专题18 抛物线中的参数及范围问题-备战2024年新高考数学之圆锥曲线专项高分突破(新高考专用)
展开一、单选题:本大题共8小题,每个小题5分,共40分.在每小题给出的选项中,只有一项是符合题目要求的.
1.已知为抛物线上一点,为焦点,过作的准线的垂线,垂足为,若的周长不小于30,则点的纵坐标的取值范围是( )
A.B.
C.D.
【解析】如图,设点的坐标为,准线与轴的交点为A,
则,
所以的周长为.得,令,则,
有,即,解得(舍去)或,
所以,由解得.故选:A.
2.已知为抛物线的焦点,过的直线与抛物线交于,两点,若在轴负半轴上存在一点,使得为锐角,则的取值范围为( )
A.B.C.D.
【解析】由题意知,设直线的方程为,由,
得.设,,
则,,所以,.
因为为锐角,所以恒成立,即,
整理得,所以,
而,所以对于任意恒成立,所以.
由,解得,所以的取值范围为.故选:A.
3.若抛物线上存在不同的两点关于直线对称,则实数p的取值范围是( )
A.B.C.D.
【解析】设抛物线上存在不同的两点关于直线对称,
设所在的直线方程为,
联立方程组,整理得,其中,
设,则,则,
又因为的中点在直线,可得,即,
将代入,可得,解得,
所以实数的取值范围为.故选:B.
4.已知抛物线的焦点与双曲线的右焦点重合,斜率为的直线与的两个交点为,.若,则的取值范围是( )
A.B.
C.D.
【解析】双曲线的标准方程是,其右焦点是.所以,,抛物线是,
设直线方程为,,由消去,化简整理得,因此,由得,,.
因为,所以,即.,即,
解得.代入得到,,或.故选:A.
5.在平面直角坐标系中,若抛物线的准线与圆相切于点,直线与抛物线切于点,点在圆上,则的取值范围为( )
A.B.
C.D.
【解析】抛物线的准线方程为,
圆的圆心为,半径为,直线与圆相切,则,
因为,解得,所以,抛物线的方程为,
故抛物线的准线与圆相切于点,
若直线与轴重合,则直线与抛物线不相切,不合乎题意,
设直线的方程为,联立可得,
则,解得,不妨设点在第一象限,则,则有,解得,
此时,即点,所以,,
因为点在圆上,设点,则,
所以,.故选:C.
6.已知抛物线的焦点为,过的直线交于点,分别在点处作的两条切线,两条切线交于点,则的取值范围是( )
A.B.C.D.
【解析】显然直线的斜率存在,因此设直线的方程为,,
由得,因此,故.
因为,所以过与相切的直线方程分别为:、,
因此由得,即,
所以
.
因为,所以,因此,
所以的取值范围是.故选:C.
7.已知点在抛物线上,且抛物线上存在不同的两点,,使得直线,的斜率,满足,若线段的中点为,为坐标原点,则直线的斜率的取值范围是( )
A.B.
C.D.
【解析】因为点在抛物线上,
所以,所以,所以抛物线方程为.
设,则,直线的方程为,
结合抛物线的方程,得,由,得,
设,,则,即,,
同理可得,,,于是,因此.
因为且,所以且,故且,
所以直线的斜率的取值范围是.故选:C
8.已如抛物线的焦点是,点是其准线上一个动点,其中.过点且斜率为的直线与抛物线交于A,两点,过点的直线交抛物线于,两点.若,则直线的斜率的取值范围为( )
A.B.
C.D.
【解析】由点在准线上知,,,所以抛物线的方程为.
依题意可设直线的方程为,设直线的方程为,斜率,,.由消去,得,
所以由知,判别式,,,
则.由,消去,得,
所以判别式,,,
所以因为,所以,
结合点A,在抛物线上,则,作差得,
点,两点在抛物线上,则,作差得,
所以,即,得,
即,所以,
即,因为, 即,所以,即,
所以或.故选:
二、多选题:本大题共4小题,每个小题5分,共20分.在每小题给出的选项中,只有一项或者多项是符合题目要求的.
9.已知点,抛物线的焦点为F,过F的直线l交C于P,Q两点,则( )
A.的最大值为
B.的面积最小值为2
C.当取到最大值时,直线AP与C相切
D.当取到最大值时,
【解析】抛物线的焦点,准线方程为,设,
显然直线不垂直于轴,设直线的方程为:,
由消去x得:,则,
对于A,显然,,
当且仅当时取等号,A正确;
对于B,的面积,
当且仅当时取等号,B错误;
对于C,由选项A知,当最大时,点,此时直线方程为,
由消去x得:,,直线AP与C相切,C正确;
对于D,由选项C知,当最大时,轴,显然,
即,,D错误.
故选:AC
10.已知是抛物线内一动点,直线过点且与抛物线相交于两点,则下列说法正确的是( )
A.时,的最小值为
B.的取值范围是
C.当点是弦的中点时,直线的斜率为
D.当点是弦的中点时,轴上存在一定点,都有
【解析】抛物线的焦点,准线方程为,
对于A,当时,点与重合,设直线的方程为,,
由消去x并整理得,则,
,当且仅当时取等号,
所以当时,的最小值为,A正确;
对于B,显然点在直线上,由选项A知,当时,可得,
由点在抛物线内,知,所以的取值范围是,B正确;
对于C,当点是弦的中点时,设,,若,直线的斜率不存在,
若,则直线的斜率,C错误;
对于D,由选项C知,当时,线段的中垂线斜率为,方程为,
即,此直线过定点,当时,线段的中垂线为,过点,
所以线段的中垂线恒过定点,即当点是弦的中点时,轴上存在一定点,都有,D正确.
故选:ABD
11.已知抛物线C:的焦点为F,P,Q为C上两点,则下列说法正确的是( )
A.若,则的最小值为4
B.若,记,则
C.过点与C只有一个公共点的直线有且仅有两条
D.以PQ为直径的圆与C的准线相切,则直线PQ过F
【解析】
如图所示,设PQ的中点为B,过P、Q、B分别作的垂线,垂足为D、E、A,
对于A,由题意可知,抛物线C:的焦点为,准线为.在抛物线上方,,即最小值为M到准线的距离4,当M,P,A三点共线时等号成立,故A正确;
对于B,由,设过N与抛物线相切的直线与抛物线切于点,
则,此时切线斜率为,即抛物线上任一点P,
都有,故,所以B正确;
对于C,由于点在C的下方,设过与抛物线相切的直线切于点,由上可得或,又知当时该直线与抛物线只一个交点,故过点与C只有一个公共点的直线有三条,所以C不正确;
对于D,由梯形中位线性质及抛物线定义知,所以直线PQ过F,故D正确.
故选:ABD.
12.设是抛物线:上的两点,是坐标原点,下列结论成立的是( )
A.若直线过抛物线的焦点,则的最小值为1
B.有且只有两条直线过点且与抛物线只有一个公共点
C.若,则为定值
D.若,则
【解析】根据题意,抛物线的焦点坐标为, 设.
A:若直线经过点,显然其斜率存在,故设直线为:,
联立抛物线方程可得:,
则,则
故,当且仅当时取得最小值,故A正确.
B:当直线的斜率不存在时,即时,显然与抛物线交于一点;
当直线的斜率存在时,不妨设其方程为,联立抛物线方程可得:
,令,可得或,
即直线,也与抛物线只有一个交点.
综上所述,满足过点且与抛物线交于一点的直线有条,故B错误;
C:若,显然为定值,故C正确;
D:若,则,即,又
即,又两点与点不能重合,
即,则.
,当且仅当,且时取得最小值,故D正确.
综上所述,正确的选项是:ACD.
三、填空题:本大题共4小题,每小题5分,共20分.把答案填在答题卡中的横线上.
13.已知是抛物线上一点,是抛物线的焦点,若点满足,则的取值范围是 .
【解析】由题可知,抛物线的焦点坐标,且,
由于是抛物线上一点,则,
,,
,且,解得:,
所以的取值范围是.
14.已知斜率为的直线与抛物线交于轴上方不同的两点、,记直线、的斜率分别为、,则的取值范围是 .
【解析】设点、,由题意可知,且,
所以,,则,
所以,
,因此,的取值范围是.
15.已知抛物线方程为,为其焦点,过点的直线与抛物线交于、两点,且抛物线在、两点处的切线分别交轴于、两点,则的取值范围为 .
【解析】若直线轴,则直线为轴,此时直线与抛物线只有一个交点,不合乎题意.
所以,直线的斜率存在,易知点,设直线的方程为,设点、,
联立可得,,由韦达定理可得,,
对函数求导得,所以,直线的方程为,即,
令,可得,即点,同理可得点,
,同理可得,
因此,
,
当且仅当时,等号成立,故的取值范围是.
16.如图,已知抛物线,点为抛物线上一动点,以C为圆心的圆过定点,且与x轴交于M,N两点(M点在N点的左侧),则的取值范围是 .
【解析】由题意,的方程.
把和代入整理得,即.
设、的横坐标分别为、,则,.所以,
令,则
因为,所以,当时,
所以,所以
四、解答题:本大题共6小题,共70分.解答应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤.
17.已知抛物线的顶点在原点,焦点在直线上.
(1)求抛物线的标准方程;
(2)过点的直线m与焦点在x轴上的抛物线交于A,B两点,若原点O在以线段AB为直径的圆外,求实数a的取值范围.
【解析】(1)当时,,此时焦点为,
即此时抛物线焦点在轴,开口向下,顶点在原点,则抛物线方程为;
当时,,此时焦点为,
即此时抛物线焦点在轴,开口向右,顶点在原点,则抛物线方程为;
(2)设过点直线m的方程为,设直线m与抛物线的交点分别为
联立方程消去得,
即,;
AB的中点为;
;
则以线段AB为直径的圆的方程为
若原点O在以线段AB为直径的圆外,则化简得,即或.
18.已知抛物线焦点为F,点在抛物线上,.
(1)求抛物线方程;
(2)过焦点F直线l与抛物线交于MN两点,若MN最小值为4,且是钝角,求直线斜率范围.
【解析】(1)由题意可得:,解得或,
故抛物线方程为或.
(2)抛物线的焦点,设,
联立方程,消去x得,
则,
可得,解得,
此时,则,
若直线过点,则,解得,
若是钝角,则,且三点不共线,
∵,
则
,
解得或,注意到,故直线斜率范围为.
19.设点在抛物线上,的焦点为.、为过的两条倾斜角互补的直线,且、与的另一交点分别为、.已知直线的斜率为.
(1)求直线的斜率;
(2)记、与轴的交点分别为、.设和分别为和的面积,当时,求的取值范围.
【解析】(1)设点、、,则,
,同理可得,,
因为直线、的倾斜角互补,则,
所以,,因为,则,所以,,
所以,,即点,易知点,所以,直线的斜率为.
(2)设直线的方程为,
联立可得,
则且,可得且,
由韦达定理可得,可得,整理可得,解得,
所以,,此时,,同理可得,
所以,.
20.已知点和点之间的距离为2,抛物线经过点N,过点M的直线l与抛物线C有两个不同的交点A,B,点E,F分别在直线,上,且,(O为坐标原点).
(1)求直线l的倾斜角的取值范围;
(2)求的值.
【解析】(1),,,,
将代入,解得,抛物线C的方程为,
直线l过点,且与抛物线C有两个不同的交点,
直线l的斜率存在且不为0,设直线l的方程为,
由得,,且,即,
且,,,
,,点E,F均在y轴上,
,均与y轴相交,直线l不过点,,
k的取值范围为且且,
直线l的倾斜角的取值范围为;
(2)设,M,A,B三点共线,,,
,,,,由(1)知,,且,
直线的方程为,
令得,同理可得,,
.
21.已知是抛物线的焦点,过点的直线交抛物线于、两点,且.
(1)求抛物线的方程;
(2)若为坐标原点,过点作轴的垂线交直线于点,过点作直线的垂线与抛物线的另一交点为,的中点为,求的取值范围.
【解析】(1)抛物线的焦点为,
若直线与轴重合,则直线与抛物线只有一个公共点,不合乎题意,
设直线的方程为,设点、,
联立可得,,
由韦达定理可得,,
,解得,
所以,抛物线的方程为.
(2)设点、,则,由(1)可得,,
又因为直线的方程为,
将代入直线的方程可得,可得,即点,
所以,,因为,则,
所以,直线的方程为,
联立可得,则,
故,则,
由的中点为,可得,
故、、三点共线,则.
又由,知,
故.
故的取值范围为.
22.已知抛物线的焦点为F,点M是抛物线的准线上的动点.
(1)求p的值和抛物线的焦点坐标;
(2)设直线l与抛物线相交于A、B两点,且,求直线l在x轴上截距b的取值范围.
【解析】(1)因为抛物线的准线是,所以抛物线的焦点坐标,所以;
(2)因为点M是抛物线的准线上的动点,设.
(ⅰ)若直线l的斜率不存在,则.由得,
因为,所以,即,所以,
因为,所以;因为,所以,
即,所以,
所以因为,所以①.
(ⅱ)若直线l的斜率存在,设为k,则.设.
由得,所以,
且,所以(*),
因为,所以,即,所以,
所以,得,
因为,所以,
即,所以,
所以,则,
所以,得,所以②,
代入(*)得,,所以③,
由②得,所以④,
所以,所以,⑤
由④,⑤知,
综合(ⅰ)(ⅱ)知直线l在x轴上截距b的取值范围是.
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