高考數(shù)學二輪復習 第三篇 攻堅克難 壓軸大題多得分 第29練 直線與圓錐曲線的位置關系練習 文
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1、高考數(shù)學二輪復習 第三篇 攻堅克難 壓軸大題多得分 第29練 直線與圓錐曲線的位置關系練習 文 [明考情] 直線與圓錐曲線的位置關系是高考必考題,難度為中高檔,常作為壓軸題出現(xiàn),大致在第20題的位置. [知考向] 1.直線與橢圓. 2.直線與拋物線. 考點一 直線與橢圓 方法技巧 對于直線與圓錐曲線的位置關系問題,一般要把圓錐曲線的方程與直線方程聯(lián)立來處理. (1)設直線方程,在直線的斜率不確定的情況下要分斜率存在和不存在兩種情況進行討論,或者將直線方程設成x=my+b的形式. (2)聯(lián)立直線方程與曲線方程并將其轉化成一元二次方程,利用方程根的判別式或根與系數(shù)的關系得到交
2、點的橫坐標或縱坐標的關系. (3)一般涉及弦的問題,要用到弦長公式|AB|=|x1-x2|或|AB|=·|y1-y2|. 1.(xx·天津)設橢圓+=1(a>b>0)的左焦點為F,右頂點為A,離心率為.已知A是拋物線y2=2px(p>0)的焦點,F(xiàn)到拋物線的準線l的距離為. (1)求橢圓的方程和拋物線的方程; (2)設l上兩點P,Q關于x軸對稱,直線AP與橢圓相交于點B(點B異于點A),直線BQ與x軸相交于點D.若△APD的面積為,求直線AP的方程. 解 (1)設點F的坐標為(-c,0),依題意,得=,=a,a-c=, 解得a=1,c=,p=2, 于是b2=a2-c2=. 所以
3、橢圓的方程為x2+=1,拋物線的方程為y2=4x. (2)設直線AP的方程為x=my+1(m≠0),與直線l的方程x=-1聯(lián)立,可得點P, 故點Q. 將x=my+1與x2+=1聯(lián)立,消去x, 整理得(3m2+4)y2+6my=0,解得y=0或y=. 由點B異于點A,可得點B. 由Q,可得直線BQ的方程為(x+1)-=0, 令y=0,解得x=, 故點D. 所以|AD|=1-=. 又因為△APD的面積為, 故××=, 整理得3m2-2|m|+2=0, 解得|m|=,所以m=±. 所以直線AP的方程為3x+y-3=0或3x-y-3=0. 2.(xx·全國Ⅱ)已知橢圓E:
4、+=1的焦點在x軸上,A是E的左頂點,斜率為k(k>0)的直線交E于A,M兩點,點N在E上,MA⊥NA. (1)當t=4,|AM|=|AN|時,求△AMN的面積; (2)當2|AM|=|AN|時,求k的取值范圍. 解 (1)設M(x1,y1),則由題意知y1>0. 當t=4時,橢圓E的方程為+=1,A(-2,0). 由|AM|=|AN|及橢圓的對稱性知,直線AM的傾斜角為. 因此直線AM的方程為y=x+2. 將x=y(tǒng)-2代入+=1,得7y2-12y=0, 解得y=0或y=,所以y1=. 因此△AMN的面積S△AMN=2×××=. (2)由題意t>3,k>0,A(-,0),
5、
將直線AM的方程y=k(x+)代入+=1,
得(3+tk2)x2+2·tk2x+t2k2-3t=0.
由x1·(-)=,
得x1=,
故|AM|=|x1+|=.
由題設,直線AN的方程為y=-(x+),
故同理可得|AN|=.
由2|AM|=|AN|,得=,即(k3-2)t=3k(2k-1),
當k=時上式不成立,因此t=.
t>3等價于=<0,即<0.
由此得或解得 6、-,求橢圓的標準方程;
(2)若|PF1|=|PQ|,求橢圓的離心率e.
解 (1)由橢圓的定義,
2a=|PF1|+|PF2|=(2+)+(2-)=4,故a=2.
設橢圓的半焦距為c,由已知PF1⊥PF2,
因此2c=|F1F2|===2,
即c=,從而b==1.
故所求橢圓的標準方程為+y2=1.
(2)如圖,由橢圓的定義,|PF1|+|PF2|=2a,|QF1|+|QF2|=2a.
從而由|PF1|=|PQ|=|PF2|+|QF2|,有|QF1|=4a-2|PF1|.
又由PF1⊥PQ,|PF1|=|PQ|知,|QF1|=|PF1|,
因此,4a-2|PF1|= 7、|PF1|,
解得|PF1|=2(2-)a,
從而|PF2|=2a-|PF1|=2a-2(2-)a=2(-1)a.
由PF1⊥PF2知,|PF1|2+|PF2|2=|F1F2|2=(2c)2,
因此e=====-.
4.已知橢圓H:+y2=1(a>1),原點O到直線MN的距離為,其中,點M(0,-1),點N(a,0).
(1)求橢圓H的離心率e;
(2)經過橢圓右焦點F2的直線l和該橢圓交于A,B兩點,點C在橢圓上,若=+,求直線l的方程.
解 (1)由題意得直線MN的方程為x-ay-a=0,
則=?a=,
所以c=,所以離心率e==.
(2)橢圓H的方程為+y2=1,設 8、A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3),
①當直線l的斜率為0時,其方程為y=0,
此時A(,0),B(-,0),不符合題意,舍去.
②當直線l的斜率不為0時,設直線l的方程為x=my+,
由
消去x得(m2+3)y2+2my-1=0,
所以Δ>0,
因為=+,
所以x3=x1+x2,y3=y(tǒng)1+y2.
因為點C在橢圓上,
所以+y=2+2
=++
=++=1,
所以x1x2+3y1y2=0.
又因為x1x2=(my1+)(my2+)=m2y1y2+m(y1+y2)+2=m2×+m×+2=,
所以x1x2+3y1y2=+3×=0,
化簡得m2- 9、1=0.
所以m=±1.
所以直線l的方程 x=±y+.
綜上,直線l的方程為x-y-=0或x+y-=0.
5.已知O為坐標原點,M(x1,y1),N(x2,y2)是橢圓+=1上的點,且x1x2+2y1y2=0,設動點P滿足=+2.
(1)求動點P的軌跡C的方程;
(2)若直線l:y=x+m(m≠0)與曲線C交于A,B兩點,求△OAB面積的最大值.
解 (1)設點P(x,y),則由=+2,
得(x,y)=(x1,y1)+2(x2,y2),即x=x1+2x2,y=y(tǒng)1+2y2.
因為點M,N在橢圓+=1上,
所以x+2y=4,x+2y=4.
故x2+2y2=(x+4x+4x 10、1x2)+2(y+4y+4y1y2)
=(x+2y)+4(x+2y)+4(x1x2+2y1y2)
=20+4(x1x2+2y1y2).
又因為x1x2+2y1y2=0,所以x2+2y2=20,
所以動點P的軌跡C的方程為x2+2y2=20.
(2)將曲線C與直線l的方程聯(lián)立,得
消去y得3x2+4mx+2m2-20=0.
因為直線l與曲線C交于A,B兩點,設A(x3,y3),B(x4,y4),所以Δ=16m2-4×3×(2m2-20)>0.
又m≠0,所以0<m2<30,
x3+x4=-,x3x4=.
又點O到直線AB:x-y+m=0的距離d=,|AB|=|x3-x4|=
11、
==,
所以S△OAB=×=×≤×=5,
并且僅當m2=30-m2,即m2=15時取等號.
所以△OAB面積的最大值為5.
考點二 直線與拋物線
方法技巧 (1)判斷直線與拋物線的位置關系時,可以借助數(shù)形結合法,當直線與拋物線的軸平行時,直線與拋物線只有一個交點,但并非相切.
(2)涉及中點弦問題,可用“點差法”求解,但要注意對其存在性的檢驗.
6.(xx·全國Ⅰ)設A,B為曲線C:y=上兩點,A與B的橫坐標之和為4.
(1)求直線AB的斜率;
(2)設M為曲線C上一點,C在M處的切線與直線AB平行,且AM⊥BM,求直線AB的方程.
解 (1)設A(x1,y1),B(x2 12、,y2),
則x1≠x2,y1=,y2=,x1+x2=4,
于是直線AB的斜率k===1.
(2)由y=,得y′=.
設M(x3,y3),由題設知=1,解得x3=2,于是M(2,1).
設直線AB的方程為y=x+m,
故線段AB的中點為N(2,2+m),|MN|=|m+1|.
將y=x+m代入y=,得x2-4x-4m=0.
當Δ=16(m+1)>0,
即m>-1時,x1,2=2±2.
從而|AB|=|x1-x2|=4.
由題設知|AB|=2|MN|,即4=2|m+1|,
解得m=7.
所以直線AB的方程為y=x+7.
7.已知圓C過定點F,且與直線x=相切,圓心C的 13、軌跡為E,曲線E與直線l:y=k(x+1)(k∈R)相交于A,B兩點.
(1)求曲線E的方程;
(2)當△OAB的面積等于時,求k的值.
解 (1)由題意,點C到定點F和直線x=的距離相等,
故點C的軌跡E的方程為y2=-x.
(2)由方程組
消去x后,整理得ky2+y-k=0.
設A(x1,y1),B(x2,y2),
由根與系數(shù)的關系,有y1+y2=-,y1y2=-1.
設直線l與x軸交于點N,則N(-1,0).
∴S△OAB=S△OAN+S△OBN=|ON||y1|+|ON||y2|=|ON||y1-y2|
=×1×=.
∵S△OAB=,∴=,
解得k=±.
8 14、.已知拋物線C:y2=2px(p>0)過點A(1,-2).
(1)求拋物線C的方程,并求其準線方程;
(2)是否存在平行于OA(O為坐標原點)的直線l,使得直線l與拋物線C有公共點,且直線OA與l的距離等于?若存在,求出直線l的方程;若不存在,說明理由.
解 (1)將(1,-2)代入y2=2px,
得(-2)2=2p·1,
所以p=2.
故所求的拋物線C的方程為y2=4x,其準線方程為x=-1.
(2)假設存在符合題意的直線l,其方程為y=-2x+t.
由得y2+2y-2t=0.
因為直線l與拋物線C有公共點,
所以Δ=4+8t≥0,解得t≥-.
又由直線OA與l的距離d 15、=,
可得=,解得t=±1.
因為-1?,1∈,
所以符合題意的直線l存在,其方程為2x+y-1=0.
例 (12分)在平面直角坐標系xOy中,已知橢圓C:+=1(a>b>0)的離心率為,且點在橢圓C上.
(1)求橢圓C的方程;
(2)設橢圓E:+=1,P為橢圓C上任意一點,過點P的直線y=kx+m交橢圓E于A,B兩點,射線PO交橢圓E于點Q.
①求的值;
②求△ABQ面積的最大值.
審題路線圖
(1)―→
(2)①―→
②→
→
規(guī)范解答·評分標準
解 (1)由題意知+=1.又=,
解得a2=4,b2=1.所以橢圓C的方程為+y2=1.
……………… 16、……………………………………………………………………………2分
(2)由(1)知橢圓E的方程為+=1.
①設P(x0,y0),=λ(λ>0),由題意知Q(-λx0,-λy0).
因為+y=1,又+=1,
即=1,
所以λ=2,即=2.…………………………………………………………………5分
②設A(x1,y1),B(x2,y2).
將y=kx+m代入橢圓E的方程,
可得(1+4k2)x2+8kmx+4m2-16=0,
由Δ>0,可得m2<4+16k2, (*)
則有x1+x2=-,x1x2=.
所以|x1-x2|=.……………………………………………… 17、…………8分
因為直線y=kx+m與y軸交點的坐標為(0,m),
所以△OAB的面積S=|m||x1-x2|==
=2.……………………………………………………………9分
設=t,將y=kx+m代入橢圓C的方程,
可得(1+4k2)x2+8kmx+4m2-4=0,
由Δ≥0,可得m2≤1+4k2. (**)
由(*)和(**)可知0<t≤1,
因此S=2=2,…………………………………………………10分
故0<S≤2,當且僅當t=1,即m2=1+4k2時取得最大值2.……………11分
由①知,△ABQ的面積為3S,所以△ABQ面積的最大值為6.…………… 18、…12分
構建答題模板
[第一步] 求曲線方程:根據(jù)基本量法確定圓錐曲線的方程.
[第二步] 聯(lián)立消元:將直線方程和圓錐曲線方程聯(lián)立,得到方程Ax2+Bx+C=0,然后研究判別式,利用根與系數(shù)的關系.
[第三步] 找關系:從題設中尋求變量的等量或不等關系.
[第四步] 建函數(shù):對范圍最值類問題,要建立關于目標變量的函數(shù)關系.
[第五步] 得范圍:通過求解函數(shù)值域或解不等式得目標變量的范圍或最值,要注意變量條件的制約,檢查最值取得的條件.
1.設F1,F(xiàn)2分別是橢圓E:+=1(a>b>0)的左、右焦點,過F1且斜率為1的直線l與E相交于A,B兩點,且|AF2|,|AB|,|BF 19、2|成等差數(shù)列.
(1)求橢圓E的離心率;
(2)設點P(0,-1)滿足|PA|=|PB|,求橢圓E的方程.
解 (1)由橢圓定義知|AF2|+|BF2|+|AB|=4a,
又2|AB|=|AF2|+|BF2|,得|AB|=a,
l的方程為y=x+c,其中c=.
設A(x1,y1),B(x2,y2),則A,B兩點的坐標滿足方程組消去y,化簡得(a2+b2)x2+2a2cx+a2(c2-b2)=0,則x1+x2=,x1x2=.
因為直線AB的斜率為1,所以|AB|=|x2-x1|=,即a=,故a2=2b2,
所以E的離心率e===.
(2)設AB的中點為N(x0,y0),由(1 20、)知,
x0===-,y0=x0+c=.
由|PA|=|PB|,得kPN=-1,即=-1,
得c=3,從而a=3,b=3.
故橢圓E的方程為+=1.
2.已知橢圓E:+=1(a>b>0)的半焦距為c,原點O到經過兩點(c,0),(0,b)的直線的距離為c.
(1)求橢圓E的離心率;
(2)如圖,AB是圓M:(x+2)2+(y-1)2=的一條直徑,若橢圓E經過A,B兩點,求橢圓E的方程.
解 (1)過點(c,0),(0,b)的直線方程為bx+cy-bc=0,
則原點O到該直線的距離d==,
由d=c,得a=2b=2,解得離心率=.
(2)方法一 由(1)知,橢圓E的方程 21、為x2+4y2=4b2. ①
依題意,圓心M(-2,1)是線段AB的中點,且|AB|=.
易知,AB與x軸不垂直,設其方程為y=k(x+2)+1,
代入①得(1+4k2)x2+8k(2k+1)x+4(2k+1)2-4b2=0,
設A(x1,y1),B(x2,y2),則x1+x2=-,x1x2=.
由x1+x2=-4,得-=-4,解得k=,
從而x1x2=8-2b2.
于是|AB|=|x1-x2|==.
由|AB|=,得 =,解得b2=3,
故橢圓E的方程為+=1.
方法二 由(1)知,橢圓E的方程為x2+4y2=4b2, ①
依題意,點A,B關于 22、圓心M(-2,1)對稱,且|AB|=,設A(x1,y1),B(x2,y2),
則x+4y=4b2,x+4y=4b2,
兩式相減并結合x1+x2=-4,y1+y2=2,
得-4(x1-x2)+8(y1-y2)=0,
易知AB與x軸不垂直,則x1≠x2,
所以AB的斜率kAB==,
因此直線AB的方程為y=(x+2)+1,
代入①得x2+4x+8-2b2=0,
所以x1+x2=-4,x1x2=8-2b2,
于是|AB|=|x1-x2|==.
由|AB|=,得 =,解得b2=3,
故橢圓E的方程為+=1.
3.設橢圓+=1(a>b>0)的左焦點為F,離心率為,過點F且與x軸垂 23、直的直線被橢圓截得的線段長為.
(1)求橢圓的方程;
(2)設A,B分別為橢圓的左、右頂點,過點F且斜率為k的直線與橢圓交于C,D兩點.若·+·=8,O為坐標原點,求△OCD的面積.
解 (1)因為過焦點且垂直于x軸的直線被橢圓截得的線段長為,所以=.
因為橢圓的離心率為,所以=,
又a2=b2+c2,可解得b=,c=1,a=.
所以橢圓的方程為+=1.
(2)由(1)可知F(-1,0),則直線CD的方程為y=k(x+1).
聯(lián)立
消去y得(2+3k2)x2+6k2x+3k2-6=0.
設C(x1,y1),D(x2,y2),
所以x1+x2=-,x1x2=.
又A(-, 24、0),B(,0),
所以·+·
=(x1+,y1)·(-x2,-y2)+(x2+,y2)·(-x1,-y1)
=6-(2+2k2)x1x2-2k2(x1+x2)-2k2=6+=8,
解得k=±.
從而x1+x2=-=-,
x1x2==0.
所以|x1-x2|===,
|CD|=|x1-x2|=×=.
而原點O到直線CD的距離d===,
所以△OCD的面積S=|CD|×d=××=.
4.(xx·北京)已知拋物線C:y2=2px過點P(1,1),過點作直線l與拋物線C交于不同的兩點M,N,過點M作x軸的垂線分別與直線OP,ON交于點A,B,其中O為原點.
(1)求拋物線C的 25、方程,并求其焦點坐標和準線方程;
(2)求證:A為線段BM的中點.
(1)解 由拋物線C:y2=2px過點P(1,1),得p=,
所以拋物線C的方程為y2=x,
拋物線C的焦點坐標為,準線方程為x=-.
(2)證明 由題意,設直線l的方程為y=kx+(k≠0),
l與拋物線C的交點為M(x1,y1),N(x2,y2).
由得4k2x2+(4k-4)x+1=0,
則x1+x2=,x1x2=.
因為點P的坐標為(1,1),所以直線OP的方程為y=x,點A的坐標為(x1,x1).
直線ON的方程為y=x,點B的坐標為.
因為y1+-2x1=
=
=
==0,
所以y1+ 26、=2x1,
故A為線段BM的中點.
5.已知橢圓C:+=1(a>b>0)經過點,離心率為.
(1)求橢圓C的方程;
(2)不垂直于坐標軸的直線l與橢圓C交于A,B兩點,以AB為直徑的圓過原點,且線段AB的垂直平分線交y軸于點P,求直線l的方程.
解 (1)由題意得解得a=2,b=1,c=,
所以橢圓C的方程是+y2=1.
(2)設直線l的方程為y=kx+t(k≠0),
A(x1,y1),B(x2,y2).
聯(lián)立
消去y得(1+4k2)x2+8ktx+4t2-4=0,
所以x1+x2=,x1x2=.
所以y1y2=(kx1+t)(kx2+t)=,
y1+y2=k(x1+x2)+2t=.
因為以AB為直徑的圓過坐標原點,所以·=0,
即x1x2+y1y2=+=0?5t2=4+4k2.
由Δ=(8kt)2-4(1+4k2)(4t2-4)=16(4k2+1-t2)>0,
可得4k2+1>t2?t<-或t>.
設A,B的中點為D(m,n),則m==,n==.
因為直線PD與直線l垂直,
所以kPD=-===-,
整理得=.
由 解得t=1或-.
當t=-時,Δ>0不成立.
當t=1時,k=±,
所以直線l的方程為y=x+1或y=-x+1.
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