(浙江專用)2021版新高考數(shù)學一輪復習 第九章 平面解析幾何 8 第8講 直線與橢圓、拋物線的位置關(guān)系教學案
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1、第8講 直線與橢圓、拋物線的位置關(guān)系 1.直線與圓錐曲線的位置關(guān)系的判定 (1)代數(shù)法:把圓錐曲線方程C1與直線方程l聯(lián)立消去y,整理得到關(guān)于x的方程ax2+bx+c=0. 方程ax2+bx+c=0的解 l與C1的交點 a=0 b=0 無解(含l是雙曲線的漸近線) 無公共點 b≠0 有一解(含l與拋物線的對稱軸平行(重合)或與雙曲線的漸近線平行) 一個交點 a≠0 Δ>0 兩個不相等的解 兩個交點 Δ=0 兩個相等的解 一個交點 Δ<0 無實數(shù)解 無交點 (2)幾何法:在同一直角坐標系中畫出圓錐曲線和直線,利用圖象和性質(zhì)可判定直線與圓錐曲線的位置
2、關(guān)系. 2.直線與圓錐曲線的相交弦長問題 設(shè)斜率為k(k≠0)的直線l與圓錐曲線C相交于A,B兩點,A(x1,y1),B(x2,y2),則|AB |=|x1-x2| = = |y1-y2| = . 3.與拋物線焦點弦有關(guān)的常用結(jié)論 (以右圖為依據(jù)) 設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2). (1)y1y2=-p2,x1x2=. (2)|AB|=x1+x2+p=(θ為直線AB的傾斜角). (3)+為定值. (4)以AB為直徑的圓與準線相切. (5)以AF或BF為直徑的圓與y軸相切. [教材衍化] 1.(選修2-1P80A組T8改編)已知與向量v=(1,0)平行的直
3、線l與雙曲線-y2=1相交于A,B兩點,則|AB|的最小值為________. 解析:由題意可設(shè)直線l的方程為y=m, 代入-y2=1得x2=4(1+m2), 所以x1= =2,x2=-2, 所以|AB|=|x1-x2|=4≥4, 即當m=0時,|AB|有最小值4. 答案:4 2.(選修2-1P72練習T4改編)過拋物線y2=4x的焦點的直線l交拋物線于P(x1,y1),Q(x2,y2)兩點,如果x1+x2=6,則|PQ|=________. 解析:拋物線y2=4x的焦點為F(1,0),準線方程為x=-1.根據(jù)題意可得,|PQ|=|PF|+|QF|=x1+1+x2+1=x1+x
4、2+2=8. 答案:8 [易錯糾偏] (1)沒有發(fā)現(xiàn)直線過定點,導致運算量偏大; (2)不會用函數(shù)法解最值問題; (3)錯用雙曲線的幾何性質(zhì). 1.直線y=kx-k+1與橢圓+=1的位置關(guān)系為( ) A.相交 B.相切 C.相離 D.不確定 解析:選A.直線y=kx-k+1=k(x-1)+1恒過定點(1,1),又點(1,1)在橢圓內(nèi)部,故直線與橢圓相交.故選A. 2.如圖,兩條距離為4的直線都與y軸平行,它們與拋物線y2=-2px(0<p<14)和圓(x-4)2+y2=9分別交于A,B和C,D,且拋物線的準線與圓相切,則當|AB|·|CD|取得最大值時
5、,直線AB的方程為________. 解析:根據(jù)題意,由拋物線的準線與圓相切可得=1或7,又0<p<14,故p=2,設(shè)直線AB的方程為x=-t(0<t<3),則直線CD的方程為x=4-t,則|AB|·|CD|=2·2=8(0<t<3),設(shè)f(t)=t(9-t2)(0<t<3),則f′(t)=9-3t2(0<t<3),令f′(t)>0?0<t<,令f′(t)<0?<t<3,故f(t)max=f(),此時直線AB的方程為x=-. 答案:x=- 3.已知點F1,F(xiàn)2分別是雙曲線-=1(a>0,b>0)的左、右焦點,過F1且垂直于x軸的直線與雙曲線交于A,B兩點,若△ABF2是鈍角三角形,則
6、該雙曲線離心率的取值范圍是________. 解析:由題設(shè)條件可知△ABF2為等腰三角形,只要∠AF2B為鈍角即可,所以有>2c,即b2>2ac,所以c2-a2>2ac,即e2-2e-1>0,所以e>1+. 答案:(1+,+∞) 直線與橢圓的位置關(guān)系 (2020·浙江省名校協(xié)作體高三聯(lián)考)已知橢圓C:+=1(a>b>0),經(jīng)過橢圓C上一點P的直線l:y=-x+與橢圓C有且只有一個公共點,且點P的橫坐標為2. (1)求橢圓C的標準方程; (2)若AB是橢圓的一條動弦,且|AB|=,O為坐標原點,求△AOB面積的最大值. 【解】 (1)因為P(2,)在橢圓上
7、,故+=1,同時聯(lián)立, 得b2x2+a2=a2b2, 化簡得x2-a2x+a2-a2b2=0, 由Δ=0,可得a2=12,b2=3, 故橢圓C的標準方程為+=1. (2)設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2), 當直線AB斜率存在時, 直線AB的方程為y=kx+b1, 聯(lián)立得(4k2+1)x2+8kb1x+4(b-3)=0, 故x1+x2=-,x1x2=, 由=|AB|2=(1+k2)(x2-x1)2=(1+k2)[(x2+x1)2-4x1x2], 得b=3(1+4k2)-, 故原點O到直線AB的距離d=, 所以S=·, 令u=, 則S2=-=-+9. 又因為u=
8、=4-∈[1,4), 當u=時,S=9, 當斜率不存在時,△AOB的面積為, 綜上所述可得△AOB面積的最大值為3. 判斷直線與橢圓位置關(guān)系的步驟 (1)聯(lián)立直線方程與橢圓方程; (2)消元得出關(guān)于x(或y)的一元二次方程; (3)當Δ>0時,直線與橢圓相交;當Δ=0時,直線與橢圓相切;當Δ<0時,直線與橢圓相離. (2020·舟山市普陀三中高三期中)已知橢圓C:+=1(a>b>0)的離心率e=,它的一個頂點在拋物線x2=4y的準線上. (1)求橢圓C的方程; (2)設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2)是橢圓C上兩點,已知m=,n=,且m·n=0. ①求·的取值
9、范圍; ②判斷△OAB的面積是否為定值?若是,求出該定值,若不是,請說明理由. 解:(1)因為拋物線x2=4y的準線為y=-, 所以b=.由e=?=?a=. 所以橢圓C的方程為+=1. (2)①由m·n=0得x1x2=-3y1y2, 設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2)所在直線為l,當l斜率不存在時, 則A(x1,y1),B(x1,-y1),所以x=3y,又+=1,所以y=1. 所以·=x1x2+y1y2=2y=2. 當l斜率存在時,設(shè)l的方程為y=kx+m, 聯(lián)立得(1+3k2)x2+6kmx+3m2-6=0, 所以Δ=36k2m2-12(3k2+1)(m2-2) =
10、12(6k2-m2+2)>0,(ⅰ) 且x1+x2=,x1x2=. 由x1x2=-3y1y2=-3(kx1+m)(kx2+m) ?(1+3k2)x1x2+3km(x1+x2)+3m2=0, 整理得1+3k2=m2.(ⅱ) 所以·=x1x2+y1y2=x1x2= ==2-, 由(ⅰ)(ⅱ)得m2=1+3k2≥1,所以0<≤4, 所以-2≤·<2.綜上可得-2≤·≤2. ②由①知,l斜率不存在時,S△OAB=|x1y1|=y(tǒng)=, l斜率存在時,S△OAB=|AB|d= |x1-x2|·=|m|, 將m2=1+3k2代入整理得S△OAB=, 所以△OAB的面積為定值.
11、 直線與拋物線的位置關(guān)系 (2019·高考浙江卷)如圖,已知點F(1,0)為拋物線y2=2px(p>0)的焦點.過點F的直線交拋物線于A,B兩點,點C在拋物線上,使得△ABC的重心G在x軸上,直線AC交x軸于點Q,且Q在點F的右側(cè).記△AFG,△CQG的面積分別為S1,S2. (1)求p的值及拋物線的準線方程; (2)求的最小值及此時點G的坐標. 【解】 (1)由題意得=1,即p=2. 所以拋物線的準線方程為x=-1. (2)設(shè)A(xA,yA),B(xB,yB),C(xC,yC),重心G(xG,yG).令yA=2t,t≠0,則xA=t2.由于直線AB過點F,故直線A
12、B的方程為x=y(tǒng)+1,代入y2=4x,得 y2-y-4=0, 故2tyB=-4,即yB=-,所以B. 又由于xG=(xA+xB+xC),yG=(yA+yB+yC)及重心G在x軸上,故2t-+yC=0, 得C,G. 所以直線AC的方程為y-2t=2t(x-t2),得Q(t2-1,0). 由于Q在焦點F的右側(cè),故t2>2.從而 = ===2-. 令m=t2-2,則m>0, =2-=2-≥2-=1+. 所以當m=時,取得最小值1+,此時G(2,0). 解決直線與拋物線位置關(guān)系的常用方法 (1)直線與拋物線的位置關(guān)系和直線與橢圓的位置關(guān)系類似,一般要用到根與系數(shù)的關(guān)系.
13、 (2)有關(guān)直線與拋物線的弦長問題,要注意直線是否過拋物線的焦點,若過拋物線的焦點,可直接使用公式|AB|=|x1|+|x2|+p,若不過焦點,則必須用一般弦長公式. (3)涉及拋物線的弦長、中點、距離等相關(guān)問題時,一般利用根與系數(shù)的關(guān)系采用“設(shè)而不求”“整體代入”等解法. [提醒] 涉及弦的中點、斜率時,一般用“點差法”求解. (2020·嘉興市高三上學期期末)已知拋物線C的方程為y2=2px(p>0),拋物線的焦點到直線l:y=2x+2的距離為. (1)求拋物線C的方程; (2)設(shè)點R(x0,2)在拋物線C上,過點Q(1,1)作直線交拋物線C于不同于R的兩點A,B,若直線A
14、R,BR分別交直線l于M,N兩點,求|MN|最小時直線AB的方程. 解:(1)拋物線的焦點為,d==,得p=2或-6(舍去),所以拋物線C的方程為y2=4x. (2)因為點R(x0,2)在拋物線C上, 所以x0=1,得R(1,2). 設(shè)直線AB為x=m(y-1)+1(m≠0),A,B, 由得y2-4my+4m-4=0, 所以y1+y2=4m,y1y2=4m-4, 直線AR方程為y-2=(x-1)=(x-1), 由,得xM=-, 同理xN=-, 所以|MN|=|xM-xN|=2 =2 =2 =2, 所以當m=-1時,|MN|min=,此時直線AB的方程為x+y-2=0
15、. 弦長問題 如圖,設(shè)橢圓+y2=1(a>1). (1)求直線y=kx+1被橢圓截得的線段長(用a,k表示); (2)若任意以點A(0,1)為圓心的圓與橢圓至多有3個公共點, 求橢圓離心率的取值范圍. 【解】 (1)設(shè)直線y=kx+1被橢圓截得的線段為AP, 由得(1+a2k2)x2+2a2kx=0, 故x1=0,x2=-. 因此|AP|= |x1-x2|=·. (2)假設(shè)圓與橢圓的公共點有4個,由對稱性可設(shè)y軸左側(cè)的橢圓上有兩個不同的點P,Q ,滿足|AP|=|AQ|. 記直線AP,AQ的斜率分別為k1,k2,且k1,k2>0,k1≠k2. 由(
16、1)知, |AP|=,|AQ|=, 故=, 所以(k-k)[1+k+k+a2(2-a2)kk]=0. 由于k1≠k2,k1,k2>0得1+k+k+a2(2-a2)kk=0, 因此=1+a2(a2-2),① 因為①式關(guān)于k1,k2的方程有解的充要條件是1+ a2(a2-2)>1,所以a>. 因此,任意以點A(0,1)為圓心的圓與橢圓至多有3個公共點的充要條件為1<a≤, 由e==得,所求離心率的取值范圍為0<e≤. 弦長的計算方法 求弦長時可利用弦長公式,根據(jù)直線方程與圓錐曲線方程聯(lián)立消元后得到的一元二次方程,利用根與系數(shù)的關(guān)系得到兩根之和、兩根之積的代數(shù)式,然后進行整
17、體代入弦長公式求解. [提醒] 兩種特殊情況:(1)直線與圓錐曲線的對稱軸平行或垂直;(2)直線過圓錐曲線的焦點. 已知橢圓C:+=1(a>b>0)的一個頂點為A(2,0),離心率為.直線y=k(x-1)與橢圓C交于不同的兩點M,N. (1)求橢圓C的方程; (2)當△AMN的面積為時,求k的值. 解:(1)由題意得 解得b=,所以橢圓C的方程為+=1. (2)由 得(1+2k2)x2-4k2x+2k2-4=0. 設(shè)點M,N的坐標分別為(x1,y1),(x2,y2), 則y1=k(x1-1),y2=k(x2-1), x1+x2=,x1x2=, 所以|MN|= =
18、. 又因為點A(2,0)到直線y=k(x-1)的距離d=, 所以△AMN的面積為S=|MN|·d=, 由=,解得k=±1. 中點弦問題 (2018·高考浙江卷)如圖,已知點P是y軸左側(cè)(不含y軸)一點,拋物線C:y2=4x上存在不同的兩點A,B滿足PA,PB的中點均在C上. (1)設(shè)AB中點為M,證明:PM垂直于y軸; (2)若P是半橢圓x2+=1(x<0)上的動點,求△PAB面積的取值范圍. 【解】 (1)設(shè)P(x0,y0),A,B. 因為PA,PB的中點在拋物線上,所以y1,y2為方程=4· 即y2-2y0y+8x0-y=0的兩個不同的實根. 所以y
19、1+y2=2y0, 因此,PM垂直于y軸. (2)由(1)可知 所以|PM|=(y+y)-x0=y(tǒng)-3x0, |y1-y2|=2. 因此,△PAB的面積S△PAB=|PM|·|y1-y2|=(y-4x0). 因為x+=1(x0<0),所以y-4x0=-4x-4x0+4∈[4,5], 因此,△PAB面積的取值范圍是. 處理中點弦問題常用的求解方法 [提醒] 中點弦問題常用的兩種求解方法各有弊端:根與系數(shù)的關(guān)系在解題過程中易產(chǎn)生漏解,需關(guān)注直線的斜率問題;點差法在確定范圍方面略顯不足. 1.若橢圓+=1的弦被點(4,2)平分,則此弦所在直線的斜率是( ) A
20、.2 B.-2 C. D.- 解析:選D.設(shè)弦的端點為A(x1,y1),B(x2,y2), 所以 整理得x-x=-4(y-y), 所以此弦的斜率為==-, 則此弦所在直線的斜率為-. 2.(2020·杭州學軍中學高考模擬)已知拋物線y=x2和直線l:y=kx+m(m>0)交于兩點A,B,當·=2時,直線l過定點________;當m=________時,以AB為直徑的圓與直線y=-相切. 解析:設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),,整理得x2-kx-m=0,則x1+x2=k,x1x2=-m, y1y2=(x1x2)2=m2,y1+y2=k(x1+x
21、2)+2m=k2+2m, 由·=2,則x1x2+y1y2=m2-m=2,即m2-m-2=0,解得m=-1或m=2, 由m>0,則m=2, 直線l:y=kx+2, 所以直線l過定點(0,2), 設(shè)以AB為直徑的圓的圓心M(x,y),圓M與y=-相切于點P,由x==,則P, 由題意可知·=0,即·=0, 整理得x1x2-(x1+x2)++y1y2+(y1+y2)+=0, 代入整理得m2-+=0,解得m=, 所以當m=時,以AB為直徑的圓與直線y=-相切. 答案:(0,2) [基礎(chǔ)題組練] 1.過點(0,1)作直線,使它與拋物線y2=4x僅有一個公共點,這樣的直線有( )
22、 A.1條 B.2條 C.3條 D.4條 解析:選C.結(jié)合圖形分析可知(圖略),滿足題意的直線共有3條:直線x=0,過點(0,1)且平行于x軸的直線以及過點(0,1)且與拋物線相切的直線(非直線x=0). 2.已知直線l:y=2x+3被橢圓C:+=1(a>b>0)截得的弦長為7,則下列直線中被橢圓C截得的弦長一定為7的有( ) ①y=2x-3; ②y=2x+1; ③y=-2x-3; ④y=-2x+3. A.1條 B.2條 C.3條 D.4條 解析:選C.直線y=2x-3與直線l關(guān)于原點對稱,直線y=-2x-3與直線l關(guān)于x軸對稱,直線
23、y=-2x+3與直線l關(guān)于y軸對稱,故有3條直線被橢圓C截得的弦長一定為7. 3.過拋物線y2=2x的焦點作一條直線與拋物線交于A,B兩點,它們的橫坐標之和等于2,則這樣的直線( ) A.有且只有一條 B.有且只有兩條 C.有且只有三條 D.有且只有四條 解析:選B.若直線AB的斜率不存在時,則橫坐標之和為1,不符合題意.若直線AB的斜率存在,設(shè)直線AB的斜率為k,則直線AB為y=k(x-),代入拋物線y2=2x得,k2x2-(k2+2)x+k2=0,因為A,B兩點的橫坐標之和為2.所以k=±.所以這樣的直線有兩條. 4.經(jīng)過橢圓+y2=1的一個焦點作傾斜角為45°的直線l
24、,交橢圓于A,B兩點.設(shè)O為坐標原點,則·等于( ) A.-3 B.- C.-或-3 D.± 解析:選B.依題意,當直線l經(jīng)過橢圓的右焦點(1,0)時,其方程為y-0=tan 45°(x-1),即y=x-1,代入橢圓方程+y2=1并整理得3x2-4x=0,解得x=0或x=,所以兩個交點坐標分別為(0,-1),, 所以·=-,同理,直線l經(jīng)過橢圓的左焦點時,也可得·=-. 5.(2020·杭州嚴州中學模擬)過拋物線y2=8x的焦點F的直線交拋物線于A,B兩點,交拋物線的準線于點C,若|AF|=6,=λ,則λ的值為( ) A. B. C. D.3 解析:選D.設(shè)
25、A(x1,y1)(y1>0),B(x2,y2),C(-2,y3),則x1+2=6, 解得x1=4,y1=4,直線AB的方程為y=2(x-2),令x=-2,y=-8, 即C(-2,-8),聯(lián)立方程 解得B(1,-2), 所以|BF|=1+2=3,|BC|=9,所以λ=3. 6.已知圓M:(x-1)2+y2=,橢圓C:+y2=1,若直線l與橢圓交于A,B兩點,與圓M相切于點P,且P為AB的中點,則這樣的直線l有( ) A.2條 B.3條 C.4條 D.6條 解析:選C.當直線AB斜率不存在時且與圓M相切時,P在x軸上,故滿足條件的直線有2條; 當直線AB斜率存在時,設(shè)A
26、(x1,y1),B(x2,y2),P(x0,y0), 由+y=1,+y=1, 兩式相減,整理得=-·, 則kAB=-,kMP=,kMP·kAB=-1, kMP·kAB=-·=-1,解得x0=, 由<,可得P在橢圓內(nèi)部, 則這樣的P點有2個,即直線AB斜率存在時,也有2條. 綜上可得,所示直線l有4條.故選C. 7.(2020·溫州市普通高中???過拋物線y2=4x的焦點F的直線分別交拋物線于A,B兩點,交直線l:x=-1于點P,若=λ,=μ(λ,μ∈R),則λ+μ=________. 解析:直線x=-1是拋物線的準線,如圖,設(shè)A,B在直線l上的射影分別是M,N,|AM|=|A
27、F|,|BN|=|BF|,=,=,因為AM∥BN,所以=,|λ|=|μ|,又λ<0,μ>0,所以λ+μ=0. 答案:0 8.(2020·浙江省名校協(xié)作體高三聯(lián)考)已知斜率為2的直線經(jīng)過橢圓+=1的右焦點F1,與橢圓相交于A,B兩點,則弦AB的長為________. 解析:由題意知,橢圓的右焦點F1的坐標為(1,0),直線AB的方程為y=2(x-1). 由方程組消去y,整理得3x2-5x=0. 設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),由根與系數(shù)的關(guān)系,得 x1+x2=,x1x2=0. 則|AB|= = = =. 答案: 9.(2020·溫州市高三模擬)已知斜率為的直線l與拋
28、物線y2=2px(p>0)交于x軸上方的不同兩點A,B,記直線OA,OB的斜率分別為k1,k2,則k1+k2的取值范圍是________. 解析:設(shè)直線l:x=2y+t,聯(lián)立拋物線方程得y2=2p(2y+t)?y2-4py-2pt=0,設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2), Δ=16p2+8pt>0?t>-2p, 所以y1+y2=4p, y1y2=-2pt>0?t<0,即-2p<t<0, x1x2=(2y1+t)(2y2+t)=4y1y2+2t(y1+y2)+t2=4·(-2pt)+2t·4p+t2=t2, 所以k1+k2=+= ===-, 因為-2p<t<0,所以->2,即k
29、1+k2的取值范圍是(2,+∞). 答案:(2,+∞) 10.過點M(1,1)作斜率為-的直線與橢圓C:+=1(a>b>0)相交于A,B兩點,若M是線段AB的中點,則橢圓C的離心率等于________. 解析:設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),則 所以+=0, 所以=-·. 因為=-,x1+x2=2,y1+y2=2, 所以-=-, 所以a2=2b2.又因為b2=a2-c2, 所以a2=2(a2-c2), 所以a2=2c2,所以=. 答案: 11.(2020·寧波市余姚中學高三期中)已知橢圓E經(jīng)過點A(2,3),對稱軸為坐標軸,焦點F1,F(xiàn)2在x軸上,離心率e=.
30、(1)求橢圓E的方程; (2)求∠F1AF2的平分線所在直線l的方程; (3)在橢圓E上是否存在關(guān)于直線l對稱的相異兩點?若存在,請找出;若不存在,說明理由. 解:(1)設(shè)橢圓方程為+=1(a>b>0), 因為橢圓E經(jīng)過點A(2,3),離心率e=, 所以,所以a2=16,b2=12, 所以橢圓E方程為+=1. (2)F1(-2,0),F(xiàn)2(2,0),因為A(2,3), 所以直線AF1的方程為3x-4y+6=0,直線AF2的方程為x=2, 設(shè)角平分線上任意一點P(x,y),則=|x-2|. 得2x-y-1=0或x+2y-8=0, 因為斜率為正,所以直線l的方程為2x-y-
31、1=0. (3)假設(shè)存在B(x1,y1),C(x2,y2)兩點關(guān)于直線l對稱,所以kBC=-, 所以直線BC方程為y=-x+m代入+=1得x2-mx+m2-12=0, 所以BC的中點坐標為, 代入直線2x-y-1=0,得m=4. 所以BC的中點坐標為(2,3)與A重合,不成立,所以不存在滿足題設(shè)條件的相異的兩點. 12.已知點Q是拋物線C1:y2=2px(p>0)上異于坐標原點O的點,過點Q與拋物線C2:y=2x2相切的兩條直線分別交拋物線C1于點A,B.若點Q的坐標為(1,-6),求直線AB的方程及弦AB的長. 解:由Q(1,-6)在拋物線y2=2px上,可得p=18, 所以
32、拋物線C1的方程為y2=36x. 設(shè)拋物線C2的切線方程為y+6=k(x-1). 聯(lián)立消去y, 得2x2-kx+k+6=0, Δ=k2-8k-48. 由于直線與拋物線C2相切,故Δ=0, 解得k=-4或k=12. 由得A; 由得B. 所以直線AB的方程為12x-2y-9=0,弦AB的長為2. [綜合題組練] 1.(2020·溫州模擬)已知直線l:y=-x+3與橢圓C:mx2+ny2=1(n>m>0)有且只有一個公共點P(2,1). (1)求橢圓C的標準方程; (2)若直線l′:y=-x+b交C于A,B兩點,且PA⊥PB,求b的值. 解:(1)聯(lián)立直線l:y=-x+3
33、與橢圓C:mx2+ny2=1(n>m>0), 可得(m+n)x2-6nx+9n-1=0, 由題意可得Δ=36n2-4(m+n)(9n-1)=0,即為9mn=m+n, 又P在橢圓上,可得4m+n=1, 解方程可得m=,n=, 即橢圓C的方程為+=1. (2)設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2), 聯(lián)立直線y=b-x和橢圓方程,可得3x2-4bx+2b2-6=0,判別式Δ=16b2-12(2b2-6)>0, x1+x2=,x1x2=, y1+y2=2b-(x1+x2)=,y1y2=(b-x1)(b-x2)=b2-b(x1+x2)+x1x2=, 由PA⊥PB, 即為·=(x1-
34、2)(x2-2)+(y1-1)(y2-1) =x1x2-2(x1+x2)+4+y1y2-(y1+y2)+1 =-2·+-+5=0, 解得b=3或,代入判別式,知b=成立. 故b為. 2.(2020·紹興市高三教學質(zhì)量調(diào)測)已知點A(-2,0),B(0,1)在橢圓C:+=1(a>b>0)上. (1)求橢圓C的方程; (2)P是線段AB上的點,直線y=x+m(m≥0)交橢圓C于M,N兩點.若△MNP是斜邊長為的直角三角形,求直線MN的方程. 解:(1)因為點A(-2,0),B(0,1)在橢圓C:+=1上,所以a=2,b=1,故橢圓C的方程為+y2=1. (2)設(shè)M(x1,y1),
35、N(x2,y2).由消去y,得x2+mx+m2-1=0, 則Δ=2-m2>0,x1+x2=-2m,x1x2=2m2-2, |MN|=|x1-x2|=. ①當MN為斜邊時, =,解得m=0,滿足Δ>0,此時以MN為直徑的圓的方程為x2+y2=. 點A(-2,0),B(0,1)分別在圓外和圓內(nèi), 即在線段AB上存在點P,此時直線MN的方程y=x,滿足題意. ②當MN為直角邊時,兩平行直線AB與MN的距離d=|m-1|,所以d2+|MN|2=|m-1|2+(10-5m2)=10,即21m2+8m-4=0, 解得m=或m=-(舍),又Δ>0,所以m=. 過點A作直線MN:y=x+的垂線,
36、可得垂足坐標為,垂足在橢圓外,即在線段AB上存在點P,所以直線MN的方程y=x+,符合題意. 綜上所述,直線MN的方程為y=x或y=x+. 3.(2020·麗水市高考數(shù)學模擬)如圖,已知拋物線C:x2=4y,直線l1與C相交于A,B兩點,線段AB與它的中垂線l2交于點G(a,1)(a≠0). (1)求證:直線l2過定點,并求出該定點坐標; (2)設(shè)l2分別交x軸,y軸于點M,N,是否存在實數(shù)a,使得A,M,B,N四點在同一個圓上,若存在,求出a的值;若不存在,請說明理由. 解:(1)證明:設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),則, 兩式相減可得(x1+x2)(x1-x2)=4(
37、y1-y2), 可得kAB====a, 由兩直線垂直的條件可得直線l2的斜率為-; 即有直線l2:y=-(x-a)+1, 可得l2:y=-x+3過定點(0,3). (2)l2:y=-x+3過M,N(0,3), 假設(shè)存在實數(shù)a,使得A,M,B,N四點在同一個圓上, 由中垂線的性質(zhì)可得∠MAN=∠MBN, 可得∠MAN=90°,即有|AG|2=|MG||NG|, 由, 可得x2-2ax+2a2-4=0,x1+x2=2a,x1x2=2a2-4, 由弦長公式可得|AB|= = , 即有|MG||NG|== =(4-a2), 所以(4-a2)=(a2+4), 所以a2=2,解得a=±. 故存在這樣的實數(shù)a,且為±. 21
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