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2022年高考數(shù)學(xué)大二輪總復(fù)習(xí) 增分策略 專題六 解析幾何 第3講 圓錐曲線的綜合問題試題

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1、2022年高考數(shù)學(xué)大二輪總復(fù)習(xí) 增分策略 專題六 解析幾何 第3講 圓錐曲線的綜合問題試題 1.(xx·福建)設(shè)P,Q分別為圓x2+(y-6)2=2和橢圓+y2=1上的點(diǎn),則P,Q兩點(diǎn)間的最大距離是(  ) A.5 B.+ C.7+ D.6 2.(xx·陜西)如圖,橢圓E:+=1(a>b>0),經(jīng)過點(diǎn)A(0,-1),且離心率為. (1)求橢圓E的方程; (2)經(jīng)過點(diǎn)(1,1),且斜率為k的直線與橢圓E交于不同的兩點(diǎn)P,Q(均異于點(diǎn)A),證明:直線AP與AQ的斜率之和為2.       1.圓錐曲線的綜合問題一般以直線和圓錐曲線的位置關(guān)系為載體,以參數(shù)

2、處理為核心,考查范圍、最值問題,定點(diǎn)、定值問題,探索性問題.2.試題解答往往要綜合應(yīng)用函數(shù)與方程、數(shù)形結(jié)合、分類討論等多種思想方法,對計(jì)算能力也有較高要求,難度較大. 熱點(diǎn)一 范圍、最值問題 圓錐曲線中的范圍、最值問題,可以轉(zhuǎn)化為函數(shù)的最值問題(以所求式子或參數(shù)為函數(shù)值),或者利用式子的幾何意義求解. 例1 (xx·重慶)如圖,橢圓+=1(a>b>0)的左、右焦點(diǎn)分別為F1、F2,過F2的直線交橢圓于P,Q兩點(diǎn),且PQ⊥PF1. (1)若|PF1|=2+,|PF2|=2-,求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程; (2)若|PQ|=λ|PF1|,且≤λ<,試確定橢圓離心率e的取值范圍.    

3、         思維升華 解決范圍問題的常用方法: (1)數(shù)形結(jié)合法:利用待求量的幾何意義,確定出極端位置后,數(shù)形結(jié)合求解. (2)構(gòu)建不等式法:利用已知或隱含的不等關(guān)系,構(gòu)建以待求量為元的不等式求解. (3)構(gòu)建函數(shù)法:先引入變量構(gòu)建以待求量為因變量的函數(shù),再求其值域. 跟蹤演練1 已知橢圓C的左,右焦點(diǎn)分別為F1,F(xiàn)2,橢圓的離心率為,且橢圓經(jīng)過點(diǎn)P(1,). (1)求橢圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程; (2)線段PQ是橢圓過點(diǎn)F2的弦,且=λ,求△PF1Q內(nèi)切圓面積最大時(shí)實(shí)數(shù)λ的值.               熱點(diǎn)

4、二 定點(diǎn)、定值問題 1.由直線方程確定定點(diǎn),若得到了直線方程的點(diǎn)斜式:y-y0=k(x-x0),則直線必過定點(diǎn)(x0,y0);若得到了直線方程的斜截式:y=kx+m,則直線必過定點(diǎn)(0,m). 2.解析幾何中的定值問題是指某些幾何量(線段的長度、圖形的面積、角的度數(shù)、直線的斜率等)的大小或某些代數(shù)表達(dá)式的值等與題目中的參數(shù)無關(guān),不依參數(shù)的變化而變化,而始終是一個(gè)確定的值. 例2 橢圓C:+=1(a>b>0)的離心率為,其左焦點(diǎn)到點(diǎn)P(2,1)的距離為. (1)求橢圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程; (2)若直線l:y=kx+m與橢圓C相交于A,B兩點(diǎn)(A,B不是左,右頂點(diǎn)),且以AB為直徑的圓過橢圓C

5、的右頂點(diǎn),求證:直線l過定點(diǎn),并求出該定點(diǎn)的坐標(biāo).         思維升華 (1)動(dòng)直線l過定點(diǎn)問題解法:設(shè)動(dòng)直線方程(斜率存在)為y=kx+t,由題設(shè)條件將t用k表示為t=mk,得y=k(x+m),故動(dòng)直線過定點(diǎn)(-m,0).(2)動(dòng)曲線C過定點(diǎn)問題解法:引入?yún)⒆兞拷⑶€C的方程,再根據(jù)其對參變量恒成立,令其系數(shù)等于零,得出定點(diǎn). 跟蹤演練2 已知直線l:y=x+,圓O:x2+y2=5,橢圓E:+=1(a>b>0)的離心率e=,直線l被圓O截得的弦長與橢圓的短軸長相等. (1)求橢圓E的方程; (2)過圓O上任意一點(diǎn)P作橢圓E的兩條切線,若切線都存在斜率,

6、求證:兩切線的斜率之積為定值.             熱點(diǎn)三 探索性問題 1.解析幾何中的探索性問題,從類型上看,主要是存在類型的相關(guān)題型,解決這類問題通常采用“肯定順推法”,將不確定性問題明朗化.其步驟為:假設(shè)滿足條件的元素(點(diǎn)、直線、曲線或參數(shù))存在,用待定系數(shù)法設(shè)出,列出關(guān)于待定系數(shù)的方程組,若方程組有實(shí)數(shù)解,則元素(點(diǎn)、直線、曲線或參數(shù))存在;否則,元素(點(diǎn)、直線、曲線或參數(shù))不存在. 2.反證法與驗(yàn)證法也是求解存在性問題常用的方法. 例3 如圖,拋物線C:y2=2px的焦點(diǎn)為F,拋物線上一定點(diǎn)Q(1,2). (1)求拋物線C的方

7、程及準(zhǔn)線l的方程; (2)過焦點(diǎn)F的直線(不經(jīng)過Q點(diǎn))與拋物線交于A,B兩點(diǎn),與準(zhǔn)線l交于點(diǎn)M,記QA,QB,QM的斜率分別為k1,k2,k3,問是否存在常數(shù)λ,使得k1+k2=λk3成立,若存在λ,求出λ的值;若不存在,說明理由.                   思維升華 解決探索性問題的注意事項(xiàng): 存在性問題,先假設(shè)存在,推證滿足條件的結(jié)論,若結(jié)論正確則存在,若結(jié)論不正確則不存在. (1)當(dāng)條件和結(jié)論不唯一時(shí),要分類討論. (2)當(dāng)給出結(jié)論而要推導(dǎo)出存在的條件時(shí),先假設(shè)成立,再推出條件. (3)當(dāng)條件和結(jié)論都不知,按

8、常規(guī)方法解題很難時(shí),要思維開放,采取另外的途徑. 跟蹤演練3 (xx·四川)如圖,橢圓E:+=1(a>b>0)的離心率是,點(diǎn)P(0,1)在短軸CD上,且·=-1. (1)求橢圓E的方程; (2)設(shè)O為坐標(biāo)原點(diǎn),過點(diǎn)P的動(dòng)直線與橢圓交于A,B兩點(diǎn).是否存在常數(shù)λ,使得·+λ·為定值?若存在,求λ的值;若不存在,請說明理由.     已知橢圓C1:+=1(a>0)與拋物線C2:y2=2ax相交于A,B兩點(diǎn),且兩曲線的焦點(diǎn)F重合. (1)求C1,C2的方程; (2)若過焦點(diǎn)F的直線l與橢圓分別交于M,Q兩點(diǎn),與拋物線分別交于P,N兩點(diǎn),是否存在斜率為k(k≠0)的直線

9、l,使得=2?若存在,求出k的值;若不存在,請說明理由.     提醒:完成作業(yè) 專題六 第3講 二輪專題強(qiáng)化練 專題六 第3講 圓錐曲線的綜合問題 A組 專題通關(guān) 1.(xx·北京西城區(qū)期末)若曲線ax2+by2=1為焦點(diǎn)在x軸上的橢圓,則實(shí)數(shù)a,b滿足(  ) A.a(chǎn)2>b2 B.< C.0

10、焦點(diǎn),過點(diǎn)F且斜率為1的直線l交拋物線于A,B兩點(diǎn),則||FA|-|FB||的值為(  ) A.4 B.8 C.8 D.16 4.設(shè)橢圓+=1(a>b>0)的離心率為e=,右焦點(diǎn)為F(c,0),方程ax2+bx-c=0的兩個(gè)實(shí)根分別為x1和x2,則點(diǎn)P(x1,x2)(  ) A.必在圓x2+y2=2內(nèi) B.必在圓x2+y2=2上 C.必在圓x2+y2=2外 D.以上三種情形都有可能 5.若點(diǎn)O和點(diǎn)F分別為橢圓+=1的中心和左焦點(diǎn),點(diǎn)P為橢圓上的任意一點(diǎn),則·的最大值為(  ) A.2 B.3 C.6 D.8 6.已知雙曲線x2-=1的左頂點(diǎn)為A1,右焦點(diǎn)為

11、F2,P為雙曲線右支上一點(diǎn),則·的最小值為_______________________________________________________________. 7.已知A(1,2),B(-1,2),動(dòng)點(diǎn)P滿足⊥.若雙曲線-=1(a>0,b>0)的漸近線與動(dòng)點(diǎn)P的軌跡沒有公共點(diǎn),則雙曲線離心率的取值范圍是________. 8.在直線y=-2上任取一點(diǎn)Q,過Q作拋物線x2=4y的切線,切點(diǎn)分別為A、B,則直線AB恒過定點(diǎn)________. 9.已知橢圓C:+=1(a>b>0)的短軸長為2,離心率為,過點(diǎn)M(2,0)的直線l與橢圓C相交于A,B兩點(diǎn),O為坐標(biāo)原點(diǎn). (1)求橢圓

12、C的方程; (2)若B點(diǎn)關(guān)于x軸的對稱點(diǎn)是N,證明:直線AN恒過一定點(diǎn). B組 能力提高 10.已知直線y=a交拋物線y=x2于A,B兩點(diǎn).若該拋物線上存在點(diǎn)C,使得∠ACB為直角,則a的取值范圍為________. 11.直線3x-4y+4=0與拋物線x2=4y和圓x2+(y-1)2=1從左到右的交點(diǎn)依次為A、B、C、D,則的值為________. 12.(xx·課標(biāo)全國Ⅱ)已知橢圓C:9x2+y2=m2(m>0),直線l不過原點(diǎn)O且不平行于坐標(biāo)軸,l與C有兩個(gè)交點(diǎn)A,B,線段AB的中點(diǎn)為M. (1)證明:直線OM的斜率與l的斜率的乘積為定值; (2)若

13、l過點(diǎn),延長線段OM與C交于點(diǎn)P,四邊形OAPB能否為平行四邊形?若能,求此時(shí)l的斜率;若不能,說明理由. 學(xué)生用書答案精析 第3講 圓錐曲線的綜合問題 高考真題體驗(yàn) 1.D [如圖所示,設(shè)以(0,6)為圓心,以r為半徑的圓的方程為x2+(y-6)2=r2(r>0),與橢圓方程+y2=1聯(lián)立得方程組,消掉x2得9y2+12y+r2-46=0. 令Δ=122-4×9(r2-46)=0, 解得r2=50,即r=5. 由題意易知P,Q兩點(diǎn)間的最大距離為r+=6, 故選D.] 2.(1)解 由題設(shè)知=,b=1, 結(jié)合a2=b2+c2,解得a=, 所以橢圓的方程為+y2

14、=1. (2)證明 由題設(shè)知,直線PQ的方程為y=k(x-1)+1(k≠2),代入+y2=1, 得(1+2k2)x2-4k(k-1)x+2k(k-2)=0,由已知Δ>0, 設(shè)P(x1,y1),Q(x2,y2),x1x2≠0, 則x1+x2=,x1x2=, 從而直線AP,AQ的斜率之和 kAP+kAQ=+=+=2k+(2-k) =2k+(2-k) =2k+(2-k)=2k-2(k-1)=2. 熱點(diǎn)分類突破 例1 解 (1)由橢圓的定義, 2a=|PF1|+|PF2|=(2+)+(2-)=4,故a=2. 設(shè)橢圓的半焦距為c,由已知PF1⊥PF2,因此 2c=|F1F2|

15、= ==2, 即c=,從而b==1. 故所求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為+y2=1. (2)如圖,由PF1⊥PQ, |PQ|=λ|PF1|,得 |QF1|==|PF1|. 由橢圓的定義,|PF1|+|PF2|=2a,|QF1|+|QF2|=2a, 進(jìn)而|PF1|+|PQ|+|QF1|=4a, 于是(1+λ+)|PF1|=4a, 解得|PF1|=, 故|PF2|=2a-|PF1|=. 由勾股定理得 |PF1|2+|PF2|2=|F1F2|2=(2c)2=4c2, 從而2+ 2=4c2, 兩邊除以4a2,得 +=e2. 若記t=1+λ+,則上式變成 e2==82+. 由

16、≤λ<,并注意到1+λ+關(guān)于λ的單調(diào)性,得3≤t<4,即<≤. 進(jìn)而<e2≤,即<e≤. 跟蹤演練1 解 (1)e==,P(1,)滿足+=1, 又a2=b2+c2,∴a2=4,b2=3, ∴橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程為+=1. (2)顯然直線PQ不與x軸重合, 當(dāng)直線PQ與x軸垂直時(shí), |PQ|=3,|F1F2|=2, =3; 當(dāng)直線PQ不與x軸垂直時(shí),設(shè)直線PQ:y=k(x-1),k≠0代入橢圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程, 整理,得(3+4k2)y2+6ky-9k2=0, Δ>0,y1+y2=,y1·y2=. =·|F1F2|·|y1-y2|=12, 令t=3+4k2,∴t>3,k2=, ∴

17、=3, ∵0<<, ∴∈(0,3), ∴當(dāng)直線PQ與x軸垂直時(shí)最大,且最大面積為3. 設(shè)△PF1Q內(nèi)切圓半徑為r, 則=(|PF1|+|QF1|+|PQ|)·r=4r≤3. 即rmax=,此時(shí)直線PQ與x軸垂直,△PF1Q內(nèi)切圓面積最大, ∴=,∴λ=1. 例2 解 (1)設(shè)橢圓方程為+=1 (a>b>0), 由e==,得a=2c,∵a2=b2+c2, ∴b2=3c2, 則橢圓方程變?yōu)椋?. 又由題意知=,解得c2=1, 故a2=4,b2=3, 即得橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為+=1. (2)設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),聯(lián)立 得(3+4k2)x2+8mkx+4(

18、m2-3)=0. 則① 又y1y2=(kx1+m)(kx2+m) =k2x1x2+mk(x1+x2)+m2 =. ∵橢圓的右頂點(diǎn)為A2(2,0),AA2⊥BA2, ∴(x1-2)(x2-2)+y1y2=0, ∴y1y2+x1x2-2(x1+x2)+4=0, ∴+++4=0, ∴7m2+16mk+4k2=0,解得m1=-2k,m2=-, 由①,得3+4k2-m2>0,② 當(dāng)m1=-2k時(shí),l的方程為y=k(x-2),直線過定點(diǎn)(2,0),與已知矛盾. 當(dāng)m2=-時(shí),l的方程為y=k,直線過定點(diǎn),且滿足②, ∴直線l過定點(diǎn),定點(diǎn)坐標(biāo)為. 跟蹤演練2 (1)解 設(shè)橢圓的半

19、焦距為c, 圓心O到直線l的距離d==, ∴b==. 由題意得∴a2=3,b2=2. ∴橢圓E的方程為+=1. (2)證明 設(shè)點(diǎn)P(x0,y0),過點(diǎn)P的橢圓E的切線l0的方程為y-y0=k(x-x0), 聯(lián)立直線l0與橢圓E的方程得 消去y得(3+2k2)x2+4k(y0-kx0)x+2(kx0-y0)2-6=0, ∴Δ=[4k(y0-kx0)]2-4(3+2k2)[2(kx0-y0)2-6]=0, 整理得,(2-x)k2+2kx0y0-(y-3)=0, 設(shè)滿足題意的橢圓E的兩條切線的斜率分別為k1,k2, 則k1·k2=-, ∵點(diǎn)P在圓O上,∴x+y=5, ∴k1

20、·k2=-=-1. ∴兩條切線的斜率之積為常數(shù)-1. 例3 解 (1)把Q(1,2)代入y2=2px,得2p=4, 所以拋物線方程為y2=4x,準(zhǔn)線l的方程為x=-1. (2)由條件可設(shè)直線AB的方程為y=k(x-1),k≠0. 由拋物線準(zhǔn)線l:x=-1, 可知M(-1,-2k). 又Q(1,2),所以k3==k+1, 即k3=k+1. 把直線AB的方程y=k(x-1),代入拋物線方程y2=4x,并整理,可得k2x2-2(k2+2)x+k2=0. 設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),由根與系數(shù)的關(guān)系,知 x1+x2=,x1x2=1. 又Q(1,2),則k1=,k2=.

21、 因?yàn)锳,F(xiàn),B共線,所以kAF=kBF=k, 即==k. 所以k1+k2=+=+-=2k-=2k+2, 即k1+k2=2k+2. 又k3=k+1,可得k1+k2=2k3. 即存在常數(shù)λ=2,使得k1+k2=λk3成立. 跟蹤演練3 解 (1)由已知,點(diǎn)C、D的坐標(biāo)分別為(0,-b),(0,b), 又點(diǎn)P的坐標(biāo)為(0,1),且·=-1, 于是解得a=2,b=, 所以橢圓E的方程為+=1. (2)當(dāng)直線AB的斜率存在時(shí),設(shè)直線AB的方程為y=kx+1,A,B的坐標(biāo)分別為(x1,y1),(x2,y2), 聯(lián)立得(2k2+1)x2+4kx-2=0, 其判別式Δ=(4k)2+

22、8(2k2+1)>0, 所以x1+x2=-,x1x2=-, 從而,·+λ· =x1x2+y1y2+λ[x1x2+(y1-1)(y2-1)] =(1+λ)(1+k2)x1x2+k(x1+x2)+1 = =--λ-2. 所以當(dāng)λ=1時(shí),--λ-2=-3, 此時(shí)·+λ·=-3為定值. 當(dāng)直線AB斜率不存在時(shí),直線AB即為直線CD, 此時(shí),·+λ·=·+·=-2-1=-3. 故存在常數(shù)λ=1,使得·+λ·為定值-3. 高考押題精練 解 (1)因?yàn)镃1,C2的焦點(diǎn)重合, 所以=, 所以a2=4. 又a>0,所以a=2. 于是橢圓C1的方程為+=1, 拋物線C2的方程為

23、y2=4x. (2)假設(shè)存在直線l使得=2, 則可設(shè)直線l的方程為y=k(x-1),P(x1,y1),Q(x2,y2),M(x3,y3),N(x4,y4). 由可得k2x2-(2k2+4)x+k2=0, 則x1+x4=,x1x4=1, 所以|PN|=·=. 由可得(3+4k2)x2-8k2x+4k2-12=0, 則x2+x3=,x2x3=, 所以|MQ|=·=. 若=2, 則=2×, 解得k=±. 故存在斜率為k=±的直線l, 使得=2. 二輪專題強(qiáng)化練答案精析 第3講 圓錐曲線的綜合問題 1.C [由ax2+by2=1,得+=1, 因?yàn)榻裹c(diǎn)在x軸上,所以>>

24、0, 所以0

25、+x=(x1+x2)2-2x1x2=+=. ∵e==,∴c=a, ∴b2=a2-c2=a2-2=a2. ∴x+x==<2. ∴P(x1,x2)在圓x2+y2=2內(nèi).] 5.C [設(shè)P(x0,y0),則 +=1,即y=3-, 又因?yàn)镕(-1,0), 所以·=x0·(x0+1)+y=x+x0+3=(x0+2)2+2, 又x0∈[-2,2],即·∈[2,6], 所以(·)max=6.] 6.-2 解析 由已知得A1(-1,0),F(xiàn)2(2,0).設(shè) P(x,y) (x≥1),則·=(-1-x,-y)·(2-x,-y)=4x2-x-5.令f(x)=4x2-x-5,則f(x)在[

26、1,+∞)上單調(diào)遞增,所以當(dāng)x=1時(shí),函數(shù)f(x)取最小值,即·取最小值,最小值為-2. 7.(1,2) 解析 設(shè)P(x,y),由題設(shè)條件, 得動(dòng)點(diǎn)P的軌跡為(x-1)(x+1)+(y-2)·(y-2)=0, 即x2+(y-2)2=1,它是以(0,2)為圓心,1為半徑的圓. 又雙曲線-=1(a>0,b>0)的漸近線方程為y=±x,即bx±ay=0, 由題意,可得>1,即>1, 所以e=<2, 又e>1,故1

27、),化簡得,y=x1x-y1,同理,在點(diǎn)B處的切線方程為y=x2x-y2.又點(diǎn)Q(t,-2)的坐標(biāo)滿足這兩個(gè)方程,代入得:-2=x1t-y1,-2=x2t-y2,則說明 A(x1,y1),B(x2,y2)都滿足方程-2=xt-y,即直線AB的方程為y-2=tx,因此直線AB恒過定點(diǎn)(0,2). 9.(1)解 由題意知b=1,e==, 得a2=2c2=2a2-2b2,故a2=2. 故所求橢圓C的方程為+y2=1. (2)證明 設(shè)直線l的方程為y=k(x-2), 則由得(1+2k2)x2-8k2x+8k2-2=0. 設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2), 則x1+x2=, x1x

28、2=. 由對稱性可知N(x2,-y2),定點(diǎn)在x軸上, 直線AN:y-y1=(x-x1). 令y=0得:x=x1-= == ==1, 故直線AN恒過定點(diǎn)(1,0). 10.[1,+∞) 解析 以AB為直徑的圓的方程為x2+(y-a)2=a, 由 得y2+(1-2a)y+a2-a=0. 即(y-a)[y-(a-1)]=0, 由已知解得a≥1. 11. 解析 由得x2-3x-4=0, ∴xA=-1,xD=4, ∴yA=,yD=4. 直線3x-4y+4=0恰過拋物線的焦點(diǎn)F(0,1), ∴|AF|=y(tǒng)A+1=,|DF|=y(tǒng)D+1=5, ∴==. 12.(1)證

29、明 設(shè)直線l:y=kx+b(k≠0,b≠0), A(x1,y1),B(x2,y2),M(xM,yM). 將y=kx+b代入9x2+y2=m2, 得(k2+9)x2+2kbx+b2-m2=0, 故xM==,yM=kxM+b=. 于是直線OM的斜率kOM==-, 即kOM·k=-9. 所以直線OM的斜率與l的斜率的乘積為定值. (2)解 四邊形OAPB能為平行四邊形. 因?yàn)橹本€l過點(diǎn),所以l不過原點(diǎn)且與C有兩個(gè)交點(diǎn)的充要條件是k>0,k≠3. 由(1)得OM的方程為y=-x. 設(shè)點(diǎn)P的橫坐標(biāo)為xP, 由得x=,即xP=. 將點(diǎn)代入l的方程得b=, 因此xM=. 四邊形OAPB為平行四邊形當(dāng)且僅當(dāng)線段AB與線段OP互相平分,即xP=2xM. 于是=2×, 解得k1=4-,k2=4+. 因?yàn)閗i>0,ki≠3,i=1,2, 所以當(dāng)l的斜率為4-或4+時(shí),四邊形OAPB為平行四邊形.

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