高中解析几何专题(精编版)
1. (天津文)设椭圆
x 2
y 2
1(a b 0)
的左、右焦点分别为
1
,F 2。点 P(a,b) a 2 b 2
F
满足 | PF 2 | | F 1F 2 |.
(Ⅰ)求椭圆的离心率 e ;
( Ⅱ ) 设 直 线 PF 2 与 椭 圆 相 交 于 A , B 两 点 ,
若 直 线 PF 2 与 圆
(x 1)2 ( y
3) 2 16 相交于 M ,N 两点,且 | MN | 5 | AB | ,求椭圆的
8
方程。
【解析】本小题主要考查椭圆的标准方程和几何性质、 直线的方程、 两点间的距离
公式、点到直线的距离公式、 直线与圆的位置关系等基础知识, 考查用代数方法研究圆锥曲线的性质及数形结合的数学思想, 考查解决问题能力与运算能力,满分 13 分。
(Ⅰ)解:设 F 1 ( c,0), F 2 (c,0)( c 0) ,因为 | PF 2 | | F 1 F 2 |,
c 2
c
0, 得
c
所以 (a
c) 2 b 2 2c ,整理得 2
1 1(舍)
a
a a
或 c 1
, 所以 e 1 .
a 2 2
(Ⅱ)解:由(Ⅰ)知 a 2c,b
3c ,可得椭圆方程为 3x 2 4 y 2 12c 2 ,直
线 FF 的方程为
y 3( x c).
2
A ,
B 两 点 的 坐 标 满 足 方 程 组 3x 2 4y 2 12c 2 ,
消 去 y 并 整 理 , 得 y
3( x c).
x 2
8
x 1
0, c, 5x
2
8cx
0 。解得 x 1
0, x 2 8
5
c ,得方程组的解
5
y 1
3c, y 2
3 3 c.
5
不妨设 A 8 c, 3 3 c , B(0,
3c) ,
5
5
2
3 c
2
16 c.
所以 | AB |
8 c
3 3c
5
5
5
于是 | MN |
5
| AB | 2c.
8
圆心
1, 3 到直线 2
的距离 d
| 3
3
3c |
3 | 2 c |
PF
2
2
.
2
42 ,所以 3
(2
因为 d 2
| MN |
c) 2 c 2 16.
2
4 整理得 7c
2
12c 52
0,得 c
26
(舍),或 c 2.
精选
所以椭圆方程为
x 2
y 2
16 1.
12
2. 已知椭圆 G :
x 2
2
6
,右焦点为( 2
2
y 2 1(a b 0) 的离心率为
2 ,0 ),斜率
a
b
3
为 I 的直线 l 与椭圆 G 交与 A 、B 两点,以 AB 为底边作等腰三角形,顶点为
P (-3,2 ).
( I )求椭圆 G 的方程;
( I I )求 PAB 的面积 . 【解析】
解:(Ⅰ)由已知得 c
2 2,
c
6 .
a
3
解得 a 2 3.
又 b 2
a 2 c 2
4.
所以椭圆 G 的方程为
x 2
y 2 1.
12
4
(Ⅱ)设直线 l 的方程为 y x m.
y x m
由 x 2 y 2
得
12
4 1
x 2 m 2
4 6 mx 12 0. 3
设 A 、B 的坐标分别为 ( x 1 , y 1 ), ( x 2 , y 2 )( x 1 x 2 ), AB 中点为 E ( x 0 , y 0 ) , 则 x 0
x 1 x 2
3m ,
2
4
m
y 0
x 0
m
4
因为 AB 是等腰△ PAB 的底边, 所以 PE ⊥AB.
2
m
所以 PE 的斜率 k
4 1.
3 3m
4
解得 m=2。
此时方程①为 4
2
12
x 0.
x
解得 x 1
3, x 2 0. 所以 y 1 1, y 2 2.
所以 |AB|= 3 2 .
此时,点 P (— 3,2)到直线 AB : x y 2
0 的距离 d
| 3 2 2 | 3 2 ,
2 2
所以△ PAB 的面积 S=1
| AB | d 9 .
2 2
3. ( 全国大纲文 ) 已知 O 为坐标原点, F 为椭圆 C : x 2
y 2 1 在 y 轴正半轴上的
2
焦点,过 F 且斜率为 -
2 的直线 l 与 C 交与 A 、 B 两点,点 P 满足
uuur uuur uuur
0.
OA OB OP (Ⅰ)证明:点 P 在 C 上;
( II )设点 P 关于 O 的对称点为 Q ,证明: A 、 P 、 B 、Q 四点在同一圆上。
【解析】 22.解:(I )F (0,1),l 的方程为 y
2x 1 ,
2 代入 x
2
y
1并化简得
2
4x 2 2 2x 1 0.
???? 2 分
设 A( x 1 , y 1), B(x 2 , y 2 ), P( x 3 , y 3 ),
则 x 1
2 6
, x 2
2 6 ,
4
4
x 1 x 2
2
, y 1 y 2 2( x 1 x 2 ) 2 1,
2
由题意得 x 3
( x 1
x 2 )
2
, y 3( y 1 y 2 )1.
2 所以点 P 的坐标为 (
2 , 1).
2
2
经验证,点 P 的坐标为 (
, 1) 满足方程
x 2 y 2
1, 故点 P 在椭圆 C 上。
2
( II )由 P(
2
, 1) 和题设知, Q (
2
,1)
2
2
PQ 的垂直一部分线 l 1 的方程为
y
2
x.
①
2
设 AB 的中点为 M ,则 M ( 2 , 1
) ,AB 的垂直平分线为 l 2 的方程为
4 2
y
2 x 1 . ②
2
4
由①、②得 l 1, l 2 的交点为 N (
2 , 1)
8 8
| NP | ( 2 2 )2 ( 1 1)2 3 11 ,
2 8 8 8
| AB | 1 ( 2) 2 | x
2 x |
3 2 , 1 2
| AM | 3 2 4
,
| MN | ( 2 2 )2 ( 1 1)2 3 3 ,
4 8 2 8 8
| NA | | AM |2 | MN |2 3 11 ,
8
故|NP|=|NA| 。
又|NP|=|NQ| ,|NA|=|NB| ,
所以 |NA|=|NP|=|NB|=|MQ| ,
由此知 A、P、B、Q四点在以 N为圆心, NA为半径的圆上。
4.(全国新文)在平面直角坐标系 xOy 中,曲线y x26x 1与坐标轴的交点
都在圆 C 上.
(I )求圆 C的方程;
(II )若圆 C与直线x y a 0 交于A,B两点,且 OA OB, 求a的值.【解析】解:(Ⅰ)曲线y x2 6x 1 与 y 轴的交点为( 0, 1),与 x 轴的交点为( 3 2 2,0),(3 2 2,0).
故可设 C 的圆心为( 3, t ),则有32 (t 1)2 (2 2) 2 t 2 , 解得t=1.
则圆 C 的半径为32 (t 1) 2 3.
所以圆 C 的方程为 (x 3) 2 ( y 1)2 9.
(Ⅱ)设 A(
x1 , y1 ),( 2 ),其坐标满足方程组:
B x2 , y
x y a 0,
( x 3) 2 ( y 1) 2 9.
消去 y,得到方程
2x2 ( 2a 8)x a 2 2a 1 0.
由已知可得,判别式56 16
a 4 2 0. a
因此, x1,2 (8 2a) 56 16a 4a 2
, 从而
4
a2 0
x1 x2 4 a, x1 x2
2a 1
①2
0,
⊥,可得x x
2 y y
2
由于 OA OB 1 1
又 y1 x1 a, y2 x2 a, 所以
2x1 x2 a(x1 x2 ) a2 0. ②
由①,②得 a 1,满足0, 故a 1.
5.(辽宁文)如图,已知椭圆C1的中心在原点O,长轴左、右端点M,N 在x 轴上,椭圆 C2的短轴为 MN,且 C1,C2的离心率都为 e,直线 l ⊥MN,l 与 C1交于两
点,与 C 2 交于两点,这四点按纵坐标从大到小依次为
A ,
B ,
C ,
D .
1
2
(II )当 e 变化时,是否存在直线
l ,使得 BO ∥AN ,并说明理由.
【解析】解:(I )因为 C 1 ,C 2 的离心率相同,故依题意可设
C 1 : x 2
y
2
1,C 2 : b 2 y 2
x 2
1,( a b 0)
a 2
b 2
a 4
a 2
设直线 l : x
t (| t | a) ,分别与 C 1, C 2 的方程联立,求得 A(t ,
a
a
2
t 2
), B(t,
b
a 2 t 2 ).
??????4 分
b
a
当 e
1
时 , b 3
a, 分别用 y A , y B 表示 A ,B 的纵坐标,可知
2
2 b 2
| BC |:| AD |
2 | y B |
3
??????6 分
2 | y A
| a 2 .
4 ( II )t=0 时的 l 不符合题意 . t 0 时, BO//AN 当且仅当 BO 的斜率 k BO 与 AN
的斜率 k AN 相等,即
b a 2 t 2 a a 2 t 2 a
b ,
t
t a
解得 t
ab 2 1 e 2
a 2
b 2
e 2 a.
因为 | t | a, 又 0 e 1,所以
1
e 2 1,解得
2 e 1.
e 2
2
所以当 0 e
2
时,不存在直线 l ,使得 BO//AN ;
2
当
2
e 1 时,存在直线 l 使得 BO//AN.
?????? 12分
2
6. (江西文)已知过抛物线
y px( p
) 的焦点,斜率为 的直线交抛物线
于 A( x , y ) 和 B( x , y )( x x ) 两点,且 AB
,
(1)求该抛物线的方程;
(2) O 为坐标原点, C 为抛物线上一点,若 OC OA OB ,求 的值.
【解析】 19.(本小题满分 12 分)
( 1)直线 AB 的方程是 y 2 2( x
p
) ,
与 y 2
2 px 联立,从而有 4x 2
2
p 2
5 px 0,
所以: x 1 x 2
5p
4
由抛物线定义得: | AB | x 1 x 2 p
9,
所以 p=4,从而抛物线方程是
y 2
8x.
( 2)由 p 4, 4x 2 5 px p 2 0 可简化为
x 2 5x 4 0, 从而 x 1
1, x 2 4,
y 1 2 2, y 2 4 2, 从而 A(1, 2 2), B(4, 4 2)
uuur
设 OC ( x 3 , y 3 ) (1 2 2) (4,4 2) (4
1,4 2
2 2)
又 y 32 8x 3 ,即[2 2(2 1)]2
8(4
1),
即 (2 1)2 4
1
解得
0, 或 2.
7. (山东文) 22.(本小题满分 14 分)
在平面直角坐标系 xOy 中,已知椭圆 C :
x 2
y 2 1 .如图所示,斜率为
3
k( k >0) 且不过原点的直线 l 交椭圆 C 于 A , B 两点,线段 AB 的中点为 E ,
射线 OE 交椭圆 C 于点 G ,交直线 x 3 于点 D( 3, m) .
(Ⅰ)求 m 2 k 2 的最小值;
(Ⅱ)若 2 OD ?
OG ,
OE
( i )求证:直线 l 过定点; ( i i )试问点 B , G 能否关于 x 轴对称?
若能,求出此时 VABG 的外接圆方程;若不能,请说明理由.
【 解 析 】 22 . ( I ) 解 : 设 直 线 l 的方程为 y kx t (k 0) ,
由题意, t 0.
y kx t ,
由方程组
x 2
得
y 2 1,
3
(3k 2
1)x 2 6ktx 3t 2 3 0,
由题意 0 ,
所以 3k 2 1 t 2. 设 A( x 1 , y 1), B(x 2 , y 2 ) ,
由韦达定理得 x 1 6kt , 所以 y 1
y 2
2t x 2
2 1
3k 2
.
3k
1
由于 E 为线段 AB 的中点,因此 3kt
, y E t
,
x E
2
1 3k 2
3k
1
此时 k OE
y E 1
.所以 OE 所在直线方程为 y
1 x,
x E
3k
3k
又由题设知 D ( -3 ,m ),令 x=-3 ,得 m 1
,即 mk=1,
所以 m 2 k 2
k
2mk 2, 当且仅当 m=k=1时上式等号成立,
此时 由
0 得 0 t 2, 因此 当 m k
1且
0 t 2 时,
2
2
m
k 取最小值 2。
1
x,
( II )(i )由( I )知 OD 所在直线的方程为 y
将其代入椭圆 C 的方程,并由 k
0,
3k
解得 G (
3k , 1
) ,又 E( 3k 1 , t ), D ( 3, 1
) ,
3k 2 1 3k 2 1
3k 2 3k 2 1 k 由距离公式及 t 0 得
2
(
3k
) 2
(
1 ) 2
9k 2 1
|OG |
3k 2
3k 2 ,
3k 2 1
1 1
|OD |
( 3)
2
1 ) 2
9k 2
1
(
k
,
k
|OE |
(
3kt ) 2 ( 3k t )2
t 9k 2 1 ,
3k 2 1 2 1 3k 2
1
由 | OG |2 | OD | | OE | 得 t k ,
因此,直线 l 的方程为 y k( x 1). 所以,直线 l 恒过定点 ( 1,0).
(ii )由( i )得 G (
3k ,
1 )
3k 2
3k 2
1
1
若 B ,G 关于 x 轴对称,
则 B(
3k ,
1
).
3k 2
3k 2 1
1
代入 y k( x 1)整理得 3k 2 1 k 3k 2 1, 即 6k 4 7k 2 1 0 , 解得 k
2
1
(舍去)或 k 2 1,
6
所以 k=1,
此时 B(
3 , 1
), G ( 3 , 1
) 关于 x 轴对称。 2 2 2 2
又由( I )得 x 1 0, y 1 1, 所以 A ( 0, 1)。 ABG 的外接圆的圆心为( ,), 由于 ABG 的外接圆的圆心在
x 轴上,可设
d 0
因此 d
2
1 (d
3) 2
1
, 解得 d
1 ,
2 4
2
故 ABG 的外接圆的半径为 r
d 2
1
5 ,
2
所以 ABG 的外接圆方程为 (x
1 )
2 y 2 5 .
2
4
8. (陕西文) 17.(本小题满分 12 分)
设椭圆 C:
x 2 y 2
1 a b 0
过点( , ),离心率为
3
a
2 b
2
0 4
5 (Ⅰ)求 C 的方程;
(Ⅱ)求过点( 3,0)且斜率为 4
的直线被 C 所截线段的中点坐标。
5
【解析】 17.解(Ⅰ)将( 0,4)代入 C 的方程得
16
1
∴b=4
a 2
b 2
b 2
又
e
c 3
得 9
a 5
a 2
25
即 1 16
9 , ∴ a=5
a 2
25
∴C 的方程为
x 2
y 2 1
25 16
( Ⅱ)过点 3,0 且斜率为 4
的直线方程为 y
4 x
3 ,
5
5
设直线与C的交点为A x 1, y 1 ,B x 2 , y 2 , 将直线方程 y 4
代入C的方程,得
x 3
2
5
x 2
x 3
1 ,
25 25
即 x 2 3x 8 0 ,解得
x 1 3
2 41
, x 2 3
41 ,
2
x 1 x 2 3
AB 的中点坐标 x
,
2
2
y y 1 y 2 2
x 1 x 2 6
6 ,
2 5
5
即中点为
3
,
6
。
2 5
注:用韦达定理正确求得结果,同样给分。
2
(上海文) 22.(16 分)已知椭圆 C : x
2 y 2 1(常数 m 1),点 P 是 C 上 m
的动点, M 是右顶点,定点 A 的坐标为 (2,0) 。
( 1)若 M 与 A 重合,求 C 的焦点坐标; ( 2)若 m 3 ,求 | PA | 的最大值与最小值;
( 3)若 | PA | 的最小值为 | MA |,求 m 的取值范围。
2 【解析】 22.解:⑴ m 2 ,椭圆方程为
x
y 2 1, c
4 1 3
4
∴ 左.右焦点坐标为 (
3,0),( 3,0) 。
⑵
m 3 ,椭圆方程为
x 2
y 2 1,设 P( x, y) ,则
9
x 2
2
2 y 2
(x 2)
2 1
8 9
2 1
| PA | (x 2)
9
( x )
( 3 x 3)
9
4
2
∴
x
9
时 | PA |min 2 ; x
3 时 | PA |max
5 。
4 2 ⑶ 设动点 P(x, y) ,则
2
2
y 2
(x 2)
2
1
x 2 m 2 1 ( x
2m 2
) 2
4m 2
5( m x m)
| PA | ( x 2)
m
m 2 m 2
2
1
1
m
∵ 当 x m 时, | PA | 取最小值,且
m 2
1
0 ,∴
2m 2
m 且 m 1
m 2
m 2 1 解得 1 m 1 2 。
10. (四川文) 21.(本小题共 l2 分)
2 2
过点 C(0 ,1) 的椭圆 x
2 y 2 1( a b 0) 的离心率为
3
,椭圆与 x 轴交于两
a b
2
点 A(a,0) 、 A( a,0) ,过点 C 的直线 l 与椭圆交于另一点 D ,并与 x
轴交于点 P ,直线 AC 与直线 BD 交于点 Q .
( I )当直线 l 过椭圆右焦点时,求线段 CD 的长;
uuur uuur
(Ⅱ)当点 P 异于点 B 时,求证: OP OQ 为定值. 本小题主要考查直线、椭圆的标准方程及基本性质等基本
知识,考查平面解析几何的思想方法及推理运算能力.
解:(Ⅰ)由已知得 b 1,
c 3
,解得 a 2 ,所以椭圆方程为
x 2
y 2 1 .
a
2
4
椭圆的右焦点为 ( 3,0) ,此时直线 l 的方程为 y
3 1 ,代入椭圆方程得
x
3
7x
2
8 3x
0 ,解得 x 1
0, x 2 8 3
,代入直线 l 的方程得 y 1
1, y 2
1
,所以
7
7
D(
8 3 , 1
) ,
7 7
故 | CD | ( 8 3 0)
2
(
1
1)2 16 .
7 7 7
(Ⅱ)当直线 l 与 x 轴垂直时与题意不符.
设直线 l 的方程为 y
kx 1(k 0且k 1 ) .代入椭圆方程得 (4 k
2 1)x 2 8kx 0 .
2 1 4k 2
解得 x 1 0, x 2
4k 8k ,代入直线 l 的方程得 y 1 1, y 2
,
2 1 4k 2
4k 2 1
所以 D 点的坐标为 (
8k ,1
) .
4k 2 1 4k 2 1
又直线 AC 的方程为
x
y
1
,又直线 BD 的方程为 y 1
2k
( x 2) ,联立得
2
2 4k
x 4 k,
y 2k 1.
因此 Q( 4 k,2k 1) ,又 P( 1
,0) .
k
uuur uuur 1
所以 OP OQ (
,0)( 4k,2 k 1) k
uuur uuur
故 OP OQ 为定值.
11. (浙江文)(22)(本小题满分 动点。过点 P 做圆 C 2 : x
2
( y
4 .
15 分)如图,设 P 是抛物线 C 1 : x 2
y 上的 2
的两条切线, 交直线 l : y
3 于 A, B
3) 1 两点。
(Ⅰ)求 C 2 的圆心 M 到抛物线
C 1 准线的距离。
(Ⅱ)是否存在点 P ,使线段 AB 被抛物线 C 1 在点 P 处得切线平分,若存在,求出点 P 的坐标;若不存在,请说明理由。
【解析】(22)本题主要考查抛物线几何性质,直线与抛物
线、直线与圆的位置关系,同时考查解析几何的基本思想方法和运算求解能力。满分 15 分。
(Ⅰ)解:因为抛物线 C 的准线方程为: y 1
1
4
1 11
所以圆心 M 到抛物线 C 1 准线的距离为:
|
( 3) |.
2
4
4
(Ⅱ)解:设点 P 的坐标为
) ,抛物线 1
在点 P 处的切线交直线 l 于点
( x , x
C
D 。 再设 A , B , D 的横坐标分别为 x A , x B , x C 过点 P( x , x 2 )
1 的切线方程为:
0 0 的抛物线 C
y x 02
2x 0 ( x x 0 )
(1)
当 x 0 1 时,过点 ( , )与圆
2
的切线 PA 为: y 1
15 P 1 1
C
(x 1)
17
, x B 8
可得
x A
1, x D 1, x A x B
2x D
15
15
当 x
1
(— , )与圆
2
的切线 PA
为:
时,过点
C
y
1( x 1)
P
1
1
17
, x D
8
可得 x A
1, x B
1, x A x B
2x D
17
, x B
15
x A
1, x D 1, x A x B
2x D
15
所以 x 02 1 0
设切线 PA , PB 的斜率为 k 1 ,k 2 ,则
PA : y x 02 k 1 (x x 0 ) (2) PB : y x 02
k 2 ( x x 0 )
(3)
将 y
3 分别代入( 1),( 2),(3)得
x 02 3
x 02 3
x 02
3
精选
从而 x A
x B 2x 0 ( x 0
2
3)( 1 1
).
k 1
k 2
又
| x 0
k
1
x 02 3 | 1
k 12 1
即 ( x 02 1)k 12 2( x 02 3) x 0 k 1 (x 02 3) 2 1 0
同理, (x 02 1)k 22 2( x 02 3) x 0 k 2 ( x 02 3)2 1
所以 k 1 , k 2 是方程 ( x 02 1)k 2 2( x 02 3) x 0 k ( x 02 3)2 1 0 的两个不相等的
根,从而 k 1 k 2
2(3
x 02
)x
, k 1
k 2
(3 x 02 )2 1 .
x 02
1
x 02 1
因为 x A x B 2 x 0
所以 2x 0 (3
2
1
1
x 02 3 1 1
1
.
x 0 )(
k 1
)
x 0 ,即
k 2
x 0
k 2
k 1
从而
2(3 x 02 )x 0
1
( x 02
3) 2
1 x 0
进而得 x 04 8, x 0 4 8
综上所述,存在点 P 满足题意,点 P 的坐标为 ( 4 8, 2 2).
12. (重庆文) 21.(本小题满分 12 分。(Ⅰ)小问 4 分,(Ⅱ)小问 8 分)
如题(21)图,椭圆的中心为原点 0,离心率 e= 2
,一条准线的方程是 x 2 2
2
(Ⅰ)求该椭圆的标准方程;
uuuuv uuuv
uuuv
(Ⅱ)设动点 P 满足: OP OM 2ON ,其
中 M 、N 是椭圆上的点,直线 OM 与 ON
的斜率之积为
1
,问:是否存在定点 F ,
2
使得 PF 与点 P 到直线 l : x 2 10 的
距离之比为定值; 若存在,求 F 的坐标,
若不存在,说明理由。
【解析】 21.(本题 12 分)
解:(I )由 e c
2 , a 2 2 2,
a
2 c
解得 a
2, c 2, b 2
a 2
c 2
2 ,故椭圆的标准方程为
x 2
y 2
1.
4 2
( II )设 P( x, y), M ( x 1 , y 1 ), N ( x 2 , y 2 ) ,则由 uuur uuuur uuur
OP OM 2ON 得
(x, y) (x 1 , y 1 ) 2( x 2 , y 2 ) ( x 1 2 x 2 , y 1 2 y 2 ), 即x x 1 2x 2 , y y 1 2 y 2 .
因为点 M ,N 在椭圆 x 2 2 y 2 4 上,所以
x 12 2 y 12 4, x 22 2 y 22 4 ,
故 x 2 2y 2
( x 12 4x 22 4x 1 x 2 ) 2( y 12 4 y 22 4 y 1 y 2 )
( x 2 2 y 2 ) 4( x 2 2 y 2 ) 4( x x 2 2y y )
1
1 2 2 1 1 2
20 4( x 1 x 2 2 y 1 y 2 ).
设 k OM , k ON 分别为直线 OM ,ON 的斜率,由题设条件知
k OM k ON
y 1 y 2 1
, 因此 x 1 x 2 2y 1 y 2
0,
x 1 x 2
2
所以 x 2 2 y 2
20.
所以 P 点是椭圆
x 2
y 2 1 上的点,该椭圆的右焦点为 F ( 10,0) ,
(2 5) 2
( 10) 2
离心率 e
2
,直线 l : x
2 10 是该椭圆的右准线,故根据椭圆的第二定义,
2
存在定点 F ( 10,0) ,使得 |PF| 与 P 点到直线 l 的距离之比为定值。
13. (安徽文)(17)(本小题满分 13 分)
设直线 l 1 : y k 1 x 1,l 2 : y k 2 x 1,其中实数 k 1 , k 2满足 k 1 k 2 2 0.
( I )证明 l 1 与 l 2 相交;
( I I )证明 l 1 与 l 2 的交点在椭圆 2x 2 +y 2 =1上 .
【解析】(17)(本小题满分 13 分)本题考查直线与直线的位置关系,线线相交的判断与证明, 点在曲线上的判断与证明, 椭圆方程等基本知识, 考查推理论证
能力和运算求解能力 . 与 l 2 不相交,则 l 1 与 l 2 平行,有 ,代入 证明:( )反证法,假设是 l 1
12
I k =k
k 1k 2+2=0,得
k 12
2 0.
此与 k 1 为实数的事实相矛盾 . 从而 k 1 k 2 ,即l 1与l 2 相交 .
y k 1 x 1
( II )(方法一)由方程组
k 2 x
1
y
2
x
,
k 2 k 1
解得交点 P 的坐标 ( x, y) 为
y
k 2
k
1 .
k 2 k 1
而
2
2
2
2
k 2 k 1
2
8 k 22 k 12 2k 1 k 2 k 12 k 22 4 2x y
2(
k 2 k 1
)
(
k 2 k 1
)
k 22 k 12 2k 1 k 2
k 12 k 22 1.
4
此即表明交点 P(x, y)在椭圆 2x 2
y 2
1上.
(方法二)交点 P 的坐标 ( x, y) 满足
y 1 k1 x y 1 k2 x
k1 y 1
,
故知x 从而x
0.
y 1.
k2
x
代入 k1k 2 2 0,得 y 1 y 1 2 0.
x x
整理后,得2x2 y2 1,
所以交点 P 在椭圆 2x 2 y2 1上.
14.(福建文) 18.(本小题满分 12 分)
如图,直线 l :y=x+b 与抛物线 C:x2=4y 相切于点
A。
(I )求实数 b 的值;
(11)求以点 A 为圆心,且与抛物线C的准线相切
的圆的方程.
。【解析】 18.本小题主要考查直线、圆、抛物线等
基础知识,考查运算求解能力,考查函数与方程
思想、数形结合思想,满分 12 分。
y x b,
得x2 4x 4b 0 ,( * )
解:(I )由
4y
x2
因为直线 l 与抛物线 C相切,所以( 4)2 4 ( 4b) 0, 解得 b=-1。
(II )由( I )可知b 1,故方程 (*) 即为 x2 4x 4 0 ,
解得 x=2,代入x2 4 y, 得
y 1.
故点 A( 2, 1),
因为圆 A 与抛物线 C的准线相切,
所以圆 A 的半径 r 等于圆心 A 到抛物线的准线 y=-1 的距离,即 r |1 ( 1) | 2,
所以圆 A 的方程为( x 2) 2 ( y 1)2 4.
15. (湖北文)21(.本小题满分 14 分)平面内与两定点
A1
、
a,0
(
a 0
)a,0 A2
连线的斜率之积等于非零常数 m的点的轨迹,加上
A 、 2两点所成的曲线C A
可以是圆、椭圆或双曲线。
(Ⅰ)求曲线 C 的方程,并讨论 C 的形状与 m值的关系;
(Ⅱ)当 m 1时,对应的曲线为 C1;对给定的m ( 1,0) ( 0, ) ,对应的曲线为 C2,设F1、 F2是 C2 的两个焦点。试问:在 C1 上,是否存在点 N ,使得△F1 N F2的面积S | m | a2 。若存在,求 tan F1 N F2的值;若不存在,请说明理
精选
【解析】 21.本小题主要考查曲线与方程、圆锥曲线等基础知识,同时考查推
理运算的能力,以及分类与整合和数形结合的思想。 (满分 14 分) 解:(I )设动点为 M ,其坐标为 ( x, y) ,
当 x
a 时,由条件可得
yy
y 2
k
MA 2
x a x a x
2
a 2
m,
k
MA 1
即 mx 2 y 2 ma 2 ( xa) ,
又 A 1( a,0), A 2 ( A,0) 的坐标满足 mx 2 y 2 ma 2 , 故依题意,曲线 C 的方程为 mx 2 y 2 ma 2 .
当 m
1时, 曲线 C 的方程为
x 2
y 2 1,C 是焦点在 y 轴上的椭圆;
a 2 ma 2
当 m
1时,曲线 C 的方程为 x 2 y 2 a 2 ,C 是圆心在原点的圆;
当 1 m 0 时,曲线 C 的方程为
x 2
y 2 1
, C 是焦点在 x 轴上的椭圆;
a 2
ma 2
当 m 0 时,曲线 C 的方程为
x 2
y 2
1,C 是焦点在 x 轴上的双曲线。 a 2 ma 2
(II )由( I )知,当 m=-1时, C 1 的方程为 x 2 y 2 a 2 ; 当 m ( 1,0) U (0,
) 时,
C 2 的两个焦点分别为 F 1 ( a 1 m,0), F 2 ( a 1 m,0).
对于给定的 m ( 1,0) U (0, ) ,
C 1 上存在点 N ( x 0 , y 0 )( y 0
0) 使得 S | m | a 2 的充要条件是
x 02 y 02 a 2 , y 0
0,
①
1 2a 1 m | y 0 | | m | a 2
.
②
2
由①得 0 | y 0 | a, 由②得 | y 0 | | m | a .
1 m
当 0
| m | a a,即
1 5
m 0,
1 m
2
或 0 m 1
5
时,
2
存在点 N ,使 S=|m|a 2 ;
当 | m | a a,即 -1 1 2 5 , 1 m 或 m 1 5 时, 2 不存在满足条件的点 N , 当 m 1 5 ,0 U 0, 1 2 5 时, uuur 2 uuuur 由 NF 1 ( a 1 m x 0 y 0 ), NF 2 (a 1 m x 0 , y 0 ) , uuur uuuur x 02 m)a 2 y 02 ma 2 , 可得 NF 1 NF 2 (1 uuur uuuur 令 | NF 1 | r 1 ,| NF 2 | r 2 , F 1 NF 2 , uuur uuuur ma 2 ,可得 r 1 r 2 ma 2 则由 NF 1 NF 2 r 1r 2 cos , ma 2 sin cos 从而 1 1 2 S 2 r 1r 2 sin 2cos 2 ma tan , 于是由 S | m | a 2 , 可得 1 ma 2 tan | m | a 2 ,即 tan 2 | m |. 2 m 综上可得: 当 m 1 2 5 ,0 时,在 C 1 上,存在点 N ,使得 S | m | a 2 ,且 tan F 1NF 2 2; 当 m 0, 1 5 时,在 C 1 上,存在点 N ,使得 S | m | a 2 , 且 tan F 1NF 2 2; 2 当 m( 1, 1 2 5 ) U ( 1 5 , ) 时,在 C 1 上,不存在满足条件的点 N 。 2 16. (湖南文) 21.(本小题满分 13 分) 已知平面内一动点 P 到点 F (1,0) 的距离与点 P 到 y 轴的距离的差等于 1. (Ⅰ)求动点 P 的轨迹 C 的方程; (Ⅱ)过点 F 作两条斜率存在且互相垂直的直线 l 1, l 2 ,设 l 1 与轨迹 C 相交于点 uuur uuur A, B , l 2 与轨迹 C 相交于点 D , E ,求 AD , EB 的最小值 . 【解析】 21.解析:( I )设动点 P 的坐标为 ( x, y) , 由题意为 ( x 1)2 y 2 | x | 1. 化简得 y 2 2x 2 | x |, 当 x 0时, y 2 4x;当 x 0时 ,y=0. 、 所以动点 P 的轨迹 C 的方程为 , y 2 4x(x 0)和 y=0( x 0). ( II )由题意知,直线 l 1 的斜率存在且不为 0,设为 k ,则 l 1 的方程为 y k( x 1) . 由 y k(x 1) ,得 k 2 x 2 (2 k 2 4) x k 2 0. y 2 4x 设 A( x 1 , y 1), B( x 2 , y 2 ), 则 x 1 , x 2 是上述方程的两个实根,于是 x 1 x 2 2 4 2 , x 1x 2 1. k 1 . 因为 l 1 l 2 ,所以 l 2 的斜率为 k 设 D ( x 3 , y 3 ), B( x 4 , y 4 ), 则同理可得 x 3 x 4 2 4k 2 , x 3 x 4 1 故 x1 x2( x1x2 ) 1 x3 x4( x3x4 ) 1 当且仅当 k 2 1 即 k uuur uuur 1 时,AD ? EB取最小值 16. k 2 17.(广东文) 21.(本小题满分 14 分) 在平面直角坐标系xOy 中,直线l : x 2 交x轴于点A,设 P 是 l 上一点, M 是线段 OP的垂直平分线上一点,且满足∠MPO=∠AOP (1)当点 P 在 l 上运动时,求点M的轨迹 E 的方程; (2)已知 T(1,-1 ),设 H是 E 上动点 , 求 HO + HT 的最小值,并给出此时点 H的坐标; (3)过点 T(1,-1 )且不平行与y 轴的直线 l 1与轨迹 E 有且只有两个不同的交点,求直线 l1的斜率k的取值范围。 【解析】 21.(本小题满分 14 分) 解:(1)如图 1,设 MQ为线段 OP的垂直平分线,交OP于点 Q, Q MPQ AOP, MP l,且 | MO | | MP |. 因此x2y2| x 2 |, 即 y24( x 1)(x1).① 另一种情况,见图2(即点 M和 A 位于直线 OP的同侧)。 Q MQ为线段OP的垂直平分线, MPQ MOQ . 又Q MPQ AOP ,MOQ AOP. 因此 M在x轴上,此时,记 M的坐标为(x,0). 为分析 M ( x,0)中x 的变化范围,设P( 2, a)为 l 上任意点( a R). 由| MO | | MP | (即 | x |(x 2)2a2)得, x 1 1 a 2 1. 4 故 M ( x,0) 的轨迹方程为 y 0, x 1 ② 综合①和②得,点 M 轨迹 E 的方程为 y 2 4(x 1), x 1, 0, x 1. 18. (江苏) 18.如图,在平面直角坐标系 xOy 中,M 、N 分别是椭圆 x 2 y 2 1 4 2 的顶点,过坐标原点的直线交椭圆于 P 、A 两点,其中 P 在第一象限,过 P 作 x 轴的垂线,垂足为 C ,连接 AC ,并延长交椭圆于点 B ,设直线 PA 的斜率为 k (1)当直线 PA 平分线段 MN ,求 k 的值; (2)当 k=2 时,求点 P 到直线 AB 的距离 d ; (3)对任意 k>0,求证: PA ⊥PB 【解析】 18.本小题主要考查椭圆的标准方程及几何性质、直线方程、直线的 垂直关系、点到直线的距离等基础知识,考查运算求解能力和推理论证能力,满分 16 分. 解:( 1)由题设知, a 2,b 2,故 M ( 2,0), N (0, 2), 所以线段 MN 中点 的坐标为 ( 1, 2 ) ,由于直线 PA 平分线段 MN ,故直线 PA 过线段 MN 的 2 2 2 . 中点,又直线 PA 过坐标原点,所以 k 2 1 2 (2)直线 PA 的方程 y x 2 y 2 2x 代入椭圆方程得 1, 2 ,因此 P( 2 , 4), A( 2 , 4 ). 4 2 解得 x 3 3 3 3 3 4 2 2 ,0), 直线 AC 的斜率 为 3 1, 故直线 AB 的方程为 x y 于是 C ( 3 2 2 0. 3 | 2 4 2 | 3 3 2 2 因此 , d 3 3 3 11 12 . 3 (3)解法一: 将 直 线 PA 的 方 程 y kx 代 入 x 2 y 2 2 ,记 2 , 1,解得 x 4 2 1 2k 2 1 2k 2 则 P( , k ), A( , k ),于是 C( ,0) l立体几何知识点整理(文科)l // m l //m m 直线和平面的三种位置关系:一.αl 1. 线面平行 方法二:用面面平行实现。l//l //αl符号表示: 2. 线面相交βl lαAα方法三:用平面法向量实现。符号表示: n 为平若面线在面内3. 的一个法向量,ln n l ll //且。,则l αα符号表示: 二.平行关系:线线平行:1.方法一:用线面平行实现。3. 面面平行:l mβl //l方法一:用线线平行实现。l'l // ml m'αl // l 'm m // m'm//且相交l , m且相交l ' , m'方法二:用面面平行实现。//l βl // mlγm m α方法二:用线面平行实现。 方法三:用线面垂直实现。 l // l, m l // m //m //若。,则l l , m且相交mβ方法四:用向量方法:m l l // m。若向量和向量共线且l、m不重合,则α 2.线面平行: 方法一:用线线平行实现。1/11 l C A方法三:用向量方法: Bα l m l m ,则的数量积为和向量若向量0。三.垂直关系: 夹角问题。三.线面垂直:1.异面直线所成的角:一)(方法一:用线线垂直实现。(0 ,90 ]范围:(1) ACl ABl 求法:(2)P n l ABAC A方法一:定义法。AθO AC, ABα:平移,使它们相交,找到夹角。步骤1 方法二:用面面垂直实现。)常用到余弦定理步骤2:解三角形求出角。( 余弦定理:βl lm a c222c ab l m, l m cosθ2ab bα )计算结果可能是其补角( 面面垂直:2.方法二:向量法。转化为向量 方法一:用线面垂直实现。 C的夹角βl lθl:)(计算结果可能是其补角 BA AB ACαcos AB AC方法二:计算所成二面角为直角。 线面角)(二线线垂直:3. 上任取一点(1) 定义:直线l ,作(交点除外)P方法一:用线面垂直实现。 内,则连结AO AO 为斜线PA 在面于O,PO l l m PAO 图中(与面)为直线l l所成的角。的射影,m 平面解析几何 一、直线与圆 1.斜率公式 2121 y y k x x -=-(111(,)P x y 、222(,)P x y ). 2.直线的五种方程 (1)点斜式 11()y y k x x -=- (直线l 过点111(,)P x y ,且斜率为k ). (2)斜截式 y kx b =+(b 为直线l 在y 轴上的截距). (3)两点式 112121 y y x x y y x x --=--(12y y ≠)(111(,)P x y 、222(,)P x y (12x x ≠)). < (4)截距式 1x y a b +=(a b 、分别为直线的横、纵截距,0a b ≠、). (5)一般式 0Ax By C ++=(其中A 、B 不同时为0). 3.两条直线的平行和垂直 (1)若111:l y k x b =+,222:l y k x b =+ ①121212||,l l k k b b ?=≠; ②12121l l k k ⊥?=-. (2)若1111:0l A x B y C ++=,2222:0l A x B y C ++=,且A 1、A 2、B 1、B 2都不为零, ①11112222 ||A B C l l A B C ? =≠; < ②1212120l l A A B B ⊥?+=; 4.点到直线的距离 d =(点00(,)P x y ,直线l :0Ax By C ++=). 5.圆的四种方程 (1)圆的标准方程 222()()x a y b r -+-=. (2)圆的一般方程 220x y Dx Ey F ++++=(224D E F +->0).圆心??? ??--2,2E D ,半径r=2 422F E D -+. 6.点与圆的位置关系 点00(,)P x y 与圆2 22)()(r b y a x =-+-的位置关系有三种: . 若d =d r >?点P 在圆外;d r =?点P 在圆上;d r 相离r d ; 0=???=相切r d ; 0>???<相交r d . 其中22B A C Bb Aa d +++=. 8.两圆位置关系的判定方法 # 设两圆圆心分别为O 1,O 2,半径分别为r 1,r 2,d O O =21 条公切线外离421??+>r r d ; 条公切线外切321??+=r r d ; 圆锥曲线第3讲抛物线 【知识要点】 一、抛物线的定义 平面内到某一定点F的距离与它到定直线l(l F?)的距离相等的点的轨迹叫抛物线,这个定点F叫做抛物线的焦点,定直线l叫做抛物线的准线。 注1:在抛物线的定义中,必须强调:定点F不在定直线l上,否则点的轨迹就不是一个抛物线,而是过点F且垂直于直线l的一条直线。 注2:抛物线的定义也可以说成是:平面内到某一定点F的距离与它到定直线l(l F?)的距离之比等于1的点的轨迹叫抛物线。 注3:抛物线的定义指明了抛物线上的点到其焦点的距离与到其准线的距离相等这样一个事实。以后在解决一些相关问题时,这两者可以相互转化,这是利用抛物线的定义解题的关键。 二、抛物线的标准方程 1.抛物线的标准方程 抛物线的标准方程有以下四种: (1) px y2 2= ( > p),其焦点为 )0, 2 ( p F ,准线为2 p x- = ; (2) px y2 2- =(0 > p),其焦点为 )0, 2 ( p F- ,准线为2 p x= ; (3) py x2 2= ( > p),其焦点为 ) 2 ,0( p F ,准线为2 p y- = ; (4) py x2 2- = ( > p),其焦点为 ) 2 ,0( p F- ,准线为2 p y= . 2.抛物线的标准方程的特点 抛物线的标准方程px y 22±=(0>p )或py x 22±=(0>p )的特点在于:等号的一端 是某个变元的完全平方,等号的另一端是另一个变元的一次项,抛物线方程的这个形式与其位置特征相对应:当抛物线的对称轴为x 轴时,抛物线方程中的一次项就是x 的一次项,且一次项x 的符号指明了抛物线的开口方向;当抛物线的对称轴为y 轴时,抛物线方程中的一次项就是y 的一次项,且一次项y 的符号指明了抛物线的开口方向. 三、抛物线的性质 以标准方程 px y 22 =(0>p )为例,其他形式的方程可用同样的方法得到相关结论。 (1)范围:0≥x ,R y ∈; (2)顶点:坐标原点)0,0(O ; (3)对称性:关于x 轴轴对称,对称轴方程为0=y ; (4)开口方向:向右; (5)焦参数:p ; (6)焦点: )0,2(p F ; (7)准线: 2p x - =; (8)焦准距:p ; (9)离心率:1=e ; (10)焦半径:若 ) ,(00y x P 为抛物线 px y 22=(0>p )上一点,则由抛物线的定义,有20p x PF + =; (11)通径长:p 2. 注1:抛物线的焦准距指的是抛物线的焦点到其相应准线的距离。以抛物线 px y 22= 解析几何练习题 一、选择题:(本大题共12小题,每小题5分,共60分.在每小题给出的四个选项中, 只有一项是符合题目要求的.) 1.过点(1,0)且与直线x-2y-2=0平行的直线方程是( ) A.x-2y-1=0 B.x-2y+1=0 C.2x+y-2=0 D.x+2y-1=0 2.若直线210ay -=与直线(31)10a x y -+-=平行,则实数a 等于( ) A 、12 B 、12 - C 、13 D 、13 - 3.若直线,直线与关于直线对称,则直线的斜率为 ( ) A . B . C . D . 4.在等腰三角形AOB 中,AO =AB ,点O(0,0),A(1,3),点B 在x 轴的正半轴上,则直线AB 的方程为( ) A .y -1=3(x -3) B .y -1=-3(x -3) C .y -3=3(x -1) D .y -3=-3(x -1) 5.直线对称的直线方程是 ( ) A . B . C . D . 6.若直线与直线关于点对称,则直线恒过定点( ) 32:1+=x y l 2l 1l x y -=2l 2 1 2 1-22-02032=+-=+-y x y x 关于直线032=+-y x 032=--y x 210x y ++=210x y +-=()1:4l y k x =-2l )1,2(2l A . B . C . D . 7.已知直线mx+ny+1=0平行于直线4x+3y+5=0,且在y 轴上的截距为3 1,则m ,n 的值分别为 A.4和3 B.-4和3 C.- 4和-3 D.4和-3 8.直线x-y+1=0与圆(x+1)2+y 2=1的位置关系是( ) A 相切 B 直线过圆心 C .直线不过圆心但与圆相交 D .相离 9.圆x 2+y 2-2y -1=0关于直线x -2y -3=0对称的圆方程是( ) A.(x -2)2 +(y+3)2 =1 2 B.(x -2)2+(y+3)2=2 C.(x +2)2 +(y -3)2 =1 2 D.(x +2)2+(y -3)2=2 10.已知点在直线上移动,当取得最小值时,过点引圆的切线,则此切线段的长度为( ) A . B . C . D . 11.经过点(2,3)P -作圆22(1)25x y ++=的弦AB ,使点P 为弦AB 的中点,则 弦AB 所在直线方程为( ) A .50x y --= B .50x y -+= C .50x y ++= D .50x y +-= 0,40,22,44,2(,)P x y 23x y +=24x y +(,)P x y 22111()()242 x y -++ =2 321 22 第8章 第1节 一、选择题 1.(2010·崇文区)“m =-2”是“直线(m +1)x +y -2=0与直线mx +(2m +2)y +1=0相互垂直”的( ) A .充分不必要条件 B .必要不充分条件 C .充要条件 D .既不充分也不必要条件 [答案] A [解析] m =-2时,两直线-x +y -2=0、-2x -2y +1=0相互垂直;两直线相互垂直时,m(m +1)+2m +2=0,∴m =-1或-2,故选A. 2.(文)(2010·安徽文)过点(1,0)且与直线x -2y -2=0平行的直线方程是( ) A .x -2y -1=0 B .x -2y +1=0 C .2x +y -2=0 D .x +2y -1=0 [答案] A [解析] 解法1:所求直线斜率为12,过点(1,0),由点斜式得,y =12(x -1),即x -2y -1=0. 解法2:设所求直线方程为x -2y +b =0, ∵过点(1,0),∴b =-1,故选A. (理)设曲线y =ax2在点(1,a)处的切线与直线2x -y -6=0平行,则a =( ) A .1 B.12 C .-12 D .-1 [答案] A [解析] y′=2ax ,在(1,a)处切线的斜率为k =2a , 因为与直线2x -y -6=0平行,所以2a =2,解得a =1. 3.点(-1,1)关于直线x -y -1=0的对称点是( ) A .(-1,1) B .(1,-1) C .(-2,2) D .(2,-2) [答案] D [解析] 一般解法:设对称点为(x ,y),则高中数学(文科)立体几何知识点总结
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