2023届高考数学专题练——专题22 几何意义和性质优化解析几何解题(含解析)

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2023届高考数学专题练——专题22 几何意义和性质优化解析几何解题(含解析)

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专题22几何意义和性质优化解析几何解题
[高考定位] 直线与圆的方程问题单独考查的概率较小,多作为条件结合圆锥曲线进行综合命题.直线和圆的位置关系为高考命题的热点,需重点关注,相关试题的难度为中等偏下,多以选择题或填空题的形式出现.
考点一 直线的方程及应用
[核心提炼]
1.直线方程的5种形式
(1)点斜式:y-y1=k(x-x1).
(2)斜截式:y=kx+b.
(3)两点式:=(x1≠x2,y1≠y2).
(4)截距式:+=1(a≠0,b≠0).
(5)一般式:Ax+By+C=0(A,B不同时为0).
2.3种距离公式
(1)A(x1,y1),B(x2,y2)两点间的距离:
|AB|=.
(2)点到直线的距离:d=[其中点P(x0,y0),直线方程:Ax+By+C=0].
(3)两平行直线间的距离:d=(其中两平行线方程分别为l1:Ax+By+C1=0,l2:Ax+By+C2=0).
3.两条直线平行与垂直的判定
若两条不重合的直线l1,l2的斜率k1,k2存在,则l1∥l2 k1=k2,l1⊥l2 k1k2=-1.若给出的直线方程中存在字母系数,则要考虑斜率是否存在.
[规律方法] 解决直线方程问题应注意的问题
(1)求解两条直线平行的问题时,在利用A1B2-A2B1=0建立方程求出参数的值后,要注意代入检验,排除两条直线重合的可能性.
(2)要注意几种直线方程的局限性.点斜式、两点式、斜截式要求直线不能与x轴垂直.截距式方程不能表示过原点的直线,也不能表示垂直于坐标轴的直线.
(3)求直线方程要考虑直线斜率是否存在.
考点二 圆的方程及其应用
[核心提炼]
1.圆的标准方程
当圆心为(a,b),半径为r时,其标准方程为(x-a)2+(y-b)2=r2,特别地,当圆心在原点时,方程为x2+y2=r2.
2.圆的一般方程
x2+y2+Dx+Ey+F=0,其中D2+E2-4F>0,表示以为圆心,为半径的圆.
[规律方法] 求圆的方程的两种方法
(1)直接法:利用圆的性质,直线与圆、圆与圆的位置关系,数形结合直接求出圆心坐标、半径,进而求出圆的方程.
(2)待定系数法:先设出圆的方程,再由条件构建系数满足的方程(组)求得各系数,进而求出圆的方程.
其中待定系数法还常用来解决以下问题:
①求函数解析式;②求数列的通项或前n项和;③求椭圆、双曲线、抛物线的标准方程.
考点三 直线与圆、圆与圆的位置关系
[核心提炼]
1.直线与圆的位置关系的判断
(1)几何法:把圆心到直线的距离 d和半径r的大小加以比较;d<r 相交;d=r 相切;d>r 相离.
(2)代数法:将圆的方程和直线的方程联立起来组成方程组,消元后得到一元二次方程,利用判别式Δ来讨论位置关系:Δ>0 相交;Δ=0 相切;Δ<0 相离.
2.圆与圆的位置关系的判断
(1)d>r1+r2 两圆外离.
(2)d=r1+r2 两圆外切.
(3)|r1-r2|<d<r1+r2 两圆相交.
(4)d=|r1-r2|(r1≠r2) 两圆内切.
(5)0≤d<|r1-r2|(r1≠r2) 两圆内含.
[规律方法] 解决直线与圆、圆与圆位置关系的方法
(1)讨论直线与圆及圆与圆的位置关系时,要注意数形结合,充分利用圆的几何性质寻找解题途径,减少运算量.
(2)圆上的点与圆外点的距离的最值问题,可以转化为圆心到点的距离问题;圆上的点与直线上点的距离的最值问题,可以转化为圆心到直线的距离问题;圆上的点与另一圆上点的距离的最值问题,可以转化为圆心到圆心的距离问题.
椭圆、双曲线、抛物线
[高考定位] 圆锥曲线为高考考查的热点,题目设置一般为“一大一小”或“一大二小”的形式.小题多考查圆锥曲线的标准方程与简单性质;解答题作为压轴题考查直线与圆锥曲线的位置关系、定点、定值、范围和探索性问题,难度较大.
[规律方法]
求解圆锥曲线标准方程的方法是“先定型,后计算”.
(1)定型:指定类型,也就是确定圆锥曲线的焦点位置,从而设出标准方程.
(2)计算:利用待定系数法求出方程中的a2,b2或p.另外,当焦点位置无法确定时,常设抛物线为y2=2ax或x2=2ay(a≠0),常设椭圆为mx2+ny2=1(m>0,n>0,且m≠n),常设双曲线为mx2-ny2=1(mn>0).
考点二 圆锥曲线的几何性质
[核心提炼]
1.椭圆、双曲线中,a,b,c之间的关系
(1)在椭圆中:a2=b2+c2,离心率为e==.
(2)在双曲线中:c2=a2+b2,离心率为
e== .
2.双曲线-=1(a>0,b>0)的渐近线方程为y=±x.注意离心率e与渐近线的斜率的关系.
[规律方法]
圆锥曲线几何性质的应用
(1)分析圆锥曲线中a,b,c,e各量之间的关系是求解问题的关键.
(2)确定椭圆和双曲线的离心率的值及范围,其关键就是建立一个关于a,b,c的方程(组)或不等式(组),再根据a,b,c的关系消掉b得到a,c的关系式.建立关于a,b,c的方程(组)或不等式(组),要充分利用椭圆和双曲线的几何性质.
考点三 直线与圆锥曲线
[核心提炼]
1.判断直线与圆锥曲线公共点的个数或求交点问题的两种常用方法
(1)代数法:联立直线与圆锥曲线方程可得到一个关于x,y的方程组,消去y(或x)得一元方程,此方程根的个数即为交点个数,方程组的解即为交点坐标.
(2)几何法:画出直线与圆锥曲线,根据图形判断公共点的个数.
2.弦长公式
斜率为k的直线l与圆锥曲线C的两交点为P(x1,y1),Q(x2,y2),
则|PQ|=|x1-x2|.=,
或|PQ|=|y1-y2| =(k≠0).
3.弦的中点
圆锥曲线C:f(x,y)=0的弦为PQ.若P(x1,y1),Q(x2,y2),中点M(x0,y0),则x1+x2=2x0,y1+y2=2y0.
[规律方法]
解决直线与圆锥曲线位置关系问题的步骤
(1)设方程及点的坐标.
(2)联立直线方程与曲线方程得方程组,消元得方程(注意二次项系数是否为零).
(3)应用根与系数的关系及判别式.
(4)结合已知条件、中点坐标公式、斜率公式及弦长公式求解.
【题型分类】
一.圆锥曲线定义与几何意义结合
二.余弦定理在圆锥曲线中的应用
三.圆锥曲线定义的灵活应用
四.圆锥曲线几何意义与不等式练习
五.向量几何意义与圆锥曲线
六.三角形的心在圆锥曲线中
七.斜率的几何意义问题
八.阿波罗尼斯圆的应用
【题型方法总结】
一.圆锥曲线定义与几何意义结合
例1.已知点是抛物线上的一动点,为抛物线的焦点,是圆:上一动点,则的最小值为( )
A.3 B.4 C.5 D.6
练习1.如图,分别为双曲线的左、右焦点,过点作直线,使直线与圆相切于点P,设直线交双曲线的左右两支分别于A、B两点(A、B位于线段 上),若,则双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
二.余弦定理在圆锥曲线中的应用
例2.如图,已知椭圆的左、右焦点分别为是椭圆C上一点,O为坐标原点,若,且,则椭圆C的离心率是
A. B. C. D.
三.圆锥曲线定义的灵活应用
例3. 设点是以,为左、右焦点的双曲线右支上一点,且满足,直线与圆有且只有一个公共点,则双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
练习1.已知双曲线的左右焦点分别为,,以原点为圆心,为半径的圆与双曲线的右支相交于,两点,若四边形为菱形,则双曲线的离心率为( ).
A. B. C. D.
四.圆锥曲线几何意义与不等式练习
例4. 已知为双曲线:(,)左支上一点,,分别为的左、右焦点,为虚轴的一个端点,若的最小值为,则的离心率为( )
A. B. C. D.
练习1.直线l过抛物线的焦点且与抛物线交于A,B两点,则的最小值是
A.10 B.9 C.8 D.7
练习2.已知点,抛物线,为抛物线的焦点,为抛物线的准线,为抛物线上一点,过作,点为垂足,过作的垂线,与交于点,则的最小值为( )
A. B. C. D.
五.向量几何意义与圆锥曲线
例5.过双曲线右焦点的直线交两渐近线于、两点,若,为坐标原点,且内切圆半径为,则该双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
练习1.为双曲线右支上一点,分别是双曲线的左、右焦点,且,直线交轴于点.若的内切圆的半径为,则双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
练习2.如图,抛物线,圆,圆与轴相切,过的焦点的直线从上至下依此交,于,且,为坐标原点,则在方向上的投影为( )
A.2 B.4 C.6 D.8
练习3.已知F1,F2分别为椭圆(a>b>0)的左、右焦点,P为椭圆上一点,O为坐标原点,且(+)·=0,||=2||,则该椭圆的离心率为
A. B. C. D.
六.三角形的心在圆锥曲线中
例6.平面直角坐标系中,双曲线的渐近线与抛物线交于点.若的垂心为的焦点,则的离心率为_______________
练习1.已知,为曲线的左、右焦点,点为曲线与曲线,在第一象限的交点,直线为曲线在点处的切线,若的内心为点,直线与直线交于点,则点横坐标为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
练习2. .已知椭圆:的左、右焦点分别为,,如图是过且垂直于长轴的弦,则的内切圆半径是________.
七.斜率的几何意义问题
例7.已知在平面直角坐标系xOy中,椭圆的左、右顶点分别为.直线l:交椭圆于P,Q两点,直线和直线相交于椭圆外一点R,则点R的轨迹方程为_______________.
练习1.若实数,满足,则的取值范围为( ).
A. B. C. D.
练习2.如图,、是过点夹角为的两条直线,且与圆心为,半径长为的圆分别相切,设圆周上一点到、的距离分别为、,那么的最小值为(____).
八.阿波罗尼斯圆的应用
例8.阿波罗尼斯是古希腊著名数学家,与欧几里得、阿基米德并称为亚历山大时期数学三巨匠,他对圆锥曲线有深刻而系统的研究,主要研究成果集中在他的代表作《圆锥曲线》一书,阿波罗尼斯圆是他的研究成果之一,指的是:已知动点M与两定点Q、P的距离之比,那么点M的轨迹就是阿波罗尼斯圆.已知动点M的轨迹是阿波罗尼斯圆,其方程为,定点Q为x轴上一点,且,若点,则的最小值为( )
A. B. C. D.
练习1.古希腊几何学家阿波罗尼斯证明过这样一个命题:平面内到两定点距离之比为常数k(,)的点的轨迹是圆,后人将这个圆称为阿波罗尼斯圆.若平面内两定点A、B间的距离为2,动点P满足,则的最大值为( )
A. B. C. D.
练习2.阿波罗尼斯是古希腊著名的数学家,与欧几里得、阿基米德被称为亚历山大时期数学三巨匠,他对几何问题有深刻而系统的研究,阿波罗尼斯圆是他的研究成果之一,指出的是:已知动点M与两定点A,B的距离之比为,那么点M的轨迹是一个圆,称之为阿波罗尼斯圆.请解答下面问题:已知,,若直线上存在点M满足,则实数c的取值范围是( )
A. B. C. D.专题22几何意义和性质优化解析几何解题
[高考定位] 直线与圆的方程问题单独考查的概率较小,多作为条件结合圆锥曲线进行综合命题.直线和圆的位置关系为高考命题的热点,需重点关注,相关试题的难度为中等偏下,多以选择题或填空题的形式出现.
考点一 直线的方程及应用
[核心提炼]
1.直线方程的5种形式
(1)点斜式:y-y1=k(x-x1).
(2)斜截式:y=kx+b.
(3)两点式:=(x1≠x2,y1≠y2).
(4)截距式:+=1(a≠0,b≠0).
(5)一般式:Ax+By+C=0(A,B不同时为0).
2.3种距离公式
(1)A(x1,y1),B(x2,y2)两点间的距离:
|AB|=.
(2)点到直线的距离:d=[其中点P(x0,y0),直线方程:Ax+By+C=0].
(3)两平行直线间的距离:d=(其中两平行线方程分别为l1:Ax+By+C1=0,l2:Ax+By+C2=0).
3.两条直线平行与垂直的判定
若两条不重合的直线l1,l2的斜率k1,k2存在,则l1∥l2 k1=k2,l1⊥l2 k1k2=-1.若给出的直线方程中存在字母系数,则要考虑斜率是否存在.
[规律方法] 解决直线方程问题应注意的问题
(1)求解两条直线平行的问题时,在利用A1B2-A2B1=0建立方程求出参数的值后,要注意代入检验,排除两条直线重合的可能性.
(2)要注意几种直线方程的局限性.点斜式、两点式、斜截式要求直线不能与x轴垂直.截距式方程不能表示过原点的直线,也不能表示垂直于坐标轴的直线.
(3)求直线方程要考虑直线斜率是否存在.
考点二 圆的方程及其应用
[核心提炼]
1.圆的标准方程
当圆心为(a,b),半径为r时,其标准方程为(x-a)2+(y-b)2=r2,特别地,当圆心在原点时,方程为x2+y2=r2.
2.圆的一般方程
x2+y2+Dx+Ey+F=0,其中D2+E2-4F>0,表示以为圆心,为半径的圆.
[规律方法] 求圆的方程的两种方法
(1)直接法:利用圆的性质,直线与圆、圆与圆的位置关系,数形结合直接求出圆心坐标、半径,进而求出圆的方程.
(2)待定系数法:先设出圆的方程,再由条件构建系数满足的方程(组)求得各系数,进而求出圆的方程.
其中待定系数法还常用来解决以下问题:
①求函数解析式;②求数列的通项或前n项和;③求椭圆、双曲线、抛物线的标准方程.
考点三 直线与圆、圆与圆的位置关系
[核心提炼]
1.直线与圆的位置关系的判断
(1)几何法:把圆心到直线的距离 d和半径r的大小加以比较;d<r 相交;d=r 相切;d>r 相离.
(2)代数法:将圆的方程和直线的方程联立起来组成方程组,消元后得到一元二次方程,利用判别式Δ来讨论位置关系:Δ>0 相交;Δ=0 相切;Δ<0 相离.
2.圆与圆的位置关系的判断
(1)d>r1+r2 两圆外离.
(2)d=r1+r2 两圆外切.
(3)|r1-r2|<d<r1+r2 两圆相交.
(4)d=|r1-r2|(r1≠r2) 两圆内切.
(5)0≤d<|r1-r2|(r1≠r2) 两圆内含.
[规律方法] 解决直线与圆、圆与圆位置关系的方法
(1)讨论直线与圆及圆与圆的位置关系时,要注意数形结合,充分利用圆的几何性质寻找解题途径,减少运算量.
(2)圆上的点与圆外点的距离的最值问题,可以转化为圆心到点的距离问题;圆上的点与直线上点的距离的最值问题,可以转化为圆心到直线的距离问题;圆上的点与另一圆上点的距离的最值问题,可以转化为圆心到圆心的距离问题.
椭圆、双曲线、抛物线
[高考定位] 圆锥曲线为高考考查的热点,题目设置一般为“一大一小”或“一大二小”的形式.小题多考查圆锥曲线的标准方程与简单性质;解答题作为压轴题考查直线与圆锥曲线的位置关系、定点、定值、范围和探索性问题,难度较大.
[规律方法]
求解圆锥曲线标准方程的方法是“先定型,后计算”.
(1)定型:指定类型,也就是确定圆锥曲线的焦点位置,从而设出标准方程.
(2)计算:利用待定系数法求出方程中的a2,b2或p.另外,当焦点位置无法确定时,常设抛物线为y2=2ax或x2=2ay(a≠0),常设椭圆为mx2+ny2=1(m>0,n>0,且m≠n),常设双曲线为mx2-ny2=1(mn>0).
考点二 圆锥曲线的几何性质
[核心提炼]
1.椭圆、双曲线中,a,b,c之间的关系
(1)在椭圆中:a2=b2+c2,离心率为e==.
(2)在双曲线中:c2=a2+b2,离心率为
e== .
2.双曲线-=1(a>0,b>0)的渐近线方程为y=±x.注意离心率e与渐近线的斜率的关系.
[规律方法]
圆锥曲线几何性质的应用
(1)分析圆锥曲线中a,b,c,e各量之间的关系是求解问题的关键.
(2)确定椭圆和双曲线的离心率的值及范围,其关键就是建立一个关于a,b,c的方程(组)或不等式(组),再根据a,b,c的关系消掉b得到a,c的关系式.建立关于a,b,c的方程(组)或不等式(组),要充分利用椭圆和双曲线的几何性质.
考点三 直线与圆锥曲线
[核心提炼]
1.判断直线与圆锥曲线公共点的个数或求交点问题的两种常用方法
(1)代数法:联立直线与圆锥曲线方程可得到一个关于x,y的方程组,消去y(或x)得一元方程,此方程根的个数即为交点个数,方程组的解即为交点坐标.
(2)几何法:画出直线与圆锥曲线,根据图形判断公共点的个数.
2.弦长公式
斜率为k的直线l与圆锥曲线C的两交点为P(x1,y1),Q(x2,y2),
则|PQ|=|x1-x2|.=,
或|PQ|=|y1-y2| =(k≠0).
3.弦的中点
圆锥曲线C:f(x,y)=0的弦为PQ.若P(x1,y1),Q(x2,y2),中点M(x0,y0),则x1+x2=2x0,y1+y2=2y0.
[规律方法]
解决直线与圆锥曲线位置关系问题的步骤
(1)设方程及点的坐标.
(2)联立直线方程与曲线方程得方程组,消元得方程(注意二次项系数是否为零).
(3)应用根与系数的关系及判别式.
(4)结合已知条件、中点坐标公式、斜率公式及弦长公式求解.
【题型分类】
一.圆锥曲线定义与几何意义结合
二.余弦定理在圆锥曲线中的应用
三.圆锥曲线定义的灵活应用
四.圆锥曲线几何意义与不等式练习
五.向量几何意义与圆锥曲线
六.三角形的心在圆锥曲线中
七.斜率的几何意义问题
八.阿波罗尼斯圆的应用
【题型方法总结】
一.圆锥曲线定义与几何意义结合
例1.已知点是抛物线上的一动点,为抛物线的焦点,是圆:上一动点,则的最小值为( )
A.3 B.4 C.5 D.6
【答案】B
【解析】
如图所示,利用抛物线的定义知:
当三点共线时,的值最小,且最小值为
抛物线的准线方程:,
本题正确选项:
练习1.如图,分别为双曲线的左、右焦点,过点作直线,使直线与圆相切于点P,设直线交双曲线的左右两支分别于A、B两点(A、B位于线段 上),若,则双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】连接,,设则,即,,
根据双曲线定义可知,


直线与圆相切于点P
在中①
在中②
在中③
②③联立得,即
①②联立得即④
将代入④,即,
整理得即
故选:B
二.余弦定理在圆锥曲线中的应用
例2.如图,已知椭圆的左、右焦点分别为是椭圆C上一点,O为坐标原点,若,且,则椭圆C的离心率是
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】设.由椭圆的定义,得,①.
在中,由余弦定理,得,②.
得:,③
将③代入②,得.
在中,由余弦定理,得,④
在中,由余弦定理,得,⑤
④+⑤,得,
化简,得,故,
故选:C
三.圆锥曲线定义的灵活应用
例3. 设点是以,为左、右焦点的双曲线右支上一点,且满足,直线与圆有且只有一个公共点,则双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】如图所示,
,为双曲线的左、右焦点,
,,
,,
直线与圆有且只有一个公共点,
直线与圆相切,设切点为,
,,
又为的中点,为的中点,,
又,,,
根据双曲线定义,,
解得,
故选:D.
练习1.已知双曲线的左右焦点分别为,,以原点为圆心,为半径的圆与双曲线的右支相交于,两点,若四边形为菱形,则双曲线的离心率为( ).
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】如图,∵四边形为菱形,
∴,
又∵是圆的直径,
∴,
∴,
∴由双曲线的定义可得:,
∴,
故选:A.
四.圆锥曲线几何意义与不等式练习
例4. 已知为双曲线:(,)左支上一点,,分别为的左、右焦点,为虚轴的一个端点,若的最小值为,则的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】,
即,
化简得,即,
解得或,所以.
故选:
练习1.直线l过抛物线的焦点且与抛物线交于A,B两点,则的最小值是
A.10 B.9 C.8 D.7
【答案】B
【解析】由抛物线标准方程可知p=2
因为直线l过抛物线的焦点,由过抛物线焦点的弦的性质可知
所以
因为 为线段长度,都大于0,由基本不等式可知
,此时
所以选B
练习2.已知点,抛物线,为抛物线的焦点,为抛物线的准线,为抛物线上一点,过作,点为垂足,过作的垂线,与交于点,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】根据抛物线定义得,,则为的垂直平分线,
,.
故选:D.
五.向量几何意义与圆锥曲线
例5.过双曲线右焦点的直线交两渐近线于、两点,若,为坐标原点,且内切圆半径为,则该双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】因为,所以双曲线的渐近线如图所示,
设内切圆圆心为,则在平分线上,
过点分别作于,于,由得四边形为正方形,由焦点到渐近线的距离为得,又,所以,,所以,
所以,得.
故选:A.
练习1.为双曲线右支上一点,分别是双曲线的左、右焦点,且,直线交轴于点.若的内切圆的半径为,则双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】如图所示:
因为,所以三角形为直角三角形,
故它的内切圆半径

所以
故选:A.
练习2.如图,抛物线,圆,圆与轴相切,过的焦点的直线从上至下依此交,于,且,为坐标原点,则在方向上的投影为( )
A.2 B.4 C.6 D.8
【答案】A
【解析】由圆与轴相切可知, ,解得,所以,,
由题意知,,设,直线,与抛物线方程联立得
,即,由韦达定理知,,,
则,.
因为,则,代入 得,,解得,
因为,所以在方向上的投影为

故选:A.
练习3.已知F1,F2分别为椭圆(a>b>0)的左、右焦点,P为椭圆上一点,O为坐标原点,且(+)·=0,||=2||,则该椭圆的离心率为
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】如图,取PF2的中点A,连接OA,
∴2=+,且=,
又∵(+)·=0,∴⊥又∴⊥,
∵,不妨设|PF2|=m,则|PF1|=m,∵|PF2|+|PF1|=2a=3m,
∴|F1F2|=4c2=m2+(2m)2=5m2,∴=,∴e=
故选C.
六.三角形的心在圆锥曲线中
例6.平面直角坐标系中,双曲线的渐近线与抛物线交于点.若的垂心为的焦点,则的离心率为_______________
【答案】
【解析】设所在的直线方程为,则所在的直线方程为,
解方程组得:,所以点的坐标为,
抛物线的焦点的坐标为:.因为是的垂心,所以,
所以,.
所以,.
练习1.已知,为曲线的左、右焦点,点为曲线与曲线,在第一象限的交点,直线为曲线在点处的切线,若的内心为点,直线与直线交于点,则点横坐标为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】B
【解析】如图,由椭圆的性质可知,为外角的角平分线,以N为圆
心作圆与,轴分别相切于,所以

所以,,.
故选:B
练习2. .已知椭圆:的左、右焦点分别为,,如图是过且垂直于长轴的弦,则的内切圆半径是________.
【答案】
【解析】设内切圆的半径为,由椭圆的方程,
其中,,,.
因为是过且垂直于长轴的弦,
则有,,
解得,.
的周长.
面积,
由内切圆的性质可知,有,解得.
故内切圆的半径为.
故答案为:.
七.斜率的几何意义问题
例7.已知在平面直角坐标系xOy中,椭圆的左、右顶点分别为.直线l:交椭圆于P,Q两点,直线和直线相交于椭圆外一点R,则点R的轨迹方程为_______________.
【答案】
【解析】因为,所以,由
得,故直线l恒过,由题意知,直线斜率不为0,设
的方程为,,,联立椭圆方程,
得,
则,,,
由三点共线可得,
由三点共线可得,
两式相除可得
,解得,
所以点在定直线上,故点R的轨迹方程为.
故答案为:
练习1.若实数,满足,则的取值范围为( ).
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】令,则,
联立,
消失得,由题意该方程有解,
∴,解得,
故选.
练习2.如图,、是过点夹角为的两条直线,且与圆心为,半径长为的圆分别相切,设圆周上一点到、的距离分别为、,那么的最小值为(____).
【答案】
【解析】根据题意,l1、l2是过点M夹角为的两条直线,且与圆心为O,半径r=1的圆分别相切,
则|OM|=2r=2,
如图建立坐标系,以圆心O为坐标原点,OM为y轴建立坐标系,M(0,2),
又由l1、l2是过点M夹角为的两条直线,则l1、l2的关于y轴对称,
易得l1、l2的倾斜角为和,则设l1的方程为yx+2,l2的方程为yx+2,
P是圆周上的一个动点,设P(cosθ,sinθ),
则d11,
d21,
则2d1+d2=2+(cosθ﹣sinθ)+1(cosθ+sinθ)=33sin(θ)≥3;
即2d1+d2的最小值为3;
故答案为:3.
八.阿波罗尼斯圆的应用
例8.阿波罗尼斯是古希腊著名数学家,与欧几里得、阿基米德并称为亚历山大时期数学三巨匠,他对圆锥曲线有深刻而系统的研究,主要研究成果集中在他的代表作《圆锥曲线》一书,阿波罗尼斯圆是他的研究成果之一,指的是:已知动点M与两定点Q、P的距离之比,那么点M的轨迹就是阿波罗尼斯圆.已知动点M的轨迹是阿波罗尼斯圆,其方程为,定点Q为x轴上一点,且,若点,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】C设,,根据和求出a的值,由,两点之间直线最短,可得的最小值为,根据坐标求出即【详解】设,,所以,由,所以,因为且,所以,整理可得,又动点M的轨迹是,所以,解得
,所以,又所以,因为,所以的最小值为.
练习1.古希腊几何学家阿波罗尼斯证明过这样一个命题:平面内到两定点距离之比为常数k(,)的点的轨迹是圆,后人将这个圆称为阿波罗尼斯圆.若平面内两定点A、B间的距离为2,动点P满足,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】C以中点为原点,设,根据,得到点轨迹方程,再表示出,利用圆上的点到定点的距离得到答案.
【详解】以中点为原点,所在直线为轴,则,,
设,所以由,可得,整理得,
,其中看作是
圆上的点到点的距离的平方,所以其最大值为,
所以的最大值为,故选:C.
练习2.阿波罗尼斯是古希腊著名的数学家,与欧几里得、阿基米德被称为亚历山大时期数学三巨匠,他对几何问题有深刻而系统的研究,阿波罗尼斯圆是他的研究成果之一,指出的是:已知动点M与两定点A,B的距离之比为,那么点M的轨迹是一个圆,称之为阿波罗尼斯圆.请解答下面问题:已知,,若直线上存在点M满足,则实数c的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】点M在直线上,不妨设点M的坐标为,
由直线上存在点M满足,则,
整理可得,
,所以实数c的取值范围为.故选:B

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