2018届高考数学(文)二轮专题复习习题 第1部分 专题六 解析几何 1-6-3 Word版 含答案
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限时规范训练 圆锥曲线的综合问题限时60分钟,实际用时________ 分值60分,实际得分________解答题(本题共5小题,每小题12分,共60分)1.(2017·高考全国卷Ⅱ)设O 为坐标原点,动点M 在椭圆C :x 22+y 2=1上,过M 作x 轴的垂线,垂足为N ,点P 满足NP →=2NM →.(1)求点P 的轨迹方程;(2)设点Q 在直线x =-3上,且OP →·PQ →=1,证明:过点P 且垂直于OQ 的直线l 过C 的左焦点F .解:(1)设P (x ,y ),M (x 0,y 0),则N (x 0,0),NP →=(x -x 0,y ),NM →=(0,y 0). 由NP →=2NM →得x 0=x ,y 0=22y .因为M (x 0,y 0)在C 上,所以x 22+y 22=1.因此点P 的轨迹方程为x 2+y 2=2.(2)由题意知F (-1,0).设Q =(-3,t ),P (m ,n ),则OQ →=(-3,t ),PF →=(-1-m ,-n ),OQ →·PF →=3+3m -tn ,OP →=(m ,n ),PQ →=(-3-m ,t -n ).由OP →·PQ →=1得-3m -m 2+tn -n 2=1, 又由(1)知m 2+n 2=2,故3+3m -tn =0. 所以OQ →·PF →=0,即OQ →⊥PF →.又过点P 存在唯一直线垂直于OQ ,所以过点P 且垂直于OQ 的直线l 过C 的左焦点F .2.(2017·黑龙江哈尔滨模拟)已知椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的焦点分别为F 1(-3,0),F 2(3,0),点P 在椭圆C 上,满足|PF 1|=7|PF 2|,tan ∠F 1PF 2=4 3.(1)求椭圆C 的方程.(2)已知点A (1,0),试探究是否存在直线l :y =kx +m 与椭圆C 交于D ,E 两点,且使得|AD |=|AE |?若存在,求出k 的取值范围;若不存在,请说明理由.解:(1)由|PF 1|=7|PF 2|,PF 1+PF 2=2a 得PF 1=7a 4,PF 2=a 4,由cos 2∠F 1PF 2=11+tan 2∠F 1PF 2=11+32=149,又由余弦定理得cos ∠F 1PF 2=17=⎝ ⎛⎭⎪⎫7a 42+⎝ ⎛⎭⎪⎫a 42-322×7a 4×a 4,所以a =2,故所求C 的方程为x 24+y 2=1.(2)假设存在直线l 满足题设,设D (x 1,y 1),E (x 2,y 2),将y =kx +m 代入x 24+y 2=1并整理得(1+4k 2)x 2+8kmx +4m 2-4=0,由Δ=64k 2m 2-4(1+4k 2)(4m 2-4)=-16(m 2-4k 2-1)>0,得4k 2+1>m 2①,又x 1+x 2=-8km 1+4k 2设D ,E 中点为M (x 0,y 0),M ⎝ ⎛⎭⎪⎫-4km 1+4k 2,m 1+4k 2,k AM ·k =-1,得m =-1+4k 23k ②,将②代入①得4k 2+1>⎝ ⎛⎭⎪⎫1+4k 23k 2,化简得20k 4+k 2-1>0⇒(4k 2+1)(5k 2-1)>0,解得k >55或k <-55,所以存在直线l ,使得|AD |=|AE |,此时k 的取值范围为⎝ ⎛⎭⎪⎫-∞,-55∪⎝ ⎛⎭⎪⎫55,+∞. 3.(2017·高考全国卷Ⅰ)设A ,B 为曲线C :y =x 24上两点,A 与B 的横坐标之和为4.(1)求直线AB 的斜率;(2)设M 为曲线C 上一点,C 在M 处的切线与直线AB 平行,且AM ⊥BM ,求直线AB 的方程. 解:(1)设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2), 则x 1≠x 2,y 1=x 214,y 2=x 224,x 1+x 2=4,于是直线AB 的斜率k =y 1-y 2x 1-x 2=x 1+x 24=1. (2)由y =x 24,得y ′=x2.设M (x 3,y 3),由题设知x 32=1,解得x 3=2,于是M (2,1).设直线AB 的方程为y =x +m ,故线段AB 的中点为N (2,2+m ),|MN |=|m +1|. 将y =x +m 代入y =x 24得x 2-4x -4m =0.当Δ=16(m +1)>0,即m >-1时,x 1,2=2±2m +1. 从而|AB |=2|x 1-x 2|=4m +.由题设知|AB |=2|MN |,即4m +=2(m +1),解得m =7.所以直线AB 的方程为y =x +7.4.已知椭圆C1:x 2a +y 2b =1(a >b >0)的左、右焦点为F 1,F 2,F 2的坐标满足圆Q 方程(x -2)2+(y -1)2=1,且圆心Q 满足|QF 1|+|QF 2|=2a .(1)求椭圆C 1的方程.(2)过点P (0,1)的直线l 1交椭圆C 1于A ,B 两点,过P 与l 1垂直的直线l 2交圆Q 于C ,D 两点,M 为线段CD 中点,求△MAB 面积的取值范围.解:(1)方程(x -2)2+(y -1)2=1为圆,此圆与x 轴相切,切点为F 2(2,0),所以c =2,即a 2-b 2=2,且F 2(2,0),F 1(-2,0),|QF 1|=|F 1F 2|2+|QF 2|2=22+12=3,又|QF 1|+|QF 2|=3+1=2a .所以a =2,b 2=a 2-c 2=2,所以椭圆C 1的方程为x 24+y 22=1.(2)当l 1平行x 轴时,l 2与圆Q 无公共点,从而△MAB 不存在; 所以设l 1:x =t (y -1),则l 2:tx +y -1=0.由⎩⎪⎨⎪⎧x 24+y 22=1,x =t y -消去x 得(t 2+2)y 2-2t 2y +t 2-4=0,则|AB |=1+t 2|y 1-y 2|=2+t2t 2+t 2+2.又圆心Q (2,1)到l 2的距离d 1=|2t |1+t2<1得t 2<1. 又MP ⊥AB ,QM ⊥CD ,所以M 到AB 的距离即Q 到AB 的距离,设为d 2,即d 2=|2-t +t |1+t 2=21+t 2. 所以△MAB 面积S =12|AB |·d 2=2t 2+4t 2+2,令u =t 2+4∈[2,5),则S =f (u )=2u u 2-2=2u -2u∈⎝ ⎛⎦⎥⎤253,2. 所以△MAB 面积的取值范围为⎝⎛⎦⎥⎤253,2. 5.(2017·山东潍坊模拟)如图,点O 为坐标原点,点F 为抛物线C 1:x 2=2py (p >0)的焦点,且抛物线C 1上点P 处的切线与圆C 2:x 2+y 2=1相切于点Q .(1)当直线PQ 的方程为x -y -2=0时,求抛物线C 1的方程;(2)当正数p 变化时,记S 1,S 2分别为△FPQ ,△FOQ 的面积,求S 1S 2的最小值.解:(1)设点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 0,x 202p ,由x 2=2py (p >0)得,y =x 22p ,求导得y ′=x p .因为直线PQ 的斜率为1,所以x 0p =1且x 0-x 202p-2=0,解得p =22,所以抛物线C 1的方程为x 2=42y .(2)因为点P 处的切线方程为:y -x 202p =x 0p(x -x 0),即2x 0x -2py -x 20=0, 根据切线又与圆相切,得|-x 20|4x 20+4p2=1,化简得x 40=4x 20+4p 2,由4p 2=x 40-4x 20>0,得|x 0|>2.由方程组⎩⎪⎨⎪⎧2x 0x -2py -x 20=0,x 2+y 2=1,解得Q ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x 0,4-x 202p ,所以|PQ |=1+k 2|x P -x Q | =1+x 20p 2⎪⎪⎪⎪⎪⎪x 0-2x 0= p 2+x 20p ⎪⎪⎪⎪⎪⎪x 20-2x 0 =14x 40-x 20+x 20p ×⎪⎪⎪⎪⎪⎪x 20-2x 0=|x 0|2p(x 20-2). 点F ⎝ ⎛⎭⎪⎫0,p 2到切线PQ 的距离是d =|-p 2-x 20|4x 20+4p 2= 12x 20+p 2=12x 20+14x 40-x 20=x 204,所以S 1=12|PQ |·d =|x 30|16p(x 20-2),S 2=12|OF ||x Q |=p2|x 0|, 所以S 1S 2=x 40x 20-8p2=x 40x 20-x 40-4x 20=x 20x 20-x 20-=x 20-42+4x 20-4+3≥22+3, 当且仅当x 20-42=4x 20-4时取“=”号, 即x 20=4+22,此时,p =2+22, 所以S 1S 2的最小值为3+2 2.。
2018年高考数学(文)二轮复习讲练测【高考改编☆回顾基础】2x +y =0垂直的直线方程为________. 【答案】y =12x【解析】因为直线2x +y =0的斜率为-2,所以所求直线的斜率为12,所以所求直线方程为y =12x.2.【弦长问题】【2016·全国卷Ⅰ改编】设直线y =x +22与圆C :x 2+y 2-22y -2=0相交于A ,B 两点,则|AB|=________. 【答案】2 3【解析】 [解析] x 2+y 2-22y -2=0,即x 2+(y -2)2=4,则圆心为C(0,2),半径为2,圆心C 到直线y =x +22的距离d =|0-2+22|2=1,所以|AB|=222-12=2 3.3.【直线与圆,圆与圆的位置关系】【2016·山东卷改编】已知圆M :x 2+y 2-2ay =0(a>0)截直线x +y =0所得线段的长度是22,则圆M 与圆N :(x -1)2+(y -1)2=1的位置关系是________. 【答案】相交4.【椭圆的几何性质、直线与圆的位置关系】【2017课标3,改编】已知椭圆C :22221x y a b+=,(a>b>0)的左、右顶点分别为A 1,A 2,且以线段A 1A 2为直径的圆与直线20bx ay ab -+=相切,则C 的离心率为 .【答案】3【解析】【命题预测☆看准方向】从近五年的高考试题来看,高考的重点是求圆的方程、求与圆有关的轨迹方程、直线与圆的位置关系、弦长问题、切线问题、圆与圆的位置关系,圆与圆锥曲线的交汇问题是高考的热点,经常以选择题、解答题的形式出现.另外,从高考试题看,涉及直线、圆的问题有与圆锥曲线等综合命题趋势.复习中应注意围绕圆的方程、直线与圆的位置关系、圆与圆的位置关系等,其中经常考查的是圆与圆位置关系中的动点轨迹,直线与圆的位置关系中的弦长问题、切线问题、参数的取值范围等.【典例分析☆提升能力】【例1】【2018届北京丰台二中高三上学期期中】已知点()2,0P 及圆22:6440C x y x y +-++=.(Ⅰ)设过P 的直线1l 与圆C 交于M , N 两点,当4MN =时,求以MN 为直径的圆Q 的方程.(Ⅱ)设直线10ax y -+=与圆C 交于A , B 两点,是否存在实数a ,使得过点P 的直线l ,垂直平分弦AB ?若存在,求出实数a 的值;若不存在,请说明理由.【答案】(1) ()2224x y -+= (2) 不存在实数a ,使得过点()2,0P 的直线2l 垂直平分弦AB .【解析】试题分析:(1)由利用两点间的距离公式求出圆心C 到P 的距离,再根据弦长|MN|的一半及半径,利用勾股定理求出弦心距d ,发现|CP|与d 相等,所以得到P 为MN 的中点,所以以MN 为直径的圆的圆心坐标即为P 的坐标,半径为|MN|的一半,根据圆心和半径写出圆的方程即可;(2)把已知直线的方程代入到圆的方程中消去y 得到关于x 的一元二次方程,因为直线与圆有两个交点,所以得到△>0,列出关于a 的不等式,求出不等式的解集即可得到a 的取值范围,利用反证法证明证明即可.【趁热打铁】【2018届江苏省兴化市楚水实验学校、黄桥中学、口岸中学三校高三12月联考】经过点()2,0且圆心是直线2x =与直线4x y +=的交点的圆的标准方程为__________. 【答案】()()22224x y -+-=【解析】直线2x =与直线4x y +=的交点为()2,2 即圆心为()2,2,因为圆经过点()2,0所以半径为2,故圆的标准方程为()()22224x y -+-= 故答案为()()22224x y -+-=【例2】已知圆C 经过点A(0,2),B(2,0),圆C 的圆心在圆x 2+y 2=2的内部,且直线3x +4y +5=0被圆C 所截得的弦长为2 3.点P 为圆C 上异于A ,B 的任意一点,直线PA 与x 轴交于点M ,直线PB 与y 轴交于点N. (1)求圆C 的方程;(2)若直线y =x +1与圆C 交于A 1,A 2两点,求BA 1→·BA 2→; (3)求证:|AN|·|BM|为定值.【答案】(1)x 2+y 2=4.(2)3.(3)证明:见解析.【趁热打铁】(1)已知圆C 的方程为x 2+y 2+8x +15=0,若直线y =kx -2上至少存在一点,使得以该点为圆心,1为半径的圆与圆C 有公共点,则k 的取值范围为________________.(2)已知圆C :x 2+y 2-ax +2y -a +4=0关于直线l 1:ax +3y -5=0对称,过点P(3,-2)的直线l 2与圆C 交于A ,B 两点,则弦长|AB|的最小值为________________. 【答案】(1)-43≤k≤0 (2)2 3.【方法总结☆全面提升】1.要注意几种直线方程的局限性,点斜式、斜截式方程要求直线不能与x轴垂直,两点式方程要求直线不能与坐标轴垂直,而截距式方程不能表示过原点的直线,也不能表示垂直于坐标轴的直线.2.求解与两条直线平行或垂直有关的问题时,主要是利用两条直线平行或垂直的充要条件,即若斜率存在时,“斜率相等”或“互为负倒数”;若出现斜率不存在的情况,可考虑用数形结合的方法去研究.3.求圆的方程一般有两类方法:(1)几何法,通过圆的性质、直线与圆、圆与圆的位置关系,求得圆的基本量和方程;(2)代数法,即用待定系数法先设出圆的方程,再由条件求得各系数.4.直线与圆的位置关系: (1)代数法.将圆的方程和直线的方程联立起来组成方程组,利用判别式Δ来讨论位置关系:Δ>0⇔相交;Δ=0⇔相切;Δ<0⇔相离;(2)几何法.把圆心到直线的距离d和半径r的大小加以比较:d<r⇔相交;d=r⇔相切;d>r⇔相离.优先选用几何法.5.处理有关圆的弦长问题求解方法:(1)根据平面几何知识构建直角三角形,把弦长用圆的半径和圆心到直线的距离表示,l =2r 2-d 2(其中l 为弦长,r 为圆的半径,d 为圆心到直线的距离).(2)根据公式:l =1+k 2|x 1-x 2|求解(其中l 为弦长,x 1,x 2为直线与圆相交所得交点的横坐标,k 为直线的斜率). (3)求出交点坐标,用两点间距离公式求解.【规范示例☆避免陷阱】【典例】已知过原点的动直线l 与圆221:650C x y x +-+=相交于不同的两点A,B.①求圆1C 的圆心坐标.②求线段AB 的中点M 的轨迹C 的方程.③是否存在实数k,使得直线L:y=k(x-4)与曲线C 只有一个交点?若存在,求出k 的取值范围;若不存在,说明理由.【反思提高】处理有关圆的问题,要特别注意圆心、半径及平面几何知识的应用,如经常用到弦心距、半径、弦长的一半构成的直角三角形,利用圆的一些特殊几何性质解题,往往使问题简化. 【误区警示】1.求轨迹方程常用的方法有直接法、定义法、相关点法(坐标代入法)等,解决此类问题时要读懂题目给出的条件,进行合理转化,准确得出结论.本题确定轨迹方程,易于忽视横坐标的限制范围.2.涉及直线与圆的位置关系时,应多考虑圆的几何性质,利用几何法进行运算求解往往会减少运算量.考向二 椭圆、双曲线、抛物线【高考改编☆回顾基础】1.【椭圆的方程及其几何性质】【2017·江苏卷改编】椭圆E :x 2a 2+y 2b 2=1(a>b>0)的离心率为12,椭圆的半焦距为c 且a 2=4c ,则椭圆E 的标准方程为____________. 【答案】x 24+y23=1【解析】因为椭圆E 的离心率为12,所以e =c a =12,又a 2=4c,所以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+y23=1.2.【双曲线的方程及其几何性质】【2017·全国卷Ⅲ】双曲线x 2a 2-y 29=1(a >0)的一条渐近线方程为y =35x ,则a =________. 【答案】5【解析】令x 2a 2-y 29=0,得双曲线的渐近线方程为y =±3a x ,∵双曲线x 2a 2-y 29=1(a>0)的一条渐近线方程为y =35x ,∴a=5.3. 【抛物线方程及其几何性质】【2017课标1,改编】已知F 为抛物线C :y 2=4x 的焦点,过F 作两条互相垂直的直线l 1,l 2,直线l 1与C 交于A 、B 两点,直线l 2与C 交于D 、E 两点,则|AB|+|DE|的最小值为 . 【答案】16【命题预测☆看准方向】从近五年的高考试题来看,圆锥曲线的定义、标准方程、几何性质等是高考考查的重点,也是高考命题的基本元素.考查的角度有:对圆锥曲线的定义的理解及定义的应用,求圆锥曲线的标准方程,求圆锥曲线的离心率以及向量、直线、圆锥曲线的小综合. 考查的重点是依据圆锥曲线的几何性质求离心率;根据圆锥曲线的定义求标准方程;圆锥曲线与向量的小综合;两种圆锥曲线间的小综合;直线与圆锥曲线的小综合;圆锥曲线的综合应用等.【典例分析☆提升能力】【例1】【2017课标II ,理9】若双曲线C:22221x y a b-=(0a >,0b >)的一条渐近线被圆()2224x y -+=所截得的弦长为2,则C 的离心率为( )A .2BCD .3【答案】A 【解析】【趁热打铁】【2018届吉林省实验中学高三上第五次月考(一模)】F 1,F 2分别是双曲线22221(0,0)x y a b a b-=>>的左、右焦点,过F 1的直线l 与双曲线的左、右两支分别交于A 、B 两点.若△ABF 2是等边三角形,则该双曲线的离心率为357 【答案】D【解析】设AB m =,则112212,24AF BF BF a AF AF a m a =-==+∴=,由余弦定理得()()222022464264cos60287,7c a a a a a e e =+-⨯⨯⨯=∴== 选D.【例2】【2017课标II ,理】设O 为坐标原点,动点M 在椭圆C :2212x y +=上,过M 作x 轴的垂线,垂足为N ,点P 满足2NP NM =。
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1.如图,在同一平面内,A,B为两个不同的定点,圆A和圆B的半径都为r,射线AB交圆A于点P,过P作圆A的切线l,当r()变化时,l与圆B的公共点的轨迹是A.圆 B.椭圆 C.双曲线的一支 D.抛物线2.设是椭圆上的动点,则到该椭圆的两个焦点的距离之和为()A. B. C. D.3.双曲线的焦点坐标是A.(−,0),(,0) B. (−2,0),(2,0)C.(0,−),(0,) D. (0,−2),(0,2)4.已知椭圆:的一个焦点为,则的离心率为A. B. C. D.5.直线分别与轴,轴交于,两点,点在圆上,则面积的取值范围是A. B. C. D.6.已知双曲线的离心率为,则点到的渐近线的距离为A. B. C. D.7.双曲线的离心率为,则其渐近线方程为A. B. C. D.8.已知,是椭圆的两个焦点,是上的一点,若,且,则的离心率为A. B. C. D.9.已知抛物线C:的焦点是F,准线是l,(Ⅰ)写出F的坐标和l的方程;(Ⅱ)已知点P(9,6),若过F的直线交抛物线C于不同两点A,B(均与P不重合),直线PA,PB分别交l于点M,N.求证:MF⊥NF.10.设常数.在平面直角坐标系中,已知点,直线:,曲线:.与轴交于点、与交于点.、分别是曲线与线段上的动点.(1)用表示点到点距离;(2)设,,线段的中点在直线,求的面积;(3)设,是否存在以、为邻边的矩形,使得点在上?若存在,求点的坐标;若不存在,说明理由.11.(2018年浙江卷)如图,已知点P是y轴左侧(不含y轴)一点,抛物线C:y2=4x上存在不同的两点A,B满足PA,PB的中点均在C上.(Ⅰ)设AB中点为M,证明:PM垂直于y轴;(Ⅱ)若P是半椭圆x2+=1(x〈0)上的动点,求△PAB面积的取值范围.12.设椭圆的右顶点为A,上顶点为B.已知椭圆的离心率为,.(1)求椭圆的方程;(2)设直线与椭圆交于,两点,与直线交于点M,且点P ,M 均在第四象限.若的面积是面积的2倍,求的值.13.已知椭圆2222:1(0)x y M a b a b+=>>的离心率为63,焦距为22.斜率为k 的直线l 与椭圆M有两个不同的交点A ,B 。
第3讲 圆锥曲线的综合问题1.圆锥曲线的综合问题一般以直线和圆锥曲线的位置关系为载体,以参数处理为核心,考查范围、最值问题,定点、定值问题,探索性问题.2.试题解答往往要综合应用函数与方程、数形结合、分类讨论等多种思想方法,对计算能力也有较高要求,难度较大.热点一 范围、最值问题圆锥曲线中的范围、最值问题,可以转化为函数的最值问题(以所求式子或参数为函数值),或者利用式子的几何意义求解.例1 (2017届天津市红桥区二模)已知椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1 (a >b >0)的离心率为63,且过点⎝⎛⎭⎫1,63. (1)求椭圆C 的方程;(2)设与圆O :x 2+y 2=34相切的直线l 交椭圆C 于A, B 两点,求△OAB 面积的最大值及取得最大值时直线l 的方程.解 (1)由题意可得⎩⎪⎨⎪⎧ 1a 2+23b 2=1,c a =63,a 2=b 2+c 2, 解得a 2=3,b 2=1,∴椭圆C 的方程为x 23+y 2=1. (2)①当k 不存在时, x =±32,∴y =±32, ∴S △OAB =12×3×32=34. ②当k 存在时,设直线方程为y =kx +m ,A ()x 1,y 1,B ()x 2,y 2,联立⎩⎪⎨⎪⎧ x 23+y 2=1,y =kx +m ,得()1+3k 2x 2+6kmx +3m 2-3=0, ∴x 1+x 2=-6km1+3k 2,x 1x 2=3m 2-31+3k 2. d =r ⇒4m 2=3()1+k 2. ||AB =1+k 2 · ⎝ ⎛⎭⎪⎫-6km 1+3k 22-4×3m 2-31+3k 2 =1+k 2·12+36k 2-12m 2(1+3k 2)2=3·1+10k 2+9k 41+6k 2+9k4 =3·1+4k 21+6k 2+9k4 =3·1+41k 2+9k 2+6≤2, 当且仅当1k 2=9k 2,即k =±33时等号成立,此时m =±1. ∴S △OAB =12||AB ×r ≤12×2×32=32, ∴△OAB 面积的最大值为32, 此时直线方程为y =±33x ±1. 思维升华 解决范围问题的常用方法(1)数形结合法:利用待求量的几何意义,确定出极端位置后,利用数形结合法求解.(2)构建不等式法:利用已知或隐含的不等关系,构建以待求量为元的不等式求解.(3)构建函数法:先引入变量构建以待求量为因变量的函数,再求其值域.跟踪演练1 (2017·山东)在平面直角坐标系xOy 中,已知椭圆C :x 2a2+y 2b 2=1(a >b >0)的离心率为22,椭圆C 截直线y =1所得线段的长度为2 2. (1)求椭圆C 的方程;(2)动直线l :y =kx +m (m ≠0)交椭圆C 于A ,B 两点,交y 轴于点M .点N 是M 关于O 的对称点,⊙N 的半径为|NO |.设D 为AB 的中点,DE ,DF 与⊙N 分别相切于点E ,F ,求∠EDF 的最小值.解 (1)由椭圆的离心率为22,得a 2=2(a 2-b 2), 又当y =1时,x 2=a 2-a 2b 2,得a 2-a 2b2=2, 所以a 2=4,b 2=2.因此椭圆C 的方程为x 24+y 22=1. (2)设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2).联立方程,得⎩⎪⎨⎪⎧y =kx +m ,x 24+y 22=1,得(2k 2+1)x 2+4kmx +2m 2-4=0.由Δ>0,得m 2<4k 2+2,(*)且x 1+x 2=-4km 2k 2+1, 因此y 1+y 2=2m 2k 2+1, 所以D ⎝ ⎛⎭⎪⎫-2km 2k 2+1,m 2k 2+1. 又N (0,-m ),所以|ND |2=⎝ ⎛⎭⎪⎫-2km 2k 2+12+⎝ ⎛⎭⎪⎫m 2k 2+1+m 2, 整理得|ND |2=4m 2(1+3k 2+k 4)(2k 2+1)2. 因为|NF |=|m |,所以|ND |2|NF |2=4(k 4+3k 2+1)(2k 2+1)2=1+8k 2+3(2k 2+1)2.令t =8k 2+3,t ≥3,故2k 2+1=t +14. 所以|ND |2|NF |2=1+16t (1+t )2=1+16t +1t+2. 令y =t +1t ,所以y ′=1-1t 2. 当t ≥3时,y ′>0,从而y =t +1t在[3,+∞)上单调递增, 因此t +1t ≥103, 当且仅当t =3时等号成立,此时k =0,所以|ND |2|NF |2≤1+3=4. 由(*)得-2<m <2且m ≠0,故|NF ||ND |≥12. 设∠EDF =2θ,则sin θ=|NF ||ND |≥12, 所以θ的最小值为π6, 从而∠EDF 的最小值为π3, 此时直线l 的斜率是0.综上所述,当k =0,m ∈(-2,0)∪(0,2)时,∠EDF 取得最小值π3. 热点二 定点、定值问题1.由直线方程确定定点,若得到了直线方程的点斜式:y -y 0=k (x -x 0),则直线必过定点(x 0,y 0);若得到了直线方程的斜截式:y =kx +m ,则直线必过定点(0,m ).2.解析几何中的定值问题是指某些几何量(线段的长度、图形的面积、角的度数、直线的斜率等)的大小或某些代数表达式的值等与题目中的参数无关,不依参数的变化而变化,而始终是一个确定的值.例2 (2017·长沙市长郡中学模拟)已知抛物线E :y 2=4x 的准线为l ,焦点为F ,O 为坐标原点.(1)求过点O ,F ,且与l 相切的圆的方程;(2)过F 的直线交抛物线E 于A ,B 两点,A 关于x 轴的对称点为A ′,求证:直线A ′B 过定点.(1)解 抛物线E :y 2=4x 的准线l 的方程为x =-1,焦点坐标为F (1,0),设所求圆的圆心C 为(a ,b ),半径为r,∵圆C 过O ,F ,∴a =12, ∵圆C 与直线l :x =-1相切,∴r =12-()-1=32. 由r =||CO = ⎝⎛⎭⎫122+b 2=32,得b =±2. ∴过O ,F 且与直线l 相切的圆的方程为⎝⎛⎭⎫x -122+()y ±22=94. (2)证明 方法一 依题意知,直线AB 的斜率存在,设直线AB 方程为y =k ()x -1,A ()x 1,y 1,B ()x 2,y 2()x 1≠x 2,A ′()x 1,-y 1, 联立⎩⎪⎨⎪⎧ y =k ()x -1,y 2=4x ,消去y ,得k 2x 2-()2k 2+4x +k 2=0, ∴x 1+x 2=2k 2+4k2,x 1x 2=1. ∵直线BA ′的方程为y -y 2=y 2+y 1x 2-x 1()x -x 2, ∴令y =0,得x =x 2y 1+x 1y 2y 1+y 2=x 2k ()x 1-1+x 1k ()x 2-1k ()x 1-1+k ()x 2-1=2x 1x 2-()x 1+x 2-2+()x 1+x 2=-1 . ∴直线BA ′过定点()-1,0.方法二 设直线AB 的方程为x =my +1,A ()x 1,y 1,B ()x 2,y 2,则A ′()x 1,-y 1. 由⎩⎪⎨⎪⎧x =my +1,y 2=4x ,得y 2-4my -4=0, ∴y 1+y 2=4m, y 1y 2=-4.∵k BA ′=y 2+y 1x 2-x 1=y 2+y 1y 224-y 214=4y 2-y 1, ∴直线BA ′的方程为y -y 2=4y 2-y 1()x -x 2. ∴y =4y 2-y 1(x -x 2)+y 2=4y 2-y 1x +y 2-4x 2y 2-y 1=4y 2-y 1x +y 22-y 1y 2-4x 2y 2-y 1 =4y 2-y 1x +4y 2-y 1=4y 2-y 1(x +1). ∴直线BA ′过定点(-1,0).思维升华 (1)动线过定点问题的两大类型及解法①动直线l 过定点问题,解法:设动直线方程(斜率存在)为y =kx +t ,由题设条件将t 用k 表示为t =mk ,得y =k (x +m ),故动直线过定点(-m,0).②动曲线C 过定点问题,解法:引入参变量建立曲线C 的方程,再根据其对参变量恒成立,令其系数等于零,得出定点.(2)求解定值问题的两大途径 ①由特例得出一个值(此值一般就是定值)→证明定值:将问题转化为证明待证式与参数(某些变量)无关②先将式子用动点坐标或动线中的参数表示,再利用其满足的约束条件使其绝对值相等的正负项抵消或分子、分母约分得定值.跟踪演练2 (2017届江西省重点中学协作体联考)已知⊙F 1:(x +3)2+y 2=27与⊙F 2:(x -3)2+y 2=3,以F 1,F 2分别为左、右焦点的椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1 (a >b >0)经过两圆的交点.(1)求椭圆C 的方程;(2)M ,N 是椭圆C 上的两点,若直线OM 与ON 的斜率之积为-14,试问△OMN 的面积是否为定值?若是,求出这个定值;若不是,请说明理由.解 (1)设两圆的交点为Q ,依题意有|QF 1|+|QF 2|=33+3=43,由椭圆定义知,2a =43,解得a 2=12.∵F 1,F 2分别为椭圆C 的左、右焦点,∴a 2-b 2=9,解得b 2=3,∴椭圆C 的方程为x 212+y 23=1. (2)①当直线MN 的斜率不存在时,设M (x 1,y 1),N (x 1,-y 1).k OM ·k ON =-y 1y 1x 1x 1=-14,∴⎪⎪⎪⎪y 1x 1=12. 又x 2112+y 213=1,∴|x 1|=6,|y 1|=62. ∴S △OMN =12×6×6=3. ②当直线MN 的斜率存在时,设直线MN 的方程为y =kx +m ,M (x 1,y 1),N (x 2,y 2),由⎩⎪⎨⎪⎧ y =kx +m ,x 212+y 23=1,得(4k 2+1)x 2+8kmx +4m 2-12=0,由Δ=64k 2m 2-4(4k 2+1)(4m 2-12)>0,得12k 2-m 2+3>0,(*) 且x 1+x 2=-8km 4k 2+1,x 1x 2=4m 2-124k 2+1. ∴y 1y 2=(kx 1+m )(kx 2+m )=k 2x 1x 2+km (x 1+x 2)+m 2=m 2-12k 24k 2+1. ∵k OM ·k ON =y 1y 2x 1x 2=-14,∴m 2-12k 24m 2-12=-14, 整理得2m 2=12k 2+3,代入(*)得m ≠0.∵|MN |=1+k 2|x 1-x 2| =1+k 2⎝ ⎛⎭⎪⎫-8km 4k 2+12-4⎝ ⎛⎭⎪⎫4m 2-124k 2+1 =1+k 2 48(4k 2+1)-16m 2(4k 2+1)2=61+k 2|m |, 原点O 到直线MN 的距离d =|m |1+k 2, ∴S △OMN =12|MN |d =12·61+k 2|m |·|m |1+k2=3(定值). 综上所述,△OMN 的面积为定值3.热点三 探索性问题1.解析几何中的探索性问题,从类型上看,主要是存在类型的相关题型,解决这类问题通常采用“肯定顺推法”,将不确定性问题明确化.其步骤为:假设满足条件的元素(点、直线、曲线或参数)存在,用待定系数法设出,列出关于待定系数的方程组,若方程组有实数解,则元素(点、直线、曲线或参数)存在;否则,元素(点、直线、曲线或参数)不存在.2.反证法与验证法也是求解存在性问题常用的方法.例3 已知抛物线E 的顶点为原点O ,焦点为圆F :x 2+y 2-4x +3=0的圆心F .经过点F 的直线l 交抛物线E 于A ,D 两点,交圆F 于B ,C 两点,A ,B 在第一象限,C ,D 在第四象限.(1)求抛物线E 的方程;(2)是否存在直线l ,使2|BC |是|AB |与|CD |的等差中项?若存在,求直线l 的方程;若不存在,请说明理由.解 (1)根据已知,设抛物线E 的方程为y 2=2px (p >0).∵圆F 的方程为(x -2)2+y 2=1,∴圆心F 的坐标为F (2,0),半径r =1.∴p 2=2,解得p =4. ∴抛物线E 的方程为y 2=8x .(2)∵2|BC |是|AB |与|CD |的等差中项,∴|AB |+|CD |=4|BC |=4×2r =8,∴|AD |=|AB |+|BC |+|CD |=10.若l 垂直于x 轴,则l 的方程为x =2,代入y 2=8x ,得y =±4.此时|AD |=|y 1-y 2|=8≠10,即直线x =2不满足题意;若l 不垂直于x 轴,设l 的斜率为k ,由已知得k ≠0,l 的方程为y =k (x -2).设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),由⎩⎪⎨⎪⎧y =k (x -2),y 2=8x ,得k 2x 2-(4k 2+8)x +4k 2=0,∴x 1+x 2=4k 2+8k 2,且Δ=(4k 2+8)2-16k 4=64k 2+64>0, ∵抛物线E 的准线为x =-2,∴|AD |=|AF |+|DF |=(x 1+2)+(x 2+2)=x 1+x 2+4,∴4k 2+8k 2+4=10,解得k =±2. ∴存在满足要求的直线l ,它的方程为2x -y -4=0或2x +y -4=0.思维升华 解决探索性问题的注意事项存在性问题,先假设存在,推证满足条件的结论,若结论正确则存在,若结论不正确则不存在.(1)当条件和结论不唯一时,要分类讨论.(2)当给出结论而要推导出存在的条件时,先假设成立,再推出条件.(3)当条件和结论都不知,按常规方法解题很难时,要思维开放,采取另外的途径.跟踪演练3 (2017届河北省衡水中学押题卷)已知椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1 (a >b >0)的长轴长为6,且椭圆C 与圆M :(x -2)2+y 2=409的公共弦长为4103. (1)求椭圆C 的方程;(2)过点P (0,2)作斜率为k (k ≠0)的直线l 与椭圆C 交于两点A ,B ,试判断在x 轴上是否存在点D ,使得△ADB 为以AB 为底边的等腰三角形.若存在,求出点D 的横坐标的取值范围,若不存在,请说明理由.解 (1)由题意可得2a =6,所以a =3.由椭圆C 与圆M: ()x -22+y 2=409的公共弦长为4103,恰为圆M 的直径,可得椭圆C 经过点⎝⎛⎭⎫2,±2103,所以49+409b 2=1,解得b 2=8.所以椭圆C 的方程为x 29+y 28=1. (2)直线l 的解析式为y =kx +2,设A ()x 1,y 1,B ()x 2,y 2, AB 的中点为E ()x 0,y 0.假设存在点D ()m ,0,使得△ADB 为以AB 为底边的等腰三角形,则DE ⊥AB .由⎩⎪⎨⎪⎧ y =kx +2,x 29+y 28=1,得()8+9k 2x 2+36kx -36=0,故x 1+x 2=-36k 9k 2+8, 所以x 0=-18k 9k 2+8, y 0=kx 0+2=169k 2+8. 因为DE ⊥AB ,所以k DE =-1k, 即169k 2+8-0-18k 9k 2+8-m =-1k , 所以m =-2k 9k 2+8=-29k +8k. 当k >0时, 9k +8k≥29×8=122, 所以-212≤m <0; 当k <0时, 9k +8k ≤-122,所以0<m ≤212. 综上所述,在x 轴上存在满足题目条件的点E ,且点D 的横坐标的取值范围为⎣⎡⎭⎫-212,0∪⎝⎛⎦⎤0,212.真题体验1.(2017·全国Ⅰ改编)已知F 为抛物线C :y 2=4x 的焦点,过F 作两条互相垂直的直线l 1,l 2,直线l 1与C 交于A ,B 两点,直线l 2与C 交于D ,E 两点,则|AB |+|DE |的最小值为________. 答案 16解析 因为F 为y 2=4x 的焦点,所以F (1,0).由题意知,直线l 1,l 2的斜率均存在且不为0,设l 1的斜率为k ,则l 2的斜率为-1k ,故直线l 1,l 2的方程分别为y =k (x -1),y =-1k(x -1). 由⎩⎪⎨⎪⎧ y =k (x -1),y 2=4x ,得k 2x 2-(2k 2+4)x +k 2=0,且Δ=16k 2+16>0. 设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则x 1+x 2=2k 2+4k 2,x 1x 2=1, 所以|AB |=1+k 2·|x 1-x 2| =1+k 2·(x 1+x 2)2-4x 1x 2 =1+k 2·⎝ ⎛⎭⎪⎫2k 2+4k 22-4 =4(1+k 2)k 2. 同理可得|DE |=4(1+k 2).所以|AB |+|DE |=4(1+k 2)k2+4(1+k 2) =4⎝⎛⎭⎫1k 2+1+1+k 2 =8+4⎝⎛⎭⎫k 2+1k 2≥8+4×2=16, 当且仅当k 2=1k2,即k =±1时,取得等号. 2.(2017·山东)在平面直角坐标系xOy 中,椭圆E :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的离心率为22,焦距为2.(1)求椭圆E 的方程;(2)如图,动直线l :y =k 1x -32交椭圆E 于A ,B 两点,C 是椭圆E 上一点,直线OC 的斜率为k 2,且k 1k 2=24.M 是线段OC 延长线上一点,且|MC |∶|AB |=2∶3,⊙M 的半径为|MC |,OS ,OT 是⊙M 的两条切线,切点分别为S ,T .求∠SOT 的最大值,并求取得最大值时直线l的斜率. 解 (1)由题意知,e =c a =22,2c =2,所以c =1,所以a =2,b =1,所以椭圆E 的方程为x 22+y 2=1. (2)设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),联立方程⎩⎨⎧x 22+y 2=1,y =k 1x -32,得(4k 21+2)x 2-43k 1x -1=0.由题意知,Δ>0,且x 1+x 2=23k 12k 21+1,x 1x 2=-12(2k 21+1), 所以|AB |=1+k 21|x 1-x 2|=2·1+k 21·1+8k 211+2k 21.由题意可知,圆M 的半径r 为r =23|AB |=223·1+k 21 1+8k 212k 21+1. 由题设知k 1k 2=24, 所以k 2=24k 1, 因此直线OC 的方程为y =24k 1x . 联立方程⎩⎨⎧x 22+y 2=1,y =24k 1x , 得x 2=8k 211+4k 21,y 2=11+4k 21, 因此|OC |=x 2+y 2=1+8k 211+4k 21.由题意可知,sin ∠SOT 2=r r +|OC |=11+|OC |r.而|OC |r =1+8k 211+4k 21223·1+k 21 1+8k 211+2k 21=324·1+2k 211+4k 21 1+k 21,令t =1+2k 21,则t >1,1t ∈(0,1), 因此|OC |r =32·t 2t 2+t -1=32·12+1t -1t 2= 32·1-⎝⎛⎭⎫1t -122+94≥1, 当且仅当1t =12,即t =2时等号成立,此时k 1=±22, 所以sin ∠SOT 2≤12,因此∠SOT 2≤π6, 所以∠SOT 的最大值为π3. 综上所述,∠SOT 的最大值为π3,取得最大值时直线l 的斜率为k 1=±22. 押题预测已知椭圆C 1:x 2a 2+y 23=1(a >0)与抛物线C 2:y 2=2ax 相交于A ,B 两点,且两曲线的焦点F 重合.(1)求C 1,C 2的方程;(2)若过焦点F 的直线l 与椭圆分别交于M ,Q 两点,与抛物线分别交于P ,N 两点,是否存在斜率为k (k ≠0)的直线l ,使得|PN ||MQ |=2?若存在,求出k 的值;若不存在,请说明理由. 押题依据 本题将椭圆和抛物线联合起来设置命题,体现了对直线和圆锥曲线位置关系的综合考查.关注知识交汇,突出综合应用是高考的特色.解 (1)因为C 1,C 2的焦点重合,所以a 2-3=a 2,所以a 2=4. 又a >0,所以a =2.于是椭圆C 1的方程为x 24+y 23=1, 抛物线C 2的方程为y 2=4x .(2)假设存在直线l 使得|PN ||MQ |=2, 则可设直线l 的方程为y =k (x -1),P (x 1,y 1),Q (x 2,y 2),M (x 3,y 3),N (x 4,y 4).由⎩⎪⎨⎪⎧y 2=4x ,y =k (x -1),可得k 2x 2-(2k 2+4)x +k 2=0, 则x 1+x 4=2k 2+4k 2,x 1x 4=1,且Δ=16k 2+16>0, 所以|PN |=1+k 2·(x 1+x 4)2-4x 1x 4 =4(1+k 2)k 2. 由⎩⎪⎨⎪⎧ x 24+y 23=1,y =k (x -1),可得(3+4k 2)x 2-8k 2x +4k 2-12=0, 则x 2+x 3=8k 23+4k 2,x 2x 3=4k 2-123+4k 2,且Δ=144k 2+144>0, 所以|MQ |=1+k 2·(x 2+x 3)2-4x 2x 3=12(1+k 2)3+4k 2. 若|PN ||MQ |=2, 则4(1+k 2)k 2=2×12(1+k 2)3+4k 2, 解得k =±62. 故存在斜率为k =±62的直线l ,使得|PN ||MQ |=2.A 组 专题通关1.(2016·全国Ⅰ)设圆x 2+y 2+2x -15=0的圆心为A ,直线l 过点B (1,0)且与x 轴不重合,l交圆A 于C ,D 两点,过B 作AC 的平行线交AD 于点E .(1)证明|EA |+|EB |为定值,并写出点E 的轨迹方程;(2)设点E 的轨迹为曲线C 1,直线l 交C 1于M ,N 两点,过B 且与l 垂直的直线与圆A 交于P ,Q 两点,求四边形MPNQ 面积的取值范围.解 (1)因为|AD |=|AC |,EB ∥AC ,故∠EBD =∠ACD =∠ADC ,所以|EB |=|ED |,故|EA |+|EB |=|EA |+|ED |=|AD |.又圆A 的标准方程为(x +1)2+y 2=16,从而|AD |=4,所以|EA |+|EB |=4.由题设得A (-1,0),B (1,0),|AB |=2,由椭圆定义可得点E 的轨迹方程为x 24+y 23=1(y ≠0). (2)当l 与x 轴不垂直时,设l 的方程为y =k (x -1)(k ≠0),M (x 1,y 1),N (x 2,y 2).由⎩⎪⎨⎪⎧ y =k (x -1),x 24+y 23=1,得(4k 2+3)x 2-8k 2x +4k 2-12=0.则x 1+x 2=8k 24k 2+3,x 1x 2=4k 2-124k 2+3,且Δ=144k 2+144>0, 所以|MN |=1+k 2|x 1-x 2|=12(k 2+1)4k 2+3. 过点B (1,0)且与l 垂直的直线m :y =-1k(x -1), 点A 到m 的距离为2k 2+1, 所以|PQ |=242-⎝ ⎛⎭⎪⎫2k 2+12=44k 2+3k 2+1. 故四边形MPNQ 的面积S =12|MN ||PQ |=121+14k 2+3.可得当l 与x 轴不垂直时,四边形MPNQ 面积的取值范围为(12,83).当l 与x 轴垂直时,l 的方程为x =1,|MN |=3,|PQ |=8,四边形MPNQ 的面积为12. 综上,四边形MPNQ 面积的取值范围为[12,83).2.(2017·山西省实验中学模拟)已知椭圆C: y 2a 2+x 2b 2=1 (a >b >0)的短轴长为2,且椭圆C 的顶点在圆M :x 2+⎝⎛⎭⎫y -222=12上. (1)求椭圆C 的方程;(2)过椭圆的上焦点作互相垂直的两条弦AB ,CD ,求||AB +||CD 的最小值.解 (1)由题意可得2b =2,所以b =1.椭圆C 的顶点在圆M: x 2+⎝⎛⎭⎫y -222=12上, 所以a = 2.故椭圆C 的方程为y 22+x 2=1. (2)当直线AB 的斜率不存在或为零时,||AB +||CD =3 2.当直线AB 的斜率存在且不为零时,设直线AB 的方程为y =kx +1,由⎩⎪⎨⎪⎧ y =kx +1,y 22+x 2=1,得()k 2+2x 2+2kx -1=0, 设A ()x 1,y 1, B ()x 2,y 2,由根与系数的关系,得x 1+x 2=-2k k 2+2, x 1x 2=-1k 2+2, 所以||AB =22()k 2+1k 2+2,同理可得||CD =22()k 2+12k 2+1,所以||AB +||CD = 62()k 2+12()2k 2+1()k 2+2.令t =k 2+1,则t >1, ||AB +||CD = 62t 2()2t -1()t +1=62⎝⎛⎭⎫2-1t ⎝⎛⎭⎫1+1t , 而2<⎝⎛⎭⎫2-1t ⎝⎛⎭⎫1+1t ≤94, 所以823≤||AB + ||CD <3 2. 综上, 823≤||AB + ||CD ≤32, 故||AB +||CD 的最小值为823. 3.(2017届太原模拟)已知动点C 到点F (1,0)的距离比到直线x =-2的距离小1,动点C 的轨迹为E .(1)求曲线E 的方程;(2)若直线l :y =kx +m (km <0)与曲线E 相交于A ,B 两个不同点,且OA →·OB →=5,证明:直线l经过一个定点.(1)解 由题意可得动点C 到点F (1,0)的距离等于到直线x =-1的距离,∴曲线E 是以点(1,0)为焦点,直线x =-1为准线的抛物线,设其方程为y 2=2px (p >0),∴p 2=1,∴p =2,∴动点C 的轨迹E 的方程为y 2=4x .(2)证明 设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),由⎩⎪⎨⎪⎧y =kx +m ,y 2=4x ,得k 2x 2+(2km -4)x +m 2=0, ∴x 1+x 2=4-2km k 2,x 1x 2=m 2k2. ∵OA →·OB →=5,∴x 1x 2+y 1y 2=(1+k 2)x 1x 2+km (x 1+x 2)+m 2=m 2+4km k 2=5,∴m 2+4km -5k 2=0,∴m =k 或m =-5k .∵km <0,m =k 舍去,∴m =-5k ,满足Δ=16(1-km )>0,∴直线l 的方程为y =k (x -5),∴直线l 必经过定点(5,0).4.(2017届福建省泉州市适应性模拟)已知抛物线C :x 2=4y 的焦点为F ,直线l :y =kx +a (a >0)与抛物线C 交于A ,B 两点.(1)若直线l 过焦点F ,且与圆x 2+(y -1)2=1交于D ,E (其中A ,D 在y 轴同侧),求证:|AD |·|BE |是定值;(2)设抛物线C 在A 和B 点的切线交于点P ,试问:y 轴上是否存在点Q ,使得APBQ 为菱形?若存在,请说明理由,并求此时直线l 的斜率和点Q 的坐标.解 抛物线C :x 2=4y 的焦点为F (0,1),设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),联立x 2=4y 与y =kx +a ,得x 2-4kx -4a =0,则Δ=16(k 2+a )>0,且x 1+x 2=4k ,x 1x 2=-4a .(1)证明 若直线l 过焦点F ,则a =1,则x 1+x 2=4k ,x 1x 2=-4.由条件可知圆x 2+(y -1)2=1的圆心为F (0,1),半径为1,由抛物线的定义可知,|AF |=y 1+1,|BF |=y 2+1,则|AD |=|AF |-1=y 1,|BE |=|BF |-1=y 2,|AD |·|BE |=y 1y 2=(kx 1+1)(kx 2+1)=k 2x 1x 2+k (x 1+x 2)+1=-4k 2+4k 2+1=1,(或|AD |·|BE |=y 1y 2=x 214·x 224=(x 1x 2)216=(-4)216=1) 即|AD |·|BE |为定值,定值为1.(2)解 方法一 当直线l 的斜率为0,且Q 的坐标为(0,3a )时,APBQ 为菱形.理由如下:由x 2=4y ,得y =14x 2,则y ′=12x ,则抛物线C 在A ⎝⎛⎭⎫x 1,14x 21处的切线为y -14x 21=12x 1()x -x 1,即y =12x 1x -14x 21. ①同理抛物线C 在B ⎝⎛⎭⎫x 2,14x 22处的切线为y =12x 2x -14x 22. ②联立①②,解得x =x 1+x 22=2k ,代入①式解得y =x 1x 24=-a ,即P ()2k ,-a .又x 1+x 22=2k ,所以y 1+y 22=k ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 1+x 22+a =2k 2+a ,即AB 的中点为R ()2k ,2k 2+a .则有PR ⊥x 轴.若APBQ 为菱形,则PR ⊥AB ,所以k =0,此时P ()0,-a , R ()0,a ,Q ()0,3a . 方法二 设A ()x 1,y 1,B ()x 2,y 2, Q ()0,y 0, 由x 2=4y ,得y =14x 2,则y ′=12x,若APBQ 为菱形,则AQ ∥BP ,BQ ∥AP , 则k AQ =y 1-y 0x 1=12x 2,k BQ =y 2-y 0x 2=12x 1,即y 1-y 0=12x 1x 2,y 2-y 0=12x 1x 2,则y 1=y 2,∴k =0, ∴A ()-2a ,a ,B ()2a ,a , 则抛物线C 在A ()-2a ,a 处的切线为y -a =-a ()x +2a ,即y =-ax -a , ①同理抛物线C 在B ()2a ,a 处的切线为y =ax -a , ②联立①②得P ()0,-a .又AB 的中点为R ()0,a ,所以Q ()0,3a .方法三 设A ()x 1,y 1,B ()x 2,y 2, Q ()0,y 0,由x 2=4y ,得y =14x 2,则y ′=12x, 若APBQ 为菱形,则AQ ∥BP ,BQ ∥AP ,则k AQ =y 1-y 0x 1=12x 2,k BQ =y 2-y 0x 2=12x 1, 即y 1-y 0=12x 1x 2,y 2-y 0=12x 1x 2, 则y 1=y 2,∴k =0, 此时直线AB: y =kx +a =a ,则y 0=-12x 1x 2+y 1=-12·()-4a +a =3a , 所以Q ()0,3a .B 组 能力提高5.如图,抛物线C :y 2=2px 的焦点为F ,抛物线上一定点Q (1,2).(1)求抛物线C 的方程及准线l 的方程;(2)过焦点F 的直线(不经过Q 点)与抛物线交于A ,B 两点,与准线l 交于点M ,记QA ,QB ,QM 的斜率分别为k 1,k 2,k 3,问是否存在常数λ,使得k 1+k 2=λk 3成立,若存在,求出λ的值;若不存在,请说明理由.解 (1)把Q (1,2)代入y 2=2px ,得2p =4,所以抛物线方程为y 2=4x ,准线l 的方程为x =-1.(2)由条件可设直线AB 的方程为y =k (x -1),k ≠0.由抛物线准线l :x =-1可知,M (-1,-2k ).又Q (1,2),所以k 3=2+2k 1+1=k +1, 即k 3=k +1.把直线AB 的方程y =k (x -1),代入抛物线方程y 2=4x ,并整理,可得k 2x 2-2(k 2+2)x +k 2=0. 设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),由根与系数的关系知,x 1+x 2=2k 2+4k 2,x 1x 2=1,且Δ=16(k 2+1)>0, 又Q (1,2),则k 1=2-y 11-x 1,k 2=2-y 21-x 2. 因为A ,F ,B 共线,所以k AF =k BF =k ,即y 1x 1-1=y 2x 2-1=k . 所以k 1+k 2=2-y 11-x 1+2-y 21-x 2=y 1x 1-1+y 2x 2-1-2(x 1+x 2-2)x 1x 2-(x 1+x 2)+1 =2k -2⎝ ⎛⎭⎪⎫2k 2+4k 2-21-2k 2+4k 2+1=2k +2, 即k 1+k 2=2k +2.又k 3=k +1,可得k 1+k 2=2k 3.即存在常数λ=2,使得k 1+k 2=λk 3成立.6.(2017届九江模拟)如图所示,已知椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >c )的焦距为 2,直线y =x 被椭圆 C 截得的弦长为433. (1)求椭圆 C 的方程;(2)设点M ()x 0,y 0是椭圆 C 上的动点,过原点O 引两条射线l 1,l 2与圆M :()x -x 02+()y -y 02=23分别相切,且l 1,l 2的斜率k 1,k 2存在. ①试问 k 1k 2 是否为定值?若是,求出该定值,若不是,说明理由;②若射线l 1,l 2与椭圆 C 分别交于点A ,B ,求||OA ·||OB 的最大值. 解 (1)依题意得c =1,设直线y =x 与椭圆C 相交于P ,Q 两点,则||OP =233,不妨设P ⎝⎛⎭⎫63,63, ∴23a 2+23b2=1,又a 2-b 2=1,解得a =2,b =1, ∴椭圆 C 的方程为x 22+y 2=1.(2)①设射线l 方程为y =kx ,A ()x 1,y 1,B ()x 2,y 2,则||kx 0-y 01+k 2=63,两边平方整理得()3x 20-2k 2-6x 0y 0k +3y 20-2=0, ∵y 20=1-x 202, ∴k 1k 2=3y 20-23x 20-2=3⎝⎛⎭⎫1-x 202-23x 20-2=-12. ②联立⎩⎪⎨⎪⎧x 2+2y 2=2,y =k 1x ,消去 y 得 x 2=21+2k 21,||OA 2=2+2k 211+2k 21,同理||OB 2=2+2k 221+2k 22, ∴||OA 2·||OB 2=2+2k 211+2k 21·2+2k 221+2k 22=4·()k 1k 22+()k 21+k 22+14()k 1k 22+2()k 21+k 22+1=4()k 21+k 22+52()k 21+k 22+2 =2+12k 21+12k 21+2≤94, 当且仅当k 21=12时,取等号, ∴(||OA ·||OB )max =32.。
18年高考数学二轮复习专题1.6解析几何(练)理。
内部文件,版权追溯内部文件,版权追溯内部文件,版权追溯专题1.6 解析几何1.练高考1.【2021课标3,理5】已知双曲线C:x2y25a2?b2?1 (a>0,b>0)的一条渐近线方程为y?2x,且与椭圆x212?y23?1有公共焦点,则C的方程为() 2A.x2y28?10?1 B.x24?y25?1 C.x2y2??1 D.x544?y23?1 【答案】B故选B.12.【2021天津,文12】设抛物线y2?4x的焦点为F,准线为l.已知点C在l上,以C 为圆心的圆与y轴的正半轴相切于点A.若?FAC?120?,则圆的方程为 .22【答案】(x?1)?(y?3)?1【解析】x2y23. 【2021山东,理14】在平面直角坐标系xOy中,双曲线2?2?1?a?0,b?0?的右支与焦点为F的抛物线abx2?2px?p?0?交于A,B两点,若AF?BF?4OF,则该双曲线的渐近线方程为 .【答案】y??2x 2x2y24.【2021课标1,理】已知双曲线C:2?2?1(a>0,b>0)的右顶点为A,以A为圆心,b为半径作圆A,圆abA与双曲线C的一条渐近线交于M、N两点.若∠MAN=60°,则C的离心率为________.【答案】23 3【解析】试题分析:2x2y215.【2021天津,理19】设椭圆2?2?1(a?b?0)的左焦点为F,右顶点为A,离心率为.已知A是抛物ab2线y?2px(p?0)的焦点,F到抛物线的准线l的距离为(I)求椭圆的方程和抛物线的方程;(II)设l上两点P,Q关于x轴对称,直线AP与椭圆相交于点B(B异于点A),直线BQ与x轴相交于点D.21. 2若△APD的面积为6,求直线AP的方程. 24y2?1, y2?4x.(2)3x?6y?3?0,或3x?6y?3?0. 【答案】(1)x?32【解析】3(Ⅱ)解:设直线AP的方程为x?my?1(m?0),与直线l的方程x??1联立,可得点P(?1,?222故Q(?),1,).mm4y2?6m?1联立,消去x,整理得(3m2?4)y2?6my?0,解得y?0,或y?将x?my?1与x?.由点233m?4?3m2?4?6m2,).由Q(?1,),可得直线BQ的方程为B异于点A,可得点B(223m?43m?4m?6m2?3m2?422?3m22?3m2(2?)(x?1)?(?1)(y?)?0,令y?0,解得x?,0).所以,故D(2223m?4m3m?4m3m?23m?22?3m26m2616m226|AD|?1?2?.又因为的面积为,故,整理得???△APD23m?23m2?223m2?2|m|23m2?26|m|?2?0,解得|m|?66,所以m??. 33所以,直线AP的方程为3x?6y?3?0,或3x?6y?3?0.x2y226.【2021山东,理21】在平面直角坐标系xOy中,椭圆E:2?2?1?a?b?0?的离心率为,焦距为2.2ab(Ⅰ)求椭圆E的方程;32交椭圆E于A,B两点,直线OC的斜率为k2,且k1k2?,C是椭圆E上一点,24(Ⅱ)如图,动直线l:y?k1x?M是线段OC延长线上一点,且MC:AB?2:3,M的半径为MC,OS,OT是M的两条切线,切点分别为S,T.求?SOT的最大值,并求取得最大值时直线l的斜率.4x2【答案】(I)?y2?1.2(Ⅱ)?SOT的最大值为2?,取得最大值时直线l的斜率为k1??.23?x2?y2?1,??2(Ⅱ)设A?x1,y1?,B?x2,y2?,联立方程??y?kx?3,1??2得4k12?2x2?43k1x?1?0,由题意知??0,且x1?x2???23k11, ,xx??1222k12?12?2k1?1? 5感谢您的阅读,祝您生活愉快。
限时规范训练十六 圆锥曲线的定义、性质,直线与圆锥曲线限时40分钟,实际用时分值80分,实际得分一、选择题(本题共12小题,每小题5分,共60分)1.若实数k 满足0<k <9,则曲线x 225-y 29-k =1与曲线x 225-k -y 29=1的( )A .焦距相等B .实半轴长相等C .虚半轴长相等D .离心率相等解析:选A.由25+(9-k )=(25-k )+9,知两曲线的焦距相等.2.(2017·宁夏银川质检)抛物线y 2=8x 的焦点到双曲线x 2-y 23=1的渐近线的距离是( )A.12B.32C .1D. 3解析:选D.由抛物线y 2=8x ,有2p =8⇒p =4,焦点坐标为(2,0),双曲线的渐近线方程为y =±3x ,不妨取其中一条3x -y =0,由点到直线的距离公式,有d =|3×2-0|3+1=3,故选D.3.已知双曲线C :x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)的一条渐近线方程为y =52x ,且与椭圆x 212+y 23=1有公共焦点.则C 的方程为( )A.x 28-y 210=1B.x 24-y 25=1C.x 25-y 24=1 D.x 24-y 23=1 解析:选B.∵双曲线的一条渐近线方程为y =52x ,则b a =52,①又∵椭圆x 212+y 23=1与双曲线有公共焦点,易知c =3,则a 2+b 2=c 2=9, ②由①②解得a =2,b =5,则双曲线C 的方程为x 24-y 25=1,故选B.4.已知抛物线y 2=2px 的焦点F 与双曲线x 27-y 29=1的右焦点重合,抛物线的准线与x 轴的交点为K ,点A 在抛物线上且|AK |=2|AF |,则△AFK 的面积为( )A .4B .8C .16D .32解析:选D.因为抛物线y 2=2px 的焦点F 与双曲线x 27-y 29=1的右焦点(4,0)重合,所以p =8.设A (m ,n ),又|AK |=2|AF |,所以m +4=|n |, 又n 2=16m ,解得m =4,|n |=8, 所以△AFK 的面积为S =12×8×8=32.5.(2017·安徽合肥模拟)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PA 1→·PF 2→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),则有y 23=x 2-1,y 2=3(x2-1),PA 1→·PF 2→=(-1-x ,-y )·(2-x ,-y )=(x +1)(x -2)+y 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,PA 1→·PF 2→取得最小值-2,选A.6.(2017·浙江宁波模拟)点A 是抛物线C 1:y 2=2px (p >0)与双曲线C 2:x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b>0)的一条渐近线的交点,若点A 到抛物线C 1的准线的距离为p ,则双曲线C 2的离心率等于( )A. 2B. 3C. 5D. 6解析:选C.取双曲线的一条渐近线为y =bax ,联立⎩⎪⎨⎪⎧y 2=2px ,y =bax ⇒⎩⎪⎨⎪⎧x =2pa 2b2,y =2pab ,故A ⎝ ⎛⎭⎪⎫2pa 2b2,2pa b .因为点A 到抛物线C 1的准线的距离为p .所以p 2+2pa 2b 2=p ,所以a 2b 2=14.所以双曲线C 2的离心率e =ca=a 2+b 2a 2= 5. 7.(2017·山东德州一模)已知抛物线y 2=8x 与双曲线x 2a2-y 2=1(a >0)的一个交点为M ,F为抛物线的焦点,若|MF |=5,则该双曲线的渐近线方程为( )A .5x ±3y =0B .3x ±5y =0C .4x ±5y =0D .5x ±4y =0解析:选A.抛物线y 2=8x 的焦点为F (2,0),准线方程为x =-2,设M (m ,n ),则由抛物线的定义可得|MF |=m +2=5,解得m =3,由n 2=24,可得n =±2 6.将M (3,±26)代入双曲线x 2a2-y 2=1(a >0),可得9a 2-24=1(a >0),解得a =35,故双曲线的渐近线方程为y =±53x ,即5x ±3y=0.故选A.8.(2016·高考全国卷Ⅲ)已知O 为坐标原点,F 是椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左焦点,A ,B 分别为C 的左,右顶点.P 为C 上一点,且PF ⊥x 轴.过点A 的直线l 与线段PF 交于点M ,与y 轴交于点E .若直线BM 经过OE 的中点,则C 的离心率为( )A.13B.12C.23D.34解析:选A.由题意可知直线AE 的斜率存在,设为k ,直线AE 的方程为y =k (x +a ),令x =0可得点E 坐标为(0,ka ),所以OE 的中点H 坐标为⎝⎛⎭⎪⎫0,ka 2,又右顶点B (a,0),所以可得直线BM 的斜率为-k 2,可设其方程为y =-k 2x +k2a ,联立⎩⎪⎨⎪⎧y =k x +a ,y =-k 2x +k 2a ,可得点M 横坐标为-a3,又点M 的横坐标和左焦点相同,所以-a 3=-c ,所以e =13.9.已知双曲线的标准方程为x 29-y 216=1,F 为其右焦点,A 1,A 2分别是实轴的左、右端点,设P 为双曲线上不同于A 1,A 2的任意一点,直线A 1P ,A 2P 与直线x =a 分别交于M ,N 两点,若FM →·FN→=0,则a 的值为( )A.169B.95C.259D.165解析:选B.∵双曲线x 29-y 216=1,右焦点F (5,0),A 1(-3,0),A 2(3,0),设P (x ,y ),M (a ,m ),N (a ,n ),∵P ,A 1,M 三点共线,∴m a +3=y x +3,m =y a +x +3, ∵P ,A 2,N 三点共线,∴na -3=yx -3,∴n =y a -x -3.∵x 29-y 216=1,∴x 2-99=y 216,∴y 2x 2-9=169.又FM →=⎝⎛⎭⎪⎫a -5,y a +x +3,FN →=⎝⎛⎭⎪⎫a -5,y a -x -3,∴FM →·FN →=(a -5)2+y 2a 2-x 2-9=(a -5)2+a 2-9,∵FM →·FN →=0,∴(a -5)2+a 2-9=0,∴25a 2-90a +81=0,∴a =95.故选B.10.(2017·山东东营模拟)设F 1,F 2是双曲线x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的左、右焦点,若双曲线右支上存在一点P ,使PF 1→·PF 2→=0,且|PF 1|=3|PF 2|,则该双曲线的离心率为( )A.2+12 B.2+1C.3+12D.3+1解析:选C.因为双曲线右支上存在一点P ,使PF 1→·PF 2→=0,所以PF 1→⊥PF 2→, 因为|PF 1|=3|PF 2|,所以|F 1F 2|=2|PF 2|=4c ,即|PF 2|=2c , 所以|PF 1|-|PF 2|=3|PF 2|-|PF 2| =(3-1)|PF 2|=2a ,因为|PF 2|=2c ,所以2c (3-1)=2a ,e =c a =13-1=3+12. 11.以抛物线C 的顶点为圆心的圆交C 于A ,B 两点,交C 的准线于D ,E 两点.已知|AB |=42,|DE |=25,则C 的焦点到准线的距离为( )A .2B .4C .6D .8解析:选B.设抛物线方程为y 2=2px (p >0),圆的方程为x 2+y 2=r 2. ∵|AB |=42,|DE |=25, 抛物线的准线方程为x =-p2,∴不妨设A ⎝ ⎛⎭⎪⎫4p ,22,D ⎝ ⎛⎭⎪⎫-p 2,5. ∵点A ⎝ ⎛⎭⎪⎫4p ,22,D ⎝ ⎛⎭⎪⎫-p 2,5在圆x 2+y 2=r 2上,∴⎩⎪⎨⎪⎧16p 2+8=r 2,p 24+5=r 2,∴16p 2+8=p24+5,∴p =4(负值舍去). ∴C 的焦点到准线的距离为4.12.(2017·高考全国卷Ⅰ)已知F 为抛物线C :y 2=4x 的焦点,过F 作两条互相垂直的直线l 1,l 2,直线l 1与C 交于A ,B 两点,直线l 2与C 交于D ,E 两点,|AB |+|DE |的最小值为( )A .16B .14C .12D .10解析:选A.设AB 倾斜角为θ,则|AB |=2psin 2θ,又DE 与AB 垂直,即DE 的倾斜角为π2+θ,|DE |=2p sin 2⎝ ⎛⎭⎪⎫π2+θ=2p cos 2θ而y 2=4x ,即p =2. ∴|AB |+|DE |=2p ⎝⎛⎭⎪⎫1sin 2θ+1cos 2θ=4sin 2θcos 2θ=16sin 22θ≥16,当θ=π4时取等号, 即|AB |+|DE |最小值为16,故选A.二、填空题(本题共4小题,每小题5分,共20分)13.已知离心率e =52的双曲线C :x 2a 2-y2b2=1(a >0,b >0)的右焦点为F ,O 为坐标原点,以OF 为直径的圆与双曲线C 的一条渐近线相交于O ,A 两点,若△AOF 的面积为4,则a 的值为________.解析:因为e =1+⎝ ⎛⎭⎪⎫b a2=52,所以b a =12,|AF ||OA |=b a =12,设|AF |=m ,|OA |=2m ,由面积关系得12×m ×2m =4,所以m =2,由勾股定理,得c =m 2+m2=25,又c a =52,所以a = 4.答案:414.设F 1,F 2分别是椭圆E :x 2+y 2b2=1(0<b <1)的左、右焦点,过点F 1的直线交椭圆E 于A ,B 两点.若|AF 1|=3|F 1B |,AF 2⊥x 轴,则椭圆E 的方程为________.解析:设F 1(-c,0),F 2(c,0),其中c =1-b 2, 则可设A (c ,b 2),B (x 0,y 0),由|AF 1|=3|F 1B |,可得(-2c ,-b 2)=3(x 0+c ,y 0),故⎩⎪⎨⎪⎧-2c =3x 0+3c ,-b 2=3y 0,即⎩⎪⎨⎪⎧x 0=-53c ,y 0=-13b 2,代入椭圆方程可得-b29+19b 2=1, 解得b 2=23,故椭圆方程为x 2+3y 22=1.答案:x 2+3y22=115.(2016·高考江苏卷)如图,在平面直角坐标系xOy 中,F 是椭圆x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的右焦点,直线y =b2与椭圆交于B ,C 两点,且∠BFC =90°,则该椭圆的离心率是________.解析:由已知条件易得B ⎝ ⎛⎭⎪⎫-32a ,b 2,C ⎝ ⎛⎭⎪⎫32a ,b 2,F (c,0), ∴BF →=⎝ ⎛⎭⎪⎫c +32a ,-b 2,CF →=⎝ ⎛⎭⎪⎫c -32a ,-b 2,由∠BFC =90°,可得BF →·CF →=0, 所以⎝ ⎛⎭⎪⎫c -32a ⎝ ⎛⎭⎪⎫c +32a +⎝ ⎛⎭⎪⎫-b 22=0, 即c 2-34a 2+14b 2=0,即4c 2-3a 2+(a 2-c 2)=0,亦即3c 2=2a 2,所以c 2a 2=23,则e =c a =63.答案:6316.(2017·山东潍坊模拟)抛物线y 2=2px (p >0)的焦点为F ,已知点A ,B 为抛物线上的两个动点,且满足∠AFB =120°.过弦AB 的中点M 作抛物线准线的垂线MN ,垂足为N ,则|AB ||MN |的最小值为________.解析:设AF =a ,BF =b ,由余弦定理得|AB |2=a 2+b 2-2ab cos 120°=a 2+b 2+ab =(a +b )2-ab ≥(a +b )2-⎝ ⎛⎭⎪⎫a +b 22=34(a +b )2,因为a +b 2=AF +BF2=MN ,所以|AB |2≥34|2MN |2,所以|AB ||MN |≥3,所以最小值为 3.答案: 3。
限时规范训练十六 圆锥曲线的综合问题
限时60分钟,实际用时________ 分值60分,实际得分________
解答题(本题共5小题,每小题12分,共60分)
1.(2017·高考全国卷Ⅱ)设O 为坐标原点,动点M 在椭圆C :x 2
2+y 2
=1上,过M 作x 轴的
垂线,垂足为N ,点P 满足NP →=2NM →
.
(1)求点P 的轨迹方程;
(2)设点Q 在直线x =-3上,且OP →·PQ →
=1,证明:过点P 且垂直于OQ 的直线l 过C 的左焦点F .
解:(1)设P (x ,y ),M (x 0,y 0),
则N (x 0,0),NP →=(x -x 0,y ),NM →
=(0,y 0). 由NP →=2NM →
得x 0=x ,y 0=22y .
因为M (x 0,y 0)在C 上,所以x 22+y 2
2=1.
因此点P 的轨迹方程为x 2
+y 2
=2.
(2)由题意知F (-1,0).设Q =(-3,t ),P (m ,n ),
则OQ →=(-3,t ),PF →=(-1-m ,-n ),OQ →·PF →=3+3m -tn ,OP →=(m ,n ),PQ →
=(-3-m ,t -n ).
由OP →·PQ →=1得-3m -m 2+tn -n 2
=1, 又由(1)知m 2
+n 2
=2,故3+3m -tn =0. 所以OQ →·PF →=0,即OQ →⊥PF →.
又过点P 存在唯一直线垂直于OQ ,所以过点P 且垂直于OQ 的直线l 过C 的左焦点F .
2.(2017·黑龙江哈尔滨模拟)已知椭圆C :x 2a 2+y 2
b 2=1(a >b >0)的焦点分别为F 1(-3,0),
F 2(3,0),点P 在椭圆C 上,满足|PF 1|=7|PF 2|,tan ∠F 1PF 2=4 3.
(1)求椭圆C 的方程.
(2)已知点A (1,0),试探究是否存在直线l :y =kx +m 与椭圆C 交于D ,E 两点,且使得|AD |=|AE |?若存在,求出k 的取值范围;若不存在,请说明理由.
解:(1)由|PF 1|=7|PF 2|,PF 1+PF 2=2a 得PF 1=7a 4,PF 2=a 4,由cos 2
∠F 1PF 2=11+tan 2
∠F 1PF 2
=
1
1+ 43 2
=149
,又由余弦定理得cos ∠F 1PF 2=17=⎝ ⎛⎭⎪⎫7a 42+⎝ ⎛⎭
⎪⎫a 42- 23 2
2×7a 4×
a 4
,所以a =2,
故所求C 的方程为x 2
4
+y 2
=1.
(2)假设存在直线l 满足题设,设D (x 1,y 1),E (x 2,y 2),将y =kx +m 代入x 2
4+y 2
=1并整理
得(1+4k 2
)x 2
+8kmx +4m 2
-4=0,由Δ=64k 2m 2
-4(1+4k 2
)(4m 2
-4)=-16(m 2
-4k 2
-1)>0,得4k 2
+1>m 2①,又x 1+x 2=
-8km 1+4k 2设D ,E 中点为M (x 0,y 0),M ⎝ ⎛⎭⎪⎫-
4km 1+4k 2,m 1+4k 2,k AM ·k =-1,得m =-1+4k 2
3k ②,将②代入①得4k 2
+1>⎝ ⎛⎭
⎪⎫1+4k 2
3k 2,化简得20k 4+k 2-1>0⇒(4k 2+1)(5k 2
-1)>0,解得k >55或k <-
55,所以存在直线l ,使得|AD |=|AE |,此时k 的取值范围为⎝ ⎛⎭⎪⎫-∞,-55∪⎝ ⎛⎭
⎪⎫
55,+∞. 3.(2017·高考全国卷Ⅰ)设A ,B 为曲线C :y =x 2
4上两点,A 与B 的横坐标之和为4.
(1)求直线AB 的斜率;
(2)设M 为曲线C 上一点,C 在M 处的切线与直线AB 平行,且AM ⊥BM ,求直线AB 的方程. 解:(1)设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2), 则x 1≠x 2,y 1=x 214,y 2=x 22
4,x 1+x 2=4,
于是直线AB 的斜率k =
y 1-y 2x 1-x 2=x 1+x 2
4
=1. (2)由y =x 24,得y ′=x
2
.
设M (x 3,y 3),由题设知x 3
2=1,解得x 3=2,于是M (2,1).
设直线AB 的方程为y =x +m ,
故线段AB 的中点为N (2,2+m ),|MN |=|m +1|. 将y =x +m 代入y =x 2
4
得x 2
-4x -4m =0.
当Δ=16(m +1)>0,即m >-1时,x 1,2=2±2m +1. 从而|AB |=2|x 1-x 2|=42 m +1 .
由题设知|AB |=2|MN |,即42 m +1 =2(m +1),解得m =7. 所以直线AB 的方程为y =x +7.
4.已知椭圆C
1:x 2a +y 2
b =1(a >b >0)的左、右焦点为F 1,
F 2,
F 2的坐标满足圆Q 方程(x -2)2+(y -1)2=1,且圆心Q 满足
|QF 1|+|QF 2|=2a .
(1)求椭圆C 1的方程.
(2)过点P (0,1)的直线l 1交椭圆C 1于A ,B 两点,过P 与l 1垂直的直线l 2交圆Q 于C ,D 两点,
M 为线段CD 中点,求△MAB 面积的取值范围.
解:(1)方程(x -2)2
+(y -1)2
=1为圆,此圆与x 轴相切,切点为F 2(2,0),所以c =2,即a 2
-b 2
=2,且F 2(2,0),F 1(-2,0),|QF 1|=|F 1F 2|2
+|QF 2|2
= 22 2
+12
=3,
又|QF 1|+|QF 2|=3+1=2a .
所以a =2,b 2
=a 2
-c 2
=2,所以椭圆C 1的方程为x 24+y 2
2=1.
(2)当l 1平行x 轴时,l 2与圆Q 无公共点,从而△MAB 不存在; 所以设l 1:x =t (y -1),则l 2:tx +y -1=0.
由⎩⎪⎨⎪⎧
x 24+y 2
2=1,x =t y -1
消去x 得(t 2+2)y 2-2t 2y +t 2-4=0,则|AB |=1+t 2
|y 1-y 2|=
2 1+t 2
2t 2
+8
t 2+2
.
又圆心Q (2,1)到l 2的距离d 1=
|2t |1+t
2
<1得t 2
<1. 又MP ⊥AB ,QM ⊥CD ,所以M 到AB 的距离即Q 到AB 的距离,设为d 2,即d 2=|2-t +t |1+t 2=2
1+t 2
. 所以△MAB 面积S =12|AB |·d 2=2t 2
+4
t 2+2,
令u =t 2
+4∈[2,5),则S =f (u )=
2u u 2
-2=2u -
2u
∈⎝ ⎛⎦
⎥⎤
253,2. 所以△MAB 面积的取值范围为⎝
⎛⎦
⎥⎤
253,2. 5.(2017·山东潍坊模拟)如图,点O 为坐标原点,点F 为抛物线C 1:x 2
=2py (p >0)的焦点,且抛物线C 1上点P 处的切线与圆C 2:x 2
+y 2
=1相切于点Q .
(1)当直线PQ 的方程为x -y -2=0时,求抛物线C 1的方程;
(2)当正数p 变化时,记S 1,S 2分别为△FPQ ,△FOQ 的面积,求S 1S 2
的最小值.
解:(1)设点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 0,x 202p ,由x 2
=2py (p >0)得,y =x 2
2p ,求导得y ′=x p .
因为直线PQ 的斜率为1,所以x 0p =1且x 0-x 20
2p
-2=0,
解得p =22,
所以抛物线C 1的方程为x 2
=42y .
(2)因为点P 处的切线方程为:y -x 20
2p =x 0p
(x -x 0),
即2x 0x -2py -x 2
0=0, 根据切线又与圆相切,得|-x 2
0|4x 2
0+4p
2
=1,
化简得x 4
0=4x 2
0+4p 2,
由4p 2
=x 4
0-4x 2
0>0,得|x 0|>2.
由方程组⎩
⎪⎨⎪⎧
2x 0x -2py -x 2
0=0,
x 2+y 2
=1,
解得Q ⎝ ⎛⎭
⎪
⎫2x 0,4-x 2
02p ,
所以|PQ |=1+k 2
|x P -x Q | =
1+x 20p 2⎪⎪⎪⎪⎪⎪x 0-2x 0= p 2+x 20p ⎪⎪⎪⎪⎪⎪
x 2
0-2x 0 =
14x 40-x 20+x 20p ×⎪⎪⎪⎪⎪⎪x 20-2x 0=|x 0|2p
(x 20-2). 点F ⎝ ⎛⎭⎪⎫0,p 2到切线PQ 的距离是d =|-p 2
-x 2
0|4x 20+4p 2
= 12x 20+p 2=12
x 20
+14x 40-x 2
0=x 2
04
,
所以S 1=12|PQ |·d =|x 3
0|16p
(x 2
0-2),。