【高考专题】圆锥曲线高考大题的类型与解法 二轮专题练习(含解析)

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【高考专题】圆锥曲线高考大题的类型与解法 二轮专题练习(含解析)

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圆锥曲线高考大题的类型与解法
圆锥曲线问题是近几年高考的热点问题之一,可以这样毫不夸张地说,只要是数学高考试卷,都必有一个圆锥曲线问题的12分大题。从题型上看是20(或21)题的12分大题,难度为中,高档题型,一般的考生都只能拿到4到10分。纵观近几年高考试卷,归结起来圆锥曲线大题问题主要包括:①已知过定点的直线与圆锥曲线相交于不同两点,求直线方程(或直线的斜率);②已知过定点的直线与圆锥曲线相交于不同两点,求多边形的面积(或多边形面积的最值);③已知过定点的直线与圆锥曲线相交于不同两点,求某个式子的值(或取值范围)和证明某个式子的值为定值;④已知过定点的直线与圆锥曲线相交于不同两点,求点的坐标(或点的轨迹方程);⑤已知过定点的直线与圆锥曲线相交于不同两点,证明直线过定点(或点在定直线上)等几种类型。各种类型问题结构上具有一定的特征,解答方法也有一定的规律可寻。那么在实际解答圆锥曲线大题问题时,到底应该如何抓住问题的结构特征,快捷,准确地予以解答呢?下面通过典型例题的详细解析来回答这个问题。
【典例1】解答下列问题:
1、(理)已知椭圆E:+=1(a>b>0)的离心率为,椭圆E上的点到其左,右焦点的距离之和为4。
(1)求椭圆E的方程;
(2)设过左焦点F的直线l与椭圆E相交于A,B两点,M为AB的中点,O为坐标原点,若椭圆E上存在点N满足=(>0),求四边形AOBN面积的最小值及此时的值。
(文)已知椭圆E:+=1(a>b>0)的离心率为,椭圆E上的点到其左,右焦点的距离之和为4。
(1)求椭圆E的方程;
(2)设过左焦点F的直线l与椭圆E相交于A,B两点,M为AB的中点,O为坐标原点,若椭圆E上存在点N满足=3,求四边形AOBN的面积(成都市高2021级高三零诊)
2、设抛物线C:=2px(p>0),直线x-2y+1=0与C相交于A,B两点,且|AB|=4。
(1)求p;(2023全国高考甲卷)
(2)设C的焦点为F,M,N为C上两点,.=0,求MNF面积的最小值。
3、在直角坐标系xOy中,点P到x轴的距离等于点P到点(0,)的距离,记动点P的轨迹为W。
求W的方程;
已知矩形ABCD有三个顶点在W上,证明矩形的周长大于3(2023全国高考新高考I)
4、已知椭圆E:+=1(a>b>0)的右焦点为,上顶点为H,O为坐标原点,OH=,点(1,)在椭圆,E上。
(1)求椭圆E的方程;
(2)设经过点且斜率不为0的直线l与椭圆E相交于A,B两点,点P(-2,0),Q(2,0),若M,N分别为直线AP,BQ与Y轴的交点,MPQ,NPQ的面积分别为,求的值(成都市2020级高三零诊)
5、已知点A(2,1)在双曲线C:-=1(a>1)上,直线l交C于P,Q两点,直线AP,AQ的斜率之和为0。
(1)求直线l的斜率;
(2)若tanPAQ=2,求PAQ的面积(2022全国高考新高考I卷)
6、(理)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左,右焦点分别为,,点P在椭圆C上,|P|=3,P=,且椭圆C的离心率为。
(1)求椭圆C的方程;
(2)设直线l:y=kx+m(m0)与椭圆C相交于A,B两点,O为坐标原点,求OAB面积的最大值。
(文)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左,右焦点分别为,,点P在椭圆C上,|P|=2,P=,且椭圆C的离心率为(成都市2019级高三零诊)
(1)求椭圆C的方程;
(2)设过点M(3,0)直线l与椭圆C相交于A,B两点,求AB面积的最大值。
7、(理)已知椭圆C:+=1(a>b>0)经过点(,),其右顶点为A(2,0)。
(1)求椭圆C的方程;
(2)若点P,Q在椭圆C上,且满足直线AP与AQ的斜率之积为,求APQ面积的最大值。
(文)已知椭圆C:+=1(a>b>0)经过点(,),其右顶点为A(2,0)。
(1)求椭圆C的方程;
(2)若点P,Q在椭圆C上,且满足直线AP与AQ的斜率之积为,证明直线PQ经过定点,并求APQ面积的最大值(成都市2019级高三二诊)
8、(理)已知抛物线C:=2py(p>0)的焦点为F,且F与圆M:+=1上点的距离的最小值为4(2021全国高考乙卷)。
(1)求P;
(2)若点P在M上,PA,PB是C的两条切线,A,B是切点,求PAB面积的最大值。
(文)已知抛物线C:=2px(p>0)的焦点为F到准线的距离为2。
(1)求C的方程;
(2)已知O为坐标原点,点P在C上,点Q满足=9,求直线OQ斜率的最大值。
9、已知椭圆C:+=1(a>b>0)经过点A(1,),其长半轴长为2。
(1)求椭圆C的方程;
(2)(理)设经过点B(-1,0)的直线l与椭圆C相交于D,E两点,点E关于X轴的对称点为F,直线DF与X轴相交于点G,求DEG的面积S的取值范围。(文)设经过点B(-1,0)的直线l与椭圆C相交于D,E两点,点E关于X轴的对称点为F,直线DF与X轴相交于点G,记BEG与BDG的面积分别为,,求|-|的最大值(2021成都市高三二诊)。
10、已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左,右焦点分别为(-,0),(,0),
且经过点A(,)(2020成都市高三零诊)。
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)(理)过点B(4,0)作一条斜率不为0的直线l与椭圆C相较于P,Q两点,记点P
关于X轴对称的点为,若直线Q与X轴相较于点D,求DPQ面积的最大值。
(文)过点B(4,0)作一条斜率不为0的直线l与椭圆C相较于P,Q两点,记点P关于X轴对称的点为,证明直线Q经过X轴上一定点D,并求出定点D的坐标。
11、已知椭圆C:+ =1(0(1)求C的方程;
(2)若点P在C上,点Q在直线x=6上,且|BP|=|BQ|,BP BQ,求APQ的面积(2020全国高考新课标III)。
12、已知椭圆C:+=1(a>b>0)过点M(2,3),点A为其左顶点,且AM的斜率为(2020全国高考新高考II)。
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)N为椭圆上任意一点,求AMN面积的最大值。
『思考问题1』
(1)【典例1】中问题的特点是:①条件是过某一定点的直线与曲线相交于不同的两点,②所求问题是多边形面积(或周长)的值(或取值范围或最值);
(2)解答这类问题的基本思路是::①设出两点的坐标和直线的斜率k(注意考虑斜率不存在的情况,为了避免考虑直线斜率的存在和不存在的情况,也可以直接设过定点的直线方程为:x=my+n,mR),运用点斜式,写出直线的方程;②联立直线方程与曲线方程消去一个未知数化为关于x(或y)的一元二次方程;③运用韦达定理得到两根的和与积关于参数k(或m)的式子,并根据直线方程求出问题中需要的其他量关于参数k(或m)的式子;④运用多边形面积的相关知识把多边形的面积表示成关于参数的函数;⑤求出关于参数的函数值(或值域或最值);⑥得出问题的结果。
【典例2】解答下列问题:
1、设抛物线C:=2px(p>0)的焦点为F,点D(p,0),过点F的直线交C于M,N两点,当直线MD垂直于X轴时,|MF|=3。
(1)求抛物线C的方程;
(2)设直线MD,ND与C的另一个交点分别为A,B,记直线AB,MN的倾斜角分别为,,当-取得最大值时,求直线AB的方程(2022全国高考甲卷)
2、已知椭圆C:=1(a>b>0)的四个顶点围成的四边形的面积为2,右焦点到直线x-y+2=0的距离为2(2021成都市高三三诊)。
(1)求椭圆C的方程;
(2)(理)过点M(-3,0)的直线l与椭圆C相交于A,B两点,过点作直线l的垂线,垂足为N(点A,B在点M,N之间),若AM与BN面积相等,求直线l的方程。
(文)过点M(-3,0)的直线l与椭圆C相交于A,B两点,过点作直线l的垂线,垂足为N(点A,B在点M,N之间),若|MA|=|BN|,求直线l的方程。
3、在平面直角坐标系XOY中,已知点(-,0),(,0),点M满足|M|-|M|=2,
记M的轨迹为C。
(1)求C的方程;
(2)设点T在直线x=上,过T的两条直线分别交C于A,B两点和P,Q两点,且|TA|.|TB|
=|TP|.|TQ|,求直线AB的斜率与直线PQ的斜率之和(2021全国高考新高考I卷)。
4、抛物线C的顶点为坐标原点O,焦点在X轴上,直线l:x=1交C于P,Q两点,且OPOQ,已知点M(2,0),M与l相切。
(1)求C,M的方程;
(2)设,,是C上的三个点,直线,均与M相切,判断与M的位置关系,并说明理由(2021全国高考甲卷)。
5、(理)已知椭圆C:=1(a>b>0)的右顶点为A,上顶点为B(0,1),右焦点为F,连接BF并延长与椭圆C相交于点C,且|CF|= |BF|。
(1)求椭圆C的方程;
(2)设经过点(1,0)的直线l与椭圆C相交于不同的两点M,N,直线AM,AN分别与直线x=3相交于点P,点Q,若APQ的面积是AMN的面积的2倍。求直线l的方程。
(文)已知椭圆C:=1(a>b>0)的离心率为,且经过点(,)。
(1)求椭圆C的方程;
(2)是否存在经过点(0,2)的直线与椭圆C相交于不同的两点M,N,使得M,N与Y轴上的一点P连线后组成以P为直角顶点的等腰直角三角形?若存在,求出直线l的方程;若不存在,请说明理由(2019成都市高三零诊)
6、(理)已知长度为4的线段AB的两个端点A,B分别在X轴和Y轴上运动,动点P满足=3,记动点P的轨迹为曲线C。
(1)求曲线C的方程;
(2)设不经过点H(0,1)的直线y=2x+t,与曲线C相交于两点M,N,若直线HM与HN的斜率之和为1,求实数t的值。
(文)已知点A(m,0)和B(0,n),且+=16,动点P满足=3,记动点P
的轨迹为曲线C。
(1)求曲线C的方程;
(2)设不经过点H(0,1)的直线y=2x+t,与曲线C相交于两点M,N,若直线HM与HN的斜率之和为1,求实数t的值(2019成都市高三一诊)
7、已知椭圆C:=1(a>b>0)的短轴长为4,离心率为。
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)(理)设椭圆C的左右焦点分别为,,左右顶点分别为A,B,点M,N为椭圆
C设位于X轴上方的两点,且M//N,记直线AM,BN的斜率分别为,,若3
+2=0,求直线M/的方程。(文)设椭圆C的左右焦点分别为,,左右顶点分别为A,B,点M,N为椭圆C设位于X轴上方的两点,且M//N,直线M 的斜率为2 ,记直线AM,BN的斜率分别为,,求3+2的值(2019成都市高三二诊)
『思考问题2』
(1)【典例2】中问题的特点是:①条件是过某一定点的直线与曲线相交于不同的两点,②所求问题是直线的方程或直线斜率的值(或取值范围);
(2)解答这类问题的基本思路是:①设出两点的坐标和直线的斜率k(注意考虑斜率不存在的情况,为了避免考虑直线斜率的存在和不存在的情况,也可以直接设过定点的直线方程为:x=my+n,mR),然后运用点斜式,写出直线的方程;②联立直线方程与曲线方程,消去一个未知数化为关于x(或y)的一元二次方程;③运用韦达定理得到两根的和与积关于参数k(或m)的式子,并根据直线方程求出问题中需要的其他量关于参数k(或m)的式子;④结合问题条件得到关于参数k(或m)的方程(或不等式)(注意相交于不同两点的条件);⑤求解方程(或不等式)求出参数k(或m)的值;⑥得出问题的结果。
【典例3】解答下列问题:
1、(理)已知,分别为椭圆C:+=1(a>b>0)的左,右焦点,与椭圆C有相同焦点的双曲线-=1在第一象限与椭圆C相交于点P,且|P|=1。
(1)求椭圆C的方程;
(2)设直线y=kx+1与椭圆C相交于A,B两点,O为坐标原点,且=m(m>0),若椭圆C上存在点E,使得四边形OAED为平行四边形,求m的取值范围。
(文)已知中心为原点,对称轴为坐标轴的椭圆C经过点P(,),Q(,)。(1)求椭圆C的方程;
(2)设过点(0,1)的直线l与椭圆C相交于A,B两点,2=3,=+,且点E在椭圆C上,求直线l的方程(成都市高2020级高三二诊)
2、设双曲线C:-=1(a>0,b>0)的右焦点为F(2,0),渐近线方程为y=x。
(1)求双曲线C的方程;
(2)过F的直线与C的两条渐近线分别相交于A,B两点,点P(,),Q(,),在C上,且>>0,>0,过点P且斜率为-的直线与过点Q且斜率为的直线相交于点M,请从下面①②③中选取两个作为条件,证明另一个条件成立。①M在AB上;②PQ//AB,③|MA|=|MB|。注:若选择不同的组合分别解答,则按第一个解答计分(2022全国高考新高考II卷)
3、已知抛物线C:=2px(p>0,p4),过点A(2,0)且斜率为k的直线与抛物线C相交于P,Q两点。
(1)设点B在x轴上,分别记直线PB,QB的斜率为,,若+=0,求点B的坐标;
(2)过抛物线C的焦点F作直线PQ的平行线与抛物线C相交于M,N两点,求的值(成都市2019级高三一诊)
4、(理)已知椭圆E:=1(a>b>0)的左,右焦点分别为(-1,0),(1,0),点P在椭圆E上,P,且|P|=3|P|。
(1)求椭圆E的标准方程;
(2)设直线l:x=my+1(mR)与椭圆E相较于A,B两点,与圆+=相较于C,D两点,求|AB|.|CD|的取值范围。
(文)已知椭圆E:=1(a>b>0)的左,右焦点分别为(-1,0),(1,0),
点P(1,)在椭圆E上。
(1)求椭圆E的标准方程;
(2)设直线l:x=my+1(mR)与椭圆E相较于A,B两点,与圆+=相较于C,D两点,当|AB|.|CD|的值为8时,求直线l的方程(2020成都市高三二诊)。
5、已知椭圆C:=1(a>b>0)的左焦点为(- ,0),点Q(1,)在椭圆C上(2020成都市高三三诊)。
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)经过圆O:+=5上一动点P作椭圆C的两条切线,切点分别记为A,B,直线PA,PB分别与圆O相较于异于点P的M,N两点。
(理)①求证:+=0;②求OAB的面积的取值范围。(文)①当直线PA,PB的斜率都存在时,记直线PA,PB斜率分别为,,求证:.=-1;②求的取值范围。
6、已知椭圆C:=1(a>b>0)的离心率为,且过点A(2,1)。
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)点M,N在C上,且AM AN,AD MN,D为垂足,证明:存在定点Q,使得|DQ|为定值(2020全国高考新高考I)。
『思考问题3』
(1)【典例3】中问题的特点是:①条件是过某一定点的直线与曲线相交于不同的两点,②所求问题是某一式子的值(或取值范围或最值)或证明某一式子为定值;
(2)解答这类问题的基本方法是::①设出两点的坐标和直线的斜率k(注意考虑斜率不存在的情况,为了避免考虑直线斜率的存在和不存在的情况,也可以直接设过定点的直线方程为:x=my+n,mR),运用点斜式,写出直线的方程;②联立直线方程与曲线方程消去一个未知数得到关于x(或y)的一元二次方程;③运用韦达定理得到两根的和与积关于参数k(或m)的式子,并根据直线方程求出问题中需要的其他量关于参数k(或m)的式子;④运用相关知识把问题中的式子表示成关于参数的函数;⑤求出关于参数的函数的值(或值域或最值)或证明该式子的值与参数无关(为定值);⑥得出问题的结果。
【典例4】解答下列问题:
1、(理)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左,右焦点分别为,,上顶点为D,且D为等边三角形,经过焦点的直线l与椭圆C相交于A,B两点,AB的周长为8。
(1)求椭圆C的方程;
(2)试探究:在x轴上是否存在定点T,使得.为定值,若存在,求出点T的坐标;若不存在,请说明理由。
(文)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左,右焦点分别为,,上顶点为D,且D为等边三角形,经过焦点的直线l与椭圆C相交于A,B两点,AB的周长为8。
(1)求椭圆C的方程;
(2)求AB的面积的最大值及此时直线l的方程(成都市2020级高三一诊)
2、在同一平面直角坐标系XOY中,圆+=4经过伸缩变换:=x,后得到曲线
=y,C。
(1)求曲线C的方程;
(2)(理)设直线l与曲线C相较于A,B两点,连接BO并延长与曲线C相较于点D,且
|AD|=2,求ABD面积的最大值;(文)设曲线C与X轴和Y轴的正半轴分别相交于A,B两点,P是曲线C位于第二象限上的一点,且直线PA与Y轴相交于点M,直线PB与X轴相交于点N,求ABM与BMN的面积之和(2021成都市高三零诊)。
3、已知椭圆C:=1(a>b>0)的离心率为,且直线+=1与圆+=2相切。
(1)求椭圆C的方程;
(2)(理)设直线l与椭圆C相交于不同的两点A,B,M为线段AB的中点,O为坐标原点,射线OM与椭圆C相交于点P,且O点在以AB为直径的圆上,记AOM,BOP的面积分别为,,求的取值范围。(文)设直线l与椭圆C相交于不同的两点A,B,M为线段AB的中点,O为坐标原点,射线OM与椭圆C相交于点P,且|OP|= |OM|,
求ABO的面积(2021成都市高三一诊)
4、已知椭圆C:=1(a>b>0)的左,右焦点分别为(-,0),(,
0),且经过点A(,)(2020成都市高三零诊)。
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)(理)过点B(4,0)作一条斜率不为0的直线l与椭圆C相较于P,Q两点,及点P关于X轴对称的点为,若直线Q与X轴相较于点D,求DPQ面积的最大值。(文)过点B(4,0)作一条斜率不为0的直线l与椭圆C相较于P,Q两点,记点P关于X轴对称的点为,证明直线Q经过X轴上一定点D,并求出定点D的坐标。
5、已知椭圆:=1(a>b>0)的右焦点F与抛物线的焦点重合,的中心与的顶点重合,过F且与X轴垂直的直线交于A,B两点,交于C,D两点,且|CD|
=|AB|(2020全国高考新课标II)。
(1)求的离心率;
(2)(理)设M是与的公共点,若|MF|=5,求与的标准方程。(文)若的四个顶点到的准线距离之和为12,求与的标准方程。
6、(理)已知抛物线C:=2px过点P(1,1),过点(0,)的直线l与抛物线C交于不同的两点M,N,过点M作X轴的垂线分别与直线OP,ON交于点A,B,其中O为原点。
(1)求抛物线C的方程,并求其焦点坐标和准线方程;
(2)求证:A为线段BM的中点。
(文)已知椭圆C的两个顶点分别为A(-2,0),B(2,0),焦点在X轴上,离心率为。
(1)求椭圆C的方程;
(2)点D为X轴上一点,过D作X轴的垂线交椭圆C于不同两点M,N,过D作AM的垂线交BN于点E,求证:BDE与BDN的面积之比为4:5(2017全国高考北京卷)
(理科图) (文科图)
『思考问题4』
(1)【典例4】中问题的特点是:①条件是过某一定点的直线与曲线相交于不同的两点,②所求问题是某点的坐标(或点的轨迹方程);
(2)解答这类问题的基本方法是:①设出两点的坐标和直线的斜率k(注意考虑斜率不存在的情况,为了避免考虑直线斜率的存在和不存在的情况,也可以直接设过定点的直线方程为:x=my+n,mR),运用点斜式,写出直线的方程;②联立直线方程与曲线方程得到方程组,消去一个未知数化为关于x(或y)的一元二次方程;③运用韦达定理得到两根的和与积关于参数k(或m)的式子,并根据直线方程求出问题中需要的其他量关于参数k(或m)的式子;④运用相关知识结合问题的条件把点的坐标表示成关于参数k(或m)的式子;⑤求出参数的值得到点的坐标(或消去参数得到点的轨迹方程);⑥得出问题的结果。
【典例5】解答下列问题:
已知椭圆C:=1(a>b>0)的离心率为,点A(-2,0)在C上。
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)过点(-2,3)的直线交C于P,Q两点,直线AP,AQ与y轴的交点分别为M,N,证明:线段MN的中点为定点(2023全国高考乙卷)
已知双曲线C的中心为坐标原点,左焦点为(-2,0),离心率为。
求C的方程;
记C的左,右顶点分别为,,过点(-4,0)的直线与C的左支相交于M,N两点,M在第二象限,直线M与直线N相交于点P,证明:点P在定直线上。
3、(理)已知斜率为的直线l与抛物线E:=4x相交于P,Q两点。
(1)求线段PQ中点纵坐标的值;
(2)已知点T(,0),直线TP,TQ分别与抛物线E相交于M,N两点(异于P,Q),求证:直线MN恒过定点,并求出该定点的坐标。
(文)已知斜率为的直线l与抛物线E:=4x相交于P,Q两点。
(1)求线段PQ中点纵坐标的值;
(2)已知点T(,0),直线TP,TQ分别与抛物线E相交于M,N两点(异于P,Q),则在y轴上是否存在一定点S,使直线MN恒过定点,若存在,求出点S的坐标;若不存在,请说明理由(成都市高2020级高三三珍)
4、已知椭圆E的中心为坐标原点,对称轴为X轴,Y轴,且过点A(0,-2),B(,-1)两点。
(1)求椭圆E的方程;
(2)设过点P(1,-2)的直线交E于M,N两点,过M且平行于X轴的直线与线段AB交于点T,点H满足=,证明直线HN过定点(2022全国高考乙卷)
5、已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,且经过点(,2),椭圆C的右顶点到抛物线E:=2px(p>0)的准线的距离为4。
(1)求椭圆C和抛物线E的方程;
(2)设与两坐标轴都不垂直的直线l与抛物线E相交于A,B两点,与椭圆C相交于M,N两点,O为坐标原点,若.=-4,则在x轴上是否存在点H,使得x轴平分MHN,若存在,求出点H的坐标;若不存在,请说明理由(成都市2019级高三三珍)
6、已知椭圆C的方程为+=1(a>b>0),右焦点为F(,0),且离心率为。
(1)求椭圆C的方程;
(2)设M,N是椭圆C上的两点,直线MN与曲线+=相切,证明M,N,F三点共线的充分必要条件是|MN|= ,(2021全国高考新高考II卷)。
7、(理)已知椭圆C:+=1的右焦点为F,过点F的直线(不与X轴重合)与椭圆C相交于A,B两点,直线l:x=2与X轴相较于点H,过点A作ADl,垂足为D。
(1)求四边形OAHB(O为坐标原点)面积的取值范围;
(2)证明:直线BD过定点E,并求出点E的坐标。
(文)已知椭圆C:+=1的右焦点为F,过点F的直线(不与X轴重合)与椭圆C相交于A,B两点,直线l:x=2与X轴相较于点H,E为线段FH的中点,直线BE与直线l的交点为D。
(1)求四边形OAHB(O为坐标原点)面积的取值范围;
(2)证明:直线AD与X轴平行(2020成都市高三一诊)。
8、已知A,B分别为椭圆E:+=1(a>1)的左,右顶点,G为E上顶点,.=8,P为直线x=6上的动点,PA与E的另一个交点为C,PB与E的另一个交点为D。
(1)求E的方程;
(2)证明:直线CD过定点(2020全国高考新课标I)。
9、(理)已知抛物线C:=2py经过点(2,-1)。
(1)求抛物线C的方程及其准线方程;
(2)设O为原点,过抛物线C的焦点作斜率不为0的直线l交抛物线C于两点M,N,直线y=-1分别交直线OM,ON于点A和点B,求证:以AB为直径的圆经过Y轴上的两个定点。
(文)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的右焦点为(1,0),且经过点A(0,1)。
(1)求椭圆C的方程;
(2)设O为原点,直线l:y=kx+t(t1)与椭圆C相较于不同两点P,Q,直线AP与x轴相较于点M,直线AQ与x轴相较于点N,若|OM|.|ON|=2,求证:直线l经过定点(2019全国高考北京)
『思考问题5』
(1)【典例5】中问题的特点是:①条件是过某一定点的直线与曲线相交于不同的两点,②所求问题是直线过定点(或点在定直线上);
(2)解答这类问题的基本方法是::①设出两点的坐标和直线的斜率k(注意考虑斜率不存在的情况,为了避免考虑直线斜率的存在和不存在的情况,也可以直接设过定点的直线方程为:x=my+n,mR),运用点斜式,写出直线的方程;②联立直线方程与曲线方程消去一个未知数化为关于x(或y)的一元二次方程;③运用韦达定理得到两根的和与积关于参数k(或m)的式子,并根据直线方程求出问题中需要的其他量关于参数k(或m)的式子;④运用相关知识结合问题的条件把直线方程(或某点的坐标)表示成关于参数k(或m)的式子;⑤确定直线存在与参数k(或m)无关的点(定点)(或把某点的坐标代入给定的直线方程验证);⑥得出问题的结果。
圆锥曲线高考大题的类型与解法
圆锥曲线问题是近几年高考的热点问题之一,可以这样毫不夸张地说,只要是数学高考试卷,都必有一个圆锥曲线问题的12分大题。从题型上看是20(或21)题的12分大题,难度为中,高档题型,一般的考生都只能拿到4到10分。纵观近几年高考试卷,归结起来圆锥曲线大题问题主要包括:①已知过定点的直线与圆锥曲线相交于不同两点,求直线方程(或直线的斜率);②已知过定点的直线与圆锥曲线相交于不同两点,求多边形的面积(或多边形面积的最值);③已知过定点的直线与圆锥曲线相交于不同两点,求某个式子的值(或取值范围)和证明某个式子的值为定值;④已知过定点的直线与圆锥曲线相交于不同两点,求点的坐标(或点的轨迹方程);⑤已知过定点的直线与圆锥曲线相交于不同两点,证明直线过定点(或点在定直线上)等几种类型。各种类型问题结构上具有一定的特征,解答方法也有一定的规律可寻。那么在实际解答圆锥曲线大题问题时,到底应该如何抓住问题的结构特征,快捷,准确地予以解答呢?下面通过典型例题的详细解析来回答这个问题。
【典例1】解答下列问题:
1、(理)已知椭圆E:+=1(a>b>0)的离心率为,椭圆E上的点到其左,右焦点的距离之和为4。
(1)求椭圆E的方程;
(2)设过左焦点F的直线l与椭圆E相交于A,B两点,M为AB的中点,O为坐标原点,若椭圆E上存在点N满足=(>0),求四边形AOBN面积的最小值及此时的值。
(文)已知椭圆E:+=1(a>b>0)的离心率为,椭圆E上的点到其左,右焦点的距离之和为4。
(1)求椭圆E的方程;
(2)设过左焦点F的直线l与椭圆E相交于A,B两点,M为AB的中点,O为坐标原点,若椭圆E上存在点N满足=3,求四边形AOBN的面积(成都市高2021级高三零诊)
【解析】
【考点】①椭圆定义与性质;②求椭圆方程的基本方法;③设而不求,整体代入数学思想及运用;④平面向量坐标运算法则和基本方法;⑤点到直线的距离公式及运用;⑥弦长公式及运用;⑦三角形面积公式及运用;⑧基本不等式及运用。
【解题思路】(理)(1)根据椭圆的性质,运用求椭圆方程的基本方法,结合问题条件就可求出椭圆E的方程;(2)根据设而不求,整体代入的数学思想,点到直线的距离公式和椭圆的弦长公式,结合问题条件求出|AB|,点O到直线AB的距离关于参数k,m的式子,根据三角形的面积公式得到OAB面积关于参数k,m的表示式,运用基本不等式求出表示式的最值就可得到OAB面积的最大值。(文)(1)根据椭圆的性质,运用求椭圆方程的基本方法,结合问题条件就可求出椭圆E的方程;(2)根据设而不求,整体代入的数学思想,由点N在椭圆E上得到关于m的方程,求解方程求出m的值,运用点到直线的距离公式和椭圆的弦长公式,结合问题条件求出|AB|,点O到直线AB的距离的值,利用三角形的面积公式得到OAB面积,从而就可求出四边形AOBN的面积。
【详细解答】(理)(1)椭圆E:+=1(a>b>0)的离心率为,椭圆E上的点
到其左,右焦点的距离之和为4, =①,2a=4②,=+③,联立①②③解得:=4,=3,椭圆E的方程为:+=1;(2)设A(+,),B(,),由(1)知F(-1,0), 直线l经过点F,直线l的方程 y
为x=my-1,联立直线l和椭圆E的方程得: A
(4+3)-6my-9=0, M是AB的中点, N
+=,=-,+ B
=m(+)-2== ,M(,),=(,),=(>0),N(,),点N在椭圆E上,+=1,4+3=,|AB|=
=,==.,=|PQ|=.
=,=(>0),=4+3≥4,=
==≥≥,当且仅当=4,即=2时,等号成立,
四边形AOBN面积的最小值为,及此时的值为2。
(文)(1)椭圆E:+=1(a>b>0)的离心率为,椭圆E上的点到其左,右焦点的距离之和为4, =①,2a=4②,=+③,联立①②③解得:=4,=3,椭圆E的方程为:+=1;(2)设A(,),B(,),由(1)知F(-1,0), 直线l经过点F,直线l的方程 为x=my-1,联立直线l和椭圆E的方程得:
(4+3)-6my-9=0, M是AB的中点, y A
+=,=-,+ N
=m(+)-2== , B
M(,),=(,),=3,N(-,),点N在椭圆E上,+=1,9-3-20=0,=,|AB|===,=.==,=|PQ|=.=,=3,=3=。
2、设抛物线C:=2px(p>0),直线x-2y+1=0与C相交于A,B两点,且|AB|=4。
(1)求p;(2023全国高考甲卷)
(2)设C的焦点为F,M,N为C上两点,.=0,求MNF面积的最小值。
【解析】
【考点】①抛物线定义与性质;②设而不求,整体代入数学思想及运用;③弦长公式及运用;④平面向量数量积定义与性质;⑤点到直线的距离公式及运用;⑥三角形面积公式及运用。
【解题思路】(1)根据抛物线的性质,运用设而不求,整体代入数学思想和弦长公式,结合问题条件得到关于p的方程,求解方程就可求出p的值;(2)如图,设M(,),N(,), 直线MN的方程为x=my+n,联立抛物线C和直线MN的方程得到关于y的一元二次方程,运用设而不求,整体代入数学思想得到 +,.关于m,
n的表示式,结合问题条件得到关于m,n的等式,从而求出n的取值范围,利用弦长公式,点到直线的距离公式和三角形面积公式得到MNF面积关于n的表示式,由n的取值范围就可求出MNF面积的最小值。
【详细解答】(1)设A(,),B(,),联立抛物线C和直线方程得:-4py+2p=0,+=4p,.=2p,|AB|==2=4 ,2-p
-6=0,p=2或p=-,p>0, p=2;(2)如图,设M(,),N(,), 直线MN的方程为x=my+n,联立抛物线C与直线MN的方程得:-4my-4n=0, +
=4m,.=-4n, +=m(+)+2n y M
=4+2n,.=.+mn(+)+
=-4n + 4n+=,F(1,0), 0 F x
=(,-1,),=(,-1,), N
.=0,(,-1)(,-1)+=.-(+)+1+=-4-6n+1=0, 4(+n)=,M,N 是不同两点,=16+16n=16(+n)>0, +n>0, n1,且-6n+1=4≥0,n≥3+2或n≤3-2, =
=,|MN|==4,=|MN|
=2|1-n|=,当且仅当n=3-2时,= = 12-8为最小值,即MNF面积的最小值为12-8。
在直角坐标系xOy中,点P到x轴的距离等于点P到点(0,)的距离,记动点P的轨迹为W。
求W的方程;
已知矩形ABCD有三个顶点在W上,证明矩形的周长大于3(2023全国高考新高考I)
【解析】
【考点】①点轨迹方程定义与性质;②求点轨迹方程的基本方法;③两点之间的距离公式及运用;④矩形定义与性质;⑤已知在直线上两点求直线斜率的基本方法;⑥设而不求,整体代入数学思想及运用;⑦矩形周长公式及运用。
【解题思路】(1)根据点轨迹方程的性质,运用求点轨迹方程的基本方法,结合问题条件就可求出WD的方程;(2)设A(,+),B(,+),C(,+)在轨迹W上,根据直线方程的求法,求出直线AB的方程为y=k(x-)++,直线BC的方程为y=(x-)++,联立直线和W的方程得到关于x的一元二次方程,运用设而不求,整体代入数学思想得到 +,.关于k的表示式,利用两点之间的距离公式和矩形的周长公式,得到矩形ABCD周长关于k的表示式,由求函数值域的基本方法求出矩形ABCD周长的取值范围就可证明结论。
【详细解答】(1)设P(x,y),点P到x轴的距离等于点P到点(0,)的距离,
|y|=,y=+,W的方程为y=+;(2)设A(,+),
B(,+),C(,+)在轨迹W上,直线AB的方程为y=k(x-)++,直线BC的方程为y=(x-)++,联立直线AB和W的方程得:-kx+k-=0,
B是不同两点,=-4(k-)>0,, +=k,.=k-,=k-,同理可得-,=-,矩形ABCD的周长为2(|AB|+|BC|)
=2|-|+2|-|=2|2-k|+2|2-|=2
(|2-k|+|2-|),设f() =(|2-k|+|2-|),k(0,1],①当<-时,f()=-(+2)+k-在(-,-)上单调递减,f()>f(-)=k+;②
当-<<时,f()=-(-2)+k+在(-,)上单调递增,f()>f(-)
=k+;③当>时,f()=-(+2)-k+在(,+)上单调递增,f()>f()
>f(-)=k+,综上所述函数f()的最小值为k+,矩形ABCD的周长为2
f()>2(k+)k(0,1],设g(x)=2(x+)x(0,1],(x)
=,令(x)=0解得:x=,当x(0,)时,(x)<0,当x(,1]时,(x)>0,函数g(x)在(0,)上单调递减,在(,1]上单调递增,
函数g(x)的最小值为g()=2(+)=3,矩形ABCD的周长大于3。
4、已知椭圆E:+=1(a>b>0)的右焦点为,上顶点为H,O为坐标原点,OH=,点(1,)在椭圆,E上。
(1)求椭圆E的方程;
(2)设经过点且斜率不为0的直线l与椭圆E相交于A,B两点,点P(-2,0),Q(2,0),若M,N分别为直线AP,BQ与Y轴的交点,MPQ,NPQ的面积分别为,求的值(成都市2020级高三零诊)
【解析】
【考点】①椭圆定义与性质;②求椭圆方程的基本方法;③设而不求,整体代入数学思想运用的基本方法;④椭圆弦长公式及运用;⑤点到直线的距离公式及运用;⑥三角形面积公式及运用;⑦基本不等式及运用。
【解题思路】(1)根据椭圆的性质,运用求椭圆方程的基本方法,结合问题条件就可求出椭圆C的方程;(2)根据设而不求,整体代入的数学思想,点到直线的距离公式和椭圆的弦长公式,结合问题条件求出|AB|,点O到直线AB的距离关于参数k,m的式子,根据三角形的面积公式得到OAB面积关于参数k,m的表示式,运用基本不等式求出表示式的最值就可得到OAB面积的最大值。
【详细解答】(1)椭圆C:+=1(a>b>0)的右焦点为,上顶点为H,O为坐标原点,OH=,点(1,)在椭圆,E上, =①,4+9=4②,=+③,联立①②③解得:=4,=3,椭圆E的方程为:+=1;(2)设A(,),B(,),由(1)知(1,0), y
直线l经过点,直线l的方程为x=my+1,联立 H A
直线l和椭圆E的方程得:(4+3)+6my-9=0, P Q x
+=-,=-,m B
=(+),=,直线AP的方程为y=(x+2),令x=0,得y=,点M(0,),同理可得点N(0,-),|PQ|=2-(-2)=4,
=|PQ|=,=|PQ|||=,=
=====。
5、已知点A(2,1)在双曲线C:-=1(a>1)上,直线l交C于P,Q两点,直线AP,AQ的斜率之和为0。
(1)求直线l的斜率;
(2)若tanPAQ=2,求PAQ的面积(2022全国高考新高考I卷)
【解析】
【考点】①双曲线定义与性质;②求双曲线方程的基本方法;③设而不求,整体代入数学思想及运用;④椭圆弦长公式及运用;⑤三角形面积公式及运用。
【解题思路】(1)设P(,),Q(,),直线l的方程为y=kx+m,根据双曲线的性质和求双曲线方程的基本方法,结合问题条件得到关于的方程,求解方程求出的值,从而得到双曲线的方程,联立直线l和双曲线C的方程得到关于x的一元二次方程,运用设而不求,整体代入数学思想得到+,.关于k,m的式子,由+ =0得到关于k,m的方程,求解方程就可求出直线l的斜率;(2)如图,设直线AP的倾斜角为,根据直线倾斜角与斜率的关系,结合问题条件得到直线AP的斜率,由点P在双曲线C上得到关于,的方程组,求解方程组求出,的值,从而求出m,+,.的值,得到直线AP的方程,|AP|,|AQ|关于,的表示式,从而求出PAQ的面积。
【详细解答】(1)设P(,),Q(,),直线l的方程为y=kx+m,点A(2,1)在双曲线C:-=1(a>1)上,4-4-=(-1),=2,双曲线C的方程为-=1,联立直线l和双曲线C的 P y A
方程得:(2-1)+4kmx+2+2=0, 0 x
+=-,.=,+ Q
=+=
==0,k+km+m+2-1 =(k+1)(m+2k-1)=0,直线l不过点A,k=-1; (2)如图,设直线AP的倾斜角为, tanPAQ=2, tan = ,2+PAQ=,==tan=①,点P(,)在双曲线C上,-=1②,联立①②解得:=,=,m=,+=,.=,直线AP的方程为y=(x-2)+1,点P(,(-2)+1),|AP|===|-2|,同理可得
|AQ|=|-2|,sinPAQ==,=3|.-2(+)+4|=|-+4|==,PAQ的面积为。
6、(理)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左,右焦点分别为,,点P在椭圆C上,|P|=3,P=,且椭圆C的离心率为。
(1)求椭圆C的方程;
(2)设直线l:y=kx+m(m0)与椭圆C相交于A,B两点,O为坐标原点,求OAB面积的最大值。
(文)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左,右焦点分别为,,点P在椭圆C上,
|P|=2,P=,且椭圆C的离心率为(成都市2019级高三零诊)
(1)求椭圆C的方程;
(2)设过点M(3,0)直线l与椭圆C相交于A,B两点,求AB面积的最大值。
【解析】
【考点】①椭圆定义与性质;②求椭圆方程的基本方法;③设而不求,整体代入数学思想运用的基本方法;④椭圆弦长公式及运用;⑤点到直线的距离公式及运用;⑥三角形面积公式及运用;⑦基本不等式及运用。
【解题思路】(理)(1)根据椭圆的性质,运用求椭圆方程的基本方法,结合问题条件就可求出椭圆C的方程;(2)根据设而不求,整体代入的数学思想,点到直线的距离公式和椭圆的弦长公式,结合问题条件求出|AB|,点O到直线AB的距离关于参数k,m的式子,根据三角形的面积公式得到OAB面积关于参数k,m的表示式,运用基本不等式求出表示式的最值就可得到OAB面积的最大值。(文)(1)根据椭圆的性质,运用求椭圆方程的基本方法,结合问题条件就可求出椭圆C的方程;(2)根据设而不求,整体代入的数学思想,点到直线的距离公式和椭圆的弦长公式,结合问题条件求出|AB|,点O到直线AB的距离关于参数k,m的式子,根据三角形的面积公式得到OAB面积关于参数k,m的表示式,运用基本不等式求出表示式的最值就可得到OAB面积的最大值。
【详细解答】(理)(1)椭圆C:+=1(a>b>0)的左,右焦点分别为,,点P在椭圆C上,|P|=3,P=,且椭圆C的离心率为,4=4+-2(2a-3)①,e==②,=+③,联立①②③解得:=4,=3,椭圆C的方程为:
+=1;(2)设A(,),B(,),联立直线l和椭圆C的方程得:(3+4) +8kmx+4-12=0,+=-, A y P
=,|AB|= x
=, B
====2 EMBED Equation.DSMT4 EMBED Equation.DSMT4 2,当且仅当=,即
=2+,OAB的面积取得最大值。
(文)(1)椭圆C:+=1(a>b>0)的左,右焦点分别为,,点P在椭圆C上,|P|=3,P=,且椭圆C的离心率为,4=4+-2(2a-2)①,e==②,=+③,联立①②③解得:=4,=3,椭圆C的方程为:
+=1;(2)设A(,),B(,),直线l过点M(3,0),直线l的方程为:x=my+3,联立直线l和椭圆C的方程得:(3+4)+18my+15=0,+
=-,=,|AB|= y
. =, A P
==,= B x
|AB|.=,设t=,A,B是不同两点,=48(3-5)>0,
>,t(0,+),3=+5,==,当且仅当t=即t==3,也就是=时,AB的面积取得最大值。
7、(理)已知椭圆C:+=1(a>b>0)经过点(,),其右顶点为A(2,0)。
(1)求椭圆C的方程;
(2)若点P,Q在椭圆C上,且满足直线AP与AQ的斜率之积为,求APQ面积的最大值。
(文)已知椭圆C:+=1(a>b>0)经过点(,),其右顶点为A(2,0)。
(1)求椭圆C的方程;
(2)若点P,Q在椭圆C上,且满足直线AP与AQ的斜率之积为,证明直线PQ经过定点,并求APQ面积的最大值(成都市2019级高三二诊)
【解析】
【考点】①椭圆定义与性质;②求椭圆标准方程的基本方法;③设而不求,整体代入数学思想及运用;④椭圆弦长公式及运用;⑤点到直线的距离公式及运用;⑥三角形面积公式及运用;⑦求函数最值的基本方法。
【解题思路】(理)(1)根据椭圆的性质和求椭圆方程的基本方法,结合问题条件得到关于的方程,求解方程求出的值就可得到椭圆的方程;(2)设P(,),Q(,),根据求直线方程的基本方法,结合问题条件求出直线PQ的方程,联立直线PQ和椭圆C的方程得到关于y的一元二次方程,运用设而不求,整体代入的数学思想和已知直线上两点,求直线斜率的基本方法,得到,关于,,,的表示式,从而得到关于n的方程,求解方程求出n的值,由椭圆的弦长公式和点到直线的距离公式求出|PQ|,关于参数m的表示式,利用三角形的面积公式得到APQ面积关于参数m的函数,由求函数最值的基本方法求出函数的最值就可得到APQ面积的最大值。(文)(1)根据椭圆的性质和求椭圆方程的基本方法,结合问题条件得到关于的方程,求解方程求出的值就可得到椭圆的方程;(2)设P(,),Q(,),根据求直线方程的基本方法,结合问题条件求出直线PQ的方程,联立直线PQ和椭圆C的方程得到关于y的一元二次方程,运用设而不求,整体代入的数学思想和已知直线上两点,求直线斜率的基本方法,得到,关于,,,的表示式,从而得到关于n的方程,求解方程求出n的值,由椭圆的弦长公式和点到直线的距离公式求出|PQ|,关于参数m的表示式,利用三角形的面积公式得到APQ面积关于参数m的函数,由求函数最值的基本方法求出函数的最值就可得到APQ面积的最大值。
【详细解答】(理)1)椭圆C:+=1(a>b>0)经过点(,),其右顶点为A(2,0),a=2①,+=1②,联立①②解得:=4,=1,椭圆C的方程为+=1;(2)设P(,),Q(,),直线PQ的方程为x=my+n,联立直线PQ和椭圆C的方程得:(+4)+2mny+-4=0, +=-,.=-,+=m(+)+4n==,.=.+ mn(+)+=,直线AP的斜率为==,直线BP的斜率为==,.======,n=-3,|PQ|=.
=.,==,=|PQ|=
..=,令t=,t[0,+),==,当且仅当t=3时,==为最大值,APQ的面积最大值为。(文)(1)椭圆C:+=1(a>b>0)经过点(,),其右顶点为A(2,0),a=2①,+=1②,联立①②解得:=4,=1,椭圆C的方程为+=1;(2)设P(,),Q(,),直线PQ的方程为x=my+n,联立直线PQ和椭圆C的方程得:(+4)+2mny+-4=0, +=-,.=-,+=m(+)+4n==,.=.+ mn(+)+==,直线AP的斜率为==,直线BP的斜率为==,.======,n=-3,直线PQ的方程为:x=my-3,当y=0时,x=0-3=-3,直线PQ过定点(-3,0) ,|PQ|=.
=.,==,=|PQ|=.
.=,令t=,t[0,+),==,当且仅当t=3时,==为最大值,APQ的面积最大值为。
8、(理)已知抛物线C:=2py(p>0)的焦点为F,且F与圆M:+=1上点的距离的最小值为4(2021全国高考乙卷)。
(1)求P;
(2)若点P在M上,PA,PB是C的两条切线,A,B是切点,求PAB面积的最大值。
(文)已知抛物线C:=2px(p>0)的焦点为F到准线的距离为2。
(1)求C的方程;
(2)已知O为坐标原点,点P在C上,点Q满足=9,求直线OQ斜率的最大值。
【解析】
【考点】①抛物线的定义与性质;②圆的定义与性质;③求抛物线切线方程的基本方法;④设而不求,整体代入数学思想及运用;⑤抛物线弦长公式及运用;⑥点到直线的距离公式及运用;⑦三角形面积公式及运用;⑧求函数最值的基本方法;⑨平面向量的定义与性质;⑩已知直线上两点的坐标,求直线斜率的公式及运用。
【解题思路】(理)(1)根据抛物线和圆的性质,结合问题条件得到关于p的方程,求解方程就可求出p的值;(2)根据求曲线在某点处切线方程的基本方法分别求出切线PA,PB的方程,从而求出直线AB的方程,联立直线AB与抛物线C的方程消去y得到关于x的一元二次方程,运用设而不求,整体代入数学思想,弦长公式和点到直线的距离公式求出|AB|,点P到直线AB的距离关于点P横坐标的式子,根据三角形的面积公式得到PAB面积关于点P横坐标的函数,利用求函数最值的基本方法求出函数的最值就可得到PAB面积的最大值。(文)(1)根据抛物线的性质,结合问题条件得到关于p的方程,求解方程求出p的值就可求出抛物线C的方程;(2)根据平面向量的性质,结合问题条件求出点Q关于点P
坐标的表示式,由点P在抛物线C上求出点Q的轨迹方程,联立直线OQ与点Q的轨迹方程消去y得到关于x的一元二次方程,运用直线OQ与点Q的轨迹相切时斜率最大得到关于直线OQ斜率k的方程,求解方程就可求出直线OQ斜率的最大值。
【详细解答】(理)(1)F(0,),F与圆M:+=1上点的距离的最小值为4,+3=4,p=2, p=2;(2)设A(,),B(,),P(,),
由(1)知,=4y,切线PA,PB的方程分别为:y=x-, y=x-,切线PA,PB均过点P(,),=-,=-,直线AB的方程为y
=x-+=x-,联立直线AB与抛物线C的方程消去y得:-2x+4
=0,+=2,.=4,+=1,|AB|==
,==,=|AB|=
==,-5-3,当且仅当=-5时,取得最大值=20,即PAB面积的最大值为20。(文)(1)
抛物线C:=2px(p>0)的焦点为F到准线的距离为2,+=p=2,抛物线C的方程为=4x;(2)设P(,),Q(x,y),直线OQ的方程为y=kx,=(x-,y-),=(1-x,-y),=9, x-=9-9x,y-=-9y,=10x-9,=10y,P(10x-9,10y),点P在抛物线C上,100=4(10x-9),点Q的轨迹方程为=x-(x>0),联立直线OQ和点Q的轨迹方程消去y得:-x+=0,当且仅当直线OQ与点Q的轨迹相切时,直线OQ的斜率最大,=-4=-
=0,k=,直线OQ斜率的最大值为。
9、已知椭圆C:+=1(a>b>0)经过点A(1,),其长半轴长为2。
(1)求椭圆C的方程;
(2)(理)设经过点B(-1,0)的直线l与椭圆C相交于D,E两点,点E关于X轴的对称点为F,直线DF与X轴相交于点G,求DEG的面积S的取值范围。(文)设经过点B(-1,0)的直线l与椭圆C相交于D,E两点,点E关于X轴的对称点为F,直线DF与X轴相交于点G,记BEG与BDG的面积分别为,,求|-|的最大值(2021成都市高三二诊)。
【解析】
【考点】①椭圆的定义与性质;②求椭圆方程的基本方法;③设而不求,整体代入数学思想及运用;④椭圆弦长公式及运用;⑤两点之间的距离公式及运用;⑥三角形面积公式及运用;⑦求函数值域(或最值)的基本方法。
【解题思路】(1)根据椭圆的性质和求椭圆方程的基本方法,结合问题条件得到关于的方程,求解方程求出的值就可得到椭圆的方程;(2)(理)设D(,),E(,),F(,-),根据求直线方程的基本方法,结合问题条件求出直线DF的方程,从而求出点G的坐标,运用设而不求,整体代入的数学思想,两点之间的距离公式和椭圆的弦长公式求出|BG|关于参数m的表示式,利用三角形的面积公式得到DEG面积关于参数m的函数,由求函数值域的基本方法求出函数的值域就可得到DEG面积的取值范围。(文)设D(,),E(,),F(,-),根据求直线方程的基本方法,结合问题条件求出直线DF的方程,从而求出点G的坐标,运用设而不求,整体代入的数学思想,两点之间的距离公式和椭圆的弦长公式求出|BG|关于参数m的表示式,利用三角形的面积公式得到BEG与BDG面积,关于参数m的表示式,从而得到|-|关于m的函数,由求函数最值的基本方法求出函数的最大值就可得到|-|的最大值。
【详细解答】(1)椭圆C:+=1(a>b>0)经过点A(1,),其长半轴长为2,
a=2①,+=1②,联立①②解得:=4,=1,椭圆C的方程为+=1;
(2)(理)设D(,),E(,),F(,-),直线l过点B(-1,0),直线l的方程为x=my-1,联立直线l和椭圆C的方程得:(+4)-2my-3=0, +
=,.=-,直线DF的方程为y-=(x-),令y=0,x=-
====-4,G(-4,0),|BG|=-1-(-4)=3,=|BG||-|=3=,令t=
,t(,+),0<==<,DEG的面积S的取值范围是(0,)。(文)设D(,),E(,),F(,-),直线l过点B(-1,0),直线l的方程为x=my-1,联立直线l和椭圆C的方程得:(+4)-2my-3=0, +=,.=-,直线DF的方程为y-=(x-),令y=0,x=-====-4,G(-4,0),|BG|=-1-(-4)=3,=|BG|,=|BG|(-),0<|-|=|BG||+|=||=,|-|的最大值为。
10、已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左,右焦点分别为(-,0),(,0),
且经过点A(,)(2020成都市高三零诊)。
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)(理)过点B(4,0)作一条斜率不为0的直线l与椭圆C相较于P,Q两点,记点P
关于X轴对称的点为,若直线Q与X轴相较于点D,求DPQ面积的最大值。
(文)过点B(4,0)作一条斜率不为0的直线l与椭圆C相较于P,Q两点,记点P关于X轴对称的点为,证明直线Q经过X轴上一定点D,并求出定点D的坐标。
【解析】
【考点】①椭圆的定义与性质;②求椭圆标准方程的基本方法;③设而不求,整体代入数学思想运用的基本方法;④椭圆弦长公式及运用;⑤点到直线的距离公式及运用;⑥三角形面积公式及运用;⑦求函数最值的基本方法。
【解题思路】(1)运用求椭圆标准方程的基本方法,结合问题条件求出,的值就可得到椭圆的标准方程;(2)(理)利用设而不求,整体代入的数学思想,点到直线的距离公式和椭圆的弦长公式,结合问题条件求出|PQ|,点D到直线PQ的距离关于参数k的式子,根据三角形的面积公式得到DPQ面积关于参数k的函数,由求函数最值的基本方法求出函数的最值就可得到DPQ面积的最大值。(文)利用设而不求,整体代入的数学思想,求直线方程的基本方法求出直线Q的方程,运用证明直线过定点的基本方法证明直线Q经过X轴上一定点D,并求出定点D的坐标。
【详细解答】(1)c=,A(,)在椭圆C上,=+3①,+=1
②,联立①②解得:=4,=1,椭圆C的标准方程为+=1;(2)(理)设P(,),Q(,),直线l的斜率不为0,过点B(4,0),直线l的方程为:x=my+4,联立直线l与椭圆C的方程得:(+4)+8my+12=0,+=-,.=,|PQ|=. =
=,点P关于X轴对称的点为,(,-),直线Q的方程为,y-=(x-),令y=0得x=-
====4+
=4-3=1,点D(1,0),==,P,Q是不同的两点,=64-48(4+)=16-1612>0,>12,=|PQ|.=
.=,设t=,t(0,+),==
=,当且仅当t=4,即m=2时,等号成立,DPQ面积的最大值为。(文)设P(,),Q(,),直线l的斜率不为0,且过点B(4,0),直线l的方程为:x=my+4,联立直线l与椭圆C的方程得:(+4)+8my+12=0,+ =-,.=点P关于X轴对称的点为,(,-),直线Q的方程为,y-= (x-),令y=0得x=-=
===4+=4-3=1为定值,直线Q经过x轴上一定点D,且定点D的坐标为(1,0)。
11、已知椭圆C:+ =1(0(1)求C的方程;
(2)若点P在C上,点Q在直线x=6上,且|BP|=|BQ|,BP BQ,求APQ的面积(2020全国高考新课标III)。
【解析】
【考点】①椭圆的定义与性质;②求椭圆标准方程的基本方法;③直线垂直直线的定义与性质;④求直线方程的基本方法;⑤点到直线的距离公式及运用;⑥两点之间的距离公式及运用;⑦三角形面积公式及运用。
【解题思路】(1)运用求椭圆标准方程的基本方法,结合问题条件求出的值就可得到椭圆的标准方程;(2)设点P(,),Q(6,),根据等腰直角三角形的性质,直线垂直直线的性质和两点之间的距离公式,结合问题条件得到关于,,的方程组,求解方程组求出,,的值,利用三角形的面积公式通过运算就可求出APQ的面积。
【详细解答】(1)椭圆C:+ =1(0==,25=+,=25-=,即椭圆C的方程为:+=1;
(2)如图设点P(,),Q(6,),A(-5,0),B(5,0),|BP|=|BQ|,BP BQ,点P在C上,.=-1①,+ =1②,= ③,联立①②③解得:=3,=1,=2,或=-3,=1,=8,P(3,1),Q(6,2),或P(-3,1),Q(6,8),|AQ|==5,或|AQ|==,直线AQ的方程为:2x-11y+10=0,或8x-11y+40=0,
==,或==,=|AQ|
.=5=,或=|AQ|.==,综上所述APQ的面积为。
12、已知椭圆C:+=1(a>b>0)过点M(2,3),点A为其左顶点,且AM的斜率为(2020全国高考新高考II)。
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)N为椭圆上任意一点,求AMN面积的最大值。
【解析】
【考点】①椭圆的定义与性质;②求椭圆标准方程的基本方法;③求直线方程的基本方法;④点到直线的距离公式及运用;⑤两点之间的距离公式及运用;⑥三角形面积公式及运用;⑦求三角函数最值的基本方法。
【解题思路】(1)运用求椭圆标准方程的基本方法,结合问题条件求出,的值就可得到椭圆的标准方程;(2)设点N(x,y),根据椭圆的性质,点到直线的距离公式和两点之间的距离公式,结合问题条件求出|AM|的值,得到点N到直线AM的距离关于角的三角函数式,由三角形的面积公式得到AMN面积关于角的三角函数式,利用求三角函数最值的基本方法就可求出AMN面积的最大值。
【详细解答】(1)椭圆C:+=1(a>b>0)过点M(2,3),点A为其左顶点,且AM的斜率为,+=1①,==②,联立①②解得:=16,=12,椭圆C的标准方程为:+=1;(2)如图设点N(x,y),点A(-4,0),点N为椭圆C上任意一点,|AM|==3,N(4cos,2sin)(),直线AM的方程为:x-2y+4=0,=
=,=|AM|.=3
=6,当且仅当=,即=时,取得最大值为18,
AMN面积的最大值为18。
『思考问题1』
(1)【典例1】中问题的特点是:①条件是过某一定点的直线与曲线相交于不同的两点,②所求问题是多边形面积的值(或取值范围或最值);
(2)解答这类问题的基本思路是::①设出两点的坐标和直线的斜率k(注意考虑斜率不存在的情况,为了避免考虑直线斜率的存在和不存在的情况,也可以直接设过定点的直线方程为:x=my+n,mR),运用点斜式,写出直线的方程;②联立直线方程与曲线方程消去一个未知数化为关于x(或y)的一元二次方程;③运用韦达定理得到两根的和与积关于参数k(或m)的式子,并根据直线方程求出问题中需要的其他量关于参数k(或m)的式子;④运用多边形面积的相关知识把多边形的面积表示成关于参数的函数;⑤求出关于参数的函数值(或值域或最值);⑥得出问题的结果。
【典例2】解答下列问题:
1、设抛物线C:=2px(p>0)的焦点为F,点D(p,0),过点F的直线交C于M,N两点,当直线MD垂直于X轴时,|MF|=3。
(1)求抛物线C的方程;
(2)设直线MD,ND与C的另一个交点分别为A,B,记直线AB,MN的倾斜角分别为,,当-取得最大值时,求直线AB的方程(2022全国高考甲卷)
【解析】
【考点】①抛物线定义与性质;②求抛物线方程的基本方法;③已知直线上两点的坐标,求直线斜率的基本方法;④求直线方程的基本方法;⑤正切三角函数差角公式及运用。
【解题思路】(1)根据抛物线的性质,运用求抛物线方程的基本方法,结合问题条件就可求出抛物线C的方程;(2)如图,设M(,),N(,),根据已知直线两点的坐标,求直线斜率的基本方法,结合问题条件分别表示出,,均与M相切,得到关于,,的等式,运用判断直线与圆位置关系的基本方法就可判断与M的位置关系。
【详细解答】(1)如图,当直线MD垂直于X轴时,点M为(p,p),在RtMDF中,|FD|=p,|DM|=p ,|FM|=3,|FD| y B
+|DM|=|FM|,+2=9,p=2, M
抛物线C的方程为:=4x;(2)如图, 0 N F D x
A
设M(,),N(,), F(1,0),D(2,0),直线MN过点F,直线MN的方程为:x=my+1,联立直线MN和抛物 线C的方程得:-4my-4=0, +=4m,. =-4,=tan= ==①, 点A, D,M在直线AM上, =,=,
=-,同理由点B,D,N在直线BN上可得=-,= tan=
=-=-=,tan(-)===,当且仅当2m=,即m=-时,tan(-)=为最大值,此时-取得最大==-,+==8m=-4,. ==-16, 直线AB的方程为:y-=-(x-),即x+y-4=0。
2、已知椭圆C:=1(a>b>0)的四个顶点围成的四边形的面积为2,右焦点到直线x-y+2=0的距离为2(2021成都市高三三诊)。
(1)求椭圆C的方程;
(2)(理)过点M(-3,0)的直线l与椭圆C相交于A,B两点,过点作直线l的垂线,垂足为N(点A,B在点M,N之间),若AM与BN面积相等,求直线l的方程。
(文)过点M(-3,0)的直线l与椭圆C相交于A,B两点,过点作直线l的垂线,垂足为N(点A,B在点M,N之间),若|MA|=|BN|,求直线l的方程。
【解析】
【考点】①椭圆的定义与性质;②求椭圆方程的基本方法;③设而不求,整体代入数学思想及运用;④两点之间的距离公式及运用;⑤点到直线的距离公式及运用;⑥求直线方程的基本方法。
【解题思路】(1)根据椭圆的性质和求椭圆方程的基本方法,结合问题条件得到关于a,b,c的方程组,求解方程组求出a,b的值就可求出椭圆C的方程;(2)(理)设A(,),B(,),根据求直线方程的基本方法求出直线N的方程,从而得到点N的坐标,运用设而不求,整体代入的数学思想和两点之间的距离公式,得到|MN|关于参数m的表示式,利用点到直线的距离公式和三角形面积公式得到关于m的方程,求解方程求出m的值就可求出直线l的方程。(文)设A(,),B(,),根据求直线方程的基本方法求出直线N的方程,从而得到点N的坐标,运用设而不求,整体代入的数学思想和两点之间的距离公式,得到|MA|,|BN|关于参数m的表示式,从而得到关于m的方程,求解方程求出m的值就可求出直线l的方程。
【详细解答】(1)椭圆C:=1(a>b>0)的四个顶点围成的四边形的面积为2,右焦点到直线x-y+2=0的距离为2,2ab=2①,===2②,=+③,联立①②③解得:=5,=1,椭圆C的方程为+=1;(2)(理)设A(,),B(,),直线l过点M(-3,0),直线l的方程为x=my-3,
联立直线l和椭圆C的方程得:(+5)-6my+4=0,+=,.=,
直线N的方程为y=-mx+2m,N(,),|MN|=
=,==,=-=,|MN|
. -|M|.||=|M|.||,.=(2+3)|+|=,5(+5)=6(+1),m=,直线l的方程为x=y-3或x=-y-3。
(文)设A(,),B(,),直线l过点M(-3,0),直线l的方程为x=my-3,
联立直线l和椭圆C的方程得:(+5)-6my+4=0,+=,.=,
直线N的方程为y=-mx+2m,N(,),|MA|=|BN|,|-0|=|
-|,点A,B在点M,N之间,+=,=, m=,即直线l的方程为x=y-3或x=-y-3。
3、在平面直角坐标系XOY中,已知点(-,0),(,0),点M满足|M|-|M|=2,
记M的轨迹为C。
(1)求C的方程;
(2)设点T在直线x=上,过T的两条直线分别交C于A,B两点和P,Q两点,且|TA|.|TB|
=|TP|.|TQ|,求直线AB的斜率与直线PQ的斜率之和(2021全国高考新高考I卷)。
【解析】
【考点】①双曲线的定义与性质;②求双曲线方程的基本方法;③设而不求,整体代入数学思想及运用;④求圆方程的基本方法;⑤已知直线上两点的坐标,求直线方程的基本方法;⑥判断直线与圆位置关系的基本方法。
【解题思路】(1)根据双曲线的性质和求双曲线方程的基本方法,结合问题条件就可求出C的方程;(2)如图,设A(,),B(,),T(,m),直线AB的斜率为,直线PQ的斜率为,根据直线点斜式方程求出直线AB的方程,联立直线AB和双曲线C的方程消去y得到关于x的一元二次方程,运用设而不求,整体代入的数学思想,得到|TA|.|TB|关于,m的表示式,同理可得|TP|.|TQ|关于,m的表示式,联立两个表示式得到关于,的等式,求出,之间的关系就可求出直线AB的斜率与直线PQ的斜率之和。
【详细解答】(1)点(-,0),(,0),点M满足|M|-|M|=2, a=1,c=,=-=17-1=16,C的方程为-=1(x1);(2)如图,设A(,
),B(,),T(,m),直线AB的斜率为,直线PQ的斜率为,直线
AB过点T(,m),斜率为,直线AB的方程为y=x-+m,联立直线AB和双曲线C的方程消去y得:(16-)+(-2m)x-+m--16=0,+
=,.=,|TA|.|TB|=(1+)(-)(-)
=(1+)[-+]=-(1+)=(1+)
,同理可得|TP|.|TQ|=(1+),|TA|.|TB|=|TP|.|TQ|,(1+)
=(1+),(1+)()=(1+)(),=,,
=-,+=0,直线AB的斜率与直线PQ的斜率之和为0。
4、抛物线C的顶点为坐标原点O,焦点在X轴上,直线l:x=1交C于P,Q两点,且OPOQ,已知点M(2,0),M与l相切。
(1)求C,M的方程;
(2)设,,是C上的三个点,直线,均与M相切,判断与M的位置关系,并说明理由(2021全国高考甲卷)。
【解析】
【考点】①抛物线的定义与性质;②圆的定义与性质;③求抛物线方程的基本方法;④求圆方程的基本方法;⑤已知直线上两点的坐标,求直线方程的基本方法;⑥判断直线与圆位置关系的基本方法。
【解题思路】(1)根据抛物线与圆的性质和求抛物线与圆方程的基本方法,结合问题条件就可求出抛物线和圆的方程;(2)如图,设(,),(,),(,),根据直线,均与M相切,得到关于,,的等式,运用判断直线与圆位置关系的基本方法就可判断与M的位置关系。
【详细解答】(1)设抛物线的方程为 =2px(p>0),直线l:x=1交C于P,Q两点,P(1,),Q(1,-),=(1,),=(1,-), OPOQ,.=1-2P=0,p=,抛物线C的方程为: =x,点M(2,0),M与l相切,M的方程为:+=1;如图,设(,),(,),(,),直线,的方程 y
分别为:x-y+ =0,x-y 0
+ =0,直线,均与M相
切,=1,,,是方程(-1)+2x-+3=0
的两根,直线的方程为:x-(+)y+=0,点M到直线的距离
====1,直线与M相切。
5、(理)已知椭圆C:=1(a>b>0)的右顶点为A,上顶点为B(0,1),右焦点
为F,连接BF并延长与椭圆C相交于点C,且|CF|= |BF|。
(1)求椭圆C的方程;
(2)设经过点(1,0)的直线l与椭圆C相交于不同的两点M,N,直线AM,AN分别与直线x=3相交于点P,点Q,若APQ的面积是AMN的面积的2倍。求直线l的方程。
(文)已知椭圆C:=1(a>b>0)的离心率为,且经过点(,)。
(1)求椭圆C的方程;
(2)是否存在经过点(0,2)的直线与椭圆C相交于不同的两点M,N,使得M,N与Y轴上的一点P连线后组成以P为直角顶点的等腰直角三角形?若存在,求出直线l的方程;若不存在,请说明理由(2019成都市高三零诊)
【解析】
【考点】①椭圆定义与性质;②求椭圆方程的基本方法;③求直线方程的基本方法; ④设而不求,整体代入数学思想及运用;⑤直线斜率的定义与基本求法;⑥求解探索性问题的基本方法。
【解题思路】(理)(1)运用椭圆的性质和求椭圆方程的基本方法,结合问题条件得到关于a,b,c的方程组,求解方程组求出a,b的值就可得出椭圆C的方程;(2)根据求直线方程的基本方法求出直线l的方程;联立直线方程和椭圆方程消去x得到关于y的一元二次方程,结合问题条件得到关于参数m的方程,求解方程求出m的值就可求出直线l的方程。(文)运用椭圆的性质和求椭圆方程的基本方法,结合问题条件得到关于a,b,c的方程组,求解方程组求出a,b的值就可得出椭圆C的方程;(2)根据求直线方程的基本方法求出直线l的方程;联立直线方程和椭圆方程消去x得到关于y的一元二次方程,结合问题条件得到关于参数m的方程,求解方程就可得出结论。
【详细解答】(理)(1)设点C(,), 椭圆C:=1(a>b>0)的右顶点
为A,上顶点为B(0,1),右焦点为F,b=1,A(a,0),F(,0),连接BF并延长与椭圆C相交于点C,且|CF|= |BF|,=,=,-
=, a=2,即椭圆C的方程为:+=1;(2)设点M(,),N(,
),直线l过点(1,0),直线l的方程为:x=my+1,联立直线l的方程和椭圆C的方程得:(4+)+2my-3=0,+=-, .=-,直线AM,AN的方程分别为:y=(x-2),y= (x-2),直线AM,AN分别与直线x=3相交于点P,点Q,P(3,),Q(3,),|MN|=
=,==,|PQ|=-
=,== ,
=1== ,=,
=,m=2,直线l的方程为:x-2y-1=0或x+2y-1=0。
(文)(1) 椭圆C:=1(a>b>0)的离心率为,且经过点(,),
=①,且+=1②,=+③,联立①②③解得:=4,=1,椭圆C的方程为:+=1;(2)设存在经过点(0,2)的直线与椭圆C相交于不同的两点M,N,使得M,N与Y轴上的一点P连线后组成以P为直角顶点的等腰直角三角形,点M(,),N(,),P(0,),线段MN的中点为Q(,)直线l过点(0,2),直线l的方程为:x=my-2m,联立直线l的方程和椭圆C的方程得:(4+)-4y
+4-4=0,+=, .=,=16-4(4+)(4-4)=-48+64
>0,+=m(+)-4m=,<,=,=, Q(,
), PMN是以点P为直角顶点的等腰直角三角形,直线PQ的方程为:y-
=-m(x-),令x=0,得y=,=,|PQ|=
=,|MN|=.=,|MN|=2|PQ|,
=, m=,存在经过点(0,2)直线l,其
方程为:x-2y+4=0或x+2y-4=0与椭圆C相交于不同的两点M,N,使得M,N与y轴上的一点P(0,-)连线后组成以P为直角顶点的等腰直角三角形。
6、(理)已知长度为4的线段AB的两个端点A,B分别在X轴和Y轴上运动,动点P满足=3,记动点P的轨迹为曲线C。
(1)求曲线C的方程;
(2)设不经过点H(0,1)的直线y=2x+t,与曲线C相交于两点M,N,若直线HM与HN的斜率之和为1,求实数t的值。
(文)已知点A(m,0)和B(0,n),且+=16,动点P满足=3,记动点P的轨迹为曲线C。
(1)求曲线C的方程;
(2)设不经过点H(0,1)的直线y=2x+t,与曲线C相交于两点M,N,若直线HM与HN的斜率之和为1,求实数t的值(2019成都市高三一诊)
【解析】
【考点】①点轨迹方程的定义与基本求法;②椭圆的定义与性质;③直线斜率的定义与基本求法;④设而不求,整体代入数学思想及运用。
【解题思路】(理)(1)运用求点的轨迹方程的基本方法就可求曲线C的方程;(2)联立直线方程和曲线方程联立消去y得到关于x的一元二次方程,;结合韦达定理得到两根之和与两根之积关于t的式子,利用已知直线上两点的坐标求直线的斜率的公式分别求出直线HM,HN的斜率,根据斜率之和为1得到关于t的方程,求解方程并注意M,N是不同两点,直线y=2x+t不经过点(0,1)的条件就可求出t的值;
【详细解答】如图,设P(x,y),A(,0),B(0,), y
EMBED Equation.DSMT4 EMBED Equation.DSMT4 =(x,y-),=(-x,-y),=3, B
(x,y-)=(3-3x,-3y), x=3-3x, P(x,y)
y-=-3y, 0 A x
=x,=4y,|AB|==4,+16=16,+=1,曲线C
的方程是:+=1;(2)设M(,),N(,),直线y=2x+t不经过点(0,1),10+ t,即t 1,由 +=1,得:37+36tx+9-9=0,+=-,
y=2x+t,.=,M,N是不同两点, =-437(9-9)=36(36-37+37)>0,-(文)(1)如图,设P(x,y),A(,0),B(0,), y
EMBED Equation.DSMT4 EMBED Equation.DSMT4 =(x,y-),=(-x,-y),=3, B
(x,y-)=(3-3x,-3y), x=3-3x, P(x,y)
EMBED Equation.DSMT4 =x, y-=-3y, 0 A x
=4y,|AB|==4,+16=16,+=1,曲线C的方程是:+=1;(2)设M(,),N(,),直线y=2x+t不经过点(0,1),
10+ t,即 t 1,由 +=1,得: 37+36tx+9-9=0,+=-,.
y=2x+t, =,M,N是不同两点, =-437
(9-9)=36(36-37+37)>0,-+=+===4
+=+4=1,t=31,且-<3<,t的值是3。
7、已知椭圆C:=1(a>b>0)的短轴长为4,离心率为。
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)(理)设椭圆C的左右焦点分别为,,左右顶点分别为A,B,点M,N为椭圆
C设位于X轴上方的两点,且M//N,记直线AM,BN的斜率分别为,,若3
+2=0,求直线M/的方程。(文)设椭圆C的左右焦点分别为,,左右顶点分别为A,B,点M,N为椭圆C设位于X轴上方的两点,且M//N,直线M 的斜率为2 ,记直线AM,BN的斜率分别为,,求3+2的值(2019成都市高三二诊)
【解析】
【考点】①椭圆的定义与性质;②椭圆离心率的定义与性质;③椭圆标准方程的定义与求法;④设而不求,整体代入数学思想运用的基本方法;⑤直线与椭圆相交的定义与性质;⑥已知直线上两点的坐标,求直线斜率的基本方法;⑦求直线方程的基本方法。
【解题思路】(1)运用椭圆的定义与性质,结合椭圆离心率的定义与性质,求出a,b的值,从而得到椭圆的标准方程;(2)(理)运用设而不求,整体代入数学思想,结合问题条件和已知直线上两点求直线斜率的公式把,表示出来,从而得到关于参数M的方程,求解方程得出m的值,利用求直线方程的基本方法就可求出直线M的方程。(文)运用设而不求,整体代入数学思想,结合问题条件和已知直线上两点求直线斜率的公式把,表示出来,从而得到关于参数m的方程,求解方程得出m的值,利用求直线方程的基本方法就可求出直线M的方程。 y
【详细解答】(1) 由题意有:2b=4①,=②,
EMBED Equation.DSMT4 EMBED Equation.DSMT4 = +③,联立①②③解 A
得=9, =8, 椭圆C的标准方程是:
+ =1;(2)(理)设M(,), M
D(,),N(,),由(1)知, A B
(-1,0),(1,0),A(-3,0),
B(3,0),如图,直线M过点(-1,0),直线M的方程为:x=my-1,
由x=my-1,得:(8+9)-16my-64=0,+=,.=-,
+ =1,M//N, 点D与点N关于原点对称,=-,=-,
N(-,-),=,==,3+2=0,=-,
3(+3)=-2(+3),3+2+9+6=0,3(m-1)
+2(m-1) +9+6=0,5m-3+2++4=0,=,
=-,>0,m>0,.=-.=-,m=,直线M的方程是:x=y-1,即:y=2x+2。(2)设M(,),直线M与椭圆C的另一个交点为D(,),N(,),由(1)知,(-1,0),(1,0),A(-3,0),B(3,0),如图,直线M过点(-1,0),斜率为2直线M的方程为:y=2(x+1),由y=2(x+1),14+27x+9=0, + =- ,
+ =1,.=,M//N, 点D与点N关于原点对称,=-,=-, N(-,-),=,=
=,3+2=+=
==
==,+ =- ,
.=,=-或=-,=2(x+1)>0,=-,3+2
===0。
『思考问题2』
(1)【典例2】中问题的特点是:①条件是过某一定点的直线与曲线相交于不同的两点,②所求问题是直线的方程或直线斜率的值(或取值范围);
(2)解答这类问题的基本思路是:①设出两点的坐标和直线的斜率k(注意考虑斜率不存在的情况,为了避免考虑直线斜率的存在和不存在的情况,也可以直接设过定点的直线方程为:x=my+n,mR),然后运用点斜式,写出直线的方程;②联立直线方程与曲线方程,消去一个未知数化为关于x(或y)的一元二次方程;③运用韦达定理得到两根的和与积关于参数k(或m)的式子,并根据直线方程求出问题中需要的其他量关于参数k(或m)的式子;④结合问题条件得到关于参数k(或m)的方程(或不等式)(注意相交于不同两点的条件);⑤求解方程(或不等式)求出参数k(或m)的值;⑥得出问题的结果。
【典例3】解答下列问题:
1、(理)已知,分别为椭圆C:+=1(a>b>0)的左,右焦点,与椭圆C有相同焦点的双曲线-=1在第一象限与椭圆C相交于点P,且|P|=1。
(1)求椭圆C的方程;
(2)设直线y=kx+1与椭圆C相交于A,B两点,O为坐标原点,且=m(m>0),若椭圆C上存在点E,使得四边形OAED为平行四边形,求m的取值范围。
(文)已知中心为原点,对称轴为坐标轴的椭圆C经过点P(,),Q(,)。(1)求椭圆C的方程;
(2)设过点(0,1)的直线l与椭圆C相交于A,B两点,2=3,=+,且点E在椭圆C上,求直线l的方程(成都市高2020级高三二诊)
【解析】
【考点】①椭圆定义与性质;②双曲线第一与性质;③求椭圆标准方程的基本方法;④设而不求,整体代入数学思想及运用;⑤平行四边形定义与性质;⑥平面向量定义与性质;⑦平面向量坐标运算的基本方法。
【解题思路】(理)(1)根据椭圆和双曲线的性质,运用求椭圆方程的基本方法,结合问题条件就可求出椭圆C的方程;(2)设A(,),B(,),D(m,m),联立直线方程和椭圆C的方程得到关于x的一元二次方程,运用设而不求,整体代入的数学思想,根据平行四边形和平面向量的性质,求出点E的坐标,由点A,B,E在椭圆C上,得到关于,,,的等式,从而得到m关于kd的表示式,就可求出m的取值范围。
(文)(1)根据椭圆的性质,运用求椭圆方程的基本方法,结合问题条件就可求出椭圆C的方程;(2)设A(,),B(,),由直线l过点(0,1)得到直线l的方程为x=my-m,联立直线l和椭圆C的方程得到关于y的一元二次方程,根据设而不求,整体代入的数学思想,结合问题条件求出点E的坐标,由点A,B,E在椭圆C上,得到关于,,,的等式,从而得到关于m的方程,求解方程求出m的值,就可求出直线l的方程。
【详细解答】(理)(1)如图,,分别为椭圆C: y P
+=1(a>b>0)的左,右焦点,椭圆C与双曲
线-=1有相同焦点,-=4+1=5①,椭 B
圆C与双曲线在第一象限相交于点P,且|P|=1,
|P|=4+1=5,2a=|P|+|P|=5+1=6②,联立①②解得:=9,=4,椭圆C的方程为+=1;(2)设A(,),B(,),D(m,m),联立直线和椭圆C的方程得:(9+4)+18kx-27=0, +=-,.=-,四边形OAED为平行四边形,=(m,m),=,E(+m,+m),
点A,B,E在椭圆C上,m>0,4+9+18m=0,(9+4)
+9k(+)+9+18m=0,-(9+4)-9k+9+18m=0,m=2-
, 1≤m<2,即若椭圆C上存在点E,使得四边形OAED为平行四边形,则m的取值范围是[1,2)。
(文)(1)由题意设题意C的方程为A+B=1(A>0,B>0),椭圆C经过点P(,),Q(,), 3 A+B=1①,6 A+B=1②,联立①②解得:A=,B=,椭圆C的方程为+=1;(2)设A(,),B(,),
直线l过点(0,1),直线l的方程为 y
x=my-m,联立直线l和椭圆C的方程得: E A
(9+4)-18x+9-36=0,
+=,.=,
=(,),=(,), B
2=3,=+,==(,),=+,=(+,+),点A,B,E在椭圆C上,m>0,4+9+27=0,(4+9)-4(+)+4+27=0,(4+9)4+4+27=0,m=, 直线l的方程为2x-3x+3=0或2x+3x-3=0。
2、设双曲线C:-=1(a>0,b>0)的右焦点为F(2,0),渐近线方程为y=x。
(1)求双曲线C的方程;
(2)过F的直线与C的两条渐近线分别相交于A,B两点,点P(,),Q(,),在C上,且>>0,>0,过点P且斜率为-的直线与过点Q且斜率为的直线相交于点M,请从下面①②③中选取两个作为条件,证明另一个条件成立。①M在AB上;②PQ//AB,③|MA|=|MB|。注:若选择不同的组合分别解答,则按第一个解答计分(2022全国高考新高考II卷)
【解析】
【考点】①双曲线定义与性质;②求双曲线标准方程的基本方法;③设而不求,整体代入数学思想及运用;④已知直线上一点的坐标和斜率,求直线方程的基本方法;⑤两点之间距离公式及运用。
【解题思路】(1)根据双曲线的性质,运用求双曲线标准方程的基本方法,结合问题条件求出,的值就可得到双曲线C方程;(2)设直线PQ的方程为x=my+n,选取①②为条件,根据直线AB过点F(2,0),得到直线AB的方程为x=my+2,分别联立直线AB和双曲线C的渐近线方程,求出A(,),B(,-),联立直线PQ和双曲线C的方程得到关于x的一元二次方程,由设而不求,整体代入数学思想得到+,.关于k,n的表示式,从而得到点M的轨迹方程,由点M在直线AB上得到证明点M是线段AB的中点,就可证明结论。
【详细解答】(1)双曲线C:-=1(a>0,b>0)的右焦点为F(2,0),渐近线方
程为y=x,+=4①,=②,联立①②解得:=1,=3,双曲线C
的方程为-=1,(2)设直线PQ的方程为x=my+n,点M(,),选取①②为条件,直线AB过点F(2,0),PQ//AB,直线AB的方程为x=my+2,分别联立直线AB
和双曲线C的渐近线方程解得:=,=,=,=-,A(,),B(,-),联立直线PQ与双曲线C的方程得:(3-1)+6mnx+3-3=0,+=-,.=,-=
=,=-,=,
=-()①,=()②,①-②得:-=-2-(+)=m(-),=,①+②得:+-2= m(+)+2n-2=-(-),==3m,点M的轨迹为直线y=3mx,+=+==,
+=-==,点M的坐标同时满足=m+2和=3m,=,=,点M是线段AB的中
点,|MA|=|MB|。
3、已知抛物线C:=2px(p>0,p4),过点A(2,0)且斜率为k的直线与抛物线C相交于P,Q两点。
(1)设点B在x轴上,分别记直线PB,QB的斜率为,,若+=0,求点B的坐标;
(2)过抛物线C的焦点F作直线PQ的平行线与抛物线C相交于M,N两点,求
的值(成都市2019级高三一诊)
【解析】
【考点】①抛物线定义与性质;②已知直线上两点的坐标,求直线斜率的基本方法;③设而不求,整体代入数学思想及运用;④弦长公式及运用;⑤两点之间距离公式及运用。
【解题思路】(1)根据抛物线的性质和已知直线上两点的坐标,求直线斜率的基本方法,结合问题条件得到关于k,p的方程,求解方程就可求出点B的坐标;(2)设M(,),N(,),联立直线与抛物线的方程,得到关于x的一元二次方程,根据设而不求,整体代入的数学思想,运用弦长公式和两点之间的距离公式得到关于k,p的等式,从而求出的值。
【详细解答】(1)设B(,0),P(,),Q(,),直线过点A(2,0)且斜率为k, 直线的方程为y=k(x-2),联立直线和抛物线C的方程得:-y-4p=0,+
=,.=-4p,=,=,+=0,+
=-(+)=(-2-)=0,=-2,点B的坐标为(-2,0);(2)设M(,),N(,),直线过抛物线C的焦点F,且与直线PQ的平行,直线的方程为y=k(x-),联立直线和抛物线C的方程得:-y-=0,+
=,.=-,|MN|=.=,|AP|=||,|AQ|= ||,|AP|.|AQ|= |.|=,=
.=。
4、(理)已知椭圆E:=1(a>b>0)的左,右焦点分别为(-1,0),(1,0),点P在椭圆E上,P,且|P|=3|P|。
(1)求椭圆E的标准方程;
(2)设直线l:x=my+1(mR)与椭圆E相较于A,B两点,与圆+=相较于C,D两点,求|AB|.|CD|的取值范围。
(文)已知椭圆E:=1(a>b>0)的左,右焦点分别为(-1,0),(1,0),点P(1,)在椭圆E上。
(1)求椭圆E的标准方程;
(2)设直线l:x=my+1(mR)与椭圆E相较于A,B两点,与圆+=相较于C,D两点,当|AB|.|CD|的值为8时,求直线l的方程(2020成都市高三二诊)。
【解析】
【考点】①椭圆的定义与性质;②求椭圆标准方程的基本方法;③直线垂直直线的定义与性质;④设而不求,整体代入数学思想及运用;⑤椭圆弦长公式及运用;⑥圆弦长公式及运用;⑦求函数值域的基本方法。
【解题思路】(1)运用求椭圆标准方程的基本方法,结合问题条件求出,的值就可得到椭圆的标准方程;(2)(理)设A(,),B(,),根据椭圆的性质,椭圆弦长公式和圆弦长公式,结合问题条件得到|AB|,|CD|关于参数m的式子,从而得到|AB|.|CD|关于参数m的函数,利用求函数值域的基本方法就可求出|AB|.|CD|的取值范围;(文)设A(,),B(,),P(,)根据椭圆的性质,椭圆弦长公式和圆弦长公式,结合问题条件得到关于参数m的方程,求解方程求出m的值就可得到直线l的方程。
【详细解答】(理)(1)设P(,),椭圆E:=1(a>b>0)的左,右焦点分别为(-1,0),(1,0),点P在椭圆E上,P,且|P|=3|P|,=+1①,+=1②,. =-1③,2=a④,联立①②③④解得:=2,=1,椭圆E的标准方程为:+=1;(2)如图设A(,),B(,),由 +=1,得:(2+ )+2my-1=0,+=-,
x=my+1,.=-,|AB|=
.=,+=2,直线l:x=my+1(mR)与圆+=相较于C,D两点,==,|CD|=4(2-)=,|AB|.|CD|=.==8(2-),2-<2,48(2-)<16,即|AB|.|CD|的取值范围是[4,16)。(文)(1)椭圆E:=1(a>b>0)的左,右焦点分别为(-1,0),
(1,0),点P(1,)在椭圆E上,=+1①,+=1②,联立①②解得:=2,=1,椭圆E的标准方程为:+=1;(2)如图设A(,),B(,),由 +=1,得:(2+ )+2my-1=0,+=-,
x=my+1,.=-,|AB|=
=,+=2,直线l:x=my+1 (mR)与圆+=相较于C,D两点,==,|CD|=4(2-)=,|AB|.|CD|
=.==8,=1,m=1,当|AB|.|CD|的值为8时,直线l的方程为:x-y-1=0或x+y-1=0。
5、已知椭圆C:=1(a>b>0)的左焦点为(- ,0),点Q(1,)在椭圆C上(2020成都市高三三诊)。
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)经过圆O:+=5上一动点P作椭圆C的两条切线,切点分别记为A,B,直线PA,PB分别与圆O相较于异于点P的M,N两点。
(理)①求证:+=0;②求OAB的面积的取值范围。(文)①当直线PA,PB的斜率都存在时,记直线PA,PB斜率分别为,,求证:.=-1;②求的取值范围。
【解析】
【考点】①椭圆的定义与性质;②求椭圆标准方程的基本方法;③圆的定义与性质;④设而不求,整体代入数学思想及运用;⑤椭圆切线的定义与性质;⑥直线斜率的定义与基本求法;⑦椭圆弦长公式及运用;⑧点到直线的距离公式及运用;⑨三角形面积公式及运用;⑩求函数值域的基本方法。
【解题思路】(1)运用求椭圆标准方程的基本方法,结合问题条件求出,的值就可得到椭圆的标准方程;(2)(理)①如图设P(,),运用椭圆切线的性质,结合问题条件得到直线PA,PB的斜率,关于,的式子,根据点P在圆O上,证明直线PM垂直直线PN,利用圆的性质就可证明+=0;②如图设A(,),B(,),运用椭圆切线的性质,结合问题条件得到直线PA,PB的斜率关于,的式子,关于,的式子,从而得到直线PA,PB的方程,根据点P在直线PA,PB上,得到关于,,,,,的等式,从而求出直线AB的方程,联立直线AB和椭圆C的方程,得到关于x的一元二次方程,从而由题意弦长公式和点到直线的距离公式求出|AB|, 的值,根据三角形的面积公式得到OAB的面积关于的函数,利用求函数值域的基本方法就可求出OAB面积的取值范围;(文)①如图设P(,),运用椭圆切线的性质,结合问题条件得到直线PA,PB的斜率,关于,的式子,根据点P在圆O上就可证明.=-1;②如图设A(,),B(,),运用椭圆切线的性质,结合问题条件得到直线PA,PB的斜率关于,的式子,关于,的式子,从而得到直线PA,PB的方程,根据点P在直线PA,PB上,得到关于,,,,,的等式,从而求出直线AB的方程,联立直线AB和椭圆C的方程,得到关于x的一元二次方程,从而由题意弦长公式和点到直线的距离公式求出|AB|关于的式子,根据直线PAPB得到MN是圆O的直径求出|MN|的值,从而得到关于的函数,利用求函数值域的基本方法就可求出的取值范围。
【详细解答】(1)椭圆C:=1(a>b>0)的左焦点为(- ,0),点Q(1,)在椭圆C上,=+3①,+=1②,联立①②解得:=4,=1,椭圆E的标准方程为:+=1;(2)(理)①如图设P(,),(i)当直线PA,PB的斜率存在时,设过点P(,)与椭圆C相切的直线方程为:y=k(x-)+,联立直线和椭圆方程消去y得:(1+4)+8k(-k)x+4-4=0,直线与椭圆相切,=64-16[-1]. (1+4)=(4-)+2k+1-=0,
设直线PA,PB的斜率分别为,,点P(,)在圆O:+=5上,+=5,
.===-1,PAPB,即MN是圆O的直径,+=0;(ii)当直线PA或直线PB的斜率不存在时,当y=1时,=5-1=4,x=2或x=-2,点(2,1),(-2,1)在圆O上,取P(2,1),直线PA的方程为:x=2,直线PB的方程为:y=1,点M(2,1),N(-2,1),=(2,-1),=(-2,1),+=0也成立,综上所述,+=0;②如图设A(,),B(,),(i)当直线PA的斜率存在时,设直线PA,PB的斜率分别为,,则直线PA的方程为:y=(x-)+,联立直线PA与椭圆C的方程消去y得:(1+4)+8(-)x+4-4=0,直线PA与椭圆C相切,=64-16[-1]. (1+4)=(4-)+2k+1-=0,=-=-=-,直线PA的方程为;y=-(x-)+,即:+y-1=0,(ii)当直线PA的斜率不存在时,直线PA的方程为:x=2或
x=-2,也满足+y-1=0,直线PA的方程为:+y-1=0,同理可得直线PB的方程为:+y-1=0,点P(,)在直线PA,PB上,+-1=0,+-1=0,直线AB的方程为:+y-1=0,联立直线AB和椭圆C的方程消去y得:(3+5)-8x+16-16=0, +=,.=,|AB|
=.==,
==,=.=,
令t=,t[1,4],则==, t[1,4],[4,5],即:OAB面积的取值范围是[,1]。(文)①如图设P(,),当直线PA,PB的斜率存在时,设过点P(,)与椭圆C相切的直线方程为:y=k(x-)+,联立直线和椭圆方程消去y得:(1+4)+8k(-k)x+4-4=0,直线与椭圆相切,=64-16[-1]. (1+4)=(4-)+2k+1-=0,直线PA,PB的斜率分别为,,点P(,)在圆O:+=5上,+=5,即: .===-1,②如图设A(,),B(,),(i)当直线PA的斜率存在时,设直线PA,PB的斜率分别为,,则直线PA的方程为:y=(x-)+,联立直线PA与椭圆C的方程消去y得:(1+4)+8(-)x+4-4=0,直线PA与椭圆C相切,=64-16[-1]. (1+4)=(4-)+2k+1-=0,=-=-=-,直线PA的方程为;y=-(x-)+,即:+y-1=0,(ii)当直线PA的斜率不存在时,直线PA的方程为:x=2或x=-2,也满足+y-1=0,直线PA的方程为:+y-1=0,同理可得直线PB的方程为:+y-1=0,点P(,)在直线PA,PB上,+-1=0,+-1=0,直线AB的方程为:+y-1=0,联立直线AB和椭圆C的方程消去y得:(3+5)-8x+16-16=0, +=,.
=,|AB|=.=
=,直线PAPB,MN是圆O的直径|MN|=2,
==1-,[0,5],[,],1-
[,],的取值范围是 [,]。
6、已知椭圆C:=1(a>b>0)的离心率为,且过点A(2,1)。
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)点M,N在C上,且AM AN,AD MN,D为垂足,证明:存在定点Q,使得|DQ|为定值(2020全国高考新高考I)。
【解析】
【考点】①椭圆的定义与性质;②求椭圆标准方程的基本方法;③直线垂直直线的定义与性质;④设而不求,整体代入数学思想及运用;⑤两点之间的距离公式及运用。
【解题思路】(1)运用求椭圆标准方程的基本方法,结合问题条件求出,的值就可得到椭圆的标准方程;(2)如图设M(,),N(,),运用椭圆的性质和设而不求,整体代入的数学思想得到关于m,n的等式,从而求出直线MN的方程,由直线MN的方程可得直线MN过定点P,取线段AP的中点为Q就可证明结论。
【详细解答】(1)椭圆C:=1(a>b>0)的离心率为,且过点A(2,1),=①,+=1②,联立①②解得:=6,=3,椭圆C的标准方程为:
+=1;(2)如图设M(,),N(,),直线MN的方程为:x=my+n,联立直线MN和椭圆C的方程消去x得:(2+ )+2mny+ -6=0,+=-,
.=,+=m

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