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第八節(jié) 圓錐曲線的綜合問題
[全盤鞏固]
1.如圖,中心均為原點O的雙曲線與橢圓有公共焦點,M,N是雙曲線的兩頂點.若M,O,N將橢圓長軸四等分,則雙曲線與橢圓的離心率的比值是( )
A.3 B.2 C. D.
解析:選B 設(shè)橢圓長半軸長為a(a>0),則雙曲線半實軸的長為,由于雙曲線與橢圓共焦點,設(shè)焦距為2c,所以雙曲線的離心率e1==,橢圓的離心率e2=,所以==2.
2.(2013新課標(biāo)全國卷Ⅰ)已知橢圓E:+=1(a>b>0)的右焦
2、點為F(3,0),過點F的直線交E于A,B兩點.若AB的中點坐標(biāo)為(1,-1),則E的方程為( )
A.+=1 B.+=1
C.+=1 D.+=1
解析:選D 由題意知kAB=,
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),則
+=0.
由AB的中點是(1,-1)知
則==,聯(lián)立a2-b2=9,
解得a2=18,b2=9,
故橢圓E的方程為+=1.
3.(2014長春模擬)已知實數(shù)4,m,9構(gòu)成一個等比數(shù)列,則圓錐曲線+y2=1的離心率為( )
A. B.
C.或
3、 D.或7
解析:選C 因為4,m,9成等比數(shù)列,所以m=6,當(dāng)m=6時,+y2=1為橢圓a2=6,b2=1,c2=5.
所以離心率e===;當(dāng)m=-6時,y2-=1為雙曲線,a2=1,b2=6,c2=7,所以離心率e==.
4.(2014湖州模擬)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,拋物線C:y2=2px(p>0)的焦點為F,M是拋物線C上的點,若△OFM的外接圓與拋物線C的準(zhǔn)線相切,且該圓面積為9π,則p=( )
A.2 B.4 C.6 D.8
解析:選B 依題意得,△OFM的外接圓半徑為3,△OFM的外接圓圓心應(yīng)位于線段OF的垂直平分線x=上,圓心到準(zhǔn)線x=
4、-的距離等于3,即有+=3,由此解得p=4.
5.(2013全國高考)已知拋物線C:y2=8x與點M(-2,2),過C的焦點且斜率為k的直線與C交于A、B兩點.若=0,則k= ( )
A. B. C. D.2
解析:
選D 如圖所示,設(shè)F為焦點,取AB中點P,過A,B分別作準(zhǔn)線的垂線,垂足分別為G,H,連接MF,MP,由=0,知MA⊥MB,則|MP|=|AB|=(|AG|+|BH|),所以MP為直角梯形BHGA的中位線,所以MP∥AG∥BH,所以∠GAM=∠AMP=∠MAP,又|AG|=|AF|,AM為公共邊,所以△AMG≌△AMF,
5、所以∠AFM=∠AGM=90,則MF⊥AB,所以k=-=2.
6. 如圖,已知過拋物線y2=2px(p>0)的焦點F的直線x-my+m=0與拋物線交于A、B兩點,且△OAB(O為坐標(biāo)原點)的面積為2,則m6+m4的值是( )
A.1 B. C.2 D.4
解析:選C 設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),由題意可知,=-m,將x=my-m代入拋物線方程y2=2px(p>0)中,整理得y2-2pmy+2pm=0,由根與系數(shù)的關(guān)系,得y1+y2=2pm,y1y2=2pm,則(y1-y2)2=(y1+y2)2-4y1y2=(2pm)2-8pm=
6、16m4+16m2,又△OAB的面積S=|y1-y2|=(-m)4=2,兩邊平方即可得m6+m4=2.
7.(2013安徽高考)已知直線y=a交拋物線y=x2于A,B兩點.若該拋物線上存在點C,使得∠ACB為直角,則a的取值范圍為________.
解析:法一:設(shè)直線y=a與y軸交于點M,拋物線y=x2上要存在點C,只要以|AB|為直徑的圓與拋物線y=x2有除A、B外的交點即可,也就是使|AM|≤|MO|,即≤a(a>0),所以a≥1.
法二:易知a>0,設(shè)C(m,m2),由已知可令A(yù)(,a),B(-,a),則=(m-,m2-a),=(m+,m2-a),因為⊥,所以m2-a+m4-2am
7、2+a2=0,可得(m2-a)(m2+1-a)=0.因為由題易知m2≠a,所以m2=a-1≥0,故a∈[1,+∞).
答案:[1,+∞)
8.若C(-,0),D(,0),M是橢圓+y2=1上的動點,則+的最小值為________.
解析:由橢圓+y2=1知c2=4-1=3,∴c=,
∴C,D是該橢圓的兩焦點,令|MC|=r1,|MD|=r2,
則r1+r2=2a=4,
∴+=+==,
又∵r1r2≤==4,[來源:]
∴+=≥1.
當(dāng)且僅當(dāng)r1=r2時,上式等號成立.
故+的最小值為1.
答案:1
9.曲線C是平面內(nèi)與兩個定點F1(-1,0)和F2(1,0)的距離的積等
8、于常數(shù)a2(a>1)的點的軌跡.給出下列三個結(jié)論:
①曲線C過坐標(biāo)原點;
②曲線C關(guān)于坐標(biāo)原點對稱;
③若點P在曲線C上,則△F1PF2的面積不大于a2.
其中,所有正確結(jié)論的序號是________.
解析:因為原點O到兩個定點F1(-1,0),F(xiàn)2(1,0)的距離的積是1,而a>1,所以曲線C不過原點,即①錯誤;因為F1(-1,0),F(xiàn)2(1,0)關(guān)于原點對稱,所以|PF1||PF2|=a2對應(yīng)的軌跡關(guān)于原點對稱,即②正確;因為S△F1PF2=|PF1||PF2|sin∠F1PF2≤|PF1||PF2|=a2,即△F1PF2的面積不大于a2,所以③正確.
答案:②③
10.已知
9、橢圓C的中心為坐標(biāo)原點O,一個長軸頂點為(0,2),它的兩個短軸頂點和焦點所組成的四邊形為正方形,直線l與y軸交于點P(0,m),與橢圓C交于異于橢圓頂點的兩點A,B,且=2.
(1)求橢圓的方程;
(2)求m的取值范圍.
解:(1)由題意,知橢圓的焦點在y軸上,[來源:數(shù)理化網(wǎng)]
設(shè)橢圓方程為+=1(a>b>0),
由題意,知a=2,b=c,
又a2=b2+c2,則b=,
所以橢圓方程為+=1.
(2)設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),由題意,知直線l的斜率存在,
設(shè)其方程為y=kx+m,與橢圓方程聯(lián)立,
即消去y,
得(2+k2)x2+2mkx+m2-4=0,
10、Δ=(2mk)2-4(2+k2)(m2-4)>0,
由根與系數(shù)的關(guān)系,知
又=2,
即有(-x1,m-y1)=2(x2,y2-m),
所以-x1=2x2.
則
所以=-22.
整理,得(9m2-4)k2=8-2m2,
又9m2-4=0時等式不成立,
所以k2=>0,得0.
所以m的取值范圍為∪.
11.已知橢圓+=1(a>b>0)的左焦點F1(-1,0),長軸長與短軸長的比是2∶.
(1)求橢圓的方程;
(2)過F1作兩直線m,n交橢圓于A,B,C,D四點,若m⊥n,求證:+為定值.
解:(1)由已知得
解得a=2,b=.
故所求橢圓方程
11、為+=1.
(2)證明:由已知F1(-1,0),當(dāng)直線m不垂直于坐標(biāo)軸時,可設(shè)直線m的方程為y=k(x+1)(k≠0).
由
得(3+4k2)x2+8k2x+4k2-12=0.
由于Δ>0,設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),則有
x1+x2=-,x1x2=,
|AB|=
=
=.
同理|CD|=.
所以+=+
==.
當(dāng)直線m垂直于坐標(biāo)軸時,此時|AB|=3,|CD|=4;或|AB|=4,|CD|=3,+=+=.
綜上,+為定值.
12.(2013江西高考)如圖,橢圓C:+=1(a>b>0)經(jīng)過點P,離心率e=,直線l的方程為x=4.[來源:]
(1)求
12、橢圓C的方程;
(2)AB是經(jīng)過右焦點F的任一弦(不經(jīng)過點P),設(shè)直線AB與直線l相交于點M,記PA,PB,PM的斜率分別為k1,k2,k3.
問:是否存在常數(shù)λ,使得k1+k2=λk3?若存在,求λ的值;若不存在,說明理由.
解:(1)由P在橢圓上,得+=1.①
依題設(shè)知a=2c,則b2=3c2.②
②代入①解得c2=1,a2=4,b2=3.
故橢圓C的方程為+=1.
(2)法一:由題意可設(shè)直線AB的斜率為k,
則直線AB的方程為y=k(x-1).③
代入橢圓方程3x2+4y2=12,
并整理,得(4k2+3)x2-8k2x+4(k2-3)=0.
設(shè)A(x1,y1),B
13、(x2,y2),則有
x1+x2=,x1x2=.④
在方程③中令x=4,得M的坐標(biāo)為(4,3k).
從而k1=,k2=,k3==k-.
由于A,F(xiàn),B三點共線,則有k=kAF=kBF,
即有==k.
所以k1+k2=+
=+-
=2k-.⑤
④代入⑤得
k1+k2=2k-=2k-1,
又k3=k-,所以k1+k2=2k3.故存在常數(shù)λ=2符合題意.
法二:設(shè)B(x0,y0)(x0≠1),則直線FB的方程為y=(x-1),
令x=4,求得M,
從而直線PM的斜率為k3=,
聯(lián)立得A,[來源:]
則直線PA的斜率為k1=,
直線PB的斜率為k2=,
所以k1+k
14、2=+=
=2k3,
故存在常數(shù)λ=2符合題意.
[沖擊名校]
如圖,已知橢圓+=1的左焦點為F,過點F的直線交橢圓于A,B兩點,線段AB的中點為G,AB的中垂線與x軸和y軸分別交于D,E兩點.
(1)若點G的橫坐標(biāo)為-,求直線AB的斜率;
(2)記△GFD的面積為S1,△OED(O為原點)的面積為S2.試問:是否存在直線AB,使得S1=S2?說明理由.
解:(1)依題意可知,直線AB的斜率存在,設(shè)其方程為y=k(x+1).
將其代入+=1,
整理得(4k2+3)x2+8k2x+4k2-12=0.
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),
所以x1+x2=.
故
15、點G的橫坐標(biāo)為==-.
解得k=.
(2)假設(shè)存在直線AB,使得S1=S2,顯然直線AB不能與x,y軸垂直.
由(1)可得G.
設(shè)D點坐標(biāo)為(xD,0).
因為DG⊥AB,
所以k=-1,
解得xD=,即D.
因為△GFD∽△OED,
所以S1=S2?|GD|=|OD|.
所以 =,
整理得8k2+9=0.
因為此方程無解,
所以不存在直線AB,使得S1=S2.
[高頻滾動]
(2013北京高考)已知A,B,C是橢圓W:+y2=1上的三個點,O是坐標(biāo)原點.
(1)當(dāng)點B是W的右頂點,且四邊形OABC為菱形時,求此菱形的面積;
(2)當(dāng)點B不是W的頂點時,判斷四
16、邊形OABC是否可能為菱形,并說明理由.
解:(1)橢圓W:+y2=1的右頂點B的坐標(biāo)為(2,0).
因為四邊形OABC為菱形,所以AC與OB相互垂直平分.
所以可設(shè)A(1,m),代入橢圓方程得+m2=1,即m=.
所以菱形OABC的面積是|OB||AC|=22|m|=.
(2)四邊形OABC不可能為菱形,理由如下:
假設(shè)四邊形OABC為菱形.
因為點B不是W的頂點,且直線AC不過原點,所以可設(shè)AC的方程為y=kx+m(k≠0,m≠0).
由消去y并整理得
(1+4k2)x2+8kmx+4m2-4=0.
設(shè)A(x1,y1),C(x2,y2),則=-,=k+m=.
所以AC的中點為M.
因為M為AC和OB的交點,所以直線OB的斜率為-.
因為k≠-1,所以AC與OB不垂直.
所以四邊形OABC不是菱形,與假設(shè)矛盾.
所以當(dāng)點B不是W的頂點時,四邊形OABC不可能是菱形.[來源:]
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