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压轴大题突破练
压轴大题突破练(一) 直线与圆锥曲线(1)
1.在平面直角坐标系中,已知点A(1,0),点B在直线l:x=-1上运动,过点B与l垂直的直线和线段AB的垂直平分线相交于点M.
(1)求动点M的轨迹E的方程;
(2)过(1)中轨迹E上的点P(1,2)作两条直线分别与轨迹E相交于C(x1,y1),D(x2,y2)两点.试探究:当直线PC,PD的斜率存在且倾斜角互补时,直线CD的斜率是否为定值?若是,求出这个定值;若不是,请说明理由.
解 (1)依题意,得|MA|=|MB|.
∴动点M的轨迹E是以A(1,0)为焦点,直线l:x=-1为准线的抛物线,
∴动点M的轨迹E的方程为y2=4x.
(2)∵P(1,2),C(x1,y1),D(x2,y2)在抛物线y2=4x上,
∴
由①-②得,(y1+y2)(y1-y2)=4(x1-x2),
∴直线CD的斜率为kCD==. ③
设直线PC的斜率为k,则PD的斜率为-k,
则直线PC方程为y-2=k(x-1),
由得ky2-4y-4k+8=0.
由2+y1=,求得y1=-2,
同理可求得y2=--2.
∴kCD===-1,
∴直线CD的斜率为定值-1 .
2.如图所示,椭圆+=1(a>b>0)的上、下顶点分别为A,B,已知点B在直线l:y=-1上,且椭圆的离心率e=.
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(1)求椭圆的标准方程;
(2)设P是椭圆上异于A,B的任意一点,PQ⊥y轴,Q为垂足,M为线段PQ的中点,直线AM交直线l于点C,N为线段BC的中点,求证:OM⊥MN.
(1)解 依题意,得b=1.
因为e==,又a2-c2=b2,所以a2=4.
所以椭圆的标准方程为+y2=1.
(2)证明 设点P的坐标为(x0,y0),x0≠0,
因为P是椭圆上异于A,B的任意一点,所以+y=1.
因为PQ⊥y轴,Q为垂足,所以点Q坐标为(0,y0).
因为M为线段PQ的中点,所以M.
又点A的坐标为(0,1),可得直线AM的方程为y=x+1.
因为x0≠0,所以y0≠1,令y=-1,得C.
因为点B的坐标为(0,-1),点N为线段BC的中点,
所以N.
所以向量=.
又=,
所以·=+y0(y0+1)
=-+y+y0
=-+y0
=1-(1+y0)+y0=0.
所以OM⊥MN.
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3.椭圆E:+=1(a>b>0)的左焦点为F1,右焦点为F2,离心率e=.设动直线l:y=kx+m与椭圆E相切于点P且交直线x=2于点N,△PF1F2的周长为2(+1).
(1)求椭圆E的方程;
(2)求两焦点F1、F2到切线l的距离之积;
(3)求证:以PN为直径的圆恒过点F2.
(1)解 设F1(-c,0),F2(c,0),
则解得a=,c=1.
∴b2=a2-c2=1,∴椭圆E的方程为+y2=1.
(2)解 由⇒(1+2k2)x2+4kmx+2(m2-1)=0.
设直线l与椭圆E相切于点P(x0,y0),
则Δ=0,化简2k2+1=m2,
焦点F1,F2到直线l的距离d1,d2分别为d1=,d2=,
则d1·d2===1.
(3)证明 ∵x0=-=-,
∴y0=kx0+m=-+m==,
∴P(-,).
又联立y=kx+m与x=2,得到N(2,2k+m),
=(1+,-),=(1,2k+m).
∴·=(1+,-)·(1,2k+m)
=1+-(2k+m)
=1+--1=0.
∴⊥,
∴以PN为直径的圆恒过点F2.
4.已知椭圆C:+=1(a>b>0)的短轴长为2,离心率为,过点M(2,0)的直线l与椭圆C相交于A,B两点,O为坐标原点.
(1)求椭圆C的方程;
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(2)求·的取值范围;
(3)若B点关于x轴的对称点是N,证明:直线AN恒过一定点.
(1)解 由题意知b=1,e==,
得a2=2c2=2a2-2b2,故a2=2.
故所求椭圆C的方程为+y2=1.
(2)解 设l:y=k(x-2),与椭圆C的方程联立,消去y得(1+2k2)x2-8k2x+8k2-2=0.
由Δ>0得0≤k2