第9讲 解析几何 第3课时 解析几何大题 专题训练 含答案2021届高考(理科)数学二轮复习
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第9讲 解析几何 第3课时 解析几何大题 专题训练 含答案2021届高考(理科)数学二轮复习

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资料简介
第 9 讲 解析几何 第 3 课时 解析几何大题 专题训练·作业(二十二) [第一次作业] 1.(2020·昆明市“三诊一模”)已知椭圆 C:x2 a2 +y2 b2 =1(a>b>0)左焦点为 F1(-1, 0),经过点 F1 的直线 l 与圆 F2:(x-1)2+y2=8 相交于 P,Q 两点,M 是线段 PF2 与 C 的公共点,且|MF1|=|MP|. (1)求椭圆 C 的方程; (2)l 与 C 的交点为 A,B,且 A 恰为线段 PQ 的中点,求△ABF2 的面积. 2.(2020·宁夏中卫市第三次模拟)已知椭圆 C1:x2 a2 +y2 b2 =1(a>b>0)的离心率为 3 2 , P(-2,1)是 C1 上一点. (1)求椭圆 C1 的方程; (2)设 A,B,Q 是 P 分别关于两坐标轴及坐标原点对称的点,平行于 AB 的直线 l 交 C1 于异于 P,Q 的两点 C,D.点 C 关于原点的对称点为 E.证明:直线 PD, PE 与 y 轴围成的三角形是等腰三角形. 3.(2020·辽宁省抚顺市六校高三联考)已知 0<m<2,动点 M 到两定点 F1(-m, 0),F2(m,0)的距离之和为 4,设点 M 的轨迹为曲线 C,若曲线 C 过点 N 2, 2 2 . (1)求 m 的值以及曲线 C 的方程; (2)过定点 6 5 ,0 且斜率不为零的直线 l 与曲线 C 交于 A,B 两点.证明:以 AB 为直径的圆过曲线 C 的右顶点. 4.(2020·湖南常德市第二中学冲刺卷)设椭圆 E:x2 a2 +y2 b2 =1(a>b>0)的左、右焦点 分别为 F1,F2,过点 F1 的 直线交椭圆 E 于 A,B 两点.若椭圆 E 的离心率为 2 2 ,三角形 ABF2 的周长为 4 6. (1)求椭圆 E 的方程; (2)设不经过椭圆的中心而平行于弦 AB 的直线交椭圆 E 于点 C,D,设弦 AB, CD 的中点分别为 M,N,证明:O,M,N 三点共线. [第二次作业] 1.(2020·四川广元市高三模拟)已知椭圆 C:x2 2 +y2=1,过点 P(0,1)作互相垂直 的两条直线分别交椭圆 C 于点 A,B(A,B 与 P 不重合). (1)证明:直线 AB 过定点 0,-1 3 ; (2)若以点 E 0,1 9 为圆心的圆与直线 AB 相切,且切点为线段 AB 的中点,求四 边形 PAEB 的面积. 2.(2020·重庆七校高三联考)已知中心在原点 O 的椭圆 C 的左焦点为 F1(-1,0), C 与 y 轴正半轴交点为 A,且∠AF1O=π 3. (1)求椭圆 C 的标准方程; (2)过点 A 作斜率为 k1,k2(k1k2≠0)的两条直线分别交 C 于异于点 A 的两点 M, N.证明:当 k2= k1 k1-1 时,直线 MN 过定点. 3.(2020·山东济南市高三模拟)已知平面上一动点 A 的坐标为(2t2,-2t). (1)求点 A 的轨迹 E 的方程; (2)点 B 在轨迹 E 上,且纵坐标为2 t. ①证明直线 AB 过定点,并求出定点坐标; ②分别以 A,B 为圆心作与直线 x=-2 相切的圆,两圆公共弦的中点为 H,在 平面内是否存在定点 P,使得|PH|为定值?若存在,求出点 P 坐标;若不存在, 请说明理由. 4.(2019·南昌十校联考)已知椭圆 C:x2 a2 +y2 b2 =1(a>b>0)的左、右焦点分别为 F1, F2,且|F1F2|=4 3,A 3,- 13 2 是椭圆上一点. (1)求椭圆 C 的标准方程和离心率 e 的值; (2)若 T 为椭圆 C 上异于顶点的任意一点,M,N 分别为椭圆的右顶点和上顶点, 直线 TM 与 y 轴交于点 P,直线 TN 与 x 轴交于点 Q,求证:|PN|·|QM|为定值. [第三次作业] 1.(2020·河南名师联盟调研)已知椭圆 C:x2 a2 +y2 b2 =1(a>b>0)的离心率为1 2 ,以原 点为圆心,椭圆的短半轴的长为半径的圆与直线 x-y+ 6=0 相切,过点 P(4, 0)的直线 l 与椭圆 C 相交于 A,B 两点. (1)求椭圆 C 的方程; (2)若原点 O 在以线段 AB 为直径的圆内,求直线 l 的斜率 k 的取值范围. 2.(2020·南昌重点中学段考试题)已知抛物线 C:x2=2py(p>0)和定点 M(0,1), 设过点 M 的动直线交抛物线 C 于 A,B 两点,抛物线 C 在 A,B 处的切线的交 点为 N. (1)若 N 在以 AB 为直径的圆上,求 p 的值; (2)若△ABN 的面积的最小值为 4,求抛物线 C 的方程. 3.(2020·河南省濮阳市二模)已知椭圆 C:x2 a2 +y2 b2 =1(a>b>0)过点 1 2 ,- 15 4 ,顺 次连接椭圆 C 的 4 个顶点,得到的四边形的面积为 4. (1)求椭圆 C 的方程; (2)已知直线 l:y=kx+2 与椭圆 C 交于 M,N 两点,若∠MON 为锐角(O 为坐 标原点),求实数 k 的取值范围. 4.(2020·石家庄市高考数学模拟八)已知 F1,F2 是椭圆 C:x2 a2 +y2 b2 =1(a>b>0) 的左、右焦点,过椭圆的上顶点的直线 x+y=1 被椭圆截得的弦的中点坐标为 P 3 4 ,1 4 . (1)求椭圆 C 的方程; (2)过 F1 的直线 l 交椭圆于 A,B 两点,当△ABF2 面积最大时,求直线 l 的方程. 备选题 1.(2019·湖北部分重点中学起点考试)如图,已知,A,B,C 为椭圆 E:x2 2 +y2 =1 上三个不同的点,O 为坐标原点,且 O 为△ABC 的重心. (1)如果直线 AB,OC 的斜率都存在,求证:kABkOC 为定值; (2)试判断△ABC 的面积是否为定值?如果是,求出这个定值;否则,请说明理 由. 2.(2020·石家庄市高中毕业班综合训练)已知椭圆 C1:x2 a2 +y2 b2 =1(a>b>0)和圆 C2: x2+y2=r2(r>0),F1,F2 为椭圆 C1 的左、右焦点,点 B(0, 3)在椭圆 C1 上,当 直线 BF1 与圆 C2 相切时,r= 3 2 . (1)求 C1 的方程; (2)直线 l:y=kx+m(k>0,m>0)与 x 轴交于点 Q,且与椭圆 C1 和圆 C2 都相切, 切点分别为 M,N,记△F1F2M 和△QF2N 的面积分别为 S1 和 S2,求(m-k)S2 S1 的最小值. 3.(2020·兰州市第二中学月考)已知椭圆:C:x2 a2 +y2 b2 =1(a>b>0)的四个顶点围 成的四边形的面积为 2 15,原点到直线x a +y b =1 的距离为 30 4 . (1)求椭圆 C 的方程; (2)已知定点 P(0,2),是否存在过点 P 的直线 l,使 l 与椭圆 C 交于 A,B 两点, 且以|AB|为直径的圆过椭圆 C 的左顶点?若存在,求出 l 的方程;若不存在,请 说明理由. 4.(2020·山东泰安市高三模拟)已知点 M(0,-2),点 P 在直线 y= 1 16x2+2 上运 动,动点 Q 满足MQ→ =1 2MP→ ,记点 Q 的轨迹为曲线 C. (1)求曲线 C 的方程; (2)设 D(0,3),E(0,-3),过点 D 的直线交曲线 C 于 A,B 两个不同的点,求 证:∠AEB=2∠AED. 5.(2020·山东日照市第一中学模拟)在平面直角坐标系 xOy 中,①已知点 A( 3, 0),直线 l:x=4 3 3 ,动点 P 满足到点 A 的距离与到直线 l 的距离之比为 3 2 ;② 已知圆 C 的方程为 x2+y2=4,直线 l 为圆 C 的切线,记点 A( 3,0),B(- 3, 0)到直线 l 的距离分别为 d1,d2,动点 P 满足|PA|=d1,|PB|=d2;③点 S,T 分别 在 x 轴,y 轴上运动,且|ST|=3,动点 P 满足OP→=2 3OS→+1 3OT→ . (1)在①②③这三个条件中任选一个,求动点 P 的轨迹方程; (2)记(1)中的轨迹为 E,经过点 D(1,0)的直线 l′交 E 于 M,N 两点,若线段 MN 的垂直平分线与 y 轴相交于点 Q,求点 Q 纵坐标的取值范围. 6.(2020·第五次模拟)已知椭圆 C:x2 a2 +y2=1(a>1)上顶点为 A,右焦点 为 F,直线 AF 与圆 M:x2+y2-6x-2y+7=0 相切. (1)求椭圆的方程; (2)不过点 A 的动直线 l 与椭圆 C 相交于 P,Q 两点,且 AP⊥AQ,证明:动直线 l 过定点,并且求出该定点坐标. 7.(2020·四川省叙州区第二中学月考)已知椭圆 C:x2 a2 +y2 b2 =1(a>b>0)的离心率为 1 2 ,点 F 为左焦点,过点 F 作 x 轴的垂线交椭圆 C 于 A,B 两点,且|AB|=3. (1)求椭圆 C 的方程; (2)在圆 x2+y2=3 上是否存在一点 P,使得在点 P 处的切线 l 与椭圆 C 相交于 M, N 两点满足OM→ ⊥ON→ (O 为坐标原点)?若存在,求 l 的方程;若不存在,请说明 理由. 8.(2020·第八次模拟)已知长度为 4 的线段的两个端点 A,B 分别 在 x 轴和 y 轴上运动,动点 P 满足BP→=3PA→,记动点 P 的轨迹为曲线 C. (1)求曲线 C 的方程; (2)设曲线 C 与 y 轴的正半轴交于点 D,过点 D 作互相垂直的两条直线,分别交 曲线 C 于 M,N 两点,连接 MN,求△DMN 的面积的最大值. 9.(2019·广东六校联考一)已知圆 C:(x+2 2)2+y2=36 与定点 M(2 2,0),动 圆 I 过 M 点且与圆 C 相切. (1)求动圆圆心的轨迹 E 的方程; (2)若过定点 N(0,2)的直线 l 交轨迹 E 于不同的两点 A,B,求|AB|的最大值. 10.(2020·武汉中学高三第二次质检)如图,已知抛物线 x2=y. 点 A -1 2 ,1 4 ,B 3 2 ,9 4 ,抛物线上的点 P(x,y) -1 20)的上顶点为 P,右 顶点为 Q,直线 PQ 与圆 x2+y2=4 5 相切于点 M 2 5 ,4 5 . (1)求椭圆 C 的方程; (2)若不经过点 P 的直线 l 与椭圆 C 交于点 A,B 两点,且PA→·PB→=0,求证:直 线 l 过定点. 12.(2020·福建五校第二次联考)已知椭圆 C:x2 a2 +y2 b2 =1(a>b>0)的离心率为 3 2 , 上顶点 M 到直线 3x+y+4=0 的距离为 3. (1)求椭圆 C 的方程; (2)设直线 l 过点(4,-2),且与椭圆 C 相交于 A,B 两点,l 不经过点 M,证明: 直线 MA 的斜率与直线 MB 的斜率之和为定值. 13.已知 M(x0,0),N(0,y0)两点分别在 x 轴和 y 轴上运动,且|MN|=1,若动 点 G(x,y)满足OG→ =2OM→ +ON→ (O 为坐标原点),动点 G 的轨迹为 E. (1)求 E 的方程; (2)过点 P( 3,0)作动直线 OG 的平行线交轨迹 E 于 A,B 两点,则 |AB| |OG|2 是否为 定值?若是,求出该值;若不是,说明理由. 14.(2020·福建、广东、江西三省十校联考)已知椭圆 C:x2 a2 +y2 b2 =1(a>b>0)经过 点(0, 3),离心率为1 2 ,左、右焦点分别为 F1(-c,0),F2(c,0). (1)求椭圆 C 的方程; (2)P,N 是 C 上异于 M 的两点,若直线 PM 与直线 PN 的斜率之积为-3 4 ,证明: M,N 两点的横坐标之和为常数. 参考解析答案 [第一次作业] 1 解析 (1)如图: 由圆 F2:(x-1)2+y2=8 可得|PF2|=2 2, 因为|MF1|=|MP|, 所以 2a=|MF1|+|MF2|=|MP|+|MF2|=|PF2|=2 2, 即 a= 2,又 c=1,故 b=1, 所以椭圆的方程为x2 2 +y2=1. (2)设 A(x1,y1),B(x2,y2),易知 F2(1,0), 因为 A 为线段 PQ 的中点,则 AF1⊥AF2, 所以AF1 → ·AF2 → =(-1-x1,-y1)·(1-x1,-y1)=(-1-x1)(1-x1)+y12=x12+y12 -1=0, 又x12 2 +y12=1,解得 x1=0,y1=±1,若 y1=1,则 A(0,1),直线 l 的方程为 y =x+1, 由 y=x+1, x2 2 +y2=1,消去 y 得 3x2+4x=0,所以 x1+x2=-4 3 ,所以 x2=-4 3 ,y2=-1 3 , 即 B -4 3 ,-1 3 , 所以△ABF2 的面积 S=1 2|F1F2|·|y1-y2|=1 2 ×2×4 3 =4 3. 若 y=-1,同理可求得△ABF2 的面积 S=4 3. 综上,△ABF2 的面积为4 3. 2 解析 (1)因为 C1 离心率为 3 2 ,所以 a2=4b2, 从而 C1 的方程为 x2 4b2 +y2 b2 =1, 代入 P(-2,1),解得 b2=2,因此 a2=8. 所以椭圆 C1 的方程为x2 8 +y2 2 =1. (2)证明:由题设知 A,B 两点的坐标为(-2,-1),(2,1), 因此直线 l 的斜率为1 2 ,设直线 l 的方程为 y=1 2x+t(t≠0), 由 y=1 2x+t, x2 8 +y2 2 =1, 得 x2+2tx+2t2-4=0, 当Δ>0 时,不妨设 C(x1,y1),D(x2,y2), 于是 x1+x2=-2t,x1x2=2t2-4, 分别设直线 PD,PE 的斜率为 k1,k2, 则 k1+k2=y2-1 x2+2 +-y1-1 -x1+2 =(y2-1)(2-x1)-(2+x2)(y1+1) (2+x2)(2-x1) , 则要证直线 PD,PE 与 y 轴围成的三角形是等腰三角形, 只需证(y2-1)(2-x1)-(2+x2)(y1+1)=0, 而(y2-1)(2-x1)-(2+x2)(y1+1) =2(y2-y1)-(x1y2+x2y1)+x1-x2-4 =x2-x1-x1x2-t(x1+x2)+x1-x2-4 =-x1x2-t(x1+x2)-4 =-2t2+4+2t2-4=0, 所以直线 PD,PE 与 y 轴围成的三角形是等腰三角形. 3 解析 (1)设 M(x,y),因为|MF1|+|MF2|=4>2m,所以曲线 C 是以两定点 F1, F2 为焦点,长半轴长为 2 的椭圆,所以 a=2. 设椭圆 C 的方程为x2 4 +y2 b2 =1(b>0),代入点 N 2, 2 2 得 b2=1, 由 c2=a2-b2,得 c2=3, 所以 m=c= 3,故曲线 C 的方程为x2 4 +y2=1. (2)证明:设直线 l:x=ty+6 5 ,A(x1,y1),B(x2,y2), 椭圆的右顶点为 P(2,0),联立方程组 x=ty+6 5 , x2 4 +y2=1, 消去 x 得(t2+4)y2+12 5 ty-64 25 = 0. Δ>0,y1+y2= -12t 5(t2+4) ,y1y2=- 64 25(t2+4), 所以PA→·PB→=(x1-2)(x2-2)+y1y2=(t2+1)y1y2-4 5t(y1+y2)+16 25 =-64t2-64+48t2+16t2+64 25(t2+4) =0, 所以PA→⊥PB→, 故点 P 在以 AB 为直径的圆上,即以 AB 为直径的圆过曲线 C 的右顶点. 4 解析 (1)∵AF1+AF2+BF1+BF2=4a=4 6,∴a= 6, 又 e=c a = 2 2 ,∴c= 3,b= a2-c2= 3, ∴椭圆 E 的方程为x2 6 +y2 3 =1. (2)证明:当直线 AB,CD 的斜率不存在时,由椭圆的对称性知,中点 M,N 在 x 轴上,O,M,N 三点共线; 当直线 AB,CD 的斜率存在时,设其斜率为 k(k≠0), 且设 A(x1,y1),B(x2,y2),M(x0,y0), 则 x12 6 +y12 3 =1, x22 6 +y22 3 =1, 两式相减,得(x1-x2)(x1+x2) 6 =-(y1-y2)(y1+y2) 3 , 又 x0=x1+x2 2 ,y0=y1+y2 2 ,∴y1-y2 x1-x2 ·y0 x0 =-3 6 , 则 k·kOM=-1 2 ⇒kOM=- 1 2k. 同理可得 kON=- 1 2k ,∵kOM=kON,∴O,M,N 三点共线. [第二次作业] 1 解析 (1)证明:根据题意有:直线 AB,PB,PA 斜率均存在. 设 lAB:y=kx+m,A(x1,y1),B(x2,y2), 联立 x2 2 +y2=1, y=kx+m, 有(2k2+1)x2+4kmx+2m2-2=0,当Δ=16k2m2 -4(2k2+ 1)(2m2-2)=8(2k2-m2+1)>0 时, 有 x1+x2=- 4km 2k2+1 ,x1x2=2m2-2 2k2+1 . 因为 PB⊥PA, 所以 kPB·kPA=y2-1 x2 ·y1-1 x1 =kx1+m-1 x1 ·kx2+m-1 x2 =-1, 化简得:(k2+1)x1x2+k(m-1)(x1+x2)+(m-1)2=0, 所以(k2+1)2m2-2 2k2+1 -k(m-1) 4km 2k2+1 +(m-1)2=0, 化简得:3m2-2m-1=0,解得 m=-1 3 或 1. 当 m=1 时,lAB:y=kx+1 过点 P,则 P 与 A 或 B 重合,不满足题意,舍去, 所以 m=-1 3 ,满足Δ>0,即 lAB:y=kx-1 3 , 所以直线 AB 过定点 0,-1 3 . (2)方法一:由(1)知 m=-1 3 , 则 lAB:y=kx-1 3 ,x1+x2= 4 3k 2k2+1 ,x1x2=- 16 9 2k2+1 . 如图所示: 设线段 AB 的中点为 D(xD,yD), 则 xD=x1+x2 2 = 2 3k 2k2+1 ,yD=kxD-1 3 = 2 3k 2k2+1 ·k-1 3 =- 1 3 2k2+1 . 因为以 E 0,1 9 为圆心的圆与直线 AB 相切于 AB 的中点,所以ED→ ⊥AB→ , 又因为ED→ =( 2 3k 2k2+1 ,- 1 3 2k2+1 -1 9),且AB→ 与(1,k)平行, 所以 2 3k 2k2+1 +(- 1 3 2k2+1 -1 9)k=0, 解得 k=0 或±1. 由上图可知,四边形 PAEB 的面积 S=1 2|PE||x1-x2|=1 2 ×8 9|x1-x2|=4 9|x1-x2|. ①当 k=0 时,lAB:y=-1 3 ,易得 A,B 的坐标为 -4 3 ,-1 3 , 4 3 ,-1 3 , 所以 S=4 9|x1-x2|=4 9 |-4 3 -4 3|=32 27. ②当 k=±1 时,有|x1-x2|= (x1+x2)2-4x1x2= ( 4 3k 2k2+1 )2+ 64 9 2k2+1 = 4 13 9 , 所以 S=4 9|x1-x2|=4 9 ×4 13 9 =16 13 81 . 由①②有:S=32 27 或16 13 81 . 方法二:由(1)得,lAB:y=kx-1 3 ,x1+x2= 4 3k 2k2+1 ,x1x2=- 16 9 2k2+1 . 由上图得:四边形 PAEB 的面积 S=1 2|PE||x1-x2|=1 2 ×8 9|x1-x2|=4 9|x1-x2|. 根据题意结合图形得:|EA|=|EB|,即 x12+ y1-1 9 2 = x22+ y2-1 9 2 , 即 2-2y12+ y1-1 9 2 = 2-2y22+ y2-1 9 2 ,化简得(y1-y2) y1+y2+2 9 =0, 所以 y1-y2=0 或 y1+y2=-2 9. ①当 y1-y2=0 时,易得 k=0,即 lAB:y=-1 3 ,易得 A,B 的坐标为 -4 3 ,-1 3 , 4 3 ,-1 3 , 所以 S=4 9|x1-x2|=4 9 |-4 3 -4 3|=32 27. ②当 y1+y2=-2 9 时,y1+y2=k(x1+x2)-2 3 = 4 3k2 2k2+1 -2 3 =-2 9 ,解得 k=±1. 有|x1-x2|= (x1+x2)2-4x1x2= ( 4 3k 2k2+1 )2+ 64 9 2k2+1 =4 13 9 , 所以 S=4 9|x1-x2|=4 9 ×4 13 9 =16 13 81 . 由①②得 S=32 27 或16 13 81 . 2 解析 (1)在 Rt△AF1O 中,|OA|=b,|OF1|=c=1,|AF1|= |OA|2+|OF1|2=a, ∵∠AF1O=π 3 ,∠OAF1=π 6 ,∴a=|AF1|=2|OF1|=2,∴b= a2-c2= 3, 因此,椭圆 C 的标准方程为x2 4 +y2 3 =1. (2)证明:当 MN 斜率存在时,设 MN:y=kx+m,点 M(x1,y1),N(x2,y2), 联立 x2 4 +y2 3 =1, y=kx+m, 消去 y 化简得(4k2+3)x2+8kmx+4m2-12=0, 且 x1+x2=- 8km 4k2+3 ,x1x2=4m2-12 4k2+3 , ∵k2= k1 k1-1 ,∴k1k2=k1+k2,∴y1- 3 x1 ×y2- 3 x2 =y1- 3 x1 +y2- 3 x2 , ∴代入 yi=kxi+m(i=1,2),化简得(k2-2k)x1x2+(k-1)(m- 3)(x1+x2)+m2- 2 3m+3=0, 化简得 8 3k(m- 3)=3(m- 3)2, ∵m≠ 3,∴8 3k=3(m- 3),∴m=8 3k 3 + 3, 直线 MN:y=kx+8 3k 3 + 3,因此,直线 MN 过定点 -8 3 3 , 3 . 当 MN 斜率不存在时,设 M(x1,y1),则 N(x1,-y1),k1=y1- 3 x1 ,k2=-y1- 3 x1 , ∵k2= k1 k1-1 ,∴k1k2=k1+k2,∴y1- 3 x1 ·-y1- 3 x1 =y1- 3 x1 +-y1- 3 x1 ,即 y12 =3+2 3x1,又x12 4 +y12 3 =1,∴x1=0(舍)或 x1=-8 3 3 ,此时 MN 的方程为 x= -8 3 3 ,MN 过定点 -8 3 3 , 3 . 3 解析 (1)设动点 A 的坐标为(x,y), 因为 A 的坐标为(2t2,-2t),所以 x=2t2, y=-2t, 消去参数 t 得:y2=2x. (2)①证明:因为点 B 在轨迹 E 上,且纵坐标为2 t , 所以点 B 的坐标为 2 t2 ,2 t , 当 t=±1 时,直线 AB 的方程为 x=2; 当 t≠±1 时,直线 AB 的斜率为 kAB=yB-yA xB-xA = t 1-t2 , 所以直线 AB 的方程为 y+2t= t 1-t2(x-2t2), 整理得 y= t 1-t2(x-2),所以直线 AB 过定点(2,0). ②因为 A 的坐标为(2t2,-2t),且圆 A 与直线 x=-2 相切, 所以圆 A 的方程为(x-xA)2+(y-yA)2=(xA+2)2, 同理圆 B 的方程为(x-xB)2+(y-yB)2=(xB+2)2, 两圆方程相减得 2(xB-xA)x+2(yB-yA)y+yA2-yB2=4xA-4xB, 将 A(2t2,-2t),B 2 t2 ,2 t 代入并整理得 y= t-1 t (x+1),由题意知 t≠±1, 由①可知直线 AB 的方程为 y= t 1-t2(x-2), 因为 H 是两条直线的交点, 所以两个方程相乘得 y2=-(x-2)(x+1), 整理得 x-1 2 2 +y2=9 4 ,即点 H 的轨迹是以 1 2 ,0 为圆心,3 2 为半径的圆,所以存 在点 P 1 2 ,0 ,满足|HP|=3 2. 4 解析 (1)方法一:|F1F2|=4 3,∴c=2 3,F1(-2 3,0),F2(2 3,0). 由椭圆的定义可得 2a= ( 3+2 3)2+ - 13 2 2 + ( 3-2 3)2+ - 13 2 2 = 121 4 + 25 4 =11 2 +5 2 =8,解得 a=4,∴e=2 3 4 = 3 2 ,b2=16-12=4, ∴椭圆 C 的标准方程为x2 16 +y2 4 =1. 方法二:∵|F1F2|=4 3,∴c=2 3,椭圆 C 的左焦点为 F1(-2 3,0),故 a2-b2 =12, 又点 A 3,- 13 2 在椭圆x2 a2 +y2 b2 =1 上,则 3 b2+12 + 13 4b2 =1,化简得 4b4+23b2 -156=0,得 b2=4,故 a2=16,∴e=2 3 4 = 3 2 ,椭圆 C 的标准方程为x2 16 +y2 4 = 1. (2)证明:由(1)知 M(4,0),N(0,2), 设椭圆上任一点 T(x0,y0),x0≠±4 且 x0≠0,则x02 16 +y02 4 =1. 直线 TM:y= y0 x0-4(x-4),令 x=0,得 yP=-4y0 x0-4 ,∴|PN|=|2+ 4y0 x0-4|. 直线 TN:y=y0-2 x0 x+2,令 y=0,得 xQ=-2x0 y0-2 ,∴|QM|=|4+ 2x0 y0-2|. |PN|·|QM|=|2+ 4y0 x0-4|·|4+ 2x0 y0-2|=|2x0+4y0-8 x0-4 |·|2x0+4y0-8 y0-2 | =4|x02+4y02+4x0y0-8x0-16y0+16 x0y0-2x0-4y0+8 |, 由x02 16 +y02 4 =1 可得 x02+4y02=16,代入上式得|PN|·|QM|=16,故|PN|·|QM|为定 值. [第三次作业] 1 解析 (1)由 e=c a =1 2 可得 a2=4 3b2,又 b= 6 1+1 = 3,∴a2=4,b2=3. 故椭圆的方程为x2 4 +y2 3 =1. (2)由题意知直线 l 方程为 y=k(x-4). 联立 y=k(x-4), x2 4 +y2 3 =1, 得(4k2+3)x2-32k2x+64k2-12=0. 由Δ=(-32k2)2-4(4k2+3)(64k2-12)>0,得 k20,解得 k2<4,即- 2<k<2, 综上所述,实数 k 的取值范围为 -2,- 3 2 ∪ 3 2 ,2 . 4 解析 (1)直线 x+y=1 与 y 轴的交于(0,1)点,∴b=1, 设直线 x+y=1 与椭圆 C 交于点 M(x1,y1),N(x2,y2), 则 x1+x2=3 2 ,y1+y2=1 2 ,又x12 a2 +y12 b2 =1,x22 a2 +y22 b2 =1, 两式相减可得1 a2(x1-x2)(x1+x2)+ 1 b2(y1-y2)(y1+y2)=0, ∴y1-y2 x1-x2 =- b2(x1+x2) a2(y1+y2) ,∴-b2 a2 · 3 2 1 2 =-1,解得 a2=3, ∴椭圆 C 的方程为x2 3 +y2=1. (2)由(1)可得 F1(- 2,0),F2( 2,0),设 A(x3,y3),B(x4,y4), 设直线 l 的方程为 x=my- 2,代入x2 3 +y2=1,可得(m2+3)y2-2 2my-1=0, 则 y3+y4=2 2m m2+3 ,y3y4= -1 m2+3 , |y3-y4|= (y3+y4)2-4y1y2=2 3· m2+1 m2+3 , ∴S△ABF2=1 2|F1F2|·|y3-y4|= 2·|y3-y4|=2 6· m2+1 m2+3 = 2 6 m2+1+ 2 m2+1 ≤ 2 6 2 2 = 3, 当且仅当 m2+1= 2 m2+1 ,即 m=±1 时△ABF2 面积最大, 此时直线 l 的方程为 x-y+ 2=0 或 x+y+ 2=0. 备选题 1 解析 (1)证明:设直线 AB:y=kx+m(m≠0),代入x2 2 +y2=1,得(1+2k2)x2 +4kmx+2(m2-1)=0. 令Δ=16m2k2-8(1+2k2)(m2-1)>0,得 m20,又|AB|= 1+k2|x1-x2|,原点 O 到直线 AB 的距离 d= |m| 1+k2 , 连接 OA,OB,所以 S△OAB=1 2|AB|·d=1 2|m| - 4km 1+2k2 2 -4·2(m2-1) 1+2k2 = 2|m| 1+2k2 · 1+2k2-m2= 2|m| 4m2 · 3m2= 6 4 , 所以 S△ABC=3S△OAB=3 6 4 (定值). 当直线 AB 的斜率不存在时,因为 O 为△ABC 的重心,所以 C 为椭圆的左、右 顶点,不妨设 C 为椭圆的左顶点,则 C(- 2,0),x1+x2=-x3= 2,x1=x2= 2 2 ,可取 A 2 2 , 3 2 ,B 2 2 ,- 3 2 ,则 S△ABC=1 2 × 3×3 2 2 =3 6 4 . 综上,△ABC 的面积为定值,定值为3 6 4 . 2 分析 (1)由题意可得 b,设 F1(-c,0),运用直线和圆相切的条件,可得bc a = 3 2 , 结合 a,b,c 的关系,解得 a,c,进而得到椭圆方程; (2)设 M(x1,y1),N(x2,y2),将 y=kx+m 代入x2 4 +y2 3 =1,结合直线和椭圆相切 的条件是判别式为 0,解得 M 的坐标,可得△F1F2M 的面积 S1,再由直线和圆 相切的条件,解方程可得 N 的坐标,求得 Q 的坐标,计算△QF2N 的面积为 S2, 求得(m-k)S2 S1 的表达式,化简后运用基本不等式即可得证. 解析 (1)由题可知 b= 3. ① 设 F1(-c,0),则由 BF1 与圆相切时 r= 3 2 得bc a = 3 2 ,即 c=a 2. ② 将①②代入 a2=b2+c2 解得 a=2. 所以 C1 的方程为x2 4 +y2 3 =1. (2)设 M(x1,y1),N(x2,y2), 将 y=kx+m 代入x2 4 +y2 3 =1 得(4k2+3)x2+8kmx+4m2-12=0, 由直线 l 与椭圆 C1 相切得Δ=0 即 m2=4k2+3,且 x1=-4km 4k2+3 , y1= 3m 4k2+3 , 则△F1F2M 的面积 S1=1 2|F1F2|·y1= 3m 4k2+3. 由直线 l 与圆 C2 相切,得直线 ON:y=-1 kx,与 y=kx+m 联立得 x2=-km k2+1 , y2= m k2+1. 直线 l:y=kx+m(k>0,m>0)与 x 轴交于点 Q,则 Q -m k ,0 . 则△QF2N 的面积 S2=1 2|QF2|·y2=m(k+m) 2k(k2+1) , 从而(m-k)S2 S1 = m(k+m)(m-k) 2k(k2+1) 3m 4k2+3 =2k+ 3 2k ≥2 3(当且仅当 k= 3 2 时等号 成立), 所以(m-k)S2 S1 的最小值为 2 3. 评说 本题考查椭圆和圆的方程和运用,考查直线和圆的位置关系、直线和椭圆 的位置关系,考查方程思想和运算能力,属于中档题.求最值时,常用的方法有: 二次函数法,导数法,基本不等式法. 3 分析 (1)依题意列出关于 a,b 的方程组,求得 a,b,进而可得到椭圆方程; (2)联立直线和椭圆方程得到(3+5k2)x2+20kx+5=0,要使以|AB|为直径的圆过 椭圆 C 的左顶点 D(- 5,0),则DA→ ·DB→ =0,结合韦达定理可得到参数值. 解析 (1)直线x a +y b =1 的一般方程为 bx+ay-ab=0. 依题意 2ab=2 15, ab a2+b2 = 30 4 ,解得 a= 5, b= 3, 故椭圆 C 的方程为x2 5 +y2 3 =1. (2)假若存在这样的直线 l, 当斜率不存在时,以|AB|为直径的圆显然不经过椭圆 C 的左顶点, 所以可设直线 l 的斜率为 k,则直线 l 的方程为 y=kx+2. 由 y=kx+2, 3x2+5y2=15, 得(3+5k2)x2+20kx+5=0. 由Δ=400k2-20(3+5k2)>0,得 k∈ -∞,- 5 5 ∪ 5 5 ,+∞ . 记 A,B 的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2), 则 x1+x2=- 20k 3+5k2 ,x1x2= 5 3+5k2 , 而 y1y2=(kx1+2)(kx2+2)=k2x1x2+2k(x1+x2)+4. 要使以|AB|为直径的圆过椭圆 C 的左顶点 D(- 5,0),则DA→ ·DB→ =0, 即 y1y2+(x1+ 5)(x2+ 5)=(k2+1)x1x2+(2k+ 5)(x1+x2)+9=0, 所以(k2+1) 5 3+5k2 -(2k+ 5) 20k 3+5k2 +9=0, 整理解得 k=2 5 5 或 k=8 5 5 ,满足Δ>0, 所以存在过点 P 的直线 l,使 l 与椭圆 C 交于 A,B 两点,且以|AB|为直径的圆 过椭圆 C 的左顶点,直线 l 的方程为 y=2 5 5 x+2 或 y=8 5 5 +2. 评说 本题主要考查直线与圆锥曲线位置关系,所使用方法为韦达定理法,因直 线的方程是一次的,圆锥曲线的方程是二次的,故直线与圆锥曲线的问题常转化 为方程组关系问题,最终转化为一元二次方程问题,故用韦达定理及判别式是解 决圆锥曲线问题的重点方法之一,尤其是弦中点问题,弦长问题,可用韦达定理 直接解决,但应注意不要忽视判别式的作用. 4 分析 (1)设 Q(x,y),P(x0,y0),由平面向量的知识可得 x0=2x, y0=2y+2, 再由点 P 在曲线 y= 1 16x2+2 上代入即可得解; (2)分直线 AB 的斜率是否存在讨论;当直线 AB 的斜率存在时,设直线 AB 的方 程为 y=kx+3,A(x1,y1),B(x2,y2),联立方程,利用韦达定理可得 kAE+kBE =0,即可得证. 解析 (1)设 Q(x,y),P(x0,y0),由MQ→ =1 2MP→ 可得(x,y+2)=1 2(x0,y0+2), 所以 x=1 2x0, y+2=y0+2 2 , 即 x0=2x, y0=2y+2. 因为点 P 在曲线 y= 1 16x2+2 上, 所以 y0= 1 16x02+2 即 2y+2= 1 16 ·(2x)2+2,整理得 x2=8y. 所以曲线 C 的方程为 x2=8y. (2)证明:当直线 AB 的斜率不存在时,直线 AB 与抛物线仅有一个交点,不符合 题意; 当直线 AB 的斜率存在时,设直线 AB 的方程为 y=kx+3,A(x1,y1),B(x2,y2), 由 y=kx+3, x2=8y, 消去 y 得 x2-8kx-24=0,Δ=64k2+96>0, 可知 x1+x2=8k,x1·x2=-24, 直线 AE,BE 的 斜 率 之 和 为 kAE + kBE = y1+3 x1 +y2+3 x2 =kx1+6 x1 + kx2+6 x2 = 2kx1x2+6(x1+x2) x1x2 =-48k+48k -24 =0, 故 AE,BE 的倾斜角互补,所以∠AED=∠BED,所以∠AEB=2∠AED. 评说 本题考查了轨迹方程的求解、直线与抛物线的综合应用,考查了转化化归 思想与运算求解能力,属于中档题. 5 解析 (1)由题可知,A(0,1),F(c,0),则直线 AF 的方程为x c +y=1,即 x+ cy-c=0. 因为直线 AF 与圆 M:x2+y2-6x-2y+7=0 相切,即与圆 M:(x-3)2+(y-1)2 =3 相切,该圆的圆心为(3,1),r= 3, 则 3=|3b+c-bc| b2+c2 =3 a ⇒a= 3, 故椭圆的标准方程为x2 3 +y2=1. (2)证明:因为不过点 A 的动直线 l 与椭圆 C 相交于 P,Q 两点,且 AP⊥AQ,即 直线 AP 与坐标轴不垂直也不平行. 由 A(0,1)可设直线 AP 的方程为 y=kx+1,则直线 AQ 的方程为 y=-1 kx+1. 联立 x2 3 +y2=1, y=kx+1, 消去 y 并整理得(1+3k2)x2+6kx=0,解得 x=0 或- 6k 1+3k2 , 因此点 P 的坐标为 - 6k 1+3k2 ,- 6k2 1+3k2 +1 ,即 - 6k 1+3k2 ,1-3k2 1+3k2 . 将上式中的 k 换成-1 k ,得点 Q 6k 3+k2 ,k2-3 3+k2 , 所以直线 l 的斜率为 k2-3 3+k2 -1-3k2 1+3k2 6k 3+k2 + 6k 1+3k2 =k2-1 4k , 即直线 l 的方程为 y=k2-1 4k x- 6k 3+k2 +k2-3 3+k2 , 化简并整理得 y=k2-1 4k x-1 2 , 故直线 l 恒过定点 0,-1 2 . 6 分析 (1)选①,可以用直接法求轨迹方程,选②,可以用待定系数法求轨迹方 程,选③,可以用代入法求轨迹方程; (2)设 Q(0,y0),当 l′斜率不存在时,y0=0,当 l′斜率存在时,求出 y0= 3k 1+4k2 = 3 1 k +4k ,得到-3 4 ≤y00 恒成立,x1+x2= 8k2 1+4k2 , 设线段 MN 的中点为 G(x3,y3), 则 x3=x1+x2 2 = 4k2 1+4k2 ,y3=k(x3-1)=- k 1+4k2 , 所以线段 MN 的垂直平分线方程为: y+ k 1+4k2 =-1 k x- 4k2 1+4k2 , 令 x=0,得 y0= 3k 1+4k2 = 3 1 k +4k , 当 km2-3. 设 M(x1,y1),N(x2,y2),∴x1+x2=-8km 3+4k2 ,x1x2=4m2-12 3+4k2 . y1y2=(kx1+m)(kx2+m)=k2x1x2+km(x1+x2)+m2=3m2-12k2 3+4k2 . ∵OM→ ·ON→ =0, ∴4m2-12 3+4k2 +3m2-12k2 3+4k2 =0, ∴7m2-12k2-12=0. 又 l 与圆 x2+y2=3 相切,∴ 3= |m| 1+k2 , ∴m2=3+3k2,∴21+21k2-12k2-12=0, ∴k2=-1,显然不成立,∴在圆上不存在这样的点 P 使其成立. 8 解析 (1)设 P(x,y),A(m,0),B(0,n). ∵BP→=3PA→,∴(x,y-n)=3(m-x,-y)=(3m-3x,-3y),即 x=3m-3x, y-n=-3y. ∴ m=4 3x, n=4y. 又|AB|=4,∴m2+n2=16. 从而16x2 9 +16y2=16. ∴曲线 C 的方程为x2 9 +y2=1. (2)由题意可知,直线 DM 的斜率存在且不为 0. 故可设直线 DM 的方程为 y=kx+1,由对称性,不妨设 k>0, 由 y=kx+1, x2+9y2-9=0, 消去 y 得(1+9k2)x2+18kx=0, 则|DM|= 1+k2 18k 1+9k2 , 将式子中的 k 换成-1 k ,得|DN|=18 1+k2 k2+9 . S△DMN=1 2|DM||DN|=1 2 ·18k k2+1 1+9k2 ·18 k2+1 k2+9 =162(k3+k) 9k4+82k2+9 = 162 k+1 k 82+9 k2+ 1 k2 , 设 k+1 k =t,则 t≥2. 故 S△DMN= 162t 9t2+64 = 162 9t+64 t ≤ 162 2 9×64 =27 8 ,取等号的条件为 9t=64 t 即 t=8 3 , 即 k+1 k =8 3 ,即 k=4± 7 3 时,S△DMN 取得最大值27 8 . 9 解析 (1)设动圆 I 的半径为 r,由题意可知,点 I(x,y)满足|IC|=6-r,|IM|= r. 所以|IC|+|IM|=6>4 2. 由椭圆的定义知点 I 的轨迹为以 C,M 为左、右焦点的椭圆,且其长半轴长 a=3, 半焦距 c=2 2, 可得短半轴长 b=1,故轨迹 E 的方程为x2 9 +y2=1. (2)当直线 l 的斜率不存在时,A(0,1),B(0,-1)或 A(0,-1),B(0,1),此时 |AB|=2. 当直线 l 的斜率存在时,设直线 l 的方程为 y=kx+2, 由 y=kx+2, x2 9 +y2=1,消去 y,得(1+9k2)x2+36kx+27=0, 由Δ=(36k)2-108(1+9k2)>0 得 k2>1 3. 设 A(x1,y1),B(x2,y2),可得 x1+x2=- 36k 1+9k2 ,x1x2= 27 1+9k2 , |AB| = 1+k2 |x1 - x2| = 1+k2 · - 36k 1+9k2 2 -4· 27 1+9k2 = 6 3 (1+k2)(3k2-1) 1+9k2 , 令 1+9k2=t,则 t>4, |AB|=2 1+4 t -32 t2 =2 -32· 1 t 2 +4·1 t +1,1 t ∈ 0,1 4 ,当1 t = 1 16 ,即 k=± 15 3 时,有|AB|max=3 2 2 . 综上,|AB|的最大值为3 2 2 . 10 解析 (1)设直线 AP 的斜率为 k,k= x2-1 4 x+1 2 =x-1 2 , 因为-1 2n2.① 设 A(x1,y1),B(x2,y2),则 x1+x2= -8kn 4k2+1 ,② x1x2=4(n2-1) 4k2+1 .③ 由PA→·PB→=0,得(x1,y1-1)·(x2,y2-1)=0,又 y1=kx1+n,y2=kx2+n, 所以(k2+1)x1x2+k(n-1)(x1+x2)+(n-1)2=0,④ 由②③④得 n=1(舍)或 n=-3 5 ,满足①. 此时 l 的方程为 y=kx-3 5 ,故直线 l 过定点 0,-3 5 . 12 解析 (1)由题意可得, e=c a = 3 2 , |b+4| 2 =3, a2=b2+c2, 解得 a=4, b=2, 所以椭圆 C 的方程为x2 16 +y2 4 =1. (2)证明:易知直线 l 的斜率恒小于 0,设直线 l 的方程为 y+2=k(x-4),k0. 设 A(x1,y1),B(x2,y2),则有 y1+y2=-2 3m m2+4 ,y1y2=- 1 m2+4 ,|AB|= 1+m2|y1 - y2| = 1+m2 (y1+y2)2-4y1y2 = 1+m2 · -2 3m m2+4 2 + 4 m2+4 = 4(m2+1) m2+4 . 由 OG∥AB,可知直线 OG 的方程为 x=my,由 x2 4 +y2=1, x=my, 得 y2= 4 m2+4. 则|OG|2=x2+y2=(m2+1)y2=4(m2+1) m2+4 ,故 |AB| |OG|2 =1. 综上, |AB| |OG|2 为定值,且定值为 1. 14 解析 (1)因为椭圆经过点(0, 3),所以 b= 3. 又因为 e=1 2 ,所以c a =1 2. 又 c2=a2-b2,解得 a=2,c=1, 所以椭圆 C 的方程为x2 4 +y2 3 =1. (2)证明:设 P,M,N 三点坐标分别为(xP,yP),(xM,yM),(xN,yN). 设直线 PM,PN 的斜率分别为 k1,k2, 则直线 PM 的方程为 y-yP=k1(x-xp), 由 x2 4 +y2 3 =1, y-yP=k1(x-xP) 消去 y,得(3+4k12)x2-8k1(k1xP-yP)x+4k12xP2-8k1xPyP +4yP2-12=0, 由根与系数关系可得 xM+xP=8k1(k1xP-yP) 3+4k12 , 故 xM=8k1(k1xP-yP) 3+4k12 -xP=4k12xP-8k1yP-3xP 3+4k12 , 同理可得 xN+xP=8k2(k2xP-yP) 3+4k22 . 又 k1·k2=-3 4 , 故 xN+xP= 8 - 3 4k1 - 3 4k1 xP-yP 3+4 - 3 4k1 2 =6xP+8k1yP 4k12+3 , 则 xN=6xP+8k1yP 3+4k12 -xP =-4k12xP-8k1yP-3xP 3+4k12 =-xM, 从而 xN+xM=0, 即 M,N 两点的横坐标之和为常数.

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