(时间:120分钟;满分:160分)
一、填空题(本大题共14小题,每小题5分,共70分.把答案填在题中横线上)
1.椭圆+=1的焦距为6,则k的值为________.
解析:由已知2c=6,∴c=3,而c2=9,∴20-k=9或k-20=9,∴k=11或k=29.
答案:11或29
2.双曲线mx2+y2=1的虚轴长是实轴长的2倍,则m=________.
解析:由题意知,mb>0),则有,即
①÷②得e=.
答案:
4.与x2-4y2=1有相同的渐近线,且过M(4,)的双曲线方程为________.
解析:设方程为x2-4y2=λ(λ≠0),将M(4,)代入方程得λ=4,所以方程为-y2=1.
答案:-y2=1
5.已知双曲线3x2-y2=9,则双曲线右支上的点P到右焦点的距离与点P到右准线的距离之比等于________.
解析:即求离心率,双曲线化为标准方程-=1,
可知a=,c===2,e===2.
答案:2
6.若抛物线y2=2px的焦点与椭圆+=1的右焦点重合,则p的值为________.
解析:椭圆+=1的右焦点为(2,0),而抛物线y2=2px的焦点为(,0),则=2,故p=4.
答案:4
7.设O为坐标原点,F为抛物线y2=4x的焦点,A是抛物线上一点,若·=-4,则点A的坐标是________.
解析:由题意得F(1,0),设A(,y0),则=(,y0),=(1-,-y0),由·=-4,解得y0
=±2,此时点A的横坐标为=1,故点A的坐标是(1,±2).
答案:(1,±2)
8.设P是椭圆+=1上的任意一点,又点Q的坐标为(0,-4),则PQ的最大值为________.
解析:设P的坐标(x,y),则PQ2=x2+(y+4)2=25(1-)+(y+4)2=-(y-)2+(-4≤y≤4),
当y=4时,PQ2最大,
此时PQ最大,且PQ的最大值为
=8.
答案:8
9.以双曲线-=1的右焦点为圆心,且与其渐近线相切的圆的方程是________.
解析:由题意知圆心坐标应为(5,0).又因为点(5,0)到渐近线y=±x的距离为4,
所以圆的方程为x2+y2-10x+9=0.
答案:x2+y2-10x+9=0
10.椭圆对称轴在坐标轴上,短轴的一个端点与两个焦点构成一个正三角形,焦点到椭圆上的点的最短距离为,则这个椭圆方程为________.
解析:由题意知,解得,
椭圆方程为+=1或+=1.
答案:+=1或+=1
11.已知两点M(-2,0),N(2,0),点P为坐标平面内的动点,满足||·||+·=0,则动点P(x,y)的轨迹方程为________.
解析:设P(x,y),M(-2,0),N(2,0),则=(4,0),||=4,=(x+2,y),=(x-2,y);
由||·||+·=0,
得4+4(x-2)=0,
化简整理得y2=-8x.
答案:y2=-8x
12.设过点P(x,y)的直线分别与x轴的正半轴和y轴的正半轴交于A,B两点,点Q与点P关于y轴对称,O为坐标原点,若=2且·=1,则点P的轨迹方程是________.
解析:设P(x,y),则Q(-x,y),又设A(a,0),B(0,b),则a>0,b>0.
于是=(x,y-b),=(a-x,-y),由=2可得a=x,b=3y,所以x>0,y>0.
又=(-a,b)=(-x,3y),
由·=1可得x2+3y2=1(x>0,y>0).
答案:x2+3y2=1(x>0,y>0)
13.抛物线y2=x上存在两点关于直线y=m(x-3)对称,则m的取值范围是____________.
解析:法一:设两对称点的坐标为A(x1,y1),B(x2,y2)
且AB所在直线的方程可设为:y=-x+b,
代入y2=x,得y2+my-mb=0,
∴y1+y2=-m,
且Δ=m2+4mb>0.①
设A、B的中点为(x0,y0),则y0==-,
又A、B的中点在直线y=m(x-3)上,所以x0=,
又(x0,y0)在直线y=-x+b上.
∴b=y0+x0=-+,
代入①并整理得:m2<10,
∴-<m<,
∴m的取值范围是(-,).
法二:设两对称点的坐标为A(x1,y1),B(x2,y2),且A、B的中点为(x0,y0),依题意,则有:
①-②得:(y1+y2)(y1-y2)=x1-x2,
将③④代入上式得:y0=-,⑧
将⑧代入⑥得:x0=,⑨
将⑧⑨代入⑦得2<,
∴m2<10,∴-<m<.
∴m的范围是(-,).
答案:(-,)
14.已知F1,F2为双曲线-=1(a>0,b>0且a≠b)的两个焦点,P为双曲线右支上异于顶点的任意一点,O为坐标原点.下面四个命题:
①△PF1F2的内切圆的圆心必在直线x=a上;
②△PF1F2的内切圆的圆心必在直线x=b上;
③△PF1F2的内切圆的圆心必在直线OP上;
④△PF1F2的内切圆必通过点(a,0).
其中真命题有________(写出所有真命题的代号).
解析:设△PF1F2的内切圆分别与PF1,PF2切于点A、B,与F1F2切于点M,则PA=PB,F1A=F1M,F2B=F2M,又点P在双曲线右支上,所以PF1-PF2=2a,故F1M-F2M=2a,而F1M+F2M=2c,设M点坐标为(x,0),则由F1M-F2M=2a可得(x+c)-(c-x)=2a解得x=a,显然内切圆的圆心与点M的连线垂直于x轴,故①④正确.
答案:①④
二、解答题(本大题共6小题,共90分,解答时应写出文字说明、证明过程或演算步骤)
15.(本小题满分14分)如图,一个抛物线形拱桥,当水面离拱顶4 m 时,水面宽8 m.
(1)试建立坐标系,求抛物线的标准方程;
(2)若水面上升1 m,求水面宽度.
解:(1)如图,以拱顶为原点,水平线为x轴,建立坐标系,
设抛物线的标准方程为x2=-2py(p>0).
由已知条件可知,点B的坐标是(4,-4),代入方程,得42=-2p×(-4),即p=2.
所以,所求抛物线标准方程是x2=-4y.
(2)若水面上升1 m,则y=-3,代入x2=-4y,
得x2=-4×(-3)=12,x=±2,所以这时水面宽为4 m.
16.(本小题满分14分)已知双曲线过点(3,-2),且与椭圆4x2+9y2=36有相同的焦点.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)求以双曲线的右准线为准线的抛物线的标准方程.
解:(1)把椭圆方程化为标准形式为+=1,焦点坐标为F1(-,0),F2(,0).
故设双曲线的标准方程为-=1(a>0,b>0),则,解得,
故所求双曲线的标准方程为-=1.
(2)由(1)知双曲线的右准线方程为x=,即为抛物线的准线方程.故设抛物线的标准方程为y2=-2px(p>0),则有=,故p=.
所以抛物线的标准方程为y2=-x.
17.(本小题满分14分)已知双曲线-=1与点M(5,3),F为右焦点,试在双曲线上求一点P,使PM+PF最小,并求出这个最小值.
解:双曲线的右焦点F(6,0),离心率e=2,右准线为l:x=.作MN⊥l于N,交双曲线右支于P,连结FP,则PF=ePN=2PN⇒PN=PF.此时PM+PF=PM+PN=MN=5-=为最小值.
在-=1中,令y=3,x2=12⇒x=±2;
又∵x>0,∴取x=2.
即当所求P点的坐标为(2,3)时,PM+PF取最小值.
18.(本小题满分16分)已知F1,F2是椭圆C:+=1(a>b>0)的左、右焦点,点N(-,1)在椭圆上,线段NF2与y轴的交点M满足+=0.
(1)求椭圆C的方程;
(2)设P为椭圆C上一点,且∠F1PF2=,求△F1PF2的面积.
解:(1)由已知,点N(-,1)在椭圆上,
∴有+=1,①
又∵+=0,M在y轴上,∴M为NF2的中点,
∴-+c=0,c=.∴有a2-b2=2,②
由①②,解得b2=2(b2=-1舍去),∴a2=4,故所求椭圆C的方程为+=1.
(2)设PF1=m,PF2=n,
则S△F1PF2=mnsin= mn.
由椭圆的定义知PF1+PF2=2a,即m+n=4.①
又由余弦定理得PF+PF-2PF1·PF2cos=F1F,即m2+n2-mn=(2)2.②
由①2-②,得mn=,∴S△F1PF2=.
19.(本小题满分16分)已知抛物线y2=2px(p>0)的焦点为F,A是抛物线上横坐标为4,且位于x轴上方的点,A到抛物线准线的距离等于5.过A作AB垂直于y轴,垂足为B,OB的中点为M.
(1)求抛物线方程;
(2)过M作MN⊥FA,垂足为N,求点N的坐标;
(3)以M为圆心,MB为半径作圆M,当K(m,0)是x轴上一动点时,讨论直线AK与圆M的位置关系.
解:(1)抛物线y2=2px的准线为x=-,
于是4+=5,∴p=2.∴抛物线方程为y2=4x.
(2)∵点A的坐标是(4,4),由题意得B(0,4),M(0,2),
又∵F(1,0),∴kFA=;MN⊥FA,∴kMN=-,
则FA的方程为y=(x-1),
MN的方程为y-2=-x.
解方程组,得,
∴点N的坐标为(,).
(3)由题意得,圆M的圆心是点(0,2),半径为2.
当m=4时,直线AK的方程为x=4,此时,直线AK与圆M相离,
当m≠4时,直线AK的方程为y=(x-m),
即为4x-(4-m)y-4m=0,
圆心M(0,2)到直线AK的距离d=,
令d>2,解得m>1.
∴当m>1时,直线AK与圆M相离;
当m=1时,直线AK与圆M相切;
当m