备考高考数学 真题+模拟新题分类汇编 解析几何 文.docx
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备考高考数学真题+模拟新题分类汇编解析几何文
解析几何
H1 直线的倾斜角与斜率、直线的方程
21.B12,H1[2013·新课标全国卷Ⅱ]已知函数f(x)=x2e-x.
(1)求f(x)的极小值和极大值;
(2)当曲线y=f(x)的切线l的斜率为负数时,求l在x轴上截距的取值范围.
21.解:
(1)f(x)的定义域为(-∞,+∞).
f′(x)=-e-xx(x-2).①
当x∈(-∞,0)或x∈(2,+∞)时,f′(x)<0;
当x∈(0,2)时,f′(x)>0.
所以f(x)在(-∞,0),(2,+∞)单调递减,在(0,2)单调递增.
故当x=0时,f(x)取得极小值,极小值为f(0)=0;当x=2时,f(x)取得极大值,极大值为f
(2)=4e-2.
(2)设切点为(t,f(t)),则l的方程为
y=f′(t)(x-t)+f(t).
所以l在x轴上的截距为
m(t)=t-=t+=t-2++3.
由已知和①得t∈(-∞,0)∪(2,+∞).
令h(x)=x+(x≠0),则当x∈(0,+∞)时,h(x)的取值范围为[2,+∞);当x∈(-∞,-2)时,h(x)的取值范围是(-∞,-3).
所以当t∈(-∞,0)∪(2,+∞)时,m(t)的取值范围是(-∞,0)∪[2+3,+∞).
综上,l在x轴上的截距的取值范围是(-∞,0)∪[2+3,+∞).
5.H1,H4[2013·天津卷]已知过点P(2,2)的直线与圆(x-1)2+y2=5相切,且与直线ax-y+1=0垂直,则a=( )
A.-B.1
C.2D.
5.C [解析]设过点P(2,2)的圆的切线方程为y-2=k(x-2),由题意得=,解之得k=-.又∵切线与直线ax-y+1=0垂直,∴a=2.
15.H1,C8,E8[2013·四川卷]在平面直角坐标系内,到点A(1,2),B(1,5),C(3,6),D(7,-1)的距离之和最小的点的坐标是________.
15.(2,4) [解析]在以A,B,C,D为顶点构成的四边形中,由平面几何知识:
三角形两边之和大于第三边,可知当动点落在四边形两条对角线AC,BD交点上时,到四个顶点的距离之和最小.AC所在直线方程为y=2x,BD所在直线方程为y=-x+6,交点坐标为(2,4),即为所求.
H2 两直线的位置关系与点到直线的距离
20.H2,H4[2013·新课标全国卷Ⅱ]在平面直角坐标系xOy中,已知圆P在x轴上截得线段长为2,在y轴上截得线段长为2.
(1)求圆心P的轨迹方程;
(2)若P点到直线y=x的距离为,求圆P的方程.
20.解:
(1)设P(x,y),圆P的半径为r.
由题设y2+2=r2,x2+3=r2.从而y2+2=x2+3.
故P点的轨迹方程为y2-x2=1.
(2)设P(x0,y0),由已知得
=.
又P点在双曲线y2-x2=1上,从而得
由得
此时,圆P的半径r=.
由得
此时,圆P的半径r=.
故圆P的方程为x2+(y-1)2=3或x2+(y+1)2=3.
4.H2、H3和H4[2013·重庆卷]设P是圆(x-3)2+(y+1)2=4上的动点,Q是直线x=-3上的动点,则|PQ|的最小值为( )
A.6B.4C.3D.2
4.B [解析]|PQ|的最小值为圆心到直线距离减去半径.因为圆的圆心为(3,-1),半径为2,所以|PQ|的最小值d=3-(-3)-2=4.
H3 圆的方程
14.H3[2013·江西卷]若圆C经过坐标原点和点(4,0),且与直线y=1相切,则圆C的方程是________.
14.(x-2)2+= [解析]r2=4+(r-1)2,得r=,圆心为.故圆C的方程是(x-2)2+=.
21.F2、F3、H3、H5和H8[2013·重庆卷]如图1-5所示,椭圆的中心为原点O,长轴在x轴上,离心率e=,过左焦点F1作x轴的垂线交椭圆于A,A′两点,|AA′|=4.
(1)求该椭圆的标准方程;
(2)取平行于y轴的直线与椭圆相交于不同的两点P,P′,过P,P′作圆心为Q的圆,使椭圆上的其余点均在圆Q外.求△PP′Q的面积S的最大值,并写出对应的圆Q的标准方程.
图1-5
21.解:
(1)由题意知点A(-c,2)在椭圆上,则+=1,从而e2+=1.
由e=得b2==8,从而a2==16.
故该椭圆的标准方程为+=1.
(2)由椭圆的对称性,可设Q(x0,0),又设M(x,y)是椭圆上任意一点,则
|QM|2=(x-x0)2+y2=x2-2x0x+x+8
=(x-2x0)2-x+8(x∈[-4,4]).
设P(x1,y1),由题意,P是椭圆上到Q的距离最小的点,因此,上式当x=x1时取最小值,又因为x1∈(-4,4),所以上式当x=2x0时取最小值,所以x1=2x0,且|QP|2=8-x.
由对称性知P′(x1,-y1),故|PP′|=|2y1|,所以
S=|2y1||x1-x0|=×2|x0|=
=.
当x0=±时,△PP′Q的面积S取到最大值2.
此时对应的圆Q的圆心坐标为Q(±,0),半径|QP|==,因此,这样的圆有两个,其标准方程分别为(x+)2+y2=6,(x-)2+y2=6.
4.H2、H3和H4[2013·重庆卷]设P是圆(x-3)2+(y+1)2=4上的动点,Q是直线x=-3上的动点,则|PQ|的最小值为( )
A.6B.4C.3D.2
4.B [解析]|PQ|的最小值为圆心到直线距离减去半径.因为圆的圆心为(3,-1),半径为2,所以|PQ|的最小值d=3-(-3)-2=4.
H4 直线与圆、圆与圆的位置关系
6.H4[2013·安徽卷]直线x+2y-5+=0被圆x2+y2-2x-4y=0截得的弦长为( )
A.1B.2C.4D.4
6.C [解析]圆的标准方程是(x-1)2+(y-2)2=5,圆心(1,2)到直线x+2y-5+=0的距离d=1,所以直线x+2y-5+=0被圆x2+y2-2x-4y=0所截得的弦长l=2=4.
7.H4[2013·广东卷]垂直于直线y=x+1且与圆x2+y2=1相切于第Ⅰ象限的直线方程是( )
A.x+y-=0B.x+y+1=0
C.x+y-1=0D.x+y+=0
7.A [解析]设直线方程为y=-x+m,且原点到此直线的距离是1,即1=,解得m=±.当m=-时,直线和圆切于第Ⅲ象限,故舍去,选A.
14.H4[2013·湖北卷]已知圆O:
x2+y2=5,直线l:
xcosθ+ysinθ=1.设圆O上到直线l的距离等于1的点的个数为k,则k=________.
14.4 [解析]圆心到直线的距离d=1,r=,r-d>d,所以圆O上共有4个点到直线的距离为1,k=4.
10.H4[2013·江西卷]如图1-3所示,已知l1⊥l2,圆心在l1上、半径为1m的圆O在t=0时与l2相切于点A,圆O沿l1以1m/s的速度匀速向上移动,圆被直线l2所截上方圆弧长记为x,令y=cosx,则y与时间t(0≤t≤1,单位:
s)的函数y=f(t)的图像大致为( )
图1-3
图1-4
10.
B [解析]如图,设∠MOA=α,cosα=1-t,cos2α=2cos2α-1=2t2-4t+1,x=2α·1=2α,y=cosx=cos2α=2t2-4t+1,故选B.
20.H2,H4[2013·新课标全国卷Ⅱ]在平面直角坐标系xOy中,已知圆P在x轴上截得线段长为2,在y轴上截得线段长为2.
(1)求圆心P的轨迹方程;
(2)若P点到直线y=x的距离为,求圆P的方程.
20.解:
(1)设P(x,y),圆P的半径为r.
由题设y2+2=r2,x2+3=r2.从而y2+2=x2+3.
故P点的轨迹方程为y2-x2=1.
(2)设P(x0,y0),由已知得
=.
又P点在双曲线y2-x2=1上,从而得
由得
此时,圆P的半径r=.
由得
此时,圆P的半径r=.
故圆P的方程为x2+(y-1)2=3或x2+(y+1)2=3.
13.H4[2013·山东卷]过点(3,1)作圆(x-2)2+(y-2)2=4的弦,其中最短弦的长为________.
13.2 [解析]设弦与圆的交点为A、B,最短弦长以(3,1)为中点,由垂径定理得+(3-2)2+(2-1)2=4,解之得|AB|=2.
8.H4[2013·陕西卷]已知点M(a,b)在圆O:
x2+y2=1外,则直线ax+by=1与圆O的位置关系是( )
A.相切B.相交C.相离D.不确定
8.B [解析]由题意点M(a,b)在圆x2+y2=1外,则满足a2+b2>1,圆心到直线的距离d=<1,故直线ax+by=1与圆O相交.
5.H1,H4[2013·天津卷]已知过点P(2,2)的直线与圆(x-1)2+y2=5相切,且与直线ax-y+1=0垂直,则a=( )
A.-B.1
C.2D.
5.C [解析]设过点P(2,2)的圆的切线方程为y-2=k(x-2),由题意得=,解之得k=-.又∵切线与直线ax-y+1=0垂直,∴a=2.
20.H4,E8,B1[2013·四川卷]已知圆C的方程为x2+(y-4)2=4,点O是坐标原点.直线l:
y=kx与圆C交于M,N两点.
(1)求k的取值范围;
(2)设Q(m,n)是线段MN上的点,且=+.请将n表示为m的函数.
20.解:
(1)将y=kx代入x2+(y-4)2=4,得
(1+k2)x2-8kx+12=0.(*)
由Δ=(-8k)2-4(1+k2)×12>0,得k2>3.
所以,k的取值范围是(-∞,-)∪(+∞).
(2)因为M,N在直线l上,可设点M,N的坐标分别为(x1,kx1),(x2,kx2),则
|OM|2=(1+k2)x,|ON|2=(1+k2)x.
又|OQ|2=m2+n2=(1+k2)m2,
由=+,得
=+,
即=+=.
由(*)式可知,x1+x2=,x1x2=,
所以m2=.
因为点Q在直线y=kx上,所以k=,代入m2=中并化简,得5n2-3m2=36.
由m2=及k2>3,可知0根据题意,点Q在圆C内,则n>0,
所以n==.
于是,n与m的函数关系为n=(m∈(-,0)∪(0,)).
13.H4[2013·浙江卷]直线y=2x+3被圆x2+y2-6x-8y=0所截得的弦长等于________.
13.4 [解析]圆的标准方程为(x-3)2+(y-4)2=25,圆心到直线的距离为d==,所以弦长为2=2=4.
4.H2、H3和H4[2013·重庆卷]设P是圆(x-3)2+(y+1)2=4上的动点,Q是直线x=-3上的动点,则|PQ|的最小值为( )
A.6B.4C.3D.2
4.B [解析]|PQ|的最小值为圆心到直线距离减去半径.因为圆的圆心为(3,-1),半径为2,所以|PQ|的最小值d=3-(-3)-2=4.
H5 椭圆及其几何性质
21.H5,H10[2013·安徽卷]已知椭圆C:
+=1(a>b>0)的焦距为4,且过点P(,).
(1)求椭圆C的方程;
(2)设Q(x0,y0)(x0y0≠0)为椭圆C上一点,过点Q作x轴的垂线,垂足为E,取点A(0,2),联结AE,过点A作AE的垂线交x轴于点D,点G是点D关于y轴的对称点,作直线QG,问这样作出的直线QG是否与椭圆C一定有唯一的公共点?
并说明理由.
21.解:
(1)因为焦距为4,所以a2-b2=4.又因为椭圆C过点P(,),所以+=1,故a2=8,b2=4,
从而椭圆C的方程为+=1.
(2)由题意,E点坐标为(x0,0),设D(xD,0),则=(x0,-2),=(xD,-2).
再由AD⊥AE知,·=0,即x0xD+8=0.由于x0y0≠0,故xD=-.
因为点G是点D关于y轴的对称点,所以G,0,
故直线QG的斜率kQG==.
又因Q(x0,y0)在椭圆C上,所以x+2y=8.①
从而kQG=-.
故直线QG的方程为y=-x-.②
将②代入椭圆C方程,得(x+2y)x2-16x0x+64-16y=0.③
再将①代入③,化简得x2-2x0x+x=0,
解得x=x0,y=y0,即直线QG与椭圆C一定有唯一的公共点.
19.M2,H5,H10[2013·北京卷]直线y=kx+m(m≠0)与椭圆W:
+y2=1相交于A,C两点,O是坐标原点.
(1)当点B的坐标为(0,1),且四边形OABC为菱形时,求AC的长;
(2)当点B在W上且不是W的顶点时,证明:
四边形OABC不可能为菱形.
19.解:
(1)因为四边形OABC为菱形,所以AC与OB相互垂直平分.
所以可设A,代入椭圆方程得+=1,即t=±.
所以|AC|=2.
(2)证明:
假设四边形OABC为菱形.
因为点B不是W的顶点,且AC⊥OB,所以k≠0.
由消y并整理得
(1+4k2)x2+8kmx+4m2-4=0.
设A(x1,y1),C(x2,y2),则
=-,=k·+m=.
所以AC的中点为M.
因为M为AC和OB的交点,且m≠0,k≠0,所以直线OB的斜率为-.
因为k·≠-1,所以AC与OB不垂直.
所以OABC不是菱形,与假设矛盾.
所以当点B不是W的顶点时,四边形OABC不可能是菱形.
15.H5[2013·全国卷]若x,y满足约束条件则z=-x+y的最小值为________.
15.0 [解析]已知不等式组表示区域如图中的三角形ABC及其内部,目标函数的几何意义是直线y=x+z在y轴上的截距,显然在点A取得最小值,点A(1,1),故zmin=-1+1=0.
8.H5[2013·全国卷]已知F1(-1,0),F2(1,0)是椭圆C的两个焦点,过F2且垂直于x轴的直线交C于A,B两点,且|AB|=3,则C的方程为( )
A.+y2=1B.+=1
C.+=1D.+=1
8.C [解析]设椭圆C的方程为+=1(a>b>0),与直线x=1联立得y=±(c=1),所以2b2=3a,即2(a2-1)=3a,2a2-3a-2=0,a>0,解得a=2(负值舍去),所以b2=3,故所求椭圆方程为+=1.
15.H5,H8[2013·福建卷]椭圆Γ:
+=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,焦距为2c.若直线y=(x+c)与椭圆Γ的一个交点M满足∠MF1F2=2∠MF2F1,则该椭圆的离心率等于________.
15.-1 [解析]如图,△MF1F2中,∠MF1F2=60°,所以∠MF2F1=30°,∠F1MF2=90°.又|F1F2|=2c,所以|MF1|=c,|MF2|=c.根据椭圆定义得2a=|MF1|+|MF2|=c+c,得e===-1.
9.H5[2013·广东卷]已知中心在原点的椭圆C的右焦点为F(1,0),离心率等于,则C的方程是( )
A.+=1B.+=1
C.+=1D.+=1
9.D [解析]设椭圆C的标准方程为+=1(a>b>0),由题知c=1,=,解得a=2,b2=a2-c2=4-1=3,选D.
12.H5[2013·江苏卷]在平面直角坐标系xOy中,椭圆C的标准方程为+=1(a>0,b>0),右焦点为F,右准线为l,短轴的一个端点为B.设原点到直线BF的距离为d1,F到l的距离为d2.若d2=d1,则椭圆C的离心率为________.
12. [解析]由题意知F(c,0),l:
x=,不妨设B(0,b),则直线BF:
+=1,即bx+cy-bc=0.
于是d1==,
d2=-c==.
由d2=d1,得=6,
化简得6c4+a2c2-a4=0,
即6e4+e2-1=0,
解得e2=或e2=-(舍去),
故e=,故椭圆C的离心率为.
20.H5,H8[2013·江西卷]椭圆C:
+=1(a>b>0)的离心率e=,a+b=3.
(1)求椭圆C的方程;
(2)如图1-8所示,A,B,D是椭圆C的顶点,P是椭圆C上除顶点外的任意一点,直线DP交x轴于点N,直线AD交BP于点M,设BP的斜率为k,MN的斜率为m.
证明:
2m-k为定值.
图1-8
20.解:
(1)因为e==,
所以a=c,b=c,代入a+b=3得,c=,a=2,b=1,
故椭圆C的方程为+y2=1.
(2)方法一:
因为B(2,0),P不为椭圆顶点,则直线BP的方程为y=k(x-2),①
①代入+y2=1,解得P.
直线AD的方程为y=x+1.②
①与②联立解得M.
由D(0,1),P,N(x,0)三点共线知
=,解得N.
所以MN的斜率为m===,
则2m-k=-k=(定值).
方法二:
设P(x0,y0)(x0≠0,±2),则k=.
直线AD的方程为:
y=(x+2),
直线BP的方程为:
y=(x-2),
直线DP的方程为:
y-1=x,令y=0,由于y0≠1可得N,
联立
解得M,
因此MN的斜率为
m==
==.
所以2m-k=-
=
=
=
=(定值).
11.H5[2013·辽宁卷]已知椭圆C:
+=1(a>b>0)的左焦点为F,C与过原点的直线相交于A,B两点,联结AF,BF.若|AB|=10,|BF|=8,cos∠ABF=,则C的离心率为( )
A.B.
C.D.
11.B [解析]设椭圆的右焦点为Q,由已知|BF|=8,利用椭圆的对称性可以得到|AQ|=8,△FAQ为直角三角形,然后利用椭圆的定义可以得到2a=14,2c=10,所以e=.
5.H5[2013·新课标全国卷Ⅱ]设椭圆C:
+=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,P是C上的点,PF2⊥F1F2,∠PF1F2=30°,则C的离心率为( )
A.B.
C.D.
5.D [解析]设PF2=x,则PF1=2x,由椭圆定义得3x=2a,结合图形知,==,故选D.
22.H5,H8[2013·山东卷]在平面直角坐标系xOy中,已知椭圆C的中心在原点O,焦点在x轴上,短轴长为2,离心率为.
(1)求椭圆C的方程;
(2)A,B为椭圆C上满足△AOB的面积为的任意两点,E为线段AB的中点,射线OE交椭圆C于点P.设=t,求实数t的值.
22.解:
(1)设椭圆C的方程为+=1(a>b>0),
故题意知
解得a=,b=1,
因此椭圆C的方程为+y2=1.
(2)(i)当A,B两点关于x轴对称时,
设直线AB的方程为x=m,由题意-<m<0或0<m<.
将x=m代入椭圆方程+y2=1,
得|y|=.
所以S△AOB=|m|=.
解得m2=或m2=.①
又=t=t(+)=t(2m,0)=(mt,0),
因为P为椭圆C上一点,
所以=1.②
由①②得t2=4或t2=,
又因为t>0,所以t=2或t=.
(ii)当A,B两点关于x轴不对称时,
设直线AB的方程为y=kx+h.
将其代入椭圆的方程+y2=1,
得(1+2k2)x2+4khx+2h2-2=0,
设A(x1,y1),B(x2,y2).
由判别式Δ>0可得1+2k2>h2,
此时x1+x2=-,x1x2=,
y1+y2=k(x1+x2)+2h=,
所以|AB|==
2.
因为点O到直线AB的距离d=,
所以S△AOB=|AB|d
=×2
=|h|.
又S△AOB=,
所以|h|=.③
令n=1+2k2,代入③整理得3n2-16h2n+16h4=0,
解得n=4h2或n=h2,
即1+2k2=4h2或1+2k2=h2.④
又=t=t(+)=t(x1+x2,y1+y2)=,
因为P为椭圆C上一点,
所以t2=1,
即t2=1.⑤
将④代入⑤得t2=4或t2=,又知t>0,
故t=2或t=,
经检验,适合题意.
综合(i)(ii)得t=2或t=.
20.H5,H8[2013·陕西卷]已知动点M(x,y)到直线l:
x=4的距离是它到点N(1,0)的距离的2倍.
(1)求动点M的轨迹C的方程;
(2)过点P(0,3)的直线m与轨迹C交于A,B两点.若A是PB的中点,求直线m的斜率.
20.解:
(1)设M到直线l的距离为d,根据题意,d=2|MN|.
由此得|4-x|=2.
化简得+=1,
所以,动点M的轨迹方程为+=1.
(2)方法一:
由题意,设直线m的方程为y=kx+3,A(x1,y1),B(x2,y2).
将y=kx+3代入+=1中,有(3+4k2)x2+24kx+24=0,
其中,Δ=(24k)2-4×24(3+4k2)=96(2k2-3)>0.
由求根公式得,x1+x2=-,①
x1x2=.②
又因A是PB的中点,故x2=2x1.③
将③代入①,②,得
x1=-,x=,
可得=,且k2>,
解得k=-或k=,
所以,直线m的斜率为-或.
方法二:
由题意,设直线m的方程为y=kx+3,A(x1,y1),B(x2,y2).
∵A是PB的中点,
∴x1=,①
y1=.②
又+=1,③
+=1,④
联立①,②,③,④解得或
即点B的坐标为(2,0)或(-2,0),
所以,直线m的斜率为-或.
9.H5[2013·四川卷]从椭圆+=1(a>b>0)上一点P向x轴作垂线,垂足恰为左焦点F1,A是椭圆与x轴正半轴的交点,B是椭圆与y轴正半轴的交点,且AB∥OP(O是坐标原点),则该椭圆的离心率是( )
A.B.
C.D.
9.C [解析]由已知,P点坐标为,A(a,0),B(0,b),于是由kAB=kOP得-=,整理得b=c,从而a==c.于是,离心率e==.
18.H5,H8[2013·天津卷]设椭圆+=1(a>b>0)的左焦点为F,离心率为,过点F且与x轴垂直的直线被椭圆截得的线段长为.
(1)求椭圆的方程;
(2)设A,B分别为椭圆的左、右顶点,过点F且斜率为k的直线与椭圆交于C,D两点.若·+·=8,求k的值.
18.解:
(1)设F(-c,0),由=,知a=c.过点F且与x轴垂直的直线为x=-c,
代入椭圆方程有+=1,解得y=±.于是=,解得b=.又a2-c2=b2,从而a=,c=1,所以椭圆的方程为+=1.
(2)设点C(x1,y1),D(x2,y2),由F(-1,0)得直线CD的方程为y=k(x+1).
由方程组消去y,整理得(2+3k2)x2+6k2x+3k2-6=0.
由根与系数的关系得x1+x2=-,x1x2=.因为A(-,0),B(,0),所以·+·=(x1+,y1)·(-x2,-y2)+(x2+,y2)·(-x1,-y1)
=6-2x1x2-2y1y2=6-2x1x2-2k2(x1+1)(x2+1)
=6-(2+2k2)x1x2-2k2(x1+x2)-2k2
=6+.
由已知得6+=8,解得k=±.
21.H5、H9、H10[2013·新课标全国卷Ⅰ]已知圆M:
(x+1)2+y2=1,圆N:
(x-1)2+y2=9,动圆P与圆M外切并且与圆N内切,圆心P的轨迹为曲线C.
(1)求C的方程;
(2)l是与圆P,圆M都相切的一条直线,l与曲线C交于A,B两点,当圆P的半