专题32 圆锥曲线中的轨迹问题-备战2024年新高考数学之圆锥曲线专项高分突破(新高考专用)
展开一、单选题:本大题共8小题,每个小题5分,共40分.在每小题给出的选项中,只有一项是符合题目要求的.
1.设满足:,则点的轨迹为( )
A.圆B.椭圆C.线段D.不存在
【解析】∵表示为到定点的距离之和为5,即,∴点的轨迹为椭圆.故选:B.
2.已知点F1(,0),F2(5,0),动点P满足|PF1|-|PF2|=2a,当a为3和5时,点P的轨迹分别是( )
A.双曲线的右支B.双曲线和一条射线C.双曲线的一支和一条直线D.双曲线的一支和一条射线
【解析】依题意得,
当时,,且,点P的轨迹为双曲线的右支;
当时,,故点P的轨迹为一条射线.故选:D.
3.若动点P到定点的距离与到直线的距离相等,则点P的轨迹是( )
A.抛物线B.线段C.直线D.射线
【解析】动点满足抛物线定义,则其轨迹为抛物线.故选:A.
4.已知,,为坐标原点,动点满足,其中、,且,则动点的轨迹是( )
A.焦距为的椭圆B.焦距为的椭圆
C.焦距为的双曲线D.焦距为的双曲线
【解析】设动点,因为点满足,其中、,
且,所以,所以,,
所以,,所以,
即,表示焦距为的双曲线.故选:D
5.已知A,B为平面内两定点,过该平面内动点M作直线AB的垂线,垂足为N.若,则动点M的轨迹是( )
A.圆B.椭圆C.抛物线D.双曲线
【解析】解:建立以所在的直线为x轴,以线段的中垂线为y轴的直角坐标系,
设,,,设M的坐标为,由题意可得,
则,,,
所以,,
由,可得,
整理可得:,所以,,故动点M的轨迹是双曲线.
故选:D.
6.已知圆与圆,圆与圆均相切,则圆的圆心的轨迹中包含了哪条曲线( )
A.圆B.椭圆C.双曲线D.抛物线
【解析】由圆可得,圆心,半径;
由圆可得,圆心,半径.
又,且,
所以两圆内含,又.
设圆的半径为.由题意结合图象可得,圆应与圆外切,与圆内切.
则有,所以,
根据椭圆的定义可得,圆的圆心的轨迹为椭圆.故选:B.
7.正方体中,是棱的中点,是底面内一动点,且、与底面所成角相等,则动点的轨迹为( )
A.圆的一部分B.直线的一部分C.椭圆的一部分D.双曲线的一部分
【解析】正方体如图所示,连接,,
由底面,底面,
可得、分别为直线、与底面所成的角,
由,可得,由,.
在平面内,以为原点,为轴,为轴,建立如图所示的平面直角坐标系,
设正方体棱长为,则,,设,
由,则,
化简得,动点的轨迹是以为圆心,为半径的圆位于正方形内的部分.
故选:A
8.如图,直三棱柱的所有棱长均相等,P是侧面内一点,若点P到平面的距离,则点P的轨迹是( )
A.圆的一部分B.椭圆的一部分
C.双曲线的一部分D.抛物线的一部分
【解析】如图,作,做,连接.
因几何体为直三棱柱,则平面,又平面,
则,又平面,平面,
,则平面.又由题可得平面,则.
因,,则.又平面EPD,平面EPD,,
平面,平面,,
则平面EPD平面.因平面平面EPD,平面平面,则.
故,结合平面,平面,可得
,则.又,则.
由题又有,结合,则,即为点P到直线距离.故点P到定点距离等于点P到直线距离,则点P轨迹为抛物线的一部分.故选:D
二、多选题:本大题共4小题,每个小题5分,共20分.在每小题给出的选项中,只有一项或者多项是符合题目要求的.
9.已知平面直角坐标系中,点、,点为平面内一动点,且,则下列说法准确的是( )
A.当时,点的轨迹为一直线
B.当时,点的轨迹为一射线
C.当时,点的轨迹不存在
D.当时,点的轨迹是双曲线
【解析】对于A选项,当时,,则点的轨迹为线段的垂直平分线,A对;
对于B选项,当时,,则点的轨迹是一条射线,
且射线的端点为,方向为轴的正方向,B对;
对于C选项,当时,,则点的轨迹是一条射线,
且射线的端点为,方向为轴的负方向,C错;
对于D选项,当时,,且,
所以,点的轨迹是以点、为左、右焦点的双曲线的右支,D错.
故选:AB.
10.关于、的方程表示的轨迹可以是( )
A.椭圆B.双曲线C.直线D.抛物线
【解析】当时,该方程表示的轨迹是直线;
当时,该方程表示的轨迹是直线;
当且时,原方程可化为.
当或时,,该方程表示的轨迹是双曲线;
当,又,则,此时方程为,该方程表示圆;
综上所述,方程所表示的曲线不可能是椭圆或抛物线.故选:BC.
11.以下关于圆锥曲线的说法,不正确的是( )
A.设A,B为两个定点,k为非零常数,,则动点P的轨迹为双曲线
B.过定圆O上一定点A作圆的动弦AB,O为坐标原点,若,则动点P的轨迹为椭圆
C.过点作直线,使它与抛物线有且仅有一个公共点,这样的直线有2条
D.若曲线C:为双曲线,则或
【解析】对于A,根据双曲线的定义,当时,,则动点P的轨迹是双曲线,当或时轨迹不存在,当时,P点的轨迹是两条射线,A错误;
对于B,如图:
不妨设圆O的半径为r,,圆O的方程为,,
显然根据条件P是AB的中点,,,
点的轨迹是以为圆心,为半径的圆,B错误;
对于C,如图:
过点 可以做出三条与抛物线只有一个交点的直线,其中,MA和MO是过M点的两条切线,MB是平行与x轴的直线,C错误;
对于D,显然方程表示双曲线的充分必要条件是,即或,D正确;
故选:ABC.
12.下列命题中正确的是( )
A.若平面内两定点,则满足的动点的轨迹为椭圆
B.双曲线与直线有且只有一个公共点
C.若方程表示焦点在轴上的双曲线,则
D.过椭圆一焦点作椭圆的动弦,则弦的中点的轨迹为椭圆
【解析】对于A,根据椭圆定义,若平面内两定点,则满足且
的动点的轨迹为椭圆,故A错误;
对于B,由得,所以双曲线与直线有且只有一个公共点,故B正确;
对于C,若方程表示焦点在轴上的双曲线,则,方程组无解,故C错误;
对于D,不妨设椭圆方程为,,
则,弦的中点为,当直线与轴不垂直时,设弦方程为,
与椭圆方程联立可得,
所以动弦的中点横坐标为,中点纵坐标为,
所以,可得,代入可得,当直线与轴垂直时,弦的中点为在上,综上弦的中点的轨迹为椭圆,故D正确.
故选:BD.
三、填空题:本大题共4小题,每小题5分,共20分.把答案填在答题卡中的横线上.
13.已知点A,B,P是平面内的一个动点,直线PA与PB的斜率之积是,则动点P的轨迹C的方程为 .
【解析】设,由,
整理得,故动点P的轨迹C的方程为,
14.折纸是很多人喜爱的游戏,通过自己动手折纸,可以激发和培养审美情趣,锻炼双手,开发智力,提高实践技能.一张圆形纸片的半径为,圆心到定点的距离为,在圆周上任取一点,将圆形纸片折起,使得与重合,折痕记为直线,直线与直线的交点为.将此操作多次重复,则点的轨迹
是 (填“圆”、“椭圆”、“双曲线”、“抛物线”)
【解析】在圆周上任取一点,将圆形纸片折起,使得与重合,折痕记为直线,
直线与直线的交点为,则,
由题意可知,圆的半径为,且,
所以,,
所以,点的轨迹为椭圆.
15.已知点为上的动点,点满足.则点的轨迹的方程为 ;
【解析】设,则
又由有,则,又在椭圆上,
所以,,所以,,即点的轨迹的方程为
16.已知点到定点的距离比它到x轴的距离大.则点P的轨迹C的方程为 ;
【解析】依题意,得,即①,
则,两边平方得,
则②,
两边平方得,
整理得,即,可得或,
当时,②转化为,所以,
此时①转化为,所以,
所以点的轨迹的方程为或.
四、解答题:本大题共6小题,共70分.解答应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤.
17.已知动点到原点的距离与它到点的距离之比为,记动点M的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程;
(2)直线与曲线交于E,F两点,求的取值范围(O为坐标原点)
【解析】(1)由已知,化简得,化为.
所以曲线的方程为:;
(2)设,,
联立直线与圆的方程,,消去,得,
∴,,由解得,
则,,
∴,
∴,∴,
∴,.
18.如图所示,以原点为圆心,分别以2和1为半径作两个同心圆,设为大圆上任意一点,连接交小圆于点,设,过点分别作轴,轴的垂线,两垂线交于点.
(1)求动点的轨迹的方程;
(2)点分别是轨迹上两点,且,求面积的取值范围.
【解析】(1)因为,所以,
设,则(是参数),消去得,
即曲线的方程为;
(2),,当直线或的斜率不存在时,易得,
当直线和的斜率都存在时,设,则,
由得,,
同理可得
,令
故.
19.在平面直角坐标系中,点到点的距离比它到轴的距离多1,记点的轨迹为.
(1)求轨迹为的方程
(2)设斜率为的直线过定点,求直线与轨迹恰好有一个公共点时的相应取值范围.
【解析】(1)设是轨迹上的任意一点,
因为点到点的距离比它到的距离多,可得,
即,整理得,
所以点的轨迹的方程为.
(2)在点轨迹中,记,
因为斜率的直线过定点,不妨设直线的方程为,
联立方程组,整理得,
当时,,此时,可得直线与轨迹恰好有一个公共点;
当时,可得,不妨设直线与轴的交点为,
令,解得,
若直线与轨迹恰好有一个公共点,则满足,解得或,
综上,当时,直线与轨迹恰好有一个公共点.
20.已知圆,动点在轴的右侧,到轴的距离比它到的圆心的距离小1.
(1)求动点的轨迹的方程;
(2)过圆心作直线与轨迹和圆交于四个点,自上而下依次为A,M,N,B,若,求及直线的方程.
【解析】(1)化为,可得半径,圆心,
因为动点在轴的右侧,到轴的距离比它到的圆心的距离小1,
所以点到定点的距离与到定直线的距离相等,
由抛物线的定义得的轨迹方程为;
(2)如图所示:
由圆的半径为1,可得,
又,,
当直线的斜率为时,直线与抛物线只有1个交点,不合题意;
所以直线的斜率不为,可设直线,联立,
恒成立,,因为,
所以,解得,
所以直线的方程为.
21.在平面直角坐标系中,已知两定点,,M是平面内一动点,自M作MN垂直于AB,垂足N介于A和B之间,且.
(1)求动点M的轨迹;
(2)设过的直线交曲线于C,D两点,Q为平面上一动点,直线QC,QD,QP的斜率分别为,,,且满足.问:动点Q是否在某一定直线上?若在,求出该定直线的方程;若不在,请说明理由.
【解析】(1)设,则,由题意知-4<x<4.
∵,∴,即,故动点M的轨迹为.
(2)存在满足题意的Q,在定直线y=8(x≠0)上.理由如下:
当直线CD的斜率存在时,设直线CD的方程为y=kx+1.
设,,,则,,,由此知.
将y=kx+1代入,得,于是
,.①
条件即,也即.
将,代入得.
显然不在直线y=kx+1上,∴,从而得,即.
将,代入得.将式①代入得
,解得.
当直线CD的斜率不存在时,经检验符合题意.
因此存在满足题意的Q,在定直线y=8(x≠0)上.
22.在直角坐标平面内,已知,,动点满足条件:直线与直线斜率之积等于,记动点的轨迹为.
(1)求的方程;
(2)过直线:上任意一点作直线与,分别交于,两点,则直线是否过定点?若是,求出该点坐标;若不是,说明理由.
【解析】(1)设动点,则直线、的斜率分别为,
于是,整理得,显然点不在轨迹上,
所以的方程为().
(2)设直线上的点,显然,
依题意,直线的斜率满足,
且,直线斜率,则,有,
设,,则(且),
当直线不垂直于x轴时,设直线的方程为,
消去y得,
则,,
又,即,
则,整理得,
解得或,此时方程中的,
当时,直线:恒过点,
当时,直线:,由于舍去,
当直线时,则有,即有,而,解得,
直线:过点,
所以直线恒过点.
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