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1、
層級(jí)二 專題五 第3講
限時(shí)60分鐘 滿分60分
解答題(本大題共5小題,每小題12分,共60分)
1.已知橢圓C:+=1(a>b>0)經(jīng)過(guò)點(diǎn)M(2,1),且離心率e=.
(1)求橢圓C的方程;
(2)設(shè)A,B分別是橢圓C的上頂點(diǎn)、右頂點(diǎn),點(diǎn)P是橢圓C在第一象限內(nèi)的一點(diǎn),直線AP,BP分別交x軸,y軸于點(diǎn)M,N,求四邊形ABMN面積的最小值.
解析:本題主要考查橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程、橢圓的基本性質(zhì)以及直線方程,考查考生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,考查的核心素養(yǎng)是數(shù)學(xué)運(yùn)算.(1)由離心率及c2=a2-b2得a,b的關(guān)系,再把已知點(diǎn)代入即可求出標(biāo)準(zhǔn)方程;(2)設(shè)出點(diǎn)P的坐標(biāo),得到直
2、線AP,BP的方程,從而表示出點(diǎn)M,N的坐標(biāo),進(jìn)而得到|AN|·|BM|,最后利用S四邊形ABMN=S△OMN-S△OAB及基本不等式求面積的最小值.
(1)由橢圓的離心率為得,=,又c2=a2-b2,∴a=2b.又橢圓C經(jīng)過(guò)點(diǎn)(2,1),∴+=1,解得b2=2,
∴橢圓C的方程為+=1.
(2)由(1)可知,A(0,),B(2,0),設(shè)P(x0,y0)(0<x0<2,0<y0<),則直線AP:y=x+,從而M.
直線BP:y=(x-2),從而N.
∵+=1,∴|AN|·|BM|=·=
==8.
∴S四邊形ABMN=S△OMN-S△OAB
=(|OM|·|ON|-|OA|·|O
3、B|)
=(|BM|+2|AN|+8)
=(|BM|+2|AN|)+4
≥4+·2
=4+4(O為坐標(biāo)原點(diǎn)),
當(dāng)且僅當(dāng)|BM|=4,|AN|=2時(shí)取得最小值.
2.已知橢圓C:+=1(a>b>0)的離心率為,上頂點(diǎn)M到直線x+y+4=0的距離為3.
(1)求橢圓C的方程;
(2)設(shè)直線l過(guò)點(diǎn)(4,-2),且與橢圓C相交于A,B兩點(diǎn),l不經(jīng)過(guò)點(diǎn)M,證明:直線MA的斜率與直線MB的斜率之和為定值.
解:本題主要考查橢圓與直線的交匯,考查考生的數(shù)形結(jié)合能力、推理論證能力以及運(yùn)算求解能力,考查的核心素養(yǎng)是直觀想象、邏輯推理、數(shù)學(xué)運(yùn)算.
(1)由題意可得,,解得,所以橢圓C的方程為
4、+=1.
(2)易知直線l的斜率恒小于0,設(shè)直線l的方程為y+2=k(x-4),k<0且k≠-1,A(x1,y1),B(x2,y2),
聯(lián)立得,得(1+4k2)x2-16k(2k+1)x+64k(k+1)=0,
則x1+x2=,x1x2=,
因?yàn)閗MA+kMB=+
=,
所以kMA+kMB=2k-(4k+4)×=2k-4(k+1)×=2k-(2k+1)=-1(為定值).
3.(2019·淮南三模)已知橢圓C:+=1(a>b>0)的離心率為,直線4x+3y-5=0與以坐標(biāo)原點(diǎn)為圓心,橢圓的短半軸長(zhǎng)為半徑的圓相切.
(1)求橢圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)若A為橢圓C的下頂點(diǎn),M,N為
5、橢圓C上異于A的兩點(diǎn),直線AM與AN的斜率之積為1.
①求證:直線MN恒過(guò)定點(diǎn),并求出該定點(diǎn)的坐標(biāo);
②若O為坐標(biāo)原點(diǎn),求·的取值范圍.
解析:(1)由題意可得離心率e==,
又直線4x+3y-5=0與圓x2+y2=b2相切,
所以b==1,
結(jié)合a2-b2=c2,解得a=,
所以橢圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程為+x2=1.
(2)①設(shè)M(x1,y1),N(x2,y2),
由題意知A(0,-),又直線AM與AN的斜率之積為1,所以·=1,
即有x1x2=y(tǒng)1y2+(y1+y2)+3,
由題意可知直線MN的斜率存在且不為0,
設(shè)直線MN:y=kx+t(k≠0),
代入橢圓方程,消去y
6、可得(3+k2)x2+2ktx+t2-3=0,
所以x1x2=,x1+x2=-,
y1+y2=k(x1+x2)+2t=2t-=,
y1y2=k2x1x2+kt(x1+x2)+t2
=k2·+kt+t2=,
所以=++3,
化簡(jiǎn)得t2+3t+6=0,解得t=-2(-舍去),
則直線MN的方程為y=kx-2,
即直線MN恒過(guò)定點(diǎn),該定點(diǎn)的坐標(biāo)為(0,-2).
②由①可得·=x1x2+y1y2=+==,
由(3+k2)x2+2ktx+t2-3=0,可得Δ=4k2t2-4(t2-3)(3+k2)=48k2-36(3+k2)>0,解得k2>9.
令3+k2=m,則m>12,且k2=
7、m-3,
所以==-3,
由m>12,可得-3<-3<.
則·的取值范圍是.
4.(2019·浙江卷)
如圖,已知點(diǎn)F(1,0)為拋物線y2=2px(p>0)的焦點(diǎn).過(guò)點(diǎn)F的直線交拋物線于A,B兩點(diǎn),點(diǎn)C在拋物線上,使得ΔABC的重心G在x軸上,直線AC交x軸于點(diǎn)Q,且Q在點(diǎn)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(zhǔn)線方程;
(2)求的最小值及此時(shí)點(diǎn)G的坐標(biāo).
解:(1)由題意得=1,即p=2.
所以,拋物線的準(zhǔn)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
8、≠0,則xA=t2.
由于直線AB過(guò)F,故直線AB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(diǎn)F的右側(cè),故t2>2.從而
=
===2-.
令m=t2-2,則m>0,
=2-=2-≥2-=1+.
當(dāng)m=時(shí),取得最小值1+,此時(shí)G(2,0).
5.(2019·北京卷)已知拋物線C:x2=-2py經(jīng)過(guò)點(diǎn)(2,-1).
(1)求拋
9、物線C的方程及其準(zhǔn)線方程;
(2)設(shè)O為原點(diǎn),過(guò)拋物線C的焦點(diǎn)作斜率不為0的直線l交拋物線C于兩點(diǎn)M,N,直線y=-1分別交直線OM,ON于點(diǎn)A和點(diǎn)B.求證:以AB為直徑的圓經(jīng)過(guò)y軸上的兩個(gè)定點(diǎn).
解析:本題主要考查拋物線方程的求解與準(zhǔn)線方程的確定,直線與拋物線的位置關(guān)系,圓的方程的求解及其應(yīng)用等知識(shí),意在考查學(xué)生的轉(zhuǎn)化能力和計(jì)算求解能力.
(1)將點(diǎn)(2,-1)代入拋物線方程:22=2p×(-1)可得:p=-2,
故拋物線方程為:x2=-4y,其準(zhǔn)線方程為:y=1.
(2)很明顯直線l的斜率存在,焦點(diǎn)坐標(biāo)為(0,-1),
設(shè)直線方程為y=kx-1,與拋物線方程x2=-4y聯(lián)立可得:x2+4kx-4=0.
故:x1+x2=-4k,x1x2=-4.
設(shè)M,N,則kOM=-,
kON=-,
直線OM的方程為y=-x,與y=-1聯(lián)立可得:A,同理可得B,
易知以AB為直徑的圓的圓心坐標(biāo)為:,圓的半徑為:,
且:+==2k,=2×=2,
則圓的方程為:(x-2k)2+(y+1)2=4(k2+1),
令x=0整理可得:y2+2y-3=0,解得:y1=-3,y2=1,
即以AB為直徑的圓經(jīng)過(guò)y軸上的兩個(gè)定點(diǎn)(0,-3),(0,1).