高中数学 直线与圆锥曲线的关系练习 新人教A版选修2-1
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用心 爱心 专心 1 直线与圆锥的位置关系 一、选择题 1.设抛物线y2=8x的准线与x轴交于点Q,若过点Q的直线l与抛物线有公共点,则直线l的斜率的取值范围是 ( )
A.[-12,12] B.[-2,2] C.[-1,1] D.[-4,4] 解析:设直线方程为y=k(x+2),与抛物线联立方程组,整理得ky2-8y+16k=0.当k=0时,直线与抛物线有一个交点.当k≠0时,由Δ=64-64k2≥0,解得-1≤k≤1.所以-1≤k≤1. 答案:C
2.设斜率为1的直线l与椭圆C:x24+y22=1相交于不同的两点A、B,则使|AB|为整数的直线l共有 ( ) A.4条 B.5条 C.6条 D.7条
解析:设直线AB的方程为y=x+b,代入椭圆C:x24+y22=1,可得3x2+4bx+2b2-4=0,由Δ=16b2-12(2b2-4)>0,可得b2<6,设A(x1,y1),B(x2,y2),则|AB|=2³(x1+x2)2-4x1x2=2³(-4b3)2-4³2b2-43=436-b2,分别取b2=154,8716,1516时,可分别得|AB|=2,1,3,此时对应的直线l有6条. 答案:C
3.已知椭圆x2a2+y2b2=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1、F2,过F1作倾斜角为30°的直线与椭圆有一个交点P,且PF2⊥x轴,则此椭圆的离心率e为 ( ) A.33 B.32 C.22 D.23 解析:在Rt△PF2F1中,∠PF1F2=30°,|F1F2|=2c,|PF1|=2|PF2|,根据椭圆的定义得|PF2|=23a,|PF1|=43a,又|PF1|2-|PF2|2=|F1F2|2,即169a2-49a2=4c2,∴e=ca=33. 答案:A 4.过抛物线y2=4x的焦点F作两条弦AB和CD,且AB⊥x轴,|CD|=2|AB|,则弦CD所在直线的方程是 ( ) A.x-y-1=0 B.x-y-1=0或x+y-1=0 C.y=2(x-1) D.y=2(x-1)或y=-2(x-1) 解析:依题意知AB为抛物线的通径,|AB|=2p=4,|CD|=2|AB|=8,显然满足条件的直线CD有两
条,验证选项B,由 y2=4x,y=x-1得:x2-6x+1=0,x1+x2=6,此时|CD|=x1+x2+p=8,符合题意.同 2
理,x+y-1=0也符合题意. 答案:B
5.已知F1、F2是双曲线x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)的两个焦点,以线段F1F2为斜边作等腰直角三角形F1MF2,如果线段MF1的中点在双曲线上,则该双曲线的离心率是 ( ) A.6+2 B.6-2 C.10+22 D.10-22 解析:记双曲线的焦距为2c.依题意知点M在y轴上,不妨设F1、F2分别是双曲线的左、右焦点,M在y轴正半轴上,则有F1(-c,0),M(0,c),线段MF1的中点坐标是(-c2,c2).又线段MF1的中点在双
曲线上,于是有(-c2)2a2-(c2)2b2=1,即c2a2-c2b2=4,c2a2-c2c2-a2=4,(e2)2-6e2+4=0,e2=3±5.又e2>1,因此e2=3+5,注意到(10+22)2=3+5,e=10+22. 答案:C 6.斜率为1的直线l与椭圆x24+y2=1相交于A、B两点,则|AB|的最大值为( )
A.2 B.455 C.4105 D.8105 解析:设直线l的方程为y=x+t,代入x24+y2=1,消去y得54x2+2tx+t2-1=0,由题意得Δ=(2t)2-5(t2-1)>0,即t2<5.弦长|AB|=42³5-t25≤4105. 答案:C 二、填空题
7.若斜率为22的直线l与椭圆x2a2+y2b2=1(a>b>0)有两个不同的交点,且这两个交点在x轴上的射影恰好是椭圆的两个焦点,则该椭圆的离心率为________.
解析:由题意易知两交点的横坐标为-c,c,纵坐标分别为-b2a,b2a,所以由b2a-(-b2a)c-(-c)=22⇒2b2=2ac=2(a2-c2),即2e2+2e-2=0,解得e=22(负根舍去).
答案:22 8.已知直线l与抛物线y2=8x交于A、B两点,且l经过抛物线的焦点F,A点的坐标为(8,8),则线段AB的中点到准线的距离是 ________.
解析:由y2=8x知2p=8,p=4. 用心 爱心 专心 3
设B点坐标为(xB,yB),由AB直线过焦点F, ∴直线AB方程为y=43(x-2), 把点B(xB,yB)代入上式得: yB=43(xB-2)=43(y2B8-2),
解得yB=-2,∴xB=12,
∴线段AB中点到准线的距离为8+122+2=254. 答案:254 9.已知抛物线y2=2px(p>0)上一点M(1,m)到其焦点的距离为5,双曲线x2-y2a=1的左顶点为A,若双曲线的一条渐近线与直线AM垂直,则实数a=________. 解析:根据抛物线的焦半径公式得1+p2=5,p=8.不妨取M(1,4),则AM的斜率为2,由已知得-a
³2=-1,故a=14. 答案:14 三、解答题 10.已知椭圆x2a2+y2b2=1(a>b>0)的一个顶点为A(0,1),且它的离心率与双曲线x23-y2=1的离心率互为倒数. (1)求椭圆的方程;
(2)过点A且斜率为k的直线l与椭圆相交于A、B两点,点M在椭圆上,且满足OM=12OA+32OB,求k的值. 解:(1)∵双曲线x23-y2=1的离心率为233,
∴椭圆的离心率为32. 又∵b=1,∴a=2. ∴椭圆的方程为x24+y2=1. (2)设直线l的方程为y=kx+1,A(x1,y1),B(x2,y2),M(m,n). 4
由 y=kx+1,x24+y2=1, 得(1+4k2)x2+8kx=0, ∴x1+x2=-8k1+4k2,x1²x2=0. ∵OM=12OA+32OB, ∴m=12(x1+3x2),n=12(y1+3y2), ∵点M在椭圆上,∴m2+4n2=4, ∴14(x1+3x2)2+(y1+3y2)2
=14[(x21+4y21)+3(x22+4y22)+23x1x2+83y1y2] =14[4+12+83y1y2]=4. ∴y1y2=0, ∴(kx1+1)(kx2+1)=k2x1x2+k(x1+x2)+1
=k²(-8k1+4k2)+1=0,
即k2=14,∴k=±12. 此时Δ=(8k)2-4(1+4k2)³0=64k2=16>0 ∴k的值为±12.
11.椭圆x2a2+y2b2=1(a>b>0)的长轴为短轴的3倍,直线y=x与椭圆交于A、B两点,C为椭圆的右顶点,OA²OC=32.
(1)求椭圆的方程; (2)若椭圆上两点E、F使OE+OF=λOA,λ∈(0,2),求△OEF面积的最大值. 解:(1)根据题意,a=3b,C(a,0),
设A(t,t),则t>0,t2a2+t2b2=1.
解得t2=a2b2a2+b2=34b2,即t=32b, ∴OA=(32b,32b),OC=(a,0), 用心 爱心 专心 5
OA²OC=32ab=323b2=32,
∴b=1,a=3, ∴椭圆方程为x23+y2=1. (2)设E(x1,y1),F(x2, y2),EF中点为M(x0,y0), ∵OE+OF=λOA,
∴ 2x0=x1+x2=32λ,2y0=y1+y2=32λ,
∵E、F在椭圆上,则 x213+y21=1,①x223+y22=1,② 由①-②得x21-x223+y21-y22=0, ∴kEF=y1-y2x1-x2=-13³x1+x2y1+y2=-13, ∴直线EF的方程为y-34λ=-13(x-34λ), 即x=-3y+3λ,代入x23+y2=1, 整理得4y2-23λy+λ2-1=0, ∴y1+y2=32λ,y1y2=λ2-14, ∴|EF|=(x1-x2)2+(y1-y2)2=10|y1-y2| =10²3λ2-4(λ2-1)2=10²4-λ22,
又∵原点O(0,0)到直线EF的距离为h=3λ10, ∴S△OEF=12|EF|h=3λ4-λ24 = 34λ2(4-λ2)≤ 34³λ2+4-λ22=32, 当λ=2时等号成立,所以△OEF面积的最大值为32. 12.已知中心在原点的双曲线C的右焦点为(2,0),右顶点为(3,0). 6
(1)求双曲线C的方程; (2)若直线y=kx+m(k≠0,m≠0)与双曲线C交于不同的两点M、N,且线段MN的垂直平分线过点A(0,-1),求实数m的取值范围.
解析:(1)设双曲线方程为x2a2-y2b2=1(a>0,b>0). 由已知a=3,c=2,又a2+b2=c2,得b2=1. 故双曲线C的方程为x23-y2=1.
(2)联立 y=kx+m,x23-y2=1. 整理得(1-3k2)x2-6kmx-3m2-3=0. ∵直线与双曲线有两个不同的交点,
∴ 1-3k2≠0,Δ=12(m2+1-3k2)>0. 可得m2>3k2-1.① 设M(x1,y1),N(x2,y2),MN的中点为B(x0,y0).
则x1+x2=6km1-3k2,x0=x1+x22=3km1-3k2,
y0=kx0+m=m1-3k2,
由题意,AB⊥MN,
∴kAB=m1-3k2+13km1-3k2=-1k(k≠0,m≠0) 整理得3k2=4m+1.② 将②代入①,得m2-4m>0, ∴m<0或m>4. ∴m的取值范围是(-∞,0)∪(4,+∞).