专题09 圆锥曲线综合问题(答题指导)(解析版)
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专题09 圆锥曲线综合问题(答题指导)【题型解读】▶▶题型一 圆锥曲线中的最值问题1.圆锥曲线中的最值问题大致可分为两类:一是涉及距离、面积的最值以及与之相关的一些问题;二是求直线或圆锥曲线中几何元素的最值以及这些元素存在最值时求解与之有关的一些问题. 2.最值问题的两类解法技巧(1)几何法:若题目的条件和结论能明显体现几何特征及意义,则考虑利用图形性质来解决.(2)代数法:若题目的条件和结论能体现一种明确的函数关系,则可先建立起目标函数,再求这个函数的最值,最值常用基本不等式法、配方法及导数法求解.【例1】 (2017·浙江卷)如图,已知抛物线x 2=y ,点A ⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,14,B ⎝ ⎛⎭⎪⎫32,94,抛物线上的点P (x ,y )⎝ ⎛⎭⎪⎫-12<x <32.过点B 作直线AP 的垂线,垂足为Q . (1)求直线AP 斜率的取值范围; (2)求|PA |·|PQ |的最大值.【素养解读】本例问题(1)中用x表示k考查了数学建模的核心素养,第(2)问将最值问题转化成函数的最值进行处理,分别考查了数学运算和数学建模的核心素养.【突破训练1】已知动圆过定点(2,0),且在y轴上截得的弦长为4,设动圆圆心的轨迹为H,点E(m,0)(m>0)为一个定点,过点E作斜率分别为k1,k2的两条直线交H于点A,B,C,D,且M,N分别是线段AB,CD的中点.(1)求轨迹H的方程;(2)若m=1,且过点E的两条直线相互垂直,求△EMN的面积的最小值.▶▶题型二 圆锥曲线中的定点与定值问题1.定点、定值问题一般涉及曲线过定点、与曲线上的动点有关的定值问题以及与圆锥曲线有关的弦长、面积、横(纵)坐标等的定值问题. 2.圆锥曲线中定点、定值问题的解法 (1)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为所求定点; ②从特殊位置入手,找出定点,再证明该点适合题意. (2)定值问题的常见解法①从特殊入手,求出定值,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.【例2】 (2018·北京卷)已知抛物线C :y 2=2px 经过点P (1,2),过点Q (0,1)的直线l 与抛物线C 有两个不同的交点A ,B ,且直线PA 交y 轴于M ,直线PB 交y 轴于N . (1)求直线l 的斜率的取值范围;(2)设O 为原点,QM →=λQO →,QN →=μQO →,求证:1λ+1μ为定值.【素养解读】本例考查了直线与抛物线的相交和平面向量的应用,综合性较强,解答中不仅要结合图象考虑它们相交的情况,还要考虑直线不过点(1,-2)这一条件,计算也比较复杂,因而它综合考查了逻辑推理、数学运算和直观想象的核心素养.【突破训练2】(2019·河南豫北名校联盟联考)如图,椭圆E :x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的离心率是22,点P (0,1)在短轴CD 上,且PC →·PD →=-1. (1)求椭圆E 的方程;(2)设O 为坐标原点,过点P 的动直线与椭圆交于A ,B 两点.是否存在常数λ,使得OA →·OB →+λPA →·PB →为定值?若存在,求λ的值;若不存在,请说明理由.【例3】 已知椭圆C :x 2a 2+y 2=1(a >0),过椭圆C 的右顶点和上顶点的直线与圆x 2+y 2=23相切.(1)求椭圆C 的方程;(2)设M 是椭圆C 的上顶点,过点M 分别作直线MA ,MB 交椭圆C 于A ,B 两点,设这两条直线的斜率分别为k 1,k 2,且k 1+k 2=2,证明:直线AB 过定点.【素养解读】本例问题(1)中用直接法求解椭圆方程考查了数学运算的核心素养;本例问题(2)中分类讨论斜率存在与不存在两种情况,再利用相应公式计算求解考查了逻辑推理和数学运算的核心素养.【突破训练3】 已知抛物线C :y 2=2px (p >0)的焦点F (1,0),O 为坐标原点,A ,B 是抛物线C 上异于O 的两点. (1)求抛物线C 的方程;(2)若直线OA ,OB 的斜率之积为-12,求证:直线AB 过x 轴上一定点.▶▶题型三 圆锥曲线中的范围问题圆锥曲线的有关几何量的取值范围问题一直是高考的热点,解决这类问题的基本途径:先要恰当地引入变量(如点的坐标、角、斜率等),建立目标函数,然后利用函数的有关知识和方法进行求解.一般有五种思考方法:(1)利用判别式来构造不等式,从而确定参数的取值范围;(2)利用已知参数的取值范围,求新参数的取值范围,解决这类问题的关键是在两个参数之间建立起相应的联系;(3)利用隐含的不等关系建立不等式,从而求参数的取值范围;(4)利用已知不等关系构造不等式,从而求参数的取值范围;(5)利用函数的值域,确定参数的取值范围.【例4】 已知m >1,直线l :x -my -m 22=0,椭圆C :x 2m2+y 2=1,F 1,F 2分别为椭圆C 的左、右焦点.(1)当直线l 过右焦点F 2时,求直线l 的方程;(2)设直线l 与椭圆C 交于A ,B 两点,△AF 1F 2,△BF 1F 2的重心分别为G ,H ,若原点O 在以线段GH 为直径的圆内,求实数m 的取值范围.【素养解读】本题的解答通过方程的知识得到一个不等式,进而求得所求范围,考查了数学建模、逻辑推理和数学运算的核心素养.【突破训练4】 (2018·浙江卷)如图,已知点P 是y 轴左侧(不含y 轴)一点,抛物线C :y 2=4x 上存在不同的两点A ,B 满足PA ,PB 的中点均在C 上.(1)设AB 中点为M ,证明:PM 垂直于y 轴;(2)若P 是半椭圆x 2+y 24=1(x <0)上的动点,求△PAB 面积的取值范围.▶▶题型四 圆锥曲线中的探索性问题1.圆锥曲线中的存在性问题具有开放性和发散性,此类问题的条件和结论不完备,要求考生结合已知条件或假设新的条件进行探究、观察、分析、比较、抽象、概括等,是高考中的常考题型,作为解答题的压轴题出现,难度一般较大,常和不等式、函数、直线、圆及圆锥曲线等知识结合在一起,对数学能力和数学思想有较高的要求.2.圆锥曲线的探索性问题主要体现在以下几个方面:(1)探索点是否存在;(2)探索曲线是否存在;(3)探索命题是否成立.解决此类问题通常采用“肯定顺推法”,将不确定性问题明朗化.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.反证法与验证法也是求解探索性问题常用的方法.【例5】 (2015·全国卷Ⅰ)在直角坐标系xOy 中,曲线C :y =x 24与直线l :y =kx +a (a >0)交于M ,N 两点.(1)当k=0时,分别求C在点M和N处的切线方程;(2)y轴上是否存在点P,使得当k变动时,总有∠OPM=∠OPN?说明理由.【素养解读】本例问题(1)中将解析几何的计算与导数应用结合起来求切线方程,考查了数学运算和数学抽象的核心素养;问题(2)中将角的关系转化为直线的斜率进行处理,考查了数学建模和直观想象的核心素养.【突破训练5】 (2015·全国卷Ⅱ)已知椭圆C :9x 2+y 2=m 2(m >0),直线l 不过原点O 且不平行于坐标轴,l 与C 有两个交点A ,B ,线段AB 的中点为M . (1)证明:直线OM 的斜率与l 的斜率的乘积为定值;(2)若l 过点⎝ ⎛⎭⎪⎫m3,m ,延长线段OM 与C 交于点P ,四边形OAPB 能否为平行四边形?若能,求此时l 的斜率;若不能,说明理由.。
经典例题精析类型一:求曲线的标准方程1. 求中心在原点,一个焦点为且被直线截得的弦AB的中点横坐标为的椭圆标准方程.思路点拨:先确定椭圆标准方程的焦点的位置(定位),选择相应的标准方程,再利用待定系数法确定、(定量).解析:方法一:因为有焦点为,所以设椭圆方程为,,由,消去得,所以解得故椭圆标准方程为方法二:设椭圆方程,,,因为弦AB中点,所以,由得,(点差法)所以又故椭圆标准方程为.举一反三:【变式】已知椭圆在x轴上的一个焦点与短轴两端点连线互相垂直,且该焦点与长轴上较近的端点的距离为.求该椭圆的标准方程.【答案】依题意设椭圆标准方程为(),并有,解之得,,∴椭圆标准方程为2.根据下列条件,求双曲线的标准方程.(1)与双曲线有共同的渐近线,且过点;(2)与双曲线有公共焦点,且过点解析:(1)解法一:设双曲线的方程为由题意,得,解得,所以双曲线的方程为解法二:设所求双曲线方程为(),将点代入得,所以双曲线方程为即(2)解法一:设双曲线方程为-=1由题意易求又双曲线过点,∴又∵,∴,故所求双曲线的方程为.解法二:设双曲线方程为,将点代入得,所以双曲线方程为.总结升华:先根据已知条件确定双曲线标准方程的焦点的位置(定位),选择相应的标准方程,再利用待定系数法确定、.在第(1)小题中首先设出共渐近线的双曲线系方程.然后代点坐标求得方法简便.第(2)小题实轴、虚轴没有唯一给出.故应答两个标准方程.(1)求双曲线的方程,关键是求、,在解题过程中应熟悉各元素(、、、及准线)之间的关系,并注意方程思想的应用.(2)若已知双曲线的渐近线方程,可设双曲线方程为().举一反三:【变式】求中心在原点,对称轴在坐标轴上且分别满足下列条件的双曲线的标准方程.(1)一渐近线方程为,且双曲线过点.(2)虚轴长与实轴长的比为,焦距为10.【答案】(1)依题意知双曲线两渐近线的方程是,故设双曲线方程为,∵点在双曲线上,∴,解得,∴所求双曲线方程为.(2)由已知设, ,则()依题意,解得.∴双曲线方程为或.3.求满足下列条件的抛物线的标准方程,并求对应抛物线的准线方程:(1)过点;(2)焦点在直线:上思路点拨:从方程形式看,求抛物线的标准方程仅需确定一次项系数;从实际分析,一般需结合图形确定开口方向和一次项系数两个条件,否则,应展开相应的讨论解析:(1)∵点在第二象限,∴抛物线开口方向上或者向左当抛物线开口方向左时,设所求的抛物线方程为(),∵过点,∴,∴,∴,当抛物线开口方向上时,设所求的抛物线方程为(),∵过点,∴,∴,∴,∴所求的抛物线的方程为或,对应的准线方程分别是,.(2)令得,令得,∴抛物线的焦点为或当焦点为时,,∴,此时抛物线方程;焦点为时,,∴,此时抛物线方程为∴所求的抛物线的方程为或,对应的准线方程分别是,.总结升华:这里易犯的错误就是缺少对开口方向的讨论,先入为主,设定一种形式的标准方程后求解,以致失去一解.求抛物线的标准方程关键是根据图象确定抛物线开口方向,选择适当的方程形式,准确求出焦参数P.举一反三:【变式1】分别求满足下列条件的抛物线的标准方程.(1)焦点为F(4,0);(2)准线为;(3)焦点到原点的距离为1;(4)过点(1,-2);(5)焦点在直线x-3y+6=0上.【答案】(1)所求抛物线的方程为y2=16x;(2)所求抛物线的标准方程为x2=2y;(3)所求抛物线的方程y2=±4x或x2=±4y;(4)所求抛物线的方程为或;(5)所求抛物线的标准方程为y2=-24x或x2=8y.【变式2】已知抛物线的顶点在原点,焦点在轴负半轴上,过顶点且倾角为的弦长为,求抛物线的方程.【答案】设抛物线方程为(),又弦所在直线方程为由,解得两交点坐标,∴,解得.∴抛物线方程为.类型二:圆锥曲线的焦点三角形4.已知、是椭圆()的两焦点,P是椭圆上一点,且,求的面积.思路点拨:如图求的面积应利用,即.关键是求.由椭圆第一定义有,由余弦定理有,易求之.解析:设,,依题意有(1)2-(2)得,即.∴.举一反三:【变式1】设为双曲线上的一点,是该双曲线的两个焦点,若,则的面积为()A.B.C.D.【答案】依据双曲线的定义有,由得、,又,则,即,所以,故选A.【变式2】已知双曲线实轴长6,过左焦点的弦交左半支于、两点,且,设右焦点,求的周长.【答案】:由双曲线的定义有: ,,两式左、右分别相加得(.即∴.故的周长.【变式3】已知椭圆的焦点是,直线是椭圆的一条准线.①求椭圆的方程;②设点P在椭圆上,且,求.【答案】① .②设则,又.【变式4】已知双曲线的方程是.(1)求这双曲线的焦点坐标、离心率和渐近线方程;(2)设和是双曲线的左、右焦点,点在双曲线上,且,求的大小【答案】(1)由得,∴,,.焦点、,离心率,渐近线方程为.(2),∴∴【变式5】中心在原点,焦点在x轴上的一个椭圆与双曲线有共同焦点和,且,又椭圆长半轴与双曲线实半轴之差为4,离心率之比.(1)求椭圆与双曲线的方程;(2)若为这两曲线的一个交点,求的余弦值.【答案】(1)设椭圆方程为(),双曲线方程,则,解得∵,∴, .故所求椭圆方程为,双曲线方程为.(2)由对称性不妨设交点在第一象限.设、.由椭圆、双曲线的定义有:解得由余弦定理有.类型三:离心率5.已知椭圆上的点和左焦点,椭圆的右顶点和上顶点,当,(O为椭圆中心)时,求椭圆的离心率.思路点拨:因为,所以本题应建立、的齐次方程,使问题得以解决.解析:设椭圆方程为(),,,则,即.∵,∴,即,∴.又∵,∴.总结升华:求椭圆的离心率,即求的比值,则可由如下方法求.(1)可直接求出、;(2)在不好直接求出、的情况下,找到一个关于、的齐次等式或、用同一个量表示;(3)若求的取值范围,则想办法找不等关系.举一反三:【变式1】如图,和分别是双曲线的两个焦点,和是以为圆心,以为半径的圆与该双曲线左支的两个交点,且是等边三角形,则双曲线的离心率为()A.B.C.D.【答案】连接,则是直角三角形,且,令,则,,即,,所以,故选D.【变式2】已知椭圆()与x轴正半轴交于A点,与y轴正半轴交于B点,F点是左焦点,且,求椭圆的离心率.法一:,,∵, ∴,又,,代入上式,得,利用代入,消得,即由,解得,∵,∴.法二:在ΔABF中,∵,,∴,即下略)【变式3】如图,椭圆的中心在原点, 焦点在x轴上, 过其右焦点F作斜率为1的直线, 交椭圆于A、B两点, 若椭圆上存在一点C, 使. 求椭圆的离心率.【答案】设椭圆的方程为(),焦距为,则直线l的方程为:,由,消去得,设点、,则∵+, ∴C点坐标为.∵C点在椭圆上,∴.∴∴又∴∴【变式4】设、为椭圆的两个焦点,点是以为直径的圆与椭圆的交点,若,则椭圆离心率为_____.【答案】如图,点满足,且.在中,有:∵,∴,令此椭圆方程为则由椭圆的定义有,,∴又∵,∴,,∴∴,∴,即.6.已知、为椭圆的两个焦点,为此椭圆上一点,且.求此椭圆离心率的取值范围;解析:如图,令, ,,则在中,由正弦定理,∴,令此椭圆方程为(),则,,∴即(),∴, ∴,∵,且为三角形内角,∴,∴,∴, ∴.即此椭圆离心率的取值范围为.举一反三:【变式1】已知椭圆,F1,F2是两个焦点,若椭圆上存在一点P,使,求其离心率的取值范围.【答案】△F1PF2中,已知,|F1F2|=2c,|PF1|+|PF2|=2a,由余弦定理:4c2=|PF1|2+|PF2|2-2|PF1||PF2|cos120°①又|PF1|+|PF2|=2a ②联立①②得4c2=4a2-|PF1||PF2|,∴【变式2】椭圆的焦点为,,两条准线与轴的交点分别为,若,则该椭圆离心率的取值范围是()A.B.C.D.【答案】由得,即,解得,故离心率.所以选D.【变式3】椭圆中心在坐标系原点,焦点在x轴上,过椭圆左焦点F的直线交椭圆P、Q两点,且OP⊥OQ,求其离心率e的取值范围.【答案】e∈[,1)【变式4】双曲线(a>1,b>0)的焦距为2c,直线过点(a,0)和(0,b),且点(1,0)到直线的距离与点(-1,0)到直线的距离之和s≥c.求双曲线的离心率e的取值范围.【答案】直线的方程为bx+ay-ab=0.由点到直线的距离公式,且a>1,得到点(1,0)到直线的距离.同理得到点(-1,0)到直线的距离.=.由s≥c,得≥c,即5a≥2c2.于是得5≥2e2.即4e4-25e2+25≤0.解不等式,得≤e2≤5.由于e>1,所以e的取值范围是.类型五:轨迹方程7.已知中,,,为动点,若、边上两中线长的和为定值15.求动点的轨迹方程.思路点拨:充分利用定义直接写出方程是求轨迹的直接法之一.应给以重视解法一:设动点,且,则、边上两中点、的坐标分别为,.∵,∴,即.从上式知,动点到两定点,的距离之和为常数30,故动点的轨迹是以,为焦点且,,的椭圆,挖去点.∴动点的轨迹方程是().解法二:设的重心,,动点,且,则.∴点的轨迹是以,为焦点的椭圆(挖去点),且,,.其方程为().又, 代入上式,得()为所求.总结升华:求动点的轨迹,首先要分析形成轨迹的点和已知条件的内在联系,选择最便于反映这种联系的坐标形式,建立等式,利用直接法或间接法得到轨迹方程.举一反三:【变式1】求过定点且和圆:相切的动圆圆心的轨迹方程.【答案】设动圆圆心, 动圆半径为,.(1)动圆与圆外切时,,(2)动圆与圆内切时,,由(1)、(2)有.∴动圆圆心M的轨迹是以、为焦点的双曲线,且,,.故动圆圆心的轨迹方程为.【变式3】已知圆的圆心为M1,圆的圆心为M2,一动圆与这两个圆外切,求动圆圆心P的轨迹方程.【答案】设动圆圆心P(x,y),动圆的半径为R,由两圆外切的条件可得:,.∴.∴动圆圆心P的轨迹是以M1、M2为焦点的双曲线的右支,其中c=4,a=2,∴b2=12,故所求轨迹方程为.【变式4】若动圆与圆:相外切,且与直线:相切,求动圆圆心的轨迹方程.法一:设,动圆半径,动圆与直线切于点,点.依题意点在直线的左侧,故∵,∴.化简得, 即为所求.法二:设,作直线:.过作于,交于,依题意有, ∴,由抛物线定义可知,点的轨迹是以为顶点,为焦点,:为准线的抛物线.故为所求.。
高二数学圆锥曲线综合试题答案及解析1.点到图形上每一个点的距离的最小值称为点到图形的距离,那么平面内到定圆的距离与到定点的距离相等的点的轨迹不可能是()A.圆B.椭圆C.双曲线的一支D.直线【答案】D【解析】设动点为M,到圆C的距离记为MB,直线MB过圆心,当定点A是圆心C时,MB=MA,M为AB中点轨迹为圆;当定点A在圆内(圆心除外)时,MC+MA=r>AC,轨迹为椭圆;当定点A在圆外时,MC-MA=r<AC,轨迹为双曲线的一支,答案选D。
考点:圆锥曲线的定义2.已知、是椭圆的两个焦点,为椭圆上一点,且,若的面积为9,则的值为()A.1B.2C.3D.4【答案】【解析】根据椭圆定义知①,根据,知②,③,所以,可得.【考点】椭圆定义,直角三角形的面积及勾股定理.3.若存在过点的直线与曲线和都相切,则等于()A.或B.或C.或D.或【答案】A【解析】设直线与曲线相切的切点为,利用导数的几何意义得:, 解得或,当时,直线为轴,与相切,即,解得,当时,直线为,与抛物线联立,整理得:,因为相切,所以,解得,故选A.【考点】1.导数的几何意义;2.求切线方程.4.若是任意实数,则方程所表示的曲线一定不是()A.直线B.双曲线C.抛物线D.圆【答案】C【解析】当时,即时,曲线为直线,当时,曲线为圆,当时,曲线为双曲线.故选C.【考点】圆锥曲线的标准方程.5.若是2和8的等比中项,则圆锥曲线的离心率是()A.B.C.或D.【答案】C【解析】由题可知,则,当时,圆锥曲线为椭圆,则,离心率,当时,圆锥曲线为双曲线,则,离心率.所以选C.【考点】本题主要考查圆锥曲线的标准方程,离心率.6.已知椭圆:的离心率,原点到过点,的直线的距离是.(1)求椭圆的方程;(2)若椭圆上一动点关于直线的对称点为,求的取值范围;(3)如果直线交椭圆于不同的两点,,且,都在以为圆心的圆上,求的值.【答案】(1)(2)(3)【解析】(1)由截距式可得直线的方程,根据点到线的距离公式可得间的关系,又因为,解方程组可得的值。
高三数学圆锥曲线综合试题答案及解析1.如图,已知椭圆,双曲线(a>0,b>0),若以C1的长轴为直径的圆与C2的一条渐近线交于A,B两点,且C1与该渐近线的两交点将线段AB三等分,则C2的离心率为()A.5B.C.D.【答案】C【解析】由已知,|OA|=a=设OA所在渐近线的方程为y=kx(k>0),于是A点坐标可表示为A(x0,kx)(x>0)于是,即A(),进而AB的一个三分点坐标为()该点在椭圆C1上,有,即,得k=2即=2,于是,所以离心率,选C【考点】圆的方程,椭圆的性质,双曲线的性质,双曲线的渐近线,直线与圆锥曲线的位置关系,双曲线的离心率.2.已知抛物线C:的焦点为F,准线为,P是上一点,Q是直线PF与C得一个焦点,若,则()A.B.C.D.【答案】B【解析】如图所示,因为,故,过点作,垂足为M,则轴,所以,所以,由抛物线定义知,,选B.【考点】1、抛物线的定义;2、抛物线的标准方程;3、向量共线.3.已知椭圆C:()的焦距为4,其短轴的两个端点与长轴的一个端点构成正三角形.(1)求椭圆C的标准方程;(2)设F为椭圆C的左焦点,T为直线上任意一点,过F作TF的垂线交椭圆C于点P,Q.(i)证明:OT平分线段PQ(其中O为坐标原点);(ii)当最小时,求点T的坐标.【答案】(1) ;(2)【解析】(1)因为焦距为4,所以,又,由此可求出的值,从而求得椭圆的方程.(2)椭圆方程化为.设PQ的方程为,代入椭圆方程得:.(ⅰ)设PQ的中点为,求出,只要,即证得OT 平分线段PQ.(ⅱ)可用表示出PQ,TF可得:.再根据取等号的条件,可得T的坐标.试题解答:(1),又.(2)椭圆方程化为.(ⅰ)设PQ的方程为,代入椭圆方程得:.设PQ的中点为,则又TF的方程为,则得,所以,即OT过PQ的中点,即OT平分线段PQ.(ⅱ),又,所以.当时取等号,此时T的坐标为.【考点】1、椭圆的方程;2、直线与圆锥曲线;3、最值问题.4.已知的三个顶点在抛物线:上,为抛物线的焦点,点为的中点,;(1)若,求点的坐标;(2)求面积的最大值.【答案】(1)或;(2).【解析】(1)根据抛物线方程为,写出焦点为,准线方程为,设,由抛物线的定义知,,把代入求得点的坐标,再由求得点的坐标;(2)设直线的方程为,,,,联立方程组,整理得,先求出的中点的坐标,再由,得出,用弦长公式表示,构造函数,用导数法求的面积的最大值.(1)由题意知,焦点为,准线方程为,设,由抛物线的定义知,,得到,代入求得或,所以或,由得或,(2)设直线的方程为,,,,由得,于是,所以,,所以的中点的坐标,由,所以,所以,因为,所以,由,,所以,又因为,点到直线的距离为,所以,记,,令解得,,所以在上是增函数,在上是减函数,在上是增函数,又,所以当时,取得最大值,此时,所以的面积的最大值为.【考点】抛物线的几何性质,直线与抛物线的位置关系,三角形的面积公式,平面向量的坐标运算.5.如图为椭圆C:的左、右焦点,D,E是椭圆的两个顶点,椭圆的离心率,的面积为.若点在椭圆C上,则点称为点M的一个“椭圆”,直线与椭圆交于A,B两点,A,B两点的“椭圆”分别为P,Q.(1)求椭圆C的标准方程;(2)问是否存在过左焦点的直线,使得以PQ为直径的圆经过坐标原点?若存在,求出该直线的方程;若不存在,请说明理由.【答案】(1);(2)直线方程为或.【解析】本题主要考查椭圆的标准方程、直线的标准方程、圆的标准方程、韦达定理、向量垂直的充要条件等基础知识,考查学生的分析问题解决问题的能力、计算能力.第一问,利用椭圆的离心率和三角形面积公式列出表达式,解方程组,得到基本量a和b的值,从而得到椭圆的方程;第二问,直线l过左焦点,所以讨论直线的斜率是否存在,当斜率不存在时,可以直接写出直线方程,令直线与椭圆联立,得到交点坐标,验证以PQ为直径的圆不过坐标原点,当斜率存在时,直线与椭圆联立,消参,利用韦达定理,证明,解出k的值.(1)由题意,,即,,即 2分又得:∴椭圆的标准方程:. 5分(2)①当直线的斜率不存在时,直线的方程为联立,解得或,不妨令,,所以对应的“椭点”坐标,.而所以此时以为直径的圆不过坐标原点. 7分②当直线的斜率存在时,设直线的方程为消去得,设,则这两点的“椭点”坐标分别为由根与系数关系得: 9分若使得以为直径的圆过坐标原点,则而,∴即,即代入,解得:所以直线方程为或. 12分【考点】椭圆的标准方程、直线的标准方程、圆的标准方程、韦达定理、向量垂直的充要条件.6.在平面直角坐标系xOy中,已知椭圆C的中心在原点O,焦点在x轴上,短轴长为2,离心率为.(1)求椭圆C的方程;(2)设A,B是椭圆C上的两点,△AOB的面积为.若A、B两点关于x轴对称,E为线段AB 的中点,射线OE交椭圆C于点P.如果=t,求实数t的值.【答案】(1)+y2=1(2)t=2或t=【解析】(1)设椭圆C的方程为:(a>b>0),则,解得a=,b=1,故椭圆C的方程为+y2=1.(2)由于A、B两点关于x轴对称,可设直线AB的方程为x=m(-<x<,且m≠0).将x=m代入椭圆方程得|y|=,所以S△AOB=|m| =.解得m2=或m2=.①又=t=t(+)=t(2m,0)=(mt,0),又点P在椭圆上,所以=1.②由①②得t2=4或t2=.又因为t>0,所以t=2或t=.7.双曲线的左右焦点分别为,且恰为抛物线的焦点,设双曲线与该抛物线的一个交点为,若是以为底边的等腰三角形,则双曲线的离心率为()A.B.C.D.【答案】B【解析】∵,∴焦点为,即,∵,∴,即,∴,则,即,∴.【考点】抛物线的标准方程及几何性质.8.已知双曲线=1的左支上一点M到右焦点F2的距离为18,N是线段MF2的中点,O是坐标原点,则|ON|等于()A.4B.2C.1D.【答案】A【解析】设双曲线左焦点为F1,由双曲线的定义知,|MF2|-|MF1|=2a,即18-|MF1|=10,所以|MF1|=8.又ON为△MF1F2的中位线,所以|ON|=|MF1|=4,所以选A.9.已知F1、F2为双曲线=1(a>0,b>0)的左、右焦点,过点F2作此双曲线一条渐近线的垂线,垂足为M,且满足||=3||,则此双曲线的渐近线方程为________.【答案】y=±x【解析】由双曲线的性质可推得||=b,则||=3b,在△MF1O中,||=a,||=c,cos∠F1OM=-,由余弦定理可知=-,又c2=a2+b2,可得a2=2b2,即=,因此渐近线方程为y=±x.10.如图,已知,,,分别是椭圆的四个顶点,△是一个边长为2的等边三角形,其外接圆为圆.(1)求椭圆及圆的方程;(2)若点是圆劣弧上一动点(点异于端点,),直线分别交线段,椭圆于点,,直线与交于点.(ⅰ)求的最大值;(ⅱ)试问:,两点的横坐标之和是否为定值?若是,求出该定值;若不是,说明理由.【答案】(1),,(2)(ⅰ),(ⅱ).【解析】(1)求椭圆标准方程,只需两个独立条件. 由题意知,,,所以,,所以椭圆的方程为,求圆的方程,有两个选择,一是求圆的标准方程,确定圆心与半径,二是求圆的一般方程,只需代入圆上三个点的坐标.本题两个方法皆简单,如易得圆心,,所以圆的方程为(2)(ⅰ)本题关键分析出比值暗示的解题方向,由于点在轴上,所以,因此解题方向为利用斜率分别表示出点与点的横坐标. 设直线的方程为,与直线的方程联立,解得点,联立,消去并整理得,,解得点,因此当且仅当时,取“=”,所以的最大值为.(ⅱ)求出点的横坐标,分析与点的横坐标的和是否为常数. 直线的方程为,与直线的方程联立,解得点,所以、两点的横坐标之和为.试题解析:(1)由题意知,,,所以,,所以椭圆的方程为, 2分易得圆心,,所以圆的方程为.4分(2)解:设直线的方程为,与直线的方程联立,解得点, 6分联立,消去并整理得,,解得点,9分(ⅰ),当且仅当时,取“=”,所以的最大值为. 12分(ⅱ)直线的方程为,与直线的方程联立,解得点, 14分所以、两点的横坐标之和为.故、两点的横坐标之和为定值,该定值为. 16分【考点】椭圆与圆标准方程,直线与椭圆位置关系11. 如图,在平面直角坐标系xOy 中,已知椭圆=1的左、右顶点为A 、B ,右焦点为F.设过点T(t ,m)的直线TA 、TB 与椭圆分别交于点M(x 1,y 1)、N(x 2,y 2),其中m>0,y 1>0,y 2<0.(1)设动点P 满足PF 2-PB 2=4,求点P 的轨迹; (2)设x 1=2,x 2=,求点T 的坐标;(3)设t =9,求证:直线MN 必过x 轴上的一定点(其坐标与m 无关). 【答案】(1)x =(2)(3)见解析【解析】(1)解:设点P(x ,y),则F(2,0)、B(3,0)、A(-3,0).由PF 2-PB 2=4,得(x -2)2+y 2-[(x -3)2+y 2]=4,化简得x =,故所求点P 的轨迹为直线x =. (2)解:将x 1=2,x 2=分别代入椭圆方程,以及y 1>0,y 2<0得M 、N.直线MTA的方程为,即y =x +1.直线NTB 的方程为,即y =x -.联立方程组,解得所以点T 的坐标为.(3)证明:点T 的坐标为(9,m),直线MTA 的方程为,即y =(x +3).直线NTB 的方程为,即y =(x -3).分别与椭圆=1联立方程组,同时考虑到x 1≠-3,x 2≠3,解得 M、N(证法1)当x 1≠x 2时,直线MN 的方程为,令y =0,解得x=1,此时必过点D(1,0);当x 1=x 2时,直线MN 的方程为x =1,与x 轴交点为D(1,0),所以直线MN 必过x 轴上的一定点D(1,0). (证法2)若x 1=x 2,则由及m>0,得m =2,此时直线MN 的方程为x =1,过点D(1,0).若x 1≠x 2,则m≠2.直线MD 的斜率k MD =,直线ND 的斜率k ND =,得k MD =k ND ,所以直线MN 过D 点.因此,直线MN 必过x 轴上的点D(1,0).12.已知F是椭圆C:+=1(a>b>0)的右焦点,点P在椭圆C上,线段PF与圆(x-)2+y2=相切于点Q,且=2,则椭圆C的离心率等于()A.B.C.D.【答案】A【解析】记椭圆的左焦点为F′,圆(x-)2+y2=的圆心为E,连接PF′、QE.∵|EF|=|OF|-|OE|=c-=,=2,∴==,∴PF′∥QE,∴=,且PF′⊥PF.又∵|QE|=(圆的半径长),∴|PF′|=b.据椭圆的定义知:|PF′|+|PF|=2a,∴|PF|=2a-b.∵PF′⊥PF,∴|PF′|2+|PF|2=|F′F|2,∴b2+(2a-b)2=(2c)2,∴2(a2-c2)+b2=2ab,∴3b2=2ab,∴b=,c==a,=,∴椭圆的离心率为.13.设抛物线的焦点为,点,线段的中点在抛物线上.设动直线与抛物线相切于点,且与抛物线的准线相交于点,以为直径的圆记为圆.(1)求的值;(2)试判断圆与轴的位置关系;(3)在坐标平面上是否存在定点,使得圆恒过点?若存在,求出的坐标;若不存在,说明理由.【答案】(1)(2)见解析(3)存在【解析】(1)判断抛物线的焦点位置,得到焦点坐标,利用中点坐标公式得到FA的中点坐标带入抛物线即可求的P的值.(2)直线与抛物线相切,联立直线与抛物线,判别式为0即可得到k,m之间的关系,可以用k 来替代m,得到P点的坐标,抛物线准线与直线的方程可得到Q点的坐标,利用中点坐标公式可得到PQ中点坐标,通过讨论k的取值范围得到中点到x轴距离与圆半径(PQ为直径)的大小比较即可判断圆与x轴的位置关系.(3)由(2)可以得到PQ的坐标(用k表示),根据抛物线对称性知点在轴上,设点坐标为,则M点需满足,即向量内积为0,即可得到M点的坐标,M点的坐标如果为常数(不含k),即存在这样的定点,如若不然,则不存在.试题解析:解:(1)利用抛物线的定义得,故线段的中点的坐标为,代入方程得,解得。
高三数学圆锥曲线综合试题答案及解析1.已知圆经过椭圆的右焦点和上顶点.(1)求椭圆的方程;(2)过原点的射线与椭圆在第一象限的交点为,与圆的交点为,为的中点,求的最大值.【答案】(1);(2).【解析】本题考查直线、圆、椭圆、平面向量、分式函数等基础知识,考查直线与圆锥曲线的位置关系;考查运算求解能力、推理论证能力;考查数形结合、化归与转化及函数与方程等数学思想.第一问,数形结合,令y=0,x=0即可分别求出c和b的值,从而得到椭圆的标准方程;第二问,设出直线方程和P、Q点坐标,令直线与椭圆联立得到Q点横坐标,利用向量的数量积,将P、Q点坐标代入,得到关于k的表达式,利用导数求函数的最值;法二,将进行转化,变成,再利用配方法求最值.试题解析:(1)在中,令得,即,令,得,即, 2分由,∴椭圆:. 4分(2)法一:依题意射线的斜率存在,设,设 -5分得:,∴. 6分得:,∴, 7分∴. 9分.设,,令,得.又,∴在单调递增,在单调递减. 11分∴当时,,即的最大值为. 13分法二:依题意射线的斜率存在,设,设 5分得:,∴. 6分= 9分.设,则.当且仅当即.法三:设点,,6分= . 7分又,设与联立得: . 9分令. 11分又点在第一象限,∴当时,取最大值. 13分【考点】直线、圆、椭圆、平面向量、分式函数.2.(本小题满分12分)已知曲线上的点到点的距离比它到直线的距离小2.(1)求曲线的方程;(2)曲线在点处的切线与轴交于点.直线分别与直线及轴交于点,以为直径作圆,过点作圆的切线,切点为,试探究:当点在曲线上运动(点与原点不重合)时,线段的长度是否发生变化?证明你的结论.【答案】(1).(2)当点P在曲线上运动时,线段AB的长度不变,证明见解析.【解析】(1)思路一:设为曲线上任意一点,依题意可知曲线是以点为焦点,直线为准线的抛物线,得到曲线的方程为.思路二:设为曲线上任意一点,由,化简即得.(2)当点P在曲线上运动时,线段AB的长度不变,证明如下:由(1)知抛物线的方程为,设,得,应用导数的几何意义,确定切线的斜率,进一步得切线的方程为.由,得.由,得.根据,得圆心,半径,由弦长,半径及圆心到直线的距离之关系,确定.试题解析:解法一:(1)设为曲线上任意一点,依题意,点S到的距离与它到直线的距离相等,所以曲线是以点为焦点,直线为准线的抛物线,所以曲线的方程为.(2)当点P在曲线上运动时,线段AB的长度不变,证明如下:由(1)知抛物线的方程为,设,则,由,得切线的斜率,所以切线的方程为,即.由,得.由,得.又,所以圆心,半径,.所以点P在曲线上运动时,线段AB的长度不变.解法二:(1)设为曲线上任意一点,则,依题意,点只能在直线的上方,所以,所以,化简得,曲线的方程为.(2)同解法一.【考点】抛物线的定义,导数的几何意义,直线方程,直线与抛物线的位置关系,直线与圆的位置关系.3.已知抛物线C:的焦点为F,直线y=4与y轴的交点为P,与C的交点为Q,且.(1)求抛物线C的方程;(2)过F的直线l与C相交于A,B两点,若AB的垂直平分线与C相交于M,N两点,且A,M,B,N四点在同一个圆上,求直线l的方程.【答案】(1);(2)x-y-1=0或x+y-1=0.【解析】(1)设Q(x0,4),代入由中得x=,在根据抛物线的性质可得,解出p即可(2)设直线l的方程为,(m≠0)代入中得,直线的方程为,将上式代入中,并整理得.A(x1,y1),B(x2,y2),M(x3,y3),N(x4,y4),根据二次函数根与系数的关系可得y1+y2=4m,y1y2=-4,.然后求出MN的中点为E和AB的中点为D坐标的表达式,计算的表达式,根据求出m即可.试题解析:(1)设Q(x0,4),代入由中得x=,所以,由题设得,解得p=-2(舍去)或p=2.所以C的方程为.(2)依题意知直线l与坐标轴不垂直,故可设直线l的方程为,(m≠0)代入中得,设A(x1,y1),B(x2,y2),则y1+y2=4m,y1y2=-4,故AB的中点为D(2m2+1,2m),,有直线的斜率为-m,所以直线的方程为,将上式代入中,并整理得.设M(x3,y3),N(x4,y4),则.故MN的中点为E().由于MN垂直平分AB,故A,M,B,N四点在同一个圆上等价于,从而,即,化简得m2-1=0,解得m=1或m=-1,所以所求直线l的方程为x-y-1=0或x+y-1=0.【考点】1.抛物线的性质和方程;2.直线方程以及直线与曲线的位置关系.4.如图,已知椭圆的右焦点为,点是椭圆上任意一点,圆是以为直径的圆.(1)若圆过原点,求圆的方程;(2)写出一个定圆的方程,使得无论点在椭圆的什么位置,该定圆总与圆相切,请写出你的探究过程.【答案】(1)或;(2).【解析】(1)因为是圆的直径,所以当圆过原点时,一定有,由此可确定点的位置并进一步求出圆的标准方程;(2)设圆M的半径为,连结,显然有根据椭圆的标准方程知,所以,从而找到符合条件的定圆.解:(1)解法一:因为圆过原点,所以,所以是椭圆的短轴顶点,的坐标是或,于是点的坐标为或,易求圆的半径为所以圆的方程为或 6分解法二:设,因为圆过原点,所以所以,所以,所以点于是点的坐标为或,易求圆的半径所以圆的方程为或 6分(2)以原点为圆心,5为半径的定圆始终与圆相内切,定圆的方程为 8分探究过程为:设圆的半径为,定圆的半径为,因为,所以当原点为定圆圆心,半径时,定圆始终与圆相内切.(13分)【考点】1、椭圆的定义与标准方程;2、圆的定义与标准方程.5.已知,是双曲线的左,右焦点,若双曲线左支上存在一点与点关于直线对称,则该双曲线的离心率为A.B.C.D.【答案】【解析】即双曲线的一条渐近线方程.过焦点且垂直渐近线的直线方程为:,与联立,解之可得故对称中心的点坐标为();由中点坐标公式可得对称点的坐标为,将其代入双曲线的方程可得结合化简可得,故.故选.【考点】双曲线的几何性质,直线方程,两直线的位置关系.6.已知F1、F2为双曲线=1(a>0,b>0)的左、右焦点,过点F2作此双曲线一条渐近线的垂线,垂足为M,且满足||=3||,则此双曲线的渐近线方程为________.【答案】y=±x【解析】由双曲线的性质可推得||=b,则||=3b,在△MF1O中,||=a,||=c,cos∠F1OM=-,由余弦定理可知=-,又c2=a2+b2,可得a2=2b2,即=,因此渐近线方程为y=±x.7.抛物线y=﹣x2上的点到直线4x+3y﹣8=0距离的最小值是()A.B.C.D.3【答案】B【解析】设抛物线y=﹣x2上一点为(m,﹣m2),该点到直线4x+3y﹣8=0的距离为,分析可得,当m=时,取得最小值为,故选B.8.已知椭圆和椭圆的离心率相同,且点在椭圆上.(1)求椭圆的方程;(2)设为椭圆上一点,过点作直线交椭圆于、两点,且恰为弦的中点。
第09讲高考难点突破一:圆锥曲线的综合问题(定点问题)(精讲)-2第09讲高考难点突破一:圆锥曲线的综合问题(定点问题)(精讲)题型三:抛物线中的定点问题角度1:抛物线中的直线过定点问题典型例题例题1.(2022·辽宁·建平县实验中学模拟预测)1.已知点()1,M p p -在抛物线()2:20C y px p =>上.(1)求抛物线C 的方程;(2)过点M 作斜率分别为12,k k 的两条直线12,l l ,若12,l l 与抛物线C 的另一个交点分别为,A B ,且有122k k +=,探究:直线AB 是否恒过定点?若是,求出该定点;若否,说明理由.例题2.(2022·陕西西安·三模(理))2.已知抛物线()2:20C y px p =>上的点()()4,0G t t >到其准线的距离为5.不过原点的动直线交抛物线C 于A ,B 两点,M 是线段AB 的中点,点M 在准线l 上的射影为N .(1)求抛物线C 的方程;(2)当1NA NB ⋅=时,求证:直线AB 过定点.例题3.(2022·全国·高三专题练习)3.已知线段AB 是抛物线24y x =的弦,且过抛物线焦点F .(1)过点B 作直线与抛物线对称轴平行,交抛物线的准线于点E ,求证:A O E 、、三点共线(O 为坐标原点);(2)设M 是抛物线准线上一点,过M 作抛物线的切线,切点为11A B 、.求证:(i )两切线互相垂直;(ii )直线11A B 过定点,请求出该定点坐标.同类题型归类练(2022·湖南·长沙一中高三开学考试)4.已知抛物线C :22y px =(0p >),直线1x =+交抛物线C 于A ,B 两点,且三角形OAB 的面积为O 为坐标原点).(1)求实数p 的值;(2)过点D (2,0)作直线L 交抛物线C 于P ,Q 两点,点P 关于x 轴的对称点为P '.证明:直线P 'Q 经过定点,并求出定点坐标.(2022·湖北武汉·高二期末)5.已知动圆M 过定点()2,0A ,且在y 轴上截得的弦长为4,圆心M 的轨迹为曲线L .(1)求L 的方程;(2)已知点()3,2B --,()2,1C ,P 是L 上的一个动点,设直线PB ,PC 与L 的另一交点分别为E ,F ,求证:当P 点在L 上运动时,直线EF 恒过一个定点,并求出这个定点的坐标.(2022·江西景德镇·高二期末(文))6.已知抛物线C :()220y px p =>的焦点为F ,过焦点F 且垂直于x 轴的直线交C 于H ,I 两点,O 为坐标原点,OHI 的周长为8.(1)求抛物线C 的方程;(2)过点F 作抛物线C 的两条互相垂直的弦AB ,DE ,设弦AB ,DE 的中点分别为P ,Q ,试判断直线PQ 是否过定点?若过定点.求出其坐标;若不过定点,请说明理由.(2022·江西·上饶市第一中学模拟预测(文))7.已知抛物线()220y px p =>的焦点为F ,过焦点FA 、B 两点(点A 在第一象限),交抛物线准线于G ,且满足83BG =.(1)求抛物线的标准方程;(2)已知C ,D 为抛物线上的动点,且OC OD ⊥,求证直线CD 过定点P ,并求出P 点坐标;(3)在(2)的条件下,求PC PD ⋅的最大值.角度2:抛物线存在定点满足某条件问题典型例题例题1.(2022·内蒙古赤峰·高二期末(文))8.已知抛物线()2:20C y px p =>的焦点为F ,过点()2,0A 的直线l 交C 于M ,N 两点,当l 与x 轴垂直时,4MN =.(1)求C 的方程:(2)在x 轴上是否存在点P ,使得OPM OPN ∠=∠恒成立(O 为坐标原点)?若存在求出坐标,若不存在说明理由.例题2.(2022·河南·开封市东信学校模拟预测(文))9.已知直线:10l x ky --=与抛物线2:2(0)N y px p =>交于A ,B 两点,当直线l x ⊥轴时,||4AB =.(1)求抛物线N 的标准方程;(2)在x 轴上求一定点C ,使得点(2,0)M p 到直线AC 和BC 的距离相等.例题3.(2022·贵州铜仁·高二期末(理))10.已知F 为抛物线2:2(0)C y px p =>的焦点,过F 的动直线交抛物线C 于,A B 两点.当直线与x 轴垂直时,||4AB =.(1)求抛物线C 的方程;(2)设直线AB 的斜率为1且与抛物线的准线l 相交于点M ,抛物线C 上存在点P 使得直线,,PA PM PB 的斜率成等差数列,求点P 的坐标.同类题型归类练(2022·湖北·鄂南高中模拟预测)11.已知曲线2:2(0)C y px p =>的焦点为F ,曲线C 上有一点()0,Q x p 满足2QF =.(1)求抛物线C 的方程;(2)过原点作两条相互垂直的直线交曲线C 于异于原点的两点,A B ,直线AB 与x 轴相交于N ,试探究x 轴上存在一点是否存在异于N 的定点M 满足AM AN BMBN=恒成立.若存在,请求出M 点坐标;若不存在,请说明理由.(2022·全国·高三专题练习(理))12.已知抛物线2:2(0)E x py p =>的焦点为F ,过F 的直线交抛物线E 于1122(,),(,)A x y B x y 两点,11AF y =+.(1)求抛物线E 的标准方程;(2)在x 轴的正半轴上是否存在点P ,连接PA ,PB 分别交抛物线E 于另外两点C ,D ,使得4AB CD =?并说明理由.(2022·江苏省苏州实验中学高二阶段练习)13.已知抛物线2:8C y x =,点()(),00M a a >,直线l 过点M 且与抛物线C 相交于,A B 两点.(1)当a 为变量时,P 为抛物线C 上的一个动点,当线段MP 的长度取最小值时,P 点恰好在抛物线C 的顶点处,请指出此时M 点运动的轨迹;(2)当a 为定值时,在x 轴上是否存在异于点M 的点N ,对任意的直线l ,都满足直线,AN BN 关于x 轴对称?若存在,指出点N 的位置并证明,若不存在请说明理由.(2022·重庆市育才中学高三阶段练习)14.已知抛物线2:4E x y =的焦点为F ,过F 的直线交抛物线E 于A 、B 两点.(1)当直线AB 的斜率为1时,求弦AB 的长度AB ;(2)在x 轴的正半轴上是否存在一点P ,连接PA ,PB 分别交抛物线E 于另外两点C 、D ,使得//AB CD 且4AB CD =?若存在,请求出点P 的坐标,若不存在,请说明理由.(2022·全国·高考真题(文))15.已知椭圆E 的中心为坐标原点,对称轴为x 轴、y 轴,且过()30,2,,12A B ⎛--⎫⎪⎝⎭两点.(1)求E 的方程;(2)设过点()1,2P -的直线交E 于M ,N 两点,过M 且平行于x 轴的直线与线段AB 交于点T ,点H 满足MT TH =.证明:直线HN 过定点.参考答案:1.(1)24y x=(2)直线AB 恒过定点()1,0-【分析】(1)将M 点坐标代入抛物线方程即可构造方程求得结果;(2)设()11,A x y ,()22,B x y ,利用斜率公式表示出122k k +=,得到124y y =;设:AB x my t =+,与抛物线方程联立可得韦达定理的形式,由此可得1t =-,可得:1AB x my =-,由此可得定点坐标.(1)()1,M p p - 在抛物线上,()221p p p ∴=-,解得:2p =,∴抛物线C 的方程为:24y x =.(2)由(1)得:()1,2M ;设()11,A x y ,()22,B x y ,则11121112241214y y k y x y --===-+-;同理可得:2242k y =+;122k k += ,1244222y y ∴+=++,整理可得:124y y =;当直线AB 斜率为0时,其与抛物线C 只有一个公共点,不合题意;当直线AB 斜率不为0时,设:AB x my t =+,由24y x x my t ⎧=⎨=+⎩得:2440y my t --=,则124y y t =-,44t ∴-=,解得:1t =-;:1AB x my ∴=-,则直线AB 过定点()1,0-;综上所述:直线AB 恒过定点()1,0-.【点睛】思路点睛:本题考查直线与抛物线综合应用中的直线过定点问题的求解,求解此类问题的基本思路如下:①假设直线方程,与抛物线方程联立,整理为关于x 或y 的一元二次方程的形式;②利用0∆>求得变量的取值范围,得到韦达定理的形式;③利用韦达定理表示出已知中的等量关系,代入韦达定理可整理得到变量间的关系,从而化简直线方程;④根据直线过定点的求解方法可求得结果.2.(1)24y x =(2)证明见解析【分析】(1)由抛物线的定义可求解;(2)设直线AB ,并与抛物线联立,运用韦达定理、向量的数量积可求解.【详解】(1)由抛物线C 的方程可得其准线方程2p x =-,依抛物线的性质得452p+=,解得2p =.∴抛物线C 的方程为24y x =.(2)当直线AB 的斜率为0时,显然不符合题意;当直线AB 的斜率不为0时,设直线:(0)AB x my n n =+≠,211,4y A y ⎛⎫⎪⎝⎭、222,4y B y ⎛⎫ ⎪⎝⎭、()00,M x y ,由24y x x my n ⎧=⎨=+⎩化简得2440y my n --=,()2160m n ∆=+>,124y y m +=,124y y n =-,12022y y y m +==,所以()1,2N m -,所以2111,24y NA y m ⎛⎫=+- ⎪⎝⎭ ,2221,24y NB y m ⎛⎫=+- ⎪⎝⎭ ,所以()()222121112244y y NA NB y m y m ⎛⎫⎛⎫⋅=+++-- ⎪⎪⎝⎭⎝⎭()()222121221212122124164y y y y y y y y m y y m +-=+++-++()22222216814842114m n n n m m n n n +=++--+=-+=-若1NA NB ⋅= ,即()211n -=,解得2n =或0n =(舍去),所以直线AB 过定点()2,0.3.(1)证明见解析(2)证明见解析.【分析】(1)由题知抛物线24y x =的焦点()1,0F ,准线为=1x -,故设直线AB 的方程为:1x my =+,()()1122,,,A x y B x y ,进而得()21,E y -,再结合韦达定理证明OA OE k k =即可;(2)(i)设()01,M y -,过()01,M y -作抛物线的切线,斜率为()0k k ≠,则方程为()01y y k x -=+,切线11,MA MB 的切线斜率分别为12,k k ,进而结合韦达定理即可得121k k =-,进而证明;(ii )结合(i )得221121211212,,A k k B k k ⎛⎫⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭、,进而得1102A B k y =,直线11A B 的方程为2202221y x k y k ⎛⎫-=- ⎪⎝⎭,整理即可得()021y x y =-,进而得定点坐标.(1)解:由题知抛物线24y x =的焦点()1,0F ,准线为=1x -,所以,设直线AB 的方程为:1x my =+,所以,联立方程214x my y x=+⎧⎨=⎩得2440y my --=,设()()1122,,,A x y B x y ,则12124,4y y m y y +==-,因为过点B 作直线与抛物线对称轴平行,交抛物线的准线于点E ,所以()21,E y -因为2114y x =,故2114y x =所以112211214444OA y y y y y x y k =====--,221OE k y y ==--,所以,OA OE k k =,即A O E 、、三点共线.(2)解:(i )设()01,M y -,所以,设过()01,M y -作抛物线的切线,斜率为()0k k ≠,则方程为()01y y k x -=+,所以,()0214y y k x y x⎧-=+⎨=⎩得204440ky y y k -++=,所以,()0164440k y k ∆=-+=,即2010k ky +-=,设切线11,MA MB 的切线斜率分别为12,k k ,则12,k k 为方程2010k ky +-=的实数根,所以121k k =-,120k k y +=-,所以,两切线互相垂直.(ii)由(i )知204440ky y y k -++=,2010k ky +-=,所以,22204440k y ky ky k -++=,即()2224420k y ky ky -+=-=,所以221121211212,,A k k B k k ⎛⎫⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭、,所以,1121121222210221122A B k k k k k k y k k k =+==--,所以,直线11A B 的方程为2202221y x k y k ⎛⎫-=- ⎪⎝⎭,整理得()2022222020200200202222222221y k k y x x x y k y k y y k y y k y --=+-=+=+=-,即()021y x y =-所以,直线11A B 过定点()1,0.4.(1)2p =;(2)证明见解析,定点()2,0-.【分析】(1)设()()1122,,,A x y B x y ,联立直线和抛物线方程得到韦达定理,求出12y y -即得解;(2)设()()3344,,,P x y Q x y ,不妨令43y y >,设直线L 的方程为2x ty =+,联立直线和抛物线的方程得到韦达定理,求出直线P Q '的方程即得解.(1)解:由题得直线1x =+过点()1,0,.设()()1122,,,A x y B x y ,联立21,2,x y px ⎧=+⎪⎨=⎪⎩得220y p --=,所以1212,2y y y y p +==-,所以122y y -=所以三角形OAB的面积12112S y y =⨯⨯-==又0p >,解得2p =(30p =-<舍去).所以2p =.(2)证明:由(1)抛物线C 的方程为24y x =,设()()3344,,,P x y Q x y ,不妨令43y y >,则()33,P x y '-,设直线L 的方程为2x ty =+,联立22,4,x ty y x =+⎧⎨=⎩消去x 得2480y ty --=,则34344,8y y t y y +==-,则直线P Q '的方程为()()433343y y y y x x x x +--=--,即()()43434343x x y x y y y x y x -+=+-,则()()()()4343434322ty ty y ty y y y x y ty -++=+-+,即()()()4343433422t y y y y y x ty y y y -=+--+,即()()43433422y y y x ty y y y =+--+,所以()42824y tx t t =-⨯--⨯,即()2y t x =+,令20,0,x y +=⎧⎨=⎩解得2,0,x y =-⎧⎨=⎩所以直线P Q '恒过定点()2,0-5.(1)24y x=(2)证明见解析,定点110,33⎛⎫- ⎪⎝⎭;【分析】(1)设圆心(),C x y ,圆的半径为R ,依题意得到方程,整理即可;(2)设200,4y D y ⎛⎫ ⎪⎝⎭,121,4y E y ⎛⎫ ⎪⎝⎭,222,4y F y ⎛⎫⎪⎝⎭,即可得到直线EF 的方程,同理可得直线DE与直线DF 的方程,再根据直线DE 过点()3,2B --,直线DF 过点()2,1C ,即可消去0y ,从而求出EF 过定点坐标;(1)解:设圆心(),C x y ,圆的半径为R ,则()()22222220R x x y =+=-+-,整理得24y x =.所以动圆圆心的轨迹方程为24y x =.(2)证明:抛物线的方程为24y x =,设200,4y D y ⎛⎫ ⎪⎝⎭,121,4y E y ⎛⎫ ⎪⎝⎭,222,4y F y ⎛⎫⎪⎝⎭,则直线EF 的方程为()1211221244y y y y x x y y --=--,得2111211121212124444x y y y x x x y y y y y y y y y y +-=-+=+++++,又2114y x =,所以直线EF 的方程为1212124y y xy y y y y =+++.同理可得直线DE 的方程为1010104y y xy y y y y =+++,直线DF 的方程为0022024y y xy y y y y =+++因为直线DE 过点()3,2B --,所以()1101222y y y -=+;因为直线DF 过点()2,1C ,所以()22081y y y -=-.消去0y ,得()121210433y y y y =++.代入EF 的方程,得12411033y x y y ⎛⎫=++ ⎪+⎝⎭,所以直线EF 恒过一个定点110,33⎛⎫- ⎪⎝⎭.6.(1)28y x=(2)直线PQ 过定点()6,0【分析】(1)将2px =代入抛物线22y px =中,得出HI 的长度,再由勾股定理得出OH ,结合条件建立关于p 的方程,得出答案.(2)由题意设直线AB 的方程为2x my =+,()11,A x y ,()22,B x y ,联立直线AB 的方程与抛物线的方程,由韦达定理得出P 点坐标,同理得出Q 点坐标,从而得出直线PQ 方程,得出答案.(1)由题意,02p F ⎛⎫⎪⎝⎭,在22y px =中代入2p x=,得222p y p =⋅,解得y p =±,所以2HI p =.由勾股定理得|OH OI p ===,则OHI 的周长为2822p p p ++=,解得4p =,故抛物线C 的方程为28y x =.(2)由题意可知()2,0F ,直线AB 的斜率存在,且不为0.设直线AB 的方程为2x my =+,()11,A x y ,()22,B x y .联立22,8,x my y x =+⎧⎨=⎩消去x ,得28160y my --=,264640m ∆=+>,则128y y m +=,从而()21212484x x m y y m +=++=+.因为P 是弦AB 的中点,所以()242,4P m m +,同理可得2442,Q mm ⎛⎫+- ⎪⎝⎭.当21m ≠,即1m ≠±时,直线PQ 的斜率2224441422PQm m m k m m m ⎛⎫-- ⎪⎝⎭==-⎛⎫+-+ ⎪⎝⎭,则直线PQ 的方程为()224421my m x m m -=---,即()()216m y m x -=-.故直线PQ 过定点()6,0;当21m =,即1m ≠±时,直线PQ 的方程为6x =,也过点()6,0.综上所述,直线PQ 过定点()6,0.7.(1)24y x=(2)证明见解析;P 点坐标为(4,0)(3)16-【分析】(1)过点B 作准线的垂线,垂足为H ,设准线与x 轴相交于点M ,由直线的斜率得出倾斜角,利用三角函数及抛物线的定义求出||MF 即可得解;(2)设直线CD 的方程为:x my t =+,211,4y C y ⎛⎫ ⎪⎝⎭,222,4y D y ⎛⎫⎪⎝⎭,联立方程组,由根与系数的关系求出12y y ,再由OC OD ⊥建立斜率的方程即可得解;(3)由向量的数量积坐标运算化简,利用二次函数求最值.(1)过点B 作准线的垂线,垂足为H ,设准线与x 轴相交于点M,如图,由题知,直线l 的倾斜角为π3.∴在R t BGH 中,π3GBH ∠=,又∵83BG =,∴43BH =,∴43BF =.∴4GF BG BF =+=,∴在R t GFM 中,又3MFG π∠=,∴2MF =,∴2p =,∴抛物线的标准方程为24y x =.(2)由(1)可知,抛物线方程为24y x =,设直线CD 的方程为:x my t =+,211,4y C y ⎛⎫ ⎪⎝⎭,222,4y D y ⎛⎫⎪⎝⎭,直线与抛物线联立:24x my ty x=+⎧⎨=⎩,得:2440y my t --=,则124y y m +=,124y y t =-,∵14OC k y =,24OD k y =且OC OD ⊥,∴12161614OC OD k k y y t ⋅===--则4t =,∴直线CD 过定点(4,0),即P 点坐标为(4,0),(3)由(2)可知P 点坐标为(4,0),∴()2222212121216161616y y PC PD y y y y m ⋅=-+++=-- ,∴PC PD ⋅的最大值为16-.8.(1)22y x =(2)存在,()2,0-【分析】(1)易知||4MN ==,求出p 即可;(2)设()0,0P x ,()11,M x y ,()22,N x y ,由题可知直线l 斜率不为零,设: 2l x m y =+,代入抛物线方程22y x =消去x ,得2240y my --=,由OPM OPN ∠=∠可得0MP NP k k +=,利用斜率公式,根与系数的关系求解即可【详解】(1)当l 与x轴垂直时,由题意易得||MN =,从而4=,解得p =1,所以C 的方程为22y x =;(2)设()0,0P x ,()11,M x y ,()22,N x y ,由题可知直线l 斜率不为零,设: 2l x m y =+,代入抛物线方程22y x =消去x ,得2240y my --=,从而122y y m +=,124y y =-,①由OPM OPN ∠=∠可得0MP NP k k +=12121020102022MP NP y y y y k k x x x x my x my x +=+=+--+-+-()()()()1201210202222my y x y y my x my x +-+=+-+-将①代入上式,得()()102042022m mx my x my x --=+-+-恒成立,所以02x =-,因此存在点P ,且满足题意,P 点坐标为()2,0-.9.(1)24y x =(2)(1,0),(1,0),(4,0)-【分析】(1)直线l x ⊥轴时,将1x =代入抛物线方程求得,A B 纵坐标,得出AB ,从而可得p 值,得抛物线方程;(2)设()()(),,,,,0A A B B C A x y B x y C x ,直线方程与抛物线方程联立,消元后应用韦达定理得A B y y +,A B y y ,题意即为0AC BC k k +=,代入韦达定理的结论可求得C x ,同时注意,,A B C 共线或C 与M 重合的情形,从而得出结论.(1)当直线l x ⊥轴时,方程为1x =,代入抛物线方程得22y p =,y =,∴||4AB ==,解得2p =.∴抛物线N 的标准方程为24y x =;(2)设()()(),,,,,0A A B B C A x y B x y C x .联立210,4,x ky y x --=⎧⎨=⎩得2440y ky --=.∴4,4A B A B y y k y y +=⋅=-.①由题意可知()()()()0A B C B A C A BAC BC A C B C A C B C y x x y x x y y k k x x x x x x x x -+-+=+==----,∴()()0A B C B A C y x x y x x -+-=,即()B A A B C A B x y x y x y y +=+.∴()()()11B A A B C A B ky y ky y x y y +++=+,即()()2A B A B C A B ky y y y x y y ++=+.∴844C k k kx -+=.∵0k ≠,可知1C x =-.∴点C 的坐标由抛物线的图象可知,还有点(1,0),(4,0)满足题意,故这样的点有3个,坐标分别为(1,0),(1,0),(4,0)-.10.(1)24y x =(2)(1,2)P ±【分析】(1)求出抛物线的焦点坐标,根据题意,令2px =,求出纵坐标的值,再根据AB 4=进行求解即可;(2)设直线AB 的方程,与抛物线方程联立,求出直线PA ,PM ,PB 的斜率表达式,结合等差数列和一元二次方程根与系数关系,得到一个等式,根据等式成立进行求解即可.(1)因为(,0)2pF ,在抛物线方程22y px =中,令2p x =,可得y p =±,所以当直线与x 轴垂直时24AB p ==,解得2p =,抛物线的方程为24y x =.(2)(2)因为抛物线24y x =的准线方程为=1x -,由题意可知直线AB 的方程为1x y =+,所以(1,2)M --.联立241y x x y ⎧=⎨=+⎩消去x ,得2440y y --=,设11(,)A x y ,22(,)B x y ,则124y y +=,124y y =-,若存在定点00(,)P x y 满足条件,则2PM PA PB k k k =+,即0010200102221y y y y y x x x x x +--⋅=++--,因为点,,P A B 均在抛物线上,所以222012012,444y y y x x x ===.代入化简可得00122200120122(2)24()y y y yy y y y y y y +++=++++,将124y y +=,124y y =-代入整理可得002200022444y y y y y ++=++-,即202(4)0y -=,所以2040y -=,解得02y =±,将02y =±代入抛物线方程,可得01x =,于是点(1,2)P ±即为满足题意的定点.11.(1)24y x =(2)存在,()4,0M -【分析】(1)由焦半径公式代入求解p ,从而得抛物线方程;(2)设直线方程,联立方程组,将韦达定理代入所给条件求解.(1)Q 在曲线C 上,则202p px =,则02px =,而022pQF x p ==+=,故抛物线C 的方程为24y x =.(2)易知直线AB 的斜率不为0,故设()()()1122:,,,,,,0AB l x ty n A x y B x y M m =+联立:224404x ty ny ty n y x=+⎧⇒--=⎨=⎩,故12124,4y y t y y n +==-.222121244y y x x n =⋅=,因为OA OB ⊥,则2121240OA OB x x y y n n ⋅=+=-=则4n =或0n =(舍),故()4,0N .因为,M N 都在x 轴上,要使得AM AN BMBN=,则x 轴为AMB ∠的角平分线,若1m x =,则AM 垂直于x 轴,x 轴平分AMB ∠,则BM 垂直于x 轴,则直线AB 的方程为4x =,此时4m n ==,而,M N 相异,故1m x ≠,同理2m x ≠故AM 与BM 的斜率互为相反数,即12122112120y y x y x y m x m x m y y ++=⇒=--+()()1221121212442324444ty y ty y ty y t m y y y y t+++-⇒==+=+=-++为定值.故当()4,0M -时,有AM AN BMBN=恒成立.【点睛】解答直线与抛物线的题目时,时常把两个曲线的方程联立,消去x (或y )建立一元二次方程,然后借助根与系数的关系,并结合题设条件建立有关参变量的等量关系.12.(1)24x y =(2)见解析【分析】(1)根据点A 到点F 的距离等于点A 到直线1y =-,结合抛物线的定义得出抛物线E 的标准方程;(2)设()()330,,,0C x y P x ,由4PA PC = 结合抛物线方程得出12,x x 是方程2200230x x x x --=的两根,设直线AB 的方程为1y kx =+,并与抛物线方程24x y =联立结合韦达定理得出点P 坐标.(1)因为点F 是抛物线2:2(0)E x py p =>的焦点,且11AF y =+所以点A 到点F 的距离等于点A 到直线1y =-所以由抛物线的定义可知1,22pp ==所以抛物线E 的标准方程为24x y =(2)设()()330,,,0C x y P x 由4AB CD = 得://AB CD ,且4AB CD =,得4PA PC= 即()()101303,4,x x y x x y -=-,所以101333,44x x yx y +==代入抛物线方程24x y =,得221011344x x x y +⎛⎫==⎪⎝⎭整理得221010230x x x x --=,同理可得222020230x x x x --=故12,x x 是方程2200230x x x x --=的两根,20160x ∆=>由韦达定理可得21201202,3x x x x x x +==-①由题意,直线AB 的斜率一定存在,故设直线AB 的方程为1y kx =+与抛物线方程24x y =联立可得2440x kx --=由韦达定理可得12124,4x x k x x +==-②由①②可得033x k ==故在x 轴的正半轴上存在一点,03P ⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭满足条件.13.(1)M 点的运动轨迹是x 轴的(]0,4部分的线段;(2)存在点(),0N a -,证明见解析.【分析】(1)设2,8y P y ⎛⎫ ⎪⎝⎭,可表示出2MP ,根据线段MP 的长度取最小值时,P 点恰好在抛物线C 的顶点处可确定对称轴位置,由此可得轨迹;(2)当l 斜率不存在时知x 轴上任意异于点M 的点N 均满足题意;当l 斜率存在时,假设l 方程,与抛物线方程联立后可得韦达定理的形式,代入0AN BN k k +=中整理可得定点;综合两种情况可得结论.(1)设2,8y P y ⎛⎫ ⎪⎝⎭,则224222218644y y a MP a y y a ⎛⎫⎛⎫=-+=+-+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭, 当线段MP 的长度取最小值时,P 点恰好在抛物线C 的顶点处,即当0y =时,线段MP 的长度取最小值a ;140132a-∴-≤,解得:4a ≤,04a ∴<≤;M ∴点的运动轨迹是x 轴的(]0,4部分的线段.(2)①当直线l 斜率不存在时,对于x 轴上任意异于点M 的点N ,都满足直线,AN BN 关于x 轴对称;②当直线l 斜率存在时,设:l x ty a =+,()11,A x y ,()22,B x y ,由28x ty a y x=+⎧⎨=⎩得:2880y ty a --=,则,设(),0N n ,直线,AN BN 关于x 轴对称,0AN BN k k ∴+=,()()()()2212121221121212221212121212880y y y y n y y x y n y y x y y y x n x n x x n x x n x x n x x n -++-++∴+===---+--+-,即()()()12121288808y y y y n y y at nt n a t +-+=--=-+=,∴当n a =-时,0AN BN k k +=恒成立,即(),0N a -;综上所述:存在点(),0N a -,对任意的直线l ,都满足直线,AN BN 关于x 轴对称.【点睛】思路点睛:本题考查直线与抛物线综合应用中的定点问题的求解,求解此类问题的基本思路如下:①假设直线方程,与抛物线方程联立,整理为关于x 或y 的一元二次方程的形式;②利用0∆>求得变量的取值范围,得到韦达定理的形式;③利用韦达定理表示出已知中的等量关系,代入韦达定理可整理得到变量间的关系,从而化简直线方程或得到恒成立的式子;④求解定点得到结果.14.(1)8(2)存在,,03P ⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭【分析】(1)由题意得到直线AB 的方程10x y -+=,与抛物线2:4E x y =联立,再利用抛物线的定义求解;(2)由//AB CD 且4AB CD =,得到4PA PC =,表示点C 的坐标,代入抛物线方程,整理得到221010230x x x x --=,同理得到222020230x x x x --=,12,x x 是方程2200230x x x x --=的两根,设直线AB 的方程为1y kx =+,与抛物线2:4E x y =联立,由韦达定理求解.(1)解:设()11,A x y ,()22,B x y ,()33,C x y ,()0,0P x ,由题意知,点F 的坐标为()0,1,直线AB 的方程为10x y -+=.与抛物线2:4E x y =联立可得2610y y -+=.由韦达定理有126y y +=,故1228AB y y =++=.(2)设()11,A x y ,()22,B x y ,()33,C x y ,()0,0P x .由//AB CD 且4AB CD =,得4PA PC = ,即()()101303,4,x x y x x y -=-.所以10334x x x +=,134y y =.代入抛物线2:4E x y =,得221011344x x x y +⎛⎫== ⎪⎝⎭,整理可得221010230x x x x --=,同理可得222020230x x x x --=,故12,x x 是方程2200230x x x x --=的两根,20120x ∆=>,由韦达定理有1202x x x +=,21203x x x =-,①由题意,直线AB 的斜率一定存在,故设直线AB 的方程为1y kx =+,与抛物线2:4E x y =联立可得2440x kx --=,由韦达定理有124x x k +=,124x x =-,②由①②可得0x =,3k =,故x轴的正半轴上存在一点3P ⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭满足条件.15.(1)22143y x +=(2)(0,2)-【分析】(1)将给定点代入设出的方程求解即可;(2)设出直线方程,与椭圆C 的方程联立,分情况讨论斜率是否存在,即可得解.【详解】(1)解:设椭圆E 的方程为221mx ny +=,过()30,2,,12A B ⎛--⎫ ⎪⎝⎭,则41914n m n =⎧⎪⎨+=⎪⎩,解得13m =,14n =,所以椭圆E 的方程为:22143y x +=.(2)3(0,2),(,1)2A B --,所以2:23+=AB y x ,①若过点(1,2)P -的直线斜率不存在,直线1x =.代入22134x y +=,可得(1,M ,N ,代入AB 方程223y x =-,可得(3,T -,由MT TH = 得到(5,H -.求得HN 方程:(2)23y x =+-,过点(0,2)-.②若过点(1,2)P -的直线斜率存在,设1122(2)0,(,),(,)kx y k M x y N x y --+=.联立22(2)0,134kx y k x y --+=⎧⎪⎨+=⎪⎩得22(34)6(2)3(4)0k x k k x k k +-+++=,可得1221226(2)343(4)34k k x x k k k x x k +⎧+=⎪⎪+⎨+⎪=⎪+⎩,()()12221228234444234k y y k k k y y k ⎧-++=⎪+⎪⎨+-⎪=⎪+⎩,且1221224(*)34k x y x y k -+=+联立1,223y y y x =⎧⎪⎨=-⎪⎩可得111113(3,),(36,).2y T y H y x y ++-可求得此时1222112:()36y y HN y y x x y x x --=-+--,将(0,2)-,代入整理得12121221122()6()3120x x y y x y x y y y +-+++--=,将(*)代入,得222241296482448482436480,k k k k k k k +++---+--=显然成立,综上,可得直线HN 过定点(0,2).-【点睛】求定点、定值问题常见的方法有两种:①从特殊入手,求出定值,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.。
圆锥曲线的综合问题点点突破热门考点01 圆锥曲线中的定点问题圆锥曲线中定点问题的求解方法圆锥曲线中的定点问题往往与圆锥曲线中的“常数”有关,如椭圆的长、短轴,双曲线的虚、实轴,抛物线的焦参数等.解答这类题要大胆设参,运算推理,到最后参数必清.【典例1】(2020·全国高考真题(理))已知A、B分别为椭圆E:2221xya+=(a>1)的左、右顶点,G为E的上顶点,8AG GB⋅=,P为直线x=6上的动点,P A与E的另一交点为C,PB与E的另一交点为D.(1)求E的方程;(2)证明:直线CD过定点.【答案】(1)2219xy+=;(2)证明详见解析.【解析】(1)依据题意作出如下图象:由椭圆方程222:1(1)xE y aa+=>可得:(),0A a-,(),0B a,()0,1G∴(),1AG a =,(),1GB a =- ∴218AG GB a ⋅=-=,∴29a =∴椭圆方程为:2219x y += (2)证明:设()06,P y , 则直线AP 的方程为:()()00363y y x -=+--,即:()039y y x =+联立直线AP 的方程与椭圆方程可得:()2201939x y y y x ⎧+=⎪⎪⎨⎪=+⎪⎩,整理得:()2222000969810y x y x y +++-=,解得:3x =-或20203279y x y -+=+将20203279y x y -+=+代入直线()039y y x =+可得:02069y y y =+所以点C 的坐标为20022003276,99y y y y ⎛⎫-+ ⎪++⎝⎭. 同理可得:点D 的坐标为2002200332,11y y y y ⎛⎫-- ⎪++⎝⎭当203y ≠时,∴直线CD 的方程为:0022********2000022006291233327331191y y y y y y y x y y y y y y ⎛⎫-- ⎪++⎛⎫⎛⎫--⎝⎭-=-⎪ ⎪-+-++⎝⎭⎝⎭-++, 整理可得:()()()2220000002224200000832338331116963y y y y y y y x x y y y y y +⎛⎫⎛⎫--+=-=- ⎪ ⎪+++--⎝⎭⎝⎭整理得:()()0002220004243323333y y y y x x y y y ⎛⎫=+=- ⎪---⎝⎭所以直线CD 过定点3,02⎛⎫⎪⎝⎭. 当203y =时,直线CD :32x =,直线过点3,02⎛⎫ ⎪⎝⎭. 故直线CD 过定点3,02⎛⎫⎪⎝⎭. 【典例2】(2019年高考北京卷理)已知抛物线C :x 2=−2py 经过点(2,−1). (1)求抛物线C 的方程及其准线方程;(2)设O 为原点,过抛物线C 的焦点作斜率不为0的直线l 交抛物线C 于两点M ,N ,直线y =−1分别交直线OM ,ON 于点A 和点B .求证:以AB 为直径的圆经过y 轴上的两个定点. 【答案】(1)抛物线C 的方程为24x y =-,准线方程为1y =;(2)见解析.【解析】(1)由抛物线2:2C x py =-经过点(2,1)-,得2p =.所以抛物线C 的方程为24x y =-,其准线方程为1y =. (2)抛物线C 的焦点为(0,1)F -. 设直线l 的方程为1(0)y kx k =-≠.由21,4y kx x y=-⎧⎨=-⎩得2440x kx +-=. 设()()1122,,,M x y N x y ,则124x x =-. 直线OM 的方程为11y y x x =. 令1y =-,得点A 的横坐标11A x x y =-. 同理得点B 的横坐标22B x x y =-. 设点(0, )D n ,则1212,1,,1x x DA n DB n y y ⎛⎫⎛⎫=---=--- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭, 21212(1)x x DA DB n y y ⋅=++2 122212(1)44x xnx x=++⎛⎫⎛⎫--⎪⎪⎝⎭⎝⎭21216(1)nx x=++24(1)n=-++.令0DA DB⋅=,即24(1)0n-++=,则1n=或3n=-.综上,以AB为直径的圆经过y轴上的定点(0,1)和(0,3)-.【规律方法】圆锥曲线中定点问题的两种解法热门考点02 圆锥曲线中的定值问题圆锥曲线中定值的求解方法圆锥曲线中的定点、定值问题往往与圆锥曲线中的“常数”有关,如椭圆的长、短轴,双曲线的虚、实轴,抛物线的焦参数等.定值问题的求解与证明类似,在求定值之前,已经知道定值的结果(题中未告知,可用特殊值探路求之),解答这类题要大胆设参,运算推理,到最后参数必清,定值显现.【典例3】(2020·山东海南省高考真题)已知椭圆C:22221(0)x ya ba b+=>>的离心率为22,且过点A(2,1).(1)求C的方程:(2)点M,N在C上,且AM⊥AN,AD⊥MN,D为垂足.证明:存在定点Q,使得|DQ|为定值.【答案】(1)22163x y+=;(2)详见解析.【解析】(1)由题意可得:22222411c aa b a b c ⎧=⎪⎪⎪+=⎨⎪=+⎪⎪⎩,解得:2226,3a b c ===,故椭圆方程为:22163x y +=.(2)设点()()1122,,,M x y N x y .因为AM ⊥AN ,∴·0AM AN =,即()()()()121222110x x y y --+--=,① 当直线MN 的斜率存在时,设方程为y kx m =+,如图1. 代入椭圆方程消去y 并整理得:()22212k4260xkmx m +++-=,2121222426,1212km m x x x x k k-+=-=++ ②, 根据1122,y kx m y kx m =+=+,代入①整理可得:()()()()221212k1x 2140x km k x x m ++--++-+=将②代入,()()()22222264k 121401212m km km k m k k -⎛⎫++---+-+= ⎪++⎝⎭, 整理化简得()()231210k m k m +++-=,∵2,1A ()不在直线MN 上,∴210k m +-≠,∴23101k m k ++=≠,, 于是MN 的方程为2133y k x ⎛⎫=-- ⎪⎝⎭, 所以直线过定点直线过定点21,33E ⎛⎫-⎪⎝⎭. 当直线MN 的斜率不存在时,可得()11,N x y -,如图2.代入()()()()121222110x x y y --+--=得()2212210x y -+-=,结合2211163x y +=,解得()1122,3x x ==舍,此时直线MN 过点21,33E ⎛⎫-⎪⎝⎭,由于AE 为定值,且△ADE 为直角三角形,AE 为斜边,所以AE 中点Q 满足QD 为定值(AE 2212142212333⎛⎫⎛⎫-++= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭). 由于()21,32,13,A E ⎛⎫- ⎪⎝⎭,故由中点坐标公式可得41,33Q ⎛⎫ ⎪⎝⎭.故存在点41,33Q ⎛⎫ ⎪⎝⎭,使得|DQ|为定值. 【典例4】(2020·浙江高三月考)已知椭圆2222:1x y C a b+=(0a b >>)的焦距为23(2,0)A .(Ⅰ)求椭圆C 的方程;(Ⅱ)若点(0,1)B ,设P 为椭圆C 上位于第三象限内一动点,直线PA 与y 轴交于点M ,直线PB 与x 轴交于点N ,求证:四边形ABNM 的面积为定值,并求出该定值.【答案】(Ⅰ)2214x y +=;(Ⅱ)四边形ABNM 的面积S 为定值2;证明见解析. 【解析】(Ⅰ)由题意,223c =2a =,求得3c =,所以1b =.所以椭圆C 的方程为2214x y +=;(Ⅱ)设()00,Px y (00x <,00y <),则220044x y +=.又()2,0A ,()0,1B ,所以直线PA 的方程为()0022y y x x =--. 令0x =,得0022M y y x =--,从而002112M y BM y x =-=+-.直线PB 的方程为0011y y x x -=+. 令0y =,得001N x x y =--,从而00221Nx AN x y =-=+-. 所以四边形ABNM 的面积()220000000000000024448411212212222x y x y x y x y S AN BM y x x y x y ⎛⎫⎛⎫++--+=⋅=+⋅+=⎪ ⎪----+⎝⎭⎝⎭ 000000004222222x y x y x y x y --+==--+()()所以四边形ABNM 的面积S 为定值2. 【总结提升】1.圆锥曲线中的定值问题的常见类型及解题策略2.两种解题思路①从特殊入手,求出定值,再证明这个值与变量无关;②引进变量法:其解题流程为:热门考点03 圆锥曲线中的最值与范围问题与圆锥曲线相关的最值、范围问题综合性较强,常用以下方法:1.结合定义利用图形中几何量之间的大小关系.将要讨论的几何量如长度、面积等用参数表示出来,再对表达式进行讨论,应用不等式、三角函数等知识求最值.2.由题目中的限制条件求范围,如直线与圆锥曲线的位置关系中Δ的范围,方程中变量的范围,角度的大小等;3.不等式(组)求解法:根据题意结合图形(如点在曲线内等)列出所讨论的参数适合的不等式(组),通过解不等式组得出参数的变化范围.4.函数值域求解法:把所讨论的参数作为一个函数、另一个适当的参数作为自变量来表示这个函数,通过讨论函数的值域来求参数的变化范围.5.利用代数基本不等式:代数基本不等式的应用,往往需要创造条件,并进行巧妙的构思.6.构造一个一元二次方程,利用判别式Δ≥0来求解.【典例5】(2020·江苏省高考真题)在平面直角坐标系xOy中,已知椭圆22:143x yE+=的左、右焦点分别为F1,F2,点A在椭圆E上且在第一象限内,AF2⊥F1F2,直线AF1与椭圆E相交于另一点B.(1)求△AF1F2的周长;(2)在x轴上任取一点P,直线AP与椭圆E的右准线相交于点Q,求OP QP⋅的最小值;(3)设点M 在椭圆E 上,记△OAB 与△MAB 的面积分别为S 1,S 2,若S 2=3S 1,求点M 的坐标. 【答案】(1)6;(2)-4;(3)()2,0M 或212,77⎛⎫-- ⎪⎝⎭. 【解析】(1)∵椭圆E 的方程为22143x y +=∴()11,0F -,()21,0F 由椭圆定义可得:124AF AF +=. ∴12AF F △的周长为426+=(2)设()0,0P x ,根据题意可得01x ≠. ∵点A 在椭圆E 上,且在第一象限,212AF F F ⊥ ∴31,2A ⎛⎫⎪⎝⎭∵准线方程为4x = ∴()4,Q Q y∴()()()()200000,04,4244Q OP QP x x y x x x ⋅=⋅--=-=--≥-,当且仅当02x =时取等号.∴OP QP ⋅的最小值为4-.(3)设()11,M x y ,点M 到直线AB 的距离为d . ∵31,2A ⎛⎫⎪⎝⎭,()11,0F - ∴直线1AF 的方程为()314y x =+ ∵点O 到直线AB 的距离为35,213S S =∴2113133252S S AB AB d ==⨯⨯⨯=⋅∴95d =∴113439x y -+=①∵2211143x y +=②∴联立①②解得1120x y =⎧⎨=⎩,1127127x y ⎧=-⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩. ∴()2,0M 或212,77⎛⎫-- ⎪⎝⎭. 【典例6】(2019年高考全国Ⅱ卷理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−12.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 ,连结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. 【答案】(1)见解析;(2)169. 【解析】(1)由题设得1222y y x x ⋅=-+-,化简得221(||2)42x y x +=≠,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 )设直线PQ 的斜率为k ,则其方程为(0)y kx k =>.由22142y kxx y =⎧⎪⎨+=⎪⎩得x =.记u =,则(,),(,),(,0)P u uk Q u uk E u --.于是直线QG 的斜率为2k ,方程为()2ky x u =-. 由22(),2142k y x u x y ⎧=-⎪⎪⎨⎪+=⎪⎩得22222(2)280k x uk x k u +-+-=.①设(,)G G G x y ,则u -和G x 是方程①的解,故22(32)2G u k x k +=+,由此得322G uky k=+. 从而直线PG 的斜率为322212(32)2uk uk k u k ku k-+=-+-+.所以PQ PG ⊥,即PQG △是直角三角形.(ii )由(i )得2||21PQ u k =+,2221||2uk k PG k+=+,所以△PQG 的面积222218()18(1)||12(12)(2)12()k k k k S PQ PG k k k k++===++++‖. 设t =k +1k ,则由k >0得t ≥2,当且仅当k =1时取等号.因为2812t S t =+在[2,+∞)单调递减,所以当t =2,即k =1时,S 取得最大值,最大值为169.因此,△PQG 面积的最大值为169.【典例7】(2018·湖南宁乡一中高三月考)已知椭圆2222:1(0)x y C a b a b +=>>的左,右焦点分别为12F F 、,该椭圆的离心率为2,以原点为圆心,椭圆的短半轴长为半径的圆与直线2y x =+相切.(I )求椭圆C 的方程;(Ⅱ)如图,若斜率为()0k k ≠的直线l 与x 轴,椭圆C 顺次交于,,(P Q R P 点在椭圆左顶点的左侧)且121RF F PFQ ∠=∠,求证:直线l 过定点;并求出斜率k 的取值范围.【答案】(I )2212x y +=;(Ⅱ)证明见解析,⎫⎛⋃⎪ ⎪ ⎝⎭⎝⎭. 【解析】(Ⅰ)解:椭圆的左,右焦点分别为()()12,0,,0F c F c -,椭圆的离心率为2,即有2c a =,即a =,b c ==,以原点为圆心,椭圆的短半轴长为半径的圆方程为222x y b +=,直线y x =+1b ==,即有a =则椭圆C 的方程为2212x y +=;(Ⅱ)证明:设()()()11221,,,,1,0Q x y R x y F -, 由121RF F PFQ ∠=∠,可得直线1QF 和1RF 关于x 轴对称 即有110QF RF k k +=,即1212011y yx x +=++, 即有1222110x y y x y y +++=,①设直线:PQ y kx t =+,代入椭圆方程,可得()222124220kxktx t +++-=,判别式()()222216412220k t k t ∆=-+->,即为2221t k -<②,21212224t 22,1212k t x x x x k k--==+++③1122,y kx t y kx t =+=+,代入①可得,()()1212220k t x x t kx x ++++=, 将③代入,化简可得2t k =,则直线l 的方程为2y kx k =+,即()2y k x =+.即有直线l 恒过定点()2,0-. 将2t k =代入②,可得221k <,解得0k <<或0k <<则直线l 的斜率k 的取值范围是⎫⎛⋃⎪ ⎪ ⎝⎭⎝⎭. 【总结提升】1.处理圆锥曲线最值问题的求解方法圆锥曲线中的最值问题类型较多,解法灵活多变,但总体上主要有两种方法:一是利用几何法,即通过利用曲线的定义、几何性质以及平面几何中的定理、性质等进行求解;二是利用代数法,即把要求最值的几何量或代数表达式表示为某个(些)参数的函数(解析式),然后利用函数方法、不等式方法等进行求解. 2.解决圆锥曲线中的取值范围问题应考虑的五个方面(1)利用圆锥曲线的几何性质或判别式构造不等关系,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建立两个参数之间的等量关系. (3)利用隐含的不等关系建立不等式,从而求出参数的取值范围. (4)利用已知的不等关系构造不等式,从而求出参数的取值范围.(5)利用求函数的值域的方法将待求量表示为其他变量的函数,求其值域,从而确定参数的取值范围.热门考点04 圆锥曲线中的探索性问题探索性问题的求解方法:先假设成立,在假设成立的前提下求出与已知、定理或公理相同的结论,说明结论成立,否则说明结论不成立.处理这类问题,一般要先对结论做出肯定的假设,然后由此假设出发,结合已知条件进行推理论证.若推出相符的结论,则存在性随之解决;若推出矛盾,则否定了存在性;若证明某结论不存在,也可以采用反证法.【典例8】(2019·全国高考真题(文))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. 【答案】(1)2或6; (2)见解析. 【解析】 (1)A 在直线22gR r上 ∴设(),A t t -,则(),B t t -又4AB = 2816t ∴=,解得:t =M 过点A ,B ∴圆心M 必在直线y x =上设(),M a a ,圆的半径为rM 与20x +=相切 2r a ∴=+又MA MB r ==,即((222a a r ++=((()2222a a a ∴-+=+,解得:0a =或4a =当0a =时,2r ;当4a =时,6r =M ∴的半径为:2或6(2)存在定点()1,0P ,使得1MA MP -= 说明如下:A ,B 关于原点对称且4AB =∴直线AB 必为过原点O 的直线,且2OA =①当直线AB 斜率存在时,设AB 方程为:y kx = 则M 的圆心M 必在直线1=-y x k上设(),M km m -,M 的半径为rM 与20x +=相切 2r km ∴=-+又r MA ===2km ∴-+=,整理可得:24m km =-即M 点轨迹方程为:24y x =,准线方程为:1x =-,焦点()1,0FMA r =,即抛物线上点到2x =-的距离 ∴1MA MF =+ 1MA MF ∴-=∴当P 与F 重合,即P 点坐标为()1,0时,1MA MP -=②当直线AB 斜率不存在时,则直线AB 方程为:0x =M 在x 轴上,设(),0M n224n n ∴+=+,解得:0n =,即()0,0M若()1,0P ,则211MA MP -=-=综上所述,存在定点()1,0P ,使得MA MP -为定值. 【例9】(2018届广东省东莞市考前冲刺)在直角坐标系中,已知抛物线的焦点为,若椭圆:经过点,抛物线和椭圆有公共点,且.(1)求抛物线和椭圆的方程; (2)是否存在正数,对于经过点且与抛物线有两个交点的任意一条直线,都有焦点在以为直径的圆内?若存在,求出的取值范围;若不存在,请说明理由. 【答案】(1),(2)【解析】 (1)因为抛物线经过点,且. 所以,解得,所以抛物线,焦点,由题意知解得所以椭圆:故抛物线的方程为,椭圆的方程为.(2)假设存在正数适合题意,由题意知直线的斜率一定存在,设直线的方程为由消去,整理得因为直线与抛物线有两个交点且,所以设,则所以因为,所以由题意知恒成立,所以恒成立 因为,所以,解得又因为,所以故存在正数适合题意,此时 d 取值范围为.【总结提升】解析几何中存在性问题的求解方法:1.通常采用“肯定顺推法”,将不确定性问题明朗化,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,列出关于特定参数的方程组,若方程组有实数解,则元素(点、直线、曲线或参数)存在,否则(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的常用方法.热门考点05 直线、圆及圆锥曲线的交汇问题【典例10】(2019年高考江苏卷)如图,在平面直角坐标系xOy 中,椭圆C :22221(0)x y a b a b+=>>的焦点为F 1(–1、0),F 2(1,0).过F 2作x 轴的垂线l ,在x 轴的上方,l 与圆F 2:222(1)4x y a -+=交于点A ,与椭圆C 交于点D .连结AF 1并延长交圆F 2于点B ,连结BF 2交椭圆C 于点E ,连结DF 1. 已知DF 1=52. (1)求椭圆C 的标准方程; (2)求点E 的坐标.【答案】(1)22143x y +=;(2)3(1,)2E --. 【解析】(1)设椭圆C 的焦距为2c .因为F 1(−1,0),F 2(1,0),所以F 1F 2=2,c =1. 又因为DF 1=52,AF 2⊥x 轴,所以DF 2222211253()222DF F F -=-=, 因此2a =DF 1+DF 2=4,从而a =2. 由b 2=a 2−c 2,得b 2=3.因此,椭圆C 的标准方程为22143x y +=.(2)解法一:由(1)知,椭圆C :22143x y +=,a =2,因为AF 2⊥x 轴,所以点A 的横坐标为1. 将x =1代入圆F 2的方程(x −1) 2+y 2=16,解得y =±4. 因为点A 在x 轴上方,所以A (1,4). 又F 1(−1,0),所以直线AF 1:y =2x +2.由22()22116y x x y =+-+=⎧⎨⎩,得256110x x +-=,解得1x =或115x =-. 将115x =-代入22y x =+,得 125y =-, 因此1112(,)55B --.又F 2(1,0),所以直线BF 2:3(1)4y x =-.由221433(1)4x y x y ⎧⎪⎪⎨⎪+=-⎩=⎪,得276130x x --=,解得1x =-或137x =. 又因为E 是线段BF 2与椭圆的交点,所以1x =-. 将1x =-代入3(1)4y x =-,得32y =-. 因此3(1,)2E --.解法二:由(1)知,椭圆C :22143x y +=.如图,连结EF 1.因为BF 2=2a ,EF 1+EF 2=2a ,所以EF 1=EB , 从而∠BF 1E =∠B .因为F 2A =F 2B ,所以∠A =∠B , 所以∠A =∠BF 1E ,从而EF 1∥F 2A . 因为AF 2⊥x 轴,所以EF 1⊥x 轴.因为F 1(−1,0),由221431x xy ⎧⎪⎨+==-⎪⎩,得32y =±.又因为E 是线段BF 2与椭圆的交点,所以32y =-. 因此3(1,)2E --.【典例11】(2019年高考全国Ⅲ卷理)已知曲线C :y =22x ,D 为直线y =12-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 (0,52)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. 【答案】(1)见详解;(2)3或42【解析】(1)设()111,,,2D t A x y ⎛⎫-⎪⎝⎭,则2112x y =.由于y'x =,所以切线DA 的斜率为1x ,故11112y x x t+=- .整理得112 2 +1=0. tx y -设()22,B x y ,同理可得222 2 +1=0tx y -. 故直线AB 的方程为2210tx y -+=. 所以直线AB 过定点1(0,)2.(2)由(1)得直线AB 的方程为12y tx =+. 由2122y tx x y ⎧=+⎪⎪⎨⎪=⎪⎩,可得2210x tx --=. 于是()2121212122,1,121x x t x x y y t x x t +==-+=++=+,()212||21AB x t =-==+.设12,d d 分别为点D ,E 到直线AB的距离,则12d d ==因此,四边形ADBE 的面积()(2121||32S AB d d t =+=+设M 为线段AB 的中点,则21,2M t t ⎛⎫+ ⎪⎝⎭.由于EM AB ⊥,而()2,2EM t t =-,AB 与向量(1, )t 平行, 所以()220t t t +-=.解得t =0或1t =±. 当t =0时,S =3;当1t=±时,S =因此,四边形ADBE 的面积为3或【总结提升】直线、圆及圆锥曲线的交汇问题,要认真审题,学会将问题拆分成基本问题,然后综合利用数形结合思想、化归与转化思想、方程的思想等来解决问题,这样可以渐渐增强自己解决综合问题的能力.热门考点06 轨迹问题求一般的动点的轨迹方程要根据动点满足的条件选择合理的方法(如待定系数法、代入法、参数法等),在动点满足一个几何表达式时,一般采用直接把动点坐标代入几何表达式,得到关于动点坐标的代数方程,化简整理这个方程的方法求解(直接法),要注意变换过程的同解性、特殊的点以及动点的变化范围等,使求得的方程恰好是满足几何条件的动点的轨迹方程.【典例12】(2019·宁波市第四中学高二期中)设点A ,B 的坐标分别为()5,0-,()5,0动点M 满足:直线AM ,BM 的斜率之积为925-,则点M 的轨迹方程为______,三角形AMB 面积的最大值为_______. 【答案】221,(5)259x y x +=≠± 15 【解析】设(,)M x y ,因为(5,0)A -,(5,0)B 所以(5)5AM y k x x =≠-+,(5)5BM y k x x =≠- 由已知,25955y y x x =-+-化简,得22925225(5)x y x +=≠±即221,(5)259x y x +=≠±. 即动点M 的轨迹为以A ,B 为长轴顶点的椭圆,显然当M 点位于上下顶点时AMB 面积取得最大值,故()max 1121031522AMB Sa b =⨯⨯=⨯⨯= 故答案为:221,(5)259x y x +=≠±;15. 【典例13】(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 =.(1) 求点P 的轨迹方程;(2)设点Q 在直线3x =-上,且1OP PQ ⋅=.证明:过点P 且垂直于OQ 的直线l 过C 的左焦点F. 【答案】(1) 222x y +=. (2)证明略. 【解析】(2)由题意知()1,0F -.设()()3,,,Q t P m n -,则()()3,,1,,33OQ t PF m n OQ PF m tn =-=---⋅=+-, ()(),,3,OP m n PQ m t n ==---.由1=OP PQ 得2231m m tn n --+-=, 又由(1)知222m n +=,故330m tn +-=. 所以0=OQ PF ,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. 【总结提升】求轨迹方程的常用方法有:(1)直接法:直接利用条件建立x ,y 之间的关系F(x ,y)=0. (2)待定系数法:已知所求曲线的类型,求曲线方程.(3)定义法:先根据条件得出动点的轨迹是某种已知曲线,再由曲线的定义直接写出动点的轨迹方程. (4)代入(相关点)法:动点P(x ,y)依赖于另一动点Q(x 0,y 0)的变化而运动,常利用代入法求动点P(x ,y)的轨迹方程.巩固提升1.(2019·江苏启东中学高一月考)设P 是椭圆22195x y +=上一点,,M N 分别是两圆()221:21C x y ++=和()222:21C x y -+=上的点,则PM PN +的最小值和最大值分别为( )A .4,8B .2,6C .6,8D .8,12【答案】A 【解析】根据题意作出如下图像,其中12,F F 是椭圆的左,右焦点,在1PMF 中可得:1111PF PM PF -≤≤+…①, 当且仅当1,,P M F 三点共线时,等号成立, 在2PNF 中可得:2211PF PN PF -≤≤+…②,当且仅当2,,P N F 三点共线时,等号成立, 由①+②得:12121111PF PF PM PN PF PF +--≤+≤+++,由椭圆方程22195x y +=可得:29a =,即3a =由椭圆定义可得:1226PF PF a +==,所以12121111PF PF PM PF PF +--≤≤+++可化为:48PM ≤≤. 故选:A.2.(2019·四川石室中学高二月考(理))已知椭圆和双曲线有共同焦点12,F F ,P 是它们的一个交点,1260F PF ∠=︒,记椭圆和双曲线的离心率分别12,e e ,则2212e e +的最小值是( )A .31+B 3C 23D .3【答案】A【解析】由题意设焦距为2c,椭圆长轴长为2a,双曲线实轴为2m,令P在双曲线的右支上,由双曲线的定义|PF1|-|PF2|=2m,由椭圆定义|PF1|+|PF2|=2a,可得|PF1|=m+a,|PF2|=a-m,又∠F1PF2=60°,根据余弦定理得:|PF1|2+|PF2|2-|PF1|•|PF2|=4c2,可得(m+a)2+(a-m)2-(m+a)(a-m)=4c2,整理得a2+3m2=4c2,即222234 ca mc+=,可得2221314e e+=,则()()222222211212222212123113113442314442e ee e e ee e e e⎛⎫⎛⎫+=++=++≥+=+⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭当且仅当222122123e ee e=时,取等号,故选A .3.(2019·北京高考真题(理))数学中有许多形状优美、寓意美好的曲线,曲线C:221||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C2;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【答案】C【解析】由221x y x y +=+得,221y x y x -=-,2222||3341,10,2443x x x y x ⎛⎫-=-- ⎪⎝⎭, 所以x 可为的整数有0,-1,1,从而曲线22:1C x y x y +=+恰好经过(0,1),(0,-1),(1,0),(1,1), (-1,0),(-1,1)六个整点,结论①正确.由221x y x y +=+得,222212x y x y +++,解得222x y +≤,所以曲线C 上任意一点到原点的距离都不超过2. 结论②正确.如图所示,易知()()()()0,1,1,0,1,1,,0,1A B C D -, 四边形ABCD 的面积13111122ABCD S =⨯⨯+⨯=,很明显“心形”区域的面积大于2ABCD S ,即“心形”区域的面积大于3,说法③错误.故选C.4.(2019·广西高三(理))已知双曲线()2222:10,0x y E a b a b-=>>的右顶点为A ,抛物线2:8C y ax =的焦点为F .若在E 的渐近线上存在点P ,使得AP FP ⊥,则E 的离心率的取值范围是 ( )A .1,2B .32⎛ ⎝⎦C .32⎫+∞⎪⎪⎣⎭D .2,【答案】B 【解析】由题意得,(,0),(2,0)A a F a ,设00(,)b P x x a ,由AP FP ⊥,得2220020320c AP PF x ax a a⋅=⇒-+= ,因为在E 的渐近线上存在点P ,则0∆≥,即2222222994209884c a a a c e e a -⨯⨯≥⇒≥⇒≤⇒≤,又因为E 为双曲线,则14e <≤ ,故选B.5. (2019·江苏高二月考)在平面直角坐标系xOy 中,设点A 是抛物线22(0)y px p =>上的一点,以抛物线的焦点F 为圆心、以FA 为半径的圆交抛物线的准线于B ,C 两点,记BFC θ∠=,若22sin sin 23cos sin θθθθ-=-,且ABC ∆的面积为1283,则实数p 的值为( )A .8B .4C .D .【答案】A 【解析】因为22sin sin 23cos sin θθθθ-=-,且sin 2θ+cos 2θ=1,解得cosθ12=∴θ3π=,结合图象可知,△BFC 为等边三角形, ∵|FD |=p ,∴|BC |=|FB |=p ,即圆的半径|F A |=p , 设A (x 0,y 0),∴S △ABC 12=|BC |•|x 02p +|12=|BC |•|F A |12=p 1283=, 解得p =8, 故选:A .6. (2020·山东东港 日照一中高三其他)【多选题】已知点F 是抛物线()220y px p =>的焦点,,AB CD是经过点F 的弦且AB CD ⊥,AB 的斜率为k ,且0k >,,C A 两点在x 轴上方.则下列结论中一定成立的是()A .1112AB CD p+= B .若243AF BF p ⋅=,则3k =C .OA OB OC OD ⋅=⋅ D .四边形ABCD 面积最小值为216p【答案】AC 【解析】因为AB 的斜率为k ,AB CD ⊥,所以1CD k k=-, 设11(,)A x y ,22(,)B x y ,AB 的方程为2p y k x ⎛⎫=-⎪⎝⎭, 由222p y k x y px ⎧⎛⎫=-⎪ ⎪⎝⎭⎨⎪=⎩可得,222221(2)04k x p k xk p ,2122212(2)14p k x x k x x p ⎧++=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩, 所以221222(2)2(1)++=++=+=p k p k AB x x p p k k, 同理可得22212(1)2(1)1p k CD p k k +==+ 则有1112AB CD p +=,所以A 正确; 221212121422⎛⎫⎛⎫⋅=+=+-- ⎪⎪⎝⎭⎝⎭p p OA OB x x y y p k x x ()22222222212121111(2)34244224+⎡⎤=+-++=+-=-⎢⎥⎣⎦p p k p k x x x x p p k p p 与k 无关,同理234⋅=-OC OD p ,故OA OB OC OD ⋅=⋅,C 正确; 若243AF BF p ⋅=,由21212121()2224⎛⎫⎛⎫++=+++ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭p p p x x x x x x p 得222222221(2)4223++=+=p k p p p p k k ,解得k =B 错; 因为AB CD ⊥,所以四边形ABCD 面积22222222222112(1)2(1)12(1)22822++⎛⎫==⋅⋅+==++≥ ⎪⎝⎭ABCDp k p k S AB CD p k p k p k k k 当且仅当221k k=,即1k =时,等号成立;故D 错; 故选AC7.(2020·山东淄博 高三月考)【多选题】已知椭圆22143x y +=的左、右焦点分别为F 、E ,直线x m =(11)m -<<与椭圆相交于点A 、B ,则( )A .当0m =时,FAB 的面积为3B .不存在m 使FAB 为直角三角形C .存在m 使四边形FBEA 面积最大D .存在m ,使FAB 的周长最大【答案】AC 【解析】 如图:对于A 选项,经计算显然正确;对于B 选项,0m =时,可以得出3AFE π∠=,当1m =时,4AFE π∠<,根据对称性,存在m 使FAB为直角三角形,故B 错误;对于C 选项,根据椭圆对称性可知,当0m =时,四边形FBEA 面积最大,故C 正确; 对于D 选项, 由椭圆的定义得:FAB 的周长(2)(2)4AB AF BF AB a AE a BE a AB AE BE =++=+-+-=+--;∵AE BE AB +≥;∴0AB AE BE --≤,当AB 过点E 时取等号; ∴44AB AF BF a AB AE BE a ++=+--≤; 即直线x m =过椭圆的右焦点E 时,FAB 的周长最大;此时直线1x m c ===;但11m -<<,所以不存在m ,使FAB 的周长最大.故D 错误.故选:AC8.(2020·浙江高三其他)设F 为抛物线2:4C y x =的焦点,过点()2,0P -斜率为k 的直线l 交抛物线C 于不重合的A ,B 两点.则k 的取值范围是________,若60AFB ∠=︒,则2k =_________.【答案】22k -<<且0k ≠ 411 【解析】由题意知:0k ≠,设直线l 的方程为()2y k x =+, 把直线l 的方程代入24y x =得:()2222222404440k x x k x k x x k +-=⇒+-+=,则()222221444402k k k k ∆=--⨯>⇒<,所以22k -<<且0k ≠; 设()()1122,,,A x y B x y ,又()1,0F , 则()()11221,,1,FA x y FB x y =-=-,由韦达定理得:212212444k x x k x x ⎧-+=⎪⎨⎪⋅=⎩,则128y y ==,由抛物线的定义可知:121,1FA x FB x =+=+,()()1212241117FA FB x x y y k⋅=--+=-+, ()()1224111FA FB x x k⋅=++=+, cos60FA FB FA FB ⋅=⋅︒,则2411k =. 故答案为:22k -<<且0k ≠;411.9.(2019·江苏高二月考)椭圆22:143x yC+=的左、右焦点分别为12,F F,A为C上的动点,点P在线段1F A 的延长线上,且()220AP AF F P+•=,则P到y轴距离的最大值为__________.【答案】5【解析】取2F P的中点Q,连接AQ,2AP AF+=2AQ,则2•0AQ F P=,可知|AP|=|A2|F,由椭圆定义可知|A1211|A A AP4F F F F P+=+==,则点P的轨迹是以1F为圆心,以4为半径的圆,由图可知当点P和点M重合时,到y轴距离最大值为5.故答案为:510.(2019·江西高考模拟(文))设1F,2F为椭圆1C:221122111(0)x ya ba b+=>>与双曲线2C的公共左、右焦点,椭圆1C与双曲线2C在第一象限内交于点M,12MF F∆是以线段1MF为底边的等腰三角形,且1=2MF.若椭圆1C的离心率152,145e⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,则双曲线2C的离心率2e的取值范围是_______.【答案】5,24⎡⎤⎢⎥⎣⎦【解析】设双曲线2C的方程为()2222222210,0x ya ba b-=>>,由题意知11222,2MF F F MF c===,其中222222211c a b a b=+=-,又根据椭圆与双曲线的定义得1211222|2MF MF aMF MF a⎧+=⎪⎨-=⎪⎩,则12222222c ac a+=⎧⎨-=⎩,即122a a c-=其中122,2a a 分别为椭圆的长轴长和双曲线的实轴长.所以12112e e -=因为椭圆的离心率152,145e ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦, 所以2111142,25e e ⎡⎤=-∈⎢⎥⎣⎦所以25,24e ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,即双曲线2C 的离心率的取值范围是5,24⎡⎤⎢⎥⎣⎦.11.(2019·四川高考模拟(理))已知F 为抛物线2:4C x y =的焦点,过点F 的直线l 与抛物线C 相交于不同的两点,A B ,抛物线C 在,A B 两点处的切线分别是12,l l ,且12,l l 相交于点P ,则32PF AB+的小值是___. 【答案】6 【解析】设直线l 的方程为:y =kx+1,A (11x ,y ),B (22x ,y ).联立2y kx 1x 4y=+⎧⎨=⎩,化为:x 2﹣4kx ﹣4=0,可得:12x x +=4k ,12x x =﹣4,|AB|=12y y p ++=k (12x x +)+4=4k 2+4.对x 2=4y 两边求导可得:y′1x 2=, 可得切线PA 的方程为:y ﹣11xy 2=(x ﹣1x )切线PB 的方程为:y ﹣22xy 2=(x ﹣2x ),联立解得:x 12=(12x x +)=2k ,y 121x x 4==﹣1.∴P (2k ,﹣1).∴|PF|=∴|PF|23232AB 4k 4+=+,=t≥2. 则|PF|32AB +=t 232t +=f (t ),f′(t )=1()()233t 4t 4t 1664t t-++-=,当t>4, f′(t )>0;2≤t<4, f′(t )<0可得t =4时,函数f (t )取得极小值即最小值f (4)=6.当且仅当k =时取等号. 故答案为:6.12.(2019·四川高三月考(理))已知抛物线28x y =,过点04M (,)的直线与抛物线交于,A B 两点,又过,A B 两点分别作抛物线的切线,两条切线交于P 点. (1)证明:直线,PA PB 的斜率之积为定值; (2)求PAB △面积的最小值【答案】(1)见解析;(2)【解析】(1)证明:由题意设l 的方程为4y kx =+ ,联立248y kx x y=+⎧⎨=⎩ ,得28320x kx --= 因为2(8)4(32)0k ∆=--⨯-> , 所以设()()1122,,,A x y B x y ,则1232x x =- 设直线PA PB , 的斜率分别为12,k k ,对28x y =求导得4x y '= , 所以1212,44x xk k == , 所以,121212322444416x x x x k k -=⋅===-⨯(定值) (2)解:由(1)可得直线PA 的方程为()211184x x y x x -=- ①直线PB 的方程为()222284x xy x x -=- ②联立①②,得点P 的坐标为1212,28x x x x +⎛⎫⎪⎝⎭,由(1)得12128,32x x k x x +==- , 所以44P k -(,).于是||AB =, 点P 到直线AB 的距离242k d +=,所以)22PAB S k ∆=+ ,当20k =,即0k =时,PAB ∆的面积取得最小值13.(2019·安徽高三月考(理))已知点A ,B 是抛物线2:2(0)C y px p =>上关于轴对称的两点,点E 是抛物线C 的准线与x 轴的交点.(1)若EAB 是面积为4的直角三角形,求抛物线C 的方程; (2)若直线BE 与抛物线C 交于另一点D ,证明:直线AD 过定点.【答案】(1) 24y x =;(2) 证明见解析【解析】(1)由题意,EAB 是等腰直角三角形,且EA EB ⊥ 不妨设点A 位于第一象限,则直线EA 的方程为2p y x =+, 联立方程,222y px p y x ⎧=⎪⎨=+⎪⎩,解得2p x y p ⎧=⎪⎨⎪=⎩ 所以点,2p A p ⎛⎫⎪⎝⎭,,2p B p ⎛⎫- ⎪⎝⎭,,02p E ⎛⎫- ⎪⎝⎭21242EABSp p p =⨯⨯==,解得2p =, 故抛物线C 的方程为24y x =(2)(方法一)设()00,A x y ,()00,B x y -,则直线EB 的方程为022y p y x p x ⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭+联立方程,200222y px y p y x p x ⎧=⎪⎪⎛⎫⎨=-+ ⎪⎪⎝⎭+⎪⎩,消去x ,得关于y 的方程20000222y py p y x y p ⎛⎫+++= ⎪⎝⎭ 该方程有一个根0y -,两根之积为2p ,则另一个根为20p y -,所以点D 的坐标为32200,2p p y y ⎛⎫- ⎪⎝⎭ 直线AD 的斜率为22000003232200022002222p p y y y y py p y p y p x y p y ++==--- 所以AD 的方程为200022022py y y y x y p p ⎛⎫-=- ⎪-⎝⎭化简得022022py p y x y p ⎛⎫=- ⎪-⎝⎭所以直线AD 过定点,02p ⎛⎫⎪⎝⎭(方法二)设()11,B x y ,()22,D x y ,()11,A x y -,直线BE 的方程为2p x ny =-, 联立方程,222y px p x ny ⎧=⎪⎨=-⎪⎩,消去x ,得关于x 的方程2220y npy p -+=,所以212122,y y np y y p +==则212121212222AD y y np pk p p x x y y ny ny +===--⎛⎫⎛⎫--- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ 直线AD 的方程为()22212py x x y y y =-+-化简得22212212121212222px y y y p p p y x x y y y y y y y y -⎛⎫=-+=- ⎪----⎝⎭所以直线AD 过定点,02p ⎛⎫⎪⎝⎭14.(2019·湖北高三月考)已知椭圆C :22221(0)x y a b a b+=>>的左、右焦点1F ,2F ,M 是椭圆上任意一点,若以坐标原点为圆心,椭圆短轴长为直径的圆恰好经过椭圆的焦点,且12MF F ∆的周长为4+ (1)求椭圆C 的方程; (2)设直线l 是圆O :2243x y +=上动点()()0000,0P x y x y ⋅≠处的切线,l 与椭圆C 交与不同的两点Q ,R ,证明:QOR ∠的大小为定值.【答案】(1)22142x y +=;(2)证明见解析. 【解析】(1)因为以坐标原点为圆心,椭圆短轴长为直径的圆经过椭圆的焦点,所以b c =可得a =,又因为12PF F ∆的周长为4+,可得2a c +=+c =2a =,b =C 的方程为22142x y +=. (2)证明:直线l 的方程为0043x x y y +=,且220043x y +=,记以()11,Q x y ,()22,R x y , 联立方程22001,424,3x y x x y y ⎧+=⎪⎪⎨⎪+=⎪⎩消去y 得()22220000163224039y x x x x y +-+-=, ∴01222001632x x x y x +=+,212220032492y x x y x -=+,12y y =()2012012201164 93x x x x x x y ⎡⎤-++⎢⎥⎣⎦20220016492x y x -=+,从而1212x x y y +2200222200003216449922y x y x y x --=+++()2200220016432x y y x -+=+220016163302y x -==+, ∴90QOR ∠=︒为定值. 【点睛】(1)椭圆的焦点三角形的周长为定值:22a c +;(2)圆222x y R +=,圆上一点()00,x y 处的切线方程为:200x x y y R +=.15.(2019·宾阳县宾阳中学高二月考(文))已知椭圆2222:1x y C a b+=()0a b >>的离心率为12,以原点为圆心,椭圆的短半轴为半径的圆与直线0x y -+=相切,过点()4,0P 且不垂直于x 轴直线l 与椭圆C 相交于A 、B 两点. (1)求椭圆C 的方程;(2)若点B 关于x 轴的对称点是点E ,证明:直线AE 与x 轴相交于定点.【答案】(1)22143x y +=(2)详见解析【解析】(1)由题意知,离心率12c e a ==,所以22222214c a b e a a -===,即2243a b =又b ==24a =,23b =, 所以椭圆的方程为22143x y +=.(2)由题意知直线AB 的斜率存在,设直线PB 的方程为()4y k x =-,由22(4)143y k x x y =-⎧⎪⎨+=⎪⎩得:()2222433264120k x k x k +-+-=,设()11,A x y ,()22,B x y ,则21223243k x x k +=+,2122641243k x x k -=+, ①因为B 、E 两点关于x 轴对称,所以()22,E x y -, 直线AE 的方程为()121112y y y y x x x x +-=--,令0y =得:()112112y x xx x y y -=-+,又由()114y k x =-,()224y k x =-,所以()121212248x x x x x x x -+=+-由将①代入得1x =,所以直线AE 与x 轴交于定点()1,0.16.(山东高考真题(理))已知抛物线2:2(0)C y px p =>的焦点为F ,A 为C 上异于原点的任意一点,过点A 的直线l 交C 于另一点B ,交x 轴的正半轴于点D ,且有FA FD =.当点A 的横坐标为3时,ADF ∆为正三角形.(Ⅰ)求C 的方程;(Ⅱ)若直线1//l l ,且1l 和C 有且只有一个公共点E , (ⅰ)证明直线AE 过定点,并求出定点坐标;(ⅱ)ABE ∆的面积是否存在最小值?若存在,请求出最小值;若不存在,请说明理由.【答案】(I )24y x =.(II )(ⅰ)直线AE 过定点(1,0)F .(ⅱ)ABE ∆的面积的最小值为16.【解析】 (I )由题意知(,0)2PF 设(,0)(0)D t t >,则FD 的中点为2(,0)4p t+, 因为FA FD =,由抛物线的定义知:322p p t +=-, 解得3t p =+或3t =-(舍去). 由234p t+=,解得2p =. 所以抛物线C 的方程为24y x =.(II )(ⅰ)由(I )知(1,0)F ,设0000(,)(0),(,0)(0)D D A x y x y D x x ≠>,因为FA FD =,则011D x x -=+, 由0D x >得02D x x =+,故0(2,0)D x +, 故直线AB 的斜率为02AB y k =-, 因为直线1l 和直线AB 平行, 设直线1l 的方程为02y y x b =-+, 代入抛物线方程得200880b y y y y +-=, 由题意20064320b y y ∆=+=,得02b y =-. 设(,)E E E x y ,则04E y y =-,204E x y =. 当204y ≠时,0000220002044444E ABE y y y y y k y x x y y +-==-=---, 可得直线AE 的方程为000204()4y y y x x y -=--, 由2004y x =,整理可得0204(1)4y y x y =--, 直线AE 恒过点(1,0)F .当204y =时,直线AE 的方程为1x =,过点(1,0)F ,所以直线AE 过定点(1,0)F .(ⅱ)由(ⅰ)知,直线AE 过焦点(1,0)F , 所以000011(1)(1)2AE AF FE x x x x =+=+++=++, 设直线AE 的方程为+1x my =,因为点00(,)A x y 在直线AE 上, 故001x m y -=, 设11(,)B x y ,直线AB 的方程为000()2y y y x x -=--, 由于00y ≠, 可得0022x y x y =-++, 代入抛物线方程得2008840y y x y +--=, 所以0108y y y +=-, 可求得1008y y y =--,10044x x x =++, 所以点B 到直线AE 的距离为d ===. 则ABE ∆的面积00112)162S x x =⨯++≥, 当且仅当001x x =即01x =时等号成立. 所以ABE ∆的面积的最小值为16.。
题型一:弦的垂直平分线问题题型二:动弦过定点的问题题型三:过已知曲线上定点的弦的问题题型四:向量问题题型五:面积问题题型六:弦或弦长为定值、最值问题题型七:直线问题圆锥曲线九大题型归纳题型八:对称问题题型九:存在性问题:(存在点,存在直线y =kx +m ,存在实数,存在图形:三角形(等比、等腰、直角),四边形(矩形、菱形、正方形),圆)题型一:弦的垂直平分线问题1过点T (-1,0)作直线l 与曲线N :y 2=x 交于A 、B 两点,在x 轴上是否存在一点E (x 0,0),使得ΔABE 是等边三角形,若存在,求出x 0;若不存在,请说明理由。
2024年高考数学专项复习圆锥曲线九大题型归纳(解析版)【涉及到弦的垂直平分线问题】这种问题主要是需要用到弦AB 的垂直平分线L 的方程,往往是利用点差或者韦达定理产生弦AB 的中点坐标M ,结合弦AB 与它的垂直平分线L 的斜率互为负倒数,写出弦的垂直平分线L 的方程,然后解决相关问题,比如:求L 在x 轴y 轴上的截距的取值范围,求L 过某定点等等。
有时候题目的条件比较隐蔽,要分析后才能判定是有关弦AB 的中点问题,比如:弦与某定点D 构成以D 为顶点的等腰三角形(即D 在AB 的垂直平分线上)、曲线上存在两点AB 关于直线m 对称等等。
2例题分析1:已知抛物线y =-x 2+3上存在关于直线x +y =0对称的相异两点A 、B ,则|AB |等于题型二:动弦过定点的问题1已知椭圆C :x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的离心率为32,且在x 轴上的顶点分别为A 1(-2,0),A 2(2,0)。
(I )求椭圆的方程;(II )若直线l :x =t (t >2)与x 轴交于点T ,点P 为直线l 上异于点T 的任一点,直线PA 1,PA 2分别与椭圆交于M 、N 点,试问直线MN 是否通过椭圆的焦点?并证明你的结论题型三:过已知曲线上定点的弦的问题1已知点A 、B 、C 是椭圆E :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)上的三点,其中点A (23,0)是椭圆的右顶点,直线BC 过椭圆的中心O ,且AC ∙BC =0,BC =2AC ,如图。
专题09 圆锥曲线综合问题(答题指导)【题型解读】▶▶题型一 圆锥曲线中的最值问题1.圆锥曲线中的最值问题大致可分为两类:一是涉及距离、面积的最值以及与之相关的一些问题;二是求直线或圆锥曲线中几何元素的最值以及这些元素存在最值时求解与之有关的一些问题. 2.最值问题的两类解法技巧(1)几何法:若题目的条件和结论能明显体现几何特征及意义,则考虑利用图形性质来解决.(2)代数法:若题目的条件和结论能体现一种明确的函数关系,则可先建立起目标函数,再求这个函数的最值,最值常用基本不等式法、配方法及导数法求解.【例1】 (2017·浙江卷)如图,已知抛物线x 2=y ,点A ⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,14,B ⎝ ⎛⎭⎪⎫32,94,抛物线上的点P (x ,y )⎝ ⎛⎭⎪⎫-12<x <32.过点B 作直线AP 的垂线,垂足为Q . (1)求直线AP 斜率的取值范围; (2)求|PA |·|PQ |的最大值.【答案】见解析【解析】(1)设直线AP 的斜率为k ,则k =x 2-14x +12=x -12.因为-12<x <32,所以直线AP 斜率的取值范围是(-1,1).(2)联立直线AP 与BQ 的方程可得⎩⎪⎨⎪⎧kx -y +12k +14=0,x +ky -94k -32=0,解得点Q 的横坐标是x Q =-k 2+4k +32k 2+1. 因为|PA |=1+k 2⎝ ⎛⎭⎪⎫x +12=1+k 2(k +1),|PQ |=1+k 2(x Q -x )=-k -1k +12k 2+1,所以|PA |·|PQ |=-(k -1)(k +1)3.令f (k )=-(k -1)(k +1)3=-k 4-2k 3+2k +1, 因为f ′(k )=-(4k -2)(k +1)2,所以f (k )在区间⎝ ⎛⎭⎪⎫-1,12上单调递增,在区间⎝ ⎛⎭⎪⎫12,1上单调递减. 因此当k =12时,|PA |·|PQ |取得最大值2716.【素养解读】本例问题(1)中用x 表示k 考查了数学建模的核心素养,第(2)问将最值问题转化成函数的最值进行处理,分别考查了数学运算和数学建模的核心素养.【突破训练1】 已知动圆过定点(2,0),且在y 轴上截得的弦长为4,设动圆圆心的轨迹为H ,点E (m,0)(m >0)为一个定点,过点E 作斜率分别为k 1,k 2的两条直线交H 于点A ,B ,C ,D ,且M ,N 分别是线段AB ,CD 的中点. (1)求轨迹H 的方程;(2)若m =1,且过点E 的两条直线相互垂直,求△EMN 的面积的最小值.【答案】见解析【解析】(1)设动圆圆心的坐标为(x ,y ),由题意可以得到x -22+y 2=x 2+4,化简得y 2=4x ,所以动圆圆心的轨迹H 的方程为y 2=4x .(2)当m =1时,E 为抛物线y 2=4x 的焦点,因为k 1k 2=-1,所以AB ⊥CD .设直线AB 的方程为y =k 1(x -1),A (x 1,y 1),B (x 2,y 2).由⎩⎪⎨⎪⎧y =k 1(x-1),y 2=4x得k 1y 2-4y -4k 1=0,则y 1+y 2=4k 1,y 1y 2=-4,x 1+x 2=y 1+y 2k 1+2=4k 21+2.因为M ⎝⎛⎭⎪⎫x 1+x 22,y 1+y 22,所以M ⎝ ⎛⎭⎪⎫2k 21+1,2k 1. 同理,可得N (2k 21+1,-2k 1). 所以S △EMN =12|EM |·|EN |=12⎝ ⎛⎭⎪⎫2k 212+⎝ ⎛⎭⎪⎫2k 12·2k 212+(-2k 1)2=2k 21+1k 21+2≥22+2=4,当且仅当k 21=1k 21,即k 1=±1时,△EMN 的面积取最小值4.▶▶题型二 圆锥曲线中的定点与定值问题1.定点、定值问题一般涉及曲线过定点、与曲线上的动点有关的定值问题以及与圆锥曲线有关的弦长、面积、横(纵)坐标等的定值问题. 2.圆锥曲线中定点、定值问题的解法 (1)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为所求定点; ②从特殊位置入手,找出定点,再证明该点适合题意. (2)定值问题的常见解法①从特殊入手,求出定值,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.【例2】 (2018·北京卷)已知抛物线C :y 2=2px 经过点P (1,2),过点Q (0,1)的直线l 与抛物线C 有两个不同的交点A ,B ,且直线PA 交y 轴于M ,直线PB 交y 轴于N . (1)求直线l 的斜率的取值范围;(2)设O 为原点,QM →=λQO →,QN →=μQO →,求证:1λ+1μ为定值.【答案】见解析【解析】(1)因为抛物线y 2=2px 经过点P (1,2),所以4=2p ,解得p =2,所以抛物线的方程为y 2=4x .由题意可知直线l 的斜率存在且不为0,设直线l 的方程为y =kx +1(k ≠0).由⎩⎪⎨⎪⎧y 2=4x ,y =kx +1得k 2x 2+(2k -4)x +1=0.依题意Δ=(2k -4)2-4×k 2×1>0,解得k <0或0<k <1.又PA ,PB 与y 轴相交,故直线l 不过点(1,-2),从而k ≠-3.所以直线l 斜率的取值范围是(-∞,-3)∪(-3,0)∪(0,1).(2)证明:设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2).由(1)知x 1+x 2=-2k -4k 2,x 1x 2=1k 2.直线PA 的方程为y -2=y 1-2x 1-1(x -1).令x =0,得点M 的纵坐标为y M =-y 1+2x 1-1+2=-kx 1+1x 1-1+2.同理得点N 的纵坐标为y N =-kx 2+1x 2-1+2.由QM →=λQO →,QN →=μQO →得λ=1-y M ,μ=1-y N .所以1λ+1μ=11-y M +11-y N =x 1-1(k -1)x 1+x 2-1(k -1)x 2=1k -1·2x 1x 2-x 1+x 2x 1x 2=1k -12k2+2k -4k 21k 2=2.所以1λ+1μ为定值.【素养解读】本例考查了直线与抛物线的相交和平面向量的应用,综合性较强,解答中不仅要结合图象考虑它们相交的情况,还要考虑直线不过点(1,-2)这一条件,计算也比较复杂,因而它综合考查了逻辑推理、数学运算和直观想象的核心素养.【突破训练2】(2019·河南豫北名校联盟联考)如图,椭圆E :x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的离心率是22,点P (0,1)在短轴CD 上,且PC →·PD →=-1. (1)求椭圆E 的方程;(2)设O 为坐标原点,过点P 的动直线与椭圆交于A ,B 两点.是否存在常数λ,使得OA →·OB →+λPA →·PB →为定值?若存在,求λ的值;若不存在,请说明理由.【答案】见解析【解析】由已知得点C ,D 的坐标分别为(0,-b ),(0,b ).又点P 的坐标为(0,1),且PC →·PD →=-1,于是⎩⎪⎨⎪⎧1-b 2=-1,c a =22,a 2-b 2=c 2,解得a =2,b =2,所以椭圆E 方程为x 24+y 22=1.(2)当直线AB 的斜率存在时,设直线AB 的方程为y =kx +1,A ,B 的坐标分别为(x 1,y 1),(x 2,y 2). 联立⎩⎪⎨⎪⎧x 24+y 22=1,y =kx +1得(2k 2+1)x 2+4kx -2=0.其判别式Δ=(4k )2+8(2k 2+1)>0, 所以,x 1+x 2=-4k 2k 2+1,x 1x 2=-22k 2+1.从而OA →·OB →+λPA →·PB →=x 1x 2+y 1y 2+λ[x 1x 2+(y 1-1)·(y 2-1)]=(1+λ)(1+k 2)x 1x 2+k (x 1+x 2)+1=-λ-12k 2+1-λ-2.所以,当λ=1时,-λ-12k 2+1-λ-2=-3,OA →·OB →+λPA →·PB →=-3为定值. 当直线AB 斜率不存在时,直线AB 即为直线CD ,此时OA →·OB →+λPA →·PB →=OC →·OD →+λPC →·PD →=-2-λ=-3,故存在常数λ=1.综上可知,存在常数λ=1,使得OA →·OB →+λPA →·PB →为定值-3.【例3】 已知椭圆C :x 2a 2+y 2=1(a >0),过椭圆C 的右顶点和上顶点的直线与圆x 2+y 2=23相切.(1)求椭圆C 的方程;(2)设M 是椭圆C 的上顶点,过点M 分别作直线MA ,MB 交椭圆C 于A ,B 两点,设这两条直线的斜率分别为k 1,k 2,且k 1+k 2=2,证明:直线AB 过定点.【答案】见解析【解析】(1)因为直线过点(a,0)和(0,1),所以直线的方程为x +ay -a =0,因为直线与圆x 2+y 2=23相切,所以|-a |1+a2=63,解得a 2=2,所以椭圆C 的方程为x 22+y 2=1. (2)证明:当直线AB 的斜率不存在时,设A (x 0,y 0),则B (x 0,-y 0),由k 1+k 2=2得y 0-1x 0+-y 0-1x 0=2,解得x 0=-1.当直线AB 的斜率存在时,设AB 的方程为y =kx +m (m ≠1),A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),由⎩⎪⎨⎪⎧x 22+y 2=1,y =kx +m⇒(1+2k 2)x 2+4kmx +2m 2-2=0,得x 1+x 2=-4km 1+2k 2,x 1·x 2=2m 2-21+2k 2,由k 1+k 2=2⇒y 1-1x 1+y 2-1x 2=2⇒(kx 2+m -1)x 1+(kx 1+m -1)x 2x 1x 2=2,即(2-2k )x 1x 2=(m -1)(x 1+x 2)⇒(2-2k )(2m 2-2)=(m -1)(-4km ),即(1-k )(m 2-1)=-km (m -1),由m ≠1得(1-k )(m +1)=-km ⇒k =m +1,即y =kx +m =(m +1)x +m ⇒m (x +1)=y -x ,故直线AB 过定点(-1,-1).综上,直线AB 过定点(-1,-1).【素养解读】本例问题(1)中用直接法求解椭圆方程考查了数学运算的核心素养;本例问题(2)中分类讨论斜率存在与不存在两种情况,再利用相应公式计算求解考查了逻辑推理和数学运算的核心素养.【突破训练3】 已知抛物线C :y 2=2px (p >0)的焦点F (1,0),O 为坐标原点,A ,B 是抛物线C 上异于O 的两点. (1)求抛物线C 的方程;(2)若直线OA ,OB 的斜率之积为-12,求证:直线AB 过x 轴上一定点.【答案】见解析【解析】(1)因为抛物线y 2=2px (p >0)的焦点坐标为(1,0),所以p2=1,所以p =2.所以抛物线C 的方程为y 2=4x .(2)证明:①当直线AB 的斜率不存在时,设A ⎝ ⎛⎭⎪⎫t 24,t ,B ⎝ ⎛⎭⎪⎫t 24,-t .因为直线OA ,OB 的斜率之积为-12,所以tt 24· -t t 24=-12,化简得t 2=32.所以A (8,t ),B (8,-t ),此时直线AB 的方程为x =8. ②当直线AB的斜率存在时,设其方程为y =kx +b ,A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),联立⎩⎪⎨⎪⎧y 2=4x ,y =kx +b ,化简得ky2-4y +4b =0.根据根与系数的关系得y 1y 2=4b k ,因为直线OA ,OB 的斜率之积为-12,所以y 1x 1·y 2x 2=-12,即x 1x 2+2y 1y 2=0,即y 214·y 224+2y 1y 2=0,解得y 1y 2=0(舍去)或y 1y 2=-32.所以y 1y 2=4bk=-32,即b =-8k ,所以y =kx -8k ,即y =k (x -8).综上所述,直线AB 过定点(8,0).▶▶题型三 圆锥曲线中的范围问题圆锥曲线的有关几何量的取值范围问题一直是高考的热点,解决这类问题的基本途径:先要恰当地引入变量(如点的坐标、角、斜率等),建立目标函数,然后利用函数的有关知识和方法进行求解.一般有五种思考方法:(1)利用判别式来构造不等式,从而确定参数的取值范围;(2)利用已知参数的取值范围,求新参数的取值范围,解决这类问题的关键是在两个参数之间建立起相应的联系;(3)利用隐含的不等关系建立不等式,从而求参数的取值范围;(4)利用已知不等关系构造不等式,从而求参数的取值范围;(5)利用函数的值域,确定参数的取值范围.【例4】 已知m >1,直线l :x -my -m 22=0,椭圆C :x 2m2+y 2=1,F 1,F 2分别为椭圆C 的左、右焦点.(1)当直线l 过右焦点F 2时,求直线l 的方程;(2)设直线l 与椭圆C 交于A ,B 两点,△AF 1F 2,△BF 1F 2的重心分别为G ,H ,若原点O 在以线段GH 为直径的圆内,求实数m 的取值范围.【答案】见解析【解析】(1)因为直线l :x -my -m 22=0经过F 2(m 2-1,0), 所以m 2-1=m 22,得m 2=2.又因为m >1,所以m =2,故直线l 的方程为x -2y -1=0. (2)设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),由⎩⎪⎨⎪⎧x =my +m 22,x 2m 2+y 2=1,消去x ,得2y 2+my +m 24-1=0,则由Δ=m 2-8⎝ ⎛⎭⎪⎫m 24-1=-m 2+8>0知m 2<8,且有y 1+y 2=-m 2,y 1·y 2=m 28-12.由F 1(-c,0),F 2(c,0),可知G ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 13,y 13,H ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 23,y 23.因为原点O 在以线段GH 为直径的圆内,所以OH →·OG →<0,即x 1x 2+y 1y 2<0.所以x 1x 2+y 1y 2=⎝ ⎛⎭⎪⎫my 1+m 22⎝ ⎛⎭⎪⎫my 2+m 22+y 1y 2=(m 2+1)⎝ ⎛⎭⎪⎫m 28-12<0,解得m 2<4(满足m 2<8).又因为m >1,所以实数m的取值范围是(1,2).【素养解读】本题的解答通过方程的知识得到一个不等式,进而求得所求范围,考查了数学建模、逻辑推理和数学运算的核心素养.【突破训练4】 (2018·浙江卷)如图,已知点P 是y 轴左侧(不含y 轴)一点,抛物线C :y 2=4x 上存在不同的两点A ,B 满足PA ,PB 的中点均在C 上.(1)设AB 中点为M ,证明:PM 垂直于y 轴;(2)若P 是半椭圆x 2+y 24=1(x <0)上的动点,求△PAB 面积的取值范围.【答案】见解析【解析】(1)设P (x 0,y 0),A ⎝ ⎛⎭⎪⎫14y 21,y 1,B ⎝ ⎛⎭⎪⎫14y 22,y 2. 因为PA ,PB 的中点在抛物线上,所以y 1,y 2为方程⎝ ⎛⎭⎪⎫y +y 022=4·14y 2+x 02即y 2-2y 0y +8x 0-y 20=0的两个不同的实数根.所以y 1+y 2=2y 0.因此,PM ⊥y 轴.(2)由(1)可知⎩⎪⎨⎪⎧y 1+y 2=2y 0,y 1y 2=8x 0-y 2,所以|PM |=18(y 21+y 22)-x 0=34y 20-3x 0,|y 1-y 2|=2①2(y 20-4x 0).因此,△PAB 的面积S △PAB =12|PM |·|y 1-y 2|=324(y 20-4x 0)32.因为x 20+y 204=1(-1≤x 0<0),所以y 20-4x 0=-4x 20-4x 0+4∈[4,5].因此,△PAB 面积的取值范围是⎣⎢⎡⎦⎥⎤62,15104.▶▶题型四 圆锥曲线中的探索性问题1.圆锥曲线中的存在性问题具有开放性和发散性,此类问题的条件和结论不完备,要求考生结合已知条件或假设新的条件进行探究、观察、分析、比较、抽象、概括等,是高考中的常考题型,作为解答题的压轴题出现,难度一般较大,常和不等式、函数、直线、圆及圆锥曲线等知识结合在一起,对数学能力和数学思想有较高的要求.2.圆锥曲线的探索性问题主要体现在以下几个方面:(1)探索点是否存在;(2)探索曲线是否存在;(3)探索命题是否成立.解决此类问题通常采用“肯定顺推法”,将不确定性问题明朗化.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.反证法与验证法也是求解探索性问题常用的方法.【例5】 (2015·全国卷Ⅰ)在直角坐标系xOy 中,曲线C :y =x 24与直线l :y =kx +a (a >0)交于M ,N 两点.(1)当k =0时,分别求C 在点M 和N 处的切线方程;(2)y 轴上是否存在点P ,使得当k 变动时,总有∠OPM =∠OPN ?说明理由. 【答案】见解析【解析】(1)依题意求得x 与c 的交点不妨设为M (2a ,a ),N (-2a ,a ).又y ′=x 2,故y =x 24在x =2a处的导数值为a ,所以C 在点M (2a ,a )处的切线方程为y -a =a (x -2a ),即ax -y -a =0.y =x 24在x =-2a 处的导数值为-a ,所以C 在点N (-2a ,a )处的切线方程为y -a =-a (x +2a ),即ax +y+a =0.故所求切线方程为ax -y -a =0和ax +y +a =0.(2)存在符合题意的点.证明如下:设P (0,b )为符合题意的点,M (x 1,y 1),N (x 2,y 2),直线PM ,PN 的斜率分别为k 1,k 2.将y =kx +a 代入C 的方程,得x 2-4kx -4a =0.故x 1+x 2=4k ,x 1x 2=-4a .从而可得k 1+k 2=y 1-b x 1+y 2-b x 2=2kx 1x 2+(a -b)(x 1+x 2)x 1x 2=k (a +b)a.当b =-a 时,有k 1+k 2=0,则直线PM 的倾斜角与直线PN 的倾斜角互补,故∠OPM =∠OPN ,所以点P (0,-a )符合题意.【素养解读】本例问题(1)中将解析几何的计算与导数应用结合起来求切线方程,考查了数学运算和数学抽象的核心素养;问题(2)中将角的关系转化为直线的斜率进行处理,考查了数学建模和直观想象的核心素养.【突破训练5】 (2015·全国卷Ⅱ)已知椭圆C :9x 2+y 2=m 2(m >0),直线l 不过原点O 且不平行于坐标轴,l 与C 有两个交点A ,B ,线段AB 的中点为M . (1)证明:直线OM 的斜率与l 的斜率的乘积为定值;(2)若l 过点⎝ ⎛⎭⎪⎫m3,m ,延长线段OM 与C 交于点P ,四边形OAPB 能否为平行四边形?若能,求此时l 的斜率;若不能,说明理由. 【答案】见解析【解析】(1)证明:设直线l :y =kx +b (k ≠0,b ≠0),A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),M (x M ,y M ).将y =kx +b 代入9x 2+y 2=m 2,得(k 2+9)x 2+2kbx +b 2-m 2=0,故x M =x 1+x 22=-kb k 2+9,y M =kx M +b =9bk 2+9.于是直线OM 的斜率k O M =y M x M =-9k,即k O M ·k =-9.故直线OM 的斜率与l 的斜率的乘积为定值.(2)四边形OAPB 能为平行四边形.因为直线l 过点⎝ ⎛⎭⎪⎫m3,m ,所以l 不过原点且与C 有两个交点的充要条件是k >0,k ≠3. 由(1)得OM 的方程为y =-9kx .设点P 的横坐标为x P .由⎩⎪⎨⎪⎧y =-9k x ,9x 2+y 2=m 2得x 2P =k 2m 29k 2+81,即x P =±km3k 2+9. 将点⎝ ⎛⎭⎪⎫m 3,m 的坐标代入直线l 的方程得b =m (3-k)3,因此x M =k (k -3)m3(k 2+9).四边形OAPB 为平行四边形,当且仅当线段AB 与线段OP 互相平分,即x P =2x M . 于是±km 3k 2+9 =2×k (k -3)m3(k 2+9), 解得k 1=4-7,k 2=4+7.因为k i >0,k i ≠3,i =1,2,所以当直线l 的斜率为4-7或4+7时,四边形OAPB 为平行四边形.。