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      微专题20 圆锥曲线经典难题之一类面积、面积比问题的通性通法研究-2024年新高考数学二轮复习微专题提分突破140分+习题+答案

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      微专题20 圆锥曲线经典难题之一类面积、面积比问题的通性通法研究-2024年新高考数学二轮复习微专题提分突破140分+习题+答案

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      这是一份微专题20 圆锥曲线经典难题之一类面积、面积比问题的通性通法研究-2024年新高考数学二轮复习微专题提分突破140分+习题+答案,文件包含微专题20圆锥曲线经典难题之一类面积面积比问题的通性通法研究原卷版docx、微专题20圆锥曲线经典难题之一类面积面积比问题的通性通法研究解析版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共59页, 欢迎下载使用。
      1、三角形面积问题
      模型一:基本方法
      模型二:分割三角形
      模型三:三角形面积坐标表示
      模型四(面积比): “等角”“共角”“对顶角”
      蝴蝶模型
      蝉模型
      2、四边形面积问题
      模型一
      模型二
      模型三
      3、圆锥曲线中取值范围问题的五种求解策略:
      (1)利用圆锥曲线的几何性质或判别式构造不等关系,从而确定参数的取值范围;
      (2)利用已知参数的范围,求新的参数的范围,解这类问题的核心是建立两个参数之间的等量关系;
      (3)利用隐含的不等关系建立不等式,从而求出参数的取值范围;
      (4)利用已知的不等关系建立不等式,从而求出参数的取值范围;
      (5)利用求函数值域的方法将待求量表示为其他变量的函数,求其值域,从而确定参数的取值范围.
      4、圆锥曲线中的最值问题解决方法一般分两种:
      一是几何法,特别是用圆锥曲线的定义和平面几何的有关结论来求最值;
      二是代数法,常将圆锥曲线的最值问题转化为二次函数或三角函数的最值问题,然后利用基本不等式、函数的单调性或三角函数的有界性等求最值.
      【典型例题】
      例1.(2024·江苏·模拟预测)已知椭圆的右焦点为,点在椭圆上,且垂直于轴.
      (1)求椭圆的方程;
      (2)直线斜率存在,交椭圆于两点,三点不共线,且直线和直线关于对称.
      (ⅰ)证明:直线过定点;
      (ⅱ)求面积的最大值.
      【解析】(1)点在椭圆上,且垂直于轴,则有
      设椭圆的焦距为,则,
      点代入椭圆方程,有,
      解得,则,
      所以椭圆的方程为.
      (2)(ⅰ)设直线l的方程为,由,
      消去y,整理得,
      因为l交椭圆C于两点,所以,
      设,所以,
      因为直线和直线关于对称,
      所以
      所以
      所以
      解得.
      所以直线l的方程为,
      所以直线l过定点.
      (ⅱ)设直线l的方程为,由,
      消去,整理得,
      因为l交椭圆C于两点,所以,
      解得,

      所以,
      所以

      则,当且仅当时取等号,
      所以面积的最大值为.
      例2.(2024·高三·江苏·专题练习)经过圆上一动点作椭圆的两条切线,切点分别记为,直线分别与圆相交于异于点的两点.
      (1)求证:.
      (2)求的面积的取值范围.
      【解析】(1)
      证明:设点.
      ①当直线的斜率都存在时,
      设过点与椭圆相切的直线方程为.
      联立,消去得.

      令,整理得:.
      设直线的斜率分别为.
      ∴.又.
      ∴.
      ∴,即为圆的直径,
      ∴.
      ②当直线或的斜率不存在时,不妨设,
      则直线的方程为.
      ∴点,点,也满足.
      综上,有.
      (2)设点,点.
      当直线的斜率存在时,设直线的方程为.
      联立,消去得

      令,整理得.
      则.
      ∴直线的方程为.
      化简可得,即.
      经验证,当直线的斜率不存在时,
      直线的方程为或,也满足.
      同理,可得直线的方程为.
      ∵在直线上,
      ∴,.
      ∴直线的方程为.
      联立,消去得.
      ∴,,


      又点到直线的距离.

      令,.则.
      又,
      ∴的面积的取值范围为
      例3.(2024·全国·模拟预测)已知复平面上的点对应的复数满足,设点的运动轨迹为.点对应的数是0.
      (1)证明是一个双曲线并求其离心率;
      (2)设的右焦点为,其长半轴长为,点到直线的距离为(点在的右支上),证明:;
      (3)设的两条渐近线分别为,过分别作的平行线分别交于点,则平行四边形的面积是否是定值?若是,求该定值;若不是,说明理由.
      【解析】(1)设复数,

      两边平方得
      所以是一个焦点在实轴上,顶点为,渐近线为的双曲线.
      其离心率.
      (2)由(1)的计算得,,,则直线,
      设,则,

      由得,代入得
      所以,原式得证.
      (3)由(1)得的两条渐近线,,
      由对称性,不妨设,则,
      所以,同理得.
      联立和:,得,
      易知直线,所以点到直线的距离
      由(1),所以
      而,所以
      ,故平行四边形的面积为定值.
      例4.(2024·天津·一模)已知椭圆过点,焦距是短半轴长的倍,
      (1)求椭圆的方程;
      (2)点是椭圆上的三个不同点,线段交轴于点异于坐标原点,且总有的面积与的面积相等,直线分别交轴于点两点,求的值.
      【解析】(1)设椭圆的半焦距为,由题意知,解得,
      椭圆的方程;
      (2)因为的面积与的面积总相等,故为的中点,
      结合对称性可知两点关于轴对称,
      由题意直线斜率存在且不为0,并且纵截距不为0,
      设直线,故,
      ,化简得,
      由得,,
      设,则,
      则,
      直线,令得,

      所以.
      例5.(2024·山东青岛·一模)已知O为坐标原点,点W为:和的公共点,,与直线相切,记动点M的轨迹为C.
      (1)求C的方程;
      (2)若,直线与C交于点A,B,直线与C交于点,,点A,在第一象限,记直线与的交点为G,直线与的交点为H,线段AB的中点为E.
      ①证明:G,E,H三点共线;
      ②若,过点H作的平行线,分别交线段,于点,,求四边形面积的最大值.
      【解析】(1)设,与直线的切点为N,则,
      所以
      化简得,所以C的方程为:;
      (2)①设线段的中点为,
      因为,所以可设,,
      又因为,
      所以G,E,F三点共线,同理,H,E,F三点共线,
      所以G,E,H三点共线.
      ②设,,,,AB中点为E,中点为F,
      将代入得:,所以,,
      所以,
      同理,,(均在定直线上)
      因为,所以△EAT与△EAH面积相等,与△EBH面积相等;
      所以四边形的面积等于四边形GAHB的面积,
      设,,
      直线,即
      整理得:直线,又因为,所以,
      同理,直线,,所以
      所以
      所以四边形GAHB面积

      当且仅当,即,即时取等号,
      所以四边形面积的最大值为16.
      例6.(2024·高三·河南·阶段练习)已知是抛物线上任意一点,且到的焦点的最短距离为.直线与交于两点,与抛物线交于两点,其中点在第一象限,点在第四象限.
      (1)求抛物线的方程.
      (2)证明:
      (3)设的面积分别为,其中为坐标原点,若,求.
      【解析】(1)设,易知,准线方程为,所以.
      当时,取得最小值,由,解得.所以抛物线的方程为.
      (2)设直线与轴交于点,因为直线的斜率显然不为0,
      所以设直线的方程为,
      联立,消去得,
      所以,所以,
      同理可得,所以.
      (3)因为,所以,即.
      因为,所以,即,
      所以,由(2)知,所以,
      故,所以,即,
      化简得,解得或,
      若,则,这与矛盾,所以,
      所以.
      例7.(2024·陕西西安·一模)已知椭圆的短轴长等于焦距,且过点
      (1)求椭圆的方程;
      (2)为直线上一动点,记椭圆的上下顶点为,直线分别交椭圆于点,当与的面积之比为时,求直线的斜率.
      【解析】(1)由题意可得,解得,
      所以椭圆的方程为.
      (2)
      因为,
      设,
      则直线的方程的方程为,
      联立,消去可得,

      解得,代入直线方程可得,故,
      直线的方程为,由,消去可得,,
      解得,故,
      设与的面积分别为,则,
      因为,且三点共线,三点共线,结合距离公式化简可得

      由,化简解得,
      当时,,的斜率为,
      当时,,的斜率为,
      综上,直线的斜率.
      例8.(2024·云南昆明·模拟预测)已知椭圆的左右焦点分别为,点在椭圆上,且在第一象限内,满足.
      (1)求的平分线所在的直线的方程;
      (2)在椭圆上是否存在关于直线对称的相异的两点,若存在,请找出这两点;若不存在请说明理由;
      (3)已知双曲线与椭圆有共同的焦点,且双曲线与椭圆相交于,若四边形的面积最大时,求双曲线的标准方程.
      【解析】(1)设的平分线与轴交于点,
      由,则,由,有,故,
      故,则,解得,故,
      由角平分线的性质可得,所以,
      解得,故,则有,
      即直线的方程为;
      (2)假设存在两点关于直线对称,则,所以,
      设直线的方程为,联立,
      得,则,
      即,
      所以的中点坐标为,因为的中点在直线,
      所以,所以,所以的中点坐标为,
      与点重合,矛盾,所以不存在满足题设条件相异的两点;
      (3)由题意知,,
      设与椭圆共焦点的双曲线的标准方程为,
      设它们的一个交点坐标为,它们的交点为顶点的四边形面积记,
      所以,
      当且仅当取得等号,因为,所以,
      所以,所以,
      所以双曲线的标准方程为.
      例9.(2024·云南贵州·二模)已知椭圆的方程,右焦点为,且离心率为
      (1)求椭圆的方程;
      (2)设是椭圆的左、右顶点,过的直线交于两点(其中点在轴上方),求与的面积之比的取值范围.
      【解析】(1)设椭圆焦距为,
      由题意可得,
      故椭圆方程为
      (2)当斜率不存在时,易知;
      ②当斜率存在时,设,,,,,
      由,得,显然,
      所以,,
      因为,,
      所以,
      因为,
      所以,
      又,
      设,则,,解得且,
      所以,
      综上可得的取值范围为.
      【过关测试】
      1.(2024·山东烟台·一模)已知双曲线经过点,离心率为,直线过点且与双曲线交于两点(异于点).
      (1)求证:直线与直线的斜率之积为定值.并求出该定值;
      (2)过点分别作直线的垂线,垂足分别为,记的面积分别为,求的最大值.
      【解析】(1)令双曲线半焦距为c,依题意,,
      由,解得,
      则双曲线的方程为,显然直线不垂直于y轴,设直线的方程为,
      由消去得,,,
      设,则,
      直线的斜率分别为,
      所以.
      (2)设直线的方程为,则直线的方程为,
      由,得点的纵坐标,
      用替换上式中的得点的纵坐标,

      而,当且仅当时取等号,
      因此,所以的最大值为.
      2.(2024·河南·一模)在平面直角坐标系中,已知直线与抛物线相切.
      (1)求的值;
      (2)已知点在抛物线上,分别位于第一象限和第四象限,且,过分别作直线的垂线,垂足分别为,求四边形面积的最小值.
      【解析】(1)
      因为直线与抛物线相切,
      所以方程组有唯一解,所以有唯一解,
      所以,且,解得.
      (2)设直线的方程为,,
      因为点在抛物线上,分别位于第一象限和第四象限,
      联立方程,消去x得,
      则,可得,
      因为,即,
      整理得,
      即,解得,
      可知直线的方程为,可知,,符合题意,
      则四边形的面积为

      令,
      所以,
      因为,则,且与在上单调递增,
      可知在上单调递增,
      当且仅当,即时,,
      所以四边形面积的最小值为.
      3.(2024·辽宁·一模)已知双曲线:(,)的右顶点,斜率为1的直线交于、两点,且中点.
      (1)求双曲线的方程;
      (2)证明:为直角三角形;
      (3)若过曲线上一点作直线与两条渐近线相交,交点为,,且分别在第一象限和第四象限,若,,求面积的取值范围.
      【解析】(1)设,,则,,
      ,两点在双曲线上,
      ,由①-②得,
      即,,
      ,即,,
      又,,双曲线的方程为:;
      (2)由已知可得,直线的方程为:,即,
      联立,,
      则,,

      ,为直角三角形;
      (3)由题意可知,若直线有斜率则斜率不为0,
      故设直线方程为:,
      设,,,
      ,,

      点在双曲线上,,

      ③,
      又,,
      ,④,
      联立,

      ⑤,⑥,
      ,分别在第一象限和第四象限,,,
      由④式得:,
      ⑦,
      将⑤⑥代入⑦得:,

      令,,
      由对勾函数性质可得在上单调递减,在上单调递增,
      ,.
      4.(2024·云南红河·二模)已知抛物线的焦点到准线的距离为,为坐标原点,是上异于的不同的两点,且满足,点为外接圆的圆心.
      (1)求动点的轨迹方程;
      (2)当外接圆的面积最小时,求两点的坐标.
      【解析】(1)由题意可知,,故.
      设,,,因为,为外接圆的圆心,
      所以为线段的中点,设,则,即①,
      点在抛物线上,所以,将①式代入整理得,
      显然点不满足题意,所以动点的轨迹方程为.
      (2)显然斜率存在且不为,设,由知,
      故设,
      联立得,化简得(舍)或,所以,
      联立得,,,
      故,
      令,则或,故.
      所以

      (当且仅当即时,等号成立),故的最小值为,
      所以外接圆的面积为.
      所以时,外接圆的面积取得最小值.
      此时,,或,.
      5.(2024·河南郑州·二模)已知椭圆E:过点,且焦距为.
      (1)求椭圆E的标准方程;
      (2)过点作两条互相垂直的弦AB,CD,设弦AB,CD的中点分别为M,N.
      ①证明:直线MN必过定点;
      ②若弦AB,CD的斜率均存在,求面积的最大值.
      【解析】(1)依题意有,,解得,
      所以椭圆的方程为.
      (2)①设:,,,则:,
      联立,故,,,
      故,由代替m,得,
      当,即时,:,过点.
      当,即时,,:,
      令,,直线MN恒过点.
      当,经验证直线MN过点.
      综上,直线MN恒过点.
      ②,
      令,,
      ∵在上单调递减,
      ∴,当且仅当,时取等号.
      故面积的最大值为.
      6.(2024·河南南阳·一模)在椭圆(双曲线)中,任意两条互相垂直的切线的交点都在同一个圆上,该圆的圆心是椭圆(双曲线)的中心,半径等于椭圆(双曲线)长半轴(实半轴)与短半轴(虚半轴)平方和(差)的算术平方根,则这个圆叫蒙日圆.已知椭圆的蒙日圆的面积为,该椭圆的上顶点和下顶点分别为,且,设过点的直线与椭圆交于两点(不与两点重合)且直线.
      (1)证明:,的交点在直线上;
      (2)求直线围成的三角形面积的最小值.
      【解析】(1)根据题意,蒙日圆的半径为,所以.
      因为,可知,则,
      所以椭圆的标准方程为,
      因为直线过点,可知直线的斜率存在,且直线与椭圆必相交,
      可设直线,
      联立方程,消去可得,
      由根与系数的关系可得:
      因为,可得直线,直线,
      所以
      即,解得,
      所以直线的交点在直线上.
      (2)设直线与直线的交点分别为,
      则由(1)可知:直线,直线.
      联立方程和,
      解得
      因为,
      又因为点到直线的距离,
      可得,只需求的最小值.
      由弦长公式可得

      令,则.
      可得,
      当且仅当,即时等号成立.
      即的最小值为,可得面积的最小值为.
      故直线围成的三角形面积的最小值为.
      7.(2024·山东济南·一模)已知双曲线C:的左右顶点分别为,,过点的直线与双曲线C的右支交于M,N两点.
      (1)若直线的斜率k存在,求k的取值范围;
      (2)记直线,的斜率分别为,,求的值;
      (3)设G为直线与直线的交点,,的面积分别为,,求的最小值.
      【解析】(1)
      设,,直线的方程为,
      联立方程组,整理得,
      因为直线与双曲线的右支交于两点,
      可得 ,解得,
      又由直线的斜率为,可得的取值范围是.
      (2)由双曲线,可得,,
      由(1)可得,,则.
      所以
      .
      (3)由(2)可知,
      所以直线与直线的方程分别为和,
      联立两直线方程可得交点的横坐标为,
      于是

      故的最小值为,当且仅当时取等号成立.
      8.(2024·山西·模拟预测)已知为椭圆的右焦点,过点且斜率为的直线与椭圆交于点,,且.
      (1)求的取值范围;
      (2)过点作直线与椭圆交于点,,直线的倾斜角比直线的倾斜角大,求四边形面积的最大值.
      【解析】(1)设,,易知,
      联立消去,得.
      ,,,

      又,
      .
      (2)如图:
      解法一:设直线的倾斜角为,则.
      由(1)知.
      直线的倾斜角为,
      同理可知.


      令,则.

      当时,取最大值.
      解法二:依题意,,直线的倾斜角比直线的倾斜角大,
      直线的斜率存在.
      不妨设直线的方程:,且,.
      由(1)同理得,

      又,

      令,,

      解方程,得.
      在区间上单调递减,在区间上单调递增.
      当时,.
      ,时,,,

      9.(2024·江苏南通·二模)在平面直角坐标系xOy中,已知椭圆Γ:的离心率为,直线l与Γ相切,与圆O:相交于A,B两点.当l垂直于x轴时,.
      (1)求Γ的方程;
      (2)对于给定的点集M,N,若M中的每个点在N中都存在距离最小的点,且所有最小距离的最大值存在,则记此最大值为.
      (ⅰ)若M,N分别为线段AB与圆O上任意一点,P为圆O上一点,当的面积最大时,求;
      (ⅱ)若,均存在,记两者中的较大者为.已知,,均存在,证明:.
      【解析】(1)
      因为当垂直于轴时,,而直线与Γ相切,则,解得,
      又椭圆的离心率为,则椭圆的半焦距,,
      所以的方程为.
      (2)(i)当的斜率存在时,设的方程为:,
      由消去得:,
      由直线与椭圆相切,得,整理得,
      于是圆心到直线的距离,
      则的面积为,
      设,求导得,
      当时,,函数单调递增,当时,,函数单调递减,
      因此当时,取得最大值,此时,
      当的斜率不存在时,由(1)知,,
      由,得,则.
      对于线段上任意点,连接并延长与圆交于点,则是圆上与最近的点,
      当为线段的中点时,取得最大值,所以.
      (ii)因为均存在,
      设点,且,
      设是集合中到的最近点,根据对称性,不妨设,
      令点到集合的最近点为,点到集合的最近点为,
      因为是集合中所有点到集合最近点距离的最大值,则,
      因为是集合中所有点到集合最近点距离的最大值,则,
      因此,
      而在坐标平面中,,又点是集合中到点的最近点,则,
      所以.
      10.(2024·河北邯郸·三模)已知椭圆经过,两点.
      (1)求的方程;
      (2)若圆的两条相互垂直的切线均不与坐标轴垂直,且直线分别与相交于点A,C和B,D,求四边形面积的最小值.
      【解析】(1)因为过点,,
      所以解得
      故的方程为.
      (2)由题知的斜率存在且不为0.
      设.
      因为与圆相切,所以,得.
      联立与的方程,可得,
      设,,则,.
      所以,
      将代入,可得.
      用替换,可得.
      四边形的面积.
      令,则,可得,
      再令,,则,可得,
      即四边形面积的最小值为.
      11.(2024·广东深圳·模拟预测)在平面直角坐标系中,已知椭圆的左、右焦点分别为、,点A在椭圆E上且在第一象限内,,点A关于y轴的对称点为点B.
      (1)求A点坐标;
      (2)在x轴上任取一点P,直线与直线相交于点Q,求的最大值;
      (3)设点M在椭圆E上,记与的面积分别为,,若,求点M的坐标.
      【解析】(1)
      由椭圆的左,右焦点分别为,,
      设,因为,可得,
      整理得,
      又因为,联立方程组,解得,,
      所以点点坐标为.
      (2)设P点坐标为,则可得Q点坐标为,
      由,
      当时,取最大值,最大值为.
      (3)点的坐标为,点的坐标为,
      则点O到线段的距离,
      若,则点M到线段的距离应为,
      故M点的纵坐标为或,代入椭圆方程,
      解得M点的横坐标为或,
      故M点的坐标为或.
      12.(2024·安徽芜湖·二模)在平面直角坐标系xOy中,椭圆W:的离心率为,已知椭圆长轴长是短轴长的2倍,且椭圆W过点.
      (1)求椭圆W的方程;
      (2)已知平行四边形ABCD的四个顶点均在W上,求平行四边形ABCD的面积S的最大值.
      【解析】(1)由题意知,解得,
      由长轴长是短轴长的2倍,则,
      所以椭圆的方程为.
      (2)当直线斜率存在,这的方程为,,
      因为,故可设方程为,
      由,得,
      则,,,
      所以,
      同理,
      因为,所以,因为,所以,
      所以,
      当且仅当时,平行四边形取得最大值为4.
      当直线的斜率不存在时,此时平行四边形为矩形,设,易得,
      又因为,所以,当且仅当时取等.
      综上所述:平行四边形的面积的最大值为4.
      13.(2024·上海·二模)在中,已知,,设分别是的重心、垂心、外心,且存在使.
      (1)求点的轨迹的方程;
      (2)求的外心的纵坐标的取值范围;
      (3)设直线与的另一个交点为,记与的面积分别为,是否存在实数使?若存在,求出的值;若不存在,请说明理由.
      【解析】(1)
      设,则的重心.
      ,,则,
      为垂心,故
      因为存在使,故,所以,,
      而,由垂心定义得,即,整理得,
      所以点的轨迹的方程为.
      (2)
      由外心的定义知点在轴上,则,
      的中点,,
      所以,整理得.
      与的方程为联立,得.
      因为,所以.
      (3)由对称性,不妨设点在第一象限,设,,直线:,
      联立方程得,
      ,整理得;
      ,又,所以.
      由条件知,,,所以三点共线且所在直线平行于轴,
      由,知,
      所以.
      令,解得(舍去).
      又点在直线:上,所以,
      即,所以.又,联立得,所以.
      又,所以,即,所以.
      所以,当点在第一、四象限时,;当点在第二、三象限时,.
      故存在实数使.
      14.(2024·高二·浙江·阶段练习)已知离心率为的双曲线:过椭圆:的左,右顶点A,B.
      (1)求双曲线的方程;
      (2)是双曲线上一点,直线AP,BP与椭圆分别交于D,E,设直线DE与x轴交于,且,记与的外接圆的面积分别为,,求的取值范围.
      【解析】(1)由题意得:,解得,
      所以双曲线的方程为.
      (2)方法一:设直线AP:,,
      则,消y得:,
      得:,
      又因为在双曲线上,满足,即,
      所以,即.
      同理设直线BP:,,可得,所以.
      因为,所以,因为,所以.
      把代入双曲线方程得,解得,则点.
      设与的外接圆的半径分别为,,
      由正弦定理得,,
      因为,所以.
      则.
      因为,所以,所以.
      方法二:设直线DE:,,,
      则,消x得:,
      所以,,得,
      因为P,A,D三点共线,则,
      因为P,B,E三点共线,则,两式相除得,

      .
      因为,所以.
      因为,所以,得,
      把代入双曲线方程得,解得,则点.
      设与的外接圆的半径分别为,,
      由正弦定理得,,
      因为,所以,
      则,
      因为,所以,所以.
      15.(2024·福建莆田·二模)已知椭圆的离心率为,且上的点到右焦点的距离的最大值为.
      (1)求椭圆的方程;
      (2)已知为坐标原点,对于内任一点,直线交于两点,点在上,且满足,求四边形面积的最大值.
      【解析】(1)由题意可得,
      所以,
      所以椭圆的方程是;
      (2)设点到直线的距离为,
      因为,所以点到直线的距离是点到直线的距离的2倍,
      所以四边形的面积为,
      当直线垂直于轴时,,点到直线的距离的最大值为2,
      此时,
      当直线不垂直于轴时,可设直线的方程为,
      代入椭圆方程,整理并化简得,即,
      所以,
      设过点与直线平行的直线的方程为,
      代入椭圆方程,整理并化简得,
      由,
      所以,
      所以,等号成立当且仅当且,
      综上所述,四边形面积的最大值为3.
      16.(2024·河南·三模)已知是椭圆C:上的动点,过原点O向圆M:引两条切线,分别与椭圆C交于P,Q两点(如图所示),记直线OP,OQ的斜率依次为,,且.
      (1)求圆M的半径r;
      (2)求证:为定值;
      (3)求四边形OPMQ的面积的最大值.
      【解析】(1)
      如图,由题意,切线OP,OQ的方程分别为,,则有,,
      故,是方程,即方程的两根.
      若,则圆M与y轴相切,直线OQ的斜率不存在,矛盾;
      于是,化简得,解得.
      (2)设,,依题意,,代入 可得 ,解得 ,
      于是;同理 .
      所以

      即 为定值7.
      (3)
      ,当且仅当时等号成立.
      综上所述,四边形OPMQ面积的最大值为.
      17.(2024·山东临沂·一模)动圆与圆和圆都内切,记动圆圆心的轨迹为.
      (1)求的方程;
      (2)已知圆锥曲线具有如下性质:若圆锥曲线的方程为,则曲线上一点处的切线方程为:,试运用该性质解决以下问题:点为直线上一点(不在轴上),过点作的两条切线,切点分别为.
      (i)证明:直线过定点;
      (ii)点关于轴的对称点为,连接交轴于点,设的面积分别为,求的最大值.
      【解析】(1)设动圆的半径为,由题意得圆和圆的半径分别为,,
      因为与,都内切,
      所以,,
      所以,
      又,,故,
      所以点的轨迹是以,为焦点的椭圆,
      设的方程为:,
      则,,所以,
      故的方程为:.
      (2)(i)证明:设,,,
      由题意中的性质可得,切线方程为,
      切线方程为,
      因为两条切线都经过点,所以,,
      故直线的方程为:,显然当时,,
      故直线经过定点.
      (ii)设直线的方程为:,
      联立,整理得,
      由韦达定理得,
      又,所以直线的方程为,
      令得,

      所以直线经过定点,又,
      所以

      所以,当且仅当时,即时取等号.
      18.(2024·高三·浙江·开学考试)如图,已知椭圆,双曲线是的右顶点,过作直线分别交和于点,过作直线分别交和于点,设的斜率分别为.

      (1)若直线过椭圆的右焦点,求的值;
      (2)若,求四边形面积的最小值.
      【解析】(1)椭圆,右焦点为,右顶点为,
      设的斜率分别为.设,
      则,
      因为直线方程过椭圆的右焦点,
      所以直线方程为,
      直线方程与椭圆方程联立,得:

      所以.
      (2)设,直线方程分别为

      联立与得,同理,
      联立与得,同理,
      所以四边形面积为
      令,易知,且,则,
      令,,则在内,,

      所以关于单调递增,所以,
      当取最小值时,,经检验满足题意.
      19.(2024·广东梅州·一模)有一种曲线画图工具如图1所示,是滑槽的中点,短杆可绕转动,长杆通过处铰链与连接,上的栓子可沿滑槽滑动,且.当栓子在滑槽内做往复运动时,带动绕转动,跟踪动点的轨迹得到曲线,跟踪动点的轨迹得到曲线,以为原点,所在的直线为轴建立如图2所示的平面直角坐标系.
      (1)分别求曲线和的方程;
      (2)曲线与轴的交点为,,动直线与曲线相切,且与曲线交于,两点,求的面积与的面积乘积的取值范围.
      【解析】(1)因为,所以的轨迹是以原点为圆心,半径为1的圆,
      所以曲线的方程为;
      设,
      由题意可知,
      所以,
      由于不恒为零,所以,所以,
      又,代入可得,
      所以的方程为.
      (2)
      易知,
      设,
      则点到直线的距离,
      点到直线的距离,
      因为与相切,所以,
      由,消去,得,


      所以,
      所以 ,
      由基本不等式得,当且仅当时取等号,
      所以,所以的面积与的面积乘积的取值范围为.
      20.(2024·高三·江西南昌·开学考试)已知抛物线:上一点的纵坐标为3,点到焦点距离为5.
      (1)求抛物线的方程:
      (2)过点作直线交于A,B两点,过点A,B分别作C的切线与,与相交于点,过点A作直线垂直于,过点作直线垂直于,与相交于点E,、、、分别与轴交于点P、Q、R、S.记、、、的面积分别为、、、.若,求实数的取值范围.
      【解析】(1)设,由题意可得,即,
      解得或(舍去),所以抛物线的方程为.
      (2)如图,
      设经过,两点的直线方程为:(,),
      与抛物线方程联立可得,
      即,
      ∴,.
      ∵,则,
      ∴,
      ∴过点作的切线方程为,
      令,得,即.
      同理,过点作的切线方程为,
      令,得,即.
      ∴.
      联立两直线方程,解得,即,
      则到直线的距离.
      又∵过点作直线垂直于,
      直线的方程为,
      令,得,即.
      同理,直线的方程为,
      令,得,即.
      ∴.
      联立两直线方程,解得,
      整理后可得,即,
      则到直线的距离.
      由上可得,,
      ,,
      ∴,得,
      故的取值范围为.

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