0定点、定值问题是012年高考卷中解析几何大题的靓点 (2019高考)数学考点分类解析
- 格式:doc
- 大小:1.39 MB
- 文档页数:20
专题二压轴解答题第一讲以解析几何中定点、定值为背景的解答题【名师综述】解析几何中的定值、定点、定线问题仍是高考考试的重点与难点,都是探求"变中有不变的量".一般运用函数与方程、转化与化归、数形结合、分类讨论、特殊到一般、相关点法、设而不求、换元、消元等基本思想方法.类型一定值问题典例1.【2019江苏镇江上学期期末考】已知椭圆:的长轴长为4,两准线间距离为.设为椭圆的左顶点,直线过点,且与椭圆相交于,两点.(1)求椭圆的方程;(2)若的面积为,求直线的方程;(3)已知直线,分别交直线于点,,线段的中点为,设直线和的斜率分别为,,求证:为定值.【答案】(1);(2);(3)见解析.【解析】(1)由题意可知,,,解得,,因为,解得,所以椭圆的方程为.(2)因为,所以,所以,设直线:,代入椭圆,整理得,,所以,即,解得,即,所以直线的方程为.【名师指点】本题主要考查了椭圆的简单性质,转化思想及方程思想,一元二次方程求根公式,还考查了韦达定理及中点坐标公式、两点斜率公式,考查计算能力,属于难题.【举一反三】1.【2019江苏南京模拟】平面直角坐标系中,已知椭圆的离心率为,左、右焦点分别是,以为圆心以3为半径的圆与以为圆心以1为半径的圆相交,且交点在椭圆上.(1)求椭圆的方程;(2)过椭圆上一动点的直线,过F2与x轴垂直的直线记为,右准线记为;①设直线与直线相交于点M,直线与直线相交于点N,证明恒为定值,并求此定值.②若连接并延长与直线相交于点Q,椭圆的右顶点A,设直线P A的斜率为,直线QA的斜率为,求的取值范围.【答案】(1);(2)①②.【解析】(1)由题意知,则,又可得,所以椭圆C的标准方程为.(2)①M N.②点(),点Q,∵,,∴==.∵点P在椭圆C上,∴,∴==.∵,∴,∴的取值范围是.2.【2019江苏昆山第一学期期中考】如图,已知圆O的方程为,过点的直线与圆O交于点、,与负半轴交于点.设,(1)若,求出、两点坐标(2)当直线绕点转动时,试探究是否为定值.【答案】(1);(2).学-科网【解析】(1)设,因为,所以,所以,因此,由得(2)设,因为,,所以因此,,.类型二定点问题典例2.【2019苏北三市第一次质量检测】如图,在平面直角坐标系中,已知椭圆的离心率为,且右焦点到右准线的距离为1.过轴上一点为常数,且的直线与椭圆交于两点,与交于点,是弦的中点,直线与交于点.(1)求椭圆的标准方程;(2)试判断以为直径的圆是否经过定点?若是,求出定点坐标;若不是,请说明理由.【答案】(1)(2)经过定点【解析】(1)由题意,得,解得,所以,所以椭圆C的标准方程为.(2)由题意,当直线的斜率不存在或为零时显然不符合题意;所以设的斜率为,则直线的方程为,又准线方程为,所以点的坐标为,由得,,即,所以,,所以,从而直线的方程为,(也可用点差法求解),所以点的坐标为,所以以为直径的圆的方程为,即,因为该式对恒成立,令,得,所以以为直径的圆经过定点.【名师指点】圆锥曲线中定点问题的常见解法(1)假设定点坐标,根据题意选择参数,建立一个直线系或曲线系方程,而该方程与参数无关,故得到一个关于定点坐标的方程组,以这个方程组的解为坐标的点即所求定点;(2)从特殊位置入手,找出定点,再证明该点符合题意.【举一反三】1.【2019江苏南通市如皋调研三】如图所示,抛物线的焦点为.(1)求抛物线的标准方程;(2)过的两条直线分别与抛物线交于点,与,(点,在轴的上方).①若,求直线的斜率;②设直线的斜率为,直线的斜率为,若,求证:直线过定点.【答案】(1);(2);(3).【解析】(1)因为,所以p=2,所以方程为.(2)法一:,,,得,代入得,则,,.法二:由①得,代入①求,,而,得.法三:利用抛物线的定义转化为到准线的距离,得.(3),得,,同理①代入①得,又有,,而,.当存在时,设直线:,得:,得,过定点.当不存在时,检验得过定点.综上所述,直线过定点.2.【2019江苏如东中学模拟二】如图,已知顶点,,动点分别在轴,轴上移动,延长至点,使得,且.(1)求动点的轨迹;(2)过点分别作直线交曲线于两点,若直线的倾斜角互补,证明:直线的斜率为定值;(3)过点分别作直线交曲线于两点,若,直线是否经过定点?若是,求出该定点,若不是,说明理由.【答案】(1);(2)证明见解析;(3).【解析】(1)设,,.由,得,即.因为,所以,所以.所以动点的轨迹为抛物线,其方程为.(2)证明:设点,,若直线的倾斜角互补,则两直线斜率互为相反数,又,,所以,,整理得,所以.(3)因为,所以,即,①直线的方程为:,整理得:,②将①代入②得,即,当时,即直线经过定点.类型三定线问题典例3.【2019江苏如皋中学10月月考】在平面直角坐标系中,已知椭圆的离心率为,两个顶点分别为,.过点的直线交椭圆于,两点,直线与的交点为.(1)求椭圆的标准方程;(2)求证:点在一条定直线上.【答案】(1);(2)见解析(2)由题意知,直线与直线的斜率存在,故设直线的方程为,直线的方程为.联立方程组,消去y得,解得点.同理,解得点.由M,D,N三点共线,有,化简得.由题设可知与同号,所以.联立方程组,解得交点.将代入点G的横坐标,得.所以,点G恒在定直线上.【名师指点】(1)在圆锥曲线中研究范围,若题目的条件和结论能体现一种明确的函数关系,则可首先建立目标函数,再求这个函数的最值.在利用代数法解决最值与范围问题时,常从以下方面考虑:①利用判别式来构造不等关系,从而确定参数的取值范围;②利用已知参数的范围,求新参数的范围,解这类问题的关键是两个参数之间建立等量关系;③利用隐含或已知的不等关系建立不等式,从而求出参数的取值范围;④利用基本不等式求出参数的取值范围;⑤利用函数的值域的求法,确定参数的取值范围.(2)定点的探索与证明问题:①探索直线过定点时,需考虑斜率存在不存在,斜率存在可设出直线方程,然后利用条件建立等量关系进行消元,借助于直线系的思想找出定点;②从特殊情况入手,先探求定点再证明与变量无关.【举一反三】1.如图,已知是椭圆的长轴顶点,是椭圆上的两点,且满足,其中、分别为直线AP、QB的斜率.(1)求证:直线和的交点在定直线上;(2)求证:直线过定点;(3)求和面积的比值.【答案】(1)见解析;(2)见解析;(3)2.【解析】(1)根据题意,可设直线的方程为,直线的方程为,则直线和的交点的横坐标满足:,即.因此直线和的交点在定直线上.(2)由(1),可设点的坐标为,则直线的方程为,直线的方程为,联立方程,得消去得,设,则根据根与系数的关系,得,即,代入直线的方程得,,故.联立方程,得消去得,设,则,即,代入直线的方程得,,故,当,即时,直线与轴的交点为,当,即时,下证直线过点.,故直线过定点.(3)由题意知,,再结合(2)中相关结论知,,故.2.如图,设椭圆22221(0)x y a b a b +=>>的左、右焦点分别为12,F F ,点D 在椭圆上,112DF F F ⊥,121||22||F F DF =,12DF F ∆的面积为22. (1)求该椭圆的标准方程;学-科网(2)是否存在圆心在y 轴上的圆,使圆在x 轴的上方与椭圆两个交点,且圆在这两个交点处的两条切线相互垂直并分别过不同的焦点?若存在,求圆的方程,若不存在,请说明理由.【答案】(1)2212x y +=;(2)存在满足条件的圆,其方程为2253239x y ⎛⎫+-= ⎪⎝⎭. 【解析】从而122DF =,由112DF F F ⊥得222211292DF DF F F =+=,因此2322DF =. 所以12222a DF DF =+=,故2222,1a b a c ==-=因此,所求椭圆的标准方程为:2212x y +=【精选名校模拟】1.【2019江苏南京期末调研】如图,在平面直角坐标系中,,分别为椭圆的左、右焦点.动直线过点,且与椭圆相交于,两点(直线与轴不重合).(1)若点的坐标为,求点坐标;(2)点,设直线,的斜率分别为,,求证:;(3)求面积最大时的直线的方程.【答案】(1) (2)见证明;(3)【解析】(1)因为直线经过点,,所以直线的方程为.由解得或所以.(2)因为直线与轴不重合,故可设直线的方程为.设,,由得,所以,,因为,在直线上,所以,,所以,,从而.因为,所以.(3)方法一:的面积.由(2)知,,故,设函数.因为,所以在上单调递增,所以当,即时,取最小值10.即当时,的面积取最大值,此时直线的方程为.2.【2019江苏如东中学二模】已知椭圆的左、右焦点分别为F1,F2,离心率,且椭圆的短轴长为2.(1)求椭圆的标准方程;(2)已知直线l1,l2过右焦点F2,且它们的斜率乘积为﹣1,设l1,l2分别与椭圆交于点A,B和C,D.①求AB+CD的值;②设AB的中点M,CD的中点为N,求△OMN面积的最大值.【答案】(1);(2)①;②.【解析】(Ⅰ)由题意得2b=2,∴b=1,∵,a2=b2+c2,∴a=,c=1,∴椭圆的方程为.(2)由题意知k0,右焦点设:设A()B().因为l1,l2的斜率乘积为﹣1,所以,所以= +=3,过定点可通过特殊情形猜想,若有定点,则在x 轴上.在k≠0,k≠±1的情况下,设直线l的方程为:x=ky+1,直线l的方程为:,由(2)得,y= ,故,即M(,),则N()….(12分)可得直线MN的方程:,即,则,即y=,故直线MN过定点(或令y=0,即得x=),易验证当k=0,k=±1时,结论仍成立.综上:直线MN过定点,所以S== ,所以面积最大.3.【2019江苏七校期中联考】已知直线经过椭圆的左顶点A和上顶点D,椭圆的右顶点为,点为椭圆上位于轴上方的动点,直线与直线分别交于两点.(1)求椭圆的方程;(2)求证:直线AS与BS的斜率的乘积为定值;(3)求线段MN的长度的最小值【答案】(1);(2);(3).【解析】(1)由已知得,椭圆的左顶点为上顶点为,故椭圆的方程为.(2)设,.(3)(常规方法,函数思想)直线AS的斜率显然存在,且,故可设直线的方程为,从而,由得0,设则得,从而,即又由得,故又,当且仅当,即时等号成立时,线段的长度取最小值.4.【2019江苏如皋第一学期调研一】已知椭圆T的焦点分别为F1(﹣1,0)、F2(1,0),且经过点P(,).(1)求椭圆T的标准方程;(2)设椭圆T的左右顶点分别为A、B,过左焦点的直线与椭圆交于点C、D,△ABD和△ABC的面积分别为S1、S2,求的最大值;(3)设点M在椭圆T外,直线ME、MF与椭圆T分别相切于点E、F,若ME⊥MF,求证:点M在定圆上.【答案】(1)(2)点M在定圆上.【解析】(1)设所求的方程为,其中,且,解得,,椭圆T的标准方程为.(2)点A、B的坐标分别为、,设点C、D的坐标为、,因为要构成三角形,又直线CD过焦点,则C、D分别在x轴两侧,所以,不妨设,,则,直线CD过焦点,且斜率不为0,设直线CD方程为,与椭圆方程联立消元得,、是该方程的两个异号实根,,当时,;当时,;当且仅当,即时取等号.综上,的最大值为.(3)当直线ME、MF斜率分别不存在和为0时,ME、MF分别垂直于坐标轴,点M坐标为或或或,则(定值),其中O是坐标原点,点M在定圆上.当直线ME、MF斜率存在且不为0时,设点M坐标为,设直线ME、MF的方程分别为、,可以统一为的形式,并与椭圆方程联立消元得:,直线ME、MF与椭圆相切,则,直线ME、MF与椭圆相切,则,展开化简得:(且),、可以看作是这个方程的两根,由得,即,并且此时方程中的判别式恒成立,点M也在定圆上.综上,点M在定圆上.5.【2019江苏泰州姜堰中学期中考】已知椭圆C:的左右顶点为A、B,右焦点为F,一条准线方程是,短轴一端点与两焦点构成等边三角形,点P、Q为椭圆C上异于A、B的两点,点R为PQ的中点求椭圆C的标准方程;直线PB交直线于点M,记直线PA的斜率为,直线FM的斜率为,求证:为定值;学科=网若,求直线AR的斜率的取值范围.【答案】(1)(2)见解析(3)【解析】椭圆的一条准线方程是,可得,短轴一端点与两焦点构成等边三角形,可得,解得,,,即有椭圆方程为;证明:由,,设直线PB的方程为,联立椭圆方程,可得,解得或,即有,,,则,即为定值.由,可得,即,设AP的方程为,代入椭圆方程,可得,解得或,即有,将t换为可得,则R的坐标为,即有直线AR的斜率,可令,则,则,当时,,当且仅当时上式取得等号,同样当时,,时,,,则AR的斜率范围为6.【2019江苏南通市如皋上学期调研三】如图,在平面直角坐标系中,椭圆的左右顶点分别是,为直线上一点(点在轴的上方),直线与椭圆的另一个交点为,直线与椭圆的另一个交点为.(1)若的面积是的面积的,求直线的方程;(2)设直线与直线的斜率分别为,求证:为定值;(3)若的延长线交直线于点,求线段长度的最小值.【答案】(1);(2)见解析(3)【解析】(1),即为的中点.,代入椭圆方程得:,,直线方程为:.(3),得,,当且仅当时取最小值.7.【2019江苏南京上学期期中考】在平面直角坐标系xOy中,已知椭圆离心率是,焦点到相应准线的距离是3.(1)求椭圆的方程;(2)如图,设A是椭圆的左顶点,动圆过定点E(1,0)和F(7,0),且与直线x=4交于点P,Q.①求证:AP,AQ斜率的积是定值;②设AP,AQ分别与椭圆交于点M,N,求证:直线MN过定点.【答案】(1);(2)①见解析;②见解析.【解析】(1)设椭圆的焦距为,由题意可得,所以,,因为椭圆的焦点到相应准线的距离为,得c=1,所以,,因此,椭圆的方程为.(2)①设动圆的圆心坐标为,则圆的方程为,设点,令,可得,则AP、AQ的斜率之积为(定值).②设直线MN的方程为,设点.将直线MN的方程代入椭圆方程并化简得,由韦达定理可得.因为A、M、P三点共线,则,由于,,所以,则,同理可得,由,解得t=1,因此,直线MN过定点(1,0).8.【2019江苏南通一中期中考】已知椭圆上的一动点到右焦点的最短距离为,且右焦点到右准线的距离等于短半轴的长.(1)求椭圆的方程;(2)设是椭圆上关于轴对称的任意两个不同的点,连接交椭圆于另一点,证明直线与轴相交于定点;(3)在(2)的条件下,过点的直线与椭圆交于两点,求的取值范围.【答案】(1);(2)证明见解析;(3).【解析】(1)由题意可得解得,∴椭圆C的方程为.(2)如图所示:设直线PB的方程为y=k(x﹣4),B(x1,y1),E(x2,y2),则A(x1,﹣y1).联立,消去y化为方程(1+2k2)x2﹣16k2x+32k2﹣4=0,∵直线PB与椭圆有两个不同的交点,∴△=(16k2)2﹣4(1+2k2)(32k2﹣4)>0.(*)x1+x2=,.直线AE的方程为,令y=0,则====.故直线AE过定点Q(1,0).学科!网(3)①当直线MN与x轴重合时,=(2,0)•(﹣2,0)=﹣4.②当直线MN与x轴不重合时,设直线MN的方程为my=x﹣1,联立消去x化为方程(2+m2)y2+2my﹣3=0,可知△>0.,可得y M+y N=,y M y N=.∴=x M x N+y M y N=(my M+1)(my N+1)+y M y N=(1+m2)y M y N+m(y M+y N)+1==﹣4+,∵m2≥0,∴,∴,∴的取值范围是.综上可知:的取值范围是.。
绝密★启用前2019年普通高等学校招生全国统一考试理科数学一、选择题:本题共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.已知集合}242{60{}M x x N x x x =-<<=--<,,则M N = A .}{43x x -<<B .}42{x x -<<-C .}{22x x -<<D .}{23x x <<2.设复数z 满足=1i z -,z 在复平面内对应的点为(x ,y ),则A .22+11()x y += B .221(1)x y +=- C .22(1)1y x +-= D .22(+1)1y x += 3.已知0.20.32log 0.220.2a b c ===,,,则 A .a b c << B .a c b << C .c a b <<D .b c a <<4.古希腊时期,人们认为最美人体的头顶至肚脐的长度与肚脐至足底的长度之比是512-(512-≈,称为黄金分割比例),著名的“断臂维纳斯”便是如此.此外,最美人体的头顶至咽喉的长度与咽喉至肚脐的长度之比也是512-.若某人满足上述两个黄金分割比例,且腿长为105 cm ,头顶至脖子下端的长度为26 cm ,则其身高可能是A .165 cmB .175 cmC .185 cmD .190cm5.函数f (x )=2sin cos ++x xx x在[,]-ππ的图像大致为 A . B .C .D .6.我国古代典籍《周易》用“卦”描述万物的变化.每一“重卦”由从下到上排列的6个爻组成,爻分为阳爻“——”和阴爻“— —”,如图就是一重卦.在所有重卦中随机取一重卦,则该重卦恰有3个阳爻的概率是 A .516B .1132C .2132D .11167.已知非零向量a ,b 满足||2||=a b ,且()-a b ⊥b ,则a 与b 的夹角为 A .π6B .π3C .2π3D .5π68.如图是求112122++的程序框图,图中空白框中应填入A .A =12A+ B .A =12A+C .A =112A+ D .A =112A+9.记n S 为等差数列{}n a 的前n 项和.已知4505S a ==,,则 A .25n a n =-B .310n a n =- C .228n S n n =- D .2122n S n n =-10.已知椭圆C 的焦点为121,01,0F F -(),(),过F 2的直线与C 交于A ,B两点.若22||2||AF F B =,1||||AB BF =,则C 的方程为A .2212x y +=B .22132x y +=C .22143x y +=D .22154x y +=11.关于函数()sin |||sin |f x x x =+有下述四个结论:①f (x )是偶函数 ②f (x )在区间(2π,π)单调递增③f (x )在[,]-ππ有4个零点④f (x )的最大值为2其中所有正确结论的编号是 A .①②④B .②④C .①④D .①③12.已知三棱锥P -ABC 的四个顶点在球O 的球面上,PA =PB =PC ,△ABC是边长为2的正三角形,E ,F 分别是PA ,PB 的中点,∠CEF =90°,则球O 的体积为 A.B. C. D二、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分。
2019年高考数学试题分项版——解析几何(解析版)一、选择题1.(2019·全国Ⅰ文,10)双曲线C:-=1(a>0,b>0)的一条渐近线的倾斜角为130°,则C的离心率为()A.2sin 40°B.2cos 40° C. D.答案 D解析由题意可得-=tan 130°,所以e=====.2.(2019·全国Ⅰ文,12)已知椭圆C的焦点为F1(-1,0),F2(1,0),过F2的直线与C交于A,B两点.若|AF2|=2|F2B|,|AB|=|BF1|,则C的方程为()A.+y2=1B.+=1C.+=1D.+=1答案 B解析由题意设椭圆的方程为+=1(a>b>0),连接F1A,令|F2B|=m,则|AF2|=2m,|BF1|=3m.由椭圆的定义知,4m=2a,得m=,故|F2A|=a=|F1A|,则点A为椭圆C的上顶点或下顶点.令∠OAF2=θ(O为坐标原点),则sin θ==.在等腰三角形ABF1中,cos 2θ==,因为cos 2θ=1-2sin2θ,所以=1-22,得a2=3.又c2=1,所以b2=a2-c2=2,椭圆C的方程为+=1,故选B.3.(2019·全国Ⅱ文,9)若抛物线y2=2px(p>0)的焦点是椭圆+=1的一个焦点,则p等于()A.2 B.3 C.4 D.8答案 D解析由题意知,抛物线的焦点坐标为,椭圆的焦点坐标为(±,0),所以=,解得p=8,故选D.4.(2019·全国Ⅱ文,12)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() A. B.C.2 D.答案 A解析如图,由题意知,以OF为直径的圆的方程为2+y2=①,将x2+y2=a2记为②式,①-②得x=,则以OF为直径的圆与圆x2+y2=a2的相交弦所在直线的方程为x =,所以|PQ|=2.由|PQ|=|OF|,得2=c,整理得c4-4a2c2+4a4=0,即e4-4e2+4=0,解得e =,故选A.5.(2019·全国Ⅲ文,10)已知F是双曲线C:-=1的一个焦点,点P在C上,O为坐标原点.若|OP|=|OF|,则△OPF的面积为()A. B. C. D.答案 B解析由F是双曲线-=1的一个焦点,知|OF|=3,所以|OP|=|OF|=3.不妨设点P在第一象限,P(x0,y0),x0>0,y0>0,则解得所以P,所以S△OPF=|OF|·y0=×3×=.6.(2019·北京文,5已知双曲线-y2=1(a>0)的离心率是,则a等于()A.B.4 C.2 D.答案 D解析由双曲线方程-y2=1,得b2=1,∴c2=a2+1.∴5=e2===1+.结合a>0,解得a=.7.(2019·天津文,6)已知抛物线y2=4x的焦点为F,准线为l.若l与双曲线-=1(a>0,b>0)的两条渐近线分别交于点A和点B,且|AB|=4|OF|(O为原点),则双曲线的离心率为()A. B.C.2 D.答案 D解析由题意,可得F(1,0),直线l的方程为x=-1,双曲线的渐近线方程为y=±x.将x=-1代入y=±x,得y=±,所以点A,B的纵坐标的绝对值均为.由|AB|=4|OF|可得=4,即b=2a,b2=4a2,故双曲线的离心率e===.8.(2019·浙江,2)渐近线方程为x±y=0的双曲线的离心率是()A.B.1C.D.2答案 C解析因为双曲线的渐近线方程为x±y=0,所以无论双曲线的焦点在x轴上还是在y轴上,都满足a=b,所以c=a,所以双曲线的离心率e==.9.(2019·全国Ⅰ理,10)已知椭圆C的焦点为F1(-1,0),F2(1,0),过F2的直线与C交于A,B两点.若|AF2|=2|F2B|,|AB|=|BF1|,则C的方程为()A.+y2=1B.+=1C.+=1D.+=1答案 B解析由题意设椭圆的方程为+=1(a>b>0),连接F1A,令|F2B|=m,则|AF2|=2m,|BF1|=3m.由椭圆的定义知,4m=2a,得m=,故|F2A|=a=|F1A|,则点A为椭圆C的上顶点或下顶点.令∠OAF2=θ(O为坐标原点),则sin θ==.在等腰三角形ABF1中,cos 2θ==,因为cos 2θ=1-2sin2θ,所以=1-22,得a2=3.又c2=1,所以b2=a2-c2=2,椭圆C的方程为+=1,故选B.10.(2019·全国Ⅱ理,8)若抛物线y2=2px(p>0)的焦点是椭圆+=1的一个焦点,则p 等于()A.2 B.3 C.4 D.8答案 D解析由题意知,抛物线的焦点坐标为,椭圆的焦点坐标为(±,0),所以=,解得p=8,故选D.11.(2019·全国Ⅱ理,11)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x 2+y 2=a 2交于P ,Q 两点.若|PQ |=|OF |,则C 的离心率为( ) A. B. C .2 D. 答案 A 解析 如图,由题意知,以OF 为直径的圆的方程为2+y 2=①,将x 2+y 2=a 2记为②式,①-②得x = ,则以OF 为直径的圆与圆x 2+y 2=a 2的相交弦所在直线的方程为x =,所以|PQ |=2.由|PQ |=|OF |,得2=c ,整理得c 4-4a 2c 2+4a 4=0,即e 4-4e 2+4=0,解得e= ,故选A.12.(2019·全国Ⅲ理,10)双曲线C :-=1的右焦点为F ,点P 在C 的一条渐近线上,O 为坐标原点.若|PO |=|PF |,则△PFO 的面积为( ) A.B.C .2D .3答案 A解析 不妨设点P 在第一象限,根据题意可知c 2=6, 所以|OF |= .又tan ∠POF ==,所以等腰△POF 的高h = ×=,所以S △PFO =× ×=. 13.(2019·北京理,4)已知椭圆22221(0)x y a b a b +=>>的离心率为12,则( )A .222a b =B .2234a b =C .2a b =D .34a b =【思路分析】由椭圆离心率及隐含条件222a b c =+得答案.【解析】:由题意,12c a =,得2214c a =,则22214a b a -=,22244a b a ∴-=,即2234a b =.故选:B .【归纳与总结】本题考查椭圆的简单性质,熟记隐含条件是关键,是基础题.14.(2019·北京理,8)数学中有许多形状优美、寓意美好的曲线,曲线22:1||C x y x y +=+就是其中之一(如图).给出下列三个结论:①曲线C 恰好经过6个整点(即横、纵坐标均为整数的点);②曲线C ③曲线C 所围成的“心形”区域的面积小于3. 其中,所有正确结论的序号是( )A .①B .②C .①②D .①②③【思路分析】将x 换成x -方程不变,所以图形关于y 轴对称,根据对称性讨论y 轴右边的图形可得.【解析】:将x 换成x -方程不变,所以图形关于y 轴对称, 当0x =时,代入得21y =,1y ∴=±,即曲线经过(0,1),(0,1)-;当0x >时,方程变为2210y xy x -+-=,所以△224(1)0x x =--…,解得(0x ∈, 所以x 只能取整数1,当1x =时,20y y -=,解得0y =或1y =,即曲线经过(1,0),(1,1), 根据对称性可得曲线还经过(1,0)-,(1,1)-, 故曲线一共经过6个整点,故①正确.当0x >时,由221x y xy +=+得222212x y x y xy ++-=…,(当x y =时取等),222x y ∴+…,∴C 上y ,根据对称性可得:曲线C在x 轴上图形面积大于矩形面积122=⨯=,x 轴下方的面积大于等腰直角三角形的面积12112=⨯⨯=,因此曲线C 所围成的“心形”区域的面积大于213+=,故③错误. 故选:C .【归纳与总结】本题考查了命题的真假判断与应用,属中档题.15.(2019·天津理,5)已知抛物线y2=4x的焦点为F,准线为l.若l与双曲线-=1(a >0,b>0)的两条渐近线分别交于点A和点B,且|AB|=4|OF|(O为原点),则双曲线的离心率为()A. B.C.2 D.答案 D解析由题意,可得F(1,0),直线l的方程为x=-1,双曲线的渐近线方程为y=±x.将x =-1代入y=±x,得y=±,所以点A,B的纵坐标的绝对值均为.由|AB|=4|OF|可得=4,即b=2a,b2=4a2,故双曲线的离心率e===.二、填空题1.(2019·全国Ⅲ文,15)设F1,F2为椭圆C:+=1的两个焦点,M为C上一点且在第一象限.若△MF1F2为等腰三角形,则M的坐标为________.答案(3,)解析不妨令F1,F2分别为椭圆C的左、右焦点,根据题意可知c==4.因为△MF1F2为等腰三角形,所以易知|F1M|=2c=8,所以|F2M|=2a-8=4.设M(x,y),则得所以M的坐标为(3,).2.(2019·北京文,11)设抛物线y2=4x的焦点为F,准线为l.则以F为圆心,且与l相切的圆的方程为________.答案(x-1)2+y2=4解析∵抛物线y2=4x的焦点F的坐标为(1,0),准线l为直线x=-1,∴圆的圆心坐标为(1,0).又∵圆与l相切,∴圆心到l的距离为圆的半径,∴r=2.∴圆的方程为(x-1)2+y2=4.3.(2019·浙江,12)已知圆C的圆心坐标是(0,m),半径长是r.若直线2x-y+3=0与圆C 相切于点A(-2,-1),则m=________,r=________.答案-2解析 方法一 设过点A (-2,-1)且与直线2x -y +3=0垂直的直线方程为l :x +2y +t =0,所以-2-2+t =0,所以t =4,所以l :x +2y +4=0,令x =0,得m =-2,则r = = .方法二 因为直线2x -y +3=0与以点(0,m )为圆心的圆相切,且切点为A (-2,-1),所以×2=-1,所以m =-2,r = = .4.(2019·浙江,15)已知椭圆+=1的左焦点为F ,点P 在椭圆上且在x 轴的上方.若线段PF 的中点在以原点O 为圆心 ,|OF |为半径的圆上,则直线PF 的斜率是________. 答案解析 依题意,设点P (m ,n )(n >0),由题意知F (-2,0),|OF |=2,所以线段FP 的中点M在圆x 2+y 2=4上,所以2+2=4,又点P (m ,n )在椭圆 +=1上,所以+=1,所以4m 2-36m -63=0,所以m =-或m =(舍去),当m =-时,n =,所以k PF == .5.(2019·江苏,7)在平面直角坐标系xOy 中,若双曲线x 2-=1(b >0)经过点(3,4),则该双曲线的渐近线方程是_________________. 答案 y =± x解析 因为双曲线x 2-=1(b >0)经过点(3,4),所以9-=1,得b = ,所以该双曲线的渐近线方程是y =±bx =± x .6.(2019·江苏,10)在平面直角坐标系xOy 中,P 是曲线y =x +(x >0)上的一个动点,则点P 到直线x +y =0的距离的最小值是________. 答案 4解析 设P,x >0,则点P 到直线x +y =0的距离d ==≥=4,当且仅当2x =,即x = 时取等号,故点P 到直线x +y =0的距离的最小值是4.7.(2019·全国Ⅰ理,16)已知双曲线C :-=1(a >0,b >0)的左、右焦点分别为F 1,F 2,过F 1的直线与C 的两条渐近线分别交于A ,B 两点.若 = , · =0,则C 的离心率为________. 答案 2解析 因为F 1B →·F 2B →=0,所以F 1B ⊥F 2B ,如图.因为=,所以点A为F1B的中点,又点O为F1F2的中点,所以OA∥BF2,所以F1B⊥OA,所以|OF1|=|OB|,所以∠BF1O=∠F1BO,所以∠BOF2=2∠BF1O.因为直线OA,OB为双曲线C的两条渐近线,所以tan∠BOF2=,tan∠BF1O=.因为tan∠BOF2=tan(2∠BF1O),所以=,所以b2=3a2,所以c2-a2=3a2,即2a=c,所以双曲线的离心率e==2.8.(2019·全国Ⅲ理,15)设F1,F2为椭圆C:+=1的两个焦点,M为C上一点且在第一象限.若△MF1F2为等腰三角形,则M的坐标为________.答案(3,)解析不妨令F1,F2分别为椭圆C的左、右焦点,根据题意可知c==4.因为△MF1F2为等腰三角形,所以易知|F1M|=2c=8,所以|F2M|=2a-8=4.设M(x,y),则=,=,,,得所以M的坐标为(3,).三、解答题1.(2019·全国Ⅰ文,21)已知点A,B关于坐标原点O对称,|AB|=4,⊙M过点A,B且与直线x+2=0相切.(1)若A在直线x+y=0上,求⊙M的半径;(2)是否存在定点P,使得当A运动时,|MA|-|MP|为定值?并说明理由.解(1)因为⊙M过点A,B,所以圆心M在AB的垂直平分线上.由已知A在直线x+y=0上,且A,B关于坐标原点O对称,所以M在直线y=x上,故可设M(a,a).因为⊙M与直线x+2=0相切,所以⊙M的半径为r=|a+2|.由已知得|AO|=2.又MO⊥AO,故可得2a2+4=(a+2)2,解得a=0或a=4.故⊙M的半径r=2或r=6.(2)存在定点P(1,0),使得|MA|-|MP|为定值.理由如下:设M(x,y),由已知得⊙M的半径为r=|x+2|,|AO|=2.由于MO⊥AO,故可得x2+y2+4=(x+2)2,化简得M的轨迹方程为y2=4x.因为曲线C:y2=4x是以点P(1,0)为焦点,以直线x=-1为准线的抛物线,所以|MP|=x+1.因为|MA|-|MP|=r-|MP|=x+2-(x+1)=1,所以存在满足条件的定点P.2.(2019·全国Ⅱ文,20)已知F1,F2是椭圆C:+=1(a>b>0)的两个焦点,P为C上的点,O为坐标原点.(1)若△POF2为等边三角形,求C的离心率;(2)如果存在点P,使得PF1⊥PF2,且△F1PF2的面积等于16,求b的值和a的取值范围.解(1)连接PF1.由△POF2为等边三角形可知在△F1PF2中,∠F1PF2=90°,|PF2|=c,|PF1|=c,于是2a=|PF1|+|PF2|=(+1)c,故C的离心率为e==-1.(2)由题意可知,若满足条件的点P(x,y)存在,则|y|·2c=16,·=-1,即c|y|=16,①x2+y2=c2,②又+=1.③由②③及a2=b2+c2得y2=.又由①知y2=,故b=4.由②③及a2=b2+c2得x2=(c2-b2),所以c2≥b2,从而a2=b2+c2≥2b2=32,故a≥4.当b=4,a≥4时,存在满足条件的点P.所以b=4,a的取值范围为[4,+∞).3.(2019·全国Ⅲ文,21)已知曲线C:y=,D为直线y=-上的动点,过D作C的两条切线,切点分别为A,B.(1)证明:直线AB过定点;(2)若以E为圆心的圆与直线AB相切,且切点为线段AB的中点,求该圆的方程.(1)证明设D,A(x1,y1),则=2y1.由于y′=x,所以切线DA的斜率为x1,故=x1,整理得2tx1-2y1+1=0.设B(x2,y2),同理可得2tx2-2y2+1=0.所以直线AB的方程为2tx-2y+1=0.所以直线AB过定点.(2)解由(1)得直线AB的方程为y=tx+.由可得x2-2tx-1=0,于是x1+x2=2t,y1+y2=t(x1+x2)+1=2t2+1.设M为线段AB的中点,则M.由于⊥,而=(t,t2-2),与向量(1,t)平行,所以t+(t2-2)t=0.解得t=0或t=±1.当t=0时,||=2,所求圆的方程为x2+2=4;当t=±1时,||=,所求圆的方程为x2+2=2.4.(2019·北京文,19)已知椭圆C:+=1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(t≠±1)与椭圆C交于两个不同点P,Q,直线AP与x轴交于点M,直线AQ与x轴交于点N.若|OM|·|ON|=2,求证:直线l经过定点.(1)解由题意,得b2=1,c=1,所以a2=b2+c2=2.所以椭圆C的方程为+y2=1.(2)证明设P(x1,y1),Q(x2,y2),则直线AP的方程为y=x+1.令y=0,得点M的横坐标x M=-.又y1=kx1+t,从而|OM|=|x M|=.同理,|ON|=.由得(1+2k2)x2+4ktx+2t2-2=0,则x1+x2=-,x1x2=.所以|OM|·|ON|=·===2.又|OM|·|ON|=2,所以2=2.解得t=0,所以直线l经过定点(0,0).5.(2019·天津文,19)设椭圆+=1(a>b>0)的左焦点为F,左顶点为A,上顶点为B.已知|OA|=2|OB|(O为原点).(1)求椭圆的离心率;(2)设经过点F且斜率为的直线l与椭圆在x轴上方的交点为P,圆C同时与x轴和直线l 相切,圆心C在直线x=4上,且OC∥AP.求椭圆的方程.解(1)设椭圆的半焦距为c,由已知有a=2b,又由a2=b2+c2,消去b得a2=2+c2,解得=.所以椭圆的离心率为.(2)由(1)知,a=2c,b=c,故椭圆方程为+=1.由题意,F(-c,0),则直线l的方程为y=(x+c).点P的坐标满足消去y并化简,得到7x2+6cx-13c2=0,解得x1=c,x2=-.代入到l的方程,解得y1=c,y2=-c.因为点P在x轴上方,所以P.由圆心C在直线x=4上,可设C(4,t).因为OC∥AP,且由(1)知A(-2c,0),故=,解得t=2.因为圆C与x轴相切,所以圆C的半径为2.又由圆C与l相切,得=2,可得c=2.所以,椭圆的方程为+=1.6.(2019·浙江,21)如图,已知点F(1,0)为抛物线y2=2px(p>0)的焦点.过点F的直线交抛物线于A,B两点,点C在抛物线上,使得△ABC的重心G在x轴上,直线AC交x轴于点Q,且Q在点F的右侧.记△AFG,△CQG的面积分别为S1,S2.(1)求p的值及抛物线的准线方程;(2)求的最小值及此时点G的坐标.解(1)由题意得=1,即p=2.所以,抛物线的准线方程为x=-1.(2)设A(x A,y A),B(x B,y B),C(x C,y C),重心G(x G,y G).令y A=2t,t≠0,则x A=t2.由于直线AB过点F,故直线AB的方程为x=y+1,代入y2=4x,得y2-y-4=0,故2ty B=-4,即y B=-,所以B.又由于x G=(x A+x B+x C),y G=(y A+y B+y C)及重心G在x轴上,故2t-+y C=0.即C,G.所以,直线AC的方程为y-2t=2t(x-t2),得Q(t2-1,0).由于Q在焦点F的右侧,故t2>2.从而====2-.令m=t2-2,则m>0,=2-=2-≥2-=1+.当且仅当m=时,取得最小值1+,此时G(2,0).7.(2019·江苏,17)如图,在平面直角坐标系xOy中,椭圆C:+=1(a>b>0)的焦点为F1(-1,0),F2(1,0).过F2作x轴的垂线l,在x轴的上方,l与圆F2:(x-1)2+y2=4a2交于点A,与椭圆C交于点D.连接AF1并延长交圆F2于点B,连接BF2交椭圆C于点E,连接DF1.已知DF1=.(1)求椭圆C的标准方程;(2)求点E的坐标.解(1)设椭圆C的焦距为2c.因为F1(-1,0),F2(1,0),所以F1F2=2,则c=1.又因为DF1=,AF2⊥x轴,所以DF2===.因此2a=DF1+DF2=4,所以a=2.由b2=a2-c2,得b2=3.所以椭圆C的标准方程为+=1.(2)方法一由(1)知,椭圆C:+=1,a=2.因为AF2⊥x轴,所以点A的横坐标为1.将x=1代入圆F2方程(x-1)2+y2=16,解得y=±4.因为点A在x轴上方,所以A(1,4).又F1(-1,0),所以直线AF1:y=2x+2.由得5x2+6x-11=0,解得x=1或x=-.将x=-代入y=2x+2,得y=-.因此B.又F2(1,0),所以直线BF2:y=(x-1).由得7x2-6x-13=0,解得x=-1或x=.又因为E是线段BF2与椭圆的交点,所以x=-1.将x=-1代入y=(x-1),得y=-.因此E.方法二由(1)知,椭圆C:+=1.如图,连接EF1.因为BF2=2a,EF1+EF2=2a,所以EF1=EB,从而∠BF1E=∠B.因为F2A=F2B,所以∠A=∠B.所以∠A=∠BF1E,从而EF1∥F2A.因为AF2⊥x轴,所以EF1⊥x轴.因为F1(-1,0),由得y=±.又因为E是线段BF2与椭圆的交点,所以y=-.因此E.8.(2019·江苏,18)如图,一个湖的边界是圆心为O的圆,湖的一侧有一条直线型公路l,湖上有桥AB(AB是圆O的直径).规划在公路l上选两个点P,Q,并修建两段直线型道路PB,QA,规划要求:线段PB,QA上的所有点到点O的距离均不小于圆O的半径.已知点A,B到直线l的距离分别为AC和BD(C,D为垂足),测得AB=10,AC=6,BD=12(单位:百米).(1)若道路PB与桥AB垂直,求道路PB的长;(2)在规划要求下,P和Q中能否有一个点选在D处?并说明理由;(3)在规划要求下,若道路PB和QA的长度均为d(单位:百米),求当d最小时,P,Q两点间的距离.解方法一(1)过A作AE⊥BD,垂足为E.由已知条件得,四边形ACDE为矩形,DE=BE=AC=6,AE=CD=8.因为PB⊥AB,所以cos∠PBD=sin∠ABE===.所以PB===15.因此道路PB的长为15(百米).(2)①若P在D处,由(1)可得E在圆上,则线段BE上的点(除B,E)到点O的距离均小于圆O的半径,所以P选在D处不满足规划要求.②若Q在D处,连接AD,由(1)知AD==10,从而cos∠BAD==>0,所以∠BAD为锐角.所以线段AD上存在点到点O的距离小于圆O的半径.因此Q选在D处也不满足规划要求.综上,P和Q均不能选在D处.(3)先讨论点P的位置.当∠OBP<90°时,线段PB上存在点到点O的距离小于圆O的半径,点P不符合规划要求;当∠OBP≥90°时,对线段PB上任意一点F,OF≥OB,即线段PB上所有点到点O的距离均不小于圆O的半径,点P符合规划要求.设P1为l上一点,且P1B⊥AB,由(1)知,P1B=15,此时P1D=P1B sin∠P1BD=P1B cos∠EBA =15×=9;当∠OBP>90°时,在△PP1B中,PB>P1B=15.由上可知,d≥15.再讨论点Q的位置.由(2)知,要使得QA≥15,点Q只有位于点C的右侧,才能符合规划要求.当QA=15时,CQ===3.此时,线段QA上所有点到点O的距离均不小于圆O 的半径.综上,当PB⊥AB,点Q位于点C右侧,且CQ=3时,d最小,此时P,Q两点间的距离PQ=PD+CD+CQ=17+3.因此,d最小时,P,Q两点间的距离为17+3(百米).方法二(1)如图,过O作OH⊥l,垂足为H.以O为坐标原点,直线OH为y轴,建立如图所示的平面直角坐标系.因为BD=12,AC=6,所以OH=9,直线l的方程为y=9,点A,B的纵坐标分别为3,-3.因为AB为圆O的直径,AB=10,所以圆O的方程为x2+y2=25.从而A(4,3),B(-4,-3),直线AB的斜率为.因为PB⊥AB,所以直线PB的斜率为-,直线PB的方程为y=-x-.所以P(-13,9),PB==15.所以道路PB的长为15(百米).(2)①若P在D处,取线段BD上一点E(-4,0),则EO=4<5,所以P选在D处不满足规划要求.②若Q在D处,连接AD,由(1)知D(-4,9),又A(4,3),所以线段AD:y=-x+6(-4≤x≤4).在线段AD上取点M,因为OM=<=5,所以线段AD上存在点到点O的距离小于圆O的半径.因此Q选在D处也不满足规划要求.综上,P和Q均不能选在D处.(3)先讨论点P的位置.当∠OBP<90°时,线段PB上存在点到点O的距离小于圆O的半径,点P不符合规划要求;当∠OBP≥90°时,对线段PB上任意一点F,OF≥OB,即线段PB上所有点到点O的距离均不小于圆O的半径,点P符合规划要求.设P1为l上一点,且P1B⊥AB,由(1)知,P1B=15,此时P1(-13,9);当∠OBP>90°时,在△PP1B中,PB>P1B=15.由上可知,d≥15.再讨论点Q的位置.由(2)知,要使得QA≥15,点Q只有位于点C的右侧,才能符合规划要求.当QA=15时,设Q(a,9),由AQ==15(a>4),得a=4+3,所以Q(4+3,9).此时,线段QA上所有点到点O的距离均不小于圆O的半径.综上,当P(-13,9),Q(4+3,9)时,d最小,此时P,Q两点间的距离PQ=4+3-(-13)=17+3.因此,d最小时,P,Q两点间的距离为17+3(百米).9.(2019·全国Ⅰ理,19)已知抛物线C:y2=3x的焦点为F,斜率为的直线l与C的交点为A,B,与x轴的交点为P.(1)若|AF|+|BF|=4,求l的方程;(2)若=3,求|AB|.解设直线l:y=x+t,A(x1,y1),B(x2,y2).(1)由题设得F,故|AF|+|BF|=x1+x2+,由题设可得x1+x2=.由可得9x2+12(t-1)x+4t2=0,令Δ>0,得t<,则x1+x2=-.从而-=,得t=-.所以l的方程为y=x-.(2)由=3可得y1=-3y2,由可得y2-2y+2t=0,所以y1+y2=2,从而-3y2+y2=2,故y2=-1,y1=3,代入C的方程得x1=3,x2=,即A(3,3),B,故|AB|=.10.(2019·全国Ⅱ理,21)已知点A(-2,0),B(2,0),动点M(x,y)满足直线AM与BM的斜率之积为-.记M的轨迹为曲线C.(1)求C的方程,并说明C是什么曲线;(2)过坐标原点的直线交C于P,Q两点,点P在第一象限,PE⊥x轴,垂足为E,连接QE 并延长交C于点G.(ⅰ)证明:△PQG是直角三角形;(ⅱ)求△PQG面积的最大值.(1)解由题设得·=-,化简得+=1(|x|≠2),所以C为中心在坐标原点,焦点在x轴上的椭圆,不含左右顶点.(2)(ⅰ)证明设直线PQ的斜率为k,则其方程为y=kx(k>0).由得x=±.记u=,则P(u,uk),Q(-u,-uk),E(u,0).于是直线QG的斜率为,方程为y=(x-u).由得(2+k2)x2-2uk2x+k2u2-8=0.①设G(x G,y G),则-u和x G是方程①的解,故x G=,由此得y G=.从而直线PG的斜率为=-,因为k PQ·k PG=-1.所以PQ⊥PG,即△PQG是直角三角形.(ⅱ)解由(ⅰ)得|PQ|=2u,|PG|=,所以△PQG的面积S=|PQ||PG|==.设t=k+,则由k>0得t≥2,当且仅当k=1时取等号.因为S=在[2,+∞)上单调递减,所以当t=2,即k=1时,S取得最大值,最大值为. 因此,△PQG面积的最大值为.11.(2019·全国Ⅲ理,21)已知曲线C:y=,D为直线y=-上的动点,过D作C的两条切线,切点分别为A,B.(1)证明:直线AB过定点;(2)若以E为圆心的圆与直线AB 相切,且切点为线段AB 的中点,求四边形ADBE 的面积.(1)证明 设D,A (x 1,y 1),则=2y 1.由y ′=x ,所以切线DA 的斜率为x 1,故=x 1.整理得2tx 1-2y 1+1=0.设B (x 2,y 2),同理可得2tx 2-2y 2+1=0. 故直线AB 的方程为2tx -2y +1=0. 所以直线AB 过定点.(2)解 由(1)得直线AB 的方程为y =tx +. 由可得x 2-2tx -1=0,Δ=4t 2+4>0, 于是x 1+x 2=2t ,x 1x 2=-1,y 1+y 2 =t (x 1+x 2)+1=2t 2+1, |AB |= |x 1-x 2|= =2(t 2+1). 设d 1,d 2分别为点D ,E 到直线AB 的距离, 则d 1= ,d 2=,因此,四边形ADBE 的面积S =|AB |(d 1+d 2) =(t 2+3) .设M 为线段AB 的中点,则M. 由于⊥ ,而 =(t ,t 2-2),与坐标为(1,t )的向量平行,所以t +(t 2-2)t =0. 解得t =0或t =±1.当t =0时,S =3;当t =±1时,S =4 . 因此,四边形ADBE 的面积为3或4 .12.(2019·北京理,18)(14分)已知抛物线2:2C x py =-经过点(2,1)-. (Ⅰ)求抛物线C 的方程及其准线方程;(Ⅱ)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1y =-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.【思路分析】(Ⅰ)代入点(2,1)-,解方程可得p ,求得抛物线的方程和准线方程;(Ⅱ)抛物线24x y =-的焦点为(0,1)F -,设直线方程为1y kx =-,联立抛物线方程,运用韦达定理,以及直线的斜率和方程,求得A ,B 的坐标,可得AB 为直径的圆方程,可令0x =,解方程,即可得到所求定点.【解析】:(Ⅰ)抛物线2:2C x py =-经过点(2,1)-.可得42p =,即2p =, 可得抛物线C 的方程为24x y =-,准线方程为1y =; (Ⅱ)证明:抛物线24x y =-的焦点为(0,1)F -,设直线方程为1y kx =-,联立抛物线方程,可得2440x kx +-=, 设1(M x ,1)y ,2(N x ,2)y , 可得124x x k +=-,124x x =-, 直线OM 的方程为11y y x x =,即14xy x =-, 直线ON 的方程为22y y x x =,即24xy x =-, 可得14(A x ,1)-,24(B x ,1)-, 可得AB 的中点的横坐标为121142()224kk x x -+==-, 即有AB 为直径的圆心为(2,1)k -,半径为212||1441616||222AB k x x +=-==, 可得圆的方程为222(2)(1)4(1)x k y k -++=+, 化为224(1)4x kx y -++=, 由0x =,可得1y =或3-.则以AB 为直径的圆经过y 轴上的两个定点(0,1),(0,3)-.【归纳与总结】本题考查抛物线的定义和方程、性质,以及圆方程的求法,考查直线和抛物线方程联立,运用韦达定理,考查化简整理的运算能力,属于中档题.13.(2019·天津理,18)设椭圆+=1(a >b >0)的左焦点为F ,上顶点为B .已知椭圆的短轴长为4,离心率为. (1)求椭圆的方程;(2)设点P 在椭圆上,且异于椭圆的上、下顶点,点M 为直线PB 与x 轴的交点,点N 在y 轴的负半轴上.若|ON |=|OF |(O 为原点),且OP ⊥MN ,求直线PB 的斜率.解(1)设椭圆的半焦距为c,依题意,2b=4,=,又a2=b2+c2,可得a=,b=2,c =1.所以椭圆的方程为+=1.(2)由题意,设P(x P,y P)(x P≠0),M(x M,0),直线PB的斜率为k(k≠0),又B(0,2),则直线PB 的方程为y=kx+2,与椭圆方程联立得整理得(4+5k2)x2+20kx=0,可得x P=-,代入y=kx+2得y P=.所以直线OP的斜率为=.在y=kx+2中,令y=0,得x M=-.由题意得N(0,-1),所以直线MN的斜率为-.由OP⊥MN,得·=-1,化简得k2=,从解得k=±.所以直线PB的斜率为或-.。
专题01.04--解析几何中的定值问题一、问题概述定值问题是解析几何中的常见题型也是江苏高考中的热点问题.在解析几何中,当几何量与参数无关时,这就构成了定值问题.解决此类问题时,要善于运用辩证的观点去思考分析,在动点的“变”中寻找定值的“不变”性,一种思路是进行一般的计算推理求出结果,选定一个适合该题设的参变量,用题中已知量和参变量表示题中的定义,列出方程,再用根与系数的关系,“点在曲线上”,点差法等导出所求定值的关系所需要的表达式,化简整理求出结果(例1,例2);另一种思路是通过考查极端位置,探索出“定值”是多少(例1,例3),用特殊探索法(特殊值,特殊位置,特殊图形)先确定出定值,揭开神秘面纱,这样可将盲目的探索问题转化为有方向有目标的一般的证明题,从而找到解决问题的突破口,将该问题涉及的几何形式转化为代数形式或三角形式,证明该式是恒定的.同时,有许多定值问题,通过特殊探索法不但能够确定出定值,还可以为我们提供解题的线索,如果试题以客观形式出现,特殊化方法往往比较凑效. 二、释疑拓展1.【南京市2018届高三第三次模拟考试.18题】如图,在平面直角坐标系xOy 中,椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)经过点P (85,35),离心率为32.已知过点M (25,0)的直线l 与椭圆C 交于A ,B 两点.(1)求椭圆C 的方程;(2)试问x 轴上是否存在定点N ,使得NA →·NB →为定值.若存在,求出点N 的坐标;若不存在,请说明理由.2.【苏锡常镇四市2014届高三教学情况调研(一).18题】如图,在平面直角坐标系xOy中,已知A,B,C是椭圆22221(0)x ya ba b+=>>上不同的三点,A,(3,3)B--,C在第三象限,线段BC的中点在直线OA上.(1)求椭圆的标准方程;(2)求点C的坐标;(3)设动点P在椭圆上(异于点A,B,C)且直线PB,PC分别交直线OA于M,N两点,证明OM ON⋅为定值并求出该定值.3.【盐城市2015届高三第三次模拟考试.18题】如图,在平面直角坐标系xoy中,椭圆2222:1(0)x yC a ba b+=>>直线l与x轴交于点E,与椭圆C交于A、B两点.当直线l垂直于x轴且点E为椭圆C的右焦点时,弦AB的长为3.(1)求椭圆C的方程;(2)若点E的坐标为,点AA与原点O的直线交椭圆C于另一点P,求PAB∆的面积;(3)是否存在点E,使得2211EA EB+为定值?若存在,请指出点E的坐标,并求出该定值;若不存在,请说明理由.三、专题反思(你学到了什么?还想继续研究什么?)四、巩固训练1.【镇江市2014届高三第一学期期末调研.18题】椭圆12222=+by a x (0>>b a )的左、右焦点分别为21,F F ,右顶点为A ,直线l 过2F 交椭圆于B ,C 两点。
2019年高考数学试题分类汇编解析几何一、选择题.1、(2019年高考全国I 卷理科10)双曲线C :22221(0,0)x y a b a b-=>>的一条渐近线的倾斜角为130°,则C 的离心率为 A .2sin40° B .2cos40°C .1sin50︒D .1cos50︒答案:C解析:由题可知,130tan ︒=-a b 即,50tan ︒=a b 则有︒︒=50cos 50sin 2222a b ,即︒︒=-50cos 50sin 22222a a c 所以︒︒=-50cos 50sin 1222e ,︒=50cos 12e ,故选D 2、(2019年高考全国I 卷理科10,文科12)已知椭圆C 的焦点为12(1,0),(1,0)F F -,过F 2的直线与C交于A ,B 两点.若22||2||AF F B =,1||||AB BF =,则C 的方程为A .2212x y +=B .22132x y +=C .22143x y +=D .22154x y +=答案:B解析:设x B F =||2,则x B F B F AF AB B F 3||3||||||||2221==+== 由椭圆定义得x a B F B F 42||||21==+,故,23||,2||12aB F a B F ==a AF a AF a AF =-==||2||,||212在21F AF ∆和21F BF ∆中,由余弦定理得a c a a c a F AF 1224cos 22221=⨯⨯-+=∠ a a c a a c a F BF 2222212221249441cos -=⨯⨯-+=∠ 21F AF ∠、21F BF ∠互补得a a a 122=-,解得32=a ,22=b ,方程为12322=+y x 。
故选B 3、(2019年高考全国II 卷理科8,文科9)若抛物线y 2=2px (p >0)的焦点是椭圆2231x y pp+=的一个焦点,则p=A .2B .3C .4D .8 答案:D解析:易知抛物线的焦点为)0,2(p,故椭圆焦点在x 轴上 由p p p b a c 23222=-=-=,则p p 2)2(2=,解得p=8。
第3讲 解析几何中的定点、定值与最值、范围问题高考定位 解析几何中的综合问题包括:探索性问题、定点与定值问题、范围与最值问题等,一般试题难度较大.这类问题以直线和圆锥曲线的位置关系为载体,以参数处理为核心,需要综合运用函数与方程、不等式、平面向量等诸多知识以及数形结合、分类讨论等多种数学思想方法进行求解,对考生的代数恒等变形能力、计算能力等有较高的要求.真 题 感 悟(2017·江苏卷)如图,在平面直角坐标系xOy 中,椭圆E :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左、右焦点分别为F 1,F 2,离心率为12,两准线之间的距离为8.点P 在椭圆E 上,且位于第一象限,过点F 1作直线PF 1的垂线l 1,过点F 2作直线PF 2的垂线l 2.(1)求椭圆E 的标准方程;(2)若直线l 1,l 2的交点Q 在椭圆E 上,求点P 的坐标.解 (1)设椭圆的半焦距为c .因为椭圆E 的离心率为12,两准线之间的距离为8,所以c a =12,2a 2c =8,解得a =2,c =1,于是b =a 2-c 2=3,因此椭圆E 的标准方程是x 24+y 23=1.(2)由(1)知,F 1(-1,0),F 2(1,0).设P (x 0,y 0),因为P 为第一象限的点,故x 0>0,y 0>0.当x 0=1时,l 2与l 1相交于F 1,与题设不符.当x 0≠1时,直线PF 1的斜率为y 0x 0+1,直线PF 2的斜率为y 0x 0-1.因为l 1⊥PF 1,l 2⊥PF 2,所以直线l 1的斜率为-x 0+1y 0, 直线l 2的斜率为-x 0-1y 0,从而直线l 1的方程:y =-x 0+1y 0(x +1),① 直线l 2的方程:y =-x 0-1y 0(x -1).② 由①②,解得x =-x 0,y =x 20-1y 0,所以Q ⎝ ⎛⎭⎪⎫-x 0,x 20-1y 0. 因为点Q 在椭圆上,由对称性,得x 20-1y 0=±y 0,即x 20-y 20=1或x 20+y 20=1. 又P 在椭圆E 上,故x 204+y 203=1.由⎩⎪⎨⎪⎧x 20-y 20=1,x 204+y 203=1,解得x 0=477,y 0=377;⎩⎪⎨⎪⎧x 20+y 20=1,x 204+y 203=1无解. 因此点P 的坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫477,377. 考 点 整 合1.定值、定点问题必然是在变化中所表现出来的不变的量,那么就可以用变化的量表示问题中的直线方程、数量积、比例关系等,这些直线方程、数量积、比例关系不受变化的量所影响的一个点,就是要求的定点.解决这类问题的关键就是引进参数表示直线方程、数量积、比例关系等,根据等式的恒成立、数式变换等寻找不受参数影响的量.2.圆锥曲线中最值问题主要是求线段长度的最值、三角形面积的最值等.(1)椭圆中的最值F 1,F 2分别为椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左、右焦点,P 为椭圆上的任意一点,B 为短轴的一个端点,O 为坐标原点,则有①OP ∈[b ,a ];②PF 1∈[a -c ,a +c ];③PF 1·PF 2∈[b 2,a 2];④∠F 1PF 2≤∠F 1BF 2.(2)双曲线中的最值F 1,F 2分别为双曲线x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)的左、右焦点,P 为双曲线上的任一点,O 为坐标原点,则有①OP ≥a ;②PF 1≥c -a .3.求解圆锥曲线中的范围问题的关键是选取合适的变量建立目标函数和不等关系.该问题主要有以下三种情况:(1)距离型:若涉及焦点,则可以考虑将圆锥曲线定义和平面几何性质结合起来求解;若是圆锥曲线上的点到直线的距离,则可设出与已知直线平行的直线方程,再代入圆锥曲线方程中,用判别式等于零求得切点坐标,这个切点就是距离取得最值的点,若是在圆或椭圆上,则可将点的坐标以参数形式设出,转化为三角函数的最值求解.(2)斜率、截距型:一般解法是将直线方程代入圆锥曲线方程中,利用判别式列出对应的不等式,解出参数的范围,如果给出的只是圆锥曲线的一部分,则需要结合图形具体分析,得出相应的不等关系.(3)面积型:求面积型的最值,即求两个量的乘积的范围,可以考虑能否使用不等式求解,或者消元转化为某个参数的函数关系,用函数方法求解.热点一 定点与定值问题[考法1] 定点的探究与证明【例1-1】 (2017·南京、盐城调研)如图,在平面直角坐标系xOy 中,已知圆O :x 2+y 2=4,椭圆Ω:x 24+y 2=1,A 为椭圆右顶点,过原点O 且异于坐标轴的直线与椭圆Ω交于B ,C 两点,直线AB 与圆O 的另一交点为P ,直线PD 与圆O的另一交点为Q ,其中D ⎝ ⎛⎭⎪⎫-65,0.设直线AB ,AC 的斜率分别为k 1,k 2.(1)求k 1k 2的值;(2)记直线PQ ,BC 的斜率分别为k PQ ,k BC ,是否存在常数λ,使得k PQ =λk BC ?若存在,求出λ值;若不存在,说明理由;(3)求证:直线AC 必过点Q .(1)解 设B (x 0,y 0),则C (-x 0,-y 0),x 204+y 20=1,因为A (2,0),所以k 1=y 0x 0-2,k 2=y 0x 0+2, 所以k 1k 2=y 0x 0-2·y 0x 0+2=y 20x 20-4=1-14x 20x 20-4=-14. (2)解 存在.设直线AP 方程为y =k 1(x -2),联立⎩⎨⎧y =k 1(x -2),x 2+y 2=4得(1+k 21)x 2-4k 21x +4(k 21-1)=0, 解得x P =2(k 21-1)1+k 21,y P =k 1(x P -2)=-4k 11+k 21, 联立⎩⎪⎨⎪⎧y =k 1(x -2),x 24+y 2=1得(1+4k 21)x 2-16k 21x +4(4k 21-1)=0, 解得x B =2(4k 21-1)1+4k 21,y B =k 1(x B -2)=-4k 11+4k 21, 所以k BC =y B x B =-2k 14k 21-1,k PQ =y P x P +65=-4k 11+k 212(k 21-1)1+k 21+65=-5k 14k 21-1, 所以k PQ =52k BC ,故存在常数λ=52,使得k PQ =52k BC .(3)证明 设直线AC 方程为y =k 2(x -2),当直线PQ 与x 轴垂直时,Q ⎝ ⎛⎭⎪⎫-65,-85, 则P ⎝ ⎛⎭⎪⎫-65,85,所以k 1=-12,即B (0,1),C (0,-1), 所以k 2=12,则k AQ =-85-65-2=12=k 2,所以直线AC 必过点Q .当直线PQ 与x 轴不垂直时,设直线PQ 方程为y =-5k 14k 21-1⎝⎛⎭⎪⎫x +65,联立⎩⎨⎧y =-5k 14k 21-1⎝ ⎛⎭⎪⎫x +65,x 2+y 2=4,解得x Q =-2(16k 21-1)16k 21+1,y Q =16k 116k 21+1, 因为k 2=-y B -x B -2=4k 11+4k 212(1-4k 21)1+4k 21-2=-14k 1, 所以k AQ =16k 116k 21+1-2(16k 21-1)16k 21+1-2=-14k 1=k 2,故直线AC 必过点Q . 探究提高 如果要解决的问题是一个定点问题,而题设条件又没有给出这个定点,那么,我们可以这样思考:由于这个定点对符合要求的一些特殊情况必然成立,那么我们根据特殊情况先找到这个定点,明确解决问题的目标,然后进行推理探究,这种先根据特殊情况确定定点,再进行一般性证明的方法就是由特殊到一般的方法.[考法2] 定值的探究与证明【例1-2】 (2018·镇江期末)如图,在平面直角坐标系xOy 中,已知椭圆E :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的离心率为22,左焦点F (-2,0),直线l :y =t 与椭圆交于A ,B 两点,M 为椭圆E 上异于A,B 的点.(1)求椭圆E 的方程;(2)若M (-6,-1),以AB 为直径的圆P 过点M ,求圆P 的标准方程;(3)设直线MA ,MB 与y 轴分别相交于点C ,D ,证明:OC ·OD 为定值.解 (1)因为e =c a =22,且c =2,所以a =22,b =2.所以椭圆方程为x 28+y 24=1.(2)设A (s ,t ),则B (-s ,t ),且s 2+2t 2=8.①。
2019北京高考理科数学试题第一部分 (选择题 共40分)选择题共8小题。
每小题5分,共40分。
在每个小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的一项。
1.已知集合A={-1,0,1},B={x|-1≤ x <1},则A∩B= ( )A.{0}B.{-1,0}C.{0,1}D.{-1,0,1}2.在复平面内,复数(2-i)2对应的点位于( )A.第一象限B. 第二象限C.第三象限D. 第四象限3.“φ=π”是“曲线y=sin(2x +φ)过坐标原点的”A.充分而不必要条件B.必要而不充分条件C.充分必要条件D.既不充分也不必要条件4.执行如图所示的程序框图,输出的S 值为A.1B.23C.1321D.610987 5.函数f(x)的图象向右平移1个单位长度,所得图象与y=ex 关于y 轴对称,则f(x)=A.1e x +B. 1e x -C. 1e x -+D. 1e x -- 6.若双曲线22221x y a b -=,则其渐近线方程为A.y=±2xB.y=C.12y x =±D.2y x =± 7.直线l 过抛物线C: x2=4y 的焦点且与y 轴垂直,则l 与C 所围成的图形的面积等于A.43B.2C.83D.38.设关于x,y 的不等式组210,0,0x y x m y m -+>⎧⎪+<⎨⎪->⎩表示的平面区域内存在点P(x0,y0),满足x0-2y0=2,求得m 的取值范围是 A.4,3⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭ B. 1,3⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭ C. 2,3⎛⎫-∞- ⎪⎝⎭ D. 5,3⎛⎫-∞- ⎪⎝⎭ 第二部分(非选择题 共110分)二、填空题共6题,每小题5分,共30分.9.在极坐标系中,点(2,6π)到直线ρsinθ=2的距离等于 .10.若等比数列{an}满足a2+a4=20,a3+a5=40,则公比q= ;前n 项和Sn= .11.如图,AB 为圆O 的直径,PA 为圆O 的切线,PB 与圆O 相交于D.若PA=3,916PD DB =::,则PD= ;AB= . 12.将序号分别为1,2,3,4,5的5张参观券全部分给4人,每人至少1张,如果分给同一人的2张参观券连号,那么不同的分法种数是 .13.向量a ,b ,c 在正方形网格中的位置如图所示.若c=λa +μb (λ,μ∈R),则λμ= .14.如图,在棱长为2的正方体ABCD -A1B1C1D1中,E 为BC 的中点,点P 在线段D1E 上,点P 到直线CC1的距离的最小值为 .三、解答题共6小题,共80分。
2019全国II 卷高考数学试题解析1. 设集合{}065|2>+-=x x x A ,{}01|<-=x x B ,则=⋂B A ( ) A. )1,(-∞B. )1,2(-C. )1,3(--D. ),3(+∞A{2|<=x x A 或}3>x ,{}1|<=x x B ,∴)(1,∞-=⋂B A .2. 设i z 23+-=,则在复平面内z 对应的点位于( )A.第一象限B.第二象限C.第三象限D.第四象限 Ci 23z --=,对应的点坐标为),(2-3-,故选C.3.已知(2,3)AB =,(3,)AC t = ,||1BC = ,则AB BC ⋅=() A.3-B.2-C.2D.3C∵(1,3)BC AC AB t =-=-, ∴2||11BC ==,解得3t =,(1,0)BC =,∴2AB BC ⋅=.4.2019年1月3日嫦娥四号探测器成功实现人类历史上首次月球背面软着陆,我国航天事业取得又一重大成就。
实现月球背面软着路需要解决的一个关键技术问题是地面与探测器的通讯联系。
为解决这个问题,发射了嫦娥四号中继星“鹊桥”,鹊桥沿着围绕地球月拉格朗日点的轨道运行,点是平衡点,位于地月连线的延长线上。
设地球的质量为,月球质量为,地月距离为R ,2L 点到月球的距离为r ,根据牛顿运动定律和万有引力定律,r 满足方程121223()()M M M R r R r r R +=++。
设=r Rα。
由于α的值很小,因此在近似计算中345323+331ααααα+≈+(),则r 的近似值为( ) ABCD D1211212232222()(1)()(1)M M M M M M R r R r r R R r R αα+=+⇒+=+++ 所以有2321122222133[(1)](1)(1)M M M r R R αααααα++=+-=⨯++ 化简可得223331221221333(1)3M r M M M R M αααααα++=⨯=⨯⇒=+,可得r =。
第19讲解析几何中的定值与定点问题一.方法综述解析几何中的定值与定点问题近年高考中的热点问题,其解决思路下;(1)定值问题:解决这类问题时,要运用辩证的观点,在动点的“变”中寻求定值的“不变”性;一种思路是进行一般计算推理求出其结果,选定一个适合该题设的参变量,用题中已知量和参变量表示题中所涉及的定义,方程,几何性质,再用韦达定理,点差法等导出所求定值关系所需要的表达式,并将其代入定值关系式,化简整理求出结果;另一种思路是通过考查极端位置,探索出“定值”是多少,用特殊探索法(特殊值、特殊位置、特殊图形等)先确定出定值,从而找到解决问题的突破口,将该问题涉及的几何形式转化为代数形式或三角形式,证明该式是恒定的。
(2)定点问题:定点问题是动直线(或曲线)恒过某一定点的问题;一般方法是先将动直线(或曲线)用参数表示出来,再分析判断出其所过的定点.定点问题的难点是动直线(或曲线)的表示,一旦表示出来,其所过的定点就一目了然了.所以动直线(或曲线)中,参数的选择就至关重要.解题的关健在于寻找题中用来联系已知量,未知量的垂直关系、中点关系、方程、不等式,然后将已知量,未知量代入上述关系,通过整理,变形转化为过定点的直线系、曲线系来解决。
二.解题策略类型一定值问题【例1】(2020•青浦区一模)过抛物线y2=2px(p>0)的焦点作两条相互垂直的弦AB和CD,则+的值为()A.B.C.2p D.【举一反三】1.(2020•华阴市模拟)已知F是抛物线y2=4x的焦点,过点F的直线与抛物线交于不同的两点A,D,与圆(x﹣1)2+y2=1交于不同的两点B,C(如图),则|AB|•|CD|的值是()A.2B.2C.1D.2.(2020温州高三月考)如图,P 为椭圆上的一动点,过点P 作椭圆的两条切线PA ,PB ,斜率分别为k 1,k 2.若k 1•k 2为定值,则λ=()A .B .C .D .3.(2020•公安县高三模拟)已知椭圆的离心率为,三角形ABC 的三个顶点都在椭圆上,设它的三条边AB 、BC 、AC 的中点分别为D 、E 、F ,且三条边所在直线的斜率分别为k 1,k 2,k 3(k 1k 2k 3≠0).若直线OD 、OE 、OF 的斜率之和为﹣1(O 为坐标原点),则=.类型二定点问题【例2】(2020•渝中区高三模拟)已知抛物线C :x 2=4y 的焦点为F ,A 是抛物线C 上异于坐标原点的任意一点,过点A 的直线l 交y 轴的正半轴于点B ,且A ,B 同在一个以F 为圆心的圆上,另有直线l ′∥l ,且l ′与抛物线C 相切于点D ,则直线AD 经过的定点的坐标是()A .(0,1)B .(0,2)C .(1,0)D .(2,0)【举一反三】1.(2020·全国高考模拟(理))已知抛物线28x y =,过点(),4P b 作该抛物线的切线PA ,PB ,切点为A ,B ,若直线AB 恒过定点,则该定点为()A .()4,0B .()3,2C .()0,4-D .()4,12.(2020·重庆高考模拟(理))已知圆22:1C x y +=,点P 为直线142x y+=上一动点,过点P 向圆C 引两条切线,,,PA PB A B 为切点,则直线AB 经过定点.()A .11,24⎛⎫ ⎪⎝⎭B .11,42⎛⎫ ⎪⎝⎭C .3,04⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭D .30,4⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭3.(2020大理一模)已知椭圆221164x y +=的左顶点为A ,过A 作两条弦AM 、AN 分别交椭圆于M 、N 两点,直线AM 、AN 的斜率记为12,k k ,满足122k k ⋅=-,则直线MN 经过的定点为___________.三.强化训练1.(2020·黑龙江高三模拟)直线l 与抛物线x y C 2:2=交于B A ,两点,O 为坐标原点,若直线OB OA ,的斜率1k ,2k 满足3221=k k ,则l 的横截距()A .为定值3-B .为定值3C .为定值1-D .不是定值2.(2020·辽宁省朝阳市第二高级中学高二期中(文))如果直线7ax by +=(0a >,0b >)和函数()1log m f x x =+(0m >,1m ≠)的图象恒过同一个定点,且该定点始终落在圆22(1)(1)25x b y a +-++-=的内部或圆上,那么ba 的取值范围是()A .3443⎡⎤⋅⎢⎥⎣⎦B .30,4⎛⎤ ⎥⎝⎦C .4,3⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭D .340,,43⎛⎤⎡⎫⋃+∞ ⎪⎥⎢⎝⎦⎣⎭3.(2020·全国高三模拟)过x 轴上的点(),0P a 的直线与抛物线28y x =交于,A B 两点,若2211||||AP BP +为定值,则实数a 的值为()A.1B.2C .3D .44.(2020•越城区高三期末)已知A 、B 是抛物线y 2=4x 上异于原点O 的两点,则“•=0”是“直线AB 恒过定点(4,0)”的()A .充分非必要条件B .充要条件C .必要非充分条件D .非充分非必要条件5.(2020·湖北高考模拟)设12(,0),(,0)F c F c -是双曲线2222:1(0,0)x y C a b a b-=>>的左右焦点,点P 是C 右支上异于顶点的任意一点,PQ 是12F PF ∠的角平分线,过点1F 作PQ 的垂线,垂足为Q ,O 为坐标原点,则||OQ 的长为()A .定值aB .定值bC .定值cD .不确定,随P 点位置变化而变化6.(2020·浙江省杭州第二中学高三)设点(),P x y 是圆22:2210C x y x y ++-+=上任意一点,若212x y x y a -+++--为定值,则a 的值可能为()A .3-B .4-C .5-D .6-7.(2020·湖北高考模拟(理))已知圆C :224x y +=,点P 为直线290x y +-=上一动点,过点P 向圆C 引两条切线,PA PB ,,A B 为切点,则直线AB 经过定点()A .48,99⎛⎫⎪⎝⎭B .24,99⎛⎫⎪⎝⎭C .()2,0D .()9,08.(2020·全国高三期末(理))已知圆O :2214x y +=,直线l :y =kx +b (k ≠0),l 和圆O 交于E ,F 两点,以Ox 为始边,逆时针旋转到OE ,OF 为终边的最小正角分别为α,β,给出如下3个命题:①当k 为常数,b 为变数时,sin (α+β)是定值;②当k 为变数,b 为变数时,sin (α+β)是定值;③当k 为变数,b 为常数时,sin (α+β)是定值.其中正确命题的个数是()A .0B .1C .2D .39.(2020·浙江高三期末)斜率为k 的直线l 过抛物线22(0)y px p =>焦点F ,交抛物线于,A B 两点,点00(,)P x y 为AB 中点,作OQ AB ⊥,垂足为Q ,则下列结论中不正确的是()A .0ky 为定值B .OA OB ⋅为定值C .点P 的轨迹为圆的一部分D .点Q 的轨迹是圆的一部分10.(2020·安徽高三月考(理))已知抛物线2:8C y x =,圆22:(2)4F x y -+=,直线:(2)(0)l y k x k =-≠自上而下顺次与上述两曲线交于1234,,,M M M M 四点,则下列各式结果为定值的是()A .1324M M M M ⋅B .14FM FM ⋅C .1234M M M M ⋅D .112FM M M ⋅11.(2020·南昌县莲塘第一中学高三月考(理))在平面直角坐标系中,两点()()111222,,,P x y P x y 间的“L-距离”定义为121212|||||.PP x x y y =-+-‖则平面内与x 轴上两个不同的定点12,F F 的“L-距离”之和等于定值(大于12|F F )的点的轨迹可以是()A .B.C.D.12.(2020·东北育才学校高三月考(理))有如下3个命题;①双曲线22221(0,0)x y a b a b-=>>上任意一点P 到两条渐近线的距离乘积是定值;②双曲线2222222211(0,0)x y x y a b a b b a-=-=>>与的离心率分别是12e e 、,则22122212e e e e +是定值;③过抛物线22(0)x py p =>的顶点任作两条互相垂直的直线与抛物线的交点分别是A B 、,则直线AB 过定点;其中正确的命题有()A .3个B .2个C .1个D .0个13.已知O 为坐标原点,点M 在双曲线22:C x y λ-=(λ为正常数)上,过点M 作双曲线C 的某一条渐近线的垂线,垂足为N ,则ON MN ⋅的值为()A .2λB .λC .2λD .无法确定【来源】四川省南充市2021届高三第三次模拟考试数学(文)试题14.已知1F 、2F 是双曲线C :2214y x -=的左、右两个焦点,若双曲线在第一象限上存在一点P ,使得22()0OP OF F P +⋅=,O 为坐标原点,且12||||PF PF λ=,则λ的值为().A .13B .12C .2D .3【来源】河南省豫南九校2020-2021学年高三上学期期末联考理数试题15.已知1F ,2F 是双曲线221169x y -=的焦点,PQ 是过焦点1F 的弦,且PQ 的倾斜角为60︒,那么22||+-PF QF PQ 的值为A .16B .12C .8D .随α变化而变化16.已知椭圆()2221024x y b b+=<<,1F ,2F 分别为椭圆的左、右焦点,P 为椭圆上一点,()2,1M ,1MF 平分角12PF F ∠,则1MPF 与2MPF 的面积之和为()A .1B .32C .2D .3【来源】中学生标准学术能力诊断性测试2020-2021学年高三上学期1月测试理文数学(一卷)试题17.已知椭圆2214x y +=的上顶点为,A B C 、为椭圆上异于A 的两点,且AB AC ⊥,则直线BC 过定点()A .(1,0)B .C .10,2⎛⎫ ⎪⎝⎭D .30,5⎛⎫- ⎪⎝⎭18.已知椭圆221124y x +=,圆22:4O x y +=,过椭圆上任一与顶点不重合的点G 引圆的两条切线,切点分别为,P Q ,直线PQ 与x 轴,y 轴分别交于点,M N ,则2231OMON +=()A .54B .45C .43D .34【来源】安徽省宣城市第二中学2020-2021学年高三下学期第一次月考理科数学试题19.已知椭圆22:142x y C +=的左右顶点分别为,A B ,过x 轴上点(4,0)M -作一直线PQ 与椭圆交于,P Q 两点(异于,A B ),若直线AP 和BQ 的交点为N ,记直线MN 和AP 的斜率分别为12,k k ,则12:k k =()A .13B .3C .12D .2【来源】湖北省“大课改、大数据、大测评”2020-2021学年高三上学期联合测评数学试题20.(2020·北京市第二中学分校高三(理))抛物线24y x =上两个不同的点A ,B ,满足OA OB ⊥,则直线AB 一定过定点,此定点坐标为__________.21.(2020·江苏扬州中学高三月考)已知点(2,0),(4,0)A B -,圆,16)()4(:22=+++b y x C 点P 是圆C 上任意一点,若PAPB为定值,则b =________.22.(2020·江苏海安高级中学高三)在平面直角坐标系xOy 中,A ,B 为x 轴正半轴上的两个动点,P (异于原点O )为y 轴上的一个定点.若以AB 为直径的圆与圆x 2+(y -2)2=1相外切,且∠APB 的大小恒为定值,则线段OP 的长为_____.23.在平面直角坐标系xOy 中,椭圆22184x y +=上一点A ,点B 是椭圆上任意一点(异于点A ),过点B 作与直线OA 平行的直线l 交椭圆于点C ,当直线AB 、AC 斜率都存在时,AB AC k k +=___________.24.(2020·河北定州一中高三月考)P 为圆()22:15C x y -+=上任意一点,异于点()2,3A 的定点B 满足PBPA为常数,则点B 的坐标为______.25.(2020·上海长岛中学高三)在平面直角坐标系中,O 为坐标原点,M 、N 是双曲线22124x y -=上的两个动点,动点P 满足2OP OM ON =-,直线OM 与直线ON 斜率之积为2,已知平面内存在两定点1F 、2F ,使得12PF PF -为定值,则该定值为________26.(2020·江苏高三月考)椭圆E :22143x y +=的左顶点为A ,点,B C 是椭圆E 上的两个动点,若直线,AB AC 的斜率乘积为定值14-,则动直线BC 恒过定点的坐标为__________.27.已知双曲线22:13y C x -=的右焦点为F ,过点F 的直线l 与双曲线相交于P 、Q 两点,若以线段PQ为直径的圆过定点M ,则MF =______.【来源】金科大联考2020届高三5月质量检测数学(理科)试题28.双曲线22:143x y C -=的左右顶点为,A B ,以AB 为直径作圆O ,P 为双曲线右支上不同于顶点B 的任一点,连接PA 交圆O 于点Q ,设直线,PB QB 的斜率分别为12,k k ,若12k k λ=,则λ=_____.29.过双曲线22221x y a b-=的右焦点(,0)F c 的直线交双曲线于M 、N 两点,交y 轴于P 点,若1PM MF λ= ,2PN NF λ= ,规定12λλ+=PM PN MF NF + ,则PM PN MF NF +的定值为222a b .类比双曲线这一结论,在椭圆22221(0)x y a b a b +=>>中,PM PNMF NF+的定值为________.【来源】贵州省铜仁市思南中学2020-2021学年高三上学期期末考试数学(理)试题30.若M ,P 是椭圆2214x y +=两动点,点M 关于x 轴的对称点为N ,若直线PM ,PN 分别与x 轴相交于不同的两点A (m ,0),B (n ,0),则mn =_________.【来源】四川省资阳市2020-2021学年高三上学期期末数学文科试题31.椭圆E :22143x y +=的左顶点为A ,点,B C 是椭圆E 上的两个动点,若直线,AB AC 的斜率乘积为定值14-,则动直线BC 恒过定点的坐标为__________.。
定点、定值问题是2012年高考卷中解析几何大题的靓点笔者发现,在2012年高考卷中有多道解析几何大题是考查定点、定值问题的,而解决这些问题的利器是多项式恒等定理 设多项式1010(),()(nn n n f x a x a x a g x b x b x b =+++=+++其中1010,,,;,,,n n a a a b b b 是复数常数,n ∈N*),若有1n +个两两不同的复数(0,1,2,,)i t i n =使得()()(0,1,2,,)i i f t g t i n ==,则多项式()f x 与()g x 恒等(即它们的同次项系数相等).证明 由题设得多项式方程()()0f x g x -=有1n +个两两不同的复数根(0,1,2,,i t i n =,而由代数基本定理知,一元n 次方程最多有n 个两两不同的复数根,由此知()()0f x g x -=恒成立,即欲证成立.推论1 设多项式10()(nn f x a x a x a =+++其中10,,,n a a a 是复数常数,n ∈N*),若有1n +个两两不同的复数(0,1,2,,)i t i n =使得()i f t 是定值(0,1,2,,)i n =,则110n n a a a -====.证明 设()i f t 是定值0b (0,1,2,,)i n =.在多项式恒等定理中令110n n b b b -====,得多项式()f x 与()g x 恒等,所以110n n a a a -====. 推论2 设多项式1010(),()(nn n n f x a x a x a g x b x b x b=+++=+++其中1010,,,;,,,n n a a a b b b 是复数常数,n ∈N*),若有1n +个两两不同的复数(0,1,2,,)i t i n =使得()()i i f t g t =常数(0,1,2,,)i n λ=,则(0,1,2,,)j j a b j n λ==.证明 在多项式恒等定理中令()g x 为这里的()g x λ,便可获证. 1 湖南理科卷高考题 1 (2012·湖南·理·21)在直角坐标系xoy 中,曲线1C 上的点均在222:(5)9C x y -+=外,且对1C 上任意一点M M ,到直线2x =-的距离等于该点与圆2C 上点的距离的最小值.(I)求曲线1C 的方程;(II)设000(,)(3)P x y y ≠±为圆2C 外一点,过P 作圆2C 的两条切线,分别于曲线1C 相交于点,A B 和,C D .证明:当P 在直线4x =-上运动时,四点,,,A B C D 的纵坐标之积为定值.下面给出这道高考题的一般情形.定理 1 在平面直角坐标系xoy 中,动点P 在定直线x h =上,过点P 能作定圆222:()(0)x p y r r Ω-+=>的两条不同切线(且切线的斜率存在),且分别与定抛物线2:4(0)y px p Γ=>交于点,A B 和,C D (这四个点互不相同),则这四个点的纵坐标之积为定值的充要条件是222p r h =+,且定值为2216p h .证明 设点0(,)P h y ,过点P 作定圆Ω的切线斜率是k ,得切线的方程是0()y y k x h -=-,即00kx y y kh -+-=,可得r =2222200[()]2()0p h r k p h y k y r --+-+-=设切线,PAB PCD 的斜率分别为12,k k ,得2200121222222(),()()p h y r y k k k k r p h r p h --+==---- ① 得切线PAB 的方程是01()y y k x h -=-,即101y k h y x k +-=.把它代入抛物线24y p x =,得210144()0k y py p y k h -+-=0114()A B p y k h y y k -=同理 0224()C D p y k h y y k -=再由①,得222010*********()()1616[()]A B C D y k h y k h yy y y y p p h y h k k k k k k ⎧⎫--=⋅=+-+⎨⎬⎩⎭2222222220()16r p h r p p r y r ⎡⎤--=+-⎢⎥-⎣⎦再由推论2中0λ=时的情形可得欲证.2 江西理科卷高考题 2 (2012·江西·理·20)已知三点(0,0),(2,1),(2,1)O A B -,曲线C 上任意一点(,)M x y 满足()2MA MB OM OA OB +=⋅++.(1)求曲线C 的方程;(2)动点000(,)(22)Q x y x -<<在曲线C 上,曲线C 在点Q 处的切线为l .问:是否存在定点(0,)(0)P t t <,使得l 与,PA PB 都相交,交点分别为,D E ,且QAB ∆与PDE ∆的面积之比是常数?若存在,求t 的值.若不存在,说明理由.下面给出这道高考题第(2)问的一般情形.定理2 设定点,A B 在定抛物线2:2(0)x py p Γ=>上且关于y 轴对称,点Q 是抛物线弧AB 上的任意一点(但不是端点),则存在定点(0,)(0)P t t <使得Γ在点Q 处的切线l 与直线,PA PB 都相交(设交点分别为,D E )且PDE ∆与QAB ∆的面积之比是定值λ的充要条件是t 为点A 的纵坐标的相反数(且定值12λ=). 证明如图1,可设222000(2,2),(2,2)(0),(2,2)()A pa pa B pa pa a Q px pxa x a ->-<<.图1可求得切线200:22l y x x px =-,切线l 与y 轴的交点20(0,2)C p x -,直线2222::22t pa pa tPA y x t PB y x t pa pa--=+=+,.若220pa t -<<,得2222t p aa a pa--<<-,所以存在02(2,2)x a a ∈-,使得20222t pa x pa-=,即//l PA . 若22t pa ≤-,得2202222222t pa pa ta x a pa pa--≤-<<≤,PA l PB k k k <<,所以l 与直线,PA PB 都相交.即切线l 与直线,PA PB 都相交的充要条件是22t pa ≤-.由202,t pa a x a ≤--<<,得22002,2t px PC px t ≤-=--.当22t pa ≤-时,可求得切线l 与直线,PA PB 的交点,D E 的横坐标分别为22220022004242,2442D E p ax pat p ax patx x pa pax t pax t pa++==+-+- 由202,t pa a x a ≤--<<,得2220020,420t px p ax pat +<+<,还有22202424()20pa pax t pa pa a pa +->+⋅-+= 2220424220pax t pa pa a pa pa +-<⋅--=所以0,0D E x x <>,由此得22202222202(2)(2)1()216(2)PDEE D pa t pa px t S PC x x p a x pa t ∆-+=-==-- 222220022()4()QAB S pa p a x p a a x ∆=⋅-=-2220222222200(2)22()[16(2)]PDE QAB px t S pa tS p x a p a x pa t λ∆∆+-==⋅--- 224222220022242422222200161642816[16(2)](2)p a x pa tx a t pa tpa p a x p a pa t x a pa t ++-=⋅-+-+-由推论2,得λ是定值224222222221616(2)24(2)pa t p a pa t t pa a t a pa t ⎫⎧-=+-⎪⎪⇔⇔=-⎨⎬=-⎪⎪⎩⎭从而可得欲证成立.3 上海理科卷高考题3 (2012·上海·理·22)在平面直角坐标系xOy 中,已知双曲线221:21C x y -=.(1)过1C 的左顶点引1C 的一条渐近线的平行线,求该直线与另一条渐近线及x 轴围成的三角形的面积;(2)设斜率为1的直线l 交1C 于P Q 、两点,若l 与圆22+=1x y 相切,求证:OP OQ ⊥;(3)设椭圆222:41C x y +=,若M N 、分别是12C C 、上的动点,且OM ON ⊥,求证:O 到直线MN 的距离是定值.(参考答案:(1)8;(2)略;(3)可证定值为3.)高考题3(3)的一般情形是: 定理3 在平面直角坐标系xOy 中,点M N 、分别是曲线221112211:1(0,0)x y C a b a b +=>>与双曲线222222222:1(0,0)x y C a b a b -=>>上的动点,且OM ON ⊥,则点O 到直线MN 的距离是定值的充要条件是222211221111a b a b -=+,且定值.证明 可设11223(cos ,sin )(02),(sec ,tan )02,22M a b N a b ππαααπβββπβ⎛⎫≤<≤<≠⎪⎝⎭且,所以12121212cos 0cos sin sin 0sin sin a a OM ON OM ON a a b b b b αααββα⊥⇔⋅=⇔+=⇔=-设点O 到直线MN 的距离是d ,得2222222221122222222222222221122sin (cos sin )cos cos sin cos sin cos cos a b a b OM ON d a b OM ON a b βααβββααββ⎛⎫++ ⎪⋅⎝⎭==++++22222221122222222221122(cos sin )(sin )(cos sin )cos sin a b a b a b a b ααβααββ++=+++ 22222212112122222221212112121cos (cos sin )sin cos cos (cos sin )1sin sin a a a b a b a a a a a b a b b b αααααααααα⎡⎤⎛⎫++⎢⎥⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦=⎡⎤⎛⎫⎛⎫+-++⎢⎥ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦2222222222222211111222222222222222222222121212122212(cos sin )()sin sin cos ()sin a b a b b a a a b a b b b a a a a b b a b a a αααααα+-+==⋅+-++- 由推论2,得d 为定值2221112222222212122212b a a a a b b a b a a -⇔=+- 222222222222212122112121222211221111a b b a a b a b b a a b a b a b ⇔-=+⇔-=+ 从而可得欲证. 定理4 在平面直角坐标系xOy 中,点M N 、分别是曲线221112211:1(0,0)x y C a b a b +=>>与双曲线222222222:1(0,0)y x C a b a b -=>>上的动点,且OM ON ⊥,则点O 到直线MN 的距离是定值的充要条件是222211221111b a a b -=+,且定值.证明 可设11223(cos ,sin )(02),(tan ,sec )02,22M a b N b a ππαααπβββπβ⎛⎫≤<≤<≠⎪⎝⎭且,所以2112sin 0sin cos a b OM ON OM ON a b αβα⊥⇔⋅=⇔⇔=-设点O 到直线MN 的距离是d ,得2222222221122222222222222221122sin (cos sin )cos cos sin cos sin cos cos a b a b OM ON d a b OM ON a b βααβββααββ⎛⎫++ ⎪⋅⎝⎭===++++22222221112122222222121112121sin (cos sin )cos sin sin (cos sin )1cos cos a b a b a a a b a b a b a a b a αααααααααα⎡⎤⎛⎫++⎢⎥⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦=⎡⎤⎛⎫⎛⎫+-++⎢⎥ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦ 2222222222222211111222222222222222222222122112211222(cos sin )()sin cos sin ()sin a b a b a b a a b a b a b a b a b a b a b a b αααααα+--==⋅+-+-- ……从而可得欲证. 4 福建卷高考题4 (2012·福建·文·21) 如图2,等边三角形OAB的边长为顶点均在抛物线2:2(0)E x py p =>上.(I)求抛物线E 的方程;(II)设动直线l 与抛物线E 相切于点P ,与直线1y =-相交于点Q .证明以PQ 为直径的圆恒过y 轴上某定点.图2(参考答案:(I)24x y =;(II)以PQ 为直径的圆恒过y 轴上的定点(0,1).)高考题5 (2012·福建·理·19)如图3,椭圆2222:1(0)x y E a b a b+=>>的左焦点为1F ,右焦点为2F ,离心率12e =.过1F 的直线交椭圆于A B 、两点,且2ABF ∆的周长为8. (I)求椭圆E 的方程.(II)设动直线:l y kx m =+与椭圆E 有且只有一个公共点P ,且与直线4x =相交于点Q .试探究:在坐标平面内是否存在定点M ,使得以PQ 为直径的圆恒过点M ?若存在,求出点M 的坐标;若不存在,说明理由.图3(参考答案:(I)22143x y +=;(II)在坐标平面内是否存在定点M ,使得以PQ 为直径的圆恒过点M ,且点M 的坐标是(1,0).)笔者得到了这两道高考题的一般情形.定理5 设动直线p 与圆锥曲线Γ相切于点P ,与Γ的一条准线l 交于点Q ,则以PQ 为直径的圆恒过定点,且该定点就是Γ的与准线l 对应的焦点F .证明 (1)先证抛物线的情形.可不防设2:2(0)x py p Γ=>,得:,0,22p p l y F ⎛⎫=-⎪⎝⎭.又可设2(2,2)(P pt pt t ∈R ). 由Γ的方程22x y p=,得2,2x ptx y y t p =''==,所以切线p 的方程是222(2)y pt t x pt -=-可求得切线p 与条准线l 的交点24,42pt p p Q t ⎛⎫--⎪⎝⎭. 若以PQ 为直径的圆恒过定点M ,可设(2,2)M pu pv ,其充要条件是0MP MQ ⋅=,即224(22,22)2,2042pt p ppt pu pt pv pu pv t ⎛⎫---⋅---= ⎪⎝⎭()22(,)481,280t u t v t tu t tv --⋅-+++=3222(82)4(8821)0v t ut u v v t u -+-++--=因为t ∈R 时该式恒成立,所以由多项式恒等定理,得2282488210v u u v v u -==++-==10,4u v ==得点0,2p M ⎛⎫ ⎪⎝⎭. 所以以PQ 为直径的圆恒过定点,且该定点就是Γ的焦点0,2p F ⎛⎫ ⎪⎝⎭. (2)再证椭圆的情形.可不防设2222:1(0)x y a b a b Γ+=>>,2:,(,0)(a l x F c c c==.又可设(c o s ,s i n )(0P a b θθθπ<<.可以只考虑上半椭圆:yΓ=c o s cos sin x a b y y a θθθ=''==-,所以切线p 的方程是cos sin (cos )sin b y b x a a θθθθ-=--可求得切线p 与一条准线l 的交点2cos ,sin a bc ab Q c c θθ⎛⎫- ⎪⎝⎭. 若以PQ 为直径的圆恒过定点M ,可设(,)M u v ,其充要条件是0MP MQ ⋅=,即2cos (cos ,sin ),0sin a bc ab a u b v u v c c θθθθ⎛⎫---⋅--= ⎪⎝⎭2(cos ,sin )(sin sin ,cos sin )0a u b v a cu bc ab cv θθθθθθ--⋅---= ②因为该式在0θπ<<时恒成立,所以左边在0θ→时的极限为0,得0v =,所以2(cos ,sin )(sin sin ,cos )0a u b a cu bc ab θθθθθ-⋅--=由2πθ=时该式成立,得u c =或2b c .当u c =时,可以验证②式在0θπ<<时恒成立.当2b u c =时,可得②式的左边为221()sin 22a cb θ-,所以①式在0θπ<<时恒成立b c ⇔=,此时也有u c =.所以以PQ 为直径的圆恒过定点,且该定点就是Γ的与准线l 对应的焦点(,0)F c . (3)再证双曲线的情形.可不防设2222:1(0,0)x y a b a b Γ-=>>,2:,(,0)(a l x F c c c==.又可设3(sec ,tan )0,,22P a b ππθθθπ⎛⎫⎛⎫⎛⎫∈⋃ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭.可以只考虑x轴上方的双曲线:y Γ=,得se csin x a b y y a θθ=''==,所以切线p 的方程是 tan (sec )sin by b x a a θθθ-=-可求得切线p 与一条准线l 的交点2cos ,sin a ab bc Q c c θθ⎛⎫- ⎪⎝⎭. 若以PQ 为直径的圆恒过定点M ,可设(,)M u v ,其充要条件是0MP MQ ⋅=,即2cos (sec ,tan ),0sin a ab bc a u b v u v c c θθθθ⎛⎫---⋅--= ⎪⎝⎭2(cos ,sin cos )(sin sin ,cos sin )0a u b v a cu ab bc cv θθθθθθθ--⋅---= ③因为该式在30,,22ππθπ⎛⎫⎛⎫∈⋃ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭时恒成立,所以左边在0θ→时的极限为0,得0v =,所以2(cos ,sin )(sin sin ,cos )0a u b a cu ab bc θθθθθ-⋅--=因为该式在30,,22ππθπ⎛⎫⎛⎫∈⋃ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭时恒成立,所以左边在2πθ→时的极限为0,得u c =.还可验证当,0u c v ==时,③式恒成立.所以以PQ 为直径的圆恒过定点,且该定点就是Γ的与准线l 对应的焦点(,0)F c .用排除法简解2015年高考全国卷I 理科第12题高考题 (2015年高考全国卷I 理科第12题)设函数f (x )=e x (2x -1)-ax +a ,其中a <1,若存在唯一的整数x 0使得f (x 0)<0,则a 的取值范围是( )A.3,12e ⎡⎫-⎪⎢⎣⎭ B.33,2e 4⎡⎫-⎪⎢⎣⎭C.33,2e 4⎡⎫⎪⎢⎣⎭D.3,12e ⎡⎫⎪⎢⎣⎭解法1 (数形结合法)D.令g (x )=e x (2x -1),得g ′(x )=e x (2x +1).由g ′(x )>0得x >-12,由g ′(x )<0得x <-12,所以函数g (x )在11,,,22⎛⎫⎛⎫-∞-+∞ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭上分别是减函数、增函数.又函数g (x )在x <12时g (x )<0,在x >12时g (x )>0,所以其大致图象如图1所示.图1直线y =ax -a 过点(1,0).若a ≤0,则f (x )<0的整数解有无穷多个,因此只能a >0. 结合函数图象可知,存在唯一的整数x 0,使得f (x 0)<0,即存在唯一的整数x 0,使得点(x 0,ax 0-a )在点(x 0,g (x 0))的上方,得x 0只能是0,所以实数a 应满足⎩⎪⎨⎪⎧f (-1)≥0,f (0)<0,f (1)≥0,即⎩⎪⎨⎪⎧-3e -1+2a ≥0,-1+a <0,e ≥0,解得32e≤a <1.即实数a 的取值范围是3,12e ⎡⎫⎪⎢⎣⎭.解法2 (分离常数法)D.令1+=t x 后,得题设即关于t 的不等式)0(1)e (21≠<++t at t t 有唯一的整数解.若0t >,由a <1,可得1(21)e (21)e t t t t at ++>+>>所以题设即关于t 的不等式1(21)e(0)t t at t ++<<即1(21)e (0)t t a t t++><有唯一的整数解,也即关于t 的不等式1(21)e (1)t t a t t++>≤-有唯一的整数解. 设1(21)e ()(1)t t g t t t ++=≤-,得12e ()(1)(21)(1)t g t t t t t+'=+-≤-,所以函数)(t g 在(,1]-∞-上是增函数,得最大值为(1)1g -=.又lim ()0,(1)1t g t g →-∞=-=,由此可作出函数)(t g 的图象如图2所示:图2注意到图象()y g t =过点32,2e B ⎛⎫- ⎪⎝⎭且1<a ,所以由图2可得: 当32ea <时,满足()g t a >的整数t 有2,1--,所以此时不满足题意. 当1e23<≤a 时,满足()g t a >的整数t 只有1-,所以此时满足题意. 得所求a 的取值范围是3,12e ⎡⎫⎪⎢⎣⎭. 解法3 (排除法)D.当0a =时,不等式f (x )<0即e x (2x -1)<0也即12x <,它有无数个整数解,不满足题设.由此可排除选项A,B.令g (x )=e x (2x -1),得g ′(x )=e x (2x +1).由g ′(x )>0得x >-12,由g ′(x )<0得x <-12,所以函数g (x )在11,,,22⎛⎫⎛⎫-∞--+∞ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭上分别是减函数、增函数.又g ′(0)=1,所以可得曲线()y g x =在点(0,1)-处的切线为1y x =-,如图3所示.图3所以当a <1且1a →时满足题设(此时满足题设的唯一整数x 0=0).由此可排除选项C. 所以选D.注 小题不大做,还是解法3(排除法)简洁.本题对函数与方程思想、数形结合思想、分类讨论思想都有所考查.例谈用验证法解题——2010年高考数学安徽卷理科第20题的另解题1 解方程:(1)2121+=+x x ;(2)c c x x 11-=-;(3)c c x x 11+=+. 解 (1)容易观察出212,=x 均是该方程的解.按常规方法解此方程时,先去分母得到一元二次方程,该一元二次方程最多两个解,再检验(舍去使原方程中分母为零的解),所以原方程最多有两个解.而已经找到了原方程的两个解212,=x ,所以这两个解就是原方程的所有解. (2)同理,可得原方程的所有解是cc x 1-=,. (3)容易观察出cc x 1,=均是该方程的解.同上得原方程最多有两个解,而已经找到了原方程的两个解cc x 1,=(因为对于任意的非零实数c ,c 和c 1都是原方程的解,所以应当把c 和c1理解成原方程的两个解),所以这两个解就是原方程的所有解.题2 解方程22=+++x x x .解 设函数2)(+++=x x x x f ,易知它是增函数,所以方程2)(=x f 至多有一个根(当2在函数)(x f 的值域中时有一个根,否则没有根),……所以原方程的根是2=x .题3 已知1tan ,51cos sin ->=+ααα,求αtan . 解 由⎪⎩⎪⎨⎧=+=+1cos sin 51cos sin 22αααα及“勾三股四弦五”可以猜出该方程组有两组解:⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-==53cos 54sin αα 或 ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-=54c o s 53s i n αα 该方程组即⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-=1sin 51sin sin 51cos 22αααα 因为关于αsin 的一元二次方程1sin 51sin 22=⎪⎭⎫⎝⎛-+αα最多有两个解,所以该方程组也最多有两组解,......所以上面猜出的两组解就是该方程组的全部解, (4)3tan -=α. 题4]1[ (2007年高考陕西卷理科第22(1)题)已知各项全不为零的数列}{k a 的前k 项和为k S ,且∈=+k a a S k k k (211N*),其中11=a ,求数列}{k a 的通项公式. 解 由题设得kk k k k a a a a a S a )(22211+++==+ ,所以当k a a a ,,,21 确定时,1+k a 也唯一确定.所以由11=a 知,数列}{k a 是唯一确定的.可以观察出k a k =满足题设的所有条件,所以数列{}k 是满足题设的唯一数列,得k a k =.另解 (2),2)()((211111k k k kk k k k k k k k S S S S S k S S S S a a S +-=≥--==-++-+因为)2)(01≥≠=--k a S S k k k ①由题设得3,121==S S ,再由①知{}k S 是唯一确定的数列⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎩⎨⎧≥-==-2,1,11k S S k S a k k k .再同上得k a k =.题5]1[ (2005年高考江苏卷第23(1)(2)题)设数列}{n a 的前n 项和为n S ,已知11,6,1321===a a a ,且∈+=+--+n B An S n S n n n ()25()85(1N*),其中B A ,为常数.(1)求A 与B 的值;(2)证明数列}{n a 为等差数列;解 (1)8,20-=-=B A . (2) ∈-+--+=+n n n S n n S n n (8582085251N*),11=S ②所以{}n S 是唯一确定的数列,}{n a 也是唯一确定的数列.又由11,6,1321===a a a 知,若}{n a 为等差数列,则45-=n a n ,于是)35(21-=n n S n . 容易验证)35(21-=n n S n 满足②,所以题中的45),35(21-=-=n a n n S n n ,}{n a 为等差数.题6]2[ 已知数列}{n a 满足nn a a a n n ++==+2111,21,求n a ; 解 首先,由首项211=a 及递推关系nn a a n n ++=+211知,满足题意的数列}{n a 是唯一确定的.所以,若能找到一个数列满足该题目的所有条件,则该数列的通项公式就是所求的答案.易得⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=+-=+=-+n k n k n n n n a a n n 111111121,即nk a n1-=(k 是常数)满足递推关系n n a a n n ++=+211,再由211=a ,得n a n123-=满足题目的所有条件,所以本题的答案就是na n 123-=.题7]2[ 已知数列}{n a 满足n n a n n a a 1,3211+==+,求n a . 解 易知本题的答案是是唯一确定的,所以只需寻求一个数列满足该题目的所有条件.易得k nk n kn n a a n n (111+=+=+是非零常数),即n k a n =满足递推关系n n a n na 11+=+,再由321=a ,得n a n 32=满足题目的所有条件,所以本题的答案就是na n 32=.注 因为绝大部分求数列通项公式的题目答案都是唯一的,所以只要能观察或求出满足所有题设的一个通项公式,则该通项公式就是所求的唯一答案.对于要求解的问题Ω,若能证明它最多有n n (是确定的正整数)个解,又找出了它的n 个解n ωωω,,,21 ,则这n 个解就是该问题的所有解.这就是本文要阐述的用验证法解题.下面再用这种方法解答一道高考题:题8 (2010·安徽·理·20)设数列 ,,,,21n a a a 中的每一项都不为0.证明{}n a 为等差数列的充分必要条件是:对任何∈n N*,都有1113221111++=+++n n n a a na a a a a a .证明 先证必要性.若数列{}n a 是公差为d 的等差数列: 当0=d 时,易得欲证成立.当0≠d 时,有⎪⎪⎭⎫⎝⎛-++-+-=++++++1132232112132211111n n n n n n a a a a a a a a a a a a d a a a a a a 111111111322111111111111+++++=-⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=n n n n n n a a na a a a d a a d a a a a a a d再证充分性.只需对)3(≥n n 用数学归纳法证明加强的结论:若),,3,2(1111113221n i a a ia a a a a a i i i ==+++++恒成立,则n a a a ,,,21 成等差数列,且na a n 1≠. 当3=n 时成立:当2=i 时,得2313132212,211a a a a a a a a a =+=+,所以321,,a a a 成等差数列,还可证313a a ≠(因为由313a a =可得023131313334=-=--+=+=a a a a a d a a ,而由3=i 时成立立知)04≠a .假设kn ,,4,3 =时成立:即ka a a ,,,21 成等差数列,且ka a a a a a k 11413,,4,3≠≠≠. 由k i ,,3,2 =时均成立及kaa a a a a k 11413,,4,3≠≠≠知,当21,a a 确定时,数列121,,,+n a a a 也是确定的,而由必要性的证明知,由21,a a 确定的等差数列121,,,+n a a a 满足题设,所以由题设及21,a a 确定的数列就是这个等差数列,即121,,,+n a a a 成等差数列,同上还可证111+≠+k a a k ,即1+=k n 时成立.所以要证结论成立,得充分性成立.参考文献1 甘志国.例谈用验证法求数列通项[J].中学数学月刊,2008(3):462 甘志国著.初等数学研究(II)上[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2009.416-417用排除法简解2015年高考全国卷I 理科第12题高考题 (2015年高考全国卷I 理科第12题)设函数f (x )=e x (2x -1)-ax +a ,其中a <1,若存在唯一的整数x 0使得f (x 0)<0,则a 的取值范围是( )A.3,12e ⎡⎫-⎪⎢⎣⎭ B.33,2e 4⎡⎫-⎪⎢⎣⎭C.33,2e 4⎡⎫⎪⎢⎣⎭D.3,12e ⎡⎫⎪⎢⎣⎭解法1 (数形结合法)D.令g (x )=e x (2x -1),得g ′(x )=e x (2x +1).由g ′(x )>0得x >-12,由g ′(x )<0得x <-12,所以函数g (x )在11,,,22⎛⎫⎛⎫-∞-+∞ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭上分别是减函数、增函数. 又函数g (x )在x <12时g (x )<0,在x >12时g (x )>0,所以其大致图象如图1所示.图1直线y =ax -a 过点(1,0).若a ≤0,则f (x )<0的整数解有无穷多个,因此只能a >0. 结合函数图象可知,存在唯一的整数x 0,使得f (x 0)<0,即存在唯一的整数x 0,使得点(x 0,ax 0-a )在点(x 0,g (x 0))的上方,得x 0只能是0,所以实数a 应满足⎩⎪⎨⎪⎧f (-1)≥0,f (0)<0,f (1)≥0,即⎩⎪⎨⎪⎧-3e -1+2a ≥0,-1+a <0,e ≥0,解得32e≤a <1.即实数a 的取值范围是3,12e ⎡⎫⎪⎢⎣⎭.解法2 (分离常数法)D.令1+=t x 后,得题设即关于t 的不等式)0(1)e (21≠<++t at t t 有唯一的整数解.若0t >,由a <1,可得1(21)e (21)e t t t t at ++>+>>所以题设即关于t 的不等式1(21)e(0)t t at t ++<<即1(21)e (0)t t a t t++><有唯一的整数解,也即关于t 的不等式1(21)e (1)t t a t t++>≤-有唯一的整数解. 设1(21)e ()(1)t t g t t t ++=≤-,得12e ()(1)(21)(1)t g t t t t t+'=+-≤-,所以函数)(t g 在(,1]-∞-上是增函数,得最大值为(1)1g -=.又lim ()0,(1)1t g t g →-∞=-=,由此可作出函数)(t g 的图象如图2所示:图2注意到图象()y g t =过点32,2e B ⎛⎫- ⎪⎝⎭且1<a ,所以由图2可得: 当32ea <时,满足()g t a >的整数t 有2,1--,所以此时不满足题意. 当1e23<≤a 时,满足()g t a >的整数t 只有1-,所以此时满足题意. 得所求a 的取值范围是3,12e ⎡⎫⎪⎢⎣⎭. 解法3 (排除法)D.当0a =时,不等式f (x )<0即e x (2x -1)<0也即12x <,它有无数个整数解,不满足题设.由此可排除选项A,B.令g (x )=e x (2x -1),得g ′(x )=e x (2x +1).由g ′(x )>0得x >-12,由g ′(x )<0得x <-12,所以函数g (x )在11,,,22⎛⎫⎛⎫-∞--+∞ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭上分别是减函数、增函数.又g ′(0)=1,所以可得曲线()y g x =在点(0,1)-处的切线为1y x =-,如图3所示.图3a 时满足题设(此时满足题设的唯一整数x0=0).由此可排除选项C.所以当a<1且1所以选D.注小题不大做,还是解法3(排除法)简洁.本题对函数与方程思想、数形结合思想、分类讨论思想都有所考查.。