高考数学专题练 专题六解析几何 微专题38 圆锥曲线中二级结论的应用(含答案)
展开一、椭圆、双曲线的二级结论
1.点P是椭圆eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)上异于长轴端点的任一点,F1,F2为其左、右焦点,记∠F1PF2=θ,则:
(1)|PF1||PF2|=eq \f(2b2,1+cs θ).
(2)=b2tan eq \f(θ,2).
(3)e=eq \f(sin∠F1PF2,sin∠PF1F2+sin∠PF2F1).
(4)焦半径公式:设点P的坐标为(x0,y0),椭圆焦点在x轴上,则|PF1|=a+ex0,|PF2|=a-ex0.
(5)过椭圆eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的右焦点F且倾斜角为α(α≠90°)的直线交椭圆于A,B两点,且|eq \(AF,\s\up6(→))|=λ|eq \(FB,\s\up6(→))|,则椭圆的离心率等于eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(λ-1,λ+1cs α))).
2.设点P是双曲线eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)上异于实轴端点的任一点,F1,F2为其左、右焦点,记∠F1PF2=θ,则
(1)|PF1||PF2|=eq \f(2b2,1-cs θ).
(2)S△PF1F2=eq \f(b2,tan \f(θ,2)).
(3)e=eq \f(sin∠F1PF2,|sin∠PF1F2-sin∠PF2F1|).
(4)焦半径公式:设点P的坐标为(x0,y0),双曲线焦点在x轴上,则|PF1|=|a+ex0|,|PF2|=|a-ex0|.
(5)过双曲线eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)的右焦点F且倾斜角为α(α≠90°)的直线交双曲线右支于A,B两点,且|eq \(AF,\s\up6(→))|=λ|eq \(FB,\s\up6(→))|,则双曲线的离心率等于eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(λ-1,λ+1cs α))).
典例1 (1)已知双曲线C:eq \f(x2,k)-eq \f(y2,5)=1(k>0)的左、右焦点分别为F1,F2,点P在C上,且∠F1PF2=eq \f(π,3),则△F1PF2的面积为________.
(2)已知P为椭圆C:eq \f(x2,4)+eq \f(y2,3)=1上的一个动点,F1,F2是椭圆C的左、右焦点,O为坐标原点,O到椭圆C在P点处切线的距离为d,若|PF1|·|PF2|=eq \f(24,7),则d=________.
二、周角定理
已知点P为椭圆(或双曲线)上异于顶点的任一点,A,B为长轴(或实轴)端点,则在椭圆中,kPA·kPB=-eq \f(b2,a2),在双曲线中,kPA·kPB=eq \f(b2,a2).
典例2 (1)已知A,B分别为双曲线C:eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)的左、右顶点,P是C上一点,且直线AP,BP的斜率之积为2,则C的离心率为( )
A.eq \r(2) B.eq \r(3) C.eq \r(5) D.eq \r(6)
(2)阿基米德在他的著作《关于圆锥体和球体》中计算了一个椭圆的面积.当我们垂直地缩小一个圆时,我们得到一个椭圆,椭圆的面积等于圆周率π与椭圆的长半轴长与短半轴长的乘积,已知椭圆C:eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的面积为6π,两个焦点分别为F1,F2,点P为椭圆C的上顶点,直线y=kx与椭圆C交于A,B两点,若PA,PB的斜率之积为-eq \f(4,9),则椭圆C的短轴长为( )
A.2 B.4 C.3 D.6
三、抛物线的二级结论
1.焦点弦AB的长度表示(见图1)
(1)用A(x1,y1),B(x2,y2)的坐标表示:
对于抛物线y2=2px(p>0)而言: |AB|=x1+x2+p=2x0+p(其中x0为线段AB中点的横坐标).
对于抛物线x2=2py(p>0)而言: |AB|=y1+y2+p=2y0+p(其中y0为线段AB中点的纵坐标).
(2)用直线AB的倾斜角θ表示(见图2)
对于抛物线y2=2px(p>0)而言:
|AF|=|AC|=|GF|+|FH|=p+|AF|cs θ,
|AF|=eq \f(p,1-cs θ),同理 |BF|=eq \f(p,1+cs θ),
则|AB|=|AF|+|BF|=eq \f(2p,sin2θ),
eq \f(1,|AF|)+eq \f(1,|BF|)=eq \f(2,p).
对于抛物线x2=2py(p>0)而言: 同理可得
|AF|=eq \f(p,1-sin θ),|BF|=eq \f(p,1+sin θ),
则|AB|=|AF|+|BF|=eq \f(2p,cs2θ).
2.AB是抛物线y2=2px(p>0)过焦点F的弦,AC⊥l,BD⊥l,M是CD的中点. A(x1,y1),B(x2,y2),则有:(见图3)
(1)y1y2=-p2,x1x2=eq \f(p2,4).
(2)eq \f(1,|AF|)+eq \f(1,|BF|)=eq \f(2,p).
(3)MF⊥AB.
(4)MA⊥MB.
(5)A,O,D三点共线.
(6)以AB为直径的圆与l相切.
3.M为抛物线y2=2px(p>0)的准线l上一点,MA,MB均与抛物线相切,A,B为切点,则有:(见图4)
(1)AB过焦点F.
(2)2yM=yA+yB.
(3)MA⊥MB.
(4)MF⊥AB.
典例3 (1)已知抛物线y2=8x的焦点为F,直线y=k(x-2)与此抛物线相交于P,Q两点,则eq \f(1,|FP|)+eq \f(1,|FQ|)等于( )
A.eq \f(1,2) B.1 C.2 D.4
(2)已知F是抛物线y2=2px(p>0)的焦点,过F作两条互相垂直的直线l1,l2,直线l1交抛物线于A,B两点,直线l2交抛物线于C,D两点,且|AB|·|CD|的最小值是64,则抛物线的方程为________________.
[总结提升]
圆锥曲线有许多形式结构相当漂亮的结论,记住圆锥曲线中一些二级结论,能快速解决圆锥曲线压轴小题,常用结论包括椭圆与双曲线中的焦点三角形面积公式、焦半径、切线方程、离心率等,周角定理以及抛物线焦点弦二级结论的综合应用.
1.已知椭圆eq \f(x2,3)+eq \f(y2,2)=1的左、右焦点分别为F1,F2,椭圆上一点P,若∠F1PF2=60°,则△F1PF2的面积是( )
A.eq \f(\r(3),3) B.2eq \r(3) C.eq \r(3) D.eq \f(2\r(3),3)
2.已知双曲线E的中心为原点,F(1,0)是E的焦点,过F的直线l与E相交于A,B两点且AB的中点为N(-4,-5),则双曲线E的渐近线的方程为( )
A.eq \r(5)x±2y=0 B.2x±eq \r(5)y=0
C.4x±5y=0 D.5x±4y=0
3.已知直线l经过抛物线y2=4x的焦点F,且与抛物线交于A,B两点(点A在第一象限),若eq \(BA,\s\up6(→))=4eq \(BF,\s\up6(→)),则△AOB的面积为( )
A.eq \f(8\r(3),3) B.eq \f(4\r(3),3) C.eq \f(8\r(2),3) D.eq \f(4\r(2),3)
4.已知椭圆C:eq \f(x2,4)+eq \f(y2,3)=1的左、右顶点分别为A1,A2,点P在椭圆C上,且直线PA2的斜率的取值范围是[-2,-1],那么直线PA1的斜率的取值范围是( )
A.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(1,2),\f(3,4))) B.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(3,8),\f(3,4))) C.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(1,2),1)) D.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(3,4),1))
5.如图,已知F1,F2是椭圆eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的两个焦点,椭圆上一点P使∠F1PF2=90°,则椭圆离心率e的取值范围是( )
A.(0,1) B.eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(1,2)))
C.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(\r(2),2))) D.eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(2),2),1))
6.过椭圆C:eq \f(x2,2)+y2=1的焦点F作两条相互垂直的直线l1,l2,l1交椭圆于A,B两点,l2交椭圆于 C,D两点,则|AB|+|CD|的取值范围是( )
A.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(8\r(3),3),3\r(3))) B.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(8\r(2),3),3\r(3)))
C.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(8\r(2),3),3\r(2))) D.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(8\r(3),3),3\r(2)))
7.(多选)已知椭圆C:eq \f(x2,25)+eq \f(y2,9)=1,F1,F2分别为它的左、右焦点,A,B分别为它的左、右顶点,P是椭圆上的一个动点,下列结论中正确的是( )
A.离心率e=eq \f(4,5)
B.△F1PF2的周长为18
C.直线PA与直线PB斜率乘积为定值-eq \f(9,25)
D.若∠F1PF2=90°,则△F1PF2的面积为8
8.(多选)已知抛物线E:y2=4x的焦点为F,准线为l,过F的直线与E交于A,B两点,C,D分别为A,B在l上的射影,则下列结论正确的是( )
A.若直线AB的倾斜角为45°,则|AB|=8
B.若eq \(AF,\s\up6(→))=2eq \(FB,\s\up6(→)),则直线AB的斜率为±2eq \r(3)
C.若O为坐标原点,则B,O,C三点共线
D.CF⊥DF
9.已知椭圆Ax2+By2=1,△PF1F2为焦点三角形,椭圆离心率e=eq \f(1,2),∠PF2O=60°,则tan∠PF1O的值为________.
10.设F为抛物线C:y2=16x的焦点,过点F且倾斜角为eq \f(π,6)的直线交C于A,B两点,O为坐标原点,则△AOB的面积为________.
11.过双曲线C:eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)上一点P作双曲线C的切线l,若直线OP与直线l的斜率之积为eq \f(2,5),则双曲线C的离心率为________.
12.已知抛物线C:y2=16x的焦点为F,直线x-my-4=0(m∈R)与抛物线C交于A,B两点,则|AF|+4|BF|的最小值是________.
微专题38 圆锥曲线中二级结论的应用
[考情分析] 圆锥曲线是高中数学的重要内容之一,知识的综合性较强,因而解题时需要运用多种基础知识,采用多种数学手段,熟记各种定义、基本公式.法则固然很重要,但要做到迅速、准确地解题,还要掌握一些常用结论,正确灵活地运用这些结论,一些复杂的问题便能迎刃而解.
考点一 椭圆、双曲线的二级结论
1.点P是椭圆eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)上异于长轴端点的任一点,F1,F2为其左、右焦点,记∠F1PF2=θ,则:
(1)|PF1||PF2|=eq \f(2b2,1+cs θ).
(2)=b2tan eq \f(θ,2).
(3)e=eq \f(sin∠F1PF2,sin∠PF1F2+sin∠PF2F1).
(4)焦半径公式:设点P的坐标为(x0,y0),椭圆焦点在x轴上,则|PF1|=a+ex0,|PF2|=a-ex0.
(5)过椭圆eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的右焦点F且倾斜角为α(α≠90°)的直线交椭圆于A,B两点,且|eq \(AF,\s\up6(→))|=λ|eq \(FB,\s\up6(→))|,则椭圆的离心率等于eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(λ-1,λ+1cs α))).
2.设点P是双曲线eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)上异于实轴端点的任一点,F1,F2为其左、右焦点,记∠F1PF2=θ,则
(1)|PF1||PF2|=eq \f(2b2,1-cs θ).(2)=eq \f(b2,tan \f(θ,2)).(3)e=eq \f(sin∠F1PF2,|sin∠PF1F2-sin∠PF2F1|).
(4)焦半径公式:设点P的坐标为(x0,y0),双曲线焦点在x轴上,则|PF1|=|a+ex0|,|PF2|=|a-ex0|.
(5)过双曲线eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)的右焦点F且倾斜角为α(α≠90°)的直线交双曲线右支于A,B两点,且|eq \(AF,\s\up6(→))|=λ|eq \(FB,\s\up6(→))|,则双曲线的离心率等于eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(λ-1,λ+1cs α))).
典例1 (1)已知双曲线C:eq \f(x2,k)-eq \f(y2,5)=1(k>0)的左、右焦点分别为F1,F2,点P在C上,且∠F1PF2=eq \f(π,3),则△F1PF2的面积为________.
答案 5eq \r(3)
解析 由eq \f(x2,k)-eq \f(y2,5)=1(k>0)知,b=eq \r(5),∠F1PF2=eq \f(π,3),由二级结论可知=eq \f(b2,tan \f(∠F1PF2,2))=5eq \r(3).
(2)已知P为椭圆C:eq \f(x2,4)+eq \f(y2,3)=1上的一个动点,F1,F2是椭圆C的左、右焦点,O为坐标原点,O到椭圆C在P点处切线的距离为d,若|PF1|·|PF2|=eq \f(24,7),则d=________.
答案 eq \f(\r(14),2)
解析 设P(x0,y0),由椭圆的焦半径公式得|PF1||PF2|=eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2+\f(1,2)x0))\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2-\f(1,2)x0))))=4-eq \f(1,4)xeq \\al(2,0)=eq \f(24,7),xeq \\al(2,0)=eq \f(16,7),
∴yeq \\al(2,0)=eq \f(9,7),
不妨取Peq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(4,\r(7)),\f(3,\r(7)))),切线方程为eq \f(\f(4,\r(7))x,4)+eq \f(\f(3,\r(7))y,3)=1,x+y=eq \r(7),∴d=eq \f(\r(14),2).
跟踪训练1 (1)已知F1,F2为双曲线C:x2-y2=1的左、右焦点,点P在C上,∠F1PF2=60°,则点P到x轴的距离为( )
A.eq \f(\r(3),2) B.eq \f(\r(6),2) C.eq \r(3) D.eq \r(6)
答案 B
解析 设P到x轴的距离为yP,
故eq \f(1,2)×2eq \r(2)×yP=12×eq \f(1,tan 30°),
解得yP=eq \f(\r(6),2),
故点P到x轴的距离为eq \f(\r(6),2).
(2)已知椭圆eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的离心率为e=eq \f(\r(3),2),经过右焦点F且斜率为k(k>0)的直线交椭圆于A,B两点,已知eq \(AF,\s\up6(→))=3eq \(FB,\s\up6(→)),则k等于( )
A.1 B.eq \r(2) C.eq \r(3) D.2
答案 B
解析 ∵λ=3,e=eq \f(\r(3),2),
由规律得eq \f(\r(3),2)cs α=eq \f(3-1,3+1),cs α=eq \f(\r(3),3),k=tan α=eq \r(2).
考点二 周角定理
已知点P为椭圆(或双曲线)上异于顶点的任一点,A,B为长轴(或实轴)端点,则在椭圆中,kPA·kPB=-eq \f(b2,a2),在双曲线中,kPA·kPB=eq \f(b2,a2).
典例2 (1)已知A,B分别为双曲线C:eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)的左、右顶点,P是C上一点,且直线AP,BP的斜率之积为2,则C的离心率为( )
A.eq \r(2) B.eq \r(3) C.eq \r(5) D.eq \r(6)
答案 B
解析 由结论可得kAP·kPB=eq \f(b2,a2)=e2-1=2,解得e=eq \r(3).
(2)阿基米德在他的著作《关于圆锥体和球体》中计算了一个椭圆的面积.当我们垂直地缩小一个圆时,我们得到一个椭圆,椭圆的面积等于圆周率π与椭圆的长半轴长与短半轴长的乘积,已知椭圆C:eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的面积为6π,两个焦点分别为F1,F2,点P为椭圆C的上顶点,直线y=kx与椭圆C交于A,B两点,若PA,PB的斜率之积为-eq \f(4,9),则椭圆C的短轴长为( )
A.2 B.4 C.3 D.6
答案 B
解析 椭圆的面积S=πab=6π,即ab=6,①
因为点P为椭圆C的上顶点,所以P(0,b),
因为PA,PB的斜率之积为-eq \f(4,9),由周角定理得eq \f(b2,a2)=eq \f(4,9),②
①②联立解得a=3,b=2.
所以椭圆C的短轴长为2b=4.
跟踪训练2 (1)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,且关于原点对称.若直线AP,AQ的斜率之积为-eq \f(1,2),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)
答案 B
解析 设P(x0,y0),Q(-x0,-y0)且x0≠±a,
则k1k2=eq \f(y0,x0+a)·eq \f(y0,x0-a)=eq \f(y\\al(2,0),x\\al(2,0)-a2)=-eq \f(1,2).
又eq \f(x\\al(2,0),a2)+eq \f(y\\al(2,0),b2)=1,
故yeq \\al(2,0)=eq \f(b2a2-x\\al(2,0),a2),
故-eq \f(b2,a2)=-eq \f(1,2),
所以e=eq \r(1-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(b,a)))2)=eq \f(\r(2),2).
(2)如图,在平面直角坐标系Oxy中,F1,F2分别为椭圆eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的左、右焦点,B,C分别为椭圆的上、下顶点,直线BF2与椭圆的另一交点为D,e=eq \f(3,5),若cs∠F1BF2=eq \f(7,25),则直线CD的斜率为________.
答案 eq \f(12,25)
解析 设∠DBO=θ,则cs∠F1BF2=cs 2θ=2cs2θ-1=eq \f(7,25),cs2θ=eq \f(16,25),cs θ=eq \f(4,5),
利用Rt△F2OB易知kBD=-eq \f(4,3),e=eq \f(3,5),
由kBD·kCD=e2-1,得kCD=eq \f(12,25).
考点三 抛物线的二级结论
1.焦点弦AB的长度表示(见图1)
(1)用A(x1,y1),B(x2,y2)的坐标表示:
对于抛物线y2=2px(p>0)而言:|AB|=x1+x2+p=2x0+p(其中x0为线段AB中点的横坐标).
对于抛物线x2=2py(p>0)而言:|AB|=y1+y2+p=2y0+p(其中y0为线段AB中点的纵坐标).
(2)用直线AB的倾斜角θ表示(见图2)
对于抛物线y2=2px(p>0)而言:
|AF|=|AC|=|GF|+|FH|=p+|AF|cs θ,
|AF|=eq \f(p,1-cs θ),同理|BF|=eq \f(p,1+cs θ),
则|AB|=|AF|+|BF|=eq \f(2p,sin2θ),
eq \f(1,|AF|)+eq \f(1,|BF|)=eq \f(2,p).
对于抛物线x2=2py(p>0)而言:同理可得
|AF|=eq \f(p,1-sin θ),|BF|=eq \f(p,1+sin θ),
则|AB|=|AF|+|BF|=eq \f(2p,cs2θ).
2.AB是抛物线y2=2px(p>0)过焦点F的弦,AC⊥l,BD⊥l,M是CD的中点.A(x1,y1),B(x2,y2),则有:(见图3)
(1)y1y2=-p2,x1x2=eq \f(p2,4).
(2)eq \f(1,|AF|)+eq \f(1,|BF|)=eq \f(2,p).
(3)MF⊥AB.
(4)MA⊥MB.
(5)A,O,D三点共线.
(6)以AB为直径的圆与l相切.
3.M为抛物线y2=2px(p>0)的准线l上一点,MA,MB均与抛物线相切,A,B为切点,则有:(见图4)
(1)AB过焦点F.
(2)2yM=yA+yB.
(3)MA⊥MB.
(4)MF⊥AB.
典例3 (1)已知抛物线y2=8x的焦点为F,直线y=k(x-2)与此抛物线相交于P,Q两点,则eq \f(1,|FP|)+eq \f(1,|FQ|)等于( )
A.eq \f(1,2) B.1 C.2 D.4
答案 A
解析 直线y=k(x-2)过抛物线的焦点F(2,0),则eq \f(1,|FP|)+eq \f(1,|FQ|)=eq \f(2,p)=eq \f(1,2).
(2)已知F是抛物线y2=2px(p>0)的焦点,过F作两条互相垂直的直线l1,l2,直线l1交抛物线于A,B两点,直线l2交抛物线于C,D两点,且|AB|·|CD|的最小值是64,则抛物线的方程为________________.
答案 y2=4x
解析 设直线l1的倾斜角为θ,则直线l2的倾斜角为θ+eq \f(π,2),
根据焦点弦长公式可得|AB|=eq \f(2p,sin2θ),|CD|=eq \f(2p,sin2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(θ+\f(π,2))))=eq \f(2p,cs2θ),
所以|AB|·|CD|=eq \f(2p,sin2θ)·eq \f(2p,cs2θ)=eq \f(4p2,sin2θcs2θ)=eq \f(16p2,sin22θ),
因为0
跟踪训练3 (1)抛物线y2=2px(p>0)的焦点为F,过焦点F且倾斜角为eq \f(π,6)的直线与抛物线相交于A,B两点,若|AB|=8,则抛物线的方程为( )
A.y2=4x B.y2=8x
C.y2=2x D.y2=6x
答案 C
解析 ∵|AB|=eq \f(2p,sin2θ),∴2p=|AB|sin2θ=8×sin2eq \f(π,6)=2,∴y2=2x.
(2)设坐标原点为O,抛物线y2=4x与过焦点的直线交于A,B两点,则eq \(OA,\s\up6(→))·eq \(OB,\s\up6(→))等于( )
A.eq \f(3,4) B.-eq \f(3,4) C.3 D.-3
答案 D
解析 方法一 抛物线y2=4x的焦点为F(1,0),
设直线AB的方程为x=ty+1,A(x1,y1),B(x2,y2),
由eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x=ty+1,,y2=4x,))得y2-4ty-4=0,
Δ=16t2+16>0恒成立,
则eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(y1+y2=4t,,y1y2=-4,))
所以eq \(OA,\s\up6(→))·eq \(OB,\s\up6(→))=x1x2+y1y2=eq \f(y\\al(2,1),4)·eq \f(y\\al(2,2),4)+y1y2=eq \f(16,16)+(-4)=-3.
方法二 因为AB过抛物线的焦点,
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则x1x2=eq \f(p2,4)=1,y1y2=-p2=-4,
所以eq \(OA,\s\up6(→))·eq \(OB,\s\up6(→))=x1x2+y1y2=-3.
[总结提升]
圆锥曲线有许多形式结构相当漂亮的结论,记住圆锥曲线中一些二级结论,能快速解决圆锥曲线压轴小题,常用结论包括椭圆与双曲线中的焦点三角形面积公式、焦半径、切线方程、离心率等,周角定理以及抛物线焦点弦二级结论的综合应用.
1.已知椭圆eq \f(x2,3)+eq \f(y2,2)=1的左、右焦点分别为F1,F2,椭圆上一点P,若∠F1PF2=60°,则△F1PF2的面积是( )
A.eq \f(\r(3),3) B.2eq \r(3) C.eq \r(3) D.eq \f(2\r(3),3)
答案 D
解析 方法一 由椭圆方程知a=eq \r(3),c=1,
设|PF1|=m,|PF2|=n,由椭圆定义知m+n=2a,
在△F1PF2中,由余弦定理得4c2=m2+n2-2mncs∠F1PF2=(m+n)2-3mn=4a2-3mn,
∴mn=eq \f(8,3),∴=eq \f(1,2)mnsin∠F1PF2=eq \f(1,2)×eq \f(8,3)×eq \f(\r(3),2)=eq \f(2\r(3),3).
方法二 由椭圆焦点三角形面积公式可知,=b2tan eq \f(∠F1PF2,2)=2tan 30°=eq \f(2\r(3),3).
2.已知双曲线E的中心为原点,F(1,0)是E的焦点,过F的直线l与E相交于A,B两点且AB的中点为N(-4,-5),则双曲线E的渐近线的方程为( )
A.eq \r(5)x±2y=0
B.2x±eq \r(5)y=0
C.4x±5y=0
D.5x±4y=0
答案 A
解析 ∵kAB=eq \f(-5-0,-4-1)=1,kON=eq \f(5,4),且kAB·kON=eq \f(b2,a2),∴eq \f(b2,a2)=eq \f(5,4),
∴4b2=5a2,可得双曲线的渐近线方程为eq \r(5)x±2y=0.
3.已知直线l经过抛物线y2=4x的焦点F,且与抛物线交于A,B两点(点A在第一象限),若eq \(BA,\s\up6(→))=4eq \(BF,\s\up6(→)),则△AOB的面积为( )
A.eq \f(8\r(3),3) B.eq \f(4\r(3),3)
C.eq \f(8\r(2),3) D.eq \f(4\r(2),3)
答案 B
解析 由题意知eq \f(|AF|,|BF|)=3,|AF|=eq \f(p,1-cs θ),|BF|=eq \f(p,1+cs θ),
∴eq \f(1+cs θ,1-cs θ)=3,cs θ=eq \f(1,2),sin θ=eq \f(\r(3),2),S=eq \f(p2,2sin θ)=eq \f(4,\r(3))=eq \f(4\r(3),3).
4.已知椭圆C:eq \f(x2,4)+eq \f(y2,3)=1的左、右顶点分别为A1,A2,点P在椭圆C上,且直线PA2的斜率的取值范围是[-2,-1],那么直线PA1的斜率的取值范围是( )
A.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(1,2),\f(3,4))) B.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(3,8),\f(3,4)))
C.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(1,2),1)) D.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(3,4),1))
答案 B
解析 由对称弦结论知=e2-1=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))2-1=-eq \f(3,4),
又∈[-2,-1],∴∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(3,8),\f(3,4))).
5.如图,已知F1,F2是椭圆eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的两个焦点,椭圆上一点P使∠F1PF2=90°,则椭圆离心率e的取值范围是( )
A.(0,1) B.eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(1,2)))
C.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(\r(2),2))) D.eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(\r(2),2),1))
答案 D
解析 设B为短轴端点,则=b2tan 45°=b2≤=bc,
∵a>b>0,∴b≤c,即b2≤c2,
∴e2=eq \f(c2,a2)≥eq \f(1,2),
又∵e<1,∴eq \f(\r(2),2)≤e<1.
6.过椭圆C:eq \f(x2,2)+y2=1的焦点F作两条相互垂直的直线l1,l2,l1交椭圆于A,B两点,l2交椭圆于C,D两点,则|AB|+|CD|的取值范围是( )
A.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(8\r(3),3),3\r(3))) B.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(8\r(2),3),3\r(3)))
C.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(8\r(2),3),3\r(2))) D.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(8\r(3),3),3\r(2)))
答案 C
解析 不妨设直线l1的倾斜角小于直线l2的倾斜角,
则直线l1的倾斜角为θ,直线l2的倾斜角为eq \f(π,2)+θ,
则|AB|=eq \f(2ab2,a2-c2cs2θ)=eq \f(2\r(2),2-cs2θ),
|CD|=eq \f(2ab2,a2-c2cs2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)+θ)))=eq \f(2\r(2),2-sin2θ),
所以|AB|+|CD|=eq \f(24\r(2),8+sin22θ).
因为0≤θ≤eq \f(π,2),
所以0≤2θ≤π,
所以0≤sin 2θ≤1,所以8≤8+sin22θ≤9,
所以|AB|+|CD|∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(8\r(2),3),3\r(2))).
7.(多选)已知椭圆C:eq \f(x2,25)+eq \f(y2,9)=1,F1,F2分别为它的左、右焦点,A,B分别为它的左、右顶点,P是椭圆上的一个动点,下列结论中正确的是( )
A.离心率e=eq \f(4,5)
B.△F1PF2的周长为18
C.直线PA与直线PB斜率乘积为定值-eq \f(9,25)
D.若∠F1PF2=90°,则△F1PF2的面积为8
答案 ABC
解析 由eq \f(x2,25)+eq \f(y2,9)=1,可得a=5,b=3,c=eq \r(a2-b2)=4,
对于A,离心率e=eq \f(c,a)=eq \f(4,5),故A正确;
对于B,△F1PF2的周长为|PF1|+|PF2|+|F1F2|=2a+2c=18,故B正确;
对于C,kPA·kPB=-eq \f(b2,a2)=-eq \f(9,25),故C正确;
对于D,∵∠F1PF2=90°,=b2tan eq \f(∠F1PF2,2)=9,故D错误.
8.(多选)已知抛物线E:y2=4x的焦点为F,准线为l,过F的直线与E交于A,B两点,C,D分别为A,B在l上的射影,则下列结论正确的是( )
A.若直线AB的倾斜角为45°,则|AB|=8
B.若eq \(AF,\s\up6(→))=2eq \(FB,\s\up6(→)),则直线AB的斜率为±2eq \r(3)
C.若O为坐标原点,则B,O,C三点共线
D.CF⊥DF
答案 ACD
解析 若直线AB的倾斜角为45°,
则|AB|=eq \f(2p,sin245°)=8,故A正确;
设直线AB的倾斜角为θ,
若eq \(AF,\s\up6(→))=2eq \(FB,\s\up6(→)),
则|cs θ|=eq \f(2-1,2+1)=eq \f(1,3),
故k=tan θ=±2eq \r(2),故B错误;
设A(x1,y1),B(x2,y2),则C(-1,y1),
所以kOB-kOC=eq \f(y2,\f(y\\al(2,2),4))+y1=eq \f(4+y1y2,y2)=0,
故B,O,C三点共线,故C正确;
设C(-1,y1),D(-1,y2),F(1,0),
则eq \(CF,\s\up6(→))·eq \(DF,\s\up6(→))=(2,-y1)·(2,-y2)=4+y1y2=4-p2=0,
故CF⊥DF,故D正确.
9.已知椭圆Ax2+By2=1,△PF1F2为焦点三角形,椭圆离心率e=eq \f(1,2),∠PF2O=60°,则tan∠PF1O的值为________.
答案 eq \r(3)
解析 设∠PF1O=θ,由题意可得eq \f(1,2)=eq \f(sinθ+60°,sin θ+sin 60°),
解得cs θ=eq \f(1,2),∴θ=60°,
故tan∠PF1O=tan θ=eq \r(3).
10.设F为抛物线C:y2=16x的焦点,过点F且倾斜角为eq \f(π,6)的直线交C于A,B两点,O为坐标原点,则△AOB的面积为________.
答案 64
解析 由y2=16x,得p=8,θ=eq \f(π,6),
所以S△AOB=eq \f(p2,2sin θ)=64.
11.过双曲线C:eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)上一点P作双曲线C的切线l,若直线OP与直线l的斜率之积为eq \f(2,5),则双曲线C的离心率为________.
答案 eq \f(\r(35),5)
解析 设P(x0,y0),由于双曲线C在点P(x0,y0)处的切线方程为eq \f(xx0,a2)-eq \f(yy0,b2)=1,
故切线l的斜率k=eq \f(b2x0,a2y0);
因为k·kOP=eq \f(2,5),
则eq \f(b2x0,a2y0)·eq \f(y0,x0)=eq \f(2,5),
则eq \f(b2,a2)=eq \f(2,5),
即双曲线C的离心率e=eq \r(1+\f(2,5))=eq \f(\r(35),5).
12.已知抛物线C:y2=16x的焦点为F,直线x-my-4=0(m∈R)与抛物线C交于A,B两点,则|AF|+4|BF|的最小值是________.
答案 36
解析 方法一 设A(x1,y1),B(x2,y2),由抛物线的定义,知
|AF|=x1+4,|BF|=x2+4,
联立eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x-my-4=0,,y2=16x,))
化简得x2-(16m2+8)x+16=0,
由根与系数的关系得x1x2=16,
|AF|+4|BF|=x1+4+4(x2+4)=x1+4x2+20≥2eq \r(x1·4x2)+20=36,
当且仅当x1=4x2,即x1=8,x2=2时等号成立,
∴|AF|+4|BF|的最小值为36.
方法二 抛物线的焦点F(4,0)在直线x-my-4=0上,
∴eq \f(1,|AF|)+eq \f(1,|BF|)=eq \f(2,p)=eq \f(1,4),
∴eq \f(4,|AF|)+eq \f(4,|BF|)=1,∴|AF|+4|BF|=(|AF|+4|BF|)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(4,|AF|)+\f(4,|BF|)))
=4+eq \f(4|AF|,|BF|)+eq \f(16|BF|,|AF|)+16≥20+2eq \r(64)=36,
当且仅当eq \f(4|AF|,|BF|)=eq \f(16|BF|,|AF|),
即|AF|=12,|BF|=6时等号成立,
∴(|AF|+4|BF|)min=36
高考数学专题练 专题六解析几何 微专题37 离心率的范围问题(含答案): 这是一份高考数学专题练 专题六解析几何 微专题37 离心率的范围问题(含答案),共18页。
高考数学专题练 专题六解析几何 微专题39 直线与圆锥曲线的位置关系(含答案): 这是一份高考数学专题练 专题六解析几何 微专题39 直线与圆锥曲线的位置关系(含答案),共23页。
高考数学专题练 专题六解析几何 微专题40 最值、范围问题(含答案): 这是一份高考数学专题练 专题六解析几何 微专题40 最值、范围问题(含答案),共13页。