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一、选择题
1.已知方程-=1表示双曲线,且该双曲线两焦点间的距离为4,则n的取值范围是( )
A.(-1,3) B.(-1,)
C.(0,3) D.(0,)
解析:选A.由题意得(m2+n)(3m2-n)>0,解得-m2<n<3m2,又由该双曲线两焦点间的距离为4,得m2+n+3m2-n=4,即m2=1,所以-1<n<3.
2.(2018·潍坊模拟)已知双曲线-=1(a>0,b>0)的焦点到渐近线的距离为,且离心率为2,则该双曲线的实轴的长为( )
A.1 B.
C.2 D.2
解析:选C.由题意知双曲线的焦点(c,0)到渐近线bx-ay=0的距离为=b=,即c2-a2=3,又e==2,所以a=1,该双曲线的实轴的长为2a=2.
3.(2018·石家庄质量检测(一))双曲线-=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,过F1作倾斜角为60°的直线与y轴和双曲线的右支分别交于A,B两点,若点A平分线段F1B,则该双曲线的离心率是( )
A. B.2+
C.2 D.+1
解析:选B.由题意可知A是F1B的中点,O是F1F2的中点(O为坐标原点),连接BF2,则OA是△F1BF2的中位线,故OA∥BF2,故F1F2⊥BF2,又∠BF1F2=60°,|F1F2|=2c,所以|BF1|=4c,|BF2|=2c,所以2a=4c-2c,所以e==2+,故选B.
4.(2018·武汉模拟)抛物线y2=2px(p>0)的焦点为F,过焦点F且倾斜角为的直线与抛物线相交于A,B两点,若|AB|=8,则抛物线的方程为( )
A.y2=3x B.y2=4x
C.y2=6x D.y2=8x
解析:选C.因为抛物线y2=2px(p>0)的焦点为F,所以过点F且倾斜角为的直线方程为y=(x-),联立直线与抛物线的方程,得⇒3x2-5px+p2=0,设A(x
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A,yA),B(xB,yB),则所以|AB|==
|xA-xB|=·=p=8⇒p=3,所以抛物线的方程为y2=6x,故选C.
5.(2018·高考全国卷Ⅰ)设抛物线C:y2=4x的焦点为F,过点(-2,0)且斜率为的直线与C交于M,N两点,则·=( )
A.5 B.6
C.7 D.8
解析:选D.法一:过点(-2,0)且斜率为的直线的方程为y=(x+2),由得x2-5x+4=0,解得x=1或x=4,所以或不妨设M(1,2),N(4,4),易知F(1,0),所以=(0,2),=(3,4),所以·=8.故选D.
法二:过点(-2,0)且斜率为的直线的方程为y=(x+2),由得x2-5x+4=0,设M(x1,y1),N(x2,y2),则y1>0,y2>0,根据根与系数的关系,得x1+x2=5,x1x2=4.易知F(1,0),所以=(x1-1,y1),=(x2-1,y2),所以·=(x1-1)(x2-1)+y1y2=x1x2-(x1+x2)+1+4=4-5+1+8=8.故选D.
6.(2018·贵阳模拟)过双曲线-=1(a>0,b>0)的右焦点F作圆x2+y2=a2的切线FM,切点为M,交y轴于点P,若=λ,且双曲线的离心率e=,则λ=( )
A.1 B.2
C.3 D.4
解析:选B.如图,|OF|=c,|OM|=a,OM⊥PF,所以|MF|=b,根据射影定理得|PF|=,所以|PM|=-b,所以λ====.
因为e2===1+==,所以=.所以λ=2.故选B.
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二、填空题
7.(2018·合肥第一次质量检测)抛物线E:y2=4x的焦点为F,准线l与x轴交于点A,过抛物线E上一点P(在第一象限内)作l的垂线PQ,垂足为Q.若四边形AFPQ的周长为16,则点P的坐标为________.
解析:设P(x,y),其中x>0,y>0,由抛物线的定义知|PF|=|PQ|=x+1.根据题意知|AF|=2,|QA|=y,
则⇒或(舍去).所以点P的坐标为(4,4).
答案:(4,4)
8.(2018·贵阳模拟)椭圆C:+=1(a>b>0)的左顶点为A,右焦点为F,过点F且垂直于x轴的直线交C于P,Q两点,若cos∠PAQ=,则椭圆C的离心率e为________.
解析:根据题意可取P,Q,所以tan∠PAF=====1-e,cos∠PAQ=cos 2∠PAF=cos2∠PAF-sin2∠PAF====,故5-5(1-e)2=3+3(1-e)2⇒8(1-e)2=2⇒(1-e)2=.又椭圆的离心率e的取值范围为(0,1),所以1-e=,e=.
答案:
9.已知双曲线C:-=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1(-1,0),F2(1,0),P是双曲线上任一点,若双曲线的离心率的取值范围为[2,4],则·的最小值的取值范围是________.
解析:设P(m,n),则-=1,
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即m2=a2.
又F1(-1,0),F2(1,0),
则=(-1-m,-n),
=(1-m,-n),
·=n2+m2-1
=n2+a2-1
=n2+a2-1≥a2-1,
当且仅当n=0时取等号,
所以·的最小值为a2-1.
由2≤≤4,得≤a≤,
故-≤a2-1≤-,
即·的最小值的取值范围是.
答案:
三、解答题
10.(2018·南昌调研)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,短轴长为2.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)设直线l:y=kx+m与椭圆C交于M,N两点,O为坐标原点,若kOM·kON=,求原点O到直线l的距离的取值范围.
解:(1)由题知e==,2b=2,又a2=b2+c2,所以b=1,a=2,
所以椭圆C的标准方程为+y2=1.
(2)设M(x1,y1),N(x2,y2),联立得(4k2+1)x2+8kmx+4m2-4=0,
依题意,Δ=(8km)2-4(4k2+1)(4m2-4)>0,化简得m2<4k2+1,①
x1+x2=-,x1x2=,
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y1y2=(kx1+m)(kx2+m)=k2x1x2+km(x1+x2)+m2,
若kOM·kON=,则=,即4y1y2=5x1x2,
所以4k2x1x2+4km(x1+x2)+4m2=5x1x2,所以(4k2-5)·+4km·(-)+4m2=0,
即(4k2-5)(m2-1)-8k2m2+m2(4k2+1)=0,化简得m2+k2=,②
由①②得0≤m2<,<k2≤,
因为原点O到直线l的距离d=,
所以d2===-1+,
又<k2≤,
所以0≤d2<,所以原点O到直线l的距离的取值范围是.
11.(2018·贵阳模拟)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,点M为短轴的上端点,·=0,过F2垂直于x轴的直线交椭圆C于A,B两点,且|AB|=.
(1)求椭圆C的方程;
(2)设经过点(2,-1)且不经过点M的直线l与C相交于G,H两点.若k1,k2分别为直线MH,MG的斜率,求k1+k2的值.
解:(1)由·=0,得b=c.
因为过F2垂直于x轴的直线交椭圆C于A,B两点,且|AB|=,
所以=,
⇒.
故椭圆C的方程为+y2=1.
(2)设直线l的方程为y+1=k(x-2),即y=kx-2k-1,
将y=kx-2k-1代入+y2=1得(1+2k2)x2-4k(2k+1)x+8k2+8k=0,
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由题设可知Δ=-16k(k+2)>0,设G(x1,y1),H(x2,y2),
则x1+x2=,x1x2=,
k1+k2=+=+=2k-=2k-(2k+1)=-1,
所以k1+k2=-1.
12.(2018·石家庄质量检测(二))已知圆C:(x-a)2+(y-b)2=的圆心C在抛物线x2=2py(p>0)上,圆C过原点且与抛物线的准线相切.
(1)求该抛物线的方程;
(2)过抛物线焦点F的直线l交抛物线于A,B两点,分别在点A,B处作抛物线的两条切线交于P点,求三角形PAB面积的最小值及此时直线l的方程.
解:(1)由已知可得圆心C(a,b),半径r=,
焦点F,准线y=-.
因为圆C与抛物线的准线相切,所以b=-,且圆C过焦点F,
又因为圆C过原点,所以圆心C必在线段OF的垂直平分线上,
即b=,
所以b=-=,即p=2,故抛物线的方程为x2=4y.
(2)易得焦点F(0,1),直线l的斜率必存在,设为k,即直线方程为y=kx+1.
设A(x1,y1),B(x2,y2),
由得x2-4kx-4=0,Δ>0,x1+x2=4k,x1x2=-4,
对y=求导得y′=,即kAP=,
直线AP的方程为y-y1=(x-x1),即y=x-x,
同理直线BP的方程为y=x-x.
设P(x0,y0).
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联立直线AP与BP的方程,得,
即P(2k,-1),
|AB|=|x1-x2|=4(1+k2),点P到直线AB的距离d==2,
所以三角形PAB的面积S=×4(1+k2)×2=4(1+k2)≥4,当且仅当k=0时取等号.
综上,三角形PAB面积的最小值为4,此时直线l的方程为y=1.
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