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新高考数学二轮复习培优训练专题17 圆锥曲线的综合应用(解答题)(含解析)
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(1)求C的方程;
(2)设直线与C的另一个交点分别为A,B,记直线的倾斜角分别为.当取得最大值时,求直线AB的方程.
【解析】(1)
抛物线的准线为,当与x轴垂直时,点M的横坐标为p,
此时,所以,
所以抛物线C的方程为;
(2)设,直线,
由可得,,
由斜率公式可得,,
直线,代入抛物线方程可得,
,所以,同理可得,
所以
又因为直线MN、AB的倾斜角分别为,
所以,
若要使最大,则,
设,则,
当且仅当即时,等号成立,
所以当最大时,,设直线,
代入抛物线方程可得,
,所以,
所以直线.
【点睛】
关键点点睛:解决本题的关键是利用抛物线方程对斜率进行化简,利用韦达定理得出坐标间的关系.
2.【2022年全国乙卷】已知椭圆E的中心为坐标原点,对称轴为x轴、y轴,且过两点.
(1)求E的方程;
(2)设过点的直线交E于M,N两点,过M且平行于x轴的直线与线段AB交于点T,点H满足.证明:直线HN过定点.
【解析】(1)
解:设椭圆E的方程为,过,
则,解得,,
所以椭圆E的方程为:.
(2)
,所以,
①若过点的直线斜率不存在,直线.代入,
可得,,代入AB方程,可得
,由得到.求得HN方程:
,过点.
②若过点的直线斜率存在,设.
联立得,
可得,,
且
联立可得
可求得此时,
将,代入整理得,
将代入,得
显然成立,
综上,可得直线HN过定点
【点睛】
3、【2022年新高考1卷】已知点在双曲线上,直线l交C于P,Q两点,直线的斜率之和为0.
(1)求l的斜率;
(2)若,求的面积.
【解析】(1)
因为点在双曲线上,所以,解得,即双曲线
易知直线l的斜率存在,设,,
联立可得,,
所以,,.
所以由可得,,
即,
即,
所以,
化简得,,即,
所以或,
当时,直线过点,与题意不符,舍去,
故.
(2)
不妨设直线的倾斜角为,因为,所以,
因为,所以,即,
即,解得,
于是,直线,直线,
联立可得,,
因为方程有一个根为,所以, ,
同理可得,, .
所以,,
点到直线的距离,
故的面积为.
4、【2022年新高考2卷】已知双曲线的右焦点为,渐近线方程为.
(1)求C的方程;
(2)过F的直线与C的两条渐近线分别交于A,B两点,点在C上,且.过P且斜率为的直线与过Q且斜率为的直线交于点M.从下面①②③中选取两个作为条件,证明另外一个成立:
①M在上;②;③.
注:若选择不同的组合分别解答,则按第一个解答计分.
【解析】(1)
右焦点为,∴,∵渐近线方程为,∴,∴,∴,∴,∴.
∴C的方程为:;
(2)由已知得直线的斜率存在且不为零,直线的斜率不为零,
若选由①②推③或选由②③推①:由②成立可知直线的斜率存在且不为零;
若选①③推②,则为线段的中点,假若直线的斜率不存在,则由双曲线的对称性可知在轴上,即为焦点,此时由对称性可知、关于轴对称,与从而,已知不符;
总之,直线的斜率存在且不为零.
设直线的斜率为,直线方程为,
则条件①在上,等价于;
两渐近线的方程合并为,
联立消去y并化简整理得:
设,线段中点为,则,
设,
则条件③等价于,
移项并利用平方差公式整理得:
,
,即,
即;
由题意知直线的斜率为, 直线的斜率为,
∴由,
∴,
所以直线的斜率,
直线,即,
代入双曲线的方程,即中,
得:,
解得的横坐标:,
同理:,
∴
∴,
∴条件②等价于,
综上所述:
条件①在上,等价于;
条件②等价于;
条件③等价于;
选①②推③:
由①②解得:,∴③成立;
选①③推②:
由①③解得:,,
∴,∴②成立;
选②③推①:
由②③解得:,,∴,
∴,∴①成立.
5、【2020年高考全国Ⅲ文21理数20】已知椭圆 SKIPIF 1 < 0 的离心率为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 分别为 SKIPIF 1 < 0 的左、右顶点.
(1)求 SKIPIF 1 < 0 的方程;
(2)若点 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上,点 SKIPIF 1 < 0 在直线 SKIPIF 1 < 0 上,且 SKIPIF 1 < 0 ,求△ SKIPIF 1 < 0 的面积.
【解析】解法一:(1)由 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,∴ SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 的方程为 SKIPIF 1 < 0 .
(2)设点 SKIPIF 1 < 0 的坐标为 SKIPIF 1 < 0 ,点 SKIPIF 1 < 0 的坐标为 SKIPIF 1 < 0 ,根据对称性,只需考虑 SKIPIF 1 < 0 的情形,此时 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
∵ SKIPIF 1 < 0 ,∴有 SKIPIF 1 < 0 = 1 \* GB3 ①.
又∵ SKIPIF 1 < 0 ,∴ SKIPIF 1 < 0 = 2 \* GB3 ②.
又 SKIPIF 1 < 0 = 3 \* GB3 ③.
联立 = 1 \* GB3 ①、 = 2 \* GB3 ②、 = 3 \* GB3 ③,可得, SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 .
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,∴ SKIPIF 1 < 0 .
同理可得,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 .综上所述,可得 SKIPIF 1 < 0 的面积为 SKIPIF 1 < 0 .
解法二:(1) SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
根据离心率 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 (舍),
SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 的方程为: SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 .
(2) SKIPIF 1 < 0 点 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上,点 SKIPIF 1 < 0 在直线 SKIPIF 1 < 0 上,且 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,过点 SKIPIF 1 < 0 作 SKIPIF 1 < 0 轴垂线,交点为 SKIPIF 1 < 0 ,设 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 轴交点为 SKIPIF 1 < 0 ,根据题意画出图形,如图,
SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,又 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,根据三角形全等条件“ SKIPIF 1 < 0 ”,可得: SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 .
设 SKIPIF 1 < 0 点为 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 点纵坐标为 SKIPIF 1 < 0 ,将其代入 SKIPIF 1 < 0 ,可得: SKIPIF 1 < 0 ,
解得: SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 点为 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ,
①当 SKIPIF 1 < 0 点为 SKIPIF 1 < 0 时,故 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,可得: SKIPIF 1 < 0 点为 SKIPIF 1 < 0 ,画出图象,如图,
SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,可求得直线 SKIPIF 1 < 0 的直线方程为: SKIPIF 1 < 0 ,
根据点到直线距离公式可得 SKIPIF 1 < 0 到直线 SKIPIF 1 < 0 的距离为: SKIPIF 1 < 0 ,
根据两点间距离公式可得: SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 面积为: SKIPIF 1 < 0 .
②当 SKIPIF 1 < 0 点为 SKIPIF 1 < 0 时,故 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,
可得: SKIPIF 1 < 0 点为 SKIPIF 1 < 0 ,画出图象,如图,
SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,可求得直线 SKIPIF 1 < 0 的直线方程为: SKIPIF 1 < 0 ,根据点到直线距离公式可得 SKIPIF 1 < 0 到直线 SKIPIF 1 < 0 的距离为: SKIPIF 1 < 0 ,根据两点间距离公式可得: SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 面积为: SKIPIF 1 < 0 .
综上所述, SKIPIF 1 < 0 面积为: SKIPIF 1 < 0 .
6、(2021年全国高考乙卷数学(文)试题)已知抛物线 SKIPIF 1 < 0 的焦点F到准线的距离为2.
(1)求C的方程;
(2)已知O为坐标原点,点P在C上,点Q满足 SKIPIF 1 < 0 ,求直线 SKIPIF 1 < 0 斜率的最大值.
【解析】(1)抛物线 SKIPIF 1 < 0 的焦点 SKIPIF 1 < 0 ,准线方程为 SKIPIF 1 < 0 ,
由题意,该抛物线焦点到准线的距离为 SKIPIF 1 < 0 ,
所以该抛物线的方程为 SKIPIF 1 < 0 ;
(2)设 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 在抛物线上可得 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
所以直线 SKIPIF 1 < 0 的斜率 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时,因为 SKIPIF 1 < 0 ,
此时 SKIPIF 1 < 0 ,当且仅当 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 时,等号成立;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ;
综上,直线 SKIPIF 1 < 0 的斜率的最大值为 SKIPIF 1 < 0 .
7、(2021年全国高考乙卷数学(理)试题)已知抛物线 SKIPIF 1 < 0 的焦点为 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 与圆 SKIPIF 1 < 0 上点的距离的最小值为 SKIPIF 1 < 0 .
(1)求 SKIPIF 1 < 0 ;
(2)若点 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上, SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 的两条切线, SKIPIF 1 < 0 是切点,求 SKIPIF 1 < 0 面积的最大值.
【解析】(1)抛物线 SKIPIF 1 < 0 的焦点为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以, SKIPIF 1 < 0 与圆 SKIPIF 1 < 0 上点的距离的最小值为 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ;
(2)抛物线 SKIPIF 1 < 0 的方程为 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,对该函数求导得 SKIPIF 1 < 0 ,
设点 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 ,
直线 SKIPIF 1 < 0 的方程为 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
同理可知,直线 SKIPIF 1 < 0 的方程为 SKIPIF 1 < 0 ,
由于点 SKIPIF 1 < 0 为这两条直线的公共点,则 SKIPIF 1 < 0 ,
所以,点 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 的坐标满足方程 SKIPIF 1 < 0 ,
所以,直线 SKIPIF 1 < 0 的方程为 SKIPIF 1 < 0 ,
联立 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 ,
由韦达定理可得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以, SKIPIF 1 < 0 ,
点 SKIPIF 1 < 0 到直线 SKIPIF 1 < 0 的距离为 SKIPIF 1 < 0 ,
所以, SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
由已知可得 SKIPIF 1 < 0 ,所以,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 的面积取最大值 SKIPIF 1 < 0 .
8、(2021年全国新高考Ⅰ卷数学试题)在平面直角坐标系 SKIPIF 1 < 0 中,已知点 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 ,点 SKIPIF 1 < 0 的轨迹为 SKIPIF 1 < 0 .
(1)求 SKIPIF 1 < 0 的方程;
(2)设点 SKIPIF 1 < 0 在直线 SKIPIF 1 < 0 上,过 SKIPIF 1 < 0 的两条直线分别交 SKIPIF 1 < 0 于 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 两点和 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 两点,且 SKIPIF 1 < 0 ,求直线 SKIPIF 1 < 0 的斜率与直线 SKIPIF 1 < 0 的斜率之和.
【解析】因为 SKIPIF 1 < 0 ,
所以,轨迹 SKIPIF 1 < 0 是以点 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 为左、右焦点的双曲线的右支,
设轨迹 SKIPIF 1 < 0 的方程为 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以,轨迹 SKIPIF 1 < 0 的方程为 SKIPIF 1 < 0 ;
(2)设点 SKIPIF 1 < 0 ,若过点 SKIPIF 1 < 0 的直线的斜率不存在,此时该直线与曲线 SKIPIF 1 < 0 无公共点,
不妨直线 SKIPIF 1 < 0 的方程为 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
联立 SKIPIF 1 < 0 ,消去 SKIPIF 1 < 0 并整理可得 SKIPIF 1 < 0 ,
设点 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 .
由韦达定理可得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以, SKIPIF 1 < 0 ,
设直线 SKIPIF 1 < 0 的斜率为 SKIPIF 1 < 0 ,同理可得 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,整理可得 SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 ,显然 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 .
因此,直线 SKIPIF 1 < 0 与直线 SKIPIF 1 < 0 的斜率之和为 SKIPIF 1 < 0 .
题型一 圆锥曲线中的最值问题
1-1、(2022·江苏无锡·高三期末)已知椭圆 SKIPIF 1 < 0 的离心率为 SKIPIF 1 < 0 ,点 SKIPIF 1 < 0 在椭圆 SKIPIF 1 < 0 上,点 SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 轴正半轴上的一点,过椭圆 SKIPIF 1 < 0 的右焦点 SKIPIF 1 < 0 和点 SKIPIF 1 < 0 的直线 SKIPIF 1 < 0 与椭圆 SKIPIF 1 < 0 交于 SKIPIF 1 < 0 两点.
(1)求椭圆 SKIPIF 1 < 0 的标准方程;
(2)求 SKIPIF 1 < 0 的取值范围.
【解析】(1)解:由题意知 SKIPIF 1 < 0 ,椭圆 SKIPIF 1 < 0 标准方程为 SKIPIF 1 < 0 .
(2)
解:设直线 SKIPIF 1 < 0 的方程为 SKIPIF 1 < 0 ,其中 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
令 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递减,
所以 SKIPIF 1 < 0
综上: SKIPIF 1 < 0 的取值范围为 SKIPIF 1 < 0 .
1-2、(2022·江苏如皋·高三期末)设椭圆 SKIPIF 1 < 0 经过点M SKIPIF 1 < 0 ,离心率为 SKIPIF 1 < 0 .
(1)求椭圆E的标准方程;
(2)设椭圆E的右顶点为A,过定点 SKIPIF 1 < 0 且斜率不为0的直线与椭圆E交于B,C两点,设直线AB,AC与直线 SKIPIF 1 < 0 的交点分别为P,Q,求 SKIPIF 1 < 0 面积的最小值.
【解析】【分析】
(1)把点代入椭圆方程,然后结合离心率公式即可求出椭圆的标准方程;
(2)设出直线方程 SKIPIF 1 < 0 ,与椭圆方程联立消元写韦达,然后表示出直线 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 的方程,进而求得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,求得 SKIPIF 1 < 0 ,结合韦达定理即可求解.
(1)由题意知, SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,
所以椭圆 SKIPIF 1 < 0 的标准方程为 SKIPIF 1 < 0 .
(2)设过点 SKIPIF 1 < 0 的直线方程为 SKIPIF 1 < 0 ,
代入椭圆 SKIPIF 1 < 0 的方程,整理得 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 ,
设 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ①,
由(1)得 SKIPIF 1 < 0 ,则直线 SKIPIF 1 < 0 的方程为 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,同理可得 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
将 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 代入,
SKIPIF 1 < 0
把①式代入,整理得 SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 ,知 SKIPIF 1 < 0
所以 SKIPIF 1 < 0 面积的最小值为 SKIPIF 1 < 0
题型二 圆锥曲线中的定点问题
2-1、(2022·江苏扬州·高三期末)已知抛物线y2=2px(p>0)的焦点F到准线的距离为2.
(1)求抛物线的方程;
(2)过点P(1,1)作两条动直线l1,l2分别交抛物线于点A,B,C,D.设以AB为直径的圆和以CD为直径的圆的公共弦所在直线为m,试判断直线m是否经过定点,并说明理由.
【答案】(1)y2=4x;
(2)直线m恒过定点( SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ),理由见解析.
【解析】由题意得该抛物线焦点到准线的距离为 SKIPIF 1 < 0 -(- SKIPIF 1 < 0 )=p=2,
所以该抛物线的方程为y2=4x.
(2)①当直线l1, l2的斜率都存在时,设直线l1: SKIPIF 1 < 0 ,直线l2:y-1=k2(x-1),
由 SKIPIF 1 < 0 ,消去y得 SKIPIF 1 < 0 ,显然 SKIPIF 1 < 0 ,
设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2= SKIPIF 1 < 0 ,x1x2= SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,
则以AB为直径的圆的方程为: SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 + SKIPIF 1 < 0 + SKIPIF 1 < 0 =0,
同理,以CD为直径的圆的方程为: SKIPIF 1 < 0 + SKIPIF 1 < 0 + SKIPIF 1 < 0 =0,
∴以两圆公共弦所在的直线m的方程为: SKIPIF 1 < 0 .
令 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,所以直线恒过定点( SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ).
②当直线l1,l2的斜率中有一个不存在时,由对称性不妨设l1的斜率不存在,l2的斜率为k2,
则以AB为直径的圆的方程为: SKIPIF 1 < 0 ,
以CD为直径的圆的方程为: SKIPIF 1 < 0 + SKIPIF 1 < 0 + SKIPIF 1 < 0 =0,
所以两圆公共弦所在的直线m的方程为: SKIPIF 1 < 0 ,
此时直线m恒过定点( SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ),
综上得:直线m恒过定点( SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ).
2-2、(2022·广东汕尾·高三期末)已知点M为直线 SKIPIF 1 < 0 :x=-2上的动点,N(2,0),过M作直线 SKIPIF 1 < 0 的垂线l,l交线段MN的垂直平分线于点P,记点P的轨迹为C.
(1)求曲线C的方程;
(2)设O是坐标原点,A,B是曲线C上的两个动点,且 SKIPIF 1 < 0 ,试问直线AB是否过定点?若不过定点,请说明理由;若过定点,请求出定点坐标.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;
(2)直线 SKIPIF 1 < 0 过定点 SKIPIF 1 < 0 .
【解析】
【分析】
(1)利用定义法求曲线C的方程;
(2)设直线 SKIPIF 1 < 0 的方程为 SKIPIF 1 < 0 ,联立直线和抛物线方程得到韦达定理,化简 SKIPIF 1 < 0 ,代入韦达定理即得解.
(1)
解:由已知可得, SKIPIF 1 < 0 ,
即点P到定点N的距离等于它到直线 SKIPIF 1 < 0 的距离,
故点P的轨迹是以N为焦点, SKIPIF 1 < 0 为准线的抛物线,
∴曲线C的方程为 SKIPIF 1 < 0 .
(2)
解:设直线 SKIPIF 1 < 0 的方程为 SKIPIF 1 < 0
联立 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
解得 SKIPIF 1 < 0
所以直线 SKIPIF 1 < 0 过定点 SKIPIF 1 < 0 .
题型三 圆锥曲线中的定值问题
3-1、(2022·山东青岛·高三期末)已知 SKIPIF 1 < 0 为坐标原点,点 SKIPIF 1 < 0 在椭圆 SKIPIF 1 < 0 上,椭圆 SKIPIF 1 < 0 的左右焦点分别为 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 .
(1)求椭圆 SKIPIF 1 < 0 的标准方程;
(2)若点 SKIPIF 1 < 0 在椭圆 SKIPIF 1 < 0 上,原点 SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 的重心,证明: SKIPIF 1 < 0 的面积为定值.
【解析】(1)
由椭圆 SKIPIF 1 < 0 的左右焦点分别为 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,
可知: SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ① ,
将 SKIPIF 1 < 0 代入方程 SKIPIF 1 < 0 得: SKIPIF 1 < 0 ②,
① ②联立解得 SKIPIF 1 < 0 ,
② 故椭圆的标准方程为 SKIPIF 1 < 0 .
(2)
证明:设 SKIPIF 1 < 0 ,
当直线 SKIPIF 1 < 0 斜率不存在时,即 SKIPIF 1 < 0 ,
由原点 SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 的重心,可知 SKIPIF 1 < 0
故可得此时有 SKIPIF 1 < 0 ,该点在椭圆上,则 SKIPIF 1 < 0 ,
不妨取 SKIPIF 1 < 0 ,则有 SKIPIF 1 < 0 ,或 SKIPIF 1 < 0 ,
则此时 SKIPIF 1 < 0 ;
当直线 SKIPIF 1 < 0 斜率存在时,不妨设 SKIPIF 1 < 0 方程为 SKIPIF 1 < 0 ,
则联立 SKIPIF 1 < 0 ,整理得: SKIPIF 1 < 0 ,
且需满足 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 ,
由原点 SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 的重心知, ,
故 SKIPIF 1 < 0 坐标为 SKIPIF 1 < 0 ,代入到 SKIPIF 1 < 0 中,
化简得: ,即 ,
又原点 SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 的重心,故 SKIPIF 1 < 0 到直线 SKIPIF 1 < 0 的距离为原点 SKIPIF 1 < 0 到直线 SKIPIF 1 < 0 距离的3倍,
所以 ,
而
=
= ,
因此
=,
综合上述可知: SKIPIF 1 < 0 的面积为定值.
3-2、(2022·山东泰安·高三期末)设点 SKIPIF 1 < 0 是椭圆 SKIPIF 1 < 0 上一动点, SKIPIF 1 < 0 分别是椭圆 SKIPIF 1 < 0 的左,右焦点,射线 SKIPIF 1 < 0 分别交椭圆 SKIPIF 1 < 0 于 SKIPIF 1 < 0 两点,已知 SKIPIF 1 < 0 的周长为8,且点 SKIPIF 1 < 0 在椭圆 SKIPIF 1 < 0 上.
(1)求椭圆 SKIPIF 1 < 0 的方程;
(2)证明: SKIPIF 1 < 0 为定值.
【解析】(1)
根据椭圆的定义可得: SKIPIF 1 < 0
解得: SKIPIF 1 < 0
将 SKIPIF 1 < 0 代入方程 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0
解得: SKIPIF 1 < 0
椭圆C的方程为: SKIPIF 1 < 0
(2)
由题知, SKIPIF 1 < 0 ,设 SKIPIF 1 < 0 ,则直线 SKIPIF 1 < 0 的方程为
SKIPIF 1 < 0
由 SKIPIF 1 < 0 得
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
同理可得 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 为定值 SKIPIF 1 < 0 .
题型四 圆锥曲线中的角度问题
4-1、(2022·广东东莞·高三期末)已知点 SKIPIF 1 < 0 为椭圆 SKIPIF 1 < 0 的左顶点,点 SKIPIF 1 < 0 为右焦点,直线 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 轴的交点为 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,点 SKIPIF 1 < 0 为椭圆上异于点 SKIPIF 1 < 0 的任意一点,直线 SKIPIF 1 < 0 交 SKIPIF 1 < 0 于点 SKIPIF 1 < 0 .
(1)求椭圆 SKIPIF 1 < 0 的标准方程;
(2)证明: SKIPIF 1 < 0 .
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0
(2)证明见解析
【解析】
【分析】
(1)由 SKIPIF 1 < 0 ,右焦点 SKIPIF 1 < 0 ,以及 SKIPIF 1 < 0 关系,联立可求解出 SKIPIF 1 < 0 ,从而得椭圆的方程;
(2)设点 SKIPIF 1 < 0 的坐标为 SKIPIF 1 < 0 ,表示出直线 SKIPIF 1 < 0 的方程,从而得点 SKIPIF 1 < 0 的坐标,进而表示出 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 ,计算得 SKIPIF 1 < 0 ,再由 SKIPIF 1 < 0 ,代入化简计算,即可得 SKIPIF 1 < 0 ,所以可证明 SKIPIF 1 < 0 .
(1)
由题知 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,
又因为右焦点为 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
解得 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
所以椭圆 SKIPIF 1 < 0 的方程为 SKIPIF 1 < 0 .
(2)
设点 SKIPIF 1 < 0 的坐标为 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
所以直线 SKIPIF 1 < 0 的方程是 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,所以点 SKIPIF 1 < 0 的坐标为 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 .
因为点 SKIPIF 1 < 0 在椭圆 SKIPIF 1 < 0 上,所以 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ,
又因为 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 是锐角,
所以 SKIPIF 1 < 0 .
4-2、【2022·广东省珠海市第二中学10月月考】已知椭圆 SKIPIF 1 < 0 : SKIPIF 1 < 0 的离心率为 SKIPIF 1 < 0 ,点 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上.
(1)求椭圆 SKIPIF 1 < 0 的标准方程;
(2)设 SKIPIF 1 < 0 为坐标原点, SKIPIF 1 < 0 ,试判断在椭圆 SKIPIF 1 < 0 上是否存在三个不同点 SKIPIF 1 < 0 (其中 SKIPIF 1 < 0 的纵坐标不相等),满足 SKIPIF 1 < 0 ,且直线 SKIPIF 1 < 0 与直线 SKIPIF 1 < 0 倾斜角互补?若存在,求出直线 SKIPIF 1 < 0 的方程,若不存在,说明理由.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2)存在,方程为 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 .
【解析】
【分析】
(1)由离心率及过的点的坐标,及 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 之间的关系可得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 的值,进而可得椭圆的方程;
(2)设直线 SKIPIF 1 < 0 的方程,与椭圆联立求出两根之和及两根之积,由题意可得 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 的坐标,由题意可得 SKIPIF 1 < 0 ,进而求出参数的值,求出直线的方程.
【详解】解:(1)由题意知可得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
则椭圆 SKIPIF 1 < 0 的方程为 SKIPIF 1 < 0 ;
(2)由题意,直线 SKIPIF 1 < 0 的斜率存在且不为0,设直线 SKIPIF 1 < 0 方程为 SKIPIF 1 < 0 ,
设点 SKIPIF 1 < 0 ,
联立 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 在椭圆上,所以 SKIPIF 1 < 0 ,化简得 SKIPIF 1 < 0 ,
满足 SKIPIF 1 < 0 ,
又因为直线 SKIPIF 1 < 0 与直线 SKIPIF 1 < 0 倾斜角互补,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,代入 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 ,
所以存在满足条件的三个点,此时直线 SKIPIF 1 < 0 的方程为 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 .
题型五 圆锥曲线中的探索性问题
5-1、(2022·山东淄博·高三期末)已知双曲线 SKIPIF 1 < 0 的左焦点为F,右顶点为A,渐近线方程为 SKIPIF 1 < 0 ,F到渐近线的距离为 SKIPIF 1 < 0 .
(1)求C的方程;
(2)若直线l过F,且与C交于P,Q两点(异于C的两个顶点),直线与直线AP,AQ的交点分别为M,N.是否存在实数t,使得?若存在,求出t的值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0
(2)存在,
【解析】
【分析】
(1)根据F到渐近线的距离为 SKIPIF 1 < 0 ,可求得b,再根据渐近线方程可求得a,,即得双曲线方程;
(2)假设存在,设直线的方程,并和双曲线方程联立,得到根与系数的关系式,然后表示出点M,N的坐标,进而得到向量的坐标,利用其数量积为零,将根与系数的关系式代入,看能否解出参数t的值,即可得答案.
(1)
双曲线 SKIPIF 1 < 0 一条渐近线方程为 SKIPIF 1 < 0 ,
焦点 ,则焦点到准线的距离 ,
由F到渐近线的距离为 SKIPIF 1 < 0 可知: SKIPIF 1 < 0 ,
由渐近线方程为 SKIPIF 1 < 0 知: ,故 SKIPIF 1 < 0 ,
所以双曲线方程为: SKIPIF 1 < 0 ;
(2)
设直线l的方程为 ,
联立 ,整理得: ,
设 ,而 ,
则 ,
所以 , ,
假设存在实数t,使得,则 ,
故由 SKIPIF 1 < 0 方程: ,令得 ,
同理 SKIPIF 1 < 0 方程: ,令得,
所以,
即 ,
则 ,
即 ,解得 ,
故存在实数,使得.
5-2、(2021·江苏南京市高三三模)在平面直角坐标系 SKIPIF 1 < 0 中,已知抛物线 SKIPIF 1 < 0 ,经过 SKIPIF 1 < 0 的直线 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 交于 SKIPIF 1 < 0 两点.
(1)若 SKIPIF 1 < 0 ,求 SKIPIF 1 < 0 长度的最小值;
(2)设以 SKIPIF 1 < 0 为直径的圆交 SKIPIF 1 < 0 轴于 SKIPIF 1 < 0 两点,问是否存在 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 ?若存在,求出 SKIPIF 1 < 0 的值;若不存在,请说明理由.
【解析】(1)设 SKIPIF 1 < 0 ,由 SKIPIF 1 < 0 ,
可得 SKIPIF 1 < 0 = SKIPIF 1 < 0 = SKIPIF 1 < 0 ,
当y0=±2 SKIPIF 1 < 0 时,|AP|取得最小值2 SKIPIF 1 < 0 ;
(2)设直线AB的方程为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
联立 SKIPIF 1 < 0 可得 SKIPIF 1 < 0 ,即有 SKIPIF 1 < 0 ,
设以AB为直径的圆上任一点 SKIPIF 1 < 0
所以Q的轨迹方程为 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
所以Q的轨迹方程化为 SKIPIF 1 < 0
令y=0,得 SKIPIF 1 < 0
所以上式方程的两根分别为x3,x4,,则 SKIPIF 1 < 0
由 SKIPIF 1 < 0 ,可得x3x4=﹣4,即有t2﹣4t=﹣4,解得t=2.
所以存在t=2,使得 SKIPIF 1 < 0 .
1、(2022·南京9月学情【零模】)(本小题满分12分)在平面直角坐标系xOy中,椭圆C:EQ \F(x\S(2),a\S(2))+\F(y\S(2),b\S(2))=1(a>b>0)的左,右顶点分别为A,B.F是椭圆的右焦点,EQ \\ac(\S\UP7(→),AF)=3EQ \\ac(\S\UP7(→),FB),EQ \\ac(\S\UP7(→),AF)·EQ \\ac(\S\UP7(→),FB)=3.
(1)求椭圆C的方程;
(2)不过点A的直线l交椭圆C于M,N两点,记直线l,AM,AN的斜率分别为k,k1,k2.若k(k1+k2)=1,证明直线l过定点,并求出定点的坐标.
【考点】圆锥曲线中椭圆的标准方程、直线与椭圆的位置关系:定点问题
【解析】
(1)由题意,知A(-a,0),B(a,0),F(c,0).
因为EQ \\ac(\S\UP7(→),AF)=3EQ \\ac(\S\UP7(→),FB),EQ \\ac(\S\UP7(→),AF)·EQ \\ac(\S\UP7(→),FB)=3,
所以EQ \B\lc\{(\a\al(\l(a+c=3(a-c),),\l((a+c)(a-c)=3,)))…………………………………………………………………2分
解得eq \B\lc\{(\a\al(a=2,,c=1,))从而b2=a2-c2=3.
所以椭圆C的方程eq \f(x\s\up6(2),4)+\f(y\s\up6(2),3)=1.…………………………………………………………4分
(2)设直线l的方程为y=kx+m,M(x1,y1),N(x2,y2).
因为直线l不过点A,因此-2k+m≠0.
由eq \B\lc\{(\a\al(\f(x\s\up6(2),4)+\f(y\s\up6(2),3)=1,,y=k+m,))得(eq 3+4k\s\up6(2))x\s\up6(2)+8kmx+4m\s\up6(2)-12=0.
则eq x\s\d(1)+x\s\d(2)=\f(-8km,3+4k\s\up6(2)),x1x2=EQ \F(4m\S(2)-12,3+4k\S(2)).…………………………………………………………6分
所以k1+k2=EQ \F(y\S\DO(1),x\S\DO(1)+2)+EQ \F(y\S\DO(2),x\S\DO(2)+2)=EQ \F(2kx\S\DO(1)x\S\DO(2)+(2k+m)\b\bc\((\l(x\S\DO(1)+x\S\DO(2)))+4m,x\S\DO(1)x\S\DO(2)+2\b\bc\((\l(x\S\DO(1)+x\S\DO(2)))+4)
=EQ \F(2k·\F(4m\S(2)-12,3+4k\S(2))+(2k+m)·\F(-8km,3+4k\S(2))+4m,\F(4m\S(2)-12,3+4k\S(2))+2·\F(-8km,3+4k\S(2))+4)
=EQ \F(12(m-2k),4\b\bc\((\l(m\S(2)-4km+4k\S(2))))=EQ \F(3,m-2k).
由k(k1+k2)=1,可得3k=m-2k,即m=5k.……………………………………………10分
故l的方程为y=kx+5k,恒过定点(-5,0).……………………………………………12分
2、(2022·山东枣庄·高三期末)如图, SKIPIF 1 < 0 为椭圆 SKIPIF 1 < 0 的左顶点,过原点且异于 SKIPIF 1 < 0 轴的直线与椭圆 SKIPIF 1 < 0 交于 SKIPIF 1 < 0 两点,直线 SKIPIF 1 < 0 与圆 SKIPIF 1 < 0 的另一交点分别为 SKIPIF 1 < 0 .
(1)设直线 SKIPIF 1 < 0 的斜率分别为 SKIPIF 1 < 0 ,证明: SKIPIF 1 < 0 为定值;
(2)设 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 的面积分别为 SKIPIF 1 < 0 ,求 SKIPIF 1 < 0 的最大值.
【解析】
(1)因为A为椭圆 SKIPIF 1 < 0 的左顶点,故 SKIPIF 1 < 0 .
设 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,故直线AM的斜率 SKIPIF 1 < 0 ,
直线AN的斜率 SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 .
又 SKIPIF 1 < 0 是 SKIPIF 1 < 0 上的点,
故 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 .
(2)
设 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,直线AM的方程为 SKIPIF 1 < 0 .
代入 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 .
于是有 SKIPIF 1 < 0 ,或 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 .
将AM的方程 SKIPIF 1 < 0 代入 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,
于是有 SKIPIF 1 < 0 ,或 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 .
所以 SKIPIF 1 < 0 .
设直线AN的方程为 SKIPIF 1 < 0 ,同理可得 SKIPIF 1 < 0 .
又 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 .
故 SKIPIF 1 < 0 .
所以 SKIPIF 1 < 0 .
令 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 .
当 SKIPIF 1 < 0 时,即 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 取得最大值 SKIPIF 1 < 0 .
3、(2022·江苏苏州·高三期末)在平面直角坐标系 SKIPIF 1 < 0 中,已知点 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,直线 SKIPIF 1 < 0 与直线 SKIPIF 1 < 0 的斜率之积为 SKIPIF 1 < 0 ,记动点 SKIPIF 1 < 0 的轨迹为曲线 SKIPIF 1 < 0 .
(1)求曲线 SKIPIF 1 < 0 的方程;
(2)若点 SKIPIF 1 < 0 为曲线 SKIPIF 1 < 0 上的任意一点(不含短轴端点),点 SKIPIF 1 < 0 ,直线 SKIPIF 1 < 0 与直线 SKIPIF 1 < 0 交于点 SKIPIF 1 < 0 ,直线 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 轴交于点 SKIPIF 1 < 0 ,记直线 SKIPIF 1 < 0 的斜率为 SKIPIF 1 < 0 ,直线 SKIPIF 1 < 0 的斜率为 SKIPIF 1 < 0 ,求证: SKIPIF 1 < 0 为定值.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0
(2)证明见解析
【解析】
【分析】
(1)设 SKIPIF 1 < 0 ,直接根据条件列方程,注意挖去两点,即可得到答案;
(2)设 SKIPIF 1 < 0 ,直线 SKIPIF 1 < 0 方程为 SKIPIF 1 < 0 ,将 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 用 SKIPIF 1 < 0 表示,进行计算可得 SKIPIF 1 < 0 为定值;
(1)
设 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 曲线 SKIPIF 1 < 0 的方程为 SKIPIF 1 < 0 .
(2)
设 SKIPIF 1 < 0 ,直线 SKIPIF 1 < 0 方程为 SKIPIF 1 < 0
直线 SKIPIF 1 < 0 方程为: SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 方程为: SKIPIF 1 < 0
在 SKIPIF 1 < 0 方程中令 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
联立 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 为定值.
4、(2020届山东省烟台市高三上期末)已知椭圆 SKIPIF 1 < 0 的离心率为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 是其右焦点,直线 SKIPIF 1 < 0 与椭圆交于 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 两点, SKIPIF 1 < 0 .
(1)求椭圆的标准方程;
(2)设 SKIPIF 1 < 0 ,若 SKIPIF 1 < 0 为锐角,求实数 SKIPIF 1 < 0 的取值范围.
【解析】(1)设 SKIPIF 1 < 0 为椭圆的左焦点,连接 SKIPIF 1 < 0 ,由椭圆的对称性可知, SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
又 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以椭圆的标准方程为 SKIPIF 1 < 0
(2)设点 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
联立 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 为锐角,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ,
解得 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0
5、(2022·武汉部分学校9月起点质量检测)(12分)已知椭圆E:EQ \F(x\S(2),a\S(2))+\F(y\S(2),b\S(2))=1(a>b>0)的离心率为eq \f(\r(,2),2),点A(0,-1)是椭圆E短轴的一个四等分点.
(1)求椭圆E的标准方程;
(2)设过点A且斜率为k1的动直线与椭圆E交于M,N两点,且点B(0,2),直线BM,BN分别交⊙C:eq x\s\up6(2)+(y-1)\s\up6(2)=1于异于点B的点P,Q,设直线PQ的斜率为k2,求实数λ,使得k2=λk1恒成立.
【解析】
(1)由题意,eq \f(b-(-1),(-1)-(-b))=3,解得b=2,
设椭圆半焦距为c,则eq \f(c,a)=\f(\r(,2),2),即eq 1-\f(b\s\up6(2),a\s\up6(2))=\f(1,2),解得eq a\s\up6(2)=8.
∴椭圆的标准方程为eq \f(x\s\up6(2),8)+\f(y\s\up6(2),4)=1. …………4分
(2)设eq M(x\s\d(1),y\s\d(1)),N(x\s\d(2),y\s\d(2)),P(x\s\d(P),y\s\d(P)),Q(x\s\d(Q),y\s\d(Q)),直线MN方程为eq y=k\s\d(1)x-1.
方法一:
直线BM方程为eq y=\f(y\s\d(1)-2,x\s\d(1))x+2,与eq x\s\up6(2)+(y-1)\s\up6(2)=1联立.
得eq (x\s\d(1)\s\up6(2)+(y\s\d(1)-2)\s\up6(2))x\s\up6(2)+2x\s\d(1)(y\s\d(1)-2)x=0.
由xP≠0,解得eq x\s\d(P)=\f(-2x\s\d(1)(y\s\d(1)-2),x\s\d(1)\s\up6(2)+(y\s\d(1)-2)\s\up6(2)).
又EQ \F(x\S\DO(1)\s\up3(2),8)+EQ \F(y\S\DO(1)\s\up3(2),4)=1,即x12=8-2y12,代入上式,得eq x\s\d(P)=\f(-2x\s\d(1)(y\s\d(1)-2),2(4-y\s\d(1)\s\up6(2))+(y\s\d(1)-2)\s\up6(2))=\f(2x\s\d(1),y\s\d(1)+6).
eq y\s\d(P)=\f(y\s\d(1)-2,x\s\d(1))x\s\d(p)+2=4-\f(16,y\s\d(1)+6).
即点eq P(\f(2x\s\d(1),y\s\d(1)+6),4-\f(16,y\s\d(1)+6)),同理,点eq Q(\f(2x\s\d(2),y\s\d(2)+6),eq 4-\f(16,y\s\d(2)+6)).
eq k\s\d(2)=\f(y\s\d(P)-y\s\d(Q),x\s\d(P)-x\s\d(Q))=EQ \F(4-\F(16,y\S\DO(1)+16)-\b\bc\((\l(4-\F(16,y\S\DO(2)+16))),\F(2x\S\DO(1),y\S\DO(1)+6)-\F(2x\S\DO(2),y\S\DO(2)+6))=eq \f(8(y\s\d(1)-y\s\d(2)),x\s\d(1)y\s\d(2)-x\s\d(2)y\s\d(1)+6x\s\d(1)-6x\s\d(2)).
将eq y\s\d(1)=k\s\d(1)x\s\d(1)-1,y\s\d(2)=k\s\d(1)x\s\d(2)-1代入上式,
得k2=EQ \F(8k\S\DO(1)\b\bc\((\l(x\S\DO(1)-x\S\DO(2))),x\S\DO(1)\b\bc\((\l(k\S\DO(1)x\S\DO(2)-1))-x\S\DO(2)\b\bc\((\l(k\S\DO(1)x\S\DO(1)-1))+6\b\bc\((\l(x\S\DO(1)-x\S\DO(2))))eq =\f(8k\s\d(1)(x\s\d(1)-x\s\d(2)),5(x\s\d(1)-x\s\d(2))).
即k2=EQ \F(8,5)k1,∴λ=EQ \F(8,5). …………12分
方法二:
eq y=k\s\d(1)x-1与eq \f(x\s\up6(2),8)+\f(y\s\up6(2),4)=1联立得:eq (2k\s\d(1)\s\up6(2)+1)x\s\up6(2)-4k\s\d(1)x-6=0,则eq \B\lc\{(\a\al(x\s\d(1)+x\s\d(2)=\f(4k\s\d(1),2k\s\d(1)),x\s\d(1)x\s\d(2)=\f(-6,2k\s\up6(2)+1))).
eq k\s\d(BM)+k\s\d(BN)=\f(y\s\d(1)-2,x\s\d(1))+\f(y\s\d(2)-2,x\s\d(2))=\f(k\s\d(1)x\s\d(1)-3,x\s\d(2))=\f(k\s\d(1)x\s\d(1)-3,x\s\d(2))=2k\s\d(1)-\f(3(x\s\d(1)+x\s\d(2)),x\s\d(1)x\s\d(2))=4k\s\d(1).
kBMkBN=EQ \F(y\S\DO(1)-2,x\S\DO(1))EQ \F(y\S\DO(2)-2,x\S\DO(2))=EQ \F(\b\bc\((\l(k\S\DO(1)x\S\DO(1)-3))\b\bc\((\l(k\S\DO(1)x\S\DO(2)-3)),x\S\DO(1)x\S\DO(2))=EQ \F(k\S\DO(1)\s\up3(2)x\S\DO(1)x\S\DO(2)-3k\S\DO(1)\b\bc\((\l(x\S\DO(1)+x\S\DO(2)))+9,x\S\DO(1)x\S\DO(2))
=EQ \F(-6k\S\DO(1)\s\up3(2)-12k\S\DO(1)\s\up3(2)+9\b\bc\((\l(2k\S\DO(1)\s\up3(2)+1)),-6)=-EQ \F(3,2).
设直线PQ方程为eq y=k\s\d(2)x+t,与eq x\s\up6(2)+(y-1)\s\up6(2)=1联立得:eq (k\s\d(2)\s\up6(2)+1)x\s\up6(2)+2k\s\d(2)(t-1)x+r(t-2)=0.
则EQ \B\lc\{(\a\al(x\S\DO(P)+x\S\DO(Q)=\F(-2k\S\DO(2)(t-1),k\S\DO(2)\s\up3(2)+1),x\S\DO(P)x\S\DO(Q)=\F(t(t-2),k\S\DO(2)\s\up3(2)+1))).
eq k\s\d(BP)+k\s\d(BQ)=\f(y\s\d(P)-2,x\s\d(P))+\f(y\s\d(Q)-2,x\s\d(Q))=\f(k\s\d(2)x\s\d(P)+t-2,x\s\d(P))+\f(k\s\d(2)x\s\d(Q)+t-2,x\s\d(Q))=2k\s\d(2)+\f((t-2)(x\s\d(P)+x\s\d(Q)),x\s\d(P)x\s\d(Q))
eq =2k\s\d(2)-\f(2k\s\d(2)(t-2)(t-1),t(t-2))=\f(2k\s\d(2),t).
kBPkBQ=EQ \F(y\S\DO(P)-2,x\S\DO(P))EQ \F(y\S\DO(Q)-2,x\S\DO(Q))=EQ \F(\b\bc\((\l(k\S\DO(2)x\S\DO(P)+t-2))\b\bc\((\l(k\S\DO(2)x\S\DO(Q) +t-2)),x\S\DO(P)x\S\DO(Q))=EQ \F(k\S\DO(2)\s\up3(2)x\S\DO(P)x\S\DO(Q)+k\S\DO(2)(t-2)\b\bc\((\l(x\S\DO(P)+x\S\DO(Q)))+(t-2)\s\up3(2),x\S\DO(P)x\S\DO(Q))
=EQ \F(k\S\DO(2)\s\up3(2)t(t-2)-2k\S\DO(2)\s\up3(2)(t-2)(t-1)+\b\bc\((\l(k\S\DO(2)\s\up3(2)+1))(t-2)\s\up3(2),t(t-2))=EQ \F(k\S\DO(2)\s\up3(2)t-2k\S\DO(2)\s\up3(2)(t-1)+\b\bc\((\l(k\S\DO(2)\s\up3(2)+1))(t-2),t)=EQ \F(t-2,t).
由EQ \B\lc\{(\a\al(k\S\DO(BM)+k\S\DO(BN)=k\S\DO(BP)+k\S\DO(BQ),k\S\DO(BM)k\S\DO(BN)=k\S\DO(BP)k\S\DO(BQ))),即EQ \B\lc\{(\a\al(4k\S\DO(1)=\F(2k\S\DO(2),t),-\F(3,2)=\F(t-2,t))),解得EQ \B\lc\{(\a\al(t=\F(4,5),k\S\DO(2)=\F(8,5)k\S\DO(1))).
∴λ=EQ \F(8,5). …………12分
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