2025年高考数学第一轮复习考点讲与练第11讲圆锥曲线中的中点弦问题(高阶拓展、竞赛适用)(学生版+解析)

文档属性

名称 2025年高考数学第一轮复习考点讲与练第11讲圆锥曲线中的中点弦问题(高阶拓展、竞赛适用)(学生版+解析)
格式 zip
文件大小 3.0MB
资源类型 试卷
版本资源 通用版
科目 数学
更新时间 2025-02-25 11:00:29

文档简介

圆锥曲线中的中点弦问题
(高阶拓展、竞赛适用)
(3类核心考点精讲精练)
1. 5年真题考点分布
5年考情
考题示例 考点分析 关联考点
2023年全国乙卷(文科), 第12题,5分 由弦中点求弦方程或斜率 已知方程求双曲线的渐近线 讨论双曲线与直线的位置关系
2022年新Ⅱ卷,第16题,5分 由中点弦求弦方程 根据弦长求参数
2022年新Ⅱ卷,第21题,12分 求双曲线中的弦长 由中点弦坐标或中点弦方程、斜率求参数 根据韦达定理求参数 根据双曲线的渐近线求标准方程
2. 命题规律及备考策略
【命题规律】本节内容是新高考卷的常考内容,设题不定,难度中等或偏难,分值为5-17分
【备考策略】1.理解、掌握圆锥曲线的中点弦及其相关计算
2.会用点差法求解相关问题
【命题预测】本节内容是新高考卷的常考内容,小题和大题都会作为载体命题,同学们要会结合公式运算,需强化训练复习
知识讲解
椭圆中点弦斜率公式
(1) 若 为椭圆 弦 的中点, 有
.
(2) 若 为椭圆 弦 的中点, 有
.
双曲线的中点弦斜率公式
(1) 若 为双曲线 弦 ( 不平行 轴) 的中点, 则
(2) 若 为双曲线 弦 ( 不平行 轴) 的中点, 则
3. 抛物线的中点弦斜率公式
(1) 若 为抛物线 弦 不平行 轴 的中点, 则
(2) 若 为抛物线 弦 ( 不平行 轴) 的中点, 则
4. 中点弦斜率拓展
在椭圆 中, 以 为中点的弦所在直线的斜率 ;
在双曲线 中, 以 为中点的弦所在直线的斜率 ;
在抛物线 中,以 为中点的弦所在直线的斜率
5. 椭圆其他斜率形式拓展
椭圆的方程为(a>b>0),为椭圆的长轴顶点,P点是椭圆上异于长轴顶点的任一点,则有
椭圆的方程为(a>b>0),为椭圆的短轴顶点,P点是椭圆上异于短轴顶点的任一点,则有
椭圆的方程为(a>b>0),过原点的直线交椭圆于两点,P点是椭圆上异于两点的任一点,则有
点差法妙解中点弦问题
若设直线与圆锥曲线的交点 ( 弦的端点 ) 坐标为 ,
将这两点代入圆锥曲线的方程并对所得两式作差, 得到一个与弦 的中点和斜率有关的式子, 可以大大减少运算量。我们称这种代点作差的方法为“点差法”。
(1) 设点: 若 是椭圆 上不重合的两点,则
(2) 作差: 两式相减得 ,
(3)表斜率: 是直线 的斜率 是线段 的中点 ,
化简可得 , 此种方法为点差法。
考点一、椭圆中的中点弦问题
1.(2022·全国·高考真题)已知直线l与椭圆在第一象限交于A,B两点,l与x轴,y轴分别交于M,N两点,且,则l的方程为 .
2.(重庆·高考真题)直线与圆相交于两点,,弦的中点为,则直线的方程为 .
3.(全国·高考真题)已知椭圆E:+=1(a>b>0)的右焦点为F(3,0),过点F的直线交椭圆于A、B两点.若AB的中点坐标为(1,-1),则E的方程为
A.+=1 B.+=1
C.+=1 D.+=1
1.(2024高三·全国·专题练习)椭圆上的两点A,B关于直线对称,则弦的中点坐标为( )
A. B. C. D.
2.(2024高三·全国·专题练习)已知椭圆+=1内有一点P(2,3),过点P的一条弦恰好以P为中点,则这条弦所在的直线方程为 .
3.(2025·甘肃张掖·模拟预测)已知倾斜角为的直线与椭圆交于两点,为中点,为坐标原点,则直线的斜率为( )
A. B. C. D.
4.(2024·陕西铜川·三模)已知原点为,椭圆与直线交于两点,线段的中点为,若直线的斜率为,则椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
5.(23-24高三下·安徽六安·阶段练习)已知椭圆:的右焦点为,过点的直线交椭圆于两点,若的中点坐标为,则椭圆的方程为(  )
A. B. C. D.
考点二、双曲线中的中点弦问题
1.(2023·全国·高考真题)设A,B为双曲线上两点,下列四个点中,可为线段AB中点的是( )
A. B. C. D.
2.(全国·高考真题)已知双曲线的中心为原点, 是的焦点,过F的直线 与相交于A,B两点,且AB的中点为 ,则的方程式为
A. B. C. D.
3.(全国·高考真题)已知双曲线的中心在原点且一个焦点为,直线与其相交于,两点,若中点的横坐标为,则此双曲线的方程是
A. B.
C. D.
1.(23-24高三上·湖北武汉·期末)已知A,B为双曲线上不同两点,下列点中可为线段的中点的是( )
A. B. C. D.
2.(23-24高二上·天津和平·期末)直线l与双曲线交于A,B两点,线段AB的中点为点,则直线l的斜率为( )
A. B. C. D.
3.(2024·陕西宝鸡·模拟预测)已知直线与双曲线交于两点,点是弦的中点,则双曲线的离心率为( )
A.2 B. C. D.3
4.(23-24高二上·江苏南通·阶段练习)已知直线l与双曲线交于A、B两点,且弦的中点为,则直线l的方程为 .
5.(2023·陕西宝鸡·模拟预测)已知双曲线:的右焦点为,过点的直线交双曲线E于A、B两点.若的中点坐标为,则E的方程为( )
A. B.
C. D.
6.(2024高三下·全国·专题练习)已知双曲线:的左右顶点分别为、.
(1)求以、为焦点,离心率为的椭圆的标准方程;
(2)直线过点与双曲线交于两点,若点恰为弦的中点,求出直线的方程;
7.(22-23高二上·内蒙古包头·期末)如图1、2,已知圆方程为,点.M是圆上动点,线段的垂直平分线交直线于点.

(1)求点的轨迹方程;
(2)记点的轨迹为曲线,过点是否存在一条直线,使得直线与曲线交于两点,且是线段中点.
考点三、抛物线中的中点弦问题
1.(四川·高考真题)已知抛物线上存在关于直线对称的相异两点、,则等于(  )
A.3 B.4 C. D.
2.(山东·高考真题)已知抛物线,过其焦点且斜率为1的直线交抛物线于 两点,若线段的中点的纵坐标为2,则该抛物线的准线方程为
A. B.
C. D.
3.(北京·高考真题)已知点在抛物线上,的重心与此抛物线的焦点重合(如图).
(1)写出该抛物线的方程和焦点的坐标;
(2)求线段中点的坐标;
(3)求所在直线的方程.
1.(2024·山西临汾·二模)已知抛物线,过点的直线与相交于A,B两点,且为弦AB的中点,则直线的斜率为( )
A. B. C. D.
2.(2024·甘肃兰州·三模)过抛物线焦点的直线交抛物线于两点,已知,线段的垂直平分线交轴于点,则( )
A.2 B.4 C.6 D.8
3.(23-24高二上·湖北·期中)若抛物线上两点,关于直线对称,且,则中点坐标为( )
A. B. C. D.
4.(23-24高三下·安徽·开学考试)已知抛物线的准线为,点在抛物线上,且线段的中点为,则直线的方程为( )
A. B.
C. D.
5.(23-24高三下·安徽·阶段练习)已知抛物线,过C的焦点F且倾斜角为的直线交C于A,B两点,线段AB的中点为W,,则( )
A.1 B.2 C.3 D.4
6.(23-24高三上·陕西安康·阶段练习)已知抛物线C:的焦点为F,准线为.过抛物线C顶点的直线l与准线交于点M,与抛物线C交于另一点N.若,则点N的横坐标为( )
A. B. C. D.
一、单选题
1.(23-24高二上·山西太原·期末)在椭圆中,以点为中点的弦所在的直线方程为( )
A. B. C. D.
2.(21-22高三上·贵州·阶段练习)已知双曲线的离心率为2,过点的直线与双曲线C交于A,B两点,且点P恰好是弦的中点,则直线的方程为( )
A. B. C. D.
3.(21-22高二下·安徽·开学考试)已知点,是双曲线上的两点,线段的中点是,则直线的斜率为( )
A. B. C. D.
4.(23-24高三下·内蒙古赤峰·开学考试)已知直线交抛物线于两点,且的中点为,则直线的斜率为( )
A. B. C. D.
5.(24-25高三上·贵州·开学考试)已知直线与椭圆相交于两点,椭圆的两个焦点是,,线段的中点为,则的面积为( )
A. B. C. D.
二、填空题
6.(23-24高二上·宁夏·期中)已知为抛物线上的两点,且线段AB中点的纵坐标为2,则直线AB的斜率为 .
7.(2022高三上·全国·专题练习)已知椭圆:的中心为,为左焦点,为椭圆上顶点,直线与椭圆的另一个交点为,线段的中点坐标为,则椭圆的离心率为
三、解答题
8.(2024高三·全国·专题练习)设直线l:y=x-1与抛物线y2=4x相交于A,B两点.求:
(1)线段AB的长;
(2)AB的中点M的坐标.
9.(2024·陕西西安·模拟预测)已知椭圆的一个焦点与抛物线的焦点重合,离心率为.
(1)求椭圆的方程;
(2)过点作斜率为的直线交椭圆于两点,求弦中点坐标.
10.(2021·湖南·模拟预测)已知双曲线的其中一个焦点为,一条渐近线方程为
(1)求双曲线的标准方程;
(2)已知倾斜角为的直线与双曲线交于两点,且线段的中点的纵坐标为4,求直线的方程.
一、单选题
1.(2024·吉林白山·一模)不与坐标轴垂直的直线过点,,椭圆上存在两点关于对称,线段的中点的坐标为.若,则的离心率为( )
A. B. C. D.
2.(2024·全国·模拟预测)已知斜率为的直线与椭圆交于,两点,为坐标原点,以,为邻边作平行四边形,点恰好在上.若线段的中点在直线上,则直线的方程为( )
A. B. C. D.
3.(2024·陕西安康·模拟预测)已知椭圆,过点作倾斜角为的直线与交于,两点,当为线段的中点时,直线(为坐标原点)的斜率为,则的离心率为( )
A. B. C. D.
二、多选题
4.(2024·全国·模拟预测)已知双曲线,直线l与双曲线C交于A,B两点,O为坐标原点,若点P在直线l上,且直线OP把分成面积相等的两部分,则下列能作为点P的坐标的是( )
A. B. C. D.
三、填空题
5.(23-24高三上·山东德州·期末)若直线过抛物线的焦点且与抛物线交于两点,的中垂线交轴于点,则 .
6.(2022高三·全国·专题练习)设是椭圆上不关于坐标轴对称的两点,是线段的中点,是坐标原点,若直线与直线的斜率之积为,则椭圆的离心率为 .
四、解答题
7.(2024·贵州黔南·二模)已知抛物线:()的焦点为,过焦点作直线交抛物线于两点,为抛物线上的动点,且的最小值为1.
(1)抛物线的方程;
(2)若直线交抛物线的准线于点,求线段的中点的坐标.
8.(2023·广西南宁·模拟预测)已知双曲线()经过点,其渐近线方程为.
(1)求双曲线C的方程;
(2)过点的直线l与双曲线C相交于A,B两点,P能否是线段AB的中点?请说明理由.
9.(22-23高二上·贵州贵阳·阶段练习)已知圆,圆,动圆与圆外切并且与圆内切,圆心的轨迹为曲线
(1)求的方程;
(2)是否存在过点的直线交曲线于两点,使得为中点?若存在,求该直线方程,若不存在,请说明理由.
10.(2024高三·全国·专题练习)已知椭圆,椭圆的右焦点为.
(1)求过点且斜率为1的直线被椭圆截得的弦长;
(2)判断点与椭圆的位置关系,并求以为中点的椭圆的弦所在的直线方程.
1.(2020·浙江·高考真题)如图,已知椭圆,抛物线,点A是椭圆与抛物线的交点,过点A的直线l交椭圆于点B,交抛物线于M(B,M不同于A).
(Ⅰ)若,求抛物线的焦点坐标;
(Ⅱ)若存在不过原点的直线l使M为线段AB的中点,求p的最大值.
2.(2018·全国·高考真题)已知斜率为的直线与椭圆交于,两点,线段的中点为.
(1)证明:;
(2)设为的右焦点,为上一点,且.证明:,,成等差数列,并求该数列的公差.
3.(陕西·高考真题)设椭圆C:过点(0,4),离心率为
(Ⅰ)求C的方程;
(Ⅱ)求过点(3,0)且斜率为的直线被C所截线段的中点坐标.
4.(福建·高考真题)已知椭圆的左焦点为为坐标原点.
(1)求过点,并且与椭圆的左准线l相切的圆的方程;
(2)设过点F且不与坐标轴垂直的直线交椭圆于A B两点,线段的垂直平分线与x轴交于点G,求点G横坐标的取值范围.
5.(上海·高考真题)已知椭圆C的焦点,且长轴长为6,设直线交椭圆C于A、B两点,求线段AB的中点坐标
21世纪教育网(www.21cnjy.com)圆锥曲线中的中点弦问题
(高阶拓展、竞赛适用)
(3类核心考点精讲精练)
1. 5年真题考点分布
5年考情
考题示例 考点分析 关联考点
2023年全国乙卷(文科), 第12题,5分 由弦中点求弦方程或斜率 已知方程求双曲线的渐近线 讨论双曲线与直线的位置关系
2022年新Ⅱ卷,第16题,5分 由中点弦求弦方程 根据弦长求参数
2022年新Ⅱ卷,第21题,12分 求双曲线中的弦长 由中点弦坐标或中点弦方程、斜率求参数 根据韦达定理求参数 根据双曲线的渐近线求标准方程
2. 命题规律及备考策略
【命题规律】本节内容是新高考卷的常考内容,设题不定,难度中等或偏难,分值为5-17分
【备考策略】1.理解、掌握圆锥曲线的中点弦及其相关计算
2.会用点差法求解相关问题
【命题预测】本节内容是新高考卷的常考内容,小题和大题都会作为载体命题,同学们要会结合公式运算,需强化训练复习
知识讲解
椭圆中点弦斜率公式
(1) 若 为椭圆 弦 的中点, 有
.
(2) 若 为椭圆 弦 的中点, 有
.
双曲线的中点弦斜率公式
(1) 若 为双曲线 弦 ( 不平行 轴) 的中点, 则
(2) 若 为双曲线 弦 ( 不平行 轴) 的中点, 则
3. 抛物线的中点弦斜率公式
(1) 若 为抛物线 弦 不平行 轴 的中点, 则
(2) 若 为抛物线 弦 ( 不平行 轴) 的中点, 则
4. 中点弦斜率拓展
在椭圆 中, 以 为中点的弦所在直线的斜率 ;
在双曲线 中, 以 为中点的弦所在直线的斜率 ;
在抛物线 中,以 为中点的弦所在直线的斜率
5. 椭圆其他斜率形式拓展
椭圆的方程为(a>b>0),为椭圆的长轴顶点,P点是椭圆上异于长轴顶点的任一点,则有
椭圆的方程为(a>b>0),为椭圆的短轴顶点,P点是椭圆上异于短轴顶点的任一点,则有
椭圆的方程为(a>b>0),过原点的直线交椭圆于两点,P点是椭圆上异于两点的任一点,则有
点差法妙解中点弦问题
若设直线与圆锥曲线的交点 ( 弦的端点 ) 坐标为 ,
将这两点代入圆锥曲线的方程并对所得两式作差, 得到一个与弦 的中点和斜率有关的式子, 可以大大减少运算量。我们称这种代点作差的方法为“点差法”。
(1) 设点: 若 是椭圆 上不重合的两点,则
(2) 作差: 两式相减得 ,
(3)表斜率: 是直线 的斜率 是线段 的中点 ,
化简可得 , 此种方法为点差法。
考点一、椭圆中的中点弦问题
1.(2022·全国·高考真题)已知直线l与椭圆在第一象限交于A,B两点,l与x轴,y轴分别交于M,N两点,且,则l的方程为 .
【答案】
【分析】令的中点为,设,,利用点差法得到,设直线,,,求出、的坐标,再根据求出、,即可得解;
【详解】[方法一]:弦中点问题:点差法
令的中点为,设,,利用点差法得到,
设直线,,,求出、的坐标,
再根据求出、,即可得解;
解:令的中点为,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:
[方法二]:直线与圆锥曲线相交的常规方法
解:由题意知,点既为线段的中点又是线段MN的中点,
设,,设直线,,,
则,,,因为,所以
联立直线AB与椭圆方程得消掉y得
其中,
∴AB中点E的横坐标,又,∴
∵,,∴,又,解得m=2
所以直线,即
2.(重庆·高考真题)直线与圆相交于两点,,弦的中点为,则直线的方程为 .
【答案】.
【详解】设圆心,直线的斜率为,弦AB的中点为,的斜率为,则,所以由点斜式得.
3.(全国·高考真题)已知椭圆E:+=1(a>b>0)的右焦点为F(3,0),过点F的直线交椭圆于A、B两点.若AB的中点坐标为(1,-1),则E的方程为
A.+=1 B.+=1
C.+=1 D.+=1
【答案】D
【详解】设、,所以,运用点差法,所以直线的斜率为,设直线方程为,联立直线与椭圆的方程,所以;又因为,解得.
【考点定位】本题考查直线与圆锥曲线的关系,考查学生的化归与转化能力.
1.(2024高三·全国·专题练习)椭圆上的两点A,B关于直线对称,则弦的中点坐标为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】设,,的中点为,可得,运用“点差法”求解可得,代入求得结果.
【详解】设,,的中点为,则,
由点在椭圆上得,两式相减得,
整理得,
由,,即,
将代入,解得,,
所以.
故选:D.
2.(2024高三·全国·专题练习)已知椭圆+=1内有一点P(2,3),过点P的一条弦恰好以P为中点,则这条弦所在的直线方程为 .
【答案】
【分析】根据点差法求出弦所在直线的斜率得解.
【详解】设弦为,,,
则,两式相减并化简得,
即,则,
所以弦所在直线的方程为,即.
故答案为:.
3.(2025·甘肃张掖·模拟预测)已知倾斜角为的直线与椭圆交于两点,为中点,为坐标原点,则直线的斜率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】设出点,,的坐标,根据坐标求出的关系式,把,两点坐标代入椭圆方程,利用点差法化简即可求解.
【详解】设,,,
则,,,
所以,所以,
将,两点坐标代入椭圆方程可得:,
两式作差可得:,
所以,则,
故选:D
4.(2024·陕西铜川·三模)已知原点为,椭圆与直线交于两点,线段的中点为,若直线的斜率为,则椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】设,则,由点差法求解离心率即可.
【详解】设,则,
则,两式相减可得,
,即,
即,,故.
故选:B
5.(23-24高三下·安徽六安·阶段练习)已知椭圆:的右焦点为,过点的直线交椭圆于两点,若的中点坐标为,则椭圆的方程为(  )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据椭圆焦点坐标以及的中点坐标,利用点差法即可得,可求出椭圆的方程.
【详解】不妨设,所以,
两式相减可得,整理可得,
根据题意可知直线的斜率为,
由的中点坐标为可得;
因此,可得,
又焦点为可得,解得;
所以椭圆的方程为.
故选:A
考点二、双曲线中的中点弦问题
1.(2023·全国·高考真题)设A,B为双曲线上两点,下列四个点中,可为线段AB中点的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】根据点差法分析可得,对于A、B、D:通过联立方程判断交点个数,逐项分析判断;对于C:结合双曲线的渐近线分析判断.
【详解】设,则的中点,
可得,
因为在双曲线上,则,两式相减得,
所以.
对于选项A: 可得,则,
联立方程,消去y得,
此时,
所以直线AB与双曲线没有交点,故A错误;
对于选项B:可得,则,
联立方程,消去y得,
此时,
所以直线AB与双曲线没有交点,故B错误;
对于选项C:可得,则
由双曲线方程可得,则为双曲线的渐近线,
所以直线AB与双曲线没有交点,故C错误;
对于选项D:,则,
联立方程,消去y得,
此时,故直线AB与双曲线有交两个交点,故D正确;
故选:D.
2.(全国·高考真题)已知双曲线的中心为原点, 是的焦点,过F的直线 与相交于A,B两点,且AB的中点为 ,则的方程式为
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】∵kAB==1,
∴直线AB的方程为y=x-3.
由于双曲线的焦点为F(3,0),
∴c=3,c2=9.
设双曲线的标准方程为-=1(a>0,b>0),
则-=1.整理,得
(b2-a2)x2+6a2x-9a2-a2b2=0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则x1+x2==2×(-12),
∴a2=-4a2+4b2,∴5a2=4b2.
又a2+b2=9,
∴a2=4,b2=5.
∴双曲线E的方程为-=1.故选B.
3.(全国·高考真题)已知双曲线的中心在原点且一个焦点为,直线与其相交于,两点,若中点的横坐标为,则此双曲线的方程是
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】根据点差法得,再根据焦点坐标得,解方程组得,,即得结果.
【详解】设双曲线的方程为,由题意可得,设,,则的中点为,由且,得 , ,即,联立,解得,,故所求双曲线的方程为.故选D.
【点睛】本题主要考查利用点差法求双曲线标准方程,考查基本求解能力,属于中档题.
1.(23-24高三上·湖北武汉·期末)已知A,B为双曲线上不同两点,下列点中可为线段的中点的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】利用点差法结合选项得出方程,再与双曲线方程联立一一验证是否有两个不同交点即可.
【详解】设的中点,
所以,
易知,
由点差法可得

若,此时,
与双曲线联立,
即与双曲线只有一个交点,故A错误;
若,则此时,
与双曲线联立

即与双曲线有两个交点,故B正确;
若,则此时,
与双曲线联立,
即与双曲线有一个交点,故C错误;
若,则此时,
与双曲线联立,显然无解,
即与双曲线没有交点,故D错误;
故选:B
2.(23-24高二上·天津和平·期末)直线l与双曲线交于A,B两点,线段AB的中点为点,则直线l的斜率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】设,,代入双曲线方程,两式相减可得,由题目条件经整理后可得答案.
【详解】设,,则直线l的斜率为
代入,得,两式相减得:.
又线段AB的中点为点,则.
则.经检验满足题意.
故选:D
3.(2024·陕西宝鸡·模拟预测)已知直线与双曲线交于两点,点是弦的中点,则双曲线的离心率为( )
A.2 B. C. D.3
【答案】A
【分析】利用点差法可求的关系,从而可求双曲线的离心率.
【详解】设,则,且,
所以,整理得到:,
因为是弦的中点,
所以,所以即
所以,
故选:A.
4.(23-24高二上·江苏南通·阶段练习)已知直线l与双曲线交于A、B两点,且弦的中点为,则直线l的方程为 .
【答案】
【分析】设出A,B两点的坐标,代入双曲线方程,然后利用点差法得到直线l的斜率即可求解直线方程.
【详解】设,,
则,,
又, ,
两式相减,得,
即,整理得,
直线l的斜率为,
直线l的方程为,
化简得,经检验满足题意.
故答案为:.
5.(2023·陕西宝鸡·模拟预测)已知双曲线:的右焦点为,过点的直线交双曲线E于A、B两点.若的中点坐标为,则E的方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】设,由,利用点差法求解.
【详解】解:设,
则,两式相减得,
即,化简得,
又,解得,
所以双曲线的方程为: .
故选:D.
6.(2024高三下·全国·专题练习)已知双曲线:的左右顶点分别为、.
(1)求以、为焦点,离心率为的椭圆的标准方程;
(2)直线过点与双曲线交于两点,若点恰为弦的中点,求出直线的方程;
【答案】(1).
(2).
【分析】(1)根据题意可求得椭圆焦点,,再结合离心率为,求出得解;
(2)利用点差法求出直线的斜率进而求出直线方程;
【详解】(1)由题意可得,,,则,
又,,
所以椭圆的标准方程为.
(2)设,点恰为弦的中点,则,,
又因为两点在双曲线上,
可得,两式相减得,
化简整理得,即,
所以直线的方程为,即,
经检验,满足题意.
7.(22-23高二上·内蒙古包头·期末)如图1、2,已知圆方程为,点.M是圆上动点,线段的垂直平分线交直线于点.

(1)求点的轨迹方程;
(2)记点的轨迹为曲线,过点是否存在一条直线,使得直线与曲线交于两点,且是线段中点.
【答案】(1)
(2)不存在这样的直线
【分析】
(1)根据双曲线的定义求得点的轨迹方程.
(2)利用点差法求得直线的方程,联立直线的方程和点的轨迹方程联立,根据方程组无解求得正确答案.
【详解】(1)
由中垂线性质知,
所以
所以点的轨迹是以为焦点,实轴长为的双曲线
设此双曲线方程为,则
所以点的轨迹方程为.
(2)
设可得
两式相减得
由题意,所以
直线方程为,
由,得
∵.∴不存在这样的直线.
考点三、抛物线中的中点弦问题
1.(四川·高考真题)已知抛物线上存在关于直线对称的相异两点、,则等于(  )
A.3 B.4 C. D.
【答案】C
【详解】设直线的方程为,由,进而可求出的中点,又由在直线上可求出,∴,由弦长公式可求出.本题考查直线与圆锥曲线的位置关系.自本题起运算量增大.
2.(山东·高考真题)已知抛物线,过其焦点且斜率为1的直线交抛物线于 两点,若线段的中点的纵坐标为2,则该抛物线的准线方程为
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】∵y2=2px的焦点坐标为,
∴过焦点且斜率为1的直线方程为y=x-,即x=y+,将其代入y2=2px得y2=2py+p2,即y2-2py-p2=0.设A(x1,y1),B(x2,y2),则y1+y2=2p,∴=p=2,∴抛物线的方程为y2=4x,其准线方程为x=-1.故选B.
3.(北京·高考真题)已知点在抛物线上,的重心与此抛物线的焦点重合(如图).
(1)写出该抛物线的方程和焦点的坐标;
(2)求线段中点的坐标;
(3)求所在直线的方程.
【答案】(1);(2);(3)
【分析】(1)将A点坐标代入抛物线方程,由此求得,进而求得抛物线方程和焦点坐标.
(2)根据重心坐标公式列方程,求得,再由中点坐标公式求得的坐标
(3)利用点差法求得直线的斜率,进而求得直线的方程.
【详解】(1)将代入抛物线方程得,所以抛物线方程为;
(2)设,由于,由重心坐标公式得,
化简得,
所以中点的坐标为;
(3)设所在直线斜率为,将代入抛物线方程得,两式相减并化简得,即,解得,所以直线的方程为,即.
【点睛】本小题主要考查抛物线方程的求法,考查抛物线中的中点弦问题,属于基础题.
1.(2024·山西临汾·二模)已知抛物线,过点的直线与相交于A,B两点,且为弦AB的中点,则直线的斜率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】直线与相交于A,B两点,且点为弦AB的中点,利用点差法求解.
【详解】解:设,
因为直线与相交于A,B两点,所以,
由题意得,
故选:D
2.(2024·甘肃兰州·三模)过抛物线焦点的直线交抛物线于两点,已知,线段的垂直平分线交轴于点,则( )
A.2 B.4 C.6 D.8
【答案】B
【分析】设直线的方程为,利用设而不求法求弦长的表达式,再求线段的垂直平分线,由条件列方程求可得结论.
【详解】抛物线的焦点的坐标为,
由题意可知:直线的斜率不为,但可以不存在,且直线与抛物线必相交,
可设直线的方程为,,
联立方程,消去x可得,
则,
可得,即,
设的中点为,则,,
可知线段的垂直平分线方程为,
因为在线段的垂直平分线上,
则,可得,
联立方程,解得,
故选:B.
3.(23-24高二上·湖北·期中)若抛物线上两点,关于直线对称,且,则中点坐标为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据已知条件求得,进而求得中点坐标.
【详解】因为抛物线上两点,关于直线对称,
故和直线垂直,
所以,故,
又,所以,
故中点坐标是,即
故选:B
4.(23-24高三下·安徽·开学考试)已知抛物线的准线为,点在抛物线上,且线段的中点为,则直线的方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】根据抛物线的几何性质,求得抛物线的方程为,再利用点差法,即可求解.
【详解】由抛物线的准线为,可得,可得,所以,
设,可得,且,
两式相减,可得,
可得,所以直线的方程为,
即.
故选:A.
5.(23-24高三下·安徽·阶段练习)已知抛物线,过C的焦点F且倾斜角为的直线交C于A,B两点,线段AB的中点为W,,则( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】B
【分析】设,代入抛物线方程两式相减可得,进而求得,由求得值.
【详解】设,
则两式相减,可得,
所以,即,
所以,所以,
代入直线,得,
所以,所以,解得.
故选:B
6.(23-24高三上·陕西安康·阶段练习)已知抛物线C:的焦点为F,准线为.过抛物线C顶点的直线l与准线交于点M,与抛物线C交于另一点N.若,则点N的横坐标为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】
根据题意,表示出,再由,可得列出方程,代入计算,即可得到结果.
【详解】
如图,由题意,得,准线:.
设直线l的方程为(由题意,知k存在且),则点,.
设线段MN的中点为E,则点,所以直线EF的斜率.
由,得,所以,所以,
整理得,解得,
所以,所以点N的横坐标为.
故选:C.
一、单选题
1.(23-24高二上·山西太原·期末)在椭圆中,以点为中点的弦所在的直线方程为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】
先确定点在椭圆内部,设交点为,代入椭圆方程做差,然后整理可得直线斜率,利用点斜式可得直线方程.
【详解】因为,故点在椭圆内部,过点的直线恒与椭圆有两个交点,设交点为,则,
又,两式相减得,
整理得,
所以以点为中点的弦所在的直线方程为,
即.
故选:C.
2.(21-22高三上·贵州·阶段练习)已知双曲线的离心率为2,过点的直线与双曲线C交于A,B两点,且点P恰好是弦的中点,则直线的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】运用点差法即可求解
【详解】由已知得,又,,可得.
则双曲线C的方程为.设,,
则两式相减得,
即.
又因为点P恰好是弦的中点,所以,,
所以直线的斜率为,
所以直线的方程为,即.
经检验满足题意
故选:C
3.(21-22高二下·安徽·开学考试)已知点,是双曲线上的两点,线段的中点是,则直线的斜率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】利用点差法和两点坐标求直线斜率公式化简计算即可.
【详解】设,,则,
两式相减得,
即,
∴.
故选D.
4.(23-24高三下·内蒙古赤峰·开学考试)已知直线交抛物线于两点,且的中点为,则直线的斜率为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据题意,设,结合“点差法”,即可直线的斜率,得到答案.
【详解】设,代入抛物线,可得,
两式相减得,
所以直线的斜率为,
又因为的中点为,可得,
所以,即直线的斜率为.
故选:C.
5.(24-25高三上·贵州·开学考试)已知直线与椭圆相交于两点,椭圆的两个焦点是,,线段的中点为,则的面积为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据线段的中点为,利用点差法求得,再利用三角形面积公式求解.
【详解】设,由题可知,,
则,所以,即,解得,
所以,则,
所以,
故选:B.
二、填空题
6.(23-24高二上·宁夏·期中)已知为抛物线上的两点,且线段AB中点的纵坐标为2,则直线AB的斜率为 .
【答案】/0.5
【分析】设出点的坐标并代入抛物线的方程,即可求出直线AB的斜率.
【详解】由题意,
为抛物线上的两点,且线段AB中点的纵坐标为2,

设,线段AB中点为,
∴,,
∴即
∴直线AB的斜率为:
故答案为:
7.(2022高三上·全国·专题练习)已知椭圆:的中心为,为左焦点,为椭圆上顶点,直线与椭圆的另一个交点为,线段的中点坐标为,则椭圆的离心率为
【答案】/
【分析】设,,,利用中点坐标公式得到直线斜率为,再利用得到即可求解.
【详解】由题意设,,,
则,
两式相减可得:,
因为:,,所以
即直线斜率为,
又直线斜率为,所以,即,
由,得,即,得,得.
故答案为:
三、解答题
8.(2024高三·全国·专题练习)设直线l:y=x-1与抛物线y2=4x相交于A,B两点.求:
(1)线段AB的长;
(2)AB的中点M的坐标.
【答案】(1)8
(2)(3,2).
【详解】
解:(1) (解法1:求交点)由
解得或
所以AB==8.
(解法2:设而不求——弦长公式)
设点A(x1,y1),B(x2,y2),M(x0,y0).
由消去x并整理,得y2-4y-4=0,
所以Δ=16+16=32>0,y1+y2=4,y1y2=-4,所以x1+x2=6,
所以AB的中点M的坐标为(3,2).
由求根公式得|y1-y2|==4,
所以AB==|y1-y2|=8.
(解法3)(设而不求——焦半径公式)
设点A(x1,y1),B(x2,y2),M(x0,y0).
由消去x并整理,得y2-4y-4=0.
Δ=32>0,y1+y2=4.
因为直线l经过抛物线的交点F(1,0),
所以AB=AF+FB=x1+x2+p=y1+y2+2+2=8.
(2) 由解法1知AB的中点M的坐标为(3,2).
【考查意图】
直线被圆锥曲线截得弦长和弦中点问题的处理方法.
9.(2024·陕西西安·模拟预测)已知椭圆的一个焦点与抛物线的焦点重合,离心率为.
(1)求椭圆的方程;
(2)过点作斜率为的直线交椭圆于两点,求弦中点坐标.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据抛物线的焦点求出的值,然后由椭圆的离心率计算,再由平方关系得到,可写出椭圆的方程;
(2)设的坐标,点差法计算出坐标之间的关系,再根据中点所在直线可求出点的坐标.
【详解】(1)依题意得:
,即,解得
,解得
椭圆的方程为
(2)如图所示:

设,中点为,
所以

又两点在椭圆上,可得,
两式相减可得,整理得
,①.
过点斜率为的直线为.
因为在直线上,故,②
联立①②,解得
所以中点坐标为.
10.(2021·湖南·模拟预测)已知双曲线的其中一个焦点为,一条渐近线方程为
(1)求双曲线的标准方程;
(2)已知倾斜角为的直线与双曲线交于两点,且线段的中点的纵坐标为4,求直线的方程.
【答案】(1)(2)
【分析】(1)由题意,联立方程求出,即可得到双曲线方程;
(2)利用点差法求出中点坐标,点斜式求出直线方程即可.
【详解】(1)由焦点可知,
又一条渐近线方程为
所以,
由可得 ,解得,,
故双曲线的标准方程为
(2)设,AB中点的坐标为
则①,②,
②①得:,
即,又,
所以,
所以直线的方程为,即
一、单选题
1.(2024·吉林白山·一模)不与坐标轴垂直的直线过点,,椭圆上存在两点关于对称,线段的中点的坐标为.若,则的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据点差法求出,再结合进行计算得出结果.
【详解】设为坐标原点,在椭圆中,设,则,
所以,
因为关于对称,所以,所以,
由线段的中点的坐标为,得出.
所以,
又,
∴,即,
又,∴,所以所求离心率为.
故选:C.
2.(2024·全国·模拟预测)已知斜率为的直线与椭圆交于,两点,为坐标原点,以,为邻边作平行四边形,点恰好在上.若线段的中点在直线上,则直线的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】由题意,利用点差法得到,根据平行四边形的性质及点在椭圆上得到,求出k和点M的坐标,结合直线的点斜式方程即可求解.
【详解】设,,,
则,两式相减,得,
故,即①.
又四边形为平行四边形,为线段的中点,所以为线段的中点,
所以,又P在椭圆上,
所以,即②.
由①②,得,故直线的方程为,
即.
故选:B.
3.(2024·陕西安康·模拟预测)已知椭圆,过点作倾斜角为的直线与交于,两点,当为线段的中点时,直线(为坐标原点)的斜率为,则的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】利用点差法可得,由,,可得,可求椭圆的离心率.
【详解】设,所以,
两式相减得,即,
又,所以,整理得,
又,,所以,所以,
所以椭圆的离心率.
故选:D.
二、多选题
4.(2024·全国·模拟预测)已知双曲线,直线l与双曲线C交于A,B两点,O为坐标原点,若点P在直线l上,且直线OP把分成面积相等的两部分,则下列能作为点P的坐标的是( )
A. B. C. D.
【答案】ACD
【分析】
利用直线与双曲线的位置关系逐个选项分析即可.
【详解】
由A,B,P三点共线且直线OP把分成面积相等的两部分可得点P为线段AB的中点,
选项A:数形结合可知,直线l的方程为时,点为AB的中点,故可以作为点P的坐标,A正确.
已知双曲线()直线与双曲线交于,两点,AB的中点坐标为,则,,两式相减可得,,得
选项B:由二级结论可得直线l的斜率,
故直线l的方程为,联立得得,,不能作为点P的坐标,B错误.
选项C:可得直线l的斜率,故直线l的方程为,联立得,得,,可以作为点P的坐标,C正确.
选项D:可得直线l的斜率,故直线l的方程为,联立得得,,可以作为点P的坐标,D正确.
故选:ACD
【点睛】
本题将中点弦问题和直线与双曲线的位置关系有机整合,设问角度新颖,重点考查数形结合思想和逻辑推理能力,需要考生将问题转化为判断直线与双曲线是否有两个交点的问题,逐一验证选项是否正确,考查考生灵活运用所学知识解决综合问题的能力,在注重考查基础知识的同时,对考生的思维能力要求较高,有较好的选拔功能.
三、填空题
5.(23-24高三上·山东德州·期末)若直线过抛物线的焦点且与抛物线交于两点,的中垂线交轴于点,则 .
【答案】
【分析】设,其中点为C,将A,B两点代入抛物线方程,结合斜率公式与,
可得,即可得,后由抛物线定义可得,即可得答案.
【详解】设,其中点为C,坐标为.
将A,B两点代入抛物线方程,有,
两式相减可得:,设,
则,因,
则.
又,则.
又准线方程为,过A,B两点分别做准线垂线,垂足为,
则由抛物线定义,可得.故.
故答案为:.
6.(2022高三·全国·专题练习)设是椭圆上不关于坐标轴对称的两点,是线段的中点,是坐标原点,若直线与直线的斜率之积为,则椭圆的离心率为 .
【答案】/
【分析】
利用点差法即可得到,最后利用离心率公式即可.
【详解】设点,则,
把,的坐标代入椭圆方程可得:,
两式作差可得:,
即,
所以,即,
所以椭圆的离心率为,
故答案为:.
四、解答题
7.(2024·贵州黔南·二模)已知抛物线:()的焦点为,过焦点作直线交抛物线于两点,为抛物线上的动点,且的最小值为1.
(1)抛物线的方程;
(2)若直线交抛物线的准线于点,求线段的中点的坐标.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)设,结合抛物线的定义分析可知,即可得方程;
(2)由题意可得直线过点和,求直线的方程,与抛物线联立,结合韦达定理求中点坐标.
【详解】(1)由题意可知:抛物线的焦点,准线为,
设,则,当且仅当时,等号成立,
可得,解得,
所以抛物线的方程为.
(2)由题意可知:直线与抛物线必相交(斜率不为0),
设,线段的中点,
且直线过点和,
则直线的方程,即,
联立方程,消去x得,
则,可知,
将代入可得,
所以线段的中点的坐标为.
8.(2023·广西南宁·模拟预测)已知双曲线()经过点,其渐近线方程为.
(1)求双曲线C的方程;
(2)过点的直线l与双曲线C相交于A,B两点,P能否是线段AB的中点?请说明理由.
【答案】(1);
(2)不能,证明见解析;
【分析】
(1)由渐近线方程求得一个关系,再代入点的坐标,可解得得双曲线方程;
(2)设出交点坐标,若是线段的中点,利用点差法求出直线l方程,再联直线与双曲线查看是否有解,即可判断.
【详解】(1)由题双曲线()经过点,其渐近线方程为,
所以,,
解得,
所以双曲线C的方程为:.
(2)
当直线l垂直x轴时,直线l的方程为,此时直线l与双曲线只有一个交点,不满足;
当直线l不垂直x轴时,斜率存在,
设,
所以,
两式作差得,
即,
若是线段的中点,则,
则,
所以直线l的斜率,
则直线l的方程为,
将直线l与双曲线联立,得,
,方程无解,
所以这样的直线不存在,即点P不能是线段的中点.
9.(22-23高二上·贵州贵阳·阶段练习)已知圆,圆,动圆与圆外切并且与圆内切,圆心的轨迹为曲线
(1)求的方程;
(2)是否存在过点的直线交曲线于两点,使得为中点?若存在,求该直线方程,若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)存在,该直线方程为
【分析】(1)根据圆与圆外切、内切列式得,结合椭圆的定义可求出结果;
(2)根据点差法求出斜率,再根据点斜式可求出结果.
【详解】(1)设动圆的半径为,
依题意得,所以为定值,且,
所以动点的轨迹是以为焦点,长轴长为的椭圆,
,,,,
所以,
所以椭圆的方程为.
(2)假设存在过点的直线交曲线于两点,使得为中点,
设,,
则,两式相减得,
得,即,
由点斜式得直线方程为,即.
所以存在过点的直线交曲线于两点,使得为中点,且该直线方程为.

10.(2024高三·全国·专题练习)已知椭圆,椭圆的右焦点为.
(1)求过点且斜率为1的直线被椭圆截得的弦长;
(2)判断点与椭圆的位置关系,并求以为中点的椭圆的弦所在的直线方程.
【答案】(1)
(2)在椭圆内部,.
【分析】(1)解法一:将椭圆方程化为标准式,即可求出点坐标,即可得到直线的方程,联立直线与椭圆方程,消元、列出韦达定理,利用弦长公式计算可得;解法二:将椭圆方程化为标准式,即可求出点坐标,即可得到直线的方程,再由弦长公式直接计算;
(2)将点代入椭圆方程,即可判断点与椭圆的位置关系,设以为中点椭圆的弦与椭圆交于,利用点差法求出中点弦的斜率,从而求出中点弦方程.
【详解】(1)解法一:因为椭圆,即,则,
所以椭圆的右焦点为,
则过点且斜率为1的直线方程为,
由,消去整理得,显然,设直线与椭圆交于,,
∴,,
所以.
解法二:椭圆,即,则,
所以椭圆的右焦点为,
则过点且斜率为1的直线方程为,即,
由,其中

所以.
(2)∵,∴点在椭圆内部.
设以为中点的弦与椭圆交于,
∵为中点,∴,
把分别代入椭圆,
得,∴,
∴,∴,
∴以为中点的椭圆的弦所在的直线方程为 ,整理得.
1.(2020·浙江·高考真题)如图,已知椭圆,抛物线,点A是椭圆与抛物线的交点,过点A的直线l交椭圆于点B,交抛物线于M(B,M不同于A).
(Ⅰ)若,求抛物线的焦点坐标;
(Ⅱ)若存在不过原点的直线l使M为线段AB的中点,求p的最大值.
【答案】(Ⅰ);(Ⅱ)
【分析】(Ⅰ)求出抛物线标准方程,从而可得答案;
(Ⅱ)方法一使用韦达定理、中点公式和解方程法分别求得关于的表达式,得到关于的方程,利用基本不等式消去参数,得到关于的不等式,求解得到的最大值;方法二利用韦达定理和中点公式求得的坐标关于的表达式,根据点在椭圆上,得到关于关于的函数表达式,利用基本不等式和二次函数的性质得解,运算简洁,为最优解;方法三利用点差法得到.根据判别式大于零,得到不等式,通过解方程组求得,代入求解得到的最大值;方法四利用抛物线的参数方程设出点的参数坐标,利用斜率关系求得的坐标关于的表达式.作换元,利用点A在椭圆上,得到,然后利用二次函数的性质求得的最大值
【详解】(Ⅰ)当时,的方程为,故抛物线的焦点坐标为;
(Ⅱ)[方法一]:韦达定理基本不等式法
设,
由,

由在抛物线上,所以,
又,
,,
.
由即

所以,,,
所以,的最大值为,此时.
[方法二]【最优解】:
设直线,.
将直线的方程代入椭圆得:,
所以点的纵坐标为.
将直线的方程代入抛物线得:,
所以,解得,因此,
由解得,
所以当时,取到最大值为.
[方法三] :点差和判别式法
设,其中.
因为所以.
整理得,所以.
又,
所以,整理得.
因为存在,所以上述关于的二次方程有解,即判别式. ①
由得.
因此,将此式代入①式解得.
当且仅当点M的坐标为时,p的最大值为.
[方法四]:参数法
设,
由,得.
令,则,点A坐标代入椭圆方程中,得.
所以,此时M坐标为.
2.(2018·全国·高考真题)已知斜率为的直线与椭圆交于,两点,线段的中点为.
(1)证明:;
(2)设为的右焦点,为上一点,且.证明:,,成等差数列,并求该数列的公差.
【答案】(1);(2)证明见解析,公差为或.
【分析】(1)方法一:设而不求,利用点差法进行证明.
(2)方法一:解出m,进而求出点P的坐标,得到,再由两点间距离公式表示出,,得到直线的方程,联立直线与椭圆方程由韦达定理进行求解.
【详解】(1)[方法一]:【最优解】点差法
设,则.
两式相减,并由得,
由题设知,于是.①
由题设得,故.
[方法二]:【通性通法】常规设线
设,,当时,显然不满足题意;
由得,,所以,,
,即,而,所以,
又,所以,
,即,解得: .
[方法三]:直线与椭圆系的应用
对原椭圆作关于对称的椭圆为.
两椭圆方程相减可得,即为的方程,故.
又点在椭圆C内部可得,解得:.
所以.
[方法四]:直线参数方程的应用
设l的参数方程为(为l倾斜角,t为参数)代入椭圆C中得.设是线段中点A,B对应的参数,是线段中点,知得,即.而点在C内得,解得:,所以.
(2)[方法一]:【通性通法】常规运算+整体思想
由题意得,设,则
.
由(1)及题设得.
又点P在C上,所以,从而,.
于是.
同理,所以.
故,即,,成等差数列.
设该数列的公差为d,则
.②
将代入①得.
所以l的方程为,代入C的方程,并整理得.
故,代入②解得.
所以该数列的公差为或.
[方法二]:硬算
由,知点F为的重心,由三角形重心坐标公式可得,即.
由点P在椭圆上,把坐标代入方程解得,即.
由(1)有,直线l的方程为,将其与椭圆方程联立消去y得,求得,不妨设,所以,,,同理可得,
,所以,而,故.
即该数列的公差为或.
[方法三]:【最优解】焦半径公式的应用
因为线段的中点为,得.
由,知点F为的重心,由三角形重心坐标公式可得,
由椭圆方程可知,
由椭圆的焦半径公式得,.所以.
由方法二硬算可得,或,从而公差为,即该数列的公差为或.
【整体点评】(1)方法一:利用点差法找出斜率与中点坐标的关系,再根据中点在椭圆内得到不等关系,即可解出,对于中点问题,点差法是解决此类问题的常用解法,也是该题的最优解;
方法二:常规设线,通过联立得出根与系数的关系(韦达定理),再根据即可证出,该法是解决直线与圆锥曲线位置关系的通性通法.
方法三:;类比直线与圆系,采用直线与椭圆系的应用,可快速求出公共弦所在直线方程,从而得出斜率,进而得证,避免联立过程,适当简化运算;
方法四:利用直线的参数方程以及参数的几何意义,联立求出斜率;
(2)方法一:直接根据题意运算结合整体思想,是通性通法;
方法二:直接硬算,思路直接,计算量较大;
方法三:利用焦半径公式简化运算,是该题的最优解.
3.(陕西·高考真题)设椭圆C:过点(0,4),离心率为
(Ⅰ)求C的方程;
(Ⅱ)求过点(3,0)且斜率为的直线被C所截线段的中点坐标.
【答案】(Ⅰ)(Ⅱ)
【详解】试题分析:(Ⅰ)根据题意,将(0,4)代入C的方程得b的值,进而由椭圆的离心率为,结合椭圆的性质,可得=;解可得a的值,将a、b的值代入方程,可得椭圆的方程.
(Ⅱ)根据题意,可得直线的方程,设直线与C的交点为A(x1,y1),B(x2,y2),联立直线与椭圆的方程,化简可得方程x2﹣3x﹣8=0,解可得x1与x2的值,由中点坐标公式可得中点的横坐标,将其代入直线方程,可得中点的纵坐标,即可得答案.
解:(Ⅰ)根据题意,椭圆过点(0,4),
将(0,4)代入C的方程得,即b=4
又得=;
即,∴a=5
∴C的方程为
(Ⅱ)过点(3,0)且斜率为的直线方程为,
设直线与C的交点为A(x1,y1),B(x2,y2),
将直线方程代入C的方程,得,
即x2﹣3x﹣8=0,解得,,
∴AB的中点坐标,

即中点为.
点评:本题考查椭圆的性质以及椭圆与直线相交的有关性质,涉及直线与椭圆问题,一般要联立两者的方程,转化为一元二次方程,由韦达定理分析解决.
4.(福建·高考真题)已知椭圆的左焦点为为坐标原点.
(1)求过点,并且与椭圆的左准线l相切的圆的方程;
(2)设过点F且不与坐标轴垂直的直线交椭圆于A B两点,线段的垂直平分线与x轴交于点G,求点G横坐标的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据给定条件,求出椭圆左焦点F的坐标,左准线l的方程,再求出圆的方程作答.
(2)设直线的方程为,设点、,将直线的方程与椭圆的方程联立,列出韦达定理,求出线段的垂直平分线方程,可求得点的横坐标,利用不等式的基本性质可求得点的横坐标的取值范围.
【详解】(1)椭圆的长半轴长,短半轴长,
半焦距,则,
依题意,所求圆的圆心在直线,
设,则半径,
而,解得,
所以所求圆的方程为.
(2)设直线的方程为,
联立,整理可得,
因为直线过椭圆的左焦点,
所以方程有两个不相等的实根.
设点、,设的中点为,
则,,.
直线的垂直平分线的方程为,
令,则.
因为,所以
故点的横坐标的取值范围.
5.(上海·高考真题)已知椭圆C的焦点,且长轴长为6,设直线交椭圆C于A、B两点,求线段AB的中点坐标
【答案】
【分析】先由已知求出椭圆的标准方程,再由直线交椭圆C于A、B两点,两方程联立,由韦达定理求得其中点坐标.
【详解】由题意,可得椭圆焦点在轴上,其中,则,
所以椭圆的方程为,
联立方程组,整理得,
设,可得,
则中点,可得,所以,
即的中点坐标为.
故答案为:.
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