高考数学压轴专题新备战高考《平面解析几何》经典测试题及答案
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数学《平面解析几何》复习资料一、选择题1.已知平面向量,,a b c r r r满足()()2,21a b a b a c b c ==⋅=-⋅-=r r r r r r r r ,则b c -r r 的最小值为( )A .2B .2C .2-D .12【答案】A 【解析】 【分析】根据题意,易知a r 与b r的夹角为60︒,设(=1a r ,()20b =,r ,(),c x y =r ,由()()21a c b c -⋅-=r r r r ,可得221202x y x +-+=,所以原问题等价于,圆221202x y x +-+=上一动点与点()20,之间距离的最小值, 利用圆心和点()20,的距离与半径的差,即可求出结果. 【详解】因为2a b a b ==⋅=r r r r ,所以a r 与b r 的夹角为60︒,设(=1a r ,()20b =,r ,(),c x y =r,因为()()21a c b c -⋅-=r r r r ,所以221202x y x +-+=,又b c -=r r所以原问题等价于,圆221202x y x +-+=上一动点与点()20,之间距离的最小值,又圆221202x y x +-+=的圆心坐标为1⎛ ⎝⎭,所以点()20,与圆221202x y x +-+=上一动点距离的最小值为22=. 故选:A. 【点睛】本题考查向量的模的最值的求法,考查向量的数量积的坐标表示,考查学生的转换思想和运算能力,属于中档题.2.已知抛物线x 2=16y 的焦点为F ,双曲线22145x y -=的左、右焦点分别为F 1、F 2,点P是双曲线右支上一点,则|PF|+|PF 1|的最小值为( ) A .5 B .7C .9D .11【答案】C 【解析】 【分析】由题意并结合双曲线的定义可得1222(4)44PF PF PF PF PF PF FF +=++=++≥+,然后根据两点间的距离公式可得所求最小值. 【详解】由题意得抛物线216x y =的焦点为()0,4F ,双曲线22145x y -=的左、右焦点分别为()()123,0,3,0F F -.∵点P 是双曲线右支上一点, ∴124PF PF =+.∴1222(4)44549PF PF PF PF PF PF FF +=++=++≥+=+=,当且仅当2,,F P F 三点共线时等号成立,∴1PF PF +的最小值为9. 故选C . 【点睛】解答本题的关键是认真分析题意,然后结合图形借助数形结合的方法求解.另外在解题中注意利用双曲线的定义将所求问题进行转化,考查分析理解能力和解决问题的能力,属于基础题.3.已知抛物线C :212y x =的焦点为F ,A 为C 上一点且在第一象限,以F 为圆心,FA 为半径的圆交C 的准线于B ,D 两点,且A ,F ,B 三点共线,则AF =( )A .16B .10C .12D .8【答案】C 【解析】 【分析】根据题意可知AD BD ⊥,利用抛物线的定义,可得30ABD ∠=︒,所以||||2612AF BF ==⨯=.【详解】解:因为A ,F ,B 三点共线,所以AB 为圆F 的直径,AD BD ⊥. 由抛物线定义知1||||||2AD AF AB ==,所以30ABD ∠=︒.因为F 到准线的距离为6, 所以||||2612AF BF ==⨯=. 故选:C .【点睛】本题考查抛物线的性质,抛物线的定义,考查转化思想,属于中档题.4.抛物线y 2=8x 的焦点为F ,设A ,B 是抛物线上的两个动点, 233AF BF +=, 则∠AFB 的最大值为( ) A .3π B .34π C .56π D .23π 【答案】D 【解析】 【分析】设|AF |=m ,|BF |=n ,再利用基本不等式求解mn 的取值范围,再利用余弦定理求解即可. 【详解】设|AF |=m ,|BF |=n , ∵233AF BF +=, 2323AB mn ≥∴213mn AB ≤,在△AFB 中,由余弦定理得22222()2cos 22m n ABm n mn ABAFB mnmn+-+--∠==212213222AB mnmn mn mn mn --=≥=-∴∠AFB 的最大值为23π. 故选:D 【点睛】本题主要考查了抛物线的焦半径运用,同时也考查了解三角形与基本不等式的混合运用,属于中等题型.5.如图,O 是坐标原点,过(,0)E p 的直线分别交抛物线22(0)y px p =>于A 、B 两点,直线BO 与过点A 平行于x 轴的直线相交于点M ,过点M 与此抛物线相切的直线与直线x p =相交于点N .则22||ME NE -=( )A .2pB .2pC .22pD .24p【答案】C 【解析】 【分析】过E (p ,0)的直线分别交抛物线y 2=2px (p >0)于A 、B 两点,不妨设直线AB 为x =p ,分别求出M ,N 的坐标,即可求出答案. 【详解】过E (p ,0)的直线分别交抛物线y 2=2px (p >0)于A 、B ,两点为任意的,不妨设直线AB 为x =p ,由2y 2pxx p ⎧=⎨=⎩,解得y =2p ,则A (p 2p ),B (p 2p ),∵直线BM 的方程为y 2x ,直线AM 的方程为y =2x , 解得M (﹣p 2p ),∴|ME |2=(2p )2+2p 2=6p 2, 设过点M 与此抛物线相切的直线为y 2p =k (x +p ),由()2y 2y+2=k px x p ⎧=⎪⎨+⎪⎩,消x 整理可得ky 2﹣2py ﹣2p +2p 2k =0, ∴△=4p 2﹣4k (﹣2p +2p 2k )=0,解得k,∴过点M与此抛物线相切的直线为yp=2(x+p),由()=2x px p=⎧⎪⎨+⎪⎩,解得N(p,2p),∴|NE|2=4p2,∴|ME|2﹣|NE|2=6p2﹣4p2=2p2,故选C.【点睛】本题考查了直线和抛物线位置关系,以及直线和直线的交点坐标问题,属于难题.6.已知直线()()():21110l k x k y k R++++=∈与圆()()221225x y-+-=交于A,B两点,则弦长AB的取值范围是()A.[]4,10B.[]3,5C.[]8,10D.[]6,10【答案】D【解析】【分析】由直线()()21110k x k y++++=,得出直线恒过定点()1,2P-,再结合直线与圆的位置关系,即可求解.【详解】由直线()()():21110l k x k y k R++++=∈,可得()210k x y x y++++=,又由2010x yx y+=⎧⎨++=⎩,解得12xy=⎧⎨=-⎩,即直线恒过定点()1,2P-,圆心()1,2C,当CP l⊥时弦长最短,此时2222ABCP r⎛⎫+=⎪⎝⎭,解得min6AB=,再由l经过圆心时弦长最长为直径210r=,所以弦长AB的取值范围是[]6,10.故选:D.【点睛】本题主要考查了直线系方程的应用,以及直线与圆的位置关系的应用,其中解答中熟练利用直线的方程,得出直线恒过定点,再结合直线与圆的位置关系求解是解答的关键,着重考查了分析问题和解答问题的能力,属于中档试题.7.在平面直角坐标系中,已知双曲线的中心在原点,焦点在轴上,实轴长为8,离心率为,则它的渐近线的方程为( ) A . B .C .D .【答案】D 【解析】试题分析:渐近线的方程为,而,因此渐近线的方程为,选D.考点:双曲线渐近线8.若点O 和点F 分别为椭圆22143x y +=的中心和左焦点,点P 为椭圆上的任意一点,则OP FP →→g 的最大值为( )A .4B .5C .6D .7【答案】C 【解析】 【分析】设(),P x y ,由数量积的运算及点P 在椭圆上,可把OP FP ⋅u u u r u u u r表示成为x 的二次函数,根据二次函数性质可求出其最大值. 【详解】设(),P x y ,()()1,0,0,0F O -,则()(),,+1,OP x y FP x y ==u u u r u u u r,则 22OP FP x x y ⋅=++u u u r u u u r,因为点P 为椭圆上,所以有:22143x y +=即22334y x =-, 所以()222223132244x x y x x x FP x OP =++=⋅++-=++u u u r u u u r又因为22x -≤≤,所以当2x =时,OP FP ⋅u u u r u u u r的最大值为6 故选:C 【点睛】本题考查了数量积的坐标运算,求二次函数的最大值,属于一般题.9.已知抛物线2:6C x y =的焦点为F 直线l 与抛物线C 交于,A B 两点,若AB 中点的纵坐标为5,则||||AF BF +=( ) A .8 B .11 C .13 D .16【答案】C 【解析】 【分析】设点A 、B 的坐标,利用线段AB 中点纵坐标公式和抛物线的定义,求得12y y +的值,即可得结果; 【详解】抛物线2:6C x y =中p =3, 设点A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),由抛物线定义可得:|AF |+|BF |=y 1+ y 2+p =y 1+ y 2+3, 又线段AB 中点M 的横坐标为122y y +=5, ∴12y y +=10, ∴|AF |+|BF |=13; 故选:C . 【点睛】本题考查了抛物线的定义的应用及中点坐标公式,是中档题.10.已知,A B 两点均在焦点为F 的抛物线()220y px p =>上,若4AF BF +=,线段AB 的中点到直线2px =的距离为1,则p 的值为 ( ) A .1 B .1或3C .2D .2或6【答案】B 【解析】4AF BF +=1212442422p px x x x p x p ⇒+++=⇒+=-⇒=-中 因为线段AB 的中点到直线2px =的距离为1,所以121132px p p -=∴-=⇒=中或 ,选B. 点睛:1.凡涉及抛物线上的点到焦点距离时,一般运用定义转化为到准线距离处理. 2.若00(,)P x y 为抛物线22(0)y px p =>上一点,由定义易得02pPF x =+;若过焦点的弦AB AB 的端点坐标为1122(,),(,)A x y B x y ,则弦长为1212,AB x x p x x =+++可由根与系数的关系整体求出;若遇到其他标准方程,则焦半径或焦点弦长公式可由数形结合的方法类似地得到.11.已知P 是双曲线2221(0)8x y a a -=>上一点,12,F F 为左、右焦点,且19PF =,则“4a =”是“217PF =”的( ) A .充分而不必要条件 B .必要而不充分条件 C .充分必要条件 D .既不充分也不必要条件【答案】B 【解析】 【分析】化简得到229PF a =+或292PF a =-,故当4a =时,217PF =或21PF =;当217PF =时,4a =,得到答案.【详解】P 是双曲线2221(0)8x y a a -=>上一点,12,F F 为左、右焦点,且19PF =, 则229PF a =+或292PF a =-,当4a =时,217PF =或21PF =;当217PF =时,4a =. 故“4a =”是“217PF =”的必要不充分条件. 故选:B . 【点睛】本题考查了必要不充分条件,意在考查学生的推断能力.12.在圆M :224410x y x y +---=中,过点(0,1)E 的最长弦和最短弦分别为AC 和BD ,则四边形ABCD 的面积为( )A .6B .12C .24D .36【答案】B 【解析】 【分析】先将圆M 的方程化为标准方程,得到其圆心坐标与半径,再结合直线与圆的位置关系可得AC 、BD 的值,进而求出答案.【详解】圆M 的标准方程为:22(2)(2)9x y -+-=,其圆心为(2,2)M ,半径3r =, 过点E 最长的弦长是直径,故6AC =,最短的弦是与ME 垂直的弦,又ME ==所以122BD ===,即4BD =,所以四边形的面积11641222S AC BD =⋅⋅=⨯⨯=, 故选:B. 【点睛】本题考查直线与圆相交的性质,解题关键是明确AC 和BD 的位置关系,难度不大.13.设P 为椭圆C :22x y 173+=上一动点,1F ,2F 分别为左、右焦点,延长1FP 至点Q ,使得2PQ PF =,则动点Q 的轨迹方程为( )A .22(x 2)y 28-+=B .22(x 2)y 7++=C .22(x 2)y 28++=D .22(x 2)y 7-+= 【答案】C 【解析】 【分析】推导出12PF PF 2a +==2PQ PF =,从而11PFPQ FQ +==Q 的轨迹为圆,由此能求出动点Q 的轨迹方程. 【详解】P Q 为椭圆C :22x y 173+=上一动点,1F ,2F 分别为左、右焦点, 延长1FP 至点Q ,使得2PQ PF =,12PF PF 2a ∴+==2PQ PF =,11PF PQ FQ ∴+==, Q ∴的轨迹是以()1F 2,0-为圆心,为半径的圆, ∴动点Q 的轨迹方程为22(x 2)y 28++=.故选:C . 【点睛】本题考查动点的轨迹方程的求法,考查椭圆的定义、圆的标准方程等基础知识,考查运算求解能力,是中档题.14.已知曲线()2222:100x y C a b a b-=>,>的左、右焦点分别为12,,F F O 为坐标原点,P是双曲线在第一象限上的点,MO OP =u u u u v u u u v,直线2PF 交双曲线C 于另一点N ,若122PF PF =,且2120MF N ∠=︒则双曲线C 的离心率为( )A .3BCD【答案】B 【解析】 【分析】由题意结合双曲线的定义可得124,2PF a PF a == ,在三角形12PF F 中,由余弦定理可得2224208c a a =+,据此计算双曲线的离心率即可. 【详解】由题意,122PF PF =,由双曲线的定义可得,122PF PF a -= ,可得124,2PF a PF a == ,由四边形12PF MF 为平行四边形,又2120MF N ∠=︒,可得12120F PF ∠=︒, 在三角形12PF F 中,由余弦定理可得2224164242cos120c a a a a =+-⋅⋅⋅︒ , 即有2224208c a a =+,即227c a =,可得7c a =,即7ce a==.【点睛】双曲线的离心率是双曲线最重要的几何性质,求双曲线的离心率(或离心率的取值范围),常见有两种方法: ①求出a ,c ,代入公式c e a=; ②只需要根据一个条件得到关于a ,b ,c 的齐次式,结合b 2=c 2-a 2转化为a ,c 的齐次式,然后等式(不等式)两边分别除以a 或a 2转化为关于e 的方程(不等式),解方程(不等式)即可得e (e 的取值范围).15.已知点M 是抛物线24x y =上的一动点,F 为抛物线的焦点,A 是圆C :22(1)(4)1x y -+-=上一动点,则||||MA MF +的最小值为( )A .3B .4C .5D .6【答案】B 【解析】 【分析】根据抛物线定义和三角形三边关系可知当,,M A P 三点共线时,MA MF +的值最小,根据圆的性质可知最小值为CP r -;根据抛物线方程和圆的方程可求得CP ,从而得到所求的最值.【详解】如图所示,利用抛物线的定义知:MP MF = 当,,M A P 三点共线时,MA MF +的值最小,且最小值为1CP r CP -=- Q 抛物线的准线方程:1y =-,()1,4C415CP ∴=+= ()min 514MA MF ∴+=-=本题正确选项:B 【点睛】本题考查线段距离之和的最值的求解,涉及到抛物线定义、圆的性质的应用,关键是能够找到取得最值时的点的位置,从而利用抛物线和圆的性质来进行求解.16.点为椭圆的一个焦点,若椭圆上存在点使(为坐标原点)为正三角形,则椭圆的离心率为( )A .B .C .D .【答案】B【解析】【分析】为正三角形,点在椭圆上,代入椭圆方程,计算得到.【详解】由题意,可设椭圆的焦点坐标为, 因为为正三角形,则点在椭圆上, 代入得,即, 得,解得, 故选B .【点睛】本题考查了椭圆离心率的计算,意在考查学生的计算能力.17.若圆1C :2224100x y mx ny +---=(m ,0n >)始终平分圆2C :()()22112x y +++=的周长,则12m n +的最小值为( ) A .92B .9C .6D .3 【答案】D【解析】【分析】把两圆的方程相减,得到两圆的公共弦所在的直线l 的方程,由题意知圆2C 的圆心在直线l 上,可得()123,213m n m n +=∴+=,再利用基本不等式可求最小值. 【详解】 把圆2C :()()22112x y +++=化为一般式,得22220x y x y +++=, 又圆1C :2224100x y mx ny +---=(m ,0n >),两圆的方程相减,可得两圆的公共弦所在的直线l 的方程:()()12150m x n y ++++=. Q 圆1C 始终平分圆2C 的周长,∴圆心()21,1C --在直线l 上,()()12150m n ∴-+-++=,即()123,213m n m n +=∴+=. ()112225331212121n m m n m n m n m n m n ⎛⎫⎛⎫∴+=+⨯=+⨯ ⎪ ⎪⎝⎭⎛⎫+=++ ⎪⎝⎝⎭⎭()115522333⎛≥+=+⨯= ⎝. 当且仅当2322m n n m mn +=⎧⎪⎨=⎪⎩即1m n ==时,等号成立. 12m n∴+的最小值为3. 故选:D .【点睛】本题考查两圆的位置关系,考查基本不等式,属于中档题.18.倾斜角为45︒的直线与双曲线22214x y b-=交于不同的两点P 、Q ,且点P 、Q 在x 轴上的投影恰好为双曲线的两个焦点,则该双曲线的焦距为( )A.2 B.2 C1 D1【答案】B【解析】【分析】方法一;由双曲线的对称性可知直线过原点,可得2Rt QOF △为等腰三角形且245QOF ∠=︒,根据勾股定理及双曲线的定义可得:1c =.方法二:等腰2Rt QOF △中,可得22b QF a=,且2b c a =.又根据222b a c =-,联立可解得1c =. 【详解】方法一;由双曲线的对称性可知直线过原点,在等腰2Rt QOF △中,245QOF ∠=︒,则122F F c =,2QF c =,1QF =. 由双曲线的定义可得:122QF QF a-=,41c c -==,,故22c =.方法二:等腰2Rt QOF △中,22b QF a=, ∴2b c a=. 又222b a c =-,∴2240c c --=,得1c =.∴22c =.故选:B .【点睛】本题考查双曲线的性质,解题关键是将题目条件进行转化,建立等量关系求解,属于中等题.19.已知抛物线2:2(0)C x py p =>的焦点为F ,C 的准线与对称轴交于点H ,直线2p y =-与C 交于A ,B 两点,若||AH =||AF =( ) A .3B .83C .2D .4【答案】C【解析】【分析】注意到直线2p y =-过点H ,利用||||AM AH =tan AHM ∠=||3AH =,可得||2AM =,再利用抛物线的定义即可得到答案.【详解】连接AF ,如图,过A 作准线的垂线,垂足为M ,易知点0,,0,22p p F H ⎛⎫⎛⎫- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭.易知直线32p y x =-过点H ,tan 3,3AHM AHM π∠=∠=,则||3,||AM AH =又43||3AH =, 所以||2AM =,由抛物线的定义可得||AF =||2AM =.故选:C.【点睛】本题考查直线与抛物线的位置关系,涉及到利用抛物线的定义求焦半径,考查学生转化与化归的思想,是一道中档题.20.当点P 在圆221x y +=上变动时,它与定点(3,0)Q 的连结线段PQ 的中点的轨迹方程是( )A .22(3)4x y ++=B .22(23)41x y -+=C .22(3)1x y -+=D .22(23)41x y ++= 【答案】B【解析】【分析】根据已知条件可设()00,P x y ,线段PQ 的中点为(),M x y ,再利用中点坐标公式可得到0023,2x x y y =-=,再代入圆的方程221x y +=即可得到线段PQ 的中点的轨迹方程.【详解】设()00,P x y ,线段PQ 的中点为(),M x y ,(如图)则00322x x y y +⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩即00232x x y y =-⎧⎨=⎩, Q 点()00,P x y 在圆221x y +=上变动,即22001x y += ()()222321x y ∴-+=即()222341x y -+= 故选:B【点睛】本题考查了中点坐标公式,动点轨迹方程求法,属于一般题.。