高考数学理一轮复习对点训练1052圆锥曲线的综合应用答案解析.docx

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高考数学理一轮复习对点训练1052圆锥曲线的综合应用答案解析

1.已知M(x0,y0)是双曲线C:

-y2=1上的一点,F1,F2是C的两个焦点.若·<0,则y0的取值范围是(  )

A.B.

C.D.

答案 A

解析 由题意知a2=2,b2=1,所以c2=3,不妨设F1(-,0),F2(,0),所以=(--x0,-y0),=(-x0,-y0),所以·=x-3+y=3y-1<0,所以-

2.设双曲线-=1(a>0,b>0)的右焦点为F,右顶点为A,过F作AF的垂线与双曲线交于B,C两点,过B,C分别作AC,AB的垂线,两垂线交于点D.若D到直线BC的距离小于a+,则该双曲线的渐近线斜率的取值范围是(  )

A.(-1,0)∪(0,1)B.(-∞,-1)∪(1,+∞)

C.(-,0)∪(0,)D.(-∞,-)∪(,+∞)

答案 A

解析 如图所示,由题意知BC为双曲线的通径,所以|BC|=,则|BF|=.又|AF|=c-a,因为BD⊥AC,DC⊥AB,所以点D在x轴上,由Rt△BFA∽Rt△DFB,得|BF|2=|AF|·|FD|,即2=(c-a)·|FD|,所以|FD|=,则由题意知

3.已知F1,F2是椭圆和双曲线的公共焦点,P是它们的一个公共点,且∠F1PF2=,则椭圆和双曲线的离心率的倒数之和的最大值为(  )

A.B.

C.3D.2

答案 A

解析 解法一:

设椭圆长半轴为a1,双曲线实半轴长为a2,|F1F2|=2c.

由余弦定理4c2=|PF1|2+|PF2|2-2|PF1|·|PF2|cos.

而|PF1|+|PF2|=2a1,||PF1|-|PF2||=2a2,可得a+3a=4c2.令a1=2ccosθ,a2=sinθ,

即+=2cosθ+sinθ=2

==sin

故最大值为,故选A.

解法二:

不妨设P在第一象限,|PF1|=m,|PF2|=n.在△PF1F2中,由余弦定理得m2+n2-mn=4c2.设椭圆的长轴长为2a1,离心率为e1,双曲线的实轴长为2a2,离心率为e2,它们的焦距为2c,则+===.

∴2===,易知2-+1的最小值为.故max=.故选A.

4.已知椭圆C:

9x2+y2=m2(m>0),直线l不过原点O且不平行于坐标轴,l与C有两个交点A,B,线段AB的中点为M.

(1)证明:

直线OM的斜率与l的斜率的乘积为定值;

(2)若l过点,延长线段OM与C交于点P,四边形OAPB能否为平行四边形?

若能,求此时l的斜率;若不能,说明理由.

解 

(1)证明:

设直线l:

y=kx+b(k≠0,b≠0),A(x1,y1),B(x2,y2),M(xM,yM).

将y=kx+b代入9x2+y2=m2得(k2+9)x2+2kbx+b2-m2=0,故xM==,yM=kxM+b=.

于是直线OM的斜率kOM==-,即kOM·k=-9.

所以直线OM的斜率与l的斜率的乘积为定值.

(2)四边形OAPB能为平行四边形.

因为直线l过点,所以l不过原点且与C有两个交点的充要条件是k>0,k≠3.

(1)得OM的方程为y=-x.

设点P的横坐标为xP.

由得x=,即xP=.

将点的坐标代入直线l的方程得b=,因此xM=.四边形OAPB为平行四边形,当且仅当线段AB与线段OP互相平分,即xP=2xM.

于是=2×,解得k1=4-,k2=4+.因为ki>0,ki≠3,i=1,2,所以当直线l的斜率为4-或4+时,四边形OAPB为平行四边形.

5.已知椭圆+y2=1上两个不同的点A,B关于直线y=mx+对称.

(1)求实数m的取值范围;

(2)求△AOB面积的最大值(O为坐标原点).

解 

(1)由题意知m≠0,可设直线AB的方程为y=-x+b.由消去y,得x2-x+b2-1=0.因为直线y=-x+b与椭圆+y2=1有两个不同的交点,所以Δ=-2b2+2+>0,①

设M为AB的中点,则M,

代入直线方程y=mx+

解得b=-.②

由①②得m<-或m>.

(2)令t=∈∪,则

|AB|=·,

且O到直线AB的距离d=.

设△AOB的面积为S(t),所以

S(t)=|AB|·d=≤,

当且仅当t2=时,等号成立.

故△AOB面积的最大值为.

6.已知椭圆C:

+=1(a>b>0)的离心率为,点P(0,1)和点A(m,n)(m≠0)都在椭圆C上,直线PA交x轴于点M.

(1)求椭圆C的方程,并求点M的坐标(用m,n表示);

(2)设O为原点,点B与点A关于x轴对称,直线PB交x轴于点N.问:

y轴上是否存在点Q,使得∠OQM=∠ONQ?

若存在,求点Q坐标;若不存在,说明理由.

解 

(1)由题意得解得a2=2.

故椭圆C的方程为+y2=1.

设M(xM,0).因为m≠0,所以-1

直线PA的方程为y-1=x,

所以xM=,即M.

(2)因为点B与点A关于x轴对称,所以B(m,-n).

设N(xN,0),则xN=.

“存在点Q(0,yQ)使得∠OQM=∠ONQ”等价于“存在点Q(0,yQ)使得=”,即yQ满足y=|xM||xN|.

因为xM=,xN=,+n2=1,

所以y=|xM||xN|==2.

所以yQ=或yQ=-.

故在y轴上存在点Q,使得∠OQM=∠ONQ.点Q的坐标为(0,)或(0,-).

7.如图,椭圆E:

+=1(a>b>0)的离心率是,过点P(0,1)的动直线l与椭圆相交于A,B两点.当直线l平行于x轴时,直线l被椭圆E截得的线段长为2.

(1)求椭圆E的方程;

(2)在平面直角坐标系xOy中,是否存在与点P不同的定点Q,使得=恒成立?

若存在,求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.

解 

(1)由已知,点(,1)在椭圆E上,因此,解得a=2,b=.

所以椭圆E的方程为+=1.

(2)当直线l与x轴平行时,设直线l与椭圆相交于C,D两点.

如果存在定点Q满足条件,则有==1,即|QC|=|QD|.

所以Q点在y轴上,可设Q点的坐标为(0,y0).

当直线l与x轴垂直时,设直线l与椭圆相交于M,N两点,

则M,N的坐标分别为(0,),(0,-).

由=,有=,解得y0=1或y0=2.

所以,若存在不同于点P的定点Q满足条件,则Q点坐标只可能为(0,2).

下面证明:

对任意直线l,均有=.

当直线l的斜率不存在时,由上可知,结论成立.

当直线l的斜率存在时,可设直线l的方程为y=kx+1,A,B的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2).

联立得(2k2+1)x2+4kx-2=0.

其判别式Δ=(4k)2+8(2k2+1)>0,

所以x1+x2=-,x1x2=-.

因此+==2k.

易知,点B关于y轴对称的点B′的坐标为(-x2,y2).

又kQA===k-,

kOB′===-k+=k-,

所以kQA=kQB′,即Q,A,B′三点共线.

所以===.

故存在与P不同的定点Q(0,2),使得=恒成立.

8.已知抛物线C1:

x2=4y的焦点F也是椭圆C2:

+=1(a>b>0)的一个焦点,C1与C2的公共弦的长为2.

(1)求C2的方程;

(2)过点F的直线l与C1相交于A,B两点,与C2相交于C,D两点,且与同向.

①|AC|=|BD|,求直线l的斜率;

②设C1在点A处的切线与x轴的交点为M.证明:

直线l绕点F旋转时,△MFD总是钝角三角形.

解 

(1)由C1:

x2=4y知其焦点F的坐标为(0,1).因为F也是椭圆C2的一个焦点,所以a2-b2=1.①

又C1与C2的公共弦的长为2,C1与C2都关于y轴对称,且C1的方程为x2=4y,

由此易知C1与C2的公共点的坐标为,所以+=1.②

联立①,②得a2=9,b2=8.故C2的方程为+=1.

(2)如图,设A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3),D(x4,y4).

①因为与同向,且|AC|=|BD|,所以=,从而x3-x1=x4-x2,即x1-x2=x3-x4,于是(x1+x2)2-4x1x2=(x3+x4)2-4x3x4.③

设直线方程有两种形式,第一种,y=kx+m,注意斜率不存在的情况;第二种,x=ty+n.注意与x轴平行的情况.

设直线l的斜率为k,则l的方程为y=kx+1.

由得x2-4kx-4=0.而x1,x2是这个方程的两根,所以x1+x2=4k,x1x2=-4.④

由得(9+8k2)x2+16kx-64=0.而x3,x4是这个方程的两根,所以x3+x4=-,x3x4=-.⑤

将④,⑤代入③,得16(k2+1)=+,

即16(k2+1)=,

所以(9+8k2)2=16×9,解得k=±,即直线l的斜率为±.

②证明:

由x2=4y得y′=,所以C1在点A处的切线方程为y-y1=(x-x1),即y=-.

令y=0得x=,即M,所以=.而=(x1,y1-1),于是·=-y1+1=+1>0,

因此∠AFM是锐角,从而∠MFD=180°-∠AFM是钝角.故直线l绕点F旋转时,△MFD总是钝角三角形.

9.已知抛物线C:

y2=2px(p>0)的焦点为F,A为C上异于原点的任意一点,过点A的直线l交C于另一点B,交x轴的正半轴于点D,且有|FA|=|FD|.当点A的横坐标为3时,△ADF为正三角形.

(1)求C的方程;

(2)若直线l1∥l,且l1和C有且只有一个公共点E,

①证明直线AE过定点,并求出定点坐标;

②△ABE的面积是否存在最小值?

若存在,请求出最小值;若不存在,请说明理由.

解 

(1)由题意知F,

设D(t,0)(t>0),则FD的中点为.

因为|FA|=|FD|,由抛物线的定义知3+=,

解得t=3+p或t=-3(舍去).由=3,解得p=2.

所以抛物线C的方程为y2=4x.

(2)①证明:

(1)知F(1,0).

设A(x0,y0)(x0y0≠0),D(xD,0)(xD>0),

因为|FA|=|FD|,则|xD-1|=x0+1.

由xD>0得xD=x0+2,故D(x0+2,0).故直线AB的斜率kAB=-.

因为直线l1和直线AB平行,设直线l1的方程为y=-x+b,

代入抛物线方程得y2+y-=0,

由题意Δ=+=0,得b=-.

设E(xE,yE),则yE=-,xE=.

当y≠4时,kAE==-=,

可得直线AE的方程为y-y0=(x-x0),

由y=4x0,整理可得y=(x-1),

直线AE恒过点F(1,0).

当y=4时,直线AE的方程为x=1,过点F(1,0).

所以直线AE过定点F(1,0).

②由①知直线AE过焦点F(1,0),

所以|AE|=|AF|+|FE|=(x0+1)+=x0++2.

设直线AE的方程为x=my+1,

因为点A(x0,y0)在直线AE上,故m=.

设B(x1,y1),直线AB的方程为y-y0=-(x-x0),

由于y0≠0,可得x=-y+2+x0,

代入抛物线方程得y2+y-8-4x0=0.所以y0+y1=-,

可求得y1=-y0-,x1=+x0+4.

所以点B到直线AE的距离为

d=

==4.

则△ABE的面积S=×4·≥16,

当且仅当=x0,即x0=1时等号成立.

所以△ABE的面积的最小值为16.

10.已知椭圆C:

+=1(a>b>0)的焦距为4,其短轴的两个端点与长轴的一个端点构成正三角形.

(1)求椭圆C的标准方程;

(2)设F为椭圆C的左焦点,T为直线x=-3上任意一点,过F作

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