2012高考典型题集锦5:圆锥曲线
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2012年高考专题集锦5:圆锥曲线综合问题:1.【2012高考江苏19】(16分)如图,在平面直角坐标系xoy 中,椭圆22221(0)x y a b a b +=>>的左、右焦点分别为1(0)F c -,,2(0)F c ,.已知(1)e ,和e ⎛⎝⎭都在椭圆上,其中e 为椭圆的离心率.(1)求椭圆的方程;(2)设,A B 是椭圆上位于x 轴上方的两点,且直线1AF 与直线2BF 平行,2AF 与1BF 交于点P .(i)若12AF BF -=,求直线1AF 的斜率; (ii )求证:12PF PF +是定值.1.【答案】解:(1)由题设知,222==ca b c e a+,,由点(1)e ,在椭圆上,得 2222222222222222111=1===1e c b c a b a a b b a b a a b +=⇒+⇒+⇒⇒,∴22=1c a -。
由点e ⎛ ⎝⎭在椭圆上,得2222242222441311144=0=214e c a a a a a b a a-⎝⎭⎝⎭+=⇒+=⇒+=⇒-+⇒ ∴椭圆的方程为2212x y +=。
(2)由(1)得1(10)F -,,2(10)F ,,又∵1AF ∥2BF , ∴设1AF 、2BF 的方程分别为=1=1my x my x +-,,()()11221200A x y B x y y >y >,,,,,。
∴()221221111111221=022=1x y m y my y m my x ⎧+=⎪⇒+--⇒⎨+⎪+⎩。
∴)21212m AF m ++=+。
①同理,)2221=2m BF m +-+。
②(i )由①②得,12AF BF -=得2m =2。
∵注意到0m >,∴m 。
∴直线1AF 的斜率为1m 。
(ii )证明:∵1AF ∥2BF ,∴211BF PB PF AF =,即2121111111BF PB PF BF AF PBPF AF PF AF +++=+⇒=。
∴11112=AF PF BF AF BF +。
由点B 在椭圆上知,12BFBF +=()11212=AF PFBF AF BF +。
同理。
()22112=BF PF AF AF BF +。
∴()()12212211212122+=AF BF AF BF PF PF BF AF AF BF AF BF AF BF +=+++由①②得,)2121=2m AF BF m +++,221=2mAF BF m ++,∴12+2PF PF ∴12PF PF +是定值。
2.【2012高考浙江理21】(本小题满分15分)如图,椭圆C:2222+1x ya b=(a>b>0)的离心率为1 2,其左焦点到点P(2,1)O的直线l与C相交于A,B两点,且线段AB被直线OP 平分.(Ⅰ)求椭圆C的方程;(Ⅱ) 求∆ABP的面积取最大时直线l的方程.【命题立意】本题主要考查椭圆的几何性质,直线与椭圆的位置关系,同时考查解析几何的基本思想方法和运算求解能力。
2.【解析】(Ⅰ)由题:12cea==;(1)左焦点(﹣c,0)到点P(2,1)的距离为:d=(2)由(1) (2)可解得:222431a b c===,,.∴所求椭圆C的方程为:22+1 43x y=.(Ⅱ)易得直线OP的方程:y=12x,设A(x A,y A),B(x B,y B),R(x0,y0).其中y0=12x0.∵A,B在椭圆上,∴220 220 +12333 434422 +143A AA B A BABA B A BB Bx yxy y x xkx x y y yx y⎧=⎪-+⎪⇒==-⨯=-⨯=-⎨-+⎪=⎪⎩.设直线AB的方程为l:y=﹣32x m+(m≠0),代入椭圆:2222+1433330 32x yx mx my x m⎧=⎪⎪⇒-+-=⎨⎪+⎪⎩=-.显然222(3)43(3)3(12)0m m m∆=-⨯-=->.mm≠0.由上又有:A B x x +=m ,A B y y +=233m -.∴|AB |=A B x x -|.∵点P (2,1)到直线l的距离表示为:d ==.∴S ∆ABP =12d |AB |=12|m +,当|m +2|,即m =﹣3 或m =0(舍去)时,(S ∆ABP )max =12.此时直线l 的方程y =﹣3122x +.3.【2012高考辽宁理20】(本小题满分12分)如图,椭圆0C :22221(0x y a b a b+=>>,a ,b 为常数),动圆22211:C x y t +=,1b t a <<。
点12,A A 分别为0C 的左,右顶点,1C 与0C 相交于A ,B ,C ,D 四点。
(Ⅰ)求直线1AA 与直线2A B 交点M 的轨迹方程;(Ⅱ)设动圆22222:C x y t +=与0C 相交于////,,,A B C D 四点,其中2b t a <<, 12t t ≠。
若矩形ABCD 与矩形////A B C D 的面积相等,证明:2212t t +为定值。
【命题意图】本题主要考查圆的方程、椭圆方程、轨迹求法、解析几何中的定值问题,考查转化与化归能力、运算求解能力,是难题.3.【解析】设()()1111,,,-A x y B x y ,又知()()12-,0,,0A a A a ,则 直线1A A 的方程为 ()11=++y y x a x a ① 直线2A B 的方程为()11-=--yy x a x a②由①②得 ()22221221-=--y y x a x a③由点()11,A x y 在椭圆0C 上,故可得221122+=1x y a b ,从而有222112=1-x y b a ⎛⎫ ⎪⎝⎭,代入③得()2222-=1<-,<0x y x a y a b ……6分 (2)证明:设()22',A x y ,由矩形ABCD 与矩形''''A B C D 的面积相等,得2222112211224=4,=x y x y x y x y ∴,因为点,'A A 均在椭圆上,所以2222221212221-=1-x x b x b x a a ⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭由12t t ≠,知12x x ≠,所以22212+=x x a 。
从而22212+=y y b ,因而222212+=+t t a b 为定值 (12)分【点评】本题主要考查圆的性质、椭圆的定义、标准方程及其几何性质、直线方程求解、直线与椭圆的关系和交轨法在求解轨迹方程组的运用。
本题考查综合性较强,运算量较大。
在求解点M 的轨迹方程时,要注意首先写出直线1AA 和直线B A 2的方程,然后求解。
属于中档题,难度适中。
4.【2012高考湖北理】(本小题满分13分)设A 是单位圆221x y +=上的任意一点,l 是过点A 与x 轴垂直的直线,D 是直线l 与x 轴的交点,点M 在直线l 上,且满足||||(0,1)DM m DA m m =>≠且. 当点A 在圆上运动时,记点M 的轨迹为曲线C .(Ⅰ)求曲线C 的方程,判断曲线C 为何种圆锥曲线,并求其焦点坐标;(Ⅱ)过原点且斜率为k 的直线交曲线C 于P ,Q 两点,其中P 在第一象限,它在y 轴上的射影为点N ,直线QN 交曲线C 于另一点H . 是否存在m ,使得对任意的0k >,都有PQ PH ⊥?若存在,求m 的值;若不存在,请说明理由.4.【答案】(Ⅰ)如图1,设(,)M x y ,00(,)A x y ,则由||||(0,1)DM m DA m m =>≠且,可得0x x =,0||||y m y =,所以0x x =,01||||y y m=. ①因为A 点在单位圆上运动,所以22001x y +=. ②将①式代入②式即得所求曲线C 的方程为222 1 (0,1)y x m m m+=>≠且.因为(0,1)(1,)m ∈+∞ ,所以当01m <<时,曲线C 是焦点在x 轴上的椭圆,两焦点坐标分别为(0),0); 当1m >时,曲线C 是焦点在y 轴上的椭圆,两焦点坐标分别为(0,,(0,.(Ⅱ)解法1:如图2、3,0k ∀>,设11(,)P x kx ,22(,)H x y ,则11(,)Q x kx --,1(0,)N kx ,直线QN 的方程为12y kx kx =+,将其代入椭圆C 的方程并整理可得222222211(4)40m k x k x x k x m +++-=.依题意可知此方程的两根为1x -,2x ,于是由韦达定理可得21122244k x x x m k -+=-+,即212224m x x m k =+. 因为点H 在直线QN 上,所以2121222224km x y kx kx m k -==+.于是11(2,2)PQ x kx =-- ,22112121222242(,)(,)44k x km x PH x x y kx m k m k=--=-++ . 而PQ PH ⊥等价于2221224(2)04m k x PQ PH m k -⋅==+ , 即220m -=,又0m >,得m =故存在m 2212y x +=上,对任意的0k >,都有PQ PH ⊥.解法2:如图2、3,1(0,1)x ∀∈,设11(,)P x y ,22(,)H x y ,则11(,)Q x y --,1(0,)N y , 因为P ,H 两点在椭圆C 上,所以222211222222,,m x y m m x y m ⎧+=⎪⎨+=⎪⎩ 两式相减可得 222221212()()0m x x y y -+-=. ③依题意,由点P 在第一象限可知,点H 也在第一象限,且P ,H 不重合, 故1212()()0x x x x -+≠. 于是由③式可得212121212()()()()y y y y m x x x x -+=--+. ④又Q ,N ,H 三点共线,所以QN QH k k =,即1121122y y y x x x +=+. 于是由④式可得211212121121212()()12()()2PQ PHy y y y y y y m k k x x x x x x x --+⋅=⋅=⋅=---+. 而PQ PH ⊥等价于1PQ PHk k ⋅=-,即212m -=-,又0m >,得m =故存在m 2212y x +=上,对任意的0k >,都有PQ PH ⊥.5.【2012高考北京理19】(本小题共14分)已知曲线()()()22:528C m x m y m -+-=∈R .(1)若曲线C 是焦点在x 轴上的椭圆,求m 的取值范围;(2)设4m =,曲线C 与y 轴的交点为A ,B (点A 位于点B 的上方),直线4y kx =+与图2 (01)m <<图3 (1)m >图1 第21题解答图曲线C 交于不同的两点M ,N ,直线1y =与直线BM 交于点G ,求证:A ,G ,N 三点共线.5.解:(1)原曲线方程可化简得:22152x y m m +=--由题意可得:8852805802m m mm ⎧>⎪--⎪⎪>⎨-⎪⎪>⎪-⎩,解得:752m <<(2)由已知直线代入椭圆方程化简得:22(21)16240k x kx +++=,2=32(23)k ∆-,解得:232k >由韦达定理得:21621M N k x x k +=+①,22421M N x x k =+,② 设(,4)N N N x k x +,(,4)M M M x kx +,(1)G G x ,MB 方程为:62M Mkx y x x +=-,则316M M x G kx ⎛⎫ ⎪+⎝⎭,, ∴316M M x AG x k ⎛⎫=-⎪+⎝⎭,,()2N N AN x x k =+,, 欲证A G N ,,三点共线,只需证AG ,AN共线即3(2)6MN N M x x k x x k +=-+成立,化简得:(3)6()M N M N k k x x x x +=-+将①②代入易知等式成立,则A G N ,,三点共线得证。