2020-2021学年湖北省十堰市高二(上)10月月考数学试卷人教A版
展开1. 椭圆x225+y29=1的焦点坐标是( )
A.(−5, 0),(5, 0)B.(0, −5),(0, 5)C.(−4, 0),(4, 0)D.(0, −4),(0, 4)
2. 已知A为抛物线C:y2=2px(p>0)上一点,点A到C的焦点的距离为12,到y轴的距离为9,则p=( )
A.2B.3C.6D.9
3. 设双曲线C的方程为x2a2−y2b2=1a>0,b>0,过抛物线y2=4x的焦点和点0,b的直线为l.若C的一条渐近线与l平行,另一条渐近线与l垂直,则双曲线C的方程为( )
A.x24−y24=1 B.x2−y24=1C.x24−y2=1D.x2−y2=1
4. 设抛物线的顶点为O,焦点为F,准线为l,P是抛物线上异于O的一点,过P作PQ⊥l于Q,则线段FQ的垂直平分线( )
A.经过点O B.经过点PC.平行于直线OPD.垂直于直线OP
5. 设F1,F2是双曲线C:x2−y23=1的两个焦点,O为坐标原点,点P在C上且|OP|=2,则△PF1F2的面积为( )
A.72B.3C.52D.2
6. 已知椭圆x2a2+y2b2=1a>b>0,F1,F2分别是椭圆的左、右焦点,A是椭圆的下顶点,直线AF2交椭圆于另一点P,若|PF1|=|PA|,则椭圆的离心率为( )
A.33B.13C.22D.12
7. 设双曲线C:x2a2−y2b2=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,离心率为5.P是C上一点,且F1P⊥F2P.若△PF1F2的面积为4,则a=( )
A.1B.2C.4D.8
8. 在平面直角坐标系xOy中,已知椭圆x2a2+y2b2=1a>b>0,过左焦点F−2,0倾斜角为π3的直线交椭圆上半部分于点A,以FA,FO为邻边作平行四边形OFAB,若点B在椭圆上,则b2等于( )
A.3B.23C.33D.43
二、多选题
已知曲线C:x2+y2=2|x|+2|y|,则曲线C( )
A.关于x轴对称B.关于y轴对称
C.关于原点对称D.所围成图形的面积为8+4π
已知曲线C:mx2+ny2=1( )
A.若m>n>0,则C是椭圆,其焦点在y轴上
B.若m=n>0,则C是圆,其半径为n
C.若mn<0,则C是双曲线,其渐近线方程为y=±−mnx
D.若m=0,n>0,则C是两条直线
1970年4月24日,我国发射了自己的第一颗人造地球卫星“东方红一号”,从此我国开始了人造卫星的新篇章.人造地球卫星绕地球运行遵循开普勒行星运动定律:卫星在以地球为焦点的椭圆轨道上绕地球运行时,其运行速度是变化的,速度的变化服从面积守恒规律,即卫星的向径(卫星与地球的连线)在相同的时间内扫过的面积相等.设椭圆的长轴长、焦距分别为2a,2c,下列结论正确的是( )
A.卫星向径的取值范围是a−c,a+c
B.卫星在左半椭圆弧的运行时间大于其在右半椭圆弧的运行时间
C.卫星向径的最小值与最大值的比值越大,椭圆轨道越扁
D.卫星运行速度在近地点时最大,在远地点时最小
已知双曲线C的左、右焦点分别为F1,F2,过F2的直线与双曲线的右支交于A,B两点,若|AF1|=|BF2|=2|AF2|,则( )
A.∠AF1B=∠F1AB
B.双曲线的离心率e=333
C.双曲线的渐近线方程为y=±263x
D.原点O在以F2为圆心,AF2为半径的圆上
三、填空题
设双曲线C:x2a2−y2b2=1a>0,b>0的一条渐近线为y=2x,则C的离心率为________.
已知双曲线C:x26−y23=1,则C的右焦点的坐标为________;C的焦点到其渐近线的距离是________.
斜率为3的直线过抛物线C:y2=4x的焦点,且与C交于A,B两点,则|AB|=_________.
如图,过原点O的直线AB交椭圆C:x2a2+y2b2=1a>b>0于A,B两点,过点A分别作x轴、AB的垂线AP、AQ交椭圆C于点P、Q,连接BQ交AP于一点M,若AM→=45AP→,则椭圆C的离心率是________.
四、解答题
求符合下列要求的曲线的标准方程:
(1)已知椭圆的焦点在x轴,且长轴长为12,离心率为12;
(2)已知双曲线经过点A(−7,−62),B(27,3).
已知双曲线C的离心率为3,且过(3, 0)点,过双曲线C的右焦点F2,作倾斜角为π3的直线交双曲线于A,B两点,O为坐标原点,F1为左焦点.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)求△AOB的面积.
已知过抛物线y2=8x的焦点F的直线与抛物线交于A(x1, y1),B(x2, y2)两点.
(1)证明:y1y2为定值;
(2)若|AF|=10,O为坐标原点,求△AOF的面积与△BOF的面积的比值.
设点M和N分别是椭圆C:x2a2+y2=1a>0上不同的两点,线段MN最长为4.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)若直线MN过点Q0,2,且OM→⋅ON→>0,线段MN的中点为P,求直线OP的斜率的取值范围.
已知点A0,1,B1,2,C是抛物线x2=4y上的动点.
(1)求△ABC周长的最小值;
(2)若C位于直线AB右下方,求△ABC面积的最大值.
已知椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0),右顶点A(2, 0),上顶点为B,左右焦点分别为F1,F2,且∠F1BF2=60∘,过点A作斜率为k(k≠0)的直线l交椭圆于点D,交y轴于点E.
(1)求椭圆C的方程;
(2)设P为AD的中点,是否存在定点Q,对于任意的k(k≠0)都有OP⊥EQ?若存在,求出点Q;若不存在,请说明理由.
参考答案与试题解析
2020-2021学年湖北省十堰市高二(上)10月月考数学试卷
一、选择题
1.
【答案】
C
【考点】
椭圆的标准方程
【解析】
由椭圆的方程可得a,b的值,及焦点在x轴上,再由a,b,c的关系求出c的值,进而求出椭圆的焦点坐标.
【解答】
解:由椭圆的标准方程可得:a2=25,b2=9,且焦点在x轴上,
则c2=a2−b2=16,
解得:c=4.
故选C.
2.
【答案】
C
【考点】
抛物线的标准方程
【解析】
直接利用抛物线的定义解题即可.
【解答】
解:设点A的坐标为(x,y),由点A到y轴的距离为9可得x=9,
由点A到C的焦点的距离为12,可得x+p2=12,解得p=6.
故选C.
3.
【答案】
D
【考点】
双曲线的渐近线
抛物线的性质
直线的一般式方程与直线的垂直关系
直线的一般式方程与直线的平行关系
【解析】
先求出直线l的方程和双曲线的渐近线方程,根据直线平行和垂直即可求出a,b的值,可得双曲线的方程.
【解答】
解:由题可知,抛物线的焦点为1,0,
所以直线l的方程为x+yb=1,
即直线的斜率为−b.
又双曲线的渐近线的方程为y=±bax,
所以−b=−ba,−b×ba=−1.
因为a>0,b>0,
解得a=1,b=1.
故选D.
4.
【答案】
B
【考点】
抛物线的定义
【解析】
由抛物线定义得出PQ与PF的关系,从而得出点P与线段FQ垂直平分线的关系.
【解答】
解:由抛物线的定义可知PQ=PF,
所以点P在FQ的垂直平分线上.
故选B.
5.
【答案】
B
【考点】
双曲线的应用
双曲线的定义
【解析】
根据已知条件结合双曲线的焦点先判断△PF1F2为直角三角形,再根据双曲线的定义和直角三角形的性质即可得解.
【解答】
解:由题知,
a=1,b=3,c=2,
F1(−2,0),F2(2,0).
∵|OP|=2,
故点P在以F1F2为直径的圆上,
故PF1⊥PF2,
则|PF1|2+|PF2|2=(2c)2=16.
由双曲线的定义知|PF1|−|PF2|=2a=2,
∴|PF1|2+|PF2|2−2|PF1||PF2|=4,
∴|PF1||PF2|=6,
∴△PF1F2的面积为12|PF1||PF2|=3.
故选B.
6.
【答案】
A
【考点】
椭圆的离心率
椭圆的定义
余弦定理
【解析】
画出图形,利用椭圆的性质,结合已知条件,通过余弦定理求解三角形求解即可.
【解答】
解:由题意知,椭圆x2a2+y2b2=1(a>b>0),F1,F2分别是椭圆的左、右焦点,
A是椭圆的下顶点,直线AF2交椭圆于另一点P,如图所示,
则|AF1|=|AF2|=a,|PF1|+|PF2|=2a.
若|PF1|=|PA|,
则|PF2|=12a,|PF1|=32a,
所以cs∠APF1=32a2+32a2−a22×32a×32a=12a2+32a2−4c22×12a×32a,
整理得,a2=3c2,
所以椭圆的离心率为ca=33.
故选A.
7.
【答案】
A
【考点】
双曲线的应用
双曲线的标准方程
【解析】
利用双曲线的定义,三角形的面积以及双曲线的离心率,转化求解a即可.
【解答】
解:设PF1=m,PF2=n,且m>n.
由题意得S△PF1F2=12mn=4,
∴ mn=8.
∵ m−n=2a,m2+n2=4c2,e=ca=5,
解得:a=1.
故选A.
8.
【答案】
B
【考点】
椭圆的标准方程
斜率的计算公式
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解:根据题意,作出图象如图所示,
由题意得,c=2.
设A(x1,y1),B(x2,y2),
在平行四边形OFAB中,y1=y2.
又x12a2+y12b2=1,x22a2+y22b2=1,
∴ x2=−x1.
∵ FA//OB,且直线FA的倾斜角为π3,
∴ y1x1+2=y2x2=3.
∵ y1=y2,x2=−x1,
∴ x1=−1,x2=1 ,y1=y2=3,
则A(−1,3).
将A的坐标代入椭圆方程,
可得1a2+3b2=1.①
又a2−b2=4,②
联立①②,解得:a2=4+23,b2=23.
故选B.
二、多选题
【答案】
A,B,C,D
【考点】
函数的对称性
曲线与方程
圆的综合应用
【解析】
根据题目所给信息进行求解即可.
【解答】
解:已知曲线C:x2+y2=2|x|+2|y| ,
将x换成−x,y换成−y,其方程不变,故该曲线关于原点对称;
将y换成−y,其方程不变,故该曲线关于x轴对称;
将x换成−x,其方程不变,故该曲线关于y轴对称;
将绝对值打开,
可得(x−1)2+(y−1)2=2 ,
(x+1)2+(y−1)2=2 ,
(x−1)2+(y+1)2=2 ,
(x+1)2+(y+1)2=2 ,
可得图象如下,
其圆心分别为(1,1),(−1,1),(1,−1),(−1,−1) ,半径为2,
其围成的图形的面积为
S=S正方形+4S扇形
=22×22+4×12×π×(2)2
=8+4π.
故选ABCD.
【答案】
A,C,D
【考点】
双曲线的渐近线
椭圆的标准方程
圆的标准方程
【解析】
根据所给条件,逐一分析对应的方程形式,结合椭圆、圆、双曲线方程的定义进行判断即可.
【解答】
解:A,若m>n>0 ,则1m<1n,则根据椭圆定义,知x21m+y21n=1表示焦点在y轴上的椭圆,故A正确;
B,若m=n>0,则方程为x2+y2=1n,表示半径为1n的圆,故B错误;
C,根据求双曲线渐近线的方法,可以得双曲线的渐近线方程mx2+ny2=0,
又因为mn<0,
所以渐近线方程为y=±−mnx,故C正确;
D,当m=0,n>0时,则方程为y=±1n表示两条直线,故D正确.
故选ACD.
【答案】
A,B,D
【考点】
椭圆的离心率
椭圆的定义
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解:当卫星在近地点时向径取得最小值,为a−c,在远地点时取得最大值,为a+c,故A正确;
如图所示:
卫星在左半椭圆弧运行时扫过的面积为左半椭圆弧的面积和△ABF的面积,所以大于其在右半椭圆弧扫过的面积,因为在相同的时间内扫过的面积相等,所以卫星在左半椭圆弧的运行时间大于其在右半椭圆弧的运行时间,故B正确;
卫星向径的最小值与最大值的比值为a−ca+c,
当a=2c时,则比值为13,此时b=3c;
当a=3c时,则比值为12,此时b=22c,
易知比值越大,b越大,即椭圆愈趋向于圆,故C错误;
卫星运行速度在近地点时最大,在远地点时最小,故D正确.
故选ABD.
【答案】
A,B,C
【考点】
双曲线的渐近线
双曲线的离心率
双曲线的标准方程
余弦定理
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解:根据题意,作出图象如图所示,
设|AF1|=|BF2|=2|AF2|=2m,
则|AB|=|AF2|+|BF2|=3m.
由双曲线的定义知,|AF1|−|AF2|=2m−m=2a,
即m=2a.
又|BF1|−|BF2|=2a,
即|BF1|−2m=2a,
∴ |BF1|=3m=|AB|,
∴ ∠AF1B=∠F1AB,即选项A正确;
在△ABF1中,由余弦定理知,
cs∠AF1B=|AF1|2+|BF1|2−|AB|22⋅|AF1|⋅|BF1|=4m2+9m2−9m22⋅2m⋅3m=13.
在△AF1F2中,由余弦定理知,
cs∠F1AB=|AF1|2+|AF2|2−|F1F2|22⋅|AF1|⋅|AF2|=4m2+m2−4c22⋅2m⋅m=cs∠AF1B=13,
化简整理得,12c2=11m2=44a2,
∴ 离心率e=ca=4412=333,即选项B正确;
双曲线的渐近线方程为y=±bax=±c2−a2a2x=±e2−1x=±263x ,即选项C正确;
若原点O在以F2为圆心,AF2为半径的圆上,
则c=m=2a,与 ca=333不符,即选项D错误.
故选ABC.
三、填空题
【答案】
3
【考点】
双曲线的渐近线
双曲线的离心率
【解析】
由双曲线的方程求出渐近线的方程,再由题意求出a,b的关系,再由离心率的公式及a,b,c之间的关系求出双曲线的离心率.
【解答】
解:由题意得ba=2,从而e=ca=1+ba2=3.
故答案为:3.
【答案】
(3, 0),3
【考点】
双曲线的渐近线
双曲线的标准方程
点到直线的距离公式
【解析】
根据双曲线的方程可得焦点,再根据点到直线的距离可得答案.
【解答】
解:由题意知a2=6,b2=3,
所以c=a2+b2=3,
即C的右焦点坐标为(3, 0);
双曲线C的一条渐近线为:bx−ay=0,
所以焦点到渐近线的距离=bcb2+a2=b=3.
故答案为:(3, 0);3.
【答案】
163
【考点】
与抛物线有关的中点弦及弦长问题
【解析】
先根据题目给定信息求出直线方程,联立直线和抛物线方程,再利用韦达定理和抛物线的性质转化求出弦长|AB|.
【解答】
解:由题意可得抛物线焦点F1,0,直线l的方程为y=3x−1,
将方程代入y2=4x并化简得3x2−10x+3=0.
设Ax1,y1,Bx2,y2,则x1+x2=103,
所以由抛物线的定义可得|AB|=x1+x2+p=103+2=163.
故答案为:163.
【答案】
255
【考点】
椭圆的离心率
直线与椭圆结合的最值问题
【解析】
左侧图片未提供解析.
【解答】
解:设A(x1,y1),Q(x2,y2),
则B(−x1,−y1),P(x1,−y1),Mx1,−35y1,
由AB⊥AQ,则y1x1⋅y2−y1x2−x1=−1,
再由B,M,Q三点共线,
则kBM=kBQ,即y15x1=y2+y1x2+x1,
故y2+y1x2+x1=−15⋅x2−x1y2−y1,
即y22−y12=−15(x22−x12),
又因为x12a2+y12b2=1,x22a2+y22b2=1,
即x12−x22a2+y12−y22b2=0,
所以b2a2=15,
故椭圆C的离心率为e=1−b2a2=255.
故答案为:255.
四、解答题
【答案】
解:(1)由已知条件可设所求的椭圆的标准方程为x2a2+y2b2=1(其中a>b>0),
则2a=12,
∴ a=6.
离心率为e=ca=12,
∴ c=3,
∴ b2=a2−c2=62−32=27,
故所求的椭圆的标准方程为x236+y227=1.
(2)设所求的双曲线方程为mx2+ny2=1,
由题意可得方程组49m+72n=1,28m+9n=1,
解之得m=125,n=−175,
故所求的双曲线标准方程为x225−y275=1.
【考点】
双曲线的标准方程
椭圆的标准方程
【解析】
(1)由题意设椭圆的标准方程,由长轴长可得a的值,再由离心率求出c的值,进而求出b的值,写出椭圆的方程;
(2)设过两点的双曲线的方程,将两点的坐标代入求出双曲线的方程.
【解答】
解:(1)由已知条件可设所求的椭圆的标准方程为x2a2+y2b2=1(其中a>b>0),
则2a=12,
∴ a=6.
离心率为e=ca=12,
∴ c=3,
∴ b2=a2−c2=62−32=27,
故所求的椭圆的标准方程为x236+y227=1.
(2)设所求的双曲线方程为mx2+ny2=1,
由题意可得方程组49m+72n=1,28m+9n=1,
解之得m=125,n=−175,
故所求的双曲线标准方程为x225−y275=1.
【答案】
解:(1)由题意可得,双曲线的焦点在x轴上,
且a=3,ca=3,b2=c2−a2,
解得:a2=3,b2=6,
所以双曲线的方程:x23−y26=1.
(2)由(1)可得F2(3, 0),F1(−3, 0),
由题意设y=3(x−3),设交点A(x1, y1),B(x2, y2),
联立直线与双曲线的方程:y=3(x−3),2x2−y2=6,
整理可得:x2−18x+33=0,
x1+x2=18,x1x2=33,
所以S△AOB=12|OF2|⋅|y1−y2|
=12×3×3(x1+x2)2−4x1x2
=332⋅182−4×33=36,
即△AOB的面积为36.
【考点】
直线与双曲线结合的最值问题
双曲线的离心率
双曲线的标准方程
【解析】
(1)有题意离心率和过的点的坐标,可得双曲线的焦点在x轴上,可得a的值和c的值,再由a,b,c的关系求出a,b的值,进而求出双曲线的方程;
(2)由(1)可得左右焦点的坐标,有题意可得直线AB的方程,与双曲线联立求出两根之积,两根之和进而求出面积.
【解答】
解:(1)由题意可得,双曲线的焦点在x轴上,
且a=3,ca=3,b2=c2−a2,
解得:a2=3,b2=6,
所以双曲线的方程:x23−y26=1.
(2)由(1)可得F2(3, 0),F1(−3, 0),
由题意设y=3(x−3),设交点A(x1, y1),B(x2, y2),
联立直线与双曲线的方程:y=3(x−3),2x2−y2=6,
整理可得:x2−18x+33=0,
x1+x2=18,x1x2=33,
所以S△AOB=12|OF2|⋅|y1−y2|
=12×3×3(x1+x2)2−4x1x2
=332⋅182−4×33=36,
即△AOB的面积为36.
【答案】
(1)证明:由题意可得抛物线的焦点F(2, 0),且直线AB的斜率不为0,
设直线AB的方程为:x=my+2,
联立直线与抛物线的方程:x=my+2,y2=8x,
整理可得:y2−8my−16=0,
所以y1y2=−16.
(2)解:设A点在x轴上方,由题意知|AF|=10,
准线方程x=−2,
则可得x1+2=10,
所以x1=8,
代入抛物线方程可得y1=8,
由(1)得 y2=−2,
所以S△AOFS△BOF=12|OF|⋅|y1|12|OF|⋅|y2|=82=4,
所以△AOF的面积与△BOF的面积的比值为4.
【考点】
直线与抛物线结合的最值问题
抛物线的性质
抛物线的标准方程
【解析】
(1)由题意设直线AB的方程,与抛物线联立求出两根之积,可得纵坐标之积为定值;
(2)由AF的长,根据抛物线的性质可得A的横坐标,代入抛物线的方程可得A的纵坐标,再由(1)可得B的纵坐标,进而求出面积的比值.
【解答】
(1)证明:由题意可得抛物线的焦点F(2, 0),且直线AB的斜率不为0,
设直线AB的方程为:x=my+2,
联立直线与抛物线的方程:x=my+2,y2=8x,
整理可得:y2−8my−16=0,
所以y1y2=−16.
(2)解:设A点在x轴上方,由题意知|AF|=10,
准线方程x=−2,
则可得x1+2=10,
所以x1=8,
代入抛物线方程可得y1=8,
由(1)得 y2=−2,
所以S△AOFS△BOF=12|OF|⋅|y1|12|OF|⋅|y2|=82=4,
所以△AOF的面积与△BOF的面积的比值为4.
【答案】
解:(1)因为线段MN最长为4,所以a=2,
所以椭圆C的标准方程为x24+y2=1 .
(2)由题意知,直线MN的斜率存在且不为0.
设直线MN的方程为y=kx+2,并将其代人x24+y2=1,
整理得(1+4k2)x2+16kx+12=0.
由Δ=16k2−4×1+4k2×12=164k2−3>0,
可得k2>34.
设Mx1,y1,Nx2,y2,则x1+x2=−16k1+4k2,x1x2=121+4k2.
y1y2=kx1+2kx2+2=k2x1x2+2kx1+x2+4=4−4k21+4k2,
因为OM→⋅ON→>0,所以x1x2+y1y2=121+4k2+4−4k21+4k2=44−k21+4k2>0 .
即k2<4,故34
故点P坐标为(x1+x22,y1+y22),
则k′=y1+y2x1+x2,k=y1−y2x1−x2,
k⋅k′=y12−y22x12−x22=1−x124−(1−x224)x12−x22=−14,
则k′2=116k2∈164,112,
即直线OP的斜率的取值范围−36,−18∪18,36.
【考点】
圆锥曲线的综合问题
直线与椭圆结合的最值问题
椭圆的标准方程
【解析】
【解答】
解:(1)因为线段MN最长为4,所以a=2,
所以椭圆C的标准方程为x24+y2=1 .
(2)由题意知,直线MN的斜率存在且不为0.
设直线MN的方程为y=kx+2,并将其代人x24+y2=1,
整理得(1+4k2)x2+16kx+12=0.
由Δ=16k2−4×1+4k2×12=164k2−3>0,
可得k2>34.
设Mx1,y1,Nx2,y2,则x1+x2=−16k1+4k2,x1x2=121+4k2.
y1y2=kx1+2kx2+2=k2x1x2+2kx1+x2+4=4−4k21+4k2,
因为OM→⋅ON→>0,所以x1x2+y1y2=121+4k2+4−4k21+4k2=44−k21+4k2>0 .
即k2<4,故34
故点P坐标为(x1+x22,y1+y22),
则k′=y1+y2x1+x2,k=y1−y2x1−x2,
k⋅k′=y12−y22x12−x22=1−x124−(1−x224)x12−x22=−14,
则k′2=116k2∈164,112,
即直线OP的斜率的取值范围−36,−18∪18,36.
【答案】
解:(1)由抛物线的方程x2=4y可得焦点F坐标0,1,与A重合,准线方程为:y=−1,
所以△ABC的周长为:AB+BC+AC,
过C作CD垂直于准线于D,则AC=CD,
所以周长为:AB+BC+CD≥AB+BD,
当B,C,D在一条直线上时,周长最小,
过B作准线的垂线交抛物线于M,交准线于E,这时M与C重合,E与D重合,
而AB=12+2−12=2,BD=2+1=3,
所以周长的最小值为AB+BD=3+2.
(2)直线AB所在的直线方程为:y=2−11−0x+1,即y=x+1,
已知与抛物线相切时C到直线AB的距离最大,
设过C的切线方程为:y=x+b,
由题意b<1,
联立直线与抛物线的方程:y=x+b,x2=4y,
整理可得:x2−4x−4b=0,
则Δ=16+16b=0,
解得b=−1,
所以过C的切线方程为:y=x−1,
所以两条平行线间的距离d=1+12=2,
即C到直线AB的距离为2,
所以S△ABC=12|AB|⋅d=12⋅2⋅2=1,
所以三角形ABC面积的最大值为1.
【考点】
直线与抛物线结合的最值问题
抛物线的性质
两点间的距离公式
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解:(1)由抛物线的方程x2=4y可得焦点F坐标0,1,与A重合,准线方程为:y=−1,
所以△ABC的周长为:AB+BC+AC,
过C作CD垂直于准线于D,则AC=CD,
所以周长为:AB+BC+CD≥AB+BD,
当B,C,D在一条直线上时,周长最小,
过B作准线的垂线交抛物线于M,交准线于E,这时M与C重合,E与D重合,
而AB=12+2−12=2,BD=2+1=3,
所以周长的最小值为AB+BD=3+2.
(2)直线AB所在的直线方程为:y=2−11−0x+1,即y=x+1,
已知与抛物线相切时C到直线AB的距离最大,
设过C的切线方程为:y=x+b,
由题意b<1,
联立直线与抛物线的方程:y=x+b,x2=4y,
整理可得:x2−4x−4b=0,
则Δ=16+16b=0,
解得b=−1,
所以过C的切线方程为:y=x−1,
所以两条平行线间的距离d=1+12=2,
即C到直线AB的距离为2,
所以S△ABC=12|AB|⋅d=12⋅2⋅2=1,
所以三角形ABC面积的最大值为1.
【答案】
解:(1)由题意得:a=2,
∵ 在Rt△OBF2中,∠F1BF2=60∘,
∴ ∠OBF2=30∘,|OB|=b,|OF2|=c,
∴ |BF2|=a,
∴ cs30∘=ba=32,
解得b=3,
∴ 椭圆方程为x24+y23=1.
(2)设直线AD:y=k(x−2)(k≠0),
令x=0,则y=−2k,
∴ E(0, −2k).
联立直线AD与椭圆方程y=k(x−2),x24+y23=1,
整理得(3+4k2)x2−16k2x+16k2−12=0,
xA+xD=16k23+4k2,
解得xD=8k2−63+4k2,yD=k(8k2−63+4k2−2)=−12k3+4k2,
设P(xP, yP),∵ P为AD的中点,
∴ xP=12(8k2−63+4k2+2)=8k23+4k2,yP=12(−12k3+4k2)=−6k3+4k2,
∴ OP→=(8k23+4k2,−6k3+4k2).
设存在Q(x0, y0)使得OP⊥EQ,则EQ→=(x0,y0+2k),OP→⋅EQ→=0,
∴ 8k2x03+4k2−6ky0+12k23+4k2=0,
即4k2(2x0−3)−6ky03+4k2=0对任意的k≠0都成立,
∴ 2x0−3=0,y0=0,
解得x0=32,y0=0,
∴ 存在Q(32,0)使得OP⊥EQ.
【考点】
直线与椭圆结合的最值问题
椭圆的标准方程
【解析】
(1)由右顶点的坐标可得a的值,再由上顶点与左右焦点所成的角可得b,c的关系,又由a,b,c之间的关系求出a,b的值,进而求出椭圆的方程;
(2)法一)设直线AD的方程,由题意可得E的坐标,将直线AD的方程代入椭圆的方程可得D的坐标,进而求出AD的中点P的坐标,求出向量OP→,假设存在Q的坐标,求出向量EQ→,由OP→⋅EQ→=0,可得4k2(2x0−3)−6ky03+4k2=0对任意的k≠0都成立,所以x0=32,y0=0;
法二)设A,B,P的坐标,将A,B的坐标代入椭圆的方程,两式相减可得OP的斜率,假设存在Q的坐标使OP⊥EQ,可得斜率之积为−1恒成立,求出Q的坐标.
【解答】
解:(1)由题意得:a=2,
∵ 在Rt△OBF2中,∠F1BF2=60∘,
∴ ∠OBF2=30∘,|OB|=b,|OF2|=c,
∴ |BF2|=a,
∴ cs30∘=ba=32,
解得b=3,
∴ 椭圆方程为x24+y23=1.
(2)设直线AD:y=k(x−2)(k≠0),
令x=0,则y=−2k,
∴ E(0, −2k).
联立直线AD与椭圆方程y=k(x−2),x24+y23=1,
整理得(3+4k2)x2−16k2x+16k2−12=0,
xA+xD=16k23+4k2,
解得xD=8k2−63+4k2,yD=k(8k2−63+4k2−2)=−12k3+4k2,
设P(xP, yP),∵ P为AD的中点,
∴ xP=12(8k2−63+4k2+2)=8k23+4k2,yP=12(−12k3+4k2)=−6k3+4k2,
∴ OP→=(8k23+4k2,−6k3+4k2).
设存在Q(x0, y0)使得OP⊥EQ,则EQ→=(x0,y0+2k),OP→⋅EQ→=0,
∴ 8k2x03+4k2−6ky0+12k23+4k2=0,
即4k2(2x0−3)−6ky03+4k2=0对任意的k≠0都成立,
∴ 2x0−3=0,y0=0,
解得x0=32,y0=0,
∴ 存在Q(32,0)使得OP⊥EQ.
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