2021高考数学7天练第5天《平面解析几何》专题训练附答案解析1
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第5天 平面解析几何专题训练[基础题训练]1.已知直线l 与双曲线x 24-y 2=1相切于点P ,l 与双曲线的两条渐近线交于M ,N 两点,则OM →·ON →的值为( )A .3B .4C .5D .与P 的位置有关解析:选A.依题意,设点P (x 0,y 0),M (x 1,y 1),N (x 2,y 2),其中x 20-4y 20=4,则直线l 的方程是x 0x 4-y 0y =1,题中双曲线的两条渐近线方程为y =±12x .①当y 0=0时,直线l 的方程是x =2或x =-2.由⎩⎪⎨⎪⎧x =2x 24-y 2=0,得⎩⎪⎨⎪⎧x =2y =±1,此时OM →·ON →=(2,-1)·(2,1)=4-1=3,同理可得当直线l 的方程是x =-2时,OM →·ON →=3.②当y 0≠0时,直线l 的方程是y =14y 0(x 0x -4).由⎩⎨⎧y =14y 0(x 0x -4)x24-y 2=0,得(4y 20-x 20)x 2+8x 0x -16=0(*),又x 20-4y 20=4,因此(*)即是-4x 2+8x 0x -16=0,x 2-2x 0x +4=0,x 1x 2=4,OM →·ON →=x 1x 2+y 1y 2=x 1x 2-14x 1x 2=34x 1x 2=3. 综上所述,OM →·ON →=3,故选A.2.已知抛物线y 2=2px (p >0)的焦点为F ,△ABC 的顶点都在抛物线上,且满足F A →+FB →+FC →=0,则1k AB+1k AC +1k BC=________. 解析:设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),C (x 3,y 3),F ⎝⎛⎭⎫p 2,0,由F A →+FB →=-FC →,得y 1+y 2+y 3=0.因为k AB =y 2-y 1x 2-x 1=2p y 1+y 2,所以k AC =2p y 1+y 3,k BC =2p y 2+y 3,所以1k AB +1k AC +1k BC =y 1+y 22p +y 3+y 12p +y 2+y 32p =0.答案:03.(2020·重庆模拟)已知椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左、右焦点分别为F 1,F 2.点M 在椭圆C 上滑动,若△MF 1F 2的面积取得最大值4时,有且仅有2个不同的点M 使得△MF 1F 2为直角三角形.(1)求椭圆C 的方程;(2)过点P (0,1)的直线l 与椭圆C 分别相交于A ,B 两点,与x 轴交于点Q .设QA →=λP A →,QB →=μPB →,求证:λ+μ为定值,并求该定值.解:(1)由对称性知,点M 在短轴端点时,△MF 1F 2为直角三角形且∠F 1MF 2=90°,且S △MF 1F 2=4,所以b =c 且S =12·2c ·b =bc =4,解得b =c =2,a 2=b 2+c 2=8, 所以椭圆C 的方程为x 28+y 24=1.(2)证明:显然直线l 的斜率不为0,设直线l :x =t (y -1),联立⎩⎪⎨⎪⎧x 28+y 24=1,x =t (y -1),消去x ,得(t 2+2)y 2-2t 2y +t 2-8=0.设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则y 1+y 2=2t 2t 2+2,y 1y 2=t 2-8t 2+2.令y =0,则x =-t ,所以Q (-t ,0), 因为QA →=λP A →,所以y 1=λ(y 1-1), 所以λ=y 1y 1-1.因为QB →=μPB →,所以y 2=μ(y 2-1),所以μ=y 2y 2-1.所以λ+μ=y 1y 1-1+y 2y 2-1=2y 1y 2-(y 1+y 2)y 1y 2-(y 1+y 2)+1=83.4.(2020·甘肃白银联考)设椭圆C :x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的左、右焦点分别为F 1,F 2,下顶点为A ,O 为坐标原点,点O 到直线AF 2的距离为22,△AF 1F 2为等腰直角三角形. (1)求椭圆C 的标准方程;(2)直线l 与椭圆C 分别相交于M ,N 两点,若直线AM 与直线AN 的斜率之和为2,证明:直线l 恒过定点,并求出该定点的坐标.解:(1)由题意可知,直线AF 2的方程为x c +y-b=1,即-bx +cy +bc =0,则bc b 2+c 2=bc a=22.因为△AF 1F 2为等腰直角三角形,所以b =c , 又a 2=b 2+c 2,可得a =2,b =1,c =1, 所以椭圆C 的标准方程为x 22+y 2=1.(2)证明:由(1)知A (0,-1).当直线l 的斜率存在时,设直线l 的方程为y =kx +t (t ≠±1), 代入x 22+y 2=1,得(1+2k 2)x 2+4ktx +2t 2-2=0,所以Δ=16k 2t 2-4(1+2k 2)(2t 2-2)>0,即t 2-2k 2<1. 设M (x 1,y 1),N (x 2,y 2),则x 1+x 2=-4kt1+2k 2,x 1x 2=2t 2-21+2k 2.因为直线AM 与直线AN 的斜率之和为2,所以k AM +k AN =y 1+1x 1+y 2+1x 2=kx 1+t +1x 1+kx 2+t +1x 2=2k +(t +1)(x 1+x 2)x 1x 2=2k -(t +1)·4kt2t 2-2=2, 整理得t =1-k .所以直线l 的方程为y =kx +t =kx +1-k =k (x -1)+1,显然直线y =k (x -1)+1经过定点(1,1).当直线l 的斜率不存在时,设直线l 的方程为x =m .因为直线AM 与直线AN 的斜率之和为2,设M (m ,n ),则N (m ,-n ), 所以k AM +k AN =n +1m +-n +1m =2m=2,解得m =1,此时直线l 的方程为x =1,显然直线x =1也经过该定点(1,1). 综上,直线l 恒过点(1,1).[综合题训练]1.(2020·湖南五市十校联考)已知动圆C 过定点F (1,0),且与定直线x =-1相切. (1)求动圆圆心C 的轨迹E 的方程;(2)过点M (-2,0)的任一条直线l 与轨迹E 分别相交于不同的两点P ,Q ,试探究在x 轴上是否存在定点N (异于点M ),使得∠QNM +∠PNM =π?若存在,求点N 的坐标;若不存在,说明理由.解:(1)法一:由题意知,动圆圆心C 到定点F (1,0)的距离与其到定直线x =-1的距离相等,又由抛物线的定义,可得动圆圆心C 的轨迹是以F (1,0)为焦点,x =-1为准线的抛物线,其中p =2.所以动圆圆心C 的轨迹E 的方程为y 2=4x .法二:设动圆圆心C (x ,y ),由题意知(x -1)2+y 2=|x +1|, 化简得y 2=4x ,即动圆圆心C 的轨迹E 的方程为y 2=4x . (2)假设存在点N (x 0,0),满足题设条件.由∠QNM +∠PNM =π可知,直线PN 与QN 的斜率互为相反数,即k PN +k QN =0.① 由题意知直线PQ 的斜率必存在且不为0,设直线PQ 的方程为x =my -2.联立⎩⎪⎨⎪⎧y 2=4x ,x =my -2,得y 2-4my +8=0.由Δ=(-4m )2-4×8>0,得m >2或m <- 2. 设P (x 1,y 1),Q (x 2,y 2),则y 1+y 2=4m ,y 1y 2=8. 由①式得k PN +k QN =y 1x 1-x 0+y 2x 2-x 0=y 1(x 2-x 0)+y 2(x 1-x 0)(x 1-x 0)(x 2-x 0)=0,所以y 1(x 2-x 0)+y 2(x 1-x 0)=0, 即y 1x 2+y 2x 1-x 0(y 1+y 2)=0.消去x 1,x 2,得14y 1y 22+14y 2y 21-x 0(y 1+y 2)=0, 14y 1y 2(y 1+y 2)-x 0(y 1+y 2)=0, 因为y 1+y 2≠0,所以x 0=14y 1y 2=2,所以存在点N (2,0).使得∠QNM +∠PNM =π.2.(2020·湖南郴州教学质量监测)已知抛物线C :x 2=2py (p >0)的焦点为F ,过点F 的直线分别交抛物线于A ,B 两点.(1)若以AB 为直径的圆的方程为(x -2)2+(y -3)2=16,求抛物线C 的标准方程; (2)过点A ,B 分别作抛物线的切线l 1,l 2,证明:l 1,l 2的交点在定直线上.解:(1)设AB 中点为M ,A 到准线的距离为d 1,B 到准线的距离为d 2,M 到准线的距离为d ,则d =y M+p 2. 由抛物线的定义可知,d 1=|AF |,d 2=|BF |,所以d 1+d 2=|AB |=8, 由梯形中位线可得d =d 1+d 22=4,所以y M +p2=4.又y M =3,所以3+p2=4,可得p =2,所以抛物线C 的标准方程为x 2=4y . (2)证明:设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),由x 2=2py ,得y =x 22p ,则y ′=x p ,所以直线l 1的方程为y -y 1=x 1p(x -x 1),直线l 2的方程为y -y 2=x 2p(x -x 2),联立得x =x 1+x 22,y =x 1x 22p,即直线l 1,l 2的交点坐标为⎝⎛⎭⎫x 1+x 22,x 1x 22p .因为AB 过焦点F ⎝⎛⎭⎫0,p 2, 由题可知直线AB 的斜率存在,故可设直线AB 方程为y -p2=kx ,代入抛物线x 2=2py 中,得x 2-2pkx -p 2=0, 所以x 1x 2=-p 2,y =x 1x 22p=-p 22p=-p 2,所以l 1,l 2的交点在定直线y =-p2上.。