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高考数学压轴题讲义专题3.11切线处理情况多,曲线不同法定度专题练习(原卷版+解析)
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这是一份高考数学压轴题讲义专题3.11切线处理情况多,曲线不同法定度专题练习(原卷版+解析),共39页。
圆锥曲线的切线问题有两种处理思路:思路1,导数法,将圆锥曲线方程化为函数,利用导数法求出函数在点处的切线方程,特别是焦点在轴上常用此法求切线;思路2,根据题中条件设出切线方程,将切线方程代入圆锥切线方程,化为关于(或y)的一元二次方程,利用切线与圆锥曲线相切的充要条件为判别式,即可解出切线方程,注意关于(或y)的一元二次方程的二次项系数不为0这一条件,圆锥曲线的切线问题要根据曲线不同,选择不同的方法.
【典例指引】[来源:学§科§网Z§X§X§K]
类型一 导数法求抛物线切线
例1 【2017课表1,文20】设A,B为曲线C:y=上两点,A与B的横坐标之和为4.
(1)求直线AB的斜率;
(2)设M为曲线C上一点,C在M处的切线与直线AB平行,且AMBM,求直线AB的方程.
【解析】
类型二 椭圆的切线问题
例2(2014广东20)(14分)已知椭圆的一个焦点为,离心率为.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)若动点为椭圆外一点,且点P到椭圆C的两条切线相互垂直,求点P的轨迹方程.
【解析】
类型三 直线与椭圆的一个交点
例3.【2013年高考安徽卷】已知椭圆的焦距为4,且过点.
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)设为椭圆上一点,过点作轴的垂线,垂足为.取点,连接,过点作的垂线交轴于点.点是点关于轴的对称点,作直线,问这样作出的直线是否与椭圆C一定有唯一的公共点?并说明理由.
【解析】
类型四 待定系数求抛物线的切线问题
例4 【2013年高考广东卷】已知抛物线的顶点为原点,其焦点到直线的距离为.设为直线上的点,过点作抛物线的两条切线,其中为切点.
(1) 求抛物线的方程;
(2) 当点为直线上的定点时,求直线的方程;
(3) 当点在直线上移动时,求的最小值.
【解析】
【扩展链接】
椭圆的切线方程:椭圆上一点处的切线方程是;椭圆外一点所引两条切线方程是.
双曲线的切线方程:双曲线上一点处的切线方程是;双曲线上一点所引两条切线方程是.
抛物线的切线方程:抛物线上一点处的切线方程是;抛物线上一点所引两条切线方程是.
4.设抛物线的焦点为,若过点的直线分别与抛物线相切于两点,则.
5.设椭圆:的焦点为,若过点的直线分别与椭圆相切于两点,则.
6.设双曲线:的焦点为,若过点的直线分别与椭圆相切于两点,则.
【新题展示】
1.【2019福建龙岩质检】已知椭圆的两焦点为、,抛物线:()的焦点为,为等腰直角三角形.
(Ⅰ)求的值;
(Ⅱ)已知过点的直线与抛物线交于两点,又过作抛物线的切线,使得,问这样的直线是否存在?若存在,求出直线的方程;若不存在,说明理由.
【思路引导】
(Ⅰ)先写出、的坐标,利用为等腰直角三角形,求得p即可.
(Ⅱ)依题意,直线l的斜率必存在,设直线l的方程为y=k(x+2),,可得切线l1,l2的斜率分别为,.x1x2=﹣4.再将直线与抛物线联立,结合韦达定理解得k即可.
2.【2019河南九师联盟2月质检】已知点是抛物线:的焦点,点是抛物线上的定点,且.
(1)求抛物线的方程;
(2)直线与抛物线交于不同两点,,且(为常数),直线与平行,且与抛物线相切,切点为,试问的面积是否是定值.若是,求出这个定值;若不是,请说明理由.
【思路引导】
(1)先设出点M的坐标,表示出,求得M坐标,带入抛物线方程,求得p的值,得出结果.
(2)先设直线AB的方程,联立求解得AB中点Q的坐标为,再设切线方程,联立得切点的坐标为,再利用面积公式和已知条件,进行计算化简可得结果.
3.【2019东北师大附中、重庆一中、吉大附中、长春十一中联考】已知椭圆的离心率为,右焦点为,且椭圆过点.
(I)求椭圆的方程;
(II)若点分别为椭圆的左右顶点,点是椭圆上不同于的动点,直线与直线x=a交于点,证明:以线段为直径的圆与直线相切.
【思路引导】
(I)设椭圆的焦距为,依题意,列出方程组,求得的值,即可求解椭圆的标准方程;
(II)方法一 ①设点的坐标为,当时,得到直线的方程,求得点的坐标, 进而求得线段的中点为,利用点到直线的距离等于半径,即可证明;②又由可得点Q的坐标,求得线段中点的坐标,利用圆心到直线的距离等于半径,可作出证明.
方法二:依题意,直线的斜率存在,设直线的方程为,联立方程组,利用根与系数的关系,求得点P的坐标,进而求得以为直径的圆的圆心坐标为,半径为,再由直线与圆的位置关系的判定,即可得到结论.
4.【2019河南洛阳一模】已知圆,圆心在抛物线上,圆过原点且与的准线相切.
(1)求抛物线的方程;
(2)点,点(与不重合)在直线上运动,过点作抛物线的两条切线,切点分别为,求证:.
【思路引导】
(1)根据圆和抛物线的位置关系,以及圆和准线相切这一条件得到方程,,从而得到结果;(2)求出两条切线方程,再抽出方程,其两根为切点的横坐标,,通过韦达定理得到结果即可.
5.【2019江苏如皋调研(三)】在平面直角坐标系中,已知定点,点在轴上运动,点在轴上运动,点为坐标平面内的动点,且满足,.
(1)求动点的轨迹的方程;
(2)过曲线第一象限上一点(其中)作切线交直线于点,连结并延长交直线于点,求当面积取最大值时切点的横坐标.
【思路引导】
(1)设,,.因为,,所以,,,得.
(2)切线:,将代入得,直线:,将代入得,
所以,由,得,
设,求取最小值时,的取值即为所求
【同步训练】
1.已知椭圆与抛物线y2=2px(p>0)共焦点F2,抛物线上的点M到y轴的距离等于|MF2|﹣1,且椭圆与抛物线的交点Q满足|QF2|=.
(1)求抛物线的方程和椭圆的方程;
(2)过抛物线上的点P作抛物线的切线y=kx+m交椭圆于A、B两点,求此切线在x轴上的截距的取值范围.
【思路点拨】(1)由抛物线的性质,求得x=﹣1是抛物线y2=2px的准线,则,求得p的值,求得焦点坐标,代入抛物线方程求得Q点坐标,利用椭圆的定义,即可求得a的值,由b2=a2﹣c2=8,即可求得椭圆方程;
(2)将直线分别代入抛物线,由△=0,求得km=1,将直线方程代入椭圆方程,求得△>0,代入即可求得m的取值范围,切线在x轴上的截距为,又,即可求得切线在x轴上的截距的取值范围.
【详细解析】
2.(2017•鸡泽县校级模拟)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,其中一个顶点是双曲线﹣=1的焦点.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)过点P(0,3)的直线l与椭圆C相交于不同的两点A,B,过点A,B分别作椭圆的两条切线,求其交点的轨迹方程.
【思路点拨】(1)由椭圆的离心率为,其中一个顶点是双曲线﹣=1的焦点,旬出方程组求出a,b,c,由此能求出椭圆C的标准方程.
(2)当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为y=kx+3,设A(x1,y1),B(x2,y2),求出椭圆在点A处的切线方程为=1,①椭圆在点B处的切线方程为=1,②,联立①②,得y=,求出交点的轨迹方程为y=.当直线l的斜率不存在时,无交点.由此能过求出过点A,B所作椭圆的两条切线的交点的轨迹方程.
【详细解析】
3.设椭圆C:+=1(a>b>0),定义椭圆的“伴随圆”方程为x2+y2=a2+b2;若抛物线x2=4y的焦点与椭圆C的一个短轴重合,且椭圆C的离心率为.
(1)求椭圆C的方程和“伴随圆”E的方程;
(2)过“伴随圆”E上任意一点P作椭圆C的两条切线PA,PB,A,B为切点,延长PA与“伴随圆”E交于点Q,O为坐标原点.
①证明:PA⊥PB;
②若直线OP,OQ的斜率存在,设其分别为k1,k2,试判断k1k2是否为定值,若是,求出该值;若不是,请说明理由.
【思路点拨】(1)由抛物线的方程,求得b的值,利用离心率公式,即可求得a的值,求得椭圆方程;
(2)①设直线y=kx+m,代入椭圆方程,利用韦达定理及直线的斜率公式,即可求得kPA•kPB=﹣1,即可证明PA⊥PB;
②将直线方程代入圆方程,利用韦达定理及直线的斜率公式求得k1k2=,代入即可求得k1k2=﹣.
【详细解析】
4.左、右焦点分别为F1、F2的椭圆C:+=1(a>b>0)经过点Q(0,),P为椭圆上一点,△PF1F2的重心为G,内心为I,IG∥F1F2.
(1)求椭圆C的方程;
(2)M为直线x﹣y=4上一点,过点M作椭圆C的两条切线MA、MB,A、B为切点,问直线AB是否过定点?若过定点,求出定点的坐标;若不过定点,请说明理由.
【思路点拨】(1)由过点Q,则b=,求得,△PF1F2的重心为G点坐标,由IG∥F1F2,|y0|=3r,根据三角形的面积公式可知a=2c,即可求得a和b的值,求得椭圆方程;
(2)利用椭圆的切线发浓缩,求得直线AB的方程,由点M为直线x﹣y=4上,代入整理即可求得定点坐标.
【详细解析】
5.平面直角坐标系xy中,椭圆C1:+=1(a>b>0)的离心率为,过椭圆右焦点F作两条相互垂直的弦,当其中一条弦所在直线斜率为0时,两弦长之和为6.
(1)求椭圆的方程;
(2)A,B是抛物线C2:x2=4y上两点,且A,B处的切线相互垂直,直线AB与椭圆C1相交于C,D两点,求弦|CD|的最大值.
【思路点拨】(1)由椭圆的离心率为,过椭圆右焦点F作两条相互垂直的弦,当其中一条弦所在直线斜率为0时,两弦长之和为6,列出方程组,求出a,b,由此能求出椭圆方程.
(2)设直线AB为:y=kx+m,由,得x2﹣4kx﹣4m=0,由此利用韦达定理、直线垂直推导出直线AB过抛物线C1的焦点F,再由,得(1+2k2)x2+4kx﹣2=0,由此利用弦长公式能求出弦|CD|的最大值.
【详细解析】
6.已知椭圆C:(a>b>0)的上、下两个焦点分别为F1,F2,过F1的直线交椭圆于M,N两点,且△MNF2的周长为8,椭圆C的离心率为.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)已知O为坐标原点,直线l:y=kx+m与椭圆C有且仅有一个公共点,点M',N'是直线l上的两点,且F1M'⊥l,F2N'⊥l,求四边形F1M'N'F2面积S的最大值.
【思路点拨】(1)由△MNF2的周长为8,求出a=2,再由,求出b,由此能求出椭圆C的标准方程.
(2)将直线l的方程y=kx+m代入到椭圆方程中,得(4+k2)x2+2kmx+m2﹣4=0.由直线与椭圆仅有一个公共点,利用根的判别式求出m2=4+k2.由此利用弦长公式,结合已知条件能求出四边形F1M'N'F2面积的最大值.
【详细解析】
7.已知A,B分别是椭圆 的长轴与短轴的一个端点,F1,F2分别是椭圆C的左、右焦点,D椭圆上的一点,△DF1,F2的周长为.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若P是圆x2+y2=7上任一点,过点作P椭圆C的切线,切点分别为M,N,求证:PM⊥PN.
【思路点拨】(1)由2a+2c=6,,b2+c2=a2,即可求得a和b的值,即可求得椭圆方程;
(2)分类讨论,当切线PM斜率不存在或者为零时,根据对称性即可求得PM⊥PN;当斜率不为零时,分别求得直线PM,PN的方程,由△=0即可求得k1,k2是方程的两个根,则,则PM⊥PN.
【详细解析】
8.已知圆M:(x﹣a)2+(y﹣b)2=9,M在抛物线C:x2=2py(p>0)上,圆M过原点且与C的准线相切.
(Ⅰ) 求C的方程;
(Ⅱ) 点Q(0,﹣t)(t>0),点P(与Q不重合)在直线l:y=﹣t上运动,过点P作C的两条切线,切点分别为A,B.求证:∠AQO=∠BQO(其中O为坐标原点).
【思路点拨】(1)由圆M与抛物线准线相切,得,
且圆过又圆过原点,故,可得,解得p=4,即可
(2) 设A(x1,y1),B(x2,y2),P(m,﹣t),
可得,,即x1,x2为方程x2﹣2mx﹣4t=0的两根,所以x1+x2=2m,x1x2=﹣4t,可得,化简=.可证得∠AQO=∠BQO.
【详细解析】
9.已知椭圆C:+=1(a>b>0)的长轴长为4,离心率为,右焦点为F.
(1)求椭圆C的方程;
(2)直线l与椭圆C相切于点P(不为椭圆C的左、右顶点),直线l与直线x=2交于点A,直线l与直线x=﹣2交于点B,请问∠AFB是否为定值?若不是,请说明理由;若是,请证明.
【思路点拨】(1)由2a=4,离心率e==,b=即可求得a和b,即可求得椭圆C的方程;
(2)l的斜率为0时,∠AFB为直角,则∠AFB为定值,当斜率不为0时,将切点代入椭圆方程,求得交点坐标,求得AF和BF的斜率kAF及kBF,即可求得kAF•kBF=﹣1,即可求得∠AFB为定值.
【详细解析】
10.已知过抛物线x2=4y的焦点F的直线l与抛物线相交于A、B两点.
(1)设抛物线在A、B处的切线的交点为M,若点M的横坐标为2,求△ABM的外接圆方程.
(2)若直线l与椭圆+=1的交点为C,D,问是否存在这样的直线l使|AF|•|CF|=|BF|•|DF|,若存在,求出l的方程;若不存在,说明理由.
【思路点拨】(1)设,直线AB:,从而得到过A,B,M的圆是以AB为直径的圆,由此结合已知条件能求出圆的方程.
(2)设,由此利用韦达定理,结合已知条件能求出满足条件的直线方程.
【详细解析】
11.在平面直角坐标系中,已知点F(1,0),直线l:x=﹣1,动直线l′垂直l于点H,线段HF的垂直平分线交l′于点P,设点P的轨迹为C.
(1)求曲线C的方程;
(2)以曲线C上的点P(x0,y0)(y0>0)为切点作曲线C的切线l1,设l1分别与x,y轴交于A,B两点,且l1恰与以定点M(a,0)(a>2)为圆心的圆相切,当圆M的面积最小时,求△ABF与△PAM面积的比.
【思路点拨】(1)由丨PH丨=丨PF丨,根据抛物线的定义,点P的轨迹是以l为准线,F为焦点的抛物线,即可求得抛物线方程;
(2)由y>0时,求导,求得切线斜率,利用点斜式方程即可求得切线方程,取得A和B点坐标,利用点到直线的距离公式,根据基本不等式的性质,当P(a﹣2,2)时,满足题意的圆M的面积最小,求得A和B点坐标,利用三角形的面积公式即可求得△ABF与△PAM面积的比.
【详细解析】
12.在平面直角坐标系中,已知椭圆:()的左焦点为,且点在上.
(1)求椭圆的方程;
(2)设直线同时与椭圆和抛物线:相切,求直线的方程.
【思路点拨】(1)因为椭圆C1的左焦点为F1(﹣1,0),所以c=1,点P(0,1)代入椭圆,得b=1,由此能求出椭圆C1的方程;(2)设直线l的方程为y=kx+m,由,得(1+2k2)x2+4kmx+2m2﹣2=0.因为直线l与椭圆C1相切,所以△=0,得到两个变量的等量关系.再由直线和抛物线相切,联立方程,运用判别式为0,再构造两个变量的等量关系,从而解出两个变量的值,由此能求出直线l的方程.
【详细解析】
【题型综述】
圆锥曲线的切线问题有两种处理思路:思路1,导数法,将圆锥曲线方程化为函数,利用导数法求出函数在点处的切线方程,特别是焦点在轴上常用此法求切线;思路2,根据题中条件设出切线方程,将切线方程代入圆锥切线方程,化为关于(或y)的一元二次方程,利用切线与圆锥曲线相切的充要条件为判别式,即可解出切线方程,注意关于(或y)的一元二次方程的二次项系数不为0这一条件,圆锥曲线的切线问题要根据曲线不同,选择不同的方法.
【典例指引】
类型一 导数法求抛物线切线
例1 【2017课表1,文20】设A,B为曲线C:y=上两点,A与B的横坐标之和为4.
(1)求直线AB的斜率;
(2)设M为曲线C上一点,C在M处的切线与直线AB平行,且AMBM,求直线AB的方程.
类型二 椭圆的切线问题
例2(2014广东20)(14分)已知椭圆的一个焦点为,离心率为.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)若动点为椭圆外一点,且点P到椭圆C的两条切线相互垂直,求点P的轨迹方程.
类型三 直线与椭圆的一个交点
例3.【2013年高考安徽卷】已知椭圆的焦距为4,且过点.
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)设为椭圆上一点,过点作轴的垂线,垂足为.取点,连接,过点作的垂线交轴于点.点是点关于轴的对称点,作直线,问这样作出的直线是否与椭圆C一定有唯一的公共点?并说明理由.
【解析】(1)因为椭圆过点
且
椭圆C的方程是
(2)
由题意,各点的坐标如上图所示,
则的直线方程:
化简得
又,
所以带入
求得最后
所以直线与椭圆只有一个公共点.
类型四 待定系数求抛物线的切线问题
例4 【2013年高考广东卷】已知抛物线的顶点为原点,其焦点到直线的距离为.设为直线上的点,过点作抛物线的两条切线,其中为切点.
(1) 求抛物线的方程;
(2) 当点为直线上的定点时,求直线的方程;
(3) 当点在直线上移动时,求的最小值.
(3)由抛物线的定义可知,
所以
联立,消去得,
当时,取得最小值为
【扩展链接】
椭圆的切线方程:椭圆上一点处的切线方程是;椭圆外一点所引两条切线方程是.
双曲线的切线方程:双曲线上一点处的切线方程是;双曲线上一点所引两条切线方程是.
抛物线的切线方程:抛物线上一点处的切线方程是;抛物线上一点所引两条切线方程是.
4.设抛物线的焦点为,若过点的直线分别与抛物线相切于两点,则.
5.设椭圆:的焦点为,若过点的直线分别与椭圆相切于两点,则.
6.设双曲线:的焦点为,若过点的直线分别与椭圆相切于两点,则.
【新题展示】
1.【2019福建龙岩质检】已知椭圆的两焦点为、,抛物线:()的焦点为,为等腰直角三角形.
(Ⅰ)求的值;
(Ⅱ)已知过点的直线与抛物线交于两点,又过作抛物线的切线,使得,问这样的直线是否存在?若存在,求出直线的方程;若不存在,说明理由.
【思路引导】
(Ⅰ)先写出、的坐标,利用为等腰直角三角形,求得p即可.
(Ⅱ)依题意,直线l的斜率必存在,设直线l的方程为y=k(x+2),,可得切线l1,l2的斜率分别为,.x1x2=﹣4.再将直线与抛物线联立,结合韦达定理解得k即可.
【解析】
(Ⅰ)椭圆,,两焦点为,,
∵为等腰直角三角形,,,
(Ⅱ)过点的直线与抛物线交于两点,的斜率必存在,
设直线的方程为,
由得
,或
抛物线方程得为所以
切线的斜率分别为,
当时,,即
又,解得合题意,
所以存在直线的方程是,即
2.【2019河南九师联盟2月质检】已知点是抛物线:的焦点,点是抛物线上的定点,且.
(1)求抛物线的方程;
(2)直线与抛物线交于不同两点,,且(为常数),直线与平行,且与抛物线相切,切点为,试问的面积是否是定值.若是,求出这个定值;若不是,请说明理由.
【思路引导】
(1)先设出点M的坐标,表示出,求得M坐标,带入抛物线方程,求得p的值,得出结果.
(2)先设直线AB的方程,联立求解得AB中点Q的坐标为,再设切线方程,联立得切点的坐标为,再利用面积公式和已知条件,进行计算化简可得结果.
【解析】
(1)设,由题知,所以.
所以,即.
代入中得,解得.
所以抛物线的方程为.
(2)由题意知,直线的斜率存在,设其方程为.
由,消去,整理得,
则,.
∴,
设的中点为,
则点的坐标为.
由条件设切线方程为,
由,消去整理得.
∵直线与抛物线相切,
∴.
∴.
∴,∴,∴.
∴切点的坐标为.
∴轴,∴.
∵,
又∵.
∴.
∴ .
∵为常数,∴的面积为定值,且定值为.
3.【2019东北师大附中、重庆一中、吉大附中、长春十一中联考】已知椭圆的离心率为,右焦点为,且椭圆过点.
(I)求椭圆的方程;
(II)若点分别为椭圆的左右顶点,点是椭圆上不同于的动点,直线与直线x=a交于点,证明:以线段为直径的圆与直线相切.
【思路引导】
(I)设椭圆的焦距为,依题意,列出方程组,求得的值,即可求解椭圆的标准方程;
(II)方法一 ①设点的坐标为,当时,得到直线的方程,求得点的坐标, 进而求得线段的中点为,利用点到直线的距离等于半径,即可证明;②又由可得点Q的坐标,求得线段中点的坐标,利用圆心到直线的距离等于半径,可作出证明.
方法二:依题意,直线的斜率存在,设直线的方程为,联立方程组,利用根与系数的关系,求得点P的坐标,进而求得以为直径的圆的圆心坐标为,半径为,再由直线与圆的位置关系的判定,即可得到结论.
【解析】
(I)设椭圆的焦距为,依题意,,
解得,,,故椭圆C的标准方程为.
(II)方法一①设点的坐标为,,
因为在椭圆上,,,
由两点的坐标为,直线的方程为:,
当时,则点的坐标为,
设线段的中点为,则点的坐标为,有,
直线的方程为:,整理为,
由,
则点到直线的距离为
,
由,故以为直径的圆与直线相切.
②若时,则点的坐标为或,直线的方程为,直线的方程为或.将代入直线的方程得点的坐标为或,线段中点的坐标为或,所以.又点到直线的距离
由,故以为直径的圆与直线相切.
方法二:由(I)知.
依题意,直线的斜率存在,设直线的方程为,
设点的坐标为,由,消去得.
,,
的坐标为.
因为直线与交点为,的坐标为,,
所以以为直径的圆的圆心坐标为,半径为.
①当直线的斜率存在,即,时,
直线的方程为,即,整理得
设圆心到直线的距离为,则
所以以为直径的圆与直线相切.
②当直线的斜率不存在即时,此时直线的方程为.
圆心坐标为,圆的半径为,此时以为直径的圆与直线相切.
4.【2019河南洛阳一模】已知圆,圆心在抛物线上,圆过原点且与的准线相切.
(1)求抛物线的方程;
(2)点,点(与不重合)在直线上运动,过点作抛物线的两条切线,切点分别为,求证:.
【思路引导】
(1)根据圆和抛物线的位置关系,以及圆和准线相切这一条件得到方程,,从而得到结果;(2)求出两条切线方程,再抽出方程,其两根为切点的横坐标,,通过韦达定理得到结果即可.
【解析】
(1)∵圆与抛物线准线相切,
∴.
又圆过和原点,
∴.
∴,解得.
∴抛物线的方程为.
(2)设,,方程为.
∴,
∴抛物线在点处的切线的斜率,
∴切线的方程为,
即,
化简得:,
又因过点,故可得,
即.
同理可得:.
∴为方程的两根,
∴,.
∴
∴.
5.【2019江苏如皋调研(三)】在平面直角坐标系中,已知定点,点在轴上运动,点在轴上运动,点为坐标平面内的动点,且满足,.
(1)求动点的轨迹的方程;
(2)过曲线第一象限上一点(其中)作切线交直线于点,连结并延长交直线于点,求当面积取最大值时切点的横坐标.
【思路引导】
(1)设,,.因为,,所以,,,得.
(2)切线:,将代入得,直线:,将代入得,
所以,由,得,
设,求取最小值时,的取值即为所求
【解析】
(1)设,,.因为,,
所以,,,所以.
(2)切线:,将代入得,
直线:,将代入得,
,
因为在抛物线上且在第一象限,
所以,所以,
设,
,,,.
【同步训练】
1.已知椭圆与抛物线y2=2px(p>0)共焦点F2,抛物线上的点M到y轴的距离等于|MF2|﹣1,且椭圆与抛物线的交点Q满足|QF2|=.
(1)求抛物线的方程和椭圆的方程;
(2)过抛物线上的点P作抛物线的切线y=kx+m交椭圆于A、B两点,求此切线在x轴上的截距的取值范围.
【思路点拨】(1)由抛物线的性质,求得x=﹣1是抛物线y2=2px的准线,则,求得p的值,求得焦点坐标,代入抛物线方程求得Q点坐标,利用椭圆的定义,即可求得a的值,由b2=a2﹣c2=8,即可求得椭圆方程;
(2)将直线分别代入抛物线,由△=0,求得km=1,将直线方程代入椭圆方程,求得△>0,代入即可求得m的取值范围,切线在x轴上的截距为,又,即可求得切线在x轴上的截距的取值范围.
( 2)显然k≠0,m≠0,
由,消去x,得ky2﹣4y+4m=0,
由题意知△1=16﹣16km=0,得km=1,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(7分)
由,消去y,得(9k2+8)x2+18kmx+9m2﹣72=0,
其中(9k2+8)(9m2﹣72)>0,
化简得9k2﹣m2+8>0,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(9分)
又,得m4﹣8m2﹣9<0,解得0<m2<9,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(10分)
切线在x轴上的截距为,又,
∴切线在x轴上的截距的取值范围是(﹣9,0).﹣﹣(12分)
2.(2017•鸡泽县校级模拟)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,其中一个顶点是双曲线﹣=1的焦点.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)过点P(0,3)的直线l与椭圆C相交于不同的两点A,B,过点A,B分别作椭圆的两条切线,求其交点的轨迹方程.
【思路点拨】(1)由椭圆的离心率为,其中一个顶点是双曲线﹣=1的焦点,旬出方程组求出a,b,c,由此能求出椭圆C的标准方程.
(2)当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为y=kx+3,设A(x1,y1),B(x2,y2),求出椭圆在点A处的切线方程为=1,①椭圆在点B处的切线方程为=1,②,联立①②,得y=,求出交点的轨迹方程为y=.当直线l的斜率不存在时,无交点.由此能过求出过点A,B所作椭圆的两条切线的交点的轨迹方程.
(2)当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为y=kx+3,
设A(x1,y1),B(x2,y2),
设在A(x1,y1)处切线方程为y﹣y1=k1(x﹣x1),
与椭圆C:=1联立,
消去y,得()x2+8k1(﹣k1x1+y1)x+4(﹣k1x1+y1)2﹣75=0,
由△=0,得[8k1(﹣k1x1+y1)]2﹣4(4+3)[4(﹣k1x1+y1)2﹣75]=0,
化简,得(),
由,得4x12﹣100=﹣,4y12﹣75=﹣3x12,
∴上式化为﹣=0,
3.设椭圆C:+=1(a>b>0),定义椭圆的“伴随圆”方程为x2+y2=a2+b2;若抛物线x2=4y的焦点与椭圆C的一个短轴重合,且椭圆C的离心率为.
(1)求椭圆C的方程和“伴随圆”E的方程;
(2)过“伴随圆”E上任意一点P作椭圆C的两条切线PA,PB,A,B为切点,延长PA与“伴随圆”E交于点Q,O为坐标原点.
①证明:PA⊥PB;
②若直线OP,OQ的斜率存在,设其分别为k1,k2,试判断k1k2是否为定值,若是,求出该值;若不是,请说明理由.
【思路点拨】(1)由抛物线的方程,求得b的值,利用离心率公式,即可求得a的值,求得椭圆方程;
(2)①设直线y=kx+m,代入椭圆方程,利用韦达定理及直线的斜率公式,即可求得kPA•kPB=﹣1,即可证明PA⊥PB;
②将直线方程代入圆方程,利用韦达定理及直线的斜率公式求得k1k2=,代入即可求得k1k2=﹣.
当切线的斜率不存在或等于零结论显然成立,
∴PA⊥PB,
②当直线PQ的斜率存在时,
由①可知直线PQ的方程为y=kx+m,
,整理得:(k2+1)x2+2kmx+m2﹣4=0,
则△=4k2m2﹣4(k2+1)(m2﹣4),将m2=3k2+1,代入整理△=4k2+12>0,
设P(x1,y1),Q(x2,y2),则x1+x2=﹣,x1•x2=,
∴k1k2===,
=,
将m2=3k2+1,即可求得求得k1k2=﹣,
当直线PQ的斜率不存在时,易证k1k2=﹣,
∴综上可知:k1k2=﹣.
4.左、右焦点分别为F1、F2的椭圆C:+=1(a>b>0)经过点Q(0,),P为椭圆上一点,△PF1F2的重心为G,内心为I,IG∥F1F2.
(1)求椭圆C的方程;
(2)M为直线x﹣y=4上一点,过点M作椭圆C的两条切线MA、MB,A、B为切点,问直线AB是否过定点?若过定点,求出定点的坐标;若不过定点,请说明理由.
【思路点拨】(1)由过点Q,则b=,求得,△PF1F2的重心为G点坐标,由IG∥F1F2,|y0|=3r,根据三角形的面积公式可知a=2c,即可求得a和b的值,求得椭圆方程;
(2)利用椭圆的切线发浓缩,求得直线AB的方程,由点M为直线x﹣y=4上,代入整理即可求得定点坐标.
(2)设M(x1,y1),A(x2,y2),B(x3,y3)则切线MA,MB的方程分别为,.…(7分)
∵点M在两条切线上,
∴,,
故直线AB的方程为.…(9分)
又∵点M为直线x﹣y=4上,
∴y1=x1﹣4
即直线AB的方程可化为,整理得(3x+4y)x1=16y+12,
由解得,
因此,直线AB过定点.…(12分)
5.平面直角坐标系xy中,椭圆C1:+=1(a>b>0)的离心率为,过椭圆右焦点F作两条相互垂直的弦,当其中一条弦所在直线斜率为0时,两弦长之和为6.
(1)求椭圆的方程;
(2)A,B是抛物线C2:x2=4y上两点,且A,B处的切线相互垂直,直线AB与椭圆C1相交于C,D两点,求弦|CD|的最大值.
【思路点拨】(1)由椭圆的离心率为,过椭圆右焦点F作两条相互垂直的弦,当其中一条弦所在直线斜率为0时,两弦长之和为6,列出方程组,求出a,b,由此能求出椭圆方程.
(2)设直线AB为:y=kx+m,由,得x2﹣4kx﹣4m=0,由此利用韦达定理、直线垂直推导出直线AB过抛物线C1的焦点F,再由,得(1+2k2)x2+4kx﹣2=0,由此利用弦长公式能求出弦|CD|的最大值.
故切线PA,PB的斜率分别为,kPB=,
再由PA⊥PB,得kPA•kPB=﹣1,
∴,
解得m=1,这说明直线AB过抛物线C1的焦点F,
由,得(1+2k2)x2+4kx﹣2=0,
∴|CD|=•=≤3.
当且仅当k=时取等号,
∴弦|CD|的最大值为3.
6.已知椭圆C:(a>b>0)的上、下两个焦点分别为F1,F2,过F1的直线交椭圆于M,N两点,且△MNF2的周长为8,椭圆C的离心率为.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)已知O为坐标原点,直线l:y=kx+m与椭圆C有且仅有一个公共点,点M',N'是直线l上的两点,且F1M'⊥l,F2N'⊥l,求四边形F1M'N'F2面积S的最大值.
【思路点拨】(1)由△MNF2的周长为8,求出a=2,再由,求出b,由此能求出椭圆C的标准方程.
(2)将直线l的方程y=kx+m代入到椭圆方程中,得(4+k2)x2+2kmx+m2﹣4=0.由直线与椭圆仅有一个公共点,利用根的判别式求出m2=4+k2.由此利用弦长公式,结合已知条件能求出四边形F1M'N'F2面积的最大值.
所以==.
因为四边形F1M'N'F2的面积,
所以=.
令k2+1=t(t≥1),
则==,
所以当时,S2取得最大值为16,故Smax=4,
即四边形F1M'N'F2面积的最大值为4.
7.已知A,B分别是椭圆 的长轴与短轴的一个端点,F1,F2分别是椭圆C的左、右焦点,D椭圆上的一点,△DF1,F2的周长为.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若P是圆x2+y2=7上任一点,过点作P椭圆C的切线,切点分别为M,N,求证:PM⊥PN.
【思路点拨】(1)由2a+2c=6,,b2+c2=a2,即可求得a和b的值,即可求得椭圆方程;
(2)分类讨论,当切线PM斜率不存在或者为零时,根据对称性即可求得PM⊥PN;当斜率不为零时,分别求得直线PM,PN的方程,由△=0即可求得k1,k2是方程的两个根,则,则PM⊥PN.
∴.∵y0=k1x0+m,∴m=y0﹣k1x0,
∴.即;
同理:切线PN:y=k2x+t中,,
∴k1,k2是方程的两个根,
又∵P在圆上,∴,∴,
∴,
∴PM⊥PN.
综上所述:PM⊥PN.
8.已知圆M:(x﹣a)2+(y﹣b)2=9,M在抛物线C:x2=2py(p>0)上,圆M过原点且与C的准线相切.
(Ⅰ) 求C的方程;
(Ⅱ) 点Q(0,﹣t)(t>0),点P(与Q不重合)在直线l:y=﹣t上运动,过点P作C的两条切线,切点分别为A,B.求证:∠AQO=∠BQO(其中O为坐标原点).
【思路点拨】(1)由圆M与抛物线准线相切,得,
且圆过又圆过原点,故,可得,解得p=4,即可
(2) 设A(x1,y1),B(x2,y2),P(m,﹣t),
可得,,即x1,x2为方程x2﹣2mx﹣4t=0的两根,所以x1+x2=2m,x1x2=﹣4t,可得,化简=.可证得∠AQO=∠BQO.
又因过点P(m,﹣t),故可得,,(7分)
即,同理可得,(8分)
所以x1,x2为方程x2﹣2mx﹣4t=0的两根,所以x1+x2=2m,x1x2=﹣4t,(9分)
因为Q(0,﹣t),所以,(10分)
化简=.(11分)
所以∠AQO=∠BQO.(12分)
9.已知椭圆C:+=1(a>b>0)的长轴长为4,离心率为,右焦点为F.
(1)求椭圆C的方程;
(2)直线l与椭圆C相切于点P(不为椭圆C的左、右顶点),直线l与直线x=2交于点A,直线l与直线x=﹣2交于点B,请问∠AFB是否为定值?若不是,请说明理由;若是,请证明.
【思路点拨】(1)由2a=4,离心率e==,b=即可求得a和b,即可求得椭圆C的方程;
(2)l的斜率为0时,∠AFB为直角,则∠AFB为定值,当斜率不为0时,将切点代入椭圆方程,求得交点坐标,求得AF和BF的斜率kAF及kBF,即可求得kAF•kBF=﹣1,即可求得∠AFB为定值.
10.已知过抛物线x2=4y的焦点F的直线l与抛物线相交于A、B两点.
(1)设抛物线在A、B处的切线的交点为M,若点M的横坐标为2,求△ABM的外接圆方程.
(2)若直线l与椭圆+=1的交点为C,D,问是否存在这样的直线l使|AF|•|CF|=|BF|•|DF|,若存在,求出l的方程;若不存在,说明理由.
【思路点拨】(1)设,直线AB:,从而得到过A,B,M的圆是以AB为直径的圆,由此结合已知条件能求出圆的方程.
(2)设,由此利用韦达定理,结合已知条件能求出满足条件的直线方程.
(2)设
设A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3),D(x4,y4),则
又,
∴x1+x2=4k,x1x2=﹣4
将,…①
由
将,
由①②得k=0或k2=1,k=±1,
经检验k=0,k=±1时,A、B、C、D四点各异,且满足要求
故直线l存在,且方程为y=±x+1或y=1…(13分)
11.在平面直角坐标系中,已知点F(1,0),直线l:x=﹣1,动直线l′垂直l于点H,线段HF的垂直平分线交l′于点P,设点P的轨迹为C.
(1)求曲线C的方程;
(2)以曲线C上的点P(x0,y0)(y0>0)为切点作曲线C的切线l1,设l1分别与x,y轴交于A,B两点,且l1恰与以定点M(a,0)(a>2)为圆心的圆相切,当圆M的面积最小时,求△ABF与△PAM面积的比.
【思路点拨】(1)由丨PH丨=丨PF丨,根据抛物线的定义,点P的轨迹是以l为准线,F为焦点的抛物线,即可求得抛物线方程;
(2)由y>0时,求导,求得切线斜率,利用点斜式方程即可求得切线方程,取得A和B点坐标,利用点到直线的距离公式,根据基本不等式的性质,当P(a﹣2,2)时,满足题意的圆M的面积最小,求得A和B点坐标,利用三角形的面积公式即可求得△ABF与△PAM面积的比.
A(﹣x0,0),…(7分)
点M(a,0)到切线l的距离d==+≥2,
(当且仅当y0=2时,取等号).
∴当P(a﹣2,2)时,满足题意的圆M的面积最小. …(9分)
∴A(2﹣a,0),B(0,),
∴S△ABF=丨1﹣(2﹣a)丨•丨丨=(a﹣1),
S△PAM=丨a﹣(2﹣a)丨•丨2丨=2(a﹣1),…(11分)
∴=,
△ABF与△PAM面积的比.…(12分)
12.在平面直角坐标系中,已知椭圆:()的左焦点为,且点在上.
(1)求椭圆的方程;
(2)设直线同时与椭圆和抛物线:相切,求直线的方程.
【思路点拨】(1)因为椭圆C1的左焦点为F1(﹣1,0),所以c=1,点P(0,1)代入椭圆,得b=1,由此能求出椭圆C1的方程;(2)设直线l的方程为y=kx+m,由,得(1+2k2)x2+4kmx+2m2﹣2=0.因为直线l与椭圆C1相切,所以△=0,得到两个变量的等量关系.再由直线和抛物线相切,联立方程,运用判别式为0,再构造两个变量的等量关系,从而解出两个变量的值,由此能求出直线l的方程.
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