2023届高三数学一轮复习高考圆锥曲线中点弦问题 讲义 (含答案)

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2023届高三数学一轮复习高考圆锥曲线中点弦问题 讲义 (含答案)

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圆锥曲线中点弦问题
题型识别:弦中点,斜率积用点差
若,是椭圆上不重合的两点,点为的中点,的值为定值么?
答题模版
第一步:若,是椭圆上不重合的两点,则,
第二步:两式相减得,
第三步:是直线的斜率,是线段的中点,化简可得
类型1 求中点弦直线斜率或方程
典例1:已知椭圆:,为坐标原点,作斜率为的直线交椭圆于,两点,线段的中点为,直线与的夹角为,且,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】由题意知,设,,,则,,将,两点坐标代入椭圆方程,两式相减得,则,设直线的倾斜角为,则,设直线的倾斜角为,则,则,解得.
对点训练
1.已知是直线被椭圆所截得线段的中点,则直线的方程是
A. B. C. D.
2.已知双曲线与不过原点且不平行于坐标轴的直线相交于两点,线段的中点为,设直线的斜率为,直线的斜率为,则( )
A. B. C. D.
3.已知双曲线上存在两点M,N关于直线对称,且MN的中点在抛物线上,则实数m的值为( )
A.4 B.-4 C.0或4 D.0或-4
类型2 求曲线的标准方程
典例2:已知椭圆的左右焦点分别为,过左焦点作斜率为2的直线与椭圆交于两点,的中点是,为坐标原点,若直线的斜率为,则的值是( )
A.2 B. C. D.
【答案】D
【解析】设A(x1,y1),B(x2,y2),则,1,两式相减可得(x1﹣x2)(x1+x2)(y1﹣y2)(y1+y2)=0,∵P为线段AB的中点,∴2xp=x1+x2,2yp=y1+y2,∴ ,又kAB=2,∴,即,∴
对点训练
1.椭圆与直线交于、两点,过原点与线段中点的直线的斜率为,则的值为( )
A. B. C. D.
2.若双曲线的中心为原点,是双曲线的焦点,过的直线与双曲线相交于,两点,且的中点为则双曲线的方程为( )
A. B. C. D.
3.已知抛物线C的顶点为原点,焦点在x轴上,直线y=x与抛物线C交于A,B两点,若P(2,2)为AB的中点,则抛物线C的方程为( )
B. C. D.
类型三 点差法求离心率
典例3:已知A,B是椭圆E:的左、右顶点,M是E上不同于A,B的任意一点,若直线AM,BM的斜率之积为,则E的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】由题意方程可知,,设,则 ,,整理得:,①又,得,即,②联立①②,得,即,解得.
对点训练
1.设椭圆的两焦点为,若椭圆上存在点,使,则椭圆的离心率的取值范围为( ).
A. B. C. D.
2.经过双曲线的右焦点,倾斜角为的直线与双曲线的右支有且只有一个交点,则此双曲线离心率的取值范围是( )
A.[2,+∞) B.(1,2) C.(1,2] D.(2,+∞)
3.已知双曲线的两条渐近线分别为与,与为上关于原点对称的两点,为上一点且,则双曲线离心率的值为( )
A. B. C. D.
综合训练
1.已知 ,,,其中,是常数且,若的最小值是,满足条件的点是椭圆 一弦的中点,则此弦所在的直线方程为( )
A. B. C. D.
2.已知椭圆的右焦点为,离心率,过点的直线交椭圆于两点,若中点为,则直线的斜率为( )
A.2 B. C. D.
3.已知双曲线上有不共线的三点,且的中点分别为,若的斜率之和为-2,则 ( )
A.-4 B. C.4 D.6
4.若双曲线的中心为原点,是双曲线的焦点,过F直线l与双曲线交于M,N两点,且MN的中点为,则双曲线的方程为
A. B. C. D.
5.椭圆mx2+ny2=1与直线y=1-x交于M,N两点,过原点与线段MN中点所在直线的斜率为,则的值是( )
A. B. C. D.
6.中心为原点,一个焦点为F(0,5)的椭圆,截直线y=3x-2所得弦中点的横坐标为,则该椭圆方程为( )
A. B.
C. D.
7.已知椭圆的左、右顶点分别为A,B,点M为椭圆C上异于A,B的一点,直线AM和直线BM的斜率之积为,则椭圆C的离心率为( )
A. B. C. D.
8.已知椭圆,的一条弦所在的直线方程是,弦的中点坐标是,则椭圆的离心率是( )
A. B. C. D.
圆锥曲线中点弦问题解析
题型识别:弦中点,斜率积用点差
若,是椭圆上不重合的两点,点为的中点,的值为定值么?
答题模版
第一步:若,是椭圆上不重合的两点,则,
第二步:两式相减得,
第三步:是直线的斜率,是线段的中点,化简可得
类型1 求中点弦直线斜率或方程
典例1:已知椭圆:,为坐标原点,作斜率为的直线交椭圆于,两点,线段的中点为,直线与的夹角为,且,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】由题意知,设,,,则,,将,两点坐标代入椭圆方程,两式相减得,则,设直线的倾斜角为,则,设直线的倾斜角为,则,则,解得.
对点训练
1.已知是直线被椭圆所截得线段的中点,则直线的方程是
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】设直线和圆锥曲线交点为,,,,其中点坐标为,当斜率不存在时,显然不成立,设,分别代入圆锥曲线的解析式,并作差,利用平方差公式对结果进行因式分解,得,得,,所以,即:.
2.已知双曲线与不过原点且不平行于坐标轴的直线相交于两点,线段的中点为,设直线的斜率为,直线的斜率为,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
设直线l的方程为,代入双曲线方程,得到,得到,设,则,则,故,故选A.
3.已知双曲线上存在两点M,N关于直线对称,且MN的中点在抛物线上,则实数m的值为( )
A.4 B.-4 C.0或4 D.0或-4
【答案】D
【解析】∵MN关于y=x+m对称∴MN垂直直线y=x+m,MN的斜率﹣1,
MN中点P(x0,x0+m)在y=x+m上,且在MN上
设直线MN:y=﹣x+b,∵P在MN上,∴x0+m=﹣x0+b,∴b=2x0+m
由消元可得:2x2+2bx﹣b2﹣3=0
△=4b2﹣4×2(﹣b2﹣3)=12b2+12>0恒成立,
∴Mx+Nx=﹣b,∴x0=﹣,∴b=
∴MN中点P(﹣,m)
∵MN的中点在抛物线y2=9x上,
∴∴m=0或m=﹣4
类型2 求曲线的标准方程
典例2:已知椭圆的左右焦点分别为,过左焦点作斜率为2的直线与椭圆交于两点,的中点是,为坐标原点,若直线的斜率为,则的值是( )
A.2 B. C. D.
【答案】D
【解析】设A(x1,y1),B(x2,y2),则,1,两式相减可得(x1﹣x2)(x1+x2)(y1﹣y2)(y1+y2)=0,∵P为线段AB的中点,∴2xp=x1+x2,2yp=y1+y2,∴ ,又kAB=2,∴,即,∴
对点训练
1.椭圆与直线交于、两点,过原点与线段中点的直线的斜率为,则的值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】设点,,联立,得:, .,=.设是线段的中点,∴().∴直线的斜率为.则,代入①满足△>0(>0,>0).
2.若双曲线的中心为原点,是双曲线的焦点,过的直线与双曲线相交于,两点,且的中点为则双曲线的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由题意设该双曲线的标准方程为,,则且,则,即,则,即,则,所以,即该双曲线的方程为.
3.已知抛物线C的顶点为原点,焦点在x轴上,直线y=x与抛物线C交于A,B两点,若P(2,2)为AB的中点,则抛物线C的方程为( )
B. C. D.
【答案】A
【解析】设抛物线方程为,直线与抛物线方程联立求得,∴xA+xB=2p,∵xA+xB=2×2=4,∴p=2,∴抛物线C的方程为.
类型三 点差法求离心率
典例3:已知A,B是椭圆E:的左、右顶点,M是E上不同于A,B的任意一点,若直线AM,BM的斜率之积为,则E的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】由题意方程可知,,设,则 ,,整理得:,①又,得,即,②联立①②,得,即,解得.
对点训练
1.设椭圆的两焦点为,若椭圆上存在点,使,则椭圆的离心率的取值范围为( ).
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】当P是椭圆的上下顶点时,最大,则椭圆的离心率的取值范围为.
2.经过双曲线的右焦点,倾斜角为的直线与双曲线的右支有且只有一个交点,则此双曲线离心率的取值范围是( )
A.[2,+∞) B.(1,2) C.(1,2] D.(2,+∞)
【答案】A
【解析】已知双曲线的右焦点为F,若过点F且倾斜角为60°的直线与双曲线的右支有且只有一个交点,则该直线的斜率的绝对值小于等于渐近线的斜率,∴,离心率e2,∴e≥2,故选:A
3.已知双曲线的两条渐近线分别为与,与为上关于原点对称的两点,为上一点且,则双曲线离心率的值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】设直线的方程为,则直线的方程为,设点、,则点,,,,即,即,,解得,故选:B.
综合训练
1.已知 ,,,其中,是常数且,若的最小值是,满足条件的点是椭圆 一弦的中点,则此弦所在的直线方程为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】因为 ,,, 为正数,,, 的最小值是 ,所以 的最小值是 ,所以 ,满足 时取最小值,此时最小值为 ,得:,又:,所以,,.设以 为中点的弦交椭圆 于 ,,由中点坐标公式知 ,,把 , 分别代入 ,得 两式相减得 ,所以 .所以此弦所在的直线方程为 ,即 .
2.已知椭圆的右焦点为,离心率,过点的直线交椭圆于两点,若中点为,则直线的斜率为( )
A.2 B. C. D.
【答案】C
【解析】由题得.设,由题得,所以,两式相减得,所以,所以,所以.
3.已知双曲线上有不共线的三点,且的中点分别为,若的斜率之和为-2,则 ( )
A.-4 B. C.4 D.6
【答案】A
【解析】设,则,,,两式相减,得,即,即,同理,得,所以.
4.若双曲线的中心为原点,是双曲线的焦点,过F直线l与双曲线交于M,N两点,且MN的中点为,则双曲线的方程为
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】根据题意,是双曲线的焦点,则双曲线的焦点在x轴上,设双曲线的方程为,且,,直线MN过焦点F,则,则有,变形可得,,,,又由,且,,变形可得:,又由,则,解可得:,,则要求双曲线的方程为:.
5.椭圆mx2+ny2=1与直线y=1-x交于M,N两点,过原点与线段MN中点所在直线的斜率为,则的值是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】设,设中点为,直线的斜率为,直线的斜率为.由于在椭圆上,故,两式相减得,化简为,即.
6.中心为原点,一个焦点为F(0,5)的椭圆,截直线y=3x-2所得弦中点的横坐标为,则该椭圆方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】由已知得c=5,设椭圆的方程为,联立得,消去y得(10a2-450)x2-12(a2-50)x+4(a2-50)-a2(a2-50)=0,设直线y=3x-2与椭圆的交点坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),由根与系数关系得x1+x2=,由题意知x1+x2=1,即=1,解得a2=75,所以该椭圆方程为.
7.已知椭圆的左、右顶点分别为A,B,点M为椭圆C上异于A,B的一点,直线AM和直线BM的斜率之积为,则椭圆C的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】由已知得,设,由题设可得,,所以.因为,所以,则,所以.
8.已知椭圆,的一条弦所在的直线方程是,弦的中点坐标是,则椭圆的离心率是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】显然 在椭圆内,设直线与椭圆的交点为,由是的中点有:,将两点的坐标代入椭圆方程得:, 。两式相减得:,即,所以有,即所以,则椭圆的离心率为: .

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