【创新设计】2014高考数学一轮复习 限时集训(五十七)直线与圆锥曲线 理 新人教A版
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圆锥曲线的综合问题(文视情况[知识能否忆起]1.直线与圆锥曲线的位置关系判定直线与圆锥曲线的位置关系时,通常是将直线方程与曲线方程联立,消去变量y (或x )得关于变量x (或y )的方程:ax 2+bx +c =0(或ay 2+by +c =0).若a ≠0,可考虑一元二次方程的判别式Δ,有: Δ>0⇔直线与圆锥曲线相交; Δ=0⇔直线与圆锥曲线相切; Δ<0⇔直线与圆锥曲线相离.若a =0且b ≠0,则直线与圆锥曲线相交,且有一个交点. 2.圆锥曲线的弦长问题设直线l 与圆锥曲线C 相交于A 、B 两点,A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则弦长|AB |=1+k 2|x 1-x 2|或1+1k2|y 1-y 2|. [小题能否全取]1.(教材习题改编)与椭圆x 212+y 216=1焦点相同,离心率互为倒数的双曲线方程是( )A .y 2-x 23=1 B.y 23-x 2=1C.34x 2-38y 2=1D.34y 2-38x 2=1 解析:选A 设双曲线方程为y 2a 2-x 2b2=1(a >0,b >0),则⎩⎪⎨⎪⎧a 2+b 2=c 2,ca =2,c =2,得a =1,b = 3.故双曲线方程为y 2-x 23=1.2.(教材习题改编)直线y =kx -k +1与椭圆x 29+y 24=1的位置关系是( )A .相交B .相切C .相离D .不确定解析:选A 由于直线y =kx -k +1=k (x -1)+1过定点(1,1),而(1,1)在椭圆内,故直线与椭圆必相交.3.过点(0,1)作直线,使它与抛物线y 2=4x 仅有一个公共点,这样的直线有( ) A .1条 B .2条 C .3条D .4条解析:选C 结合图形分析可知,满足题意的直线共有3条:直线x =0,过点(0,1)且平行于x 轴的直线以及过点(0,1)且与抛物线相切的直线(非直线x =0).4.过椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左顶点A 且斜率为1的直线与椭圆的另一个交点为M ,与y 轴的交点为B ,若|AM |=|MB |,则该椭圆的离心率为________.解析:由题意知A 点的坐标为(-a,0),l 的方程为y =x +a ,所以B 点的坐标为(0,a ),故M 点的坐标为⎝⎛⎭⎫-a 2,a 2,代入椭圆方程得a 2=3b 2,则c 2=2b 2,则c 2a 2=23,故e =63. 答案:635.已知双曲线方程是x 2-y 22=1,过定点P (2,1)作直线交双曲线于P 1,P 2两点,并使P (2,1)为P 1P 2的中点,则此直线方程是________________.解析:设点P 1(x 1,y 1),P 2(x 2,y 2),则由x 21-y 212=1,x 22-y 222=1,得k =y 2-y 1x 2-x 1=2(x 2+x 1)y 2+y 1=2×42=4,从而所求方程为4x -y -7=0.将此直线方程与双曲线方程联立得14x 2-56x +51=0,Δ>0,故此直线满足条件.答案:4x -y -7=01.直线与圆锥曲线的位置关系,主要涉及弦长、弦中点、对称、参数的取值范围、求曲线方程等问题.解题中要充分重视根与系数的关系和判别式的应用.2.当直线与圆锥曲线相交时:涉及弦长问题,常用“根与系数的关系”设而不求计算弦长(即应用弦长公式);涉及弦的中点问题,常用“点差法”设而不求,将弦所在直线的斜率、弦的中点坐标联系起来,相互转化.同时还应充分挖掘题目中的隐含条件,寻找量与量间的关系灵活转化,往往就能事半功倍.解题的主要规律可以概括为“联立方程求交点,韦达定理求弦长,根的分布找范围,曲线定义不能忘”.典题导入[例1] (2012·北京高考)已知椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的一个顶点为A (2,0),离心率为22.直线y =k (x -1)与椭圆C 交于不同的两点M ,N .(1)求椭圆C 的方程; (2)当△AMN 的面积为103时,求k 的值. [自主解答] (1)由题意得⎩⎪⎨⎪⎧a =2,c a =22,a 2=b 2+c 2,解得b =2,所以椭圆C 的方程为x 24+y 22=1.(2)由⎩⎪⎨⎪⎧y =k (x -1),x 24+y 22=1,得(1+2k 2)x 2-4k 2x +2k 2-4=0.设点M ,N 的坐标分别为(x 1,y 1),(x 2,y 2),则 y 1=k (x 1-1),y 2=k (x 2-1),x 1+x 2=4k 21+2k 2,x 1x 2=2k 2-41+2k 2,所以|MN |=(x 2-x 1)2+(y 2-y 1)2 =(1+k 2)[(x 1+x 2)2-4x 1x 2] =2(1+k 2)(4+6k 2)1+2k 2.又因为点A (2,0)到直线y =k (x -1)的距离d =|k |1+k 2, 所以△AMN 的面积为 S =12|MN |· d =|k |4+6k 21+2k 2. 由|k |4+6k 21+2k2=103,解得k =±1. 由题悟法研究直线与圆锥曲线的位置关系时,一般转化为研究其直线方程与圆锥方程组成的方程组解的个数,但对于选择、填空题也可以利用几何条件,用数形结合的方法求解.以题试法1.(2012·信阳模拟)设抛物线y 2=8x 的准线与x 轴交于点Q ,若过点Q 的直线l 与抛物线有公共点,则直线l 的斜率的取值范围是( )A.⎣⎡⎦⎤-12,12 B .[-2,2] C .[-1,1]D .[-4,4]解析:选C 易知抛物线y 2=8x 的准线x =-2与x 轴的交点为Q (-2,0),于是,可设过点Q (-2,0)的直线l 的方程为y =k (x +2)(由题可知k 是存在的),联立⎩⎪⎨⎪⎧y 2=8x ,y =k (x +2)⇒k 2x 2+(4k 2-8)x +4k 2=0.当k =0时,易知符合题意;当k ≠0时,其判别式为Δ=(4k 2-8)2-16k 4=-64k 2+64≥0, 可解得-1≤k ≤1.典题导入[例2] (2012·浙江高考)如图,椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的离心率为12,其左焦点到点P (2,1)的距离为10.不过原点O 的直线l 与C相交于A ,B 两点,且线段AB 被直线OP 平分.(1)求椭圆C 的方程;(2)求△ABP 面积取最大值时直线l 的方程.[自主解答] (1)设椭圆左焦点为F (-c,0),则由题意得⎩⎪⎨⎪⎧(2+c )2+1=10,c a =12,得⎩⎪⎨⎪⎧c =1,a =2. 所以椭圆方程为x 24+y 23=1.(2)设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),线段AB 的中点为M .当直线AB 与x 轴垂直时,直线AB 的方程为x =0,与不过原点的条件不符,舍去.故可设直线AB 的方程为y =kx +m (m ≠0),由⎩⎪⎨⎪⎧y =kx +m ,3x 2+4y 2=12消去y ,整理得 (3+4k 2)x 2+8kmx +4m 2-12=0, ① 则Δ=64k 2m 2-4(3+4k 2)(4m 2-12)>0,⎩⎪⎨⎪⎧x 1+x 2=-8km 3+4k 2,x 1x 2=4m 2-123+4k 2.所以线段AB 的中点为M ⎝⎛⎭⎫-4km 3+4k 2,3m3+4k 2.因为M 在直线OP :y =12x 上,所以3m3+4k 2=-2km 3+4k 2. 得m =0(舍去)或k =-32.此时方程①为3x 2-3mx +m 2-3=0,则 Δ=3(12-m 2)>0,⎩⎪⎨⎪⎧x 1+x 2=m ,x 1x 2=m 2-33.所以|AB |=1+k 2·|x 1-x 2|=396·12-m 2, 设点P 到直线AB 的距离为d ,则 d =|8-2m |32+22=2|m -4|13. 设△ABP 的面积为S ,则 S =12|AB |·d =36·(m -4)2(12-m 2). 其中m ∈(-23,0)∪(0,23).令u (m )=(12-m 2)(m -4)2,m ∈[-23,2 3 ],u ′(m )=-4(m -4)(m 2-2m -6)=-4(m -4)(m -1-7)(m -1+7). 所以当且仅当m =1-7时,u (m )取到最大值. 故当且仅当m =1-7时,S 取到最大值. 综上,所求直线l 的方程为3x +2y +27-2=0.由题悟法1.解决圆锥曲线的最值与范围问题常见的解法有两种:几何法和代数法.(1)若题目的条件和结论能明显体现几何特征和意义,则考虑利用图形性质来解决,这就是几何法;(2)若题目的条件和结论能体现一种明确的函数关系,则可首先建立起目标函数,再求这个函数的最值,这就是代数法.2.在利用代数法解决最值与范围问题时常从以下五个方面考虑: (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,解这类问题的核心是在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.以题试法2.(2012·东莞模拟)已知抛物线y 2=2px (p ≠0)上存在关于直线x +y =1对称的相异两点,则实数p 的取值范围为( )A.⎝⎛⎭⎫-23,0 B.⎝⎛⎭⎫0,23 C.⎝⎛⎭⎫-32,0D.⎝⎛⎭⎫0,32 解析:选B 设抛物线上关于直线x +y =1对称的两点是M (x 1,y 1)、N (x 2,y 2),设直线MN 的方程为y =x +b .将y =x +b 代入抛物线方程,得x 2+(2b -2p )x +b 2=0,则x 1+x 2=2p -2b ,y 1+y 2=(x 1+x 2)+2b =2p ,则MN 的中点P 的坐标为(p -b ,p ).因为点P 在直线x +y =1上,所以2p -b =1,即b =2p -1.又Δ=(2b -2p )2-4b 2=4p 2-8bp >0,将b =2p -1代入得4p 2-8p (2p -1)>0,即3p 2-2p <0,解得0<p <23.典题导入[例3] (2012·辽宁高考)如图,椭圆C0:x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0,a ,b 为常数),动圆C 1:x 2+y 2=t 21,b <t 1<a .点A 1,A 2分别为C 0的左,右顶点,C 1与C 0相交于A ,B ,C ,D 四点.(1)求直线AA 1与直线A 2B 交点M 的轨迹方程;(2)设动圆C 2:x 2+y 2=t 22与C 0相交于A ′,B ′,C ′,D ′四点,其中b <t 2<a ,t 1≠t 2.若矩形ABCD 与矩形A ′B ′C ′D ′的面积相等,证明:t 21+t 22为定值.[自主解答] (1)设 A (x 1,y 1),B (x 1,-y 1),又知A 1(-a,0),A 2(a,0),则直线A 1A 的方程为y =y 1x 1+a(x +a ),①直线A 2B 的方程为y =-y 1x 1-a (x -a ).②由①②得y 2=-y 21x 21-a2(x 2-a 2).③由点A (x 1,y 1)在椭圆C 0上,故x 21a 2+y 21b2=1.从而y 21=b2⎝⎛⎭⎫1-x 21a 2,代入③得x 2a 2-y 2b2=1(x <-a ,y <0). (2)证明:设A ′(x 2,y 2),由矩形ABCD 与矩形A ′B ′C ′D ′的面积相等,得4|x 1||y 1|=4|x 2|·|y 2|,故x 21y 21=x 22y 22.因为点A ,A ′均在椭圆上,所以 b 2x 21⎝⎛⎭⎫1-x 21a 2=b 2x 22⎝⎛⎭⎫1-x 22a 2. 由t 1≠t 2,知x 1≠x 2,所以x 21+x 22=a 2,从而y 21+y 22=b 2, 因此t 21+t 22=a 2+b 2为定值.由题悟法1.求定值问题常见的方法有两种(1)从特殊入手,求出表达式,再证明这个值与变量无关;(2)直接推理、计算,并在计算推理的过程中消去变量,从而得到定值. 2.定点的探索与证明问题(1)探索直线过定点时,可设出直线方程为y =kx +b ,然后利用条件建立b 、k 等量关系进行消元,借助于直线系方程找出定点;(2)从特殊情况入手,先探求定点,再证明一般情况.以题试法3.(2012·山东省实验中学模拟)已知抛物线y 2=2px (p ≠0)及定点A (a ,b ),B (-a,0),ab ≠0,b 2≠2pa ,M 是抛物线上的点.设直线AM ,BM 与抛物线的另一个交点分别为M 1,M 2,当M 变动时,直线M 1M 2恒过一个定点,此定点坐标为________.解析:设M ⎝⎛⎭⎫y 202p ,y 0,M 1⎝⎛⎭⎫y 212p ,y 1,M 2⎝⎛⎭⎫y 222p ,y 2,由点A ,M ,M 1共线可知y 0-b y 202p-a=y 1-y 0y 212p -y 202p,得y 1=by 0-2pa y 0-b ,同理由点B ,M ,M 2共线得y 2=2pay 0.设(x ,y )是直线M 1M 2上的点,则y 2-y 1y 222p -y 212p =y 2-y y 222p-x ,即y 1y 2=y (y 1+y 2)-2px ,又y 1=by 0-2pa y 0-b ,y 2=2pay 0, 则(2px -by )y 02+2pb (a -x )y 0+2pa (by -2pa )=0. 当x =a ,y =2pab时上式恒成立,即定点为⎝⎛⎭⎫a ,2pa b .答案:⎝⎛⎭⎫a ,2pa b1.已知双曲线x 2-y 23=1的左顶点为A 1,右焦点为F 2,P 为双曲线右支上一点,则1PA ,·2PF ,的最小值为( )A .-2B .-8116C .1D .0解析:选A 设点P (x ,y ),其中x ≥1.依题意得A 1(-1,0),F 2(2,0),由双曲线方程得y 2=3(x 2-1).1PA ,·2PF,=(-1-x ,-y )·(2-x ,-y )=(x +1)(x -2)+y 2=x 2+y 2-x -2=x 2+3(x 2-1)-x -2=4x 2-x -5=4⎝⎛⎭⎫x -182-8116,其中x ≥1.因此,当x =1时,1PA ,·2PF ,取得最小值-2.2.过抛物线y 2=2x 的焦点作一条直线与抛物线交于A 、B 两点,它们的横坐标之和等于2,则这样的直线( )A .有且只有一条B .有且只有两条C .有且只有三条D .有且只有四条解析:选B 设该抛物线焦点为F ,则|AB |=|AF |+|FB |=x A +p 2+x B +p2=x A +x B +1=3>2p =2.所以符合条件的直线有且仅有两条.3.(2012·南昌联考)过双曲线x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的右焦点F 作与x 轴垂直的直线,分别与双曲线、双曲线的渐近线交于点M 、N (均在第一象限内),若FM ,=4MN,,则双曲线的离心率为( )A.54B.53C.35D.45解析:选B 由题意知F (c,0),则易得M ,N 的纵坐标分别为b 2a ,bca,由FM ,=4MN ,得b 2a =4·⎝⎛⎭⎫bc a -b 2a ,即bc =45.又c 2=a 2+b 2,则e =c a =53. 4.已知椭圆x 225+y 216=1的焦点是F 1,F 2,如果椭圆上一点P 满足PF 1⊥PF 2,则下面结论正确的是( )A .P 点有两个B .P 点有四个C .P 点不一定存在D .P 点一定不存在解析:选D 设椭圆的基本量为a ,b ,c ,则a =5,b =4,c =3.以F 1F 2为直径构造圆,可知圆的半径r =c =3<4=b ,即圆与椭圆不可能有交点.5.已知椭圆C :x 22+y 2=1的两焦点为F 1,F 2,点P (x 0,y 0)满足x 202+y 20≤1,则|PF 1|+|PF 2|的取值范围为________.解析:当P 在原点处时,|PF 1|+|PF 2|取得最小值2;当P 在椭圆上时,|PF 1|+|PF 2|取得最大值22,故|PF 1|+|PF 2|的取值范围为[2,2 2 ].答案:[2,2 2 ]6.(2013·长沙月考)直线l :x -y =0与椭圆x 22+y 2=1相交于A 、B 两点,点C 是椭圆上的动点,则△ABC 面积的最大值为________.解析:由⎩⎪⎨⎪⎧x -y =0,x 22+y 2=1,得3x 2=2,∴x =±63, ∴A ⎝⎛⎭⎫63,63,B ⎝⎛⎭⎫-63,-63, ∴|AB |=433. 设点C (2cos θ,sin θ),则点C 到AB 的距离d =|2cos θ-sin θ|2=32·⎪⎪sin(θ-φ)⎪⎪≤32, ∴S △ABC =12|AB |·d ≤12×433×32= 2.答案: 27.设F 1,F 2分别是椭圆E :x 2+y 2b2=1(0<b <1)的左,右焦点,过F 1的直线l 与E 相交于A ,B 两点,且|AF 2|,|AB |,|BF 2|成等差数列.(1)求|AB |;(2)若直线l 的斜率为1,求b 的值. 解:(1)由椭圆定义知|AF 2|+|AB |+|BF 2|=4, 又2|AB |=|AF 2|+|BF 2|,得|AB |=43.(2)l 的方程为y =x +c ,其中c =1-b 2.设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则A ,B 两点坐标满足方程组⎩⎪⎨⎪⎧y =x +c ,x 2+y 2b 2=1,化简得(1+b 2)x 2+2cx +1-2b 2=0.则x 1+x 2=-2c 1+b 2,x 1x 2=1-2b 21+b 2.因为直线AB 的斜率为1,所以|AB |=2|x 2-x 1|,即43=2|x 2-x 1|.则89=(x 1+x 2)2-4x 1x 2=4(1-b 2)(1+b 2)2-4(1-2b 2)1+b 2=8b 4(1+b 2)2, 解得b =22. 8.(2012·黄冈质检)已知椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的离心率为22,椭圆上任意一点到右焦点F 的距离的最大值为2+1.(1)求椭圆的方程;(2)已知点C (m,0)是线段OF 上一个动点(O 为坐标原点),是否存在过点F 且与x 轴不垂直的直线l 与椭圆交于A ,B 点,使得|AC |=|BC |?并说明理由.解:(1)∵⎩⎪⎨⎪⎧e =c a =22a +c =2+1,∴⎩⎨⎧a =2c =1,∴b =1,∴椭圆的方程为x 22+y 2=1.(2)由(1)得F (1,0),∴0≤m ≤1. 假设存在满足题意的直线l ,设l 的方程为y =k (x -1),代入x 22+y 2=1中,得(2k 2+1)x 2-4k 2x +2k 2-2=0.设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则x 1+x 2=4k 22k 2+1,x 1x 2=2k 2-22k 2+1,∴y 1+y 2=k (x 1+x 2-2)=-2k2k 2+1.设AB 的中点为M ,则M ⎝⎛⎭⎫2k 22k 2+1,-k2k 2+1.∵|AC |=|BC |,∴CM ⊥AB ,即k CM ·k AB =-1,∴k 2k 2+1m -2k 22k 2+1·k =-1,即(1-2m )k 2=m . ∴当0≤m <12时,k =±m1-2m,即存在满足题意的直线l ; 当12≤m ≤1时,k 不存在,即不存在满足题意的直线l . 9.(2012·江西模拟)已知椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0),直线y =x +6与以原点为圆心,以椭圆C 的短半轴长为半径的圆相切,F 1,F 2为其左,右焦点,P 为椭圆C 上任一点,△F 1PF 2的重心为G ,内心为I ,且IG ∥F 1F 2.(1)求椭圆C 的方程;(2)若直线l :y =kx +m (k ≠0)与椭圆C 交于不同的两点A ,B ,且线段AB 的垂直平分线过定点C ⎝⎛⎭⎫16,0,求实数k 的取值范围.解:(1)设P (x 0,y 0),x 0≠±a ,则G ⎝⎛⎭⎫x 03,y 03. 又设I (x I ,y I ),∵IG ∥F 1F 2, ∴y I =y 03,∵|F 1F 2|=2c ,∴S △F 1PF 2=12·|F 1F 2|·|y 0|=12(|PF 1|+|PF 2|+|F 1F 2|)·| y 03| , ∴2c ·3=2a +2c ,∴e =c a =12,又由题意知b =|6|1+1,∴b =3,∴a =2,∴椭圆C 的方程为x 24+y 23=1.(2)设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),由⎩⎪⎨⎪⎧x 24+y 23=1y =kx +m ,消去y ,得(3+4k 2)x 2+8kmx +4m 2-12=0,由题意知Δ=(8km )2-4(3+4k 2)(4m 2-12)>0,即m 2<4k 2+3,又x 1+x 2=-8km3+4k 2,则y 1+y 2=6m3+4k 2,∴线段AB 的中点P 的坐标为⎝⎛⎭⎫-4km 3+4k 2,3m3+4k 2.又线段AB 的垂直平分线l ′的方程为y =-1k ⎝⎛⎭⎫x -16,点P 在直线l ′上,∴3m 3+4k 2=-1k ⎝⎛⎭⎫-4km 3+4k 2-16, ∴4k 2+6km +3=0,∴m =-16k (4k 2+3),∴(4k 2+3)236k 2<4k 2+3,∴k 2>332,解得k >68或k <-68, ∴k 的取值范围是⎝⎛⎭⎫-∞,-68∪⎝⎛⎭⎫68,+∞.1.(2012·长春模拟)已知点A (-1,0),B (1,0),动点M 的轨迹曲线C 满足∠AMB =2θ,|AM|,·|BM |,cos 2θ=3,过点B 的直线交曲线C 于P ,Q 两点.(1)求|AM |,+|BM|,的值,并写出曲线C 的方程;(2)求△APQ 的面积的最大值.解:(1)设M (x ,y ),在△MAB 中,|AB |,=2,∠AMB =2θ,根据余弦定理得|AM |,2+|BM |,2-2|AM |,·|BM |,cos 2θ=|AB |,2=4,即(|AM |,+|BM |,)2-2|AM |,·|BM |,·(1+cos 2θ)=4,所以(|AM |,+|BM |,)2-4|AM |,| BM |,·cos 2θ=4.因为|AM |,·|BM |,cos 2θ=3,所以(|AM |,+|BM |,)2-4×3=4,所以|AM |,+|BM|,=4. 又|AM |,+|BM |,=4>2=|AB |,因此点M 的轨迹是以A ,B 为焦点的椭圆(点M 在x 轴上也符合题意),设椭圆的方程为x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0), 则a =2,c =1,所以b 2=a 2-c 2=3. 所以曲线C 的方程为x 24+y 23=1.(2)设直线PQ 的方程为x =my +1. 由⎩⎪⎨⎪⎧x =my +1x 24+y 23=1,消去x ,整理得(3m 2+4)y 2+6my -9=0.①显然方程①的判别式Δ=36m 2+36(3m 2+4)>0, 设P (x 1,y 1),Q (x 2,y 2),则△APQ 的面积S △APQ =12×2×|y 1-y 2|=|y 1-y 2|.由根与系数的关系得y 1+y 2=-6m 3m 2+4,y 1y 2=-93m 2+4,所以(y 1-y 2)2=(y 1+y 2)2-4y 1y 2=48×3m 2+3(3m 2+4)2.令t =3m 2+3,则t ≥3,(y 1-y 2)2=48t +1t+2, 由于函数φ(t )=t +1t在[3,+∞)上是增函数,所以t +1t ≥103,当且仅当t =3m 2+3=3,即m =0时取等号,所以(y 1-y 2)2≤48103+2=9,即|y 1-y 2|的最大值为3,所以△APQ 的面积的最大值为3,此时直线PQ 的方程为x =1.2.(2012·郑州模拟)已知圆C 的圆心为C (m,0),m <3,半径为5,圆C 与离心率e >12的椭圆E :x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的其中一个公共点为A (3,1),F 1,F 2分别是椭圆的左、右焦点.(1)求圆C 的标准方程;(2)若点P 的坐标为(4,4),试探究直线PF 1与圆C 能否相切?若能,设直线PF 1与椭圆E 相交于D ,B 两点,求△DBF 2的面积;若不能,请说明理由.解:(1)由已知可设圆C 的方程为(x -m )2+y 2=5(m <3), 将点A 的坐标代入圆C 的方程中,得(3-m )2+1=5, 即(3-m )2=4,解得m =1,或m =5. ∴m <3,∴m =1.∴圆C 的标准方程为(x -1)2+y 2=5. (2)直线PF 1能与圆C 相切,依题意设直线PF 1的斜率为k ,则直线PF 1的方程为y =k (x -4)+4,即kx -y -4k +4=0,若直线PF 1与圆C 相切,则|k -0-4k +4|k 2+1= 5.∴4k 2-24k +11=0,解得k =112或k =12.当k =112时,直线PF 1与x 轴的交点的横坐标为3611,不合题意,舍去.当k =12时,直线PF 1与x 轴的交点的横坐标为-4,∴c =4,F 1(-4,0),F 2(4,0). ∴由椭圆的定义得:2a =|AF 1|+|AF 2|=(3+4)2+12+(3-4)2+12=52+2=6 2. ∴a =32,即a 2=18,∴e =432=223>12,满足题意.故直线PF 1能与圆C 相切.直线PF 1的方程为x -2y +4=0,椭圆E 的方程为x 218+y 22=1.设B (x 1,y 1),D (x 2,y 2),把直线PF 1的方程代入椭圆E 的方程并化简得,13y 2-16y -2=0,由根与系数的关系得y 1+y 2=1613,y 1y 2=-213,故S △DBF 2=4|y 1-y 2|=4(y 1+y 2)2-4y 1y 2=241013.1.已知抛物线C 的顶点在坐标原点,焦点为F (1,0),过焦点F 的直线l 与抛物线C 相交于A ,B 两点,若直线l 的倾斜角为45°,则弦AB 的中点坐标为( )A .(1,0)B .(2,2)C .(3,2)D .(2,4)解析:选C 依题意得,抛物线C 的方程是y 2=4x ,直线l 的方程是y =x -1.由⎩⎪⎨⎪⎧y 2=4x ,y =x -1消去y 得(x -1)2=4x ,即x 2-6x +1=0,因此线段AB 的中点的横坐标是62=3,纵坐标是y=3-1=2,所以线段AB 的中点坐标是(3,2).2.若直线mx +ny =4和圆O :x 2+y 2=4没有交点,则过点(m ,n )的直线与椭圆x 29+y 24=1的交点个数为( )A .至多1个B .2个C .1个D .0个解析:选B 由题意得4m 2+n2>2,即m 2+n 2<4,则点(m ,n )在以原点为圆心,以2为半径的圆内,此圆在椭圆x 29+y 24=1的内部.3.(2012·深圳模拟)如图,已知椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的离心率为32,以椭圆C的左顶点T 为圆心作圆T :(x +2)2+y 2=r 2(r >0),设圆T 与椭圆C 交于点M 与点N .(1)求椭圆C 的方程;(2)求TM ,·TN ,的最小值,并求此时圆T 的方程;(3)设点P 是椭圆C 上异于M ,N 的任意一点,且直线MP ,NP 分别与x 轴交于点R ,S ,O 为坐标原点,求证:|OR |·|OS |为定值.解:(1)依题意,得a =2,e =c a =32,∴c =3,b =a 2-c 2=1. 故椭圆C 的方程为x 24+y 2=1.(2)易知点M 与点N 关于x 轴对称,设M (x 1,y 1),N (x 1,-y 1),不妨设y 1>0. 由于点M 在椭圆C上,∴y 21=1-x 214.(*)由已知T (-2,0),则TM ,=(x 1+2,y 1),TN,=(x 1+2,-y 1), ∴TM ,·TN ,=(x 1+2,y 1)·(x 1+2,-y 1)=(x 1+2)2-y 21=(x 1+2)2-⎝⎛⎭⎫1-x 214=54x 21+4x 1+3=54⎝⎛⎭⎫x 1+852-15. 由于-2<x 1<2,故当x 1=-85时,TM ,·TN ,取得最小值-15. 把x 1=-85代入(*)式,得y 1=35,故M ⎝⎛⎭⎫-85,35,又点M 在圆T 上,代入圆的方程得r 2=1325. 故圆T 的方程为(x +2)2+y 2=1325.(3)设P (x 0,y 0),则直线MP 的方程为:y -y 0=y 0-y 1x 0-x 1(x -x 0),令y =0,得x R =x 1y 0-x 0y 1y 0-y 1,同理:x S =x 1y 0+x 0y 1y 0+y 1,故x R ·x S =x 21y 20-x 20y 21y 20-y 21.(**)又点M 与点P 在椭圆上,故x 20=4(1-y 20),x 21=4(1-y 21),代入(**)式,得x R ·x S =4(1-y 21)y 20-4(1-y 20)y 21y 20-y 21=4⎝ ⎛⎭⎪⎫y 20-y 21y 20-y 21=4. 所以|OR |·|OS |=|x R |·|x S |=|x R ·x S |=4为定值.平面解析几何(时间:120分钟,满分150分)一、选择题(本题共12小题,每小题5分,共60分)1.(2012·佛山模拟)已知直线l :ax +y -2-a =0在x 轴和y 轴上的截距相等,则a 的值是( )A .1B .-1C .-2或-1D .-2或1解析:选D 由题意得a +2=a +2a,解得a =-2或a =1.2.若直线l 与直线y =1,x =7分别交于点P ,Q ,且线段PQ 的中点坐标为(1,-1),则直线l 的斜率为( )A.13B .-13C .-32D.23解析:选B 设P (x P ,1),由题意及中点坐标公式得x P +7=2,解得x P =-5,即P (-5,1),所以k =-13.3.(2012·长春模拟)已知点A (1,-1),B (-1,1),则以线段AB 为直径的圆的方程是( ) A .x 2+y 2=2 B .x 2+y 2= 2 C .x 2+y 2=1D .x 2+y 2=4解析:选A AB 的中点坐标为(0,0), |AB |=[1-(-1)]2+(-1-1)2=22, ∴圆的方程为x 2+y 2=2.4.(2012·福建高考)已知双曲线x 24-y 2b 2=1的右焦点与抛物线y 2=12x 的焦点重合,则该双曲线的焦点到其渐近线的距离等于( )A. 5B .4 2C .3D .5解析:选A ∵抛物线y 2=12x 的焦点坐标为(3,0),故双曲线x 24-y 2b 2=1的右焦点为(3,0),即c =3,故32=4+b 2,∴b 2=5,∴双曲线的渐近线方程为y =±52x ,∴双曲线的右焦点到其渐近线的距离为⎪⎪⎪⎪52×31+54= 5.5.(2012·郑州模拟)若双曲线x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)的左,右焦点分别为F 1,F 2,线段F 1F 2被抛物线y 2=2bx 的焦点分成7∶3的两段,则此双曲线的离心率为( )A.98B.53C.324D.54解析:选B 依题意得,c +b 2=77+3×2c ,即b =45c (其中c 是双曲线的半焦距),a =c 2-b 2=35c ,则c a =53,因此该双曲线的离心率等于53. 6.设双曲线的左,右焦点为F 1,F 2,左,右顶点为M ,N ,若△PF 1F 2的一个顶点P 在双曲线上,则△PF 1F 2的内切圆与边F 1F 2的切点的位置是( )A .在线段MN 的内部B .在线段F 1M 的内部或NF 2内部C .点N 或点MD .以上三种情况都有可能解析:选C 若P 在右支上,并设内切圆与PF 1,PF 2的切点分别为A ,B ,则|NF 1|-|NF 2|=|PF 1|-|PF 2|=(|P A |+|AF 1|)-(|PB |+|BF 2|)=|AF 1|-|BF 2|.所以N 为切点,同理P 在左支上时,M 为切点. 7.圆x 2+y 2-4x =0在点P (1, 3)处的切线方程为( ) A .x +3y -2=0 B .x +3y -4=0 C .x -3y +4=0D .x -3y +2=0解析:选D 圆的方程为(x -2)2+y 2=4,圆心坐标为(2,0),半径为2,点P 在圆上,设切线方程为y -3=k (x -1),即kx -y -k +3=0,所以|2k -k +3|k 2+1=2,解得k =33.所以切线方程为y -3=33(x -1),即x -3y +2=0. 8.(2012·新课标全国卷)等轴双曲线C 的中心在原点,焦点在x 轴上,C 与抛物线y 2=16x 的准线交于A ,B 两点,|AB |=43,则C 的实轴长为( )A. 2B .2 2C .4D .8解析:选C 抛物线y 2=16x 的准线方程是x =-4,所以点A (-4,23)在等轴双曲线C :x 2-y 2=a 2(a >0)上,将点A 的坐标代入得a =2,所以C 的实轴长为4.9.(2012·潍坊适应性训练)已知双曲线C :x 24-y 25=1的左,右焦点分别为F 1,F 2,P 为C 的右支上一点,且|PF 2|=|F 1F 2|,则|PF 2|=|F 1F 2|,则1PF ,·2PF,等于( ) A .24 B .48 C .50D .56解析:选C 由已知得|PF 2|=|F 1F 2|=6,根据双曲线的定义可得|PF 1|=10,在△F 1PF 2中,根据余弦定理可得cos ∠F 1PF 2=56,所以1PF ,·2PF ,=10×6×56=50. 10.(2012·南昌模拟)已知△ABC 外接圆半径R =1433,且∠ABC =120°,BC =10,边BC 在x 轴上且y 轴垂直平分BC 边,则过点A 且以B ,C 为焦点的双曲线方程为( )A.x 275-y 2100=1 B.x 2100-y 275=1 C.x 29-y 216=1D.x 216-y 29=1 解析:选D ∵sin ∠BAC =BC 2R =5314, ∴cos ∠BAC =1114,|AC |=2R sin ∠ABC =2×1433×32=14,sin ∠ACB =sin(60°-∠BAC ) =sin 60°cos ∠BAC -cos 60°sin ∠BAC =32×1114-12×5314=3314, ∴|AB |=2R sin ∠ACB =2×1433×3314=6,∴2a =||AC |-|AB ||=14-6=8,∴a =4,又c =5,∴b 2=c 2-a 2=25-16=9, ∴所求双曲线方程为x 216-y 29=1.11.(2012·乌鲁木齐模拟)已知抛物线y 2=2px (p >0)的焦点为F ,P ,Q 是抛物线上的两个点,若△PQF 是边长为2的正三角形,则p 的值是( )A .2±3B .2+ 3 C.3±1D.3-1解析:选A 依题意得F ⎝⎛⎭⎫p 2,0,设P ⎝⎛⎭⎫y 212p ,y 1,Q ⎝⎛⎭⎫y 222p ,y 2(y 1≠y 2).由抛物线定义及|PF |=|QF |,得y 212p +p 2=y 222p +p 2,所以y 21=y 22,所以y 1=-y 2.又|PQ |=2,因此|y 1|=|y 2|=1,点P ⎝⎛⎭⎫12p ,y 1.又点P 位于该抛物线上,于是由抛物线的定义得|PF |=12p +p2=2,由此解得p =2±3. 12.已知中心在原点,焦点在坐标轴上,焦距为4的椭圆与直线x +3y +4=0有且仅有一个交点,则椭圆的长轴长为( )A .32或4 2B .26或27C .25或27D.5或7解析:选C 设椭圆方程为mx 2+ny 2=1(m ≠n 且m ,n >0),与直线方程x +3y +4=0联立,消去x 得(3m +n )y 2+83my +16m -1=0,由Δ=0得3m +n =16mn ,即3n +1m =16,①又c =2,即1m -1n=±4,②由①②联立得⎩⎨⎧m =17n =13或⎩⎪⎨⎪⎧m =1n =15, 故椭圆的长轴长为27或2 5.二、填空题(本题有4小题,每小题5分,共20分)13.(2012·青岛模拟)已知两直线l 1:x +y sin θ-1=0和l 2:2x sin θ+y +1=0,当l 1⊥l 2时,θ=________.解析:l 1⊥l 2的充要条件是2sin θ+sin θ=0,即sin θ=0,所以θ=k π(k ∈Z ).所以当θ=k π(k ∈Z )时,l 1⊥l 2.答案:k π(k ∈Z )14.已知F 1,F 2分别是椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左,右焦点,A ,B 分别是此椭圆的右顶点和上顶点,P 是椭圆上一点,O 是坐标原点,OP ∥AB ,PF 1⊥x 轴,|F 1A |=10+5,则此椭圆的方程是______________________.解析:由于直线AB 的斜率为-b a ,故直线OP 的斜率为-b a ,直线OP 的方程为y =-ba x .与椭圆方程联立得x 2a 2+x 2a 2=1,解得x =±22a .根据PF 1⊥x 轴,取x =-22a ,从而-22a =-c ,即a =2c .又|F 1A |=a +c =10+5,故 2c +c =10+5,解得c =5,从而a =10.所以所求的椭圆方程为x 210+y 25=1.答案:x 210+y 25=115.(2012·陕西高考)右图是抛物线形拱桥,当水面在l 时,拱顶离水面2米,水面宽4米.水位下降1米后,水面宽________米.解析:设抛物线的方程为x 2=-2py ,则点(2,-2)在抛物线上,代入可得p =1,所以x 2=-2y .当y =-3时,x 2=6,即x =±6,所以水面宽为2 6.答案:2 616.(2012·天津高考)设m ,n ∈R ,若直线l :mx +ny -1=0与x 轴相交于点A ,与y 轴相交于点B ,且l 与圆x 2+y 2=4相交所得弦的长为2,O 为坐标原点,则△AOB 面积的最小值为________.解析:由直线与圆相交所得弦长为2,知圆心到直线的距离为3,即1m 2+n 2=3,所以m 2+n 2=13≥2|mn |,所以|mn |≤16,又A ⎝⎛⎭⎫1m ,0,B ⎝⎛⎭⎫0,1n ,所以△AOB 的面积为12|mn |≥3,最小值为3.答案:3三、解答题(本题共6小题,共70分)17.(10分)求过直线l 1:x -2y +3=0与直线l 2:2x +3y -8=0的交点,且到点P (0,4)距离为2的直线方程.解:由⎩⎪⎨⎪⎧ x -2y +3=0,2x +3y -8=0,得⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =2.所以l 1与l 2的交点为(1,2),设所求直线y -2=k (x -1)(由题可知k 存在),即kx -y +2-k =0,∵P (0,4)到直线距离为2,∴2=|-2-k |1+k 2,解得k =0或k =43.∴直线方程为y =2或4x -3y +2=0.18.(12分)(2012·南昌模拟)已知圆C 过点P (1,1),且与圆M :(x +2)2+(y +2)2=r 2(r >0)关于直线x +y +2=0对称.(1)求圆C 的方程;(2)过点P 作两条相异直线分别与圆C 相交于A ,B ,且直线P A 和直线PB 的倾斜角互补,O 为坐标原点,试判断直线OP 和AB 是否平行?请说明理由.解:设圆心C (a ,b ),则⎩⎪⎨⎪⎧ a -22+b -22+2=0,b +2a +2=1,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =0,b =0, 则圆C 的方程为x 2+y 2=r 2,将点P 的坐标代入得r 2=2,故圆C 的方程为x 2+y 2=2.(2)由题意知,直线P A 和直线PB 的斜率存在,且互为相反数,故可设P A :y -1=k (x -1),PB :y -1=-k (x -1),由⎩⎪⎨⎪⎧y -1=k (x -1),x 2+y 2=2得(1+k 2)x 2+2k (1-k )x +(1-k )2-2=0.因为点P 的横坐标x =1一定是该方程的解,故可得x A =k 2-2k -11+k 2.同理可得x B =k 2+2k -11+k 2,所以k AB =y B -y A x B -x A =-k (x B -1)-k (x A -1)x B -x A =2k -k (x B +x A )x B -x A=1=k OP , 所以,直线AB 和OP 一定平行.19.(12分)(2012·天津高考)已知椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0),点P ⎝⎛⎭⎫55a ,22a 在椭圆上. (1)求椭圆的离心率;(2)设A 为椭圆的左顶点,O 为坐标原点.若点Q 在椭圆上且满足|AQ |=|AO |,求直线OQ 的斜率的值.解:(1)因为点P ⎝⎛⎭⎫55a ,22a 在椭圆上,故a 25a 2+a 22b 2=1,可得b 2a 2=58. 于是e 2=a 2-b 2a 2=1-b 2a 2=38,所以椭圆的离心率e =64. (2)设直线OQ 的斜率为k ,则其方程为y =kx ,设点Q 的坐标为(x 0,y 0).由条件得⎩⎪⎨⎪⎧y 0=kx 0,x 20a 2+y 20b2=1,消去y 0并整理得 x 20=a 2b 2k 2a 2+b2.① 由|AQ |=|AO |,A (-a,0)及y 0=kx 0,得(x 0+a )2+k 2x 20=a 2. 整理得(1+k2)x 20+2ax 0=0,而x 0≠0,故x 0=-2a 1+k 2,代入①,整理得(1+k 2)2=4k 2·a 2b 2+4. 由(1)知a 2b 2=85,故(1+k 2)2=325k 2+4, 即5k 4-22k 2-15=0,可得k 2=5.所以直线OQ 的斜率k =±5.20.(12分)(2012·河南模拟)已知椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的离心率为22,短轴的一个端点为M (0,1),直线l :y =kx -13与椭圆相交于不同的两点A ,B . (1)若|AB |=4269,求k 的值; (2)求证:不论k 取何值,以AB 为直径的圆恒过点M .解:(1)由题意知c a =22,b =1. 由a 2=b 2+c 2可得c =b =1,a =2,∴椭圆的方程为x 22+y 2=1. 由⎩⎨⎧ y =kx -13,x 22+y 2=1得(2k 2+1)x 2-43kx -169=0. Δ=169k 2-4(2k 2+1)×⎝⎛⎭⎫-169=16k 2+649>0恒成立, 设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则x 1+x 2=4k 3(2k 2+1),x 1x 2=-169(2k 2+1). ∴|AB |=1+k 2·|x 1-x 2|=1+k 2·(x 1+x 2)2-4x 1x 2=4(1+k 2)(9k 2+4)3(2k 2+1)=4269, 化简得23k 4-13k 2-10=0,即(k 2-1)(23k 2+10)=0,解得k =±1.(2)∵MA ,=(x 1,y 1-1),MB ,=(x 2,y 2-1),∴MA ,·MB ,=x 1x 2+(y 1-1)(y 2-1),=(1+k 2)x 1x 2-43k (x 1+x 2)+169=-16(1+k 2)9(2k 2+1)-16k 29(2k 2+1)+169=0.∴不论k 取何值,以AB 为直径的圆恒过点M . 21. (2012·广州模拟)设椭圆M :x 2a 2+y 22=1(a >2)的右焦点为F 1,直线l :x =a 2a 2-2与x 轴交于点A ,若1OF ,+21AF ,=0(其中O 为坐标原点).(1)求椭圆M 的方程;(2)设P 是椭圆M 上的任意一点,EF 为圆N :x 2+(y -2)2=1的任意一条直径(E ,F 为直径的两个端点),求PE ,·PF ,的最大值.解:(1)由题设知,A ⎝ ⎛⎭⎪⎫a 2a 2-2,0,F 1(a 2-2,0),由1OF ,+21AF ,=0,得a 2-2=2⎝ ⎛⎭⎪⎫a 2a 2-2-a 2-2, 解得a 2=6.所以椭圆M 的方程为x 26+y 22=1. (2)设圆N :x 2+(y -2)2=1的圆心为N ,则PE ,·PF ,=(NE ,-NP ,)·(NF ,-NP ,) =(-NF ,-NP ,)·(NF ,-NP ,)=NP ,2-NF ,2=NP ,2-1.从而将求PE ,·PF ,的最大值转化为求NP ―→,2的最大值. 因为P 是椭圆M 上的任意一点,设P (x 0,y 0),所以x 206+y 202=1,即x 20=6-3y 20. 因为点N (0,2),所以NP ,2=x 20+(y 0-2)2=-2(y 0+1)2+12.因为y 0∈[-2, 2],所以当y 0=-1时,NP ,2取得最大值12.所以PE ,·PF ,的最大值为11.22. (2012·湖北模拟)如图,曲线C 1是以原点O 为中心,F 1,F 2为焦点的椭圆的一部分.曲线C 2是以O 为顶点,F 2为焦点的抛物线的一部分,A 是曲线C 1和C 2的交点且∠AF 2F 1为钝角,若|AF 1|=72,|AF 2|=52. (1)求曲线C 1和C 2的方程; (2)设点C 是C 2上一点,若|CF 1|= 2|CF 2|,求△CF 1F 2的面积.解:(1)设椭圆方程为x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0), 则2a =|AF 1|+|AF 2|=72+52=6,得a =3. 设A (x ,y ),F 1(-c,0),F 2(c,0),则(x +c )2+y 2=⎝⎛⎭⎫722,(x -c )2+y 2=⎝⎛⎭⎫522,两式相减得xc =32.由抛物线的定义可知|AF 2|=x +c =52, 则c =1,x =32或x =1,c =32.又∠AF 2F 1为钝角,则x =1,c =32不合题意,舍去.当c =1时,b =22,所以曲线C 1的方程为x 29+y 28=1⎝⎛⎭⎫-3≤x ≤32,曲线C 2的方程为y 2=4x ⎝⎛⎭⎫0≤x ≤32. (2)过点F 1作直线l 垂直于x 轴,过点C 作CC 1⊥l 于点C 1,依题意知|CC 1|=|CF 2|. 在Rt △CC 1F 1中,|CF 1|= 2|CF 2|=2|CC 1|,所以∠C 1CF 1=45°, 所以∠CF1F 2=∠C 1CF 1=45°.在△CF 1F 2中,设|CF 2|=r ,则|CF 1|=2r ,|F 1F 2|=2.由余弦定理得22+(2r )2-2×2×2r cos 45°=r 2,解得r =2,所以△CF 1F 2的面积S △CF 1F 2=12|F 1F 2|·|CF 1|sin 45°=12×2×22sin 45°=2.。
高三数学高考第一轮复习——直线与圆锥曲线(理)人教实验A 版【本讲教育信息】一. 教学内容:直线与圆锥曲线二. 重点、难点: 1. 曲线:0),(=y x F 2. 直线:0=++c by ax⎩⎨⎧=++=0),(c by ax y x F 02=++⇒C Bx Ax AC B 42-=∆(1)0<∆ 无交点(2)0=∆ 一个交点,相切 (3)0>∆ 两个交点P 、Q||1||212x x k PQ -+=【典型例题】[例1] A (4,1)过A 作l 交曲线M 于P 、Q ,A 恰为PQ 中点,求l 。
(1)11625:22=+y x M (2)13:22=-y x M (3)x y M 4:2=解:(1)设),(11y x P ,),(22y x Q∴ ⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫=+=+116251162522222121y x y x ⇒ 16))((25))((21212121y y y y x x x x +-++-0=∴212121212516y y x x x x y y ++⋅-=-- ∴ A 为PQ 中点 ∴ 821=+x x ,221=+y y ∴ 25642121-=--=x x y y k∴ )4(25641:--=-x y l (2)同理:)4(121-=-x y (3)同理:)4(21-=-x y[例2] 过曲线M 的焦点F ,作直线l 交曲线M 于A 、B ,求||AB 的最小值。
(1)13:22=-y x M (2)1:2222=+by a x M(3)px y M 2:2=解:(1)① 设)2(:-=x k y l⎪⎩⎪⎨⎧=--=13)2(22y x x k y 0)43(4)3(2222=+-+-⇒k x k x k |3|)1(6||1||22212k k x x k AB -+=-+= <1> )3,3(-∈k 032>-k 交于两支6324366||222--=-+=k k k AB∴ 0=k 时,2||min =AB <2> ),3()3,(+∞⋃--∞∈k032<-k 交于右支3246366||222-+=-+=k k k AB∴ ),6(||+∞∈AB ② 2:=x l 6||=AB 综上所述,2||min =AB(2)同理:ab AB 2min 2||=(3)同理:p AB 2||min =[例3] (1)椭圆134:22=+y x M ,直线m x y l +=4:,若M 上存在两个不同的点,关于l 对称,求m 的取值范围。
第7讲 直线与圆锥曲线的位置关系A 级 基础演练(时间:30分钟 满分:55分)一、选择题(每小题5分,共20分)1.(2013·潍坊一模)直线4kx -4y -k =0与抛物线y 2=x 交于A ,B 两点,若|AB |=4,则弦AB 的中点到直线x +12=0的距离等于( ).A.74B .2C.94D .4解析 直线4kx -4y -k =0,即y =k ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -14,即直线4kx -4y -k =0过抛物线y 2=x 的焦点⎝ ⎛⎭⎪⎫14,0.设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则|AB |=x 1+x 2+12=4,故x 1+x 2=72,则弦AB 的中点的横坐标是74,弦AB 的中点到直线x +12=0的距离是74+12=94. 答案 C2.(2012·台州质检)设斜率为22的直线l 与椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)交于不同的两点,且这两个交点在x 轴上的射影恰好是椭圆的两个焦点,则该椭圆的离心率为( ).A.33B.12C.22D.13解析 由于直线与椭圆的两交点A ,B 在x 轴上的射影分别为左、右焦点F 1,F 2,故|AF 1|=|BF 2|=b 2a ,设直线与x 轴交于C 点,又直线倾斜角θ的正切值为22,结合图形易得tan θ=22=|AF 1||CF 1|=|BF 2||CF 2|,故|CF 1|+|CF 2|=22b 2a =|F 1F 2|=2c ,整理并化简得2b 2=2(a 2-c 2)=ac ,即2(1-e 2)=e ,解得e =22.答案 C3.(2012·临沂二模)抛物线y 2=2px 与直线2x +y +a =0交于A ,B 两点,其中点A 的坐标为(1,2),设抛物线的焦点为F ,则|F A |+|FB |的值等于( ).A .7B .3 5C .6D .5解析 点A (1,2)在抛物线y 2=2px 和直线2x +y +a =0上,则p =2,a =-4,F (1,0),则B (4,-4),故|F A |+|FB |=7. 答案 A4.(2013·宁波十校联考)设双曲线x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)的左、右焦点分别为F 1,F 2,离心率为e ,过F 2的直线与双曲线的右支交于A ,B 两点,若△F 1AB 是以A 为直角顶点的等腰直角三角形,则e 2=( ).A .1+2 2B .4-2 2C .5-2 2D .3+2 2解析 如图,设|AF1|=m ,则|BF 1|=2m ,|AF 2|=m -2a ,|BF 2|=2m -2a ,∴|AB |=|AF 2|+|BF 2|=m -2a +2m -2a =m ,得m =22a ,又由|AF 1|2+|AF 2|2=|F 1F 2|2,可得m 2+(m -2a )2=4c 2,即得(20-82)a 2=4c 2,∴e 2=c 2a 2=5-22,故应选C. 答案 C二、填空题(每小题5分,共10分)5.椭圆x 22+y 2=1的弦被点⎝ ⎛⎭⎪⎫12,12平分,则这条弦所在的直线方程是________.解析 设弦的两个端点为A (x 1,y 1),B (x 2,y 2), 则x 1+x 2=1,y 1+y 2=1.∵A ,B 在椭圆上,∴x 212+y 21=1,x 222+y 22=1. 两式相减得:(x 1+x 2)(x 1-x 2)2+(y 1+y 2)(y 1-y 2)=0,即y 1-y 2x 1-x 2=-x 1+x 22(y 1+y 2),∵x 1+x 2=1,y 1+y 2=1,∴y 1-y 2x 1-x 2=-12,即直线AB 的斜率为-12. ∴直线AB 的方程为y -12=-12⎝ ⎛⎭⎪⎫x -12,即该弦所在直线的方程为2x +4y -3=0. 答案 2x +4y -3=06.(2013·东北三省联考)已知椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0),F (2,0)为其右焦点,过F 垂直于x 轴的直线与椭圆相交所得的弦长为2,则椭圆C 的方程为________.解析由题意,得⎩⎪⎨⎪⎧c =2,b 2a =1,a 2=b 2+c 2,解得⎩⎨⎧a =2,b =2,∴椭圆C 的方程为x 24+y 22=1.答案 x 24+y 22=1 三、解答题(共25分)7.(12分)在平面直角坐标系xOy 中,直线l 与抛物线y 2=4x 相交于不同的A ,B 两点.(1)如果直线l 过抛物线的焦点,求OA →·OB→的值;(2)如果OA →·OB →=-4,证明:直线l 必过一定点,并求出该定点. (1)解 由题意:抛物线焦点为(1,0), 设l :x =ty +1,代入抛物线y 2=4x ,消去x 得y 2-4ty -4=0,设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2), 则y 1+y 2=4t ,y 1y 2=-4,∴OA →·OB →=x 1x 2+y 1y 2=(ty 1+1)(ty 2+1)+y 1y 2=t 2y 1y 2+t (y 1+y 2)+1+y 1y 2=-4t 2+4t 2+1-4=-3. (2)证明 设l :x =ty +b ,代入抛物线y 2=4x ,消去x 得y 2-4ty -4b =0, 设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2), 则y 1+y 2=4t ,y 1y 2=-4b ,∴OA →·OB →=x 1x 2+y 1y 2=(ty 1+b )(ty 2+b )+y 1y 2 =t 2y 1y 2+bt (y 1+y 2)+b 2+y 1y 2 =-4bt 2+4bt 2+b 2-4b =b 2-4b .令b 2-4b =-4,∴b 2-4b +4=0,∴b =2, ∴直线l 过定点(2,0).∴若OA →·OB →=-4,则直线l 必过一定点.8.(13分)给出双曲线x 2-y 22=1.(1)求以A (2,1)为中点的弦所在的直线方程;(2)若过点A (2,1)的直线l 与所给双曲线交于P 1,P 2两点,求线段P 1P 2的中点P 的轨迹方程;(3)过点B (1,1)能否作直线m ,使得m 与双曲线交于两点Q 1,Q 2,且B 是Q 1Q 2的中点?这样的直线m 若存在,求出它的方程;若不存在,说明理由.解 (1)设弦的两端点为P 1(x 1,y 1),P 2(x 2,y 2),则⎩⎨⎧2x 21-y 21=2,2x 22-y 22=2,两式相减得到2(x 1-x 2)(x 1+x 2)=(y 1-y 2)(y 1+y 2),又x 1+x 2=4,y 1+y 2=2, 所以直线斜率k =y 1-y 2x 1-x 2=4. 故求得直线方程为4x -y -7=0. (2)设P (x ,y ),P 1(x 1,y 1),P 2(x 2,y 2), 按照(1)的解法可得y 1-y 2x 1-x 2=2xy ,①由于P 1,P 2,P ,A 四点共线, 得y 1-y 2x 1-x 2=y -1x -2,②由①②可得2x y =y -1x -2,整理得2x 2-y 2-4x +y =0,检验当x 1=x 2时,x =2,y=0也满足方程,故P 1P 2的中点P 的轨迹方程是2x 2-y 2-4x +y =0.(3)假设满足题设条件的直线m 存在,按照(1)的解法可得直线m 的方程为y =2x -1.考虑到方程组⎩⎪⎨⎪⎧y =2x -1,x 2-y 22=1无解,因此满足题设条件的直线m 是不存在的.B 级 能力突破(时间:30分钟 满分:45分)一、选择题(每小题5分,共10分)1.(2013·皖南八校联考)已知直线l :y =k (x -2)(k >0)与抛物线C :y 2=8x 交于A ,B 两点,F 为抛物线C 的焦点,若|AF |=2|BF |,则k 的值是( ).A.13B.223C .2 2D.24解析 法一 据题意画图,作AA1⊥l ′,BB 1⊥l ′,BD ⊥AA 1.设直线l 的倾斜角为θ,|AF |=2|BF |=2r , 则|AA 1|=2|BB 1|=2|AD |=2r , 所以有|AB |=3r ,|AD |=r ,则|BD |=22r ,k =tan θ=tan ∠BAD =|BD ||AD |=2 2.法二 直线y =k (x -2)恰好经过抛物线y 2=8x 的焦点F (2,0),由⎩⎨⎧y 2=8x ,y =k (x -2),可得ky 2-8y -16k =0,因为|F A |=2|FB |,所以y A =-2y B .则y A +y B =-2y B +y B =8k ,所以y B =-8k ,y A ·y B =-16,所以-2y 2B =-16,即y B =±2 2.又k >0,故k =2 2. 答案 C2.(2012·沈阳二模)过双曲线x 2a 2-y 25-a 2=1(a >0)的右焦点F 作一条直线,当直线斜率为2时,直线与双曲线左、右两支各有一个交点;当直线斜率为3时,直线与双曲线右支有两个不同交点,则双曲线离心率的取值范围是 ( ).A .(2,5)B .(5,10)C .(1,2)D .(5,52)解析 令b =5-a 2,c =a 2+b 2,则双曲线的离心率为e =ca ,双曲线的渐近线的斜率为±ba .据题意,2<ba <3,如图所示. ∵ba =e 2-1, ∴2<e 2-1<3, ∴5<e 2<10, ∴5<e <10. 答案 B二、填空题(每小题5分,共10分)3.(2013·揭阳模拟)过椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左顶点A 且斜率为1的直线与椭圆的另一个交点为M ,与y 轴的交点为B ,若|AM |=|MB |,则该椭圆的离心率为________.解析 由题意知A 点的坐标为(-a,0),l 的方程为y =x +a ,∴B 点的坐标为(0,a ),故M 点的坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫-a 2,a 2,代入椭圆方程得a 2=3b 2,∴c 2=2b 2,∴e =63.答案 634.已知曲线x 2a -y 2b =1(a ·b ≠0,且a ≠b )与直线x +y -1=0相交于P ,Q 两点,且OP →·OQ →=0(O 为原点),则1a -1b 的值为________.解析 将y =1-x 代入x 2a -y 2b =1,得(b -a )x 2+2ax -(a +ab )=0.设P (x 1,y 1),Q (x 2,y 2),则x 1+x 2=2aa -b ,x 1x 2=a +ab a -b .OP →·OQ →=x 1x 2+y 1y 2=x 1x 2+(1-x 1)·(1-x 2)=2x 1x 2-(x 1+x 2)+1.所以2a +2ab a -b -2aa -b+1=0,即2a +2ab -2a +a -b=0,即b -a =2ab ,所以1a -1b =2. 答案 2三、解答题(共25分)5.(12分)(2012·上海)在平面直角坐标系xOy 中,已知双曲线C 1:2x 2-y 2=1.(1)过C 1的左顶点引C 1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C 1于P 、Q 两点.若l 与圆x 2+y 2=1相切,求证:OP ⊥OQ .(3)设椭圆C 2:4x 2+y 2=1.若M 、N 分别是C 1、C 2上的动点,且OM ⊥ON ,求证:O 到直线MN 的距离是定值.(1)解 双曲线C 1:x 212-y 2=1,左顶点A ⎝ ⎛⎭⎪⎫-22,0,渐近线方程:y =±2x .不妨取过点A 与渐近线y =2x 平行的直线方程为 y =2⎝ ⎛⎭⎪⎫x +22,即y =2x +1.解方程组⎩⎨⎧y =-2x ,y =2x +1得⎩⎪⎨⎪⎧x =-24,y =12.所以所求三角形的面积为S =12|OA ||y |=28. (2)证明 设直线PQ 的方程是y =x +b . 因为直线PQ 与已知圆相切,故|b |2=1,即b 2=2. 由⎩⎨⎧y =x +b ,2x 2-y 2=1得x 2-2bx -b 2-1=0. 设P (x 1,y 1)、Q (x 2,y 2),则⎩⎨⎧x 1+x 2=2b ,x 1x 2=-1-b 2. 又y 1y 2=(x 1+b )(x 2+b ),所以OP →·OQ →=x 1x 2+y 1y 2=2x 1x 2+b (x 1+x 2)+b 2 =2(-1-b 2)+2b 2+b 2=b 2-2=0. 故OP ⊥OQ .(3)证明 当直线ON 垂直于x 轴时,|ON |=1,|OM |=22,则O 到直线MN 的距离为33.当直线ON 不垂直于x 轴时,设直线ON 的方程为y =kx ⎝ ⎛⎭⎪⎫显然|k |>22,则直线OM 的方程为y =-1k x . 由⎩⎨⎧y =kx ,4x 2+y 2=1得⎩⎪⎨⎪⎧x 2=14+k 2,y 2=k 24+k 2,所以|ON |2=1+k24+k 2.同理|OM |2=1+k 22k 2-1.设O 到直线MN 的距离为d , 因为(|OM |2+|ON |2)d 2=|OM |2|ON |2,所以1d 2=1|OM |2+1|ON |2=3k 2+3k 2+1=3,即d =33.综上,O 到直线MN 的距离是定值.6.(13分)(2012·临沂二模)在圆x 2+y 2=4上任取一点P ,过点P 作x 轴的垂线段,D 为垂足,点M 在线段PD 上,且|DP |=2|DM |,点P 在圆上运动. (1)求点M 的轨迹方程;(2)过定点C (-1,0)的直线与点M 的轨迹交于A ,B 两点,在x 轴上是否存在点N ,使NA →·NB →为常数,若存在,求出点N 的坐标;若不存在,请说明理由. 解 (1)设P (x 0,y 0),M (x ,y ),则x 0=x ,y 0=2y .∵P (x 0,y 0)在x 2+y 2=4上,∴x 20+y 20=4.∴x 2+2y 2=4,即x 24+y 22=1.点M 的轨迹方程为x 24+y 22=1(x ≠±2).(2)假设存在.当直线AB 与x 轴不垂直时,设直线AB 的方程为y =k (x +1)(k ≠0),A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),N (n,0), 联立方程组⎩⎪⎨⎪⎧y =k (x +1),x 24+y 22=1,整理得(1+2k 2)x 2+4k 2x +2k 2-4=0, ∴x 1+x 2=-4k 21+2k 2,x 1x 2=2k 2-41+2k 2.∴NA →·NB →=(x 1-n ,y 1)·(x 2-n ,y 2) =(1+k 2)x 1·x 2+(x 1+x 2)(k 2-n )+n 2+k 2 =(1+k 2)×2k 2-41+2k 2+(k 2-n )×-4k 21+2k2+k 2+n 2 =k 2(4n -1)-41+2k2+n 2 =12(2k 2+1)(4n -1)-12(4n -1)-41+2k 2+n 2 =12(2n 2+4n -1)-2n +721+2k 2.∵NA →·NB→是与k 无关的常数,∴2n +72=0. ∴n =-74,即N ⎝ ⎛⎭⎪⎫-74,0,此时NA →·NB→=-1516.当直线AB 与x 轴垂直时,若n =-74,则NA →·NB →=-1516. 综上所述,在x 轴上存在定点N ⎝ ⎛⎭⎪⎫-74,0,使NA →·NB→为常数.。
高考数学一轮复习 直线与圆锥曲线的位置关系跟踪检测 理(含解析)新人教A 版(分Ⅰ、Ⅱ卷,共2页) 第Ⅰ卷:夯基保分卷1.已知椭圆x 24+y 22=1上有一点P ,F 1,F 2是椭圆的左、右焦点,若△F 1PF 2 为直角三角形,则这样的点P 有 ( )A .3个B .4个C .6个D .8个2. 椭圆x 24+y 23=1的离心率为e ,点(1,e )是圆x 2+y 2-4x -4y +4=0的一条弦的中点,则此弦所在直线的方程是( )A .3x +2y -4=0B .4x +6y -7=0C .3x -2y -2=0D .4x -6y -1=03.过抛物线y 2=2px (p >0)的焦点F ,斜率为43的直线交抛物线于A ,B 两点,若AF =λFB (λ>1),则λ的值为( )A .5B .4 C.43D.524.已知椭圆x 24+y 2b 2=1(0<b <2),左、右焦点分别为F 1,F 2,过F 1的直线l 交椭圆于A ,B 两点,若|BF 2|+|AF 2|的最大值为5,则b 的值是( )A .1 B. 2 C.32D. 35.(2013·兰州名校检测) 已知椭圆C :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e .直线l :y =ex +a 与x 轴,y 轴分别交于点A ,B ,M 是直线l 与椭圆C 的一个公共点,设|AM |=e |AB |,则该椭圆的离心率e =________.6.(2014·沈阳模拟)已知点A (-2,0),点B (2,0),且动点P 满足|P A |-|PB |=2,则动点P 的轨迹与直线y =k (x -2)有两个交点的充要条件为k ∈________.7. 如图,椭圆长轴的端点为A ,B ,O 为椭圆的中心,F 为椭圆的右焦点,且AF ·FB =1,|OF |=1. (1)求椭圆的标准方程;(2)记椭圆的上顶点为M ,直线l 交椭圆于P ,Q 两点,问:是否存在直线l ,使点F 恰为△PQM 的垂心,若存在,求出直线l 的方程;若不存在,请说明理由.8.(2013·郑州模拟)已知圆C :(x +3)2+y 2=16,点A (3,0),Q 是圆上一动点,AQ 的垂直平分线交CQ 于点M ,设点M 的轨迹为E .(1)求轨迹E 的方程;(2)过点P (1,0)的直线l 交轨迹E 于两个不同的点A ,B ,△AOB (O 是坐标原点)的面积S =45,求直线AB 的方程.第Ⅱ卷:提能增分卷1. 已知中心在坐标原点的椭圆E 的长轴的一个端点是抛物线y 2=45x 的焦点,且椭圆E 的离心率是63. (1)求椭圆E 的方程;(2)过点C (-1,0)的动直线与椭圆E 相交于A ,B 两点.若线段AB 的中点的横坐标是-12,求直线AB 的方程.2.已知椭圆C :y 2a 2+x 2b 2=1(a >b >0)的离心率为32,椭圆C 的短轴的一个端点P 到焦点的距离为2.(1)求椭圆C 的方程;(2)已知直线l :y =kx +3与椭圆C 交于A ,B 两点,是否存在k 使得以线段AB 为直径的圆恰好经过坐标原点O ?若存在,求出k 的值;若不存在,请说明理由.3. (2013·广州二模)已知对称中心为坐标原点的椭圆C 1与抛物线C 2:x 2=4y 有一个相同的焦点F 1,直线l :y =2x +m 与抛物线C 2只有一个公共点.(1)求直线l 的方程;(2)若椭圆C 1经过直线l 上的点P ,当椭圆C 1的离心率取得最大值时,求椭圆C 1的方程及点P 的坐标.答 案第Ⅰ卷:夯基保分卷1.选C 当∠PF 1F 2为直角时,根据椭圆的对称性知,这样的点P 有2个,同理当 ∠PF 2F 1为直角时,这样的点P 有2个;当P 点为椭圆的短轴端点时,∠F 1PF 2最大,且为直角,此时这样的点P 有2个.故符合要求的点P 有6个.2.选B 依题意得e =12,圆心坐标为(2,2),圆心(2,2)与点(1,12)的连线的斜率为2-122-1=32,所求直线的斜率为-23,所以所求直线方程是y -12=-23(x -1).即4x +6y -7=0. 3.选B 根据题意设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),由AF =λFB 得⎝⎛⎭⎫p 2-x 1,-y 1=λx 2-p2,y 2, 故-y 1=λy 2,即λ=-y 1y 2.设直线AB 的方程为y =43⎝⎛⎭⎫x -p 2,联立直线与抛物线方程,消元得y 2-32py -p 2=0.故y 1+y 2=32p ,y 1·y 2=-p 2,y 1+y 22y 1·y 2=y 1y 2+y 2y 1+2=-94,即-λ-1λ+2=-94.又λ>1,故λ=4.4.选D 由椭圆的方程,可知长半轴长为a =2;由椭圆的定义,可知|AF 2|+|BF 2|+|AB |=4a =8,所以|AB |=8-(|AF 2|+|BF 2|)≥3.由椭圆的性质,可知过椭圆焦点的弦中,通径最短,即2b 2a=3,可求得b 2=3,即b = 3. 5.解析:因为点A ,B 分别是直线l :y =ex +a 与x 轴、y 轴的交点,所以点A ,B 的坐标分别是⎝⎛⎭⎫-a e ,0,(0,a ).设点M 的坐标是(x 0,y 0),由|AM |=e |AB |, 得⎩⎪⎨⎪⎧x 0=a e (e -1),y 0=ea .(*)因为点M 在椭圆上,所以x 20a 2+y 20b 2=1,将(*)式代入,得(e -1)2e 2+e 2a 2b2=1,整理得,e 2+e-1=0, 解得e =5-12.答案:5-126.解析:由已知得动点P 的轨迹为一双曲线的右支且2a =2,c =2,则b =c 2-a 2=1,∴P 点的轨迹方程为x 2-y 2=1(x >0),其一条渐近线方程为y =x .若P 点的轨迹与直线y =k (x -2)有两个交点,则需k ∈(-∞,-1)∪(1,+∞).答案:(-∞,-1)∪(1,+∞)7.解:(1)设椭圆方程为x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0),则c =1,又∵AF ·FB =(a +c )·(a -c )=a 2-c 2=1. ∴a 2=2,b 2=1, 故椭圆的方程为x 22+y 2=1.(2)假设存在直线l 交椭圆于P ,Q 两点,且F 恰为△PQM 的垂心,设P (x 1,y 1),Q (x 2,y 2),∵M (0,1),F (1,0), ∴直线l 的斜率k =1.于是设直线l 为y =x +m ,由⎩⎪⎨⎪⎧y =x +m ,x 22+y 2=1.得3x 2+4mx +2m 2-2=0,x 1+x 2=-43m ,①x 1x 2=2m 2-23.②∵MP ·FQ =x 1(x 2-1)+y 2(y 1-1)=0. 又y i =x i +m (i =1,2),∴x 1(x 2-1)+(x 2+m )(x 1+m -1)=0,即 2x 1x 2+(x 1+x 2)(m -1)+m 2-m =0.将①②代入得2·2m 2-23-4m 3(m -1)+m 2-m =0,解得m =-43或m =1,经检验m =-43符合条件.故存在直线l ,使点F 恰为△PQM 的垂心,直线l 的方程为y =x -43.8.解:(1)由题意|MC |+|MA |=|MC |+|MQ |=|CQ |=4>23,所以轨迹E 是以A ,C 为焦点,长轴长为4的椭圆,即轨迹E 的方程为x 24+y 2=1.(2)记A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),由题意,直线AB 的斜率不可能为0, 而直线x =1也不满足条件, 故可设AB 的方程为x =my +1.由⎩⎪⎨⎪⎧x 2+4y 2=4,x =my +1,消去x 得(4+m 2)y 2+2my -3=0, 所以⎩⎪⎨⎪⎧y 1+y 2=-2m 4+m 2,y 1·y 2=-34+m 2.S =12|OP ||y 1-y 2|= 12(y 1+y 2)2-4y 1y 2=2m 2+3m 2+4.由S =45,解得m 2=1,即m =±1.故直线AB 的方程为x =±y +1, 即x +y -1=0或x -y -1=0为所求. 第Ⅱ卷:提能增分卷1.解:(1)由题知椭圆E 的焦点在x 轴上,且a =5,又c =ea =63×5=303, 故b =a 2-c 2=5-103=53,故椭圆E 的方程为x 25+y 253=1,即x 2+3y 2=5. (2)依题意,直线AB 的斜率存在,设直线AB 的方程为y =k (x +1),将其代入x 2+3y 2=5,消去y ,整理得(3k 2+1)x 2+6k 2x +3k 2-5=0.设A ,B 两点坐标分别为(x 1,y 1),(x 2,y 2).则⎩⎨⎧Δ=36k 4-4(3k 2+1)(3k 2-5)>0,(*),x 1+x 2=-6k23k 2+1.由线段AB 中点的横坐标是-12,得x 1+x 22=-3k 23k 2+1=-12,解得k =±33,符合(*)式.所以直线AB 的方程为x -3y +1=0或x +3y +1=0.2.解:(1)设椭圆的焦半距为c ,则由题设得⎩⎪⎨⎪⎧a =2,c a =32,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =2,c =3,故所求C 的方程为y 24+x 2=1.(2)存在k 使得以线段AB 为直径的圆恰好经过坐标原点O .理由如下:设点A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),将直线l 的方程y =kx +3代入y 24+x 2=1并整理得(k 2+4)x 2+23kx -1=0. (*)则x 1+x 2=-23k k 2+4,x 1x 2=-1k 2+4.因为以线段AB 为直径的圆恰好经过坐标原点O ,所以OA ·OB =0,即x 1x 2+y 1y 2=0. 又y 1y 2=k 2x 1x 2+3k (x 1+x 2)+3, 即y 1y 2=-k 2k 2+4-6k 2k 2+4+3=-4k 2+12k 2+4,于是有-1k 2+4+-4k 2+12k 2+4=0,解得k =±112. 经检验知:此时(*)的判别式Δ>0,适合题意. 即(*)的判别式Δ>0恒成立. 所以当k =±112时,以线段AB 为直径的圆恰好经过坐标原点O . 3.解:(1)由⎩⎪⎨⎪⎧y =2x +m ,x 2=4y .消去y ,得x 2-8x -4m =0,∵ 直线l 与抛物线C 2只有一个公共点, ∴Δ=82+4×4m =0,解得m =-4. ∴直线l 的方程为y =2x -4. (2)∵抛物线C 2的焦点为F 1(0,1), 依题意知椭圆C 1的两个焦点的坐标为 F 1(0,1),F 2(0,-1)设椭圆C 1的方程为y 2a 2+x 2a 2-1=1(a >1),由⎩⎨⎧y =2x -4,y 2a 2+x2a 2-1=1.消去y, 得(5a 2-4)x 2-16(a 2-1)x +(a 2-1)(16-a 2)=0.(*)由Δ=162(a 2-1)2-4(5a 2-4)(a 2-1)(16-a 2)≥0,得a 4-4a 2≥0(a 2>0且a 2-1>0),解得a 2≥4.∵a >1,∴a ≥2,∴e =1a ≤12,当a =2时,e max =12,此时椭圆C 1的方程为y 24+x 23=1.把a =2代入方程(*),解得x =32.又y =2x -4,∴y =-1, ∴点P 的坐标为⎝⎛⎭⎫32,-1.。
芯衣州星海市涌泉学校第四讲直线与圆锥曲线一、考情分析直线与圆锥曲线的位置关系,是高考考察的重中之重,主要涉及弦长、中点弦、对称、参量的取值范围、求曲线方程等问题.解题中要充分重视韦达定理和判别式的应用.解题的主要规律可以概括为“联立方程求交点,韦达定理求弦长,根的分布找范围,曲线定义不能忘〞. 本讲主要是调动学生学习的主动性,注意交代知识的来龙去脉,教给学生解决问题的思路,帮助考生培养分析、抽象和概括等思维才能,掌握形数结合、函数与方程、化归与转化等数学思想,培养良好的个性品质,以及勇于探究、敢于创新的精神,进一步进步学生“应用数学〞的程度.二、知识归纳〔一〕直线与圆锥曲线问题的解决思路“三十二字思路〞:设而不求,求而不设;联立消元,二次判别;韦达,解决问题;遇弦中点,点差优先.〔二〕直线与椭圆()()()2222222222222010y kx m a k b x mka x a m b x y a b a b=+⎧⎪⇒+++-=⎨+=>>⎪⎩,显然,2220a k b +≠; 〔1〕当0∆=时,直线与椭圆只有一个公一一共点,属于直线与椭圆相切; 〔2〕当0∆>时,直线与椭圆有两个公一一共点,属于直线与椭圆相交; 〔三〕直线与双曲线()()()22222222222220100y kx m a k b x mka x a m b x y a b a b=+⎧⎪⇒-+++=⎨-=>>⎪⎩,, 〔1〕假设2220bak b k a-=⇔=±时,直线平行于双曲线的渐进线,此时, ①当0m =时,直线与渐进线重合,与双曲线无交点;②当0m ≠时,直线与双曲线只有一个公一一共点,属于一个交点的相交,而不是相切;〔2〕假设2220bak b k a-≠⇔≠±时,直线不平行于双曲线的渐进线,此时, ①当0∆=时,直线与双曲线只有一个公一一共点,属于直线与双曲线相切; ②当0∆>时,直线与双曲线有两个公一一共点,属于直线与双曲线相交; 〔四〕直线与抛物线()()22222020y kx mk x mk p x m y px p =+⎧⎪⇒+-+=⎨=>⎪⎩, 〔1〕假设0k=时,直线平行于抛物线的对称轴,此时,直线与抛物线只有一个公一一共点,属于一个交点的相交,而不是相切;〔2〕假设0k≠时,直线不平行于抛物线的对称轴,此时,①当0∆=时,直线与抛物线只有一个公一一共点,属于直线与抛物线相切; ②当0∆>时,直线与抛物线有两个公一一共点,属于直线与抛物线相交; 三、精典例析例1:曲线22148x y C -=:,定点()10M ,,直线l 经过点()01,,斜率为t ,与曲线C 交于不同的两点A B 、,设AB 的中点为P ,求直线MP 的斜率k 关于t 的函数关系()k f t =.解析:设直线l 的方程为1l ytx =+:,()()()112200,A x y B x y P x y ,,,,,那么:()222212290148y tx t x tx x y =+⎧⎪⇒---=⎨-=⎪⎩, ∴22t≠,2904t ∆>⇔<,且1212002222x x y y tx y t ++===-, ∵()()120022112222tx tx t x y t t +++===--,,∴020212y kx t t ==-+-;故()()223321122222k t t t ⎛⎫⎛⎛⎫=∈-- ⎪ ⎪+-⎝⎝⎭⎝⎭,,,.例2:椭圆()222210x y a b a b+=>>的离心率36=e ,过点()0A b -,和()0B a ,的直线与原点的间隔为23. 〔1〕求椭圆的方程. 〔2〕定点()10E -,,假设直线()20y kx k =+≠与椭圆交于C D 、两点.问:是否存在k 的值,使以CD 为直径的圆过()10E-,点?请说明理由. 解析:〔1〕直线AB 方程为:0bx ay ab --=,那么:22633312c a a ab b a b⎧=⎪⎧=⎪⎪⇒⎨⎨=⎪⎩⎪=⎪+⎩ , ∴椭圆方程为1322=+y x . 〔2〕假假设存在这样的k 值,设()()1122Cx y D x y ,,,,那么:()22222131290330y kx k x kx x y =+⎧⇒+++=⎨+-=⎩ , ∴0)31(36)12(22>+-=∆k k ,且1212221291313k x x x x k k +=-=++⋅,,∵()()()2121212122224y y kx kx k x x k x x =++=+++⋅,∴要使以CD 为直径的圆过()10E-,点,当且仅当CE DE ⊥时,那么: 121212121(1)(1)011y y y y x x x x =-⇔+++=++⋅. ∴05))(1(2)1(21212=+++++x x k x x k ,∴67=k,经历证,67=k 时符合题意. 综上,存在67=k ,使得以CD 为直径的圆过()10E -,点.例3:双曲线G 的中心在原点,它的渐近线与圆2210200xy x +-+=相切.过点()4,0P -作斜率为14的直线l ,使得l 和G 交于A B 、两点,和y 轴交于点C ,并且点P 在线段AB 上,又满足2PA PB PC⋅=.〔1〕求双曲线G 的渐近线的方程; 〔2〕求双曲线G 的方程;〔3〕椭圆S 的中心在原点,它的短轴是G 的实轴.假设S 中垂直于l 的平行弦的中点的轨迹恰好是G 的渐近线截在S 内的部分,求椭圆S 的方程.解析:〔1〕设双曲线G 的渐近线的方程为:y kx =,那么:∵渐近线与圆2210200xy x +-+=12k =⇔=±. 故双曲线G 的渐近线的方程为:12y x =±.〔2〕设双曲线G 的方程为:224xy m -=,那么:()2221438164044y x x x m x y m ⎧=+⎪⇒---=⎨⎪-=⎩, ∴8164 33A B A B mx x x x ++==-,, ∵2PA PB PC ⋅=,P A B C 、、、一一共线且P 在线段AB 上,∴()()()()()()244164320P A B P P C B A A B A B x x x x x x x x x x x x --=-⇔+--=⇔+++=,例4:〔05年卷〕设A B 、是椭圆λ=+223y x 上的两点,点()13N ,是线段AB 的中点,线段AB 的垂直平分线与椭圆相交于C D 、两点. 〔1〕确定λ的取值范围,并求直线AB 的方程;〔2〕试判断是否存在这样的λ,使得A B 、、C D 、四点在同一个圆上?并说明理由.解析:〔1〕法1:显然,直线AB 的斜率存在,设直线AB 的方程为(1)3y k x =-+,设1122()()A x y B x y ,,,,那么:22222(1)3(3)2(3)(3)03y k x k x k k x k x y λλ=-+⎧⇒+--+--=⎨+=⎩, ∴224[(3)3(3)]0k k λ∆=+-->,且21212222(3)(3)33k k k x x x x k k λ---+=⋅=++,,∵点()13N,是线段AB 的中点,∴2121(3)312x x k k k k +=⇔-=+⇒=-,直线AB 的方程是: ()3140y x x y -=--⇔+-=.∴12λ>,故λ的取值范围是()12,+∞.法2:设1122()()A x y B x y ,,,,那么:221112121212222233()()()()03x y x x x x y y y y x y λλ⎧+=⎪⇒-++-+=⎨+=⎪⎩, ∴12123()ABx x k y y +=-+;∵点()13N ,是线段AB 的中点,∴121226x x y y +=+=,,∴1AB k =-,直线AB 的方程是()3140y x x y -=--⇔+-=.∵点()13N,在椭圆的内部,∴2231312λ>⨯+=.故λ的取值范围是()12,+∞.〔2〕法1:∵直线CD 垂直平分线段AB ,∴直线CD 的方程为3120y x x y -=-⇔-+=,又设3344()()C x y D x y ,,,,CD 的中点00()M x y ,,那么:2222044403x y x x x y λλ-+=⎧⇒++-=⎨+=⎩, ∴103λ∆>⇔>,且341x x +=-,03400113()2222x x x y x =+=-=+=,,即1322M ⎛⎫- ⎪⎝⎭,.∴34||||CD x x =-=又22240481603x y x x x y λλ+-=⎧⇒-+-=⎨+=⎩,2012λ∆>⇔>,同理可得:12||AB x x =-=∴当12λ>AB CD >⇒<.假设在在12λ>,使得A B 、、C D 、四点一一共圆,那么CD 必为圆的直径,点M 为圆心,点M 到直线AB的间隔为:13|4|d-+-===,∴222229123||||||||22222AB CDMA MB dλλ--==+=+==.故当12>λ时,A B、、C D、四点均在以M为圆心,2||CD为半径的圆上.〔注:上述解法中最后一步也可如下解法获得:∵A B、、C D、一一共圆⇔△ACD为直角三角形,A为直角2||||||AN CN DN⇔=⋅,∴2||222CD CDABd d⎛⎫⎛⎫⎛⎫=+-⎪⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭,∵3912 2222222CD CDd dλλ⎫⎛⎫⎛⎫--+-=-=-=⎪⎪⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭即A、B、C、D四点一一共圆.〕例5:〔05年卷〕如图,设抛物线2C y x=:的焦点为F,动点P在直线20l x y--=:上运动,过P作抛物线C的两条切线PA PB、,且与抛物线C分别相切于A B、两点.〔1〕求△APB的重心G的轨迹方程;〔2〕证明:PFA PFB∠=∠.解析:〔1〕设切点()()()22001101A x xB x x x x≠,,,,那么:切线PA的方程为:20020x x y x--=,切线PB的方程为:21120x x y x--=,联立,解得:P点的坐标为01012x xP x x+⎛⎫⎪⎝⎭,;∴△APB的重心G的坐标为:PPGxxxxx=++=310,2222010*******()43333P P PGy y y x x x x x x x x x yy+++++--====,∴234P G Gy y x=-+,∵点P在直线20l x y--=:上运动,∴从而得到重心G 的轨迹方程为:221(34)20(42)3x y xy x x --+-=⇔=-+.〔2〕法1:∵22010001111114244x x FA x x FP x x FB x x +⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-=-=- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭,, ,, ,, ∴cos ||||FP FA AFP FP FA ⋅∠=201001001201114||||x x x x x x x x FP FP x +⎛⎫⎛⎫⋅+--+⎪⎪⎝==; 同理,20110110122211112444cos ||||||1||x x x x x x x x FP FBBFP FP FB FP FP x +⎛⎫⎛⎫⋅+--+⎪⎪⋅⎝⎭⎝⎭∠===⎛⎫+;故PFA PFB ∠=∠. 法2:①当100x x =时,由于01x x ≠,不妨设00x =,那么:00y =,∴P 点坐标为102x P ⎛⎫⎪⎝⎭,,那么P 点到直线AF 的间隔为:11||2x d =;而直线BF 的方程212111111114()0444x y x x x x y x x --=⇔--+=,∴P 点到直线BF 的间隔为:22111111221||11|()|()||42124x x x x x x d x -++===+; ∴12d d =,故PFA PFB ∠=∠.②当001≠x x 时,直线AF 的方程:2020********(0)()04044x y x x x x y x x --=-⇔--+=-; 直线BF 的方程:212111111114(0)()04044x y x x x x y x x --=-⇔--+=-; ∴P 点到直线AF 的间隔为:22201010010001120111|()()||)()||24124x x x x x x x x x x x d x +---++-===+, 同理,P 点到直线BF 的间隔:2||012x x d -=, ∴12d d =,故PFA PFB ∠=∠.四、课后反思 .。
直线与圆锥曲线分层训练A 级 基础达标演练 (时间:30分钟 满分:60分)一、填空题(每小题5分,共30分)1.已知直线y =kx -1与椭圆x 24+y 2a=1(a >0)相切,给出下列k ,a 之间的关系________.①4a +4k 2=1;②4k 2-a =1;③a -4k 2=1;④a +4k 2=1. 其中正确的是________(填序号). 解析 由⎩⎪⎨⎪⎧y =kx -1,ax 2+4y 2-4a =0,得(4k 2+a )x 2-8kx +4(1-a )=0. ∵直线与椭圆相切,∴Δ=0,即64k 2+4×(4k 2+a )×4(a -1)=0.∴a +4k 2=1. 答案 ④2.过点(0,1)作直线,使它与抛物线y 2=4x 仅有一个公共点,这样的直线有________条.解析 结合图形分析可知,满足题意的直线共有3条:直线x =0,过点(0,1)且平行于x 轴的直线以及过点(0,1)且与抛物线相切的直线(非直线x =0). 答案 33.过抛物线y 2=4x 的焦点作直线交抛物线于点A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),若AB =7,则AB 的中点M 到抛物线准线的距离为________.解析 由题知抛物线的焦点为(1,0),准线方程为x =-1.由抛物线定义知:AB =AF +BF =x 1+p 2+x 2+p2=x 1+x 2+p ,即x 1+x 2+2=7,得x 1+x 2=5,于是弦AB 的中点M 的横坐标为52,因此M 到抛物线准线的距离为52+1=72. 答案 724.设双曲线x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的一条渐近线与抛物线y =x 2+1只有一个公共点,则双曲线的离心率为________.解析 双曲线x 2a 2-y 2b 2=1的一条渐近线为y =bax ,由方程组⎩⎪⎨⎪⎧y =b ax ,y =x 2+1消去y 得,x 2-bax+1=0有唯一解,所以Δ=⎝ ⎛⎭⎪⎫b a 2-4=0,b a =2,e =c a =a 2+b 2a =1+⎝ ⎛⎭⎪⎫b a2= 5.答案55.若斜率为1的直线l 与椭圆x 24+y 2=1交于不同两点A 、B ,则AB 的最大值为________.解析 设直线l 的方程为y =x +t ,代入x 24+y 2=1消去y 得54x 2+2tx +t 2-1=0,由题意得Δ=(2t )2-5(t 2-1)>0,即t 2<5,弦长AB =2·4·5-t 25≤4105.答案41056.已知双曲线方程是x 2-y 22=1,过定点P (2,1)作直线交双曲线于P 1,P 2两点,并使P (2,1)为P 1P 2的中点,则此直线方程是________________.解析 设点P 1(x 1,y 1),P 2(x 2,y 2),则由x 21-y 212=1,x 22-y 222=1,得k =y 2-y 1x 2-x 1=2x 2+x 1y 2+y 1=2×42=4,从而所求方程为4x -y -7=0.将此直线方程与双曲线方程联立得14x 2-56x +51=0,Δ>0,故此直线满足条件. 答案 4x -y -7=0二、解答题(每小题15分,共30分)7.在平面直角坐标系xOy 中,经过点(0,2)且斜率为k 的直线l 与椭圆x 22+y 2=1有两个不同的交点P 和Q . (1)求k 的取值范围;(2)设椭圆与x 轴正半轴、y 轴正半轴的交点分别为A 、B ,是否存在常数k ,使得向量OP →+OQ →与AB →垂直?如果存在,求k 值;如果不存在,请说明理由. 解 (1)由已知条件,直线l 的方程为y =kx +2, 代入椭圆方程得x 22+(kx +2)2=1,整理得⎝ ⎛⎭⎪⎫12+k 2x 2+22kx +1=0.①直线l 与椭圆有两个不同的交点P 和Q 等价于①中Δ=8k 2-4⎝ ⎛⎭⎪⎫12+k 2=4k 2-2>0,解得k <-22或k >22. 即k 的取值范围为⎝ ⎛⎭⎪⎫-∞,-22∪⎝ ⎛⎭⎪⎫22,+∞.(2)设P (x 1,y 1),Q (x 2,y 2),则OP →+OQ →=(x 1+x 2,y 1+y 2) 由方程①得,x 1+x 2=-42k1+2k 2,y 1+y 2=k (x 1+x 2)+22=-42k21+2k2+2 2.∵(OP →+OQ →)⊥AB →,∴(x 1+x 2)·(-2)+y 1+y 2=0, 即:-42k 1+2k 2·(-2)-42k21+2k 2+22=0.解得:k =-24,由(1)知k 2>12,与此相矛盾, 所以不存在常数k 使OP →+OQ →与AB →垂直.8.设A 、B 分别为椭圆x 2a 2+y 2b2=1(a ,b >0)的左、右顶点,椭圆长半轴的长等于焦距,且x =4为它的右准线. (1)求椭圆的方程;(2)设P 为右准线上不同于点(4,0)的任意一点,若直线AP 、BP 分别与椭圆相交于异于A 、B 的点M 、N ,证明:点B 在以MN 为直径的圆内.(1)解 依题意得a =2c ,a 2c =4,解得a =2,c =1,从而b = 3.故椭圆的方程为x 24+y 23=1.(2)证明 由(1)得A (-2,0),B (2,0).设M (x 0,y 0). ∵M 点在椭圆上,∴y 0=34(4-x 20).①又点M 异于顶点A 、B ,∴-2<x 0<2,由P 、A 、M 三点共线可以得P ⎝⎛⎭⎪⎫4,6y 0x 0+2. 从而BM →=(x 0-2,y 0),BP →=⎝ ⎛⎭⎪⎫2,6y 0x 0+2.∴BM →·BP →=2x 0-4+6y 20x 0+2=2x 0+2(x 20-4+3y 20).②将①代入②,化简得BM →·BP →=52(2-x 0).∵2-x 0>0,∴BM →·BP →>0,则∠MBP 为锐角, 从而∠MBN 为钝角.故点B 在以MN 为直径的圆内.分层训练B 级 创新能力提升1.(2012·镇江中学检测)已知A ,B 为抛物线C :y 2=4x 上的两个不同的点,F 为抛物线C 的焦点,若FA →=-4FB →,则直线AB 的斜率为________.解析 由题意知焦点F (1,0),直线AB 的斜率必存在,且不为0,故可设直线AB 的方程为y =k (x -1)(k ≠0),代入y 2=4x 中化简得ky 2-4y -4k =0,设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则y 1+y 2=4k①y 1y 2=-4 ②又由FA →=-4FB →可得y 1=-4y 2 ③ 联立①②③式解得k =±43.答案 ±432.(2012·苏北四市调研三)已知点A (0,2),抛物线y 2=2px (p >0)的焦点为F ,准线为l ,线段FA 交抛物线于点B ,过B 作l 的垂线,垂足为M ,若AM ⊥MF ,则p =________.解析 依题意,设点B ⎝ ⎛⎭⎪⎫y 212p ,y 1,点F ⎝ ⎛⎭⎪⎫p 2,0,M ⎝ ⎛⎭⎪⎫-p 2,y 1, 则AB →=⎝ ⎛⎭⎪⎫y 212p ,y 1-2,AF →=⎝ ⎛⎭⎪⎫p 2,-2,AM →=⎝ ⎛⎭⎪⎫-p 2,y 1-2,FM →=()-p ,y 1.由AB →∥AF →得y 212p ×(-2)-p 2(y 1-2)=0,即y 21+p 22y 1-p 2=0. ①由AM ⊥MF 得AM →·FM →=p22+y 1(y 1-2)=0,即y 21-2y 1+p 22=0,②由①-②得y 1=3p2p 2+4③,把③代入②,解得p = 2.答案23.(2012·苏中三市调研二)若直线mx +ny =4与⊙O :x 2+y 2=4没有交点,则过点P (m ,n )的直线与椭圆x 29+y 24=1的交点个数是________.解析 由题意知:4m 2+n 2>2,即m 2+n 2<2,∴点P (m ,n )在椭圆x 29+y 24=1的内部,故所求交点个数是2个. 答案 24.(2012·盐城调研三)已知抛物线y 2=4x ,过点P (4,0)的直线与抛物线相交于A (x 1,y 1),B (x 2,y 2)两点,则x 21+x 22的最小值是________.解析 设过点P 的直线为y =k (x -4),当k 不存在时,A (4,4),B (4,-4),则x 21+x 22=32, 当k 存在时,有k 2x 2-(8k 2+4)x +16k 2=0, 则x 1+x 2=8+4k2,x 1·x 2=16,故x 21+x 22=(x 1+x 2)2-2x 1x 2=32+16k 4+64k2>32,故(x 21+x 22)min =32. 答案 325.(2013·南京师大附中阶段检测)已知抛物线C 的顶点在坐标原点,焦点在x 轴上,△ABC 的三个顶点都在抛物线上,且△ABC 的重心为抛物线的焦点,若BC 所在直线l 的方程为4x +y -20=0. (1)求抛物线C 的方程;(2)若O 是坐标原点,P ,Q 是抛物线C 上的两动点,且满足PO ⊥OQ ,证明:直线PQ 过定点.(1)解 设抛物线C 的方程为y 2=2mx ,A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),由⎩⎪⎨⎪⎧4x +y -20=0,y 2=2mx ,得2y2+my -20m =0,∵Δ>0,∴m >0或m <-160.解得y 1,2=-m ±161m 24,则y 1+y 2=-m2,∴x 1+x 2=⎝ ⎛⎭⎪⎫5-y 14+⎝ ⎛⎭⎪⎫5-y 24=10+m8.再设C (x 3,y 3),由于△ABC 的重心为F ⎝ ⎛⎭⎪⎫m2,0,则⎩⎪⎨⎪⎧x 1+x 2+x 33=m2,y 1+y 2+y 33=0,解得⎩⎪⎨⎪⎧x 3=11m8-10,y 3=m2.∵点C 在抛物线上,∴⎝ ⎛⎭⎪⎫m 22=2m ⎝ ⎛⎭⎪⎫11m 8-10.∴m =8,抛物线C 的方程为y 2=16x .(2)证明 当PQ 的斜率存在时,设PQ 的方程为y =kx +b ,显然k ≠0,b ≠0,∵PO ⊥OQ ,∴k PO k OQ =-1,设P (x P ,y P ),Q (x Q ,y Q ),∴x P x Q +y P y Q =0,将直线y =kx +b 代入抛物线方程,得ky 2-16y +16b =0, ∴y P y Q =16b k .从而x P x Q =y 2P y 2Q 162=b 2k 2,∴b 2k 2+16bk =0,∵k ≠0,b ≠0,∴直线PQ 的方程为y =kx -16k ,PQ 过点(16,0); 当PQ 的斜率不存在时,显然PQ ⊥x 轴,又PO ⊥OQ , ∴△POQ 为等腰三角形,由⎩⎪⎨⎪⎧y =|x |,y 2=16x ,得P (16,16),Q (16,-16),此时直线PQ 过点(16,0), ∴直线PQ 恒过定点(16,0).。
第7节圆锥曲线的综合问题第一课时直线与圆锥曲线的位置关系【选题明细表】基础巩固(时间:30分钟)1.已知抛物线y2=2x,过点(-1,2)作直线l,使l与抛物线有且只有一个公共点,则满足上述条件的直线l共有( D )(A)0条(B)1条(C)2条(D)3条解析:因为点(-1,2)在抛物线y2=2x的左侧,所以该抛物线一定有两条过点(-1,2)的切线,过点(-1,2)与x轴平行的直线也与抛物线只有一个交点,所以过点(-1,2)有3条直线与抛物线有且只有一个交点.故选D.2.已知椭圆+=1以及椭圆内一点P(4,2),则以P为中点的弦所在直线的斜率为( B )(A) (B)- (C)2 (D)-2解析:设弦的端点A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=8,y1+y2=4,两式相减,得+=0,所以=-,所以k==-.故选B.3.过点P(1,1)作直线与双曲线x2-=1交于A,B两点,使点P为AB中点,则这样的直线( D )(A)存在一条,且方程为2x-y-1=0(B)存在无数条(C)存在两条,方程为2x±(y+1)=0(D)不存在解析:设A(x1,y1),B(x2,y2),x1+x2=2,y1+y2=2,- =1,- =1,两式相减得(x1-x2)(x1+x2)- (y1-y2)(y1+y2)=0,所以x1-x2= (y1-y2),即k AB=2,故所求直线方程为y-1=2(x-1),即2x-y-1=0.联立可得2x2-4x+3=0,但Δ=(-4)2-4×2×3<0,此方程没有实数解,故这样的直线不存在.故选D.4.已知点A(2,0),抛物线C:x2=4y的焦点为F,射线FA与抛物线C相交于点M,与其准线相交于点N,则|FM|∶|MN|等于( C )(A)2∶ (B)1∶2 (C)1∶ (D)1∶3解析:FA:y=-x+1,与x2=4y联立,得x M=-1,FA:y=-x+1,与y=-1联立,得N(4,-1),由三角形相似知==.故选C.5.(2017·柳州市、钦州市一模)过双曲线-=1(a>0,b>0)的左焦点F作直线l与双曲线交于A,B两点,使得|AB|=4b,若这样的直线有且仅有两条,则离心率e的取值范围是( D )(A)(1,) (B)(,+∞)(C)(,) (D)(1,)∪(,+∞)解析:过左焦点的直线如果与双曲线的两支相交,得最短弦为2a;如果与双曲线的一支相交得最短弦长为,此时弦垂直于x轴,因为满足|AB|=4b的弦有且仅有两条,所以得如图两种情况.或①或②由①得所以所以解得结合e>1得,1<e<,由②同理解得e>,综合可得,有2条直线符合条件时,e>或1<e<.故选D.6.已知椭圆C:+=1(a>b>0),F(,0)为其右焦点,过F且垂直于x 轴的直线与椭圆相交所得的弦长为 2.则椭圆C的方程为.解析:把x=c代入椭圆方程解得y=±,所以弦长=2,则解得所以椭圆C的方程为+=1.答案:+=17.过点M(2,-2p)作抛物线x2=2py(p>0)的两条切线,切点分别为A,B,若线段AB的中点的纵坐标为6,则p的值是.解析:抛物线x2=2py是关于x的二次函数y=x2,其导函数为y′=,设点A(x1,y1),B(x2,y2),则切线MA的方程是y-y1=(x-x1),即y=x-.又点M(2,-2p)位于直线MA上,于是有-2p=×2-,即-4x1-4p2=0;同理有-4x2-4p2=0,因此x1,x2是方程x2-4x-4p2=0的两根,则x1+x2=4,x1x2=-4p2.由线段AB的中点的纵坐标是6得,y1+y2=12,即==12,=12,解得p=1或p=2.答案:1或28.(2017·邯郸市二模)已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,以抛物线C上的点M(x0,2)(x0>)为圆心的圆与线段MF相交于点A,且被直线x=截得的弦长为||,若=2,则||= .解析:由题意,|MF|=x0+.因为圆M与线段MF相交于点A,且被直线x=截得的弦长为||,所以|MA|=2(x0-).因为=2,所以|MF|=|MA|,所以x0=p,所以2p2=8,所以p=2,所以||=1.答案:1能力提升(时间:15分钟)9. F为椭圆+y2=1的右焦点,第一象限内的点M在椭圆上,若MF⊥x 轴,直线MN与圆x2+y2=1相切于第四象限内的点N,则|NF|等于( A )(A)(B) (C)(D)解析:因为MF⊥x轴,F为椭圆+y2=1的右焦点,所以F(2,0),M(2,),设l MN:y-=k(x-2),N(x,y),则O到l MN的距离d==1,解得k=(负值舍去).又因为⇒即N(,-),所以|NF|==.故选A.10.(2017·泉州市模拟)椭圆+=1的左、右焦点分别为F1,F2,过椭圆的右焦点F2作一条直线l交椭圆于P,Q两点,则△F1PQ内切圆面积的最大值是.解析:因为三角形内切圆的半径与三角形周长的乘积是面积的2倍,且△F1PQ的周长是定值8,所以只需求出△F1PQ面积的最大值.设直线l方程为x=my+1,与椭圆方程联立得(3m2+4)y2+6my-9=0.设P(x1,y1),Q(x2,y2),则y1+y2=-,y1y2=-,于是=|F1F2|·|y1-y2|==12.设m2+1=t∈[1,+∞),则==,在t∈[1,+∞)内,9t+是单调递增的,所以t=1取得最大的=12·=3.所以内切圆半径r=≤,因此其面积最大值是π.答案:π11.(2017·武汉市模拟)已知直线MN过椭圆+y2=1的左焦点F,与椭圆交于M,N两点.直线PQ过原点O与MN平行,且PQ与椭圆交于P,Q两点,则= .解析:不妨取直线MN⊥x轴,椭圆+y2=1的左焦点F(-1,0),令x=-1,得y2=,所以y=±,所以|MN|=,此时|PQ|=2b=2,则==2.答案:212.(2017·鞍山市一模)设A,B分别为椭圆+=1(a>b>0)和双曲线-=1的公共顶点,P,M分别为双曲线和椭圆上异于A,B的两动点,且满足+=λ(+),其中λ∈R,|λ|>1,设直线AP,BP,AM,BM的斜率分别为k1,k2,k3,k4且k1+k2=5,则k3+k4= .解析:如图所示,因为满足+=λ(+),其中λ∈R,|λ|>1,所以-2=λ·(-2),所以O,M,P三点共线.设P(x1,y1),M(x2,y2),==k≠0.则-=1,+=1,所以=,=-,因为k1+k2=5,所以5=+===·.所以k3+k4=+==-·=-5.答案:-513.(2017·张家口市模拟)已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点F和椭圆E:+=1的右焦点重合,直线l过点F交抛物线于A,B两点.(1)若直线l的倾斜角为135°,求|AB|的长;(2)若直线l交y轴于点M,且=m,=n,试求m+n的值.解:(1)据已知得椭圆E的右焦点为F(1,0),所以=1,故抛物线C的方程为y2=4x.因为直线l的倾斜角为135°,所以y=-x+1,由得到(-x+1)2=4x,即x2-6x+1=0.设A(x1,y1),B(x2,y2),所以x1+x2=6,所以|AB|=p+x1+x2=8.(2)根据题意知斜率必存在,于是设方程为y=k(x-1),点M坐标为M(0,-k),因为A(x1,y1),B(x2,y2)为l与抛物线C的交点,得到k2x2-2(k2+2)x+k2=0,因为Δ=16(k2+1)>0,所以x1+x2=2+,x1x2=1.因为=m, =n,所以(x1,y1+k)=m(1-x1,-y1),(x2,y2+k)=n(1-x2,-y2),所以m=,n=,所以m+n=+===-1.14.(2017·贵阳市二模)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,F1,F2分别是椭圆C的左、右焦点,椭圆C的焦点F1到双曲线-y2=1渐近线的距离为.(1)求椭圆C的方程;(2)直线AB:y=kx+m(k<0)与椭圆C交于不同的A,B两点,以线段AB为直径的圆经过点F2,且原点O到直线AB的距离为,求直线AB的方程.解:(1)因为双曲线-y2=1的一条渐近线方程为x-y=0,椭圆C的左焦点F1(-c,0),因为椭圆C的焦点F1到双曲线-y2=1渐近线的距离为.所以d==得c=1,又离心率e==,则a=,b=1,则椭圆C的方程为+y2=1.(2)设A,B两点的坐标分别为A(x1,y1),B(x2,y2),由原点O到直线AB的距离为,得=,即m2= (1+k2), ①将y=kx+m(k<0)代入+y2=1,得(1+2k2)x2+4kmx+2m2-2=0,则Δ=16k2m2-4(1+2k2)(2m2-2)=8(2k2-m2+1)=8(2k2--k2+1)=8(k2+)>0,x1+x2=-,x1x2=,因为以线段AB为直径的圆经过点F2,所以·=0,即(x1-1)(x2-1)+y1y2=0,即(x1-1)(x2-1)+(kx1+m)(kx2+m)=0,即(1+k2)x1x2+(km-1)(x1+x2)+m2+1=0,所以(1+k2)+(km-1)(-)+m2+1=0,化简得3m2+4km-1=0, ②由①②得11m4-10m2-1=0,得m2=1,因为k<0,所以所以AB的方程为y=-x+1.15.(2017·益阳市调研)设椭圆C:+=1(a>b>0)经过点(,),且其左焦点坐标为(-1,0).(1)求椭圆的方程;(2)过椭圆的右焦点作两条相互垂直的直线l,m,其中l交椭圆于M,N,m交椭圆于P,Q,求|MN|+|PQ|的最小值.解:(1)因为2a=+=4,又c=1,所以b==,所以椭圆的方程为+=1.(2)①当直线l1,l2中有一条直线的斜率不存在时,|MN|+|PQ|=+2a=3+4=7,②当直线l1的斜率存在且不为0时,设直线l1的方程y=k(x-1),设M(x1,y1),N(x2,y2),由得(3+4k2)x2-8k2x+4k2-12=0,所以x1+x2=,x1x2=,|MN|==·=,直线l2的方程为y=- (x-1),同理(只是把k代换成-)得|PQ|=,所以|MN|+|PQ|=,设t=k2+1,则t>1,所以|MN|+|PQ|===,因为t>1,所以=时,|MN|+|PQ|有最小值==<7. 综上,|MN|+|PQ|的最小值是.。
第五十五课时 直线与圆锥曲线的位置关系课前预习案一、了解圆锥曲线的实际背景,了解圆锥曲线在刻画现实世界和解决实际问题中的作用. 二、掌握椭圆、抛物线的概念、几何图形、标准方程及简单性质.3、了解双曲线的概念、几何图形和标准方程,知道它的简单几何性质.4、了解圆锥曲线的简单应用. 五、理解数形结合的思想.1.直线和圆锥曲线的位置关系(1)位置关系:相交、相切、相离。
(2)位置关系的判断:已知直线:0l ax by c ++=,圆锥曲线:(,)0M f x y =,联立方程组0(,)0ax by c f x y ++=⎧⎨=⎩,消元(消x 或y ),整理得20Ax Bx C ++=<1>若0A =,则直线l 和圆锥曲线M 只有一个公共点.①当曲线为双曲线时,直线l 与双曲线的渐近线平行或重合; ②当曲线为抛物线时,直线l 与抛物线的对称轴平行. <2>若0A ≠,设24B AC ∆=-①当0∆>时,直线和圆锥曲线M 有两个不同的公共点; ②当0∆=时,直线和圆锥曲线M 相切,只有一个公共点; ③当0∆<时,直线和圆锥曲线M 没有公共点. 2.弦长问题(1)斜率为k 的直线与圆锥曲线交于两点111(,)P x y ,222(,)P x y ,则所得弦长1212|||PP x x =-或1212|||PP y y =-(0k ≠); (2)椭圆与双曲线的通径长为22b a;(3)抛物线22(0)y px p =>的核心为F ,弦AB 过核心F ,①;()121222p pAB AF BB x x x x p =+=+++=++ ②若直线AB 与x 轴的夹角为θ,则22||sin pAB θ=;特别地,抛物线的通径长为2p .1.双曲线方程为2221x y -=,则它的右核心坐标为( ) A、,02⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭ B、⎫⎪⎪⎝⎭ C、⎫⎪⎪⎝⎭ D、)2.以抛物线24=y x 的核心为圆心,且过坐标原点的圆的方程为( )A.2220++=x y xB.220++=x y xC.220+-=y x χD.2220+-=x y x 3.若点O 和点F 别离为椭圆22143x y +=的中心和左核心,点P 为椭圆上的任意一点,则OP FP⋅的最大值为( )B.3第五十五课时 直线与圆锥曲线的位置关系课堂探讨案考点一:圆锥曲线概念、方程的综合【典例1】(1)若双曲线)0,0(12222>>=-b a by a x 的左右核心别离为1F 、2F ,线段21F F 被抛物线bx y 22=的核心分成2:3的两段,则此双曲线的离心率为 ( )A .89B .37376 C .335 D .21215 (2)已知椭圆1C 、抛物线2C 的核心均在x 轴上,1C 的中心和2C 的极点均为原点O ,从每条曲线上取两个点,将其坐标记录于下表中:则1与2的标准方程别离为( )A. 2214x y +=;24y x = B. 2212x y +=;24y x =C. 2214x y +=;22y x = D. 22143x y +=;24y x =【变式1】(1)已知三个数2,8m ,组成一个等比数列,则圆锥曲线2212x y m +=的离心率为(A )2 (B (C )2 (D )2或2(2)已知双曲线()0,012222>>=-b a by a x 的一条渐近线的斜率为2,则该双曲线的离心率等于( )A .2B .3C .2D .23考点二:直线和圆锥曲线的位置关系【典例2】过抛物线24y x =的核心F 作弦AB ,且||8AB ≤,直线AB 与椭圆22322x y +=相交于两个不同的点,求直线AB 的倾斜角的取值范围.【变式2】椭圆22221(0,0)x y a b a b+=>>的左、右核心别离为1F 、2F ,点(,)P a b 知足212||||PF F F =.(1)求椭圆的离心率e ;(2)设直线2PF 与椭圆相交于A 、B 两点,若直线2PF 与圆22(1)(16x y ++=相交于M 、N 两点,且5||||8MN AB =,求椭圆的方程.考点三:最值问题【典例3】已知椭圆22221(0,0)x y a b a b+=>>的左右核心别离为1F 、2F ,由4个点(,)M a b -,(,)N a b ,2F 和1F ,面积为.(1)求椭圆的方程;(2)过点1F 的直线和椭圆交于两点A 、B ,求2F AB ∆面积的最大值.【变式3】已知椭圆22221(0,0)x y a b a b+=>>过点(0,2)M ,离心率e =.(1)求椭圆的方程;(2)设过定点(2,0)N 的直线l 与椭圆相交于A 、B 两点,且AOB ∠为锐角(其中O 为坐标原点),求直线l 斜率的取值范围.1. 若抛物线22y px =的核心与双曲线22122x y -=的右核心重合,则p 的值为 A .2- B .«Skip Record If...» C .4- D .«Skip Record If...»2.在区间[1,5]和[2,6]内别离取一个数,记为a 和b , 则方程22221()x y a b a b-=<表示离心率A.12 B.1532 C.1732 D. 31323. 已知抛物线22y px =的核心F 与双曲线22179x y -=的右核心重合,抛物线的准线与x 轴的交点为K ,点A 在抛物线上且|||AK AF =,则AFK ∆的面积为( ).8 C4.设F 是抛物线1:C 24y x =的核心,点A 是抛物线与双曲线2:C 22221(0,0)x y a b a b-=>>的一条渐近线的一个公共点,且AF x ⊥轴,则双曲线的离心率为 .第五十五课时 直线与圆锥曲线的位置关系(课后拓展案)组全员必做题1.两个正数a 、b 的等差中项是25, 一个等比中项是1,,62222=->b y a x b a 则双曲线且的离心率e 等于( )A .23B .215C .13D .3132.已知12F 、F 别离是双曲线()222210,0x y a b a b -=>>的左、右核心,过1F 作垂直于x 轴的直线交双曲线于A 、B 两点,若2ABF ∆为锐角三角形,则双曲线的离心率的范围是( )(A)(1,1(B)()1++∞(C)(1(D))13.已知抛物线x y 42=,以)1,1(为中点作抛物线的弦,则这条弦所在直线方程为( ) A .012=+-y x B .012=--y x C .032=-+y x D .032=-+y x4. 已知椭圆22221(0)x y a b a b +=>>倍,斜率为1的直线l 与椭圆相交,截得的弦长为正整数的直线l 恰有3条,则b 的值为( )A.2C. 2D. 25.已知抛物线C :22(0)y px p =>过点A (1 , -2). (1)求抛物线C 的方程,并求其准线方程;(2)是不是存在平行于OA (O 为坐标原点)的直线L ,使得直线L 与抛物线C 有公共点,且直线OA 与L的距离等于5?若存在,求直线L 的方程;若不存在,说明理由.组提高选做题设12,F F 别离是椭圆E:22221x y a b +=(a>b>0)的左、右核心,过1F 斜率为1的直线l 与E 相交于,A B 两点,且2AF ,AB,2BF 成等差数列.(1)求E 的离心率; (2)设点P (0,-1)知足PA PB=,求E 的方程.第五十五课时 直线与圆锥曲线的位置关系参考答案【典例1】(1)D ;(2)A 【变式1】(1)C ;(2)B 【典例2】23[,)(,]4334ππππ; 【变式2】(1)12;(2)2211612x y +=. 【典例3】(1)22143x y +=;(2)3.【变式3】(1)221124x y +=;(2)k >k <4.组全员必做题5.(1)24y x =;准线为1x =-. (2)存在.210x y +-=组提高选做题(1)2;(2)221189x y +=.。
限时集训(五十七) 直线与圆锥曲线
(限时:45分钟 满分:81分)
一、选择题(本大题共6小题,每小题5分,共30分)
1.双曲线C :x 2a 2-y 2
b
2=1(a >0,b >0)的右焦点为F ,直线l 过焦点F ,且斜率为k ,则直
线l 与双曲线C 的左,右两支都相交的充要条件是( )
A .k >-b a
B .k <b a
C .k >b a 或k <-b a
D .-b a
<k <b a
2.直线y =kx +1,当k 变化时,此直线被椭圆x 2
4+y 2
=1截得的最大弦长等于( )
A .4 B.43
3
C .2
D .不能确定
3.椭圆x 2a 2+y 2
b 2=1(a >b >0)的半焦距为
c ,若直线y =2x 与椭圆的一个交点的横坐标恰为
c ,则椭圆的离心率为( )
A.32
B.3-1
C.22
D.2-1
4.(2013·温州模拟)设O 是坐标原点,F 是抛物线y 2
=2px (p >0)的焦点,A 是抛物线上
的一点,FA
与x 轴正方向的夹角为60°,则|OA |为( )
A.21p 4
B.21p 2
C.136
p D.
1336
p 5.(2013·清远模拟)过点(0,1)作直线,使它与抛物线y 2
=4x 仅有一个公共点,这样的直线有( )
A .1条
B .2条
C .3条
D .4条
6.(2013·绍兴模拟)已知双曲线x 2a 2-y 2
b
2=1(a >0,b >0),M ,N 是双曲线上关于原点对称
的两点,P 是双曲线上的动点,且直线PM ,PN 的斜率分别为k 1,k 2,k 1k 2≠0,若|k 1|+|k 2|的最小值为1,则双曲线的离心率为( )
A. 2
B.52
C.32
D.32
二、填空题(本大题共3小题,每小题5分,共15分)
7.已知(4,2)是直线l 被椭圆x 236+y 2
9=1所截得的线段的中点,则l 的方程是________.
8.一动圆过点A (0,1),圆心在抛物线x 2
=4y 上,且恒与定直线l 相切,则直线l 的方程为________.
9.(2012·重庆高考)过抛物线y 2
=2x 的焦点F 作直线交抛物线于A ,B 两点,若|AB |=25
12
,|AF |<|BF |,则|AF |=________. 三、解答题(本大题共3小题,每小题12分,共36分)
10.设F 1,F 2分别是椭圆E :x 2
+y 2
b
2=1(0<b <1)的左,右焦点,过F 1的直线l 与E 相交
于A ,B 两点,且|AF 2|,|AB |,|BF 2|成等差数列.
(1)求|AB |;
(2)若直线l 的斜率为1,求b 的值.
11.(2013·株洲模拟)已知抛物线C 的顶点在坐标原点,焦点在x 轴上,△ABC 的三个顶点都在抛物线上,且△ABC 的重心为抛物线的焦点,若BC 所在直线l 的方程为4x +y -20=0.
(1)求抛物线C 的方程;
(2)若O 是坐标原点,P ,Q 是抛物线C 上的两动点,且满足PO ⊥OQ ,证明:直线PQ 过定点.
12.(2012·天津高考)设椭圆x 2a 2+y 2
b
2=1(a >b >0)的左、右顶点分别为A ,B ,点P 在椭圆
上且异于A ,B 两点,O 为坐标原点.
(1)若直线AP 与BP 的斜率之积为-1
2,求椭圆的离心率;
(2)若|AP |=|OA |,证明直线OP 的斜率k 满足|k |> 3.
答 案
限时集训(五十七) 直线与圆锥曲线
1.D 2.B 3.D 4.B 5.C 6.B 7.x +2y -8=0 8.y =-1 9.5
6
10.解:(1)由椭圆定义知|AF 2|+|AB |+|BF 2|=4, 又2|AB |=|AF 2|+|BF 2|,得 |AB |=43
.
(2)l 的方程为y =x +c ,其中c =1-b 2
.
设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则A ,B 两点坐标满足方程组⎩
⎪⎨⎪
⎧
y =x +c ,x 2+y 2
b 2=1,化简得(1+b 2)x
2
+2cx +1-2b 2
=0.
则x 1+x 2=-2c 1+b 2,x 1x 2=1-2b
2
1+b 2.
因为直线AB 的斜率为1, 所以|AB |=2|x 2-x 1|, 即4
3
=2|x 2-x 1|. 则89=(x 1+x 2)2
-4x 1x 2=41-b 2
1+b 2
2-
41-2b 21+b 2=8b
4
1+b 2
2
,
解得b =
2
2
. 11.解:(1)设抛物线C 的方程为y 2
=2mx ,
由⎩⎪⎨⎪
⎧
4x +y -20=0,y 2
=2mx ,
得2y 2
+my -20m =0. ∵Δ>0,∴m >0或m <-160. 设B (x 1,y 1),C (x 2,y 2), 则y 1+y 2=-m
2
,
∴x 1+x 2=⎝ ⎛
⎭⎪⎫5-y 14+⎝ ⎛⎭
⎪⎫
5-y 24=10+m
8.
再设A (x 3,y 3),由于△ABC 的重心为F ⎝ ⎛⎭
⎪⎫m
2,0,
则⎩⎪⎨⎪⎧ x 1
+x 2
+x 3
3=m 2,y 1
+y 2
+y 3
3=0,
解得⎩⎪⎨⎪⎧
x 3=11m
8-10,y 3
=m
2.
∵点A 在抛物线上,
∴⎝ ⎛⎭⎪⎫m 22=2m ⎝ ⎛⎭
⎪⎫11m 8-10. ∴m =8,抛物线C 的方程为y 2
=16x .
(2)证明:当PQ 的斜率存在时,设PQ 的方程为y =kx +b ,显然k ≠0,b ≠0,∵PO ⊥
OQ ,∴k PO k OQ =-1,设P (x P ,y P ),Q (x Q ,y Q ),∴x P x Q +y P y Q =0.
将直线y =kx +b 代入抛物线方程,得ky 2
-16y +16b =0, ∴y P y Q =16b k .从而x P x Q =y 2P y 2
Q 162=b 2
k
2,
∴b 2k 2+16b
k
=0.∵k ≠0,b ≠0, 整理得b =-16k .
∴直线PQ 的方程为y =kx -16k ,PQ 过点(16,0); 当PQ 的斜率不存在时,显然PQ ⊥x 轴,又PO ⊥OQ ,
∴△POQ 为等腰三角形.由⎩
⎪⎨⎪⎧
y =|x |,y 2
=16x ,
得P (16,16),Q (16,-16),此时直线PQ 过点(16,0), ∴直线PQ 恒过定点(16,0).
12.解:(1)设点P 的坐标为(x 0,y 0).由题意,有x 20a +y 20
b
=1.①
由A (-a,0),B (a,0)得k AP =
y 0
x 0+a
,k BP =
y 0
x 0-a
.
由k AP ·k BP =-12
,可得x 20=a 2-2y 20,代入①并整理得(a 2-2b 2)y 2
0=0.
由于y 0≠0,故a 2
=2b 2
.于是e 2
=a 2-b 2a 2=1
2
,所以椭圆的离心率
e =
2
2
. (2)证明:法一:依题意,直线OP 的方程为y =kx ,设点P 的坐标为(x 0,y 0).由条件
得⎩⎪⎨⎪⎧
y 0=kx 0,x 20a 2+y 20
b
2=1.
消去y 0并整理得x 20
=a 2b 2
k 2a 2+b
2.②
由|AP |=|OA |,A (-a,0)及y 0=kx 0,
得(x 0+a )2
+k 2x 2
0=a 2
.整理得(1+k 2
)x 2
0+2ax 0=0. 而x 0≠0,于是x 0=-2a
1+k 2,代入②,
整理得(1+k 2)2
=4k 2
⎝ ⎛⎭
⎪⎫a b 2+4.
由a >b >0,故(1+k 2)2
>4k 2
+4, 即k 2
+1>4,因此k 2>3,所以|k |> 3.
法二:依题意,直线OP 的方程为y =kx ,可设点P 的坐标为(x 0,kx 0).
由点P 在椭圆上,有x 20a 2+k 2x 20b 2=1.因为a >b >0,kx 0≠0,所以x 20a 2+k 2x 20a
2<1,即(1+k 2)x 20<a 2
.
③
由|AP |=|OA |,A (-a,0),得(x 0+a )2
+k 2x 2
0=a 2
,整理得(1+k 2
)x 2
0+2ax 0=0,于是x 0
=-2a 1+k 2.代入③,得(1+k 2
)4a 2
1+k 2
2
<a 2,解得k 2
>3,所以|k |> 3.。