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周周测13 解析几何综合测试
一、选择题:本大题共12小题,每小题5分,共60分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1.直线x-(m2+1)y-1=0的倾斜角的取值范围是( )
A.
B.
C.∪
D.∪
答案:B
解析:直线的斜截式方程为y=x-,所以斜率k=,设直线的倾斜角为α,则tanα=,所以0<tanα≤1,解得0<α≤,即倾斜角的取值范围是,选B.
2.已知圆C:x2+y2-2x-2my+m2-3=0关于直线l:x-y+1=0对称,则直线x=-1与圆C的位置关系是( )
A.相切 B.相交
C.相离 D.不能确定
答案:A
解析:由已知得C:(x-1)2+(y-m)2=4,即圆心C(1,m),半径r=2,因为圆C关于直线l:x-y+1=0对称,所以圆心(1,m)在直线l:x-y+1=0上,所以m=2.由圆心C(1,2)到直线x=-1的距离d=1+1=2=r知,直线x=-1与圆C相切.故选A.
3.(2018·天津二模)椭圆4x2+9y2=144内有一点P(3,2),则以P为中点的弦所在直线的斜率为( )
A.- B.-
C.- D.-
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答案:A
解析:设以P为中点的弦所在的直线与椭圆交于点A(x1,y1),B(x2,y2),斜率为k,则4x+9y=144,4x+9y=144,两式相减得4(x1+x2)(x1-x2)+9(y1+y2)(y1-y2)=0,又x1+x2=6,y1+y2=4,=k,代入解得k=-.
4.(2018·福州质检)过点P(1,-2)作圆C:(x-1)2+y2=1的两条切线,切点分别为A,B,则AB所在直线的方程为( )
A.y=- B.y=-
C.y=- D.y=-
答案:B
解析:圆(x-1)2+y2=1的圆心为C(1,0),半径为1,以|PC|==2为直径的圆的方程为(x-1)2+(y+1)2=1,将两圆的方程相减得AB所在直线的方程为2y+1=0,即y=-.故选B.
5.(2018·湘潭一模)已知点A(0,-6),B(0,6),若对圆(x-a)2+(y-3)2=4上任意一点P,都有∠APB为锐角,则实数a的取值范围是( )
A.(-5,5)
B.(-,)
C.(-∞,-5)∪(5,+∞)
D.(-∞,-)∪(,+∞)
答案:D
解析:若对圆(x-a)2+(y-3)2=4上任意一点P,都有∠APB为锐角,则圆(x-a)2+(y-3)2=4与圆x2+y2=36外离,即圆心距大于两圆的半径之和,>6+2,解得a2>55,a>或a<-.选D.
6.(2017·皖南八校联考)抛物线y=ax2与直线y=kx+b(k≠0)交于A,B两点,且这两点的横坐标分别为x1,x2,直线与x轴交点的横坐标是x3,则( )
A.x3=x1+x2
B.x1x2=x1x3+x2x3
C.x1+x2+x3=0
D.x1x2+x2x3+x3x1=0
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答案:B
解析:由消去y得ax2-kx-b=0,可知x1+x2=,x1x2=-,令kx+b=0得x3=-,所以x1x2=x1x3+x2x3.
7.(2018·广西名校第一次摸底)点P是椭圆+=1上一点,F是椭圆的右焦点,=(+),||=4,则点P到抛物线y2=15x的准线的距离为( )
A. B.
C.15 D.10
答案:B
解析:设P(5cosα,3sinα),由=(+),||=4,得2+2=16,即16cos2α+40cosα-39=0,解得cosα=或cosα=-(舍去),即点P的横坐标为,故点P到抛物线y2=15x准线的距离为.故选B.
8.(2018·天津和平区期末)已知双曲线-=1(a>0,b>0)的两条渐近线与抛物线y2=-8x的准线分别交于A,B两点,O为坐标原点,若△ABO的面积为4,则双曲线的离心率为( )
A. B.2
C. D.4
答案:B
解析:y2=-8x的准线方程为x=2,∵双曲线-=1(a>0,b>0)的两条渐近线与抛物线y2=-8x的准线分别交于A,B两点,△ABO的面积为4,∴×2×=4,∴b=a,∴c=2a,∴e==2.故选B.
9.(2018·惠州二模)已知椭圆+=1(a>b>0)的一个焦点为(
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eq \r(2),0),且截直线x=所得弦长为,则该椭圆的方程为( )
A.+=1 B.+=1
C.+=1 D.+=1
答案:D
解析:由已知得c=,直线x=过椭圆的右焦点,且垂直于x轴,由可得y=±,∴截直线x=所得弦长为,由得a2=6,b2=4.
∴所求椭圆的方程为+=1.
10.(2018·吉林长春外国语学校期中)椭圆+y2=1的两个焦点分别是F1,F2,点P是椭圆上任意一点,则·的取值范围是( )
A.[-1,1] B.[-1,0]
C.[0,1] D.[-1,2]
答案:C
解析:由椭圆方程得F1(-1,0),F2(1,0),设P(x,y),∴=(-1-x,-y),=(1-x,-y),则·=x2+y2-1=∈[0,1],故选C.
11.(2018·四川广元二诊)已知双曲线C1:-=1(a>0,b>0)的一焦点与抛物线y2=8x的焦点F相同,若抛物线y2=8x的焦点到双曲线C1的渐近线的距离为1,P为双曲线左支上一动点,Q(1,3),则|PF|+|PQ|的最小值为( )
A.4 B.4
C.4 D.2+3
答案:D
解析:由题意,抛物线的焦点坐标为(2,0),则双曲线的一个焦点坐标为(2,0),渐近线方程为bx±ay=0,∵抛物线y2=8x的焦点到双曲线C1的渐近线的距离为1,∴=1,∵a2+b2=4,∴a=,b=1,∴双曲线方程为-y2=1.设双曲线的左焦点为F′,则|PF|=2
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+|PF′|,∴|PF|+|PQ|=2+|PF′|+|PQ|≥2+|F′Q|=2+3,当且仅当Q,P,F′共线时,取等号,即|PF|+|PQ|的最小值为2+3,故选D.
12.(2018·广西玉林陆川中学期中)从抛物线y2=4x的准线l上一点P引抛物线的两条切线PA,PB,A,B为切点.若直线AB的倾斜角为,则P点的纵坐标为( )
A. B.
C. D.2
答案:B
解析:设A(x1,y1),B(x2,y2),P(-1,y),则kAB==.
∵直线AB的倾斜角为,∴=,∴y1+y2=.
切线PA的方程为y-y1=(x-x1),切线PB的方程为y-y2=(x-x2),即切线PA的方程为y=x+y1,切线PB的方程为y=x+y2.
∴y1,y2是方程t2-2yt+4x=0两个根,∴y1+y2=2y=.∴y=.故选B.
二、填空题:本大题共4小题,每小题5分,共20分.把答案填在相应题号后的横线上.
13.(2018·湖南株洲模拟)若点P(2,-1)为圆(x-1)2+y2=25的弦AB的中点,则直线AB的方程是________.
答案:x-y-3=0
解析:圆(x-1)2+y2=25的圆心为C(1,0),点P(2,-1)为弦AB的中点,PC的斜率为=-1,∴直线AB的斜率为1,由点斜式得直线AB的方程为y+1=1×(x-2),即x-y-3=0.
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14.(2018·桂林一模)已知双曲线-=1的左、右焦点分别为F1、F2,点P在双曲线上,若PF1⊥PF2,则点P到x轴的距离为________.
答案:
解析:由题意知,a=3,b=4,c=5,从而|F1F2|=10,||PF1|-|PF2||=6.设|PF1|与|PF2|中较小的值为s,则较大的值为6+s,因为PF1⊥PF2,所以s2+(6+s)2=100,得s2+6s=32.由△PF1F2为直角三角形,知点P到x轴的距离d===.
15.(2018·陕西延安黄陵中学模拟)抛物线M:y2=2px(p>0)与椭圆N:+=1(a>b>0)有相同的焦点F,抛物线M与椭圆N交于A,B,若F,A,B共线,则椭圆N的离心率等于________.
答案:-1
解析:如图所示,由F,A,B共线,知AF⊥x轴,由抛物线M:y2=2px(p>0)与椭圆N:+=1(a>b>0)有相同的焦点F,得=c.把x=代入抛物线方程可得y2=2p·,解得y=±p.
∴A,即A(c,2c).将A(c,2c)的坐标代入椭圆的方程可得+=1,又b2=a2-c2,
∴+=1,由椭圆的离心率e=,整理得e4-6e2+1=0,且0<e<1,解得e2=3-2,
∴e=-1.
16.已知抛物线x2=2py(p>0)的焦点为F,P是抛物线上不同于顶点的任意一点,过点P作抛物线的切线l与x轴交于点Q,则·=________.
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答案:0
解析:设点P的坐标为(x0,y0)(x0≠0),则x=2py0.
对y=求异,得y′=,所以过点P的切线方程为y-y0=(x-x0),
令y=0,得x=x0-=,即Q,
所以==.
又F,所以=,
所以·=·=-+=-+=0.
三、解答题:本大题共6小题,共70分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.
17.(本小题满分10分)
已知圆O:x2+y2=4和点M(1,a).
(1)若a=3,求过点M作圆O的切线的切线长;
(2)若过点M有且只有一条直线与圆O相切,求实数a的值,并求出切线方程.
解析:(1)若a=3,则点M(1,3).
点M(1,3)与圆心O(0,0)的距离为|OM|==,
所以切线长为l===.
(2)由题意知点M在圆O上,
所以12+a2=4,解得a=±.
当a=时,点M(1,),根据点在圆上的切线公式可知切线方程为x+y=4(或者kOM=,切线的斜率为-,再由点斜式得到切线方程);
当a=-时,点M(1,-),切线方程为x+(-)y=4.
因此,所求的切线方程为x+y-4=0或x-y-4=0.
18.(本小题满分12分)
(2018·河南高中毕业年级考前预测)已知圆M:x2+y2=r2(r>0)与直线l1:x-y+6=0相切,设点A为圆上一动点,AB⊥x轴于点B,且动点N满足= ,设动点N的轨迹为曲线C.
(1)求曲线C的方程;
(2)若直线l与直线l1垂直且与曲线C交于B,D两点,求△OBD
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面积的最大值.
解析:(1)设动点N(x,y),A(x0,y0),因为AB⊥x轴于B,所以B(x0,0),
由题意得r==3,所以圆M的方程为x2+y2=9.
由题意,= ,所以(0,-y0)=(x0-x,-y),
所以即
将A(x,y)代入x2+y2=9,得动点N的轨迹C的方程+=1.
(2)由题意可设直线l:x+y+m=0,设直线l与椭圆+=1交于B(x1,y1),D(x2,y2),联立方程得10x2+6mx+3m2-9=0,
Δ=108m2-10×4(3m2-9)>0,解得m2<30,
x1,2==.
又因为点O到直线l的距离d=,|BD|=2|x1-x2|=2×,
所以S△OBD=··2×==≤(当且仅当m2=30-m2,即m2=15时等号成立).所以△OBD面积的最大值为.
19.(本小题满分12分)
(2018·上海崇明一模)已知点F1,F2为双曲线C:x2-=1的左、右焦点,过F2作垂直于x轴的直线,在x轴上方交双曲线C于点M,∠MF1F2=30°.
(1)求双曲线C的方程;
(2)过双曲线C上任意一点P作该双曲线两条渐近线的垂线,垂足分别为P1,P2,求·的值.
解析:(1)设F2,M的坐标分别为(,0),(,y0)(y0>0),
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因为点M在双曲线C上,所以1+b2-=1,则y0=b2,
所以|MF2|=b2.
在Rt△MF2F1中,∠MF1F2=30°,|MF2|=b2,所以|MF1|=2b2.
由双曲线的定义可知:|MF1|-|MF2|=b2=2,
故双曲线C的方程为x2-=1.
(2)由条件可知:两条渐近线分别为l1:x-y=0,l2:x+y=0.
设双曲线C上的点P(x0,y0),两条渐近线的夹角为θ,由题意知cosθ=.由点P到两条渐近线的距离分别为|PP1|=,|PP2|=.
因为P(x0,y0)在双曲线C:x2-=1上,所以2x-y=2.
所以·=·cosθ=·=.
20.(本小题满分12分)
(2018·吉林二模)已知抛物线C:y2=2px(p>0)与直线x-y+4=0相切.
(1)求该抛物线的方程;
(2)在x轴的正半轴上,是否存在某个确定的点M,过该点的动直线l与抛物线C交于A,B两点,使得+为定值?如果存在,求出点M的坐标;如果不存在,请说明理由.
解析:(1)联立方程,有消去x,得y2-2py+8p=0,
由直线与抛物线相切,得Δ=8p2-32p=0,解得p=4.
所以抛物线的方程为y2=8x.
(2)假设存在满足条件的点M(m,0)(m>0).
直线l:x=ty+m,由得y2-8ty-8m=0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),
有y1+y2=8t,y1y2=-8m.
|AM|2=(x1-m)2+y=(t2+1)y,
|BM|2=(x2-m)2+y=(t2+1)y.
+=+=·=·,
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当m=4时,+为定值,所以M(4,0).
21.(本小题满分12分)
(2017·天津卷,19)设椭圆+=1(a>b>0)的左焦点为F,右顶点为A,离心率为.已知A是抛物线y2=2px(p>0)的焦点,F到抛物线的准线l的距离为.
(1)求椭圆的方程和抛物线的方程;
(2)设l上两点P,Q关于x轴对称,直线AP与椭圆相交于点B(点B异于点A),直线BQ与x轴相交于点D.若△APD的面积为,求直线AP的方程.
解析:(1)设点F的坐标为(-c,0).
依题意,得=,=a,a-c=,解得a=1,c=,p=2,进而得b2=a2-c2=.
所以椭圆的方程为x2+=1,抛物线的方程为y2=4x.
(2)设直线AP的方程为x=my+1(m≠0),与直线l的方程x=-1联立,可得点P,故点Q.
将x=my+1与x2+=1联立,消去x,
整理得(3m2+4)y2+6my=0,
解得y=0或y=.
由点B异于点A,可得点B.
由点Q,
可得直线BQ的方程为
(x+1)-=0,
令y=0,解得x=,故点D.
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所以|AD|=1-=.
又因为△APD的面积为,
故··=,
整理得3m2-2|m|+2=0,
解得|m|=,所以m=±.
所以直线AP的方程为3x+y-3=0或3x-y-3=0.
22.(本小题满分12分)
(2018·安徽合肥一模)已知点F为椭圆E:+=1(a>b>0)的左焦点,且两焦点与短轴的一个顶点构成一个等边三角形,直线+=1与椭圆E有且仅有一个交点M.
(1)求椭圆E的方程;
(2)设直线+=1与y轴交于P,过点P的直线l与椭圆E交于不同的两点A,B,若λ|PM|2=|PA|·|PB|,求实数λ的取值范围.
解析:(1)由题意得a=2c,则椭圆E为+=1,联立
,得x2-2x+4-3c2=0.
∵直线+=1与椭圆E有且仅有一个交点M,
∴Δ=4-4(4-3c2)=0,得c2=1,
∴椭圆E的方程为+=1.
(2)由(1)得M,
∵直线+=1与y轴交于P(0,2),
∴|PM|2=,
当直线l与x轴垂直时,|PA|·|PB|=(2+)×(2-)=1,
由λ|PM|2=|PA|·|PB|,得λ=,
当直线l与x轴不垂直时,设直线l的方程为y=kx+2,A(x1,
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y1),B(x2,y2).
联立得(3+4k2)x2+16kx+4=0,
依题意得,x1x2=,且Δ=48(4k2-1)>0,
∴|PA|·|PB|=·|x1|··|x2|=(1+k2)·=1+=λ,
∴λ=,
∵k2>,∴