆的方程可化为+=1,
∴F(-,0).
又∵直线AB的斜率为,
∴直线AB的方程为y=x+.
由得7x2+12x+8=0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则x1+x2=-,x1·x2=,
∴|AB|==.]
4.已知抛物线C:y2=8x的焦点为F,准线与x轴的交点为K,点A在C上且|AK|=|AF|,则△AFK的面积为(  )
A.4 B.8
C.16 D.32
B [因为抛物线C:y2=8x的焦点为F(2,0),
准线为x=-2,
所以K(-2,0),
设A(x0,y0),如图所示,过点A向准线作垂线,垂足为B,
则B(-2,y0).
因为|AK|=|AF|,
又|AF|=|AB|=x0-(-2)=x0+2,
所以由|BK|2=|AK|2-|AB|2,
得y=(x0+2)2,
即8x0=(x0+2)2,
解得x0=2,y0=±4,
所以S△AFK的面积为|KF|·|y0|=×4×4=8.]
5.如果AB是椭圆+=1的任意一条与x轴不垂直的弦,O为椭圆的中心,e为椭圆的离心率,M为AB的中点,则kAB·kOM的值为(  )
A.e-1 B.1-e
C.e2-1 D.1-e2
C [设A(x1,y1),B(x2,y2),中点M(x0,y0),由点差法,+=1,+=1,作差得
=,
所以kAB·kOM=·===e2-1.]
二、填空题
6.直线y=kx+2与抛物线y2=8x有且只有一个公共点,则k= .
0或1 [当k=0时,直线与抛物线有唯一交点,
当k≠0时,联立方程消y得:
k2x2+4(k-2)x+4=0,
由题意Δ=16(k-2)2-16k2=0,
∴k=1.]
7.若点O和点F分别为椭圆+=1的中心和左焦点,点P为椭圆上的任意一点,则·的最大值为 .
6 [由+=1可得F(-1,0).
设P(x,y),-2≤x≤2,则·=x2+x+y2=x2+x+3=x2+x+3=(x+2)2+2,
当且仅当x=2时,·取得最大值6.]
8.设双曲线的一个焦点为F,虚轴的一个端点为B,如果直线FB与该双曲线的一条渐近线垂直,那么此双曲线的离心率为 .
 [设双曲线方程为-=1(a>0,b>0),如图所示,双曲线的一条渐近线方程为
y=x,而kBF=-.
∴·=-1,整理得b2=ac.
∴c2-a2-ac=0.两边同除以a2,得e2-e-1=0,
解得e=或e=(舍去).]
三、解答题
9.已知抛物线y2=-x与直线y=k(x+1)相交于A,B两点.
(1)求证:OA⊥OB;
(2)当△OAB的面积等于时,求k的值.
[解] (1)如图所示,由消去x得,ky2+y-k=0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),由根与系数的关系得y1·y2=-1,y1+y2=-.
∵A,B在抛物线y2=-x上,
∴y=-x1,y=-x2,∴y·y=x1x2.
∵kOA·kOB=·===-1,∴OA⊥OB.
(2)设直线与x轴交于点N,显然k≠0.
令y=0,得x=-1,即N(-1,0).
∵S△OAB=S△OAN+S△OBN
=|ON||y1|+|ON||y2|
=|ON|·|y1-y2|,
∴S△OAB=·1·
=eq \r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,k)))+4).
∵S△OAB=,
∴=,解得k=±.
10.已知椭圆C:+=1(a>b>0),离心率是,原点与C和直线x=1的交点围成的三角形面积是.若直线l过点,且与椭圆C相交于A,B两点(A,B不是顶点),D是椭圆C的右顶点,求证∠ADB是定值.
[证明] 由题意可知:e===,所以a2=b2,由直线x=1与椭圆相交,交点P(1,y)(y>0),由题意可知:×1×2y=,解得y=,将P代入椭圆方程:+=1,解得b2=3,a2=4,所以椭圆方程为+=1,即4y2+3x2-12=0.所以D点坐标为(2,0),
当直线l的斜率不存在时,A,B,
∴·=0,∴∠ADB=.
当直线l的斜率存在时,设直线l:x=my+,

得(196+147m2)y2+84my-576=0,
∵l与C有两个交点A(x1,y1),B(x2,y2),
∴Δ>0,且y1y2=,y1+y2=,
∴x1+x2=+,x1x2=+,
∵=(x1-2,y1),=(x2-2,y2),·=x1x2-2(x1+x2)+y1y2+4,
∴+==0,
∴∠ADB=.综上,∠ADB=.
11.(多选题)已知抛物线x2=2py(p>0)的焦点为F,过点F的直线l交抛物线于A,B两点,以线段AB为直径的圆交x轴于M,N两点,设线段AB的中点为Q.若抛物线C上存在一点E(t,2)到焦点F的距离等于3.则下列说法正确的是(  )
A.抛物线的方程是x2=2y
B.抛物线的准线是y=-1
C.sin∠QMN的最小值是
D.线段AB的最小值是6
BC [抛物线C:x2=2py(p>0)的焦点为F,
得抛物线的准线方程为y=-,
点E(t,2)到焦点F的距离等于3,
可得2+=3,解得p=2,
则抛物线C的方程为x2=4y,所以A不正确;
抛物线的准线方程:y=-1,所以B正确;
由题知直线l的斜率存在,F(0,1),
设A(x1,y1),B(x2,y2),
直线l的方程为y=kx+1,
由消去y得x2-4kx-4=0,
所以x1+x2=4k,x1x2=-4,
所以y1+y2=k(x1+x2)+2=4k2+2,
所以AB的中点Q的坐标为(2k,2k2+1),
|AB|=y1+y2+p=4k2+2+2=4k2+4,
所以圆Q的半径为r=2k2+2,
在等腰△QMN中,
sin∠QMN===1-≥1-=,
当且仅当k=0时取等号.
所以sin∠QMN的最小值为.所以C正确;
线段AB的最小值是:y1+y2+2=4k2+4≥4.
所以D不正确.]
12.点P为抛物线y2=2px上任一点,F为焦点,则以PF为直径的圆与y轴(  )
A.相交        B.相切
C.相离 D.位置由F确定
B [如图,抛物线的焦点为F,M为PF的中点,准线是l:x=-.作PH⊥l于H,交y轴于Q,那么|PF|=|PH|,且|QH|=|OF|=,作MN⊥y轴于N,则MN是梯形PQOF的中位线,即|MN|=(|OF|+|PQ|)=|PH|=|PF|,故以PF为直径的圆与y轴相切.]
13.(一题两空)椭圆+=1(a>b>0)第一象限上一点与中心、右焦点构成一个正三角形,则此椭圆的离心率e= ,当此三角形的面积是4,则b2= .
-1 8 [如图,由△OPF为正三角形,可得P,代入椭圆方程,可得+=1,又b2=a2-c2,得(a2-c2)c2+3a2c2=4a2(a2-c2),
解得e==-1,若S△OPF=×c×c=4,则c=4,
a2===16+8,则b2=a2-c2=8.]
14.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 .
16 [因为F为y2=4x的焦点,所以F(1,0).
由题意直线l1,l2的斜率均存在,且不为0,设l1的斜率为k,则l2的斜率为-,故直线l1,l2的方程分别为y=k(x-1),y=-·(x-1).
由得k2x2-(2k2+4)x+k2=0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=,x1x2=1,
所以|AB|=·|x1-x2|
=·
=·eq \r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2k2+4,k2)))-4)=.
同理可得|DE|=4(1+k2).
所以|AB|+|DE|=+4(1+k2)
=4
=8+4≥8+4×2=16,
当且仅当k2=,即k=±1时,取得等号.]
15.已知抛物线C:y2=3x的焦点为F,斜率为的直线l与C的交点为A,B,与x轴的交点为P.
(1)若|AF|+|BF|=4,求l的方程;
(2)若=3,求|AB|.
[解] (1)设直线l:y=x+t,A(x1,y1),B(x2,y2).
由题设得F,故|AF|+|BF|=x1+x2+,
由题设可得x1+x2=.

可得9x2+12(t-1)x+4t2=0,
则x1+x2=-.
从而-=,得t=-.
所以l的方程为y=x-.
(2)由=3可得y1=-3y2.

可得y2-2y+2t=0.
所以y1+y2=2.
从而-3y2+y2=2,
故y2=-1,y1=3.
代入C的方程得x1=3,x2=.
故|AB|=.
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