易错点13 圆锥曲线及直线与圆锥曲线位置关系-备战2023年高考数学考试易错题(新高考专用)(解析版)

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易错点13 圆锥曲线及直线与圆锥曲线位置关系-备战2023年高考数学考试易错题(新高考专用)(解析版)

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专题13 解析几何
易错分析
一、设直线的点斜式或斜截式方程忽略判断斜率是否存在致错
1.直线l过抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点F(1,0),且与C交于A,B两点,则p=_______,+=________.
【错解】设直线的方程为l:y=k(x-1),代入抛物线方程,得k2x2-2(k2+2)x+k2=0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1x2=1,+===
==1.综上,+=1. 答案:2 1
【错因】未考虑直线斜率不存在的情况,
【正解】由=1,得p=2.
(1)当直线l的斜率不存在时,l:x=1,与y2=4x联立解得y=±2,
此时|AF|=|BF|=2,所以+=+=1;
(2)当直线l的斜率存在时,设l:y=k(x-1),代入抛物线方程,
得k2x2-2(k2+2)x+k2=0,设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1x2=1,
+=====1.
综上,+=1. 答案:2 1
2.若直线l与椭圆C:+=1.交于A,B两点,且|+|=|-|,求证:直线l与某个定圆E相切,并求出定圆E的方程.
【错解】∵|+|=|-|,∴⊥,则.
设直线l的方程为y=kx+m,A(x1,y1),B(x2,y2),
联立得(1+2k2)x2+4kmx+2m2-6=0,
则Δ=16k2m2-4(1+2k2)(2m2-6)>0,化简得m2<6k2+3 (*),
由根与系数的关系得x1+x2=-,x1x2=,
则y1y2=(kx1+m)(kx2+m)=k2x1x2+km(x1+x2)+m2=,
由·=0,即x1x2+y1y2=0,可得+=0,
整理得m2=2k2+2,满足(*)式,∴=,即原点到直线l的距离为,
∴直线l与圆x2+y2=2相切.综上所述,直线l与圆E:x2+y2=2相切.
【错因】未考虑直线斜率不存在的情况,
【正解】证明:∵|+|=|-|,∴⊥,则.
①当直线l的斜率不存在时,设l:x=t,代入椭圆方程得y=±,
不妨令A,B,由·=0得t2-3+=0,
解得t=±,此时l:x=±,与圆x2+y2=2相切;
②当直线l的斜率存在时,设l:y=kx+m,A(x1,y1),B(x2,y2),
联立得(1+2k2)x2+4kmx+2m2-6=0,
则Δ=16k2m2-4(1+2k2)(2m2-6)>0,化简得m2<6k2+3 (*),
由根与系数的关系得x1+x2=-,x1x2=,
则y1y2=(kx1+m)(kx2+m)=k2x1x2+km(x1+x2)+m2=,
由·=0,即x1x2+y1y2=0,可得+=0,
整理得m2=2k2+2,满足(*)式,∴=,即原点到直线l的距离为,
∴直线l与圆x2+y2=2相切.综上所述,直线l与圆E:x2+y2=2相切.
二、当直线的斜率存在时忽略判断斜率是否为零致错
3.若过点Q的直线l交椭圆C:+y2=1.于A,B两点,证明:+为定值.
【错解】设直线AB的方程为x=ty-,点A(x1,y1),B(x2,y2),联立
消去x得(t2+2)y2-y-=0,则Δ=t2+(t2+2)>0恒成立,由根与系数的关系,
得y1+y2=,y1y2=-,所以+=+=
====×=3.
综上,+=3为定值.
【错因】未考虑斜率为零的情况,
【正解】(1)当直线AB的斜率为零时,点A,B为椭圆长轴的端点,
则+=+= ==3;
(2)当直线AB不与x轴重合时,设直线AB的方程为x=ty-,点A(x1,y1),B(x2,y2),
联立消去x得(t2+2)y2-y-=0,则Δ=t2+(t2+2)>0恒成立,
由根与系数的关系,得y1+y2=,y1y2=-,
所以+=+==
===×=3.
综上,+=3为定值.
三、忽略圆锥曲线几何性质致错
4.已知P在椭圆+y2=1上,A(0,4),则|PA|的最大值为(  )
A. B.
C.5 D.2
【错解】选B 设P(x0,y0),则由题意得+y=1,故x=4(1-y),
所以|PA|2=x+(y0-4)2=4(1-y)+y-8y0+16=-3y-8y0+20=-32+,
所以当y0=-时,|PA|2取得最大值,即|PA|的最大值为 . 故选C.
【错因】忽略了椭圆中,本题中-1≤y0≤1,
【正解】选C 设P(x0,y0),则由题意得+y=1,故x=4(1-y),
所以|PA|2=x+(y0-4)2=4(1-y)+y-8y0+16=-3y-8y0+20=-32+,
又-1≤y0≤1,所以当y0=-1时,|PA|2取得最大值25,即|PA|的最大值为5.
5.若椭圆的中心为原点,过椭圆的焦点F(-2,0)的直线l与椭圆交于A,B两点,已知AB的中点为M,则椭圆的长轴长为(  )
A.2 B.4
C. D.
【错解】选C 由焦点F(-2,0)在x轴上,设椭圆的方程为+=1(a>b>0),
A(x1,y1),B(x2,y2).因为A(x1,y1),B(x2,y2)在椭圆上,所以
作差得+=0.(*),因为直线l过M及F(-2,0),且AB的中点为M,
所以x1+x2=-2,y1+y2=1,kl===,代入(*)式,
得+·=+×=0,即b2=a2,
因为c2+b2=a2,c=2,所以a=,故选C.
【错因】忽略椭圆的的长轴长的定义,椭圆的的长轴长为2a,而不是a.
【正解】选D 由焦点F(-2,0)在x轴上,设椭圆的方程为+=1(a>b>0),
A(x1,y1),B(x2,y2).因为A(x1,y1),B(x2,y2)在椭圆上,所以
作差得+=0.(*),因为直线l过M及F(-2,0),且AB的中点为M,
所以x1+x2=-2,y1+y2=1,kl===,代入(*)式,
得+·=+×=0,即b2=a2,
因为c2+b2=a2,c=2,所以a=,所以椭圆的长轴长为,故选D.
6.已知椭圆C的方程为+=1(a>b>0),焦距为2c,直线l:y=x与椭圆C相交于A,B两点,若|AB|=2c,则椭圆C的离心率为________.
【错解】设直线l与椭圆C在第一象限内的交点为A(x1,y1),则y1=x1,由|AB|=2c,
可知|OA|==c(O为坐标原点),即=c,所以x1=c,
所以A.把点A的坐标代入椭圆方程得+=1,又a2=b2+c2,
整理得8e4-18e2+9=0,即(4e2-3)(2e2-3)=0,又0<e<1,所以e=或.
【错因】忽略了椭圆的离心率0<e<1,
【正解】设直线l与椭圆C在第一象限内的交点为A(x1,y1),则y1=x1,由|AB|=2c,
可知|OA|==c(O为坐标原点),即=c,所以x1=c,
所以A.把点A的坐标代入椭圆方程得+=1,又a2=b2+c2,
整理得8e4-18e2+9=0,即(4e2-3)(2e2-3)=0,又0<e<1,所以e=. 答案:
7、若点F1,F2依次为双曲线C:-=1(a>0,b>0)的左、右焦点,且|F1F2|=6,B1(0,-b),
B2(0,b).若双曲线C上存在点P,使得·=-2,则实数b的取值范围为_______.
【错解】设双曲线上的点P(x,y)满足·=-2,即x2+y2=b2-2,
又-=1 y2=x2-b2,∴x2=2b2-2,即x2=2b2-2,
∵|x|≥a x2≥a2,且c2=9,∴2b2-2≥9 b≥,
∴实数b的取值范围是。
【错因】忽略了双曲线中b【正解】设双曲线上的点P(x,y)满足·=-2,即x2+y2=b2-2,
又-=1 y2=x2-b2,∴x2=2b2-2,即x2=2b2-2,
∵|x|≥a x2≥a2,且c2=9,∴2b2-2≥9 b≥,又b∴实数b的取值范围是.
8、已知点P是椭圆C: 上的动点,,求的最小值.
【错解】设,则
==,
所以.
【错因】忽略椭圆中.
【正解】设,则
==,因为,所以
当时时,
当时时,
当时时.
四、有关椭圆方程求参数范围问题忽略分母不等致错
9.若方程+=1表示椭圆,则实数k的取值范围为(  )
A.(5,7) B.(5,6) C.(6,7) D.(5,6)∪(6,7)
【错解】选A 由题意可知,解得5<k<7.
【错因】未考虑椭圆方程中分母不等的情况,
【正解】选D 由题意可知解得5<k<7且k≠6.
10.若直线y=kx+1与椭圆+=1总有公共点,则m的取值范围是(  )
A.+∞) B.(0,+∞)
C.(0,1)∪(1,5) D.[1,5)∪(5,+∞)
【错解】选A 由于直线y=kx+1恒过点(0,1),所以点(0,1)必在椭圆内或椭圆上,则0<≤1,解得m≥1.
【错因】未考虑椭圆方程中分母不等的情况,
【正解】选D 由于直线y=kx+1恒过点(0,1),所以点(0,1)必在椭圆内或椭圆上,
则0<≤1且m≠5,解得m≥1且m≠5.
五、求离心率考虑不全致错
11、若两数1 9的等差中项是a, 等比中项是b, 则曲线的离心率为( )
A.或 B.或 C. D.
【错解】D,由题意,,则曲线方程为,
该方程表示椭圆,其离心率为。
【错因】开方运算出错,开方时。
【正解】A,由题意,,
若,曲线方程为,表示椭圆,离心率为,
若时,曲线方程为,表示双曲线,离心率为.
12、双曲线-=1 (a>0,b>0)的两个焦点为F1、F2,若P为双曲线上一点,且|PF1|=2|PF2|,
则双曲线离心率的取值范围为________.
【错解】如图,设|PF2|=m,∠F1PF2=θ (0<θ<π),
由条件得|PF1|=2m,|F1F2|2=m2+(2m)2-4m2cos θ,
且||PF1|-|PF2||=m=2a.
所以e===.
又-1【错因】漏掉了P在x轴上的情况,即∠F1PF2=π时的情况.
【正解】设|PF2|=m,∠F1PF2=θ (0<θ≤π),
(1)当θ=π,即点P在右顶点处时.e====3.
(2)当θ≠π,由条件,得|PF1|=2m,|F1F2|2=m2+(2m)2-4m2cos θ,且||PF1|-|PF2||=m=2a.
所以e===.又-1综上,e∈(1,3].
六、求圆锥曲线的方程、离心率忽略焦点位置致错
13.若直线x-2y+2=0经过椭圆的一个焦点和一个顶点,则该椭圆的标准方程为(  )
A.+y2=1 B.+=1
C.+y2=1或+=1 D.以上答案都不对
【错解】选A 直线x-2y+2=0与坐标轴的两个交点分别为(0,1)和(-2,0).
则c=2,b=1,a2=5,故所求椭圆的标准方程为+y2=1.
【错因】未考虑抛物线的焦点在y轴上的情况,
【正解】选C 直线x-2y+2=0与坐标轴的两个交点分别为(0,1)和(-2,0).
若椭圆的焦点在x轴上,则c=2,b=1,a2=5,故所求椭圆的标准方程为+y2=1.
若椭圆的焦点在y轴上,则b=2,c=1,a2=5,故所求椭圆的标准方程为+=1.
14.以坐标原点为对称中心,两坐标轴为对称轴的双曲线的一条渐近线的倾斜角为,则双曲线的离心率为__________.
【错解】设双曲线的方程为-=1,则渐近线的方程为y=±x,
由题意可得=tan=,b=a,可得c=2a,则e==2; 答案:2
【错因】未对焦点位置分情况讨论,
【正解】若双曲线的焦点在x轴上,设双曲线的方程为-=1,则渐近线的方程为y=±x,由题意可得=tan=,b=a,可得c=2a,则e==2;
若双曲线的焦点在y轴上,设双曲线的方程为-=1,则渐近线的方程为y=±x,由题意可得=tan=,a=b,可得c=a,则e=.综上可得e=2或e=. 答案:2或
15、若顶点在原点的抛物线经过点(-2,1),(1,2),(4,4)中的2个,则该抛物线的标准方程为_______.
【错解】设抛物线的标准方程为x2=my,若点(-2,1)在抛物线上,则m=4,此时x2=4y,点(4,4)在抛物线上,点(1,2)不在抛物线上,满足题意;若点(1,2)在抛物线上,则m=,此时x2=y,点(-2,1),(4,4)均不在抛物线上,不满足题意. 答案:x2=4y
【错因】未考虑抛物线的焦点在x轴上的情况,
【正解】(1)当抛物线的焦点在未考虑抛物线的焦点在x轴上的情况,轴上时,设抛物线的标准方程为x2=my,
若点(-2,1)在抛物线上,则m=4,此时x2=4y,点(4,4)在抛物线上,点(1,2)不在抛物线上,满足题意;若点(1,2)在抛物线上,则m=,此时x2=y,点(-2,1),(4,4)均不在抛物线上,不满足题意.
(2)当抛物线的焦点在x轴上时,设抛物线的标准方程为y2=nx,同理可求得当点(1,2),(4,4)在抛物线上时满足题意,此时y2=4x.故满足题意的抛物线的方程为x2=4y或y2=4x.
答案:x2=4y或y2=4x
七、直线与圆锥曲线的位置关系忽略判别式致错
16.若直线y=kx-2与抛物线y2=8x交于A,B两个不同的点,抛物线的焦点为F,且|AF|,3,|BF|成等差数列,则k=(  )
A.±1     B.1-     C.1±     D.1+
【错解】选C,设A(x1,y1),B(x2,y2).由消去y,得k2x2-4(k+2)x+4=0,
故x1+x2=.由|AF|=x1+=x1+2,|BF|=x2+=x2+2,且|AF|,3,|BF|成等差数列,
得x1+2+x2+2=6,得x1+x2=2,所以=2,解得k=1±.
【错因】错解中没有考虑判别式,即没有保证直线y=kx-2与抛物线y2=8x交于A,B两个不同的点,
【正解】选D,设A(x1,y1),B(x2,y2).由消去y,得k2x2-4(k+2)x+4=0,
故Δ=16(k+2)2-16k2=64(1+k)>0,解得k>-1,且x1+x2=.
由|AF|=x1+=x1+2,|BF|=x2+=x2+2,且|AF|,3,|BF|成等差数列,
得x1+2+x2+2=6,得x1+x2=2,所以=2,解得k=1±.又k>-1,故k=1+.
17、已知双曲线x2-=1,过点B(1,1)能否作直线m,使m与已知双曲线交于Q1,Q2两点,且B是线段Q1Q2的中点?这样的直线m如果存在,求出它的方程;如果不存在,说明理由.
【错解】设Q1(x1,y1),Q2(x2,y2),代入双曲线方程得
①-②化简得k==.,∵中点B(1,1),∴x1+x2=2,y1+y2=2,∴k=2.
∴满足题设的直线存在,且方程为y-1=2(x-1),即2x-y-1=0.
【错因】错解中没有考虑判别式,即没有判断直线2x-y-1=0和双曲线x2-=1是否相交.
【正解】设Q1(x1,y1),Q2(x2,y2),代入双曲线方程得
①-②得(x1+x2)(x1-x2)=(y1+y2)(y1-y2).∵B(1,1)为Q1Q2的中点,∴k==2.
∴直线方程为y-1=2(x-1),即2x-y-1=0.联立
消去y得2x2-4x+3=0. Δ=(-4)2-4×2×3=-8<0,∴所求直线不存在.
八、求轨迹方程对隐含条件挖掘不全致错
18.已知△ABC的周长为20,且顶点B(0,-4),C(0,4),则顶点A的轨迹方程是(  )
A.+=1(x≠0) B.+=1(x≠0)
C.+=1(x≠0) D.+=1
【错解】选D,∵△ABC的周长为20,顶点B(0,-4),C(0,4),∴|BC|=8,
|AB|+|AC|=20-8=12,∵12>8,∴点A到两个定点的距离之和等于定值,
∴点A的轨迹是椭圆,∵a=6,c=4,∴b2=20,
∴椭圆的方程是+=1
【错因】忽略了A、B、C三点不共线这一隐含条件。
【正解】选B ∵△ABC的周长为20,顶点B(0,-4),C(0,4),∴|BC|=8,
|AB|+|AC|=20-8=12,∵12>8,∴点A到两个定点的距离之和等于定值,
∴点A的轨迹是椭圆的一部分,∵a=6,c=4,∴b2=20,
∴椭圆的方程是+=1(x≠0).
19、若Rt△ABC的斜边为AB,点A(-2,0),B(4,0), 则点C满足的方程为________.
【错解】设C(x,y),由于直角三角形斜边上的中线长是斜边长的一半,
如图,这样直角三角形斜边上的中点为M(1,0),
则半径为,即得所求圆的方程为(x-1)2+y2=9.
【错因】因为忽视结论的检验,没有注意到点C是直角三角形的顶点,即C点不能在直线AB上.
【正解】设C(x,y),由于直角三角形斜边上的中点为M(1,0),如图所示,则半径为,
即得圆的方程为(x-1)2+y2=9.但是顶点C不能在直线AB上,因此y≠0,
也就是要除去两个点,即(-2,0),(4,0),因此C点满足的方程为(x-1)2+y2=9(y≠0).
20.已知点M,N,直线PM,PN的斜率乘积为-,P点的轨迹为曲线C.则曲线C的方程为________.
【错解】设P点坐标为(x,y),∵kPM·kPN=-,∴·=-,
∴4+3(x-1)(x+1)=0,∴+=1,∴曲线C的方程为+=1.
【错因】忽略了直线PM,PN的斜率都存在这一隐含条件。
【正解】设P点坐标为(x,y),∵kPM·kPN=-,∴·=-,
∴4+3(x-1)(x+1)=0,∴+=1,∴曲线C的方程为+=1(x≠±1).
八、求离心率忽略开方致错
21.已知圆(x-1)2+y2=的一条切线y=kx与双曲线C:-=1(a>0,b>0)有两个交点,则双曲线C的离心率的取值范围是(  )
A.(1,) B.(4,+∞)
C.(,+∞) D.(2,+∞)
【错解】选B,由题意,圆心(1,0)到切线的距离d==,解得k=±,
因为圆(x-1)2+y2=的一条切线y=kx与双曲线C:-=1(a>0,b>0)有两个交点,
所以>,所以e2=1+>4.
【错因】求离心率时忘记开方,注意双曲线中,
【正解】选D由题意,圆心(1,0)到切线的距离d==,解得k=±,
因为圆(x-1)2+y2=的一条切线y=kx与双曲线C:-=1(a>0,b>0)有两个交点,
所以>,所以e2=1+>4,则,所以e>2.
22.已知椭圆C:+=1(a>b>0),直线y=x与椭圆相交于A,B两点,若椭圆上存在异于A,B两点的点P使得kPA·kPB∈,则离心率e的取值范围为(  )
A. B.
C. D.
【错解】选D 设P(x0,y0),直线y=x过原点,由椭圆的对称性设A(x1,y1),B(-x1,-y1),
则kPAkPB=×=. 又+=1,+=1,两式作差,
代入上式得kPAkPB=-∈,故<1-<1,又e=1-,故选D。
【错因】求离心率时忘记开方,注意椭圆中,
【正解】选B 设P(x0,y0),直线y=x过原点,由椭圆的对称性设A(x1,y1),B(-x1,-y1),
则kPAkPB=×=. 又+=1,+=1,两式作差,
代入上式得kPAkPB=-∈,故<1-<1, 所以e= ∈.
九、使用圆锥曲线的定义忽略限制条件致错
23.已知点F1(-5,0),F2(5,0),动点P满足|PF1|-|PF2|=2a,当a为3和5时,点P的轨迹分别是(  )
A.双曲线的右支 B.双曲线和一条射线
C.双曲线的一支和一条直线 D.双曲线的一支和一条射线
【错解】选A 当a=3时,|PF1|-|PF2|=2a=6,故点P的轨迹为双曲线的右支;
当a=5时,|PF1|-|PF2|=2a=10,故点P的轨迹为双曲线的右支;
【错因】忽略了双曲线定义中2a<|F1F2|这一条件。
【正解】选D 依题意得|F1F2|=10,当a=3时,2a=6<|F1F2|,故点P的轨迹为双曲线的右支;当a=5时,2a=10=|F1F2|,故点P的轨迹为一条射线.
24、设定点,,动点满足条件,则动点P的轨迹是
A. 椭圆 B. 线段
C. 不存在 D. 椭圆或线段或不存在
【错解】A,由题中坐标得到,又由于,点P的轨迹为椭圆;
【错因】忽略了椭圆的定义中2a>|F1F2|这一条件。
【正解】由题中坐标得到,又由于,当时,点P的轨迹为线段;当时,点P的轨迹为椭圆;当时,点P的轨迹不存在.
25、已知圆C1:(x+3)2+y2=1和圆C2:(x-3)2+y2=9,动圆M同时与圆C1及圆C2外切,则动圆圆心M的轨迹方程为________.
【错解】x2-=1,
如图所示,设动圆M与圆C1及圆C2分别外切于A和B.
根据两圆外切的条件,得|MC1|-|AC1|=|MA|,
|MC2|-|BC2|=|MB|.因为|MA|=|MB|,所以|MC1|-|AC1|=|MC2|-|BC2|,
即|MC2|-|MC1|=|BC2|-|AC1|=2.
所以点M到两定点C1、C2的距离的差是常数.
又根据双曲线的定义,得动点M的轨迹为双曲线的左支(点M与C2的距离大,与C1的距离小),
其中a=1,c=3,则b2=8.故点M的轨迹方程为x2-=1.
【错因】错误运用双曲线定义出错.本题中,|MC2|-|MC1|=2,与双曲线定义相比,左边少了外层绝对值,因此只能是双曲线的一支.
【正解】如图所示,设动圆M与圆C1及圆C2分别外切于A和B.
根据两圆外切的条件,得|MC1|-|AC1|=|MA|,|MC2|-|BC2|=|MB|.
因为|MA|=|MB|,所以|MC1|-|AC1|=|MC2|-|BC2|,
即|MC2|-|MC1|=|BC2|-|AC1|=2.所以点M到两定点C1、C2的距离的差是常数.又根据双曲线的定义,得动点M的轨迹为双曲线的左支(点M与C2的距离大,与C1的距离小),其中a=1,c=3,则b2=8.故点M的轨迹方程为x2-=1(x<0).
易错题通关
1、已知,命题p:方程表示椭圆,命题q:,则命题p是命题q成立的条件
A. 充分不必要 B. 必要不充分
C. 充要 D. 既不充分也不必要
【答案】A
【解析】命题p:“方程表示椭圆”,则,解得或,命题q:,即,解得:,故p是q的充分不必要条件.
2、设抛物线的顶点为,焦点为,准线为.是抛物线上异于的一点,过作于,则线段的垂直平分线
A. 经过点 B. 经过点
C. 平行于直线 D. 垂直于直线
【答案】B
【解析】如图所示:.
因为线段的垂直平分线上的点到的距离相等,又点在抛物线上,根据定义可知,,所以线段的垂直平分线经过点.
3、已知点P在曲线C1:-=1上,点Q在曲线C2:(x-5)2+y2=1上,点R在曲线C3:(x+5)2+y2=1上,则|PQ|-|PR|的最大值是(  )
A.6 B.8
C.10 D.12
【答案】C
【解析】由题意可知C3,C2的圆心分别是双曲线C1:-=1的左、右焦点,点P在双曲线的左支上,则|PC2|-|PC3|=8.又|PQ|max=|PC2|+1,|PR|min=|PC3|-1,所以|PQ|-|PR|的最大值为(|PC2|+1)-(|PC3|-1)=|PC2|-|PC3|+2=8+2=10.故选C.
4、设A,B是椭圆C:+=1长轴的两个端点.若C上存在点M满足∠AMB=120°,则m的取值范围是(  )
A.(0,1]∪[9,+∞) B.(0, ]∪[9,+∞)
C.(0,1]∪[4,+∞) D.(0, ]∪[4,+∞)
【答案】A
【解析】当0<m<3时,焦点在x轴上,要使C上存在点M满足∠AMB=120°,则≥tan 60°=,即≥,解得0<m≤1.当m>3时,焦点在y轴上,要使C上存在点M满足∠AMB=120°,则≥tan 60°=,即≥,解得m≥9.故m的取值范围为(0,1]∪[9,+∞).选A.
5.设P是双曲线-=1上一点,F1,F2分别是双曲线的左、右焦点,若|PF1|=9,则|PF2|等于(  )
A.1 B.17 C.1或17 D.以上均不对
【答案】B
【解析】根据双曲线的定义得||PF1|-|PF2||=8,解得|PF2|=1或17.又|PF2|≥c-a=2,
故|PF2|=17,故选B.
6.(多选)已知曲线C:mx2+ny2=1.(  )
A.若m>n>0,则C是椭圆,其焦点在y轴上
B.若m=n>0,则C是圆,其半径为
C.若mn<0,则C是双曲线,其渐近线方程为y=± x
D.若m=0,n>0,则C是两条直线
【答案】ACD
【解析】 ∵m>n>0,∴0<<,方程mx2+ny2=1可变形为+=1,∴该方程表示焦点在y轴上的椭圆,故A正确;∵m=n>0,∴方程mx2+ny2=1可变形为x2+y2=,该方程表示半径为 的圆,故B错误;∵mn<0,∴该方程表示双曲线,令mx2+ny2=0 y=± x,故C正确;∵m=0,n>0,∴方程mx2+ny2=1可变形为ny2=1 y=± ,该方程表示两条直线,故D正确.综上可知,正确的选项为A、C、D.
7.以x轴为对称轴,通径长为8,顶点为坐标原点的抛物线方程是(  )
A.x2=8y或x2=-8y B.y2=-8x
C.y2=8x或y2=-8x D.y2=8x
【答案】C
【解析】依题意设抛物线方程为y2=±2px(p>0),则2p=8,所以抛物线方程为y2=8x或y2=-8x.
8.已知抛物线C与双曲线x2-y2=1有相同的焦点,且顶点在原点,则抛物线C的方程是(  )
A.y2=±2x B.y2=±2x
C.y2=±4x D.y2=±4x
【答案】D
【解析】由已知可知双曲线的焦点为(-,0),(,0).设抛物线方程为y2=±2px(p>0),则=,所以p=2,所以抛物线方程为y2=±4x.故选D.
9.过点(0,1)作直线,使它与抛物线y2=4x仅有一个公共点,这样的直线有(  )
A.1条 B.2条 C.3条 D.4条
【答案】C
【解析】结合图形分析可知,满足题意的直线共有3条:直线x=0,过点(0,1)且平行于x轴的直线以及过点(0,1)且与抛物线相切的直线(非直线x=0).故选C.
10.若直线mx+ny=4和圆O:x2+y2=4没有交点,则过点(m,n)的直线与椭圆+=1的交点个数为(  )
A.至多一个 B.2
C.1 D.0
【答案】B
【解析】∵直线mx+ny=4和圆O:x2+y2=4没有交点,∴圆心到直线的距离d= >2,∴m2+n2<4.∴+<+=1-m2<1,∴点(m,n)在椭圆+=1的内部,∴过点(m,n)的直线与椭圆+=1的交点有2个.
11.设是椭圆的上顶点,若上的任意一点都满足,则的离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】点坐标为,可以看成以为圆心,2b为半径的圆与椭圆至多只有一个交点.
即至多一个解,消去x得
,即,,所以.
12.若方程所表示的曲线为C,则下面四个命题中正确的是( )
A.若1<t<5,则C为椭图
B.若t<1.则C为双曲线
C.若C为双曲线,则焦距为4
D.若C为焦点在y轴上的椭圆,则3<t<5
【答案】BD
【解析】根据椭圆和双曲线的标准方程及简单的几何性质,逐项判定,即可求解,得到答案.
由题意,若方程表示椭圆,则满足,解得或,
对于A中,当时,此时方程表示圆,所以不正确;
当方程表示焦点在轴上椭圆,则满足,解得,
所以D项正确;对于B中,当时,,此时表示焦点在轴上的双曲线,所以是正确的;对于C中,当时,方程,此时双曲线的焦距为,所以不正确.故选BD.
13.已知双曲线过点且渐近线为,则下列结论正确的是( )
A.的方程为 B.的离心率为
C.曲线经过的一个焦点 D.直线与有两个公共点
【答案】AC
【解析】根据题意得到双曲线的方程,结合双曲线的性质逐一判断即可.
对于选项A:由已知,可得,从而设所求双曲线方程为,又由双曲线过点,从而,即,从而选项A正确;
对于选项B:由双曲线方程可知,,,从而离心率为,所以B选项错误;
对于选项C:双曲线的右焦点坐标为,满足,从而选项C正确;
对于选项D:联立,整理,得,由,知直线与双曲线只有一个交点,选项D错误.
14.设O为坐标原点,直线x=a与双曲线C:-=1(a>0,b>0)的两条渐近线分别交于D,E两点.若△ODE的面积为8,则C的焦距的最小值为(  )
A.4 B.8
C.16 D.32
【答案】B
【解析】由题意知双曲线的渐近线方程为y=±x.因为D,E分别为直线x=a与双曲线C的两条渐近线的交点,所以不妨设D(a,b),E(a,-b),所以S△ODE=×a×|DE|=×a×2b=ab=8,所以c2=a2+b2≥2ab=16,所以c≥4,所以2c≥8,所以C的焦距的最小值为8,故选B.
15、设抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,点M在C上,|MF|=5.若以MF为直径的圆过点(0,2),则C的方程为(  )
A.y2=4x或y2=8x B.y2=2x或y2=8x
C.y2=4x或y2=16x D.y2=2x或y2=16x
【答案】C
【解析】由已知得抛物线的焦点F,设点A(0,2),抛物线上点M(x0,y0),则=,=.由已知得·=0,即y-8y0+16=0,解得y0=4,M.由|MF|=5得 =5,又p>0,解得p=2或p=8,故选C.
16.已知双曲线-=1(a>0,b>0)与直线y=2x有交点,则双曲线离心率的取值范围为(  )
A.(1,) B.(1,]
C.(,+∞) D.[,+∞)
【答案】C
【解析】因为双曲线的一条渐近线方程为y=x,则由题意得>2,
所以e== >=.
17.(多选)已知抛物线C:y2=2px过点P(1,1),则下列结论正确的是(  )
A.点P到抛物线焦点的距离为
B.过点P作过抛物线焦点的直线交抛物线于点Q,则△OPQ的面积为
C.过点P与抛物线相切的直线方程为x-2y+1=0
D.过点P作两条斜率互为相反数的直线交抛物线于M,N两点,则直线MN的斜率为定值
【答案】BCD
【解析】由题意得p=,所以抛物线方程为y2=x,焦点坐标为F.对于A,|PF|=1+=,错误;对于B,kPF=,所以lPF:y=,与y2=x联立得4y2-3y-1=0,所以y1+y2=,y1y2=-,所以S△OPQ=|OF|·|y1-y2|=×× =,正确;对于C,依题意斜率存在,设直线方程为y-1=k(x-1),与y2=x联立得ky2-y+1-k=0,Δ=1-4k(1-k)=0,即4k2-4k+1=0,解得k=,所以切线方程为x-2y+1=0,正确;对于D,依题意斜率存在,设lPM:y-1=k(x-1),与y2=x联立得ky2-y+1-k=0,所以yM+1=,即yM=-1,则xM=2,所以点M,同理N,所以kMN===-,正确.故选B、C、D.
18.若抛物线的焦点在直线x-2y-4=0上,则此抛物线的标准方程为________.
【答案】y2=16x或x2=-8y
【解析】令x=0,得y=-2;令y=0,得x=4.所以抛物线的焦点是(4,0)或(0,-2),故所求抛物线的标准方程为y2=16x或x2=-8y.
19.若点A的坐标为(3,2),F是抛物线y2=2x的焦点,点M在抛物线上移动时,使|MF|+|MA|取得最小值的M的坐标为________.
【答案】(2,2)
【解析】过点M作准线的垂线,垂足是N,则|MF|+|MA|=|MN|+|MA|,当A,M,N三点共线时,|MF|+|MA|取得最小值,此时M(2,2).
20.P是双曲线-=1上任意一点,F1,F2分别是它的左、右焦点,且|PF1|=9,则|PF2|=________.
【答案】17
【解析】由题知a=4,b=9,c==,由于|PF1|=921.平面内一点M到两定点F1(-6,0),F2(6,0)的距离之和等于12,则点M的轨迹是________.
【答案】线段F1F2
【解析】由题意知|MF1|+|MF2|=12,但|F1F2|=12,即|MF1|+|MF2|=|F1F2|,所以点M的轨迹是线段F1F2.
22.焦点在直线2x+y+2=0上的抛物线的标准方程为____________________.
【答案】y2=-4x或x2=-8y
【解析】当焦点在x轴上时,令方程2x+y+2=0中的y=0,得焦点为(-1,0),故抛物线方程为y2=-4x,当焦点在y轴上时,令方程2x+y+2=0中的x=0,得焦点为(0,-2),故抛物线方程为x2=-8y.
23.焦距是8,离心率等于0.8的椭圆的标准方程为__________.
【答案】+=1或+=1
【解析】由题意知解得又b2=a2-c2,∴b2=9.
当焦点在x轴上时,椭圆方程为+=1;当焦点在y轴上时,椭圆方程为+=1.
24.设F为双曲线C:-=1(a>0,b>0)的右焦点,O为坐标原点,以OF为直径的圆与圆x2+y2=a2交于P,Q两点.若|PQ|=|OF|,则C的离心率为_________.
【答案】
【解析】设双曲线C:-=1(a>0,b>0)的右焦点F的坐标为(c,0).由圆的对称性及条件|PQ|=|OF|可知,PQ是以OF为直径的圆的直径,且PQ⊥OF.设垂足为M,连接OP,如图,则|OP|=a,|OM|=|MP|=.由|OM|2+|MP|2=|OP|2,得2+2=a2,故=,即e=.
25.青花瓷,中华陶瓷烧制工艺的珍品,是中国瓷器的主流品种之一.如图是一个落地青花瓷,其外形称为单叶双曲面,且它的外形上下对称,可看成是双曲线的一部分绕其虚轴旋转所形成的曲面.若该花瓶的最小直径为16 cm,瓶口直径为20 cm,瓶高20 cm,则该双曲线的离心率为________.
【答案】
【解析】以花瓶最细处所在直线为x轴,花瓶的竖直对称轴为y轴,建立如图所示的平面直角坐标系,设双曲线的方程为-=1(a>0,b>0).由题意可知a=8,图中的A点坐标为(10,10).将a=8,(10,10)代入双曲线方程,可得b=,所以=,所以e= =.
26、在平面直角坐标系xOy中,已知抛物线,直线l过抛物线的焦点,直线l与抛物线交于A,B两点,弦AB长为8,则直线l的方程为________.
【答案】或
【解析】由题意知,直线l过.
当斜率不存在时,直线l为,此时,,,不满足题意.
当斜率存在时,可设直线l的方程为,,.
联立,得 整理,得.所以.
又,所以,解得,
所以直线l的方程为或.
27、若双曲线的两条渐近线与抛物线的准线围成的三角形面积为2,则双曲线C的离心率为
【答案】
【解析】解:的准线方程为l:,双曲线的两条渐近线分别为:,,双曲线的两条渐近线与抛物线的准线相交于A,B两点,
的面积为2,,,,,即,
,.
28.若焦点在x轴上的椭圆+=1的离心率e=,F,A分别是椭圆的左焦点和右顶点,P是椭圆上任意一点,则·的最大值为________.
【答案】4
【解析】由题意知a=2,因为e==,所以c=1,所以b2=a2-c2=3,故椭圆的方程为+=1.设点P的坐标为(x0,y0),所以-2≤x0≤2,因为F(-1,0),A(2,0),所以=(-1-x0,-y0),=(2-x0,-y0),所以·=x-x0-2+y=x-x0+1=(x0-2)2,则当x0=-2时,·取得最大值4.
29.定义椭圆的“蒙日圆”的方程为,已知椭圆的长轴长为,离心率为.
(1)求椭圆的标准方程和它的“蒙日圆”的方程;
(2)过“蒙日圆”上的任意一点作椭圆的一条切线,为切点,延长与“蒙日圆”点交于点,为坐标原点,若直线,的斜率存在,且分别设为,,证明:为定值.
解:(1)由题意知,,,,椭圆的方程,
“蒙日圆”的方程为,即
(2)当切线的斜率存在且不为零时,设切线的方程为,则
由,消去得
,
由,消去得
设,,则,
,
当切线的斜率不存在且为零时,成立,
为定值
30.已知椭圆+=1(a>b>0),右焦点F(1,0),离心率为,过F作两条互相垂直的弦AB,CD.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)求以A,B,C,D为顶点的四边形的面积的取值范围.
解:(1)由题意得c=1,=,∴a=,则b=c=1,则椭圆的标准方程为+y2=1.
(2)①当两直线一条斜率不存在、一条斜率为0时,S=|AB|·|CD|=×2×=2.②当两直线斜率存在且都不为0时,设直线AB的方程为y=k(x-1),A(x1,y1),B(x2,y2),将其代入椭圆方程整理得(1+2k2)x2-4k2x+2k2-2=0,则x1+x2=,x1x2=,则|AB|=|x1-x2|=,同理,|CD|=,则S=|AB|·|CD|=··===2-∈,当k=±1时,S=.综上所述,四边形面积的取值范围是.
31.已知双曲线C:-=1(a>0,b>0)的离心率为,且经过A(0,2).
(1)求双曲线C的方程;
(2)若过点B(2,0)的直线交双曲线C于x轴下方不同的两点P,Q,设PQ中点为M,求三角形BOM(O为坐标原点)面积的取值范围.
解:(1)双曲线的离心率为,即=,因为点A(0,2)在双曲线-=1上,所以=1,a=2,则c=2,又c2=a2+b2,所以b=2.所以双曲线C的方程为y2-x2=4.
(2)易知直线PQ的斜率不为0,设直线PQ的方程为x-2=my(m≠0),由
得(1-m2)y2-4my-8=0,设P,Q两点的纵坐标分别为y1,y2,
则解得1<m<.设点M的纵坐标为y0,则y0==,所以S△BOM=×|OB|×|y0|=×2×==,
1<m<.易知函数y=x-在(1,)上单调递增,所以m-∈,
所以三角形BOM面积的取值范围为(2,+∞).
32.已知双曲线Γ:-=1(a>0,b>0)经过点P(2,1),且其中一焦点F到一条渐近线的距离为1.
(1)求双曲线Γ的方程;
(2)过点P作两条相互垂直的直线PA,PB分别交双曲线Γ于A,B两点,求点P到直线AB距离的最大值.
解:(1)∵双曲线-=1过点(2,1),∴-=1.不妨设F为右焦点,则F(c,0)到渐近线
bx-ay=0的距离d==b,∴b=1,a2=2,∴所求双曲线的方程为-y2=1.
(2)当直线AB的斜率不存在时,设A(x0,y0)(y0>0),则B(x0,-y0),=(x0-2,y0-1),=(x0-2,-y0-1),∵·=0,∴(x0-2)2-(y0-1)(y0+1)=0,由得 或(舍去),即A(6,),B(6,-),此时点P到AB的距离为6-2=4.当直线AB的斜率存在时,设A(x1,y1),B(x2,y2),直线AB的方程为y=kx+m.将y=kx+m代入x2-2y2=2中,整理得(2k2-1)x2+4kmx+2m2+2=0.∴x1+x2= ①,x1x2= ②.∵·=0,∴(x1-2,y1-1)·(x2-2,y2-1)=0,即(k2+1)x1x2+(km-k-2)(x1+x2)+m2-2m+5=0 ③.将①②代入③,得m2+8km+12k2+2m-3=0,∴(m+2k-1)(m+6k+3)=0.而P 直线AB,∴m=-6k-3,从而直线AB的方程为y=kx-6k-3.将y=kx-6k-3代入x2-2y2-2=0中,得(1-2k2)x2+(24k2+12k)x-72k2-72k-20=0,判别式Δ>0恒成立,∴y=kx-6k-3即为所求直线.∴P到AB的距离d==.∵2==1+≤2,∴d≤4,即此时点P到直线AB距离的最大值为4.∵4>4,故点P到直线AB距离的最大值为4.
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