统考版2024高考数学二轮专题复习第三篇关键能力为重专题五解析几何第2讲圆锥曲线的定义方程与性质文
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圆锥曲线的定义、标准方程
例 1 (1)[2022·全国甲卷]已知椭圆C: eq \f(x2,a2)+ eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的离心率为 eq \f(1,3),A1,A2分别为C的左、右顶点,B为C的上顶点.若=-1,则C的方程为( )
A. eq \f(x2,18)+ eq \f(y2,16)=1 B. eq \f(x2,9)+ eq \f(y2,8)=1
C. eq \f(x2,3)+ eq \f(y2,2)=1 D. eq \f(x2,2)+y2=1
(2)[2023·贵州毕节模拟预测]如图,唐金筐宝钿团花纹金杯出土于西安,这件金杯整体造型具有玲珑剔透之美,充分体现唐代金银器制作的高超技艺,是唐代金银细工的典范之作.该杯主体部分的轴截面可以近似看作双曲线C的一部分,若C的中心在原点,焦点在x轴上,离心率e=2,且点M(2, eq \r(3))在C上,则双曲线C的标准方程为( )
A.x2- eq \f(y2,3)=1 B. eq \f(x2,3)- eq \f(y2,9)=1
C. eq \f(x2,3)-y2=1 D. eq \f(x2,2)- eq \f(y2,3)=1
[听课记录]
归纳总结
1.关于圆锥曲线定义的应用
对于椭圆、双曲线如果涉及曲线上的点与焦点的距离,一般要利用定义进行转化.对应抛物线涉及曲线上点到焦点的距离、到准线的距离时需要相互转化.
2.关于圆锥曲线方程的求法
对点训练
1.[2023·全国甲卷]设O为坐标原点,F1,F2为椭圆C: eq \f(x2,9)+ eq \f(y2,6)=1的两个焦点,点P在C上,cs ∠F1PF2= eq \f(3,5),则|OP|=( )
A. eq \f(13,5) B. eq \f(\r(30),2)
C. eq \f(14,5) D. eq \f(\r(35),2)
2.[2023·四川省成都市模拟]已知点F(0,4)是抛物线C:x2=2py(p>0)的焦点,点P(2,3),且点M为抛物线C上任意一点,则|MF|+|MP|的最小值为( )
A.5 B.6
C.7 D.8
考点二 圆锥曲线的几何性质——找准a、b、c,数形要结合
圆锥曲线的重要性质
(1)椭圆、双曲线中,a,b,c之间的关系
①在椭圆中:a2=b2+c2,离心率为e= = ;
②在双曲线中:c2=a2+b2,离心率为e= = .
(2)双曲线的渐近线方程与焦点坐标:
①双曲线 eq \f(x2,a2)- eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)的渐近线方程为y= ,焦点坐标F1(-c,0),F2(c,0);
②双曲线 eq \f(y2,a2)- eq \f(x2,b2)=1(a>0,b>0)的渐近线方程为y= ,焦点坐标F1(0,-c),F2(0,c).
(3)抛物线的焦点坐标与准线方程:
①抛物线y2=±2px(p>0)的焦点坐标为 ,准线方程为x= ;
②抛物线x2=±2py(p>0)的焦点坐标为 ,准线方程为y= W.
例 2 (1)[2022·全国甲卷]椭圆C: eq \f(x2,a2)+ eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的左顶点为A,点P,Q均在C上,且关于y轴对称.若直线AP,AQ的斜率之积为 eq \f(1,4),则C的离心率为( )
A. eq \f(\r(3),2) B. eq \f(\r(2),2) C. eq \f(1,2) D. eq \f(1,3)
(2)[2022·全国乙卷]设F为抛物线C:y2=4x的焦点,点A在C上,点B(3,0),若|AF|=|BF|,则|AB|=( )
A.2 B.2 eq \r(2) C.3 D.3 eq \r(2)
(3)[2022·全国乙卷]双曲线C的两个焦点为F1,F2,以C的实轴为直径的圆记为D,过F1作D的切线与C交于M,N两点,且cs ∠F1NF2= eq \f(3,5),则C的离心率为( )
A. eq \f(\r(5),2) B. eq \f(3,2) C. eq \f(\r(13),2) D. eq \f(\r(17),2)
[听课记录]
归纳总结
1.椭圆、双曲线的离心率(或范围)的求法
求椭圆、双曲线的离心率或离心率的范围,关键是根据已知条件确定a,b,c的等量关系或不等关系,然后把b用a,c代换,求 eq \f(c,a)的值.
2.双曲线的渐近线的求法及用法
(1)求法:把双曲线标准方程等号右边的“1”改为零,分解因式可得;
(2)用法:①可得 eq \f(b,a)或 eq \f(a,b)的值;
②利用渐近线方程设所求双曲线的方程.
对点训练
1.[2023·全国乙卷]设A,B为双曲线x2- eq \f(y2,9)=1上两点,下列四个点中,可为线段AB中点的是( )
A.(1,1) B.(-1,2)
C.(1,3) D.(-1,-4)
2.[2023·新课标Ⅱ卷]已知椭圆C: eq \f(x2,3)+y2=1的左、右焦点分别为F1,F2,直线y=x+m与C交于A,B两点,若△F1AB 面积是△F2AB 面积的2倍,则m=( )
A. eq \f(2,3) B. eq \f(\r(2),3) C.- eq \f(\r(2),3) D.- eq \f(2,3)
3.[2021·全国乙卷]设B是椭圆C: eq \f(x2,a2)+ eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的上顶点,若C上的任意一点P都满足|PB|≤2b,则C的离心率的取值范围是( )
A.[ eq \f(\r(2),2),1) B. eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2),1))
C.(0, eq \f(\r(2),2)] D. eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(1,2)))
考点三 直线与圆锥曲线的关系及应用——联立方程,设而不求
1.弦长公式
设直线斜率为k,直线与圆锥曲线交于A(x1,y1),B(x2,y2)时,|AB|= = 或|AB|= = .
2.过抛物线焦点的弦长
过抛物线y2=2px(p>0)焦点F的弦AB,若A(x1,y1),B(x2,y2),则x1x2= ,y1y2= ,弦长|AB|= .
例 3 (1)[2022·浙江卷]已知双曲线 eq \f(x2,a2)- eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)的左焦点为F,过F且斜率为 eq \f(b,4a)的直线交双曲线于点A(x1,y1),交双曲线的渐近线于点B(x2,y2),且x1<0
归纳总结
直线与圆锥曲线关系的求解技巧
(1)对于弦中点问题常用“根与系数的关系”或“点差法”求解,在使用根与系数的关系时,要注意使用条件Δ>0,在用“点差法”时,要检验直线与圆锥曲线是否相交.
(2)椭圆 eq \f(x2,a2)+ eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)截直线所得的弦的中点是P(x0,y0)(y0≠0),则直线的斜率为- eq \f(b2x0,a2y0).
(3)双曲线 eq \f(x2,a2)- eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)上以P(x0,y0)(y0≠0)为中点的弦所在直线的斜率为k= eq \f(b2x0,a2y0).
对点训练
1.[2023·四川省成都市全真模拟]已知直线l:y=kx(k>0)与双曲线C: eq \f(x2,a2)- eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)相交于A,B两点,点A在第一象限,经过点A且与直线l垂直的直线与双曲线C的另外一个交点为M,点N在y轴上, eq \(BN,\s\up6(→))∥ eq \(NM,\s\up6(→)),点O为坐标原点,且 eq \(ON,\s\up6(→))2=7 eq \(OA,\s\up6(→))· eq \(NO,\s\up6(→)),则双曲线C的渐近线方程为( )
A.y=± eq \r(3)x B.y=± eq \r(5)x
C.y=± eq \r(6)x D.y=± eq \r(7)x
2.[2023·河南省开封市高三三模]过抛物线y2=2px(p>0)的焦点F的直线与抛物线在第一象限、第四象限分别交于A,B两点,若 eq \f(|AF|,|BF|)= eq \f(1,3),则直线AB的倾斜角为( )
A. eq \f(π,6) B. eq \f(π,3) C. eq \f(2π,3) D. eq \f(5π,6)
3.[2023·四川省成都市第七中学高考热身]设F1,F2是椭圆C: eq \f(x2,4)+ eq \f(y2,2)=1的左、右焦点,点P是直线x=2 eq \r(2)上一点,则∠F1PF2的最大值是( )
A. eq \f(π,6) B. eq \f(π,4) C. eq \f(π,3) D. eq \f(π,2)
第2讲 圆锥曲线的定义、方程与性质
考点一
[例1] 解析:(1)由椭圆C的离心率为 eq \f(1,3),可得e= eq \f(c,a)= eq \r(\f(a2-b2,a2))= eq \f(1,3).化简,得8a2=9b2.易知A1(-a,0),A2(a,0),B(0,b),所以=(-a,-b)·(a,-b)=-a2+b2=-1.联立得方程组 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(8a2=9b2,,-a2+b2=-1,))解得 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(a2=9,,b2=8.))所以C的方程为 eq \f(x2,9)+ eq \f(y2,8)=1.故选B.
(2)依题意,设双曲线C的标准方程为 eq \f(x2,a2)- eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0),半焦距c,
则离心率e2= eq \f(c2,a2)= eq \f(a2+b2,a2)=1+ eq \f(b2,a2)=4,有b2=3a2,
而点M(2, eq \r(3))在C上,即 eq \f(4,a2)- eq \f(3,b2)=1,即 eq \f(4,a2)- eq \f(3,3a2)=1,解得a2=3,b2=9,
所以双曲线C的标准方程为 eq \f(x2,3)- eq \f(y2,9)=1.故选B.
答案:(1)B (2)B
对点训练
1.解析:
方法一 依题意a=3,b= eq \r(6),c= eq \r(a2-b2)= eq \r(3).如图,不妨令F1(- eq \r(3),0),F2( eq \r(3),0).设|PF1|=m,|PF2|=n,在△F1PF2中,cs ∠F1PF2= eq \f(m2+n2-12,2mn)= eq \f(3,5) ①,
由椭圆的定义可得m+n=2a=6 ②.
由①②,解得mn= eq \f(15,2).
设|OP|=x.
在△F1OP和△F2OP中,∠F1OP+∠F2OP=π,
由余弦定理得 eq \f(x2+3-m2,2\r(3)x)=- eq \f(x2+3-n2,2\r(3)x),
得x2= eq \f(m2+n2-6,2)= eq \f((m+n)2-2mn-6,2)= eq \f(15,2),所以|OP|= eq \f(\r(30),2).
方法二 依题意a=3,b= eq \r(6),c= eq \r(a2-b2)= eq \r(3).
如图(图同方法一),设点P的坐标为(x0,y0),α=∠F1PF2,
则cs ∠F1PF2=cs α= eq \f(3,5),
故sin ∠F1PF2=sin α= eq \f(2sin \f(α,2)cs \f(α,2),sin2\f(α,2)+cs2\f(α,2))= eq \f(2tan\f(α,2),1+tan2\f(α,2))= eq \f(4,5),则tan eq \f(α,2)= eq \f(1,2)或tan eq \f(α,2)=2(舍去).
故△F1PF2的面积S△F1PF2=b2tan eq \f(α,2)=6× eq \f(1,2)=3.
又S△F1PF2= eq \f(1,2)×2c|y0|= eq \r(3)|y0|,
故y eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) =3,又 eq \f(x eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) ,9)+ eq \f(y eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) ,6)=1,
所以x eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) = eq \f(9,2),|OP|2=x eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) +y eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) = eq \f(15,2),|OP|= eq \f(\r(30),2).
方法三 依题意a=3,b= eq \r(6),c= eq \r(a2-b2)= eq \r(3).
如图(图同方法一),设点P的坐标为(x0,y0),利用焦点三角形面积公式知S△F1PF2= eq \f(b2sin α,1+cs α).
因为cs ∠F1PF2= eq \f(3,5),所以sin ∠F1PF2= eq \f(4,5),故S△F1PF2= eq \f(6×\f(4,5),1+\f(3,5))=3.又S△F1PF2= eq \f(1,2)×2c|y0|= eq \r(3)|y0|,故y eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) =3,
又 eq \f(x eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) ,9)+ eq \f(y eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) ,6)=1,所以x eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) = eq \f(9,2),|OP|2=x eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) +y eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) = eq \f(15,2),|OP|= eq \f(\r(30),2).
方法四 依题意a=3,b= eq \r(6),c= eq \r(a2-b2)= eq \r(3).
如图(图同方法一),不妨令F1(- eq \r(3),0),F2( eq \r(3),0).
设|PF1|=m,|PF2|=n,在△F1PF2中,cs ∠F1PF2= eq \f(m2+n2-12,2mn)= eq \f(3,5) ①,
由椭圆的定义可得m+n=2a=6 ②.
由①②,解得mn= eq \f(15,2).
因为 eq \(PO,\s\up6(→))=,
所以| eq \(PO,\s\up6(→))|2= eq \f(1,4)(m2+n2+2mn cs ∠F1PF2)= eq \f(1,4) eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1((m+n)2-\f(4,5)mn))= eq \f(15,2),所以|PO|= eq \f(\r(30),2).
答案:B
2.解析:因为点F(0,4)是抛物线C:x2=2py(p>0)的焦点,所以 eq \f(p,2)=4,解得p=8,所以抛物线C的方程为:x2=16y.
由抛物线的定义知:点M到点F(0,4)的距离等于点M到准线y=-4的距离,
结合点P(2,3)与抛物线C的位置关系可知,|MF|+|MP|的最小值是点P(2,3)到准线y=-4的距离,故|MF|+|MP|的最小值为7.
故选C.
答案:C
考点二
(1) eq \f(c,a) eq \r(1-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(b,a)))\s\up12(2)) eq \f(c,a) eq \r(1+\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(b,a)))\s\up12(2)) (2)± eq \f(b,a)x ± eq \f(a,b)x (3) eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(±\f(p,2),0)) ∓ eq \f(p,2) eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,±\f(p,2))) ∓ eq \f(p,2)
[例2] 解析:(1)设P(x1,y1),则点Q的坐标为(-x1,y1).由题意,得点A(-a,0).又直线AP,AQ的斜率之积为 eq \f(1,4),所以 eq \f(y1,x1+a)· eq \f(y1,-x1+a)= eq \f(1,4),即 eq \f(y eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ,a2-x eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) )= eq \f(1,4) ①.又点P在椭圆C上,所以 eq \f(x eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ,a2)+ eq \f(y eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ,b2)=1 ②.由①②,得 eq \f(b2,a2)= eq \f(1,4),所以a2=4b2,所以a2=4(a2-c2),所以椭圆C的离心率e= eq \f(c,a)= eq \f(\r(3),2).故选A.
(2)由已知条件,易知抛物线y2=4x的焦点为F(1,0),准线方程为x=-1.又B(3,0),则|AF|=|BF|=2.不妨设点A在第一象限,则A(x0,2 eq \r(x0)).根据抛物线的定义可知x0-(-1)=2,所以x0=1,所以A(1,2),所以|AB|= eq \r((1-3)2+(2-0)2)=2 eq \r(2).故选B.
(3)不妨假设双曲线的标准方程为 eq \f(x2,a2)- eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0),F1(-c,0),F2(c,0).当两个交点M,N在双曲线两支上时,如图1所示,设过F1的直线与圆D切于点P,连接OP,由题意知|OP|=a,又|OF1|=c,所以|F1P|=b.过点F2作F2Q⊥F1N,交F1N于点Q.由中位线的性质,可得|F2Q|=2|OP|=2a,|PQ|=b.因为cs ∠F1NF2= eq \f(3,5),所以sin ∠F1NF2= eq \f(4,5),故|NF2|= eq \f(5,2)a,|QN|= eq \f(3,2)a,所以|NF1|=|F1Q|+|QN|=2b+ eq \f(3,2)a.由双曲线的定义可知|NF1|-|NF2|=2a,所以2b+ eq \f(3,2)a- eq \f(5,2)a=2a,所以2b=3a.两边平方得4b2=9a2,即4(c2-a2)=9a2,整理得4c2=13a2,所以 eq \f(c2,a2)= eq \f(13,4),故 eq \f(c,a)= eq \f(\r(13),2),即e= eq \f(\r(13),2).
当两个交点M,N都在双曲线的左支上时,如图2所示,同理可得|F2Q|=2|OP|=2a,|PQ|=b.因为cs ∠F1NF2= eq \f(3,5),所以sin ∠F1NF2= eq \f(4,5),可得|NF2|= eq \f(5a,2),|NQ|= eq \f(3a,2),所以|NF1|=|NQ|-|QF1|= eq \f(3a,2)-2b,所以|NF2|=|NF1|+2a= eq \f(7a,2)-2b,又|NF2|= eq \f(5a,2),所以 eq \f(7a,2)-2b= eq \f(5a,2),即a=2b,e= eq \r(1+(\f(b,a))2)= eq \f(\r(5),2).故选AC.
答案:(1)A (2)B (3)AC
对点训练
1.解析:结合选项可知,直线AB的斜率存在且不为零.
设A(x1,y1),B(x2,y2),AB的中点为M(x0,y0),由点A,B在双曲线上,得 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(x eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) -\f(y eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ,9)=1,x eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) -\f(y eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) ,9)=1)),两式作差,得x eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) -x eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) = eq \f(y eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) -y eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) ,9),即(x1-x2)(x1+x2)= eq \f((y1-y2)(y1+y2),9),化简得 eq \f((y1-y2)(y1+y2),(x1-x2)(x1+x2))=9,即 eq \f(y1-y2,x1-x2)· eq \f(\f(y1+y2,2),\f(x1+x2,2))=kAB· eq \f(y0,x0)=9,因此kAB=9· eq \f(x0,y0).
由双曲线方程可得渐近线方程为y=±3x,如图.
对于A选项,因为kAB=9× eq \f(1,1)=9>3,所以直线AB与双曲线无交点,不符合题意;对于B选项,因为kAB=9× eq \f(-1,2)=- eq \f(9,2)<-3,所以直线AB与双曲线无交点,不符合题意;对于C选项,kAB=9× eq \f(1,3)=3,此时直线AB与渐近线y=3x平行,与双曲线不可能有两个交点,不符合题意;对于D选项,因为kAB=9× eq \f(-1,-4)= eq \f(9,4)<3,所以直线AB与双曲线有两个交点,满足题意.故选D.
答案:D
2.解析:由 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(y=x+m,,\f(x2,3)+y2=1,))消y得4x2+6mx+3m2-3=0,因为直线与椭圆相交于A,B两点,所以Δ=36m2-4×4(3m2-3)>0,解得-2
3.解析:解法一 依题意,B(0,b),设P(a cs θ,b sin θ),θ∈[0,2π),因为|PB|≤2b,所以对任意θ∈[0,2π),(a cs θ)2+(b sin θ-b)2≤4b2恒成立,即(a2-b2)sin2θ+2b2sinθ+3b2-a2≥0对任意θ∈[0,2π)恒成立.令sin θ=t,t∈[-1,1],f(t)=(a2-b2)t2+2b2t+3b2-a2,则原问题转化为对任意t∈[-1,1],恒有f(t)≥0成立.因为f(-1)=0,所以只需- eq \f(2b2,2(a2-b2))≤-1即可,所以2b2≥a2,则离心率e= eq \r(1-\f(b2,a2))≤ eq \f(\r(2),2),所以选C.
解法二 依题意,B(0,b),设椭圆上一点P(x0,y0),则|y0|≤b, eq \f(x eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) ,a2)+ eq \f(y eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) ,b2)=1,可得x eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) =a2- eq \f(a2,b2)y eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) ,则|PB|2=x eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) +(y0-b)2=x eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) +y eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) -2by0+b2=- eq \f(c2,b2)y eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) -2by0+a2+b2≤4b2.因为当y0=-b时,|PB|2=4b2,所以- eq \f(b3,c2)≤-b,得2c2≤a2,所以离心率e= eq \f(c,a)≤ eq \f(\r(2),2),故选C.
答案:C
考点三
1. eq \r(1+k2)|x1-x2| eq \r(1+k2) eq \r((x1+x2)2-4x1x2) eq \r(1+\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,k)))\s\up12(2))|y1-y2| eq \r(1+\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,k)))\s\up12(2)) eq \r((y1+y2)2-4y1y2)
2. eq \f(p2,4) -p2 x1+x2+p
[例3] 解析:(1)由题意,得F(-c,0),点B在双曲线的渐近线y= eq \f(b,a)x上,所以B(x2, eq \f(b,a)x2).由直线FB的斜率为 eq \f(b,4a),得 eq \f(\f(b,a)x2,x2+c)= eq \f(b,4a),解得x2= eq \f(c,3),所以B( eq \f(c,3), eq \f(bc,3a)).因为|FB|=3|FA|,所以 eq \(FB,\s\up6(→))=3 eq \(FA,\s\up6(→)),所以( eq \f(c,3)+c, eq \f(bc,3a))=3(x1+c,y1),解得x1=- eq \f(5c,9),y1= eq \f(bc,9a),即A(- eq \f(5c,9), eq \f(bc,9a)).将点A的坐标代入双曲线的方程,得 eq \f(25c2,81a2)- eq \f(c2,81a2)=1,即 eq \f(25e2,81)- eq \f(e2,81)=1,解得e= eq \f(3\r(6),4)(负值已舍去).
(2)方法一 取线段AB的中点E,连接OE(O为坐标原点).因为|MA|=|NB|,所以|ME|=|NE|.设A(x1,y1),B(x2,y2).由题意可得 eq \f(y1+y2,x1+x2)× eq \f(y1-y2,x1-x2)= eq \f(y eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) -y eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) ,x eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) -x eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) )= eq \f(3-\f(x eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ,2)-(3-\f(x eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) ,2)),x eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) -x eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) )=- eq \f(1,2),即kOE·kAB=- eq \f(1,2).设直线AB的方程为y=kx+m,k<0,m>0.令x=0,则y=m.令y=0,则x=- eq \f(m,k).所以点E的坐标为(- eq \f(m,2k), eq \f(m,2)),所以k× eq \f(m,\f(-m,k))=-k2=- eq \f(1,2),解得k=- eq \f(\r(2),2),所以m2+2m2=12,解得m=2,所以直线AB的方程为y=- eq \f(\r(2),2)x+2,即x+ eq \r(2)y-2 eq \r(2)=0.
方法二 设线段AB的中点为E.由|MA|=|NB|,得E为线段MN的中点.设直线AB的方程为y=kx+m,k<0,m>0,则M(- eq \f(m,k),0),N(0,m),E(- eq \f(m,2k), eq \f(m,2)).将y=kx+m代入 eq \f(x2,6)+ eq \f(y2,3)=1中并整理,得(1+2k2)x2+4kmx+2m2-6=0.由Δ=6k2-m2+3>0,得m2<6k2+3.设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2= eq \f(-4km,1+2k2)=2·(- eq \f(m,2k)),解得k=- eq \f(\r(2),2).又因为|MN|= eq \r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(m,k)))\s\up12(2)+m2)=2 eq \r(3),所以m=2,符合题意,所以直线AB的方程为x+ eq \r(2)y-2 eq \r(2)=0.
答案:(1) eq \f(3\r(6),4) (2)x+ eq \r(2)y-2 eq \r(2)=0
对点训练
1.解析:根据题意,画出示意图,如图所示.
因为 eq \(BN,\s\up6(→))∥ eq \(NM,\s\up6(→)),所以B、N、M三点共线.设线段BM的中点为Q,连接OQ,
根据题意,显然可得点O为线段AB的中点,所以OQ∥AM,
设B(x1,y1)(x1<0,y1<0),M(x2,y2),Q(x0,y0),x1≠x2.
因为点B,M都在双曲线C上,
则 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(\f(x eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ,a2)-\f(y eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ,b2)=1,,\f(x eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) ,a2)-\f(y eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) ,b2)=1,))两式相减,得 eq \f(x eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) -x eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) ,a2)- eq \f(y eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) -y eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) ,b2)=0,
即 eq \f(y1+y2,x1+x2)· eq \f(y1-y2,x1-x2)= eq \f(b2,a2).而 eq \f(y1+y2,x1+x2)= eq \f(2y0,2x0)=kOQ, eq \f(y1-y2,x1-x2)=kBM,
所以kBM·kOQ= eq \f(b2,a2),即kBM= eq \f(b2x0,a2y0).
又因为AB⊥AM,则OB⊥OQ,即kOB·kOQ=-1,所以 eq \f(y1,x1)· eq \f(y0,x0)=-1,即 eq \f(x0,y0)=- eq \f(y1,x1),
所以kBM=- eq \f(b2y1,a2x1).又 eq \(ON,\s\up6(→))2=7 eq \(OA,\s\up6(→))· eq \(NO,\s\up6(→)),则| eq \(ON,\s\up6(→))|2=-7| eq \(OA,\s\up6(→))|·| eq \(ON,\s\up6(→))|cs ∠AON,
即| eq \(ON,\s\up6(→))|=-7| eq \(OA,\s\up6(→))|cs ∠AON=7|y1|,故N(0,7y1),所以kBN= eq \f(7y1-y1,-x1)=- eq \f(6y1,x1).
而kBM=kBN,故- eq \f(b2y1,a2x1)=- eq \f(6y1,x1),即 eq \f(b2,a2)=6,
则双曲线C的渐近线方程为y=± eq \r(6)x.
故选C.
答案:C
2.解析:分别过A,B两点作横轴的垂线,垂足分别为C,D,
设直线AB的倾斜角为θ,
由题意可设A(x1, eq \r(2px1)),B(x2,- eq \r(2px2)),
因为 eq \f(|AF|,|BF|)= eq \f(1,3),所以θ为钝角,如图所示:
由 eq \f(|AF|,|BF|)= eq \f(x1+\f(p,2),x2+\f(p,2))= eq \f(1,3)⇒x2=3x1+p,
因为 eq \f(|AF|,|BF|)= eq \f(1,3),
所以有 eq \f(|AF|,|BF|)= eq \f(|AC|,|BD|)= eq \f(1,3)⇒ eq \f(\r(2px1),\r(2px2))⇒x2=9x1,
所以x1= eq \f(p,6),
在直角△AFC中,cs ∠AFC= eq \f(|CF|,|AF|)= eq \f(\f(p,2)-\f(p,6),\f(p,6)+\f(p,2))= eq \f(1,2)⇒∠AFC= eq \f(π,3),
所以θ=π- eq \f(π,3)= eq \f(2π,3).故选C.
答案:C
3.解析:由题意得:a2=4,b2=2,则c2=a2-b2=2,所以F1(- eq \r(2),0),F2( eq \r(2),0).
因为点P是直线x=2 eq \r(2)上一点, 不妨设P(2 eq \r(2),t)(t>0),
设直线PF1的倾斜角为β,直线PF2的倾斜角为α,则∠F1PF2=α-β∈(0, eq \f(π,2)),tan α= eq \f(t,\r(2)),tan β= eq \f(t,3\r(2)),
于是tan ∠F1PF2=tan (α-β)= eq \f(tan α-tan β,1+tan αtan β)
= eq \f(\f(t,\r(2))-\f(t,3\r(2)),1+\f(t,\r(2))×\f(t,3\r(2)))= eq \f(2\r(2)t,6+t2)≤ eq \f(2\r(2)t,2\r(6)t)= eq \f(\r(3),3),
当且仅当t= eq \r(6)时等号成立,
因为y=tan x在x∈(0, eq \f(π,2))上单调递增,
所以∠F1PF2的最大值是 eq \f(π,6).故选A.
答案:A
名称
椭圆
双曲线
抛物线
定义
|PF1|+|PF2|=
2a(2a>|F1F2|)
||PF1|-|PF2||=2a(0<2a<|F1F2|)
|PF|=|PM|,点F不在直线l上,PM⊥l于M
标准
方程
eq \f(x2,a2)+ eq \f(y2,b2)=1
(a>b>0)
eq \f(x2,a2)- eq \f(y2,b2)=1
(a>0,b>0)
y2=2px
(p>0)
图形
定型
确定曲线类型
计算
利用待定系数法,根据条件求出系数a,b,c,p
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