第二章 章末总结
知识点一 圆锥曲线的定义和性质
对于圆锥曲线的有关问题,要有运用圆锥曲线定义解题的意识,“回归定义”是一种重要的解题策略;应用圆锥曲线的性质时,要注意与数形结合思想、方程思想结合起来.总之,圆锥曲线的定义、性质在解题中有重要作用,要注意灵活运用.
例1 已知双曲线的焦点在x轴上,离心率为2,F1,F2为左、右焦点,P为双曲线上一点,且∠F1PF2=60°,S△PF1F2=12,求双曲线的标准方程.
知识点二 直线与圆锥曲线的位置关系
直线与圆锥曲线一般有三种位置关系:相交、相切、相离.
在直线与双曲线、抛物线的位置关系中有一种情况,即直线与其交于一点和切于一点,二者在几何意义上是截然不同的,反映在代数方程上也是完全不同的,这在解题中既是一个难点也是一个十分容易被忽视的地方.圆锥曲线的切线是圆锥曲线的割线与圆锥曲线的两个交点无限靠近时的极限情况,反映在消元后的方程上,就是一元二次方程有两个相等的实数根,即判别式等于零;而与圆锥曲线有一个交点的直线,是一种特殊的情况(抛物线中与对称轴平行,双曲线中与渐近线平行),反映在消元后的方程上,该方程是一次的.
例2
如图所示,O为坐标原点,过点P(2,0)且斜率为k的直线l交抛物线y2=2x于M(x1,y1),N(x2,y2)两点.
(1)求x1x2与y1y2的值;
(2)求证:OM⊥ON.
知识点三 轨迹问题
轨迹是解析几何的基本问题,求解的方法有以下几种:
(1)直接法:建立适当的坐标系,设动点为(x,y),根据几何条件直接寻求x、y之间的关系式.
(2)代入法:利用所求曲线上的动点与某一已知曲线上的动点的关系,把所求动点转换为已知动点.具体地说,就是用所求动点的坐标x、y来表示已知动点的坐标并代入已知动点满足的曲线的方程,由此即可求得所求动点坐标x、y之间的关系式.
(3)定义法:如果所给几何条件正好符合圆、椭圆、双曲线、抛物线等曲线的定义,则可直接利用这些已知曲线的方程写出动点的轨迹方程.
(4)参数法:当很难找到形成曲线的动点P(x,y)的坐标x,y所满足的关系式时,借助第三个变量t,建立t和x,t和y的关系式x=φ(t),y=Φ(t),再通过一些条件消掉t就间接地找到了x和y所满足的方程,从而求出动点P(x,y)所形成的曲线的普通方程.
例3 设点A、B是抛物线y2=4px (p>0)上除原点O以外的两个动点,已知OA⊥OB,OM⊥AB,垂足为M,求点M的轨迹方程,并说明它表示什么曲线?
知识点四 圆锥曲线中的定点、定值问题
圆锥曲线中的定点、定值问题是高考命题的一个热点,也是圆锥曲线问题中的一个难点,解决这个难点没有常规的方法,但解决这个难点的基本思想是明确的,定点、定值问题必然是在变化中所表现出来的不变的量,那么就可以用变化的量表示问题的直线方程、数量积、比例关系等,这些直线方程、数量积、比例关系不受变化的量所影响的某个点或值,就是要求的定点、定值.化解这类问题难点的关键就是引进变化的参数表示直线方程、数量积、比例关系等,根据等式的恒成立、数式变换等寻找不受参数影响的量.
例4 若直线l:y=kx+m与椭圆+=1相交于A、B两点(A、B不是左、右顶点),A2为椭圆的右顶点且AA2⊥BA2,求证:直线l过定点.
知识点五 圆锥曲线中的最值、范围问题
圆锥曲线中的最值、范围问题,是高考热点,主要有以下两种求解策略:
(1)平面几何法
平面几何法求最值问题,主要是运用圆锥曲线的定义和平面几何知识求解.
(2)目标函数法
建立目标函数解与圆锥曲线有关的最值问题,是常规方法,其关键是选取适当的变量建立目标函数,然后运用求函数最值的方法确定最值.
例5 已知A(4,0),B(2,2)是椭圆+=1内的两定点,点M是椭圆上的动点,求|MA|+|MB|的最值.
例6 已知F1、F2为椭圆x2+=1的上、下两个焦点,AB是过焦点F1的一条动弦,求△ABF2面积的最大值.
章末总结 答案
重点解读
例1 解
如图所示,设双曲线方程为-=1 (a>0,b>0).
∵e==2,∴c=2a.
由双曲线的定义,
得||PF1|-|PF2||=2a=c,
在△PF1F2中,由余弦定理,得:
|F1F2|2=|PF1|2+|PF2|2-2|PF1||PF2|cos 60°
=(|PF1|-|PF2|)2+2|PF1||PF2|(1-cos 60°),
即4c2=c2+|PF1||PF2|. ①
又S△PF1F2=12,
∴|PF1||PF2|sin 60°=12,
即|PF1||PF2|=48. ②
由①②,得c2=16,c=4,
则a=2,b2=c2-a2=12,
∴所求的双曲线方程为-=1.
例2 (1)解 过点P(2,0)且斜率为k的直线方程为:y=k(x-2).
把y=k(x-2)代入y2=2x,
消去y得k2x2-(4k2+2)x+4k2=0,
由于直线与抛物线交于不同两点,
故k2≠0且Δ=(4k2+2)2-16k4=16k2+4>0,
x1x2=4,x1+x2=4+,
∵M、N两点在抛物线上,
∴y·y=4x1·x2=16,
而y1·y2<0,∴y1y2=-4.
(2)证明 ∵ =(x1,y1),=(x2,y2),
·=x1·x2+y1·y2=4-4=0.
⊥,即OM⊥ON.
例3 解 设直线OA的方程为y=kx (k≠±1,因为当k=±1时,直线AB的斜率不存在),则直线OB的方程为y=-,
进而可求A、B(4pk2,-4pk).
于是直线AB的斜率为kAB=,
从而kOM=,
∴直线OM的方程为y=x, ①
直线AB的方程为y+4pk=(x-4pk2). ②
将①②相乘,得y2+4pky=-x(x-4pk2),
即x2+y2=-4pky+4pk2x=4p(k2x-ky), ③
又k2x-ky=x,代入③式并化简,
得(x-2p)2+y2=4p2.
当k=±1时,易求得直线AB的方程为x=4p.
故此时点M的坐标为(4p,0),也在(x-2p)2+y2=4p2 (x≠0)上.
∴点M的轨迹方程为(x-2p)2+y2=4p2 (x≠0),
∴其轨迹是以(2p,0)为圆心,半径为2p的圆,去掉坐标原点.
例4
证明 设A(x1,y1),
B(x2,y2),
联立
得(3+4k2)x2+8mkx+4(m2-3)=0,
则
即
又y1y2=(kx1+m)(kx2+m)
=k2x1x2+mk(x1+x2)+m2
=.
∵椭圆的右顶点为A2(2,0),AA2⊥BA2,
∴(x1-2)(x2-2)+y1y2=0.
∴y1y2+x1x2-2(x1+x2)+4=0.
∴+++4=0.
∴7m2+16km+4k2=0,
解得m1=-2k,m2=-,且均满足3+4k2-m2>0.
当m1=-2k时,l的方程为y=k(x-2),
直线过定点(2,0),与已知矛盾.
当m2=-时,l的方程为y=k,直线过定点,
∴直线l过定点.
例5 解 因为A(4,0)是椭圆的右焦点,设A′为椭圆的左
焦点,则A′(-4,0),由椭圆定义知|MA|+|MA′|=10.
如图所示,则|MA|+|MB|=|MA|+|MA′|+|MB|-|MA′|=10+|MB|-|MA′|≤
10+|A′B|.
当点M在BA′的延长线上时取等号.
所以当M为射线BA′与椭圆的交点时,
(|MA|+|MB|)max=10+|A′B|=10+2.
又如图所示,|MA|+|MB|=|MA|+|MA′|-|MA′|+|MB|
=10-(|MA′|-|MB|)
≥10-|A′B|,
当M在A′B的延长线上时取等号.
所以当M为射线A′B与椭圆的交点时,
(|MA|+|MB|)min=10-|A′B|=10-2.
例6 解 由题意,|F1F2|=2.
设直线AB方程为y=kx+1,
代入椭圆方程2x2+y2=2,
得(k2+2)x2+2kx-1=0,
则xA+xB=-,xA·xB=-,
∴|xA-xB|=.
S△ABF2=|F1F2|·|xA-xB|
=2×
=2×
≤2×=.
当=,即k=0时,
S△ABF2有最大面积为.
第二章 章末检测(A)
(时间:120分钟 满分:150分)
一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60分)
1.椭圆x2+my2=1的焦点在y轴上,长轴长是短轴长的两倍,则m的值是( )
A. B. C.2 D.4
2.设椭圆+=1 (m>0,n>0)的右焦点与抛物线y2=8x的焦点相同,离心率为,则此椭圆的方程为( )
A.+=1 B.+=1
C.+=1 D.+=1
3.已知双曲线-=1(a>0,b>0)的一条渐近线方程是y=x,它的一个焦点在抛物线y2=24x的准线上,则双曲线的方程为( )
A.-=1 B.-=1
C.-=1 D.-=1
4.P是长轴在x轴上的椭圆+=1上的点,F1、F2分别为椭圆的两个焦点,椭圆的半焦距为c,则|PF1|·|PF2|的最大值与最小值之差一定是( )
A.1 B.a2 C.b2 D.c2
5.双曲线的实轴长与虚轴长之和等于其焦距的倍,且一个顶点的坐标为(0,2),则双曲线的标准方程为( )
A.-=1 B.-=1
C.-=1 D.-=1
6.设a>1,则双曲线-=1的离心率e的取值范围是( )
A.(,2) B.(,)
C.(2,5) D.(2,)
7.过点M(2,4)作直线与抛物线y2=8x只有一个公共点,则这样的直线的条数是( )
A.1 B.2 C.3 D.0
8.设F为抛物线y2=4x的焦距,A、B、C为该抛物线上三点,若++=0,则|+||+||等于( )
A.9 B.6 C.4 D.3
9.已知双曲线-=1 (a>0,b>0)的右焦点为F,若过点F且倾斜角为60°的直线与双曲线的右支有且只有一个交点,则此双曲线离心率的取值范围是( )
A.(1,2] B.(1,2)
C.[2,+∞) D.(2,+∞)
10.若动圆圆心在抛物线y2=8x上,且动圆恒与直线x+2=0相切,则动圆必过定点( )
A.(4,0) B.(2,0)
C.(0,2) D.(0,-2)
11.抛物线y=x2上到直线2x-y=4距离最近的点的坐标是( )
A.(,) B.(1,1)
C. (,) D.(2,4)
12.已知椭圆x2sin α-y2cos α=1 (0≤α<2π)的焦点在y轴上,则α的取值范围是( )
A.(,π) B.( ,π)
C.( ,π) D.( ,)
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
答案
二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分)
13.椭圆的两个焦点为F1、F2,短轴的一个端点为A,且三角形F1AF2是顶角为120°的等腰三角形,则此椭圆的离心率为________.
14.点P(8,1)平分双曲线x2-4y2=4的一条弦,则这条弦所在直线的方程是______________.
15.设椭圆+=1 (a>b>0)的左、右焦点分别是F1、F2,线段F1F2被点(,0)分成3∶1的两段,则此椭圆的离心率为________.
16.对于曲线C:+=1,给出下面四个命题:
①曲线C不可能表示椭圆;
②当1③若曲线C表示双曲线,则k<1或k>4;
④若曲线C表示焦点在x轴上的椭圆,则1其中所有正确命题的序号为________.
三、解答题(本大题共6小题,共70分)
17.(10分)已知点M在椭圆+=1上,MP′垂直于椭圆焦点所在的直线,垂足为P′,并且M为线段PP′的中点,求P点的轨迹方程.
18.(12分)双曲线C与椭圆+=1有相同的焦点,直线y=x为C的一条渐近线.求双曲线C的方程.
19.(12分)直线y=kx-2交抛物线y2=8x于A、B两点,若线段AB中点的横坐标等于2,求弦AB的长.
20.(12分)已知点P(3,4)是椭圆+=1 (a>b>0)上的一点,F1、F2为椭圆的两焦点,若PF1⊥PF2,试求:
(1)椭圆的方程;
(2)△PF1F2的面积.
21.(12分)已知过抛物线y2=2px(p>0)的焦点的直线交抛物线于A、B两点,且|AB|=p,求AB所在的直线方程.
22.(12分)在直角坐标系xOy中,点P到两点(0,-)、(0,)的距离之和等于4,设点P的轨迹为C,直线y=kx+1与C交于A、B两点.
(1)写出C的方程;
(2)若⊥,求k的值.
第二章 圆锥曲线与方程(A) 答案
1.A [由题意可得2=2×2,解得m=.]
2.B [∵y2=8x的焦点为(2,0),
∴+=1的右焦点为(2,0),∴m>n且c=2.
又e==,∴m=4.
∵c2=m2-n2=4,∴n2=12.
∴椭圆方程为+=1.]
3.B [抛物线y2=24x的准线方程为x=-6,
故双曲线中c=6. ①
由双曲线-=1的一条渐近线方程为y=x,知=, ②
且c2=a2+b2.③
由①②③解得a2=9,b2=27.
故双曲线的方程为-=1,故选B.]
4.D [由椭圆的几何性质得|PF1|∈[a-c,a+c],
|PF1|+|PF2|=2a,
所以|PF1|·|PF2|≤2=a2,当且仅当|PF1|=|PF2|时取等号.
|PF1|·|PF2|=|PF1|(2a-|PF1|)
=-|PF1|2+2a|PF1|=-(|PF1|-a)2+a2
≥-c2+a2=b2,
所以|PF1|·|PF2|的最大值与最小值之差为a2-b2=c2.]
5.B [由于双曲线的顶点坐标为(0,2),可知a=2,
且双曲线的标准方程为-=1.
根据题意2a+2b=·2c,即a+b=c.
又a2+b2=c2,且a=2,
∴解上述两个方程,得b2=4.
∴符合题意的双曲线方程为-=1.]
6.B [∵双曲线方程为-=1,
∴c= .
∴e== = .
又∵a>1,∴0<<1.∴1<+1<2.
∴1<2<4.∴7.B
8.B [设A、B、C三点的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),F(1,0),
∵ ++=0,∴x1+x2+x3=3.
又由抛物线定义知||+||+||=x1+1+x2+1+x3+1=6.]
9.C [
如图所示,要使过点F且倾斜角为60°的直线与双曲线的右支有且只有一个交点,则该直线的斜率小于等于渐近线的斜率,∴≥,离心率e2==≥4,∴e≥2.]
10.B [根据抛物线的定义可得.]
11.B [设与直线2x-y=4平行且与抛物线相切的直线为2x-y+c=0 (c≠-4),
2x-y+c=0
由
y=x2
得x2-2x-c=0. ①
由Δ=4+4c=0得c=-1,代入①式得x=1.
∴y=1,∴所求点的坐标为(1,1).]
12.D [椭圆方程化为+=1.
∵椭圆焦点在y轴上,∴->>0.
又∵0≤α<2π,∴<α<.]
13.
解析 由已知得∠AF1F2=30°,故cos 30°=,从而e=.
14.2x-y-15=0
解析 设弦的两个端点分别为A(x1,y1),B(x2,y2),
则x-4y=4,x-4y=4,
两式相减得(x1+x2)(x1-x2)-4(y1+y2)(y1-y2)=0.
因为线段AB的中点为P(8,1),
所以x1+x2=16,y1+y2=2.
所以==2.
所以直线AB的方程为y-1=2(x-8),
代入x2-4y2=4满足Δ>0.
即2x-y-15=0.
15.
解析 由题意,得=3?+c=3c-b?b=c,
因此e== = = =.
16.③④
解析 ①错误,当k=2时,方程表示椭圆;②错误,因为k=时,方程表示圆;验证可得③④正确.
17.解 设P点的坐标为(x,y),M点的坐标为(x0,y0).
∵点M在椭圆+=1上,∴+=1.
∵M是线段PP′的中点,
x0=x, x0=x,
∴ y0=, 把 y0=,
代入+=1,得+=1,即x2+y2=36.
∴P点的轨迹方程为x2+y2=36.
18.解 设双曲线方程为-=1.
由椭圆+=1,求得两焦点为(-2,0),(2,0),
∴对于双曲线C:c=2.
又y=x为双曲线C的一条渐近线,
∴=,解得a2=1,b2=3,
∴双曲线C的方程为x2-=1.
19.解 将y=kx-2代入y2=8x中变形整理得:k2x2-(4k+8)x+4=0,
由,得k>-1且k≠0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),
由题意得:x1+x2==4?k2=k+2?k2-k-2=0.
解得:k=2或k=-1(舍去)
由弦长公式得:
|AB|=·=×=2.
20.解 (1)令F1(-c,0),F2(c,0),
则b2=a2-c2.因为PF1⊥PF2,
所以kPF1·kPF2=-1,即·=-1,
解得c=5,所以设椭圆方程为+=1.
因为点P(3,4)在椭圆上,所以+=1.
解得a2=45或a2=5.
又因为a>c,所以a2=5舍去.
故所求椭圆方程为+=1.
(2)由椭圆定义知|PF1|+|PF2|=6, ①
又|PF1|2+|PF2|2=|F1F2|2=100, ②
①2-②得2|PF1|·|PF2|=80,
所以S△PF1F2=|PF1|·|PF2|=20.
21.解 焦点F(,0),设A(x1,y1),B(x2,y2),
若AB⊥Ox,则|AB|=2p<p,不合题意.
所以直线AB的斜率存在,设为k,
则直线AB的方程为y=k(x-),k≠0.
由消去x,
整理得ky2-2py-kp2=0.
由韦达定理得,y1+y2=,y1y2=-p2.
∴|AB|=
=
= ·
=2p(1+)=p.
解得k=±2.∴AB所在的直线方程为y=2(x-)或y=-2(x-).
22.解 (1)设P(x,y),由椭圆定义可知,点P的轨迹C是以(0,-)、(0,)为焦点,长半轴为2的椭圆,它的短半轴b==1,
故曲线C的方程为x2+=1.
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),
联立方程
消去y并整理得(k2+4)x2+2kx-3=0.
其中Δ=4k2+12(k2+4)>0恒成立.
故x1+x2=-,x1x2=-.
⊥,即x1x2+y1y2=0.
而y1y2=k2x1x2+k(x1+x2)+1,
于是x1x2+y1y2=---+1=0,
化简得-4k2+1=0,所以k=±.
第二章 章末检测(B)
(时间:120分钟 满分:150分)
一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60分)
1.中心在原点,焦点在x轴上,若长轴长为18,且两个焦点恰好将长轴三等分,则此椭圆的方程是( )
A.+=1 B.+=1
C.+=1 D.+=1
2.平面内有定点A、B及动点P,设命题甲是“|PA|+|PB|是定值”,命题乙是“点P的轨迹是以A、B为焦点的椭圆”,那么甲是乙的( )
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充要条件
D.既不充分也不必要条件
3.设a≠0,a∈R,则抛物线y=ax2的焦点坐标为( )
A.(,0) B.(0, )
C. (,0) D.(0, )
4.已知M(-2,0),N(2,0),则以MN为斜边的直角三角形的直角顶点P的轨迹方程是( )
A.x2+y2=2 B.x2+y2=4
C.x2+y2=2(x≠±2) D.x2+y2=4(x≠±2)
5.已知椭圆+=1 (a>b>0)有两个顶点在直线x+2y=2上,则此椭圆的焦点坐标是( )
A.(±,0) B.(0,±)
C.(±,0) D.(0,±)
6.设椭圆+=1 (m>1)上一点P到其左焦点的距离为3,到右焦点的距离为1,则椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
7.已知双曲线的方程为-=1,点A,B在双曲线的右支上,线段AB经过双曲线的右焦点F2,|AB|=m,F1为另一焦点,则△ABF1的周长为( )
A.2a+2m B.4a+2m
C.a+m D.2a+4m
8.已知抛物线y2=4x上的点P到抛物线的准线的距离为d1,到直线3x-4y+9=0的距离为d2,则d1+d2的最小值是( )
A. B. C.2 D.
9.设点A为抛物线y2=4x上一点,点B(1,0),且|AB|=1,则A的横坐标的值为( )
A.-2 B.0
C.-2或0 D.-2或2
10.从抛物线y2=8x上一点P引抛物线准线的垂线,垂足为M,且|PM|=5,设抛物线的焦点为F,则△PFM的面积为( )
A.5 B.6 C.10 D.5
11.若直线y=kx-2与抛物线y2=8x交于A,B两个不同的点,且AB的中点的横坐标为2,则k等于( )
A.2或-1 B.-1
C.2 D.1±
12.设F1、F2分别是双曲线-=1的左右焦点。若P点在双曲线上,且·=0,|+|等于( )
A.3 B.6 C.1 D.2
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
答案
二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分)
13.以等腰直角△ABC的两个顶点为焦点,并且经过另一顶点的椭圆的离心率为____________.
14.已知抛物线C,y2=2Px(P>0),过焦点F且斜率为k(k>0)的直线与C相交于A、B两点,若=3,则k=________.
15.已知抛物线y2=2Px(P>0),过点M(p,0)的直线与抛物线于A、B两点,·=________.
16.已知过抛物线y2=4x的焦点F的直线交该抛物线于A、B两点,|AF|=2,则|BF|=________.
三、解答题(本大题共6小题,共70分)
17.(10分)求与椭圆+=1有公共焦点,并且离心率为的双曲线方程.
18.(12分)已知斜率为1的直线l过椭圆+y2=1的右焦点F交椭圆于A、B两点,求弦AB的长.
19.(12分)已知两个定点A(-1,0)、B(2,0),求使∠MBA=2∠MAB的点M的轨迹方程.
20.(12分)已知点A(0,-2),B(0,4),动点P(x,y)满足·=y2-8.
(1)求动点P的轨迹方程;?
(2)设(1)中所求轨迹与直线y=x+2交于C、D两点.求证:OC⊥OD(O为原点).
21.(12分)已知抛物线C:y2=2px(p>0)过点A(1,-2).
(1)求抛物线C的方程,并求其准线方程.
(2)是否存在平行于OA(O为坐标原点)的直线l,使得直线l与抛物线C有公共点,且直线OA与l的距离等于?若存在,求出直线l的方程;若不存在,说明理由.
22.(12分)已知椭圆C的中心在坐标原点,焦点在x轴上,它的一个顶点恰好是抛物线y=x2的焦点,离心率为.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)过椭圆C的右焦点F作直线l交椭圆C于A,B两点,交y轴于点M,若=m,=n,求m+n的值.
第二章 圆锥曲线与方程(B) 答案
1.A [2a=18,∵两焦点恰好将长轴三等分,
∴2c=×2a=6,∴a=9,c=3,
b2=a2-c2=72,
故椭圆的方程为+=1.]
2.B [点P在线段AB上时|PA|+|PB|是定值,但点P轨迹不是椭圆,反之成立,故选B.]
3.D
4.D [P在以MN为直径的圆上.]
5.A
6.B [2a=3+1=4.∴a=2,
又∵c==1,
∴离心率e==.]
7.B [∵A,B在双曲线的右支上,∴|BF1|-|BF2|=2a,|AF1|-|AF2|=2a,|BF1|+|AF1|-(|BF2|+|AF2|)=4a,|BF1|+|AF1|=4a+m,∴△ABF1的周长为4a+m+m=4a+2m.]
8.A
[如图所示过点F作FM垂直于直线3x-4y+9=0,当P点为直线FM与抛物线的交点时,d1+d2最小值为=.]
9.B [由题意B为抛物线的焦点.令A的横坐标为x0,则|AB|=x0+1=1,∴x0=0.]
10.A
11.C [由消去y得,
k2x2-4(k+2)x+4=0,
故Δ=[-4(k+2)]2-4k2×4=64(1+k)>0,
解得k>-1,由x1+x2==4,
解得k=-1或k=2,又k>-1,故k=2.]
12.B [因为·=0,所以⊥,
则 ||2+||2=|F1F2|2=4c2=36,
故|+|2=||2+2·+||2=36,所以|+|=6.故选B.]
13.或-1
解析 设椭圆的长半轴长为a,短半轴长为b,半焦距为c,当以两锐角顶点为焦点时,因为三角形为等腰直角三角形,故有b=c,此时可求得离心率e====;同理,当以一直角顶点和一锐角顶点为焦点时,
设直角边长为m,故有2c=m,2a=(1+)m,
所以,离心率e====-1.
14.
解析 设直线l为抛物线的准线,过A,B分别作AA1,BB1垂直于l,A1,B1为垂足,过B作BE垂直于AA1与E,则|AA1|=|AF|,|BB1|=|BF|,由=3,∴cos∠BAE==,
∴∠BAE=60°,∴tan∠BAE=.
即k=.
15.-p2
16.2
解析 设点A,B的横坐标分别是x1,x2,则依题意有焦点F(1,0),|AF|=x1+1=2,
x1=1,直线AF的方程是x=1,故|BF|=|AF|=2.
17.解 由椭圆方程为+=1,知长半轴长a1=3,短半轴长b1=2,焦距的一半
c1==,
∴焦点是F1(-,0),F2(,0),因此双曲线的焦点也是F1(-,0),F2(,0),设双曲线方程为-=1 (a>0,b>0),由题设条件及双曲线的性质,
得,解得,
故所求双曲线的方程为-y2=1.
18.解 设A、B的坐标分别为A(x1,y1)、B(x2,y2).
由椭圆的方程知a2=4,b2=1,c2=3,∴F(,0).
直线l的方程为y=x-. ①
将①代入+y2=1,化简整理得
5x2-8x+8=0,
∴x1+x2=,x1x2=,
∴|AB|=
==.
19.解 设动点M的坐标为(x,y).
设∠MAB=β,∠MBA=α,即α=2β,
∴tan α=tan 2β,则tan α=. ①
(1)如图(1),当点M在x轴上方时,tan β=,tan α=,
将其代入①式并整理得3x2-y2=3 (x>0,y>0);
(2)如图(2),当点M在x轴的下方时,
tan β=,tan α=,
将其代入①式并整理得3x2-y2=3 (x>0,y<0);
(3)当点M在x轴上时,若满足α=2β,M点只能在线段AB上运动(端点A、B除外),
只能有α=β=0.
综上所述,可知点M的轨迹方程为3x2-y2=3(右支)或y=0 (-120.(1)解 ∵A(0,-2),B(0,4),
∴ =(-x,-2-y),=(-x,4-y).
则 ·=(-x,-2-y)·(-x,4-y)
=x2+y2-2y-8.
∴y2-8=x2+y2-2y-8,∴x2=2y.
(2)证明 将y=x+2代入x2=2y,
得x2=2(x+2),
即x2-2x-4=0,且Δ=4+16>0,
设C、D两点的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),
则有x1+x2=2,x1x2=-4.
而y1=x1+2,y2=x2+2,
∴y1y2=(x1+2)(x2+2)
=x1x2+2(x1+x2)+4=4,
∴kOC·kOD=·==-1,
∴OC⊥OD.
21.解 (1)将(1,-2)代入y2=2px,得(-2)2=2p·1,
所以p=2.
故所求的抛物线C的方程为y2=4x,
其准线方程为x=-1.
(2)假设存在符合题意的直线l,
其方程为y=-2x+t.
由得y2+2y-2t=0.
因为直线l与抛物线C有公共点,
所以Δ=4+8t≥0,解得t≥-.
另一方面,由直线OA到l的距离d=
可得=,解得t=±1.
因为-1?[-,+∞),1∈[-,+∞),
所以符合题意的直线l存在,其方程为2x+y-1=0.
22.解 (1)设椭圆C的方程为+=1 (a>b>0).
抛物线方程可化为x2=4y,其焦点为(0,1),
则椭圆C的一个顶点为(0,1),即b=1.
由e===.
得a2=5,所以椭圆C的标准方程为+y2=1.
(2)易求出椭圆C的右焦点F(2,0),
设A(x1,y1),B(x2,y2),M(0,y0),显然直线l的斜率存在,设直线l的方程为
y=k(x-2),代入方程+y2=1,
得(1+5k2)x2-20k2x+20k2-5=0.
∴x1+x2=,x1x2=.
又 =(x1,y1-y0),=(x2,y2-y0),
=(x1-2,y1),=(x2-2,y2).
∵ =m=m, =n,
∴m=,n=,
∴m+n=,
又2x1x2-2(x1+x2)=
=-,
4-2(x1+x2)+x1x2
=4-+=,
∴m+n=10.
章末综合测评(二) 圆锥曲线与方程
(时间120分钟,满分150分)
一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.抛物线y=-x2的准线方程是( )
A.x= B.y=2
C.y= D.y=-2
【解析】 将y=-x2化为标准形式为x2=-8y,故准线方程为y=2.
【答案】 B
2.(2018·安徽高考)下列双曲线中,渐近线方程为y=±2x的是( )
A.x2-=1 B.-y2=1
C.x2-=1 D.-y2=1
【解析】 法一 由渐近线方程为y=±2x,可得=±x,所以双曲线的标准方程可以为x2-=1.
法二 A中的渐近线方程为y=±2x;B中的渐近线方程为y=±x;C中的渐近线方程为y=±x;D中的渐近线方程为y=±x.故选A.
【答案】 A
3.(2018·湖南高考)若双曲线-=1的一条渐近线经过点(3,-4),则此双曲线的离心率为( )
A. B.
C. D.
【解析】 由双曲线的渐近线过点(3,-4)知=,
∴=.
又b2=c2-a2,∴=,
即e2-1=,∴e2=,∴e=.
【答案】 D
4.抛物线y2=x关于直线x-y=0对称的抛物线的焦点坐标是( )
A.(1,0) B.
C.(0,1) D.
【解析】 ∵y2=x的焦点坐标为,
∴关于直线y=x对称后抛物线的焦点为.
【答案】 B
5.设F1,F2是双曲线-y2=1的两个焦点,P在双曲线上,当△F1PF2的面积为2时,·的值为( )
A.2 B.3
C.4 D.6
【解析】 设P(x0,y0),又F1(-2,0),F2(2,0),
∴=(-2-x0,-y0),=(2-x0,-y0).|F1F2|=4.
S△PF1F2=|F1F2|·|y0|=2,
∴|y0|=1.又-y=1,
∴x=3(y+1)=6,∴·=x+y-4=6+1-4=3.
【答案】 B
6.(2018·泰安高二检测)有一个正三角形的两个顶点在抛物线y2=2px(p>0)上,另一个顶点在原点,则该三角形的边长是( )
A.2p B.4p
C.6p D.8p
【解析】 设A、B在y2=2px上,另一个顶点为O,则A、B关于x轴对称,则∠AOx=30°,则OA的方程为y=x.由得y=2p,∴△AOB的边长为4p.
【答案】 B
7.已知|A|=3,A,B分别在y轴和x轴上运动,O为原点,O=O+O,则动点P的轨迹方程是( )
A.+y2=1 B.x2+=1
C.+y2=1 D.x2+=1
【解析】 设P(x,y),A(0,y0),B(x0,0),由已知得(x,y)=(0,y0)+(x0,0),即x=x0,y=y0,所以x0=x,y0=3y.因为|A|=3,所以x+y=9,即2+(3y)2=9,化简整理得动点P的轨迹方程是+y2=1.
【答案】 A
8.AB为过椭圆+=1(a>b>0)的中心的弦F1为一个焦点,则△ABF1的最大面积是(c为半焦距)( )
A.ac B.ab
C.bc D.b2
【解析】 △ABF1的面积为c·|yA|,因此当|yA|最大,
即|yA|=b时,面积最大.故选C.
【答案】 C
9.若F1,F2是椭圆+=1的两个焦点,A为椭圆上一点,且∠AF1F2=45°,则△AF1F2的面积为( )
A.7 B.
C. D.
【解析】 |F1F2|=2,|AF1|+|AF2|=6,
则|AF2|=6-|AF1|,
|AF2|2=|AF1|2+|F1F2|2-2|AF1|·|F1F2|cos 45°
=|AF1|2-4|AF1|+8,
即(6-|AF1|)2=|AF1|2-4|AF1|+8,
解得|AF1|=,
所以S=××2×=.
【答案】 B
10.(2018·重庆高考)设双曲线-=1(a>0,b>0)的右焦点是F,左、右顶点分别是A1,A2,过F作A1A2的垂线与双曲线交于B,C两点.若A1B⊥A2C,则该双曲线的渐近线的斜率为( )
A.± B.±
C.±1 D.±
【解析】 由题设易知A1(-a,0),A2(a,0),B,C.
∵A1B⊥A2C,
∴·=-1,整理得a=b.
∵渐近线方程为y=±x,即y=±x,
∴渐近线的斜率为±1.
【答案】 C
11.过抛物线y2=4x的焦点F的直线交该抛物线于A,B两点,O为坐标原点.若|AF|=3,则△AOB的面积是( )
A.3 B.2
C. D.
【解析】 如图所示,由题意知,抛物线的焦点F的坐标为(1,0),又|AF|=3,由抛物线定义知:点A到准线x=-1的距离为3,
∴点A的横坐标为2.
将x=2代入y2=4x得y2=8,由图知点A的纵坐标y=2,
∴A(2,2),
∴直线AF的方程为y=2(x-1).
联立直线与抛物线的方程
解之得或
由图知B,
∴S△AOB=|OF|·|yA-yB|=×1×|2+|=.
【答案】 D
12.已知椭圆C1:+=1(a>b>0)与双曲线C2:x2-=1有公共的焦点,C2的一条渐近线与以C1的长轴为直径的圆相交于A,B两点.若C1恰好将线段AB三等分,则( )
A.a2= B.a2=13
C.b2= D.b2=2
【解析】 由题意,知a2=b2+5,因此椭圆方程为(a2-5)x2+a2y2+5a2-a4=0,双曲线的一条渐近线方程为y=2x,联立方程消去y,得(5a2-5)x2+5a2-a4=0,∴直线截椭圆的弦长d=×2=a,解得a2=,b2=,故选C.
【答案】 C
二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分,将答案填在题中的横线上)
13.(2018·北京高考)已知(2,0)是双曲线x2-=1(b>0)的一个焦点,则b=________.
【解析】 由题意得,双曲线焦点在x轴上,且c=2.根据双曲线的标准方程,可知a2=1.又c2=a2+b2,所以b2=3.又b>0,所以b=.
【答案】
14.设F1,F2为曲线C1:+=1的焦点,P是曲线C2:-y2=1与C1的一个交点,则△PF1F2的面积为________.
【解析】 由题意知|F1F2|=2=4,设P点坐标为(x,y).
由得
则S△PF1F2=|F1F2|·|y|=×4×=.
【答案】
15.如图1,已知抛物线y2=2px(p>0)的焦点恰好是椭圆+=1的右焦点F,且两条曲线的交点连线也经过焦点F,则该椭圆的离心率为________.
图1
【解析】 由条件知,c=,
∴其中一个交点坐标为(c,2c),
∴+=1,∴e4-6e2+1=0,
解得e2=3±2,∴e=±(±1).
又0【答案】 -1
16.(2018·上海高考)已知双曲线C1、C2的顶点重合,C1的方程为-y2=1,若C2的一条渐近线的斜率是C1的一条渐近线的斜率的2倍,则C2的方程为________.
【解析】 因为C1的方程为-y2=1,所以C1的一条渐近线的斜率k1=,所以C2的一条渐近线的斜率k2=1,因为双曲线C1、C2的顶点重合,即焦点都在x轴上,
设C2的方程为-=1(a>0,b>0),
所以a=b=2,所以C2的方程为-=1.
【答案】 -=1
三、解答题(本大题共6小题,共70分.解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤)
17.(本小题满分10分)已知双曲线与椭圆有共同的焦点F1(0,-5),F2(0,5),点P(3,4)是双曲线的渐近线与椭圆的一个交点,求双曲线与椭圆的方程.
【解】 由共同的焦点F1(0,-5),F2(0,5),可设椭圆方程为+=1,双曲线方程为-=1(b>0).
点P(3,4)在椭圆上,则+=1,得a2=40,
双曲线过点P(3,4)的渐近线方程为y=x,即4=×3,得b2=16.
所以椭圆方程为+=1,双曲线方程为-=1.
18.(本小题满分12分)(2018·厦门高二检测)已知直线l:y=x+m与抛物线y2=8x交于A,B两点,
(1)若|AB|=10,求m的值;
(2)若OA⊥OB,求m的值.
【解】 设A(x1,y1),B(x2,y2),
(1)?x2+(2m-8)x+m2=0
?
|AB|=|x1-x2|= =10,
得m=,∵m<2,∴m=.
(2)∵OA⊥OB,∴x1x2+y1y2=0.
x1x2+(x1+m)(x2+m)=0,
2x1x2+m(x1+x2)+m2=0,
2m2+m(8-2m)+m2=0,
m2+8m=0,m=0或m=-8.
经检验m=-8.
19.(本小题满分12分)已知双曲线过点P,它的渐近线方程为y=±x.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)设F1和F2为该双曲线的左、右焦点,点P在此双曲线上,且|PF1|·|PF2|=41,求∠F1PF2的余弦值.
【解】 (1)由渐近线方程知,双曲线中心在原点,且渐近线上横坐标为-3的点P′的纵坐标的绝对值为4.
∵4>4,∴双曲线的焦点在x轴上,设方程为-=1.
∵双曲线过点P(-3,4),
∴-=1.①
又=,②
由①②,得a2=9,b2=16,
∴所求的双曲线方程为-=1.
(2)设|PF1|=d1,|PF2|=d2,
则d1·d2=41.又由双曲线的几何性质知,|d1-d2|=2a=6.
由余弦定理,得cos∠F1PF2=
==.
20.(本小题满分12分)(2018·安徽高考)设椭圆E的方程为+=1(a>b>0),点O为坐标原点,点A的坐标为(a,0),点B的坐标为(0,b),点M在线段AB上,满足|BM|=2|MA|,直线OM的斜率为.
(1)求E的离心率e;
(2)设点C的坐标为(0,-b),N为线段AC的中点,证明:MN⊥AB.
【解】 (1)由题设条件知,点M的坐标为,
又kOM=,从而=.
进而a=b,c==2b,故e==.
(2)证明:由N是AC的中点知,点N的坐标为,可得=.
又=(-a,b),
从而有·=-a2+b2=(5b2-a2).
由(1)的计算结果可知a2=5b2,
所以·=0,故MN⊥AB.
21.(本小题满分12分)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左焦点F及点A(0,b),原点O到直线FA的距离为b.
(1)求椭圆C的离心率e;
(2)若点F关于直线l:2x+y=0的对称点P在圆O:x2+y2=4上,求椭圆C的方程及点P的坐标.
【解】 (1)由点F(-ae,0),点A(0,b),及b=a,得直线FA的方程为+=1,即x-ey+ae=0.
因为原点O到直线FA的距离为
b=ae,
所以·a=ae,
解得e=.
(2)设椭圆C的左焦点F关于直线l:2x+y=0的对称点为P(x0,y0),则有
解得x0=a,y0=a.
因为P在圆x2+y2=4上,所以2+2=4.
所以a2=8,b2=(1-e2)a2=4.
故椭圆C的方程为+=1,
点P的坐标为.
22.(本小题满分12分)(2018·郑州高二检测)已知经过点A(-4,0)的动直线l与抛物线G:x2=2py(p>0)相交于B,C,当直线l的斜率是时,A=A.
(1)求抛物线G的方程;
(2)设线段BC的垂直平分线在y轴上的截距为b,求b的取值范围.
【解】 (1)设B(x1,y1),C(x2,y2),由已知,当kl=时,l的方程为y=(x+4),即x=2y-4.
由得2y2-(8+p)y+8=0,
所以又因为A=A,
所以y2=y1或y1=4y2.
由p>0得:y1=4,y2=1,p=2,即抛物线方程为x2=4y.
(2)设l:y=k(x+4),BC中点坐标为(x0,y0),
由
得x2-4kx-16k=0.①
所以x0==2k,y0=k(x0+4)=2k2+4k.
所以BC的中垂线方程为
y-2k2-4k=-(x-2k),
所以BC的中垂线在y轴上的截距为b=2k2+4k+2=2(k+1)2,
对于方程①由Δ=16k2+64k>0得k>0或k<-4.所以b∈(2,+∞).
课件67张PPT。知能整合提升
一、椭圆及其简单几何性质
1.椭圆定义
平面内与两个定点F1,F2的距离的和等于常数(大于|F1F2|)的点的轨迹叫做椭圆.这两个定点F1,F2叫做椭圆的焦点,两焦点间的距离叫做椭圆的焦距.2.椭圆的几何性质3.关于椭圆的几何性质的几点说明
(1)利用椭圆的范围,可以求参数的范围.
(2)椭圆的对称性与其标准方程的关系:方程中以-x换x,方程不变,则曲线关于y轴对称;以-y换y,方程不变,则曲线关于x轴对称;两者同时换,方程不变,则曲线关于原点对称.
(3)椭圆的离心率与椭圆的圆扁程度:离心率越接近于1,椭圆越扁;离心率越接近于0,椭圆越圆.
二、双曲线及其简单几何性质
1.双曲线的定义
平面内与两个定点F1,F2的距离的差的绝对值等于常数(小于|F1F2|)的点的轨迹叫做双曲线.两个定点F1,F2叫做双曲线的焦点,两焦点间的距离叫做双曲线的焦距.2.双曲线的几何性质3.关于双曲线的几何性质的几点说明
(1)利用双曲线的范围,可以求参数的范围.
(2)双曲线的对称性与方程的关系:方程中以-x换x,方程不变,则曲线关于y轴对称;以-y换y,方程不变,则曲线关于x轴对称;两者同时换,方程不变,则曲线关于原点对称.
(3)双曲线的离心率与双曲线的开口程度:离心率越大,双曲线的开口越大;离心率越小,双曲线的开口越小.
(4)渐近线的作用:当双曲线的各支向外延伸时,与其两条渐近线可以无限接近,但不能相交.双曲线的渐近线是画双曲线草图时必需的.辨析:
1.椭圆与双曲线的不同
三、抛物线及其简单几何性质
1.抛物线的定义
平面内与一个定点F和一条定直线l(l不经过点F)距离相等的点的轨迹叫做抛物线.点F叫做抛物线的焦点,直线l叫做抛物线的准线.2.抛物线的几何性质3.焦半径与焦点弦
抛物线上一点与焦点F的连线的线段叫做焦半径,过焦点的直线与抛物线相交所得的弦叫做焦点弦,设抛物线上任意一点P(x0,y0),焦点弦两端点分别为A(x1,y1),B(x2,y2),则四种标准形式下的焦点弦、焦半径公式为2.抛物线与椭圆、双曲线的性质差异
抛物线的几何性质和椭圆、双曲线的几何性质比较起来,差别较大,概括起来主要有以下几点:
(1)抛物线的离心率等于1;
(2)抛物线只有一个焦点、一个顶点、一条对称轴、一条准线;
(3)抛物线没有中心,通常称其为无心圆锥曲线,相应地称椭圆和双曲线为有心圆锥曲线.
注意:画抛物线的草图时,应借助于顶点、通径的端点三点描点作图.热点考点例析圆锥曲线的定义【点拨】 题型特点:对圆锥曲线定义的考查多以选择题和填空题形式出现,一般难度相对较小,若想不到定义的应用,计算量将会加大,解题时应注意应用.
利用圆锥曲线的定义解题的策略
(1)在求轨迹方程时,若所求轨迹符合某种圆锥曲线的定义,则根据圆锥曲线的定义,写出所求的轨迹方程;
(2)涉及椭圆、双曲线上的点与两个焦点构成的三角形问题时,常用定义结合解三角形的知识来解决;
(3)在求有关抛物线的最值问题时,常利用定义把到焦点的距离转化为到准线的距离,结合几何图形,利用几何意义去解决,总之,圆锥曲线的定义、性质在解题中有重要作用,要注意灵活运用.解析: 过A,B分别作准线l的垂线AD,BC,垂足分别为D,C,M是线段AB的中点,MN垂直准线l于N,由于MN是梯形ABCD的中位线,答案: C 【点拨】 题型特点:有关圆锥曲线的焦点、离心率等问题是考试中常见的问题,只要掌握基本公式和概念,并且充分理解题意,大都可以顺利求解.
知识方法:圆锥曲线的简单几何性质
(1)圆锥曲线的范围往往作为解题的隐含条件.
(2)椭圆、双曲线有两条对称轴和一个对称中心,抛物线只有一条对称轴.圆锥曲线的性质
(3)椭圆有四个顶点,双曲线有两个顶点,抛物线只有一个顶点.
(4)双曲线焦点位置不同,渐近线方程不同.
(5)圆锥曲线中基本量a,b,c,e,p的几何意义及相互转化.答案: D
【点拨】 题型特点:近几年来直线与圆锥曲线的位置关系在高考中占据高考解答题压轴题的位置,且选择、填空也有涉及,有关直线与圆锥曲线的位置关系的题目可能会涉及线段中点、弦长等.直线与圆锥曲线的位置关系
知识方法:与圆锥曲线有关的最值问题大多是综合性、解法灵活、技巧性强、涉及代数、几何等知识的题目,常用的解决方法有两种,一是几何法;若题目的条件和结论能明显体现几何特征及意义,则考虑利用图形性质来解决;二是代数法:若题目的条件和结论能体现一种明确的函数,则可首先列出函数关系式,再求这个函数的最值. 【点拨】 题型特点:圆锥曲线中的最值、取值范围问题既是高考的热点问题,也是难点问题,解决这类问题的基本思想是建立目标函数和不等关系,根据目标函数和不等式求最值、取值范围,因此这类问题的难点就是如何建立目标函数和不等关系.
知识方法:圆锥曲线中的定点、定值问题往往与圆锥曲线中的“常数”有关,如椭圆的长、短轴,双曲线的虚、实轴;抛物线的焦点等.可通过直接计算而得到.另外还可用“特例法”和“相关曲线系法”.圆锥曲线中的定点、定值、最值问题
圆锥曲线中的最值问题,通常有两类:一类是有关长度、面积等的最值问题;一类是圆锥曲线中有关几何元素的最值问题.这两类问题的解决往往要通过回归定义,结合几何知识,建立目标函数,利用函数的性质或不等式知识,三角函数有界性,以及数形结合、设参、转化代换等途径来解决.特别注意函数思想,观察分析图形特征,利用数形结合等思想方法.4.设P是抛物线y2=4x上的一个动点.
(1)求点P到点A(-1,1)的距离与点P到直线x=-1的距离之和的最小值;
(2)若B(3,2),求|PB|+|PF|的最小值.解析: (1)抛物线焦点为F(1,0),准线方程为x=-1.
∵点P到准线x=-1的距离等于P到点F(1,0)的距离.
∴问题转化为:在曲线上求一点P,使点P到A(-1,1)的距离与P到F(1,0)的距离之和最小.1.一动圆与两圆:x2+y2=1和x2+y2-6x+5=0都外切,则动圆圆心的轨迹为( )
A.抛物线 B.双曲线
C.双曲线的一支 D.椭圆答案: C 答案: C 答案: A 答案: B 答案: 13 谢谢观看!