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第2講 圓錐曲線的綜合問題
A組 小題提速練
一、選擇題
1.已知雙曲線-=1與直線y=2x有交點(diǎn),則雙曲線離心率的取值范圍為
( )
A.(1,) B.(1,]
C.(,+∞) D.[,+∞)
解析:∵雙曲線的一條漸近線方程為y=x,則由題意得>2,∴e==>=.
答案:C
2.(2018河南八市聯(lián)考)已知點(diǎn)M(-3,2)是坐標(biāo)平面內(nèi)一定點(diǎn),若拋物線y2=2x的焦點(diǎn)為F,點(diǎn)Q是該拋物線上的一動(dòng)點(diǎn),則|MQ|-|QF|的最小值是( )
A. B.3
C. D.2
解析:拋物線的準(zhǔn)線方程為x=-,依據(jù)拋物線的定義,得|QM|-|QF|≥|xQ+3|-==,選C.
答案:C
3.已知圓C:x2+y2+6x+8y+21=0,拋物線y2=8x的準(zhǔn)線為l,設(shè)拋物線上任意一點(diǎn)P到直線l的距離為m,則m+|PC|的最小值為( )
A.5 B.
C.-2 D.4
解析:由題得,圓C的圓心坐標(biāo)為(-3,-4),拋物線的焦點(diǎn)為F(2,0).根據(jù)拋物線的定義,得m+|PC|=|PF|+|PC|≥|FC|=.
答案:B
4.若以橢圓上一點(diǎn)和兩個(gè)焦點(diǎn)為頂點(diǎn)的三角形面積的最大值為1,則橢圓長(zhǎng)軸長(zhǎng)的最小值為( )
A.1 B.
C.2 D.2
解析:設(shè)橢圓C:+=1(a>b>0),則使三角形面積最大時(shí),三角形在橢圓上的頂點(diǎn)為橢圓短軸端點(diǎn),
所以S=2cb=bc=1≤=.
所以a2≥2.所以a≥.
所以長(zhǎng)軸長(zhǎng)2a≥2,故選D.
答案:D
5.以拋物線C的頂點(diǎn)為圓心的圓交C于A,B兩點(diǎn),交C的準(zhǔn)線于D,E兩點(diǎn).已知|AB|=4,|DE|=2,則C的焦點(diǎn)到準(zhǔn)線的距離為( )
A.2 B.4
C.6 D.8
解析:設(shè)拋物線的方程為y2=2px(p>0),圓的方程為x2+y2=r2.
∵|AB|=4,|DE|=2,
拋物線的準(zhǔn)線方程為x=-,
∴不妨設(shè)A,D.
∵點(diǎn)A,D在圓x2+y2=r2上,
∴∴+8=+5,∴p=4(負(fù)值舍去).
∴C的焦點(diǎn)到準(zhǔn)線的距離為4.
答案:B
6.(2018贛州模擬)若點(diǎn)A的坐標(biāo)為(3,2),F(xiàn)是拋物線y2=2x的焦點(diǎn),點(diǎn)M在拋物線上移動(dòng)時(shí),使|MF|+|MA|取得最小值的M的坐標(biāo)為( )
A.(0,0) B.
C.(1,) D.(2,2)
解析:過M點(diǎn)作準(zhǔn)線的垂線,垂足是N,則|MF|+|MA|=|MN|+|MA|,當(dāng)A,M,N三點(diǎn)共線時(shí),|MF|+|MA|取得最小值,此時(shí)M(2,2).
答案:D
7.(2018湖南師大附中月考)設(shè)雙曲線C:-=1(a>0,b>0)的一條漸近線與拋物線y2=x的一個(gè)交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為x0,若x0>1,則雙曲線C的離心率e的取值范圍是( )
A. B.(,+∞)
C.(1,) D.
解析:聯(lián)立消去y得x2=x,由x0>1知<1,即<1,故e2<2,又e>1,所以1
b>0)的右焦點(diǎn)為F(3,0),過點(diǎn)F的直線交E于A,B兩點(diǎn).若AB的中點(diǎn)坐標(biāo)為(1,-1),則E的方程為( )
A.+=1 B.+=1
C.+=1 D.+=1
解析:因?yàn)橹本€AB過點(diǎn)F(3,0)和點(diǎn)(1,-1),所以直線AB的方程為y=(x-3),代入橢圓方程+=1消去y,得(+b2)x2-a2x+a2-a2b2=0,所以AB的中點(diǎn)的橫坐標(biāo)為=1,即a2=2b2,又a2=b2+c2,所以b=c=3,選擇D.
答案:D
12.若雙曲線-=1(a>0,b>0)的離心率e=,點(diǎn)A(0,1)與雙曲線上的點(diǎn)的最小距離是,則該雙曲線的方程為( )
A.-y2=1 B.-y2=1
C.-y2=1 D.-=1
解析:由c=,知==,解得a=2b,所以雙曲線的方程為-=1,即為x2-4y2=4b2.設(shè)B(x,y)是雙曲線上任意一點(diǎn),故|AB|2=x2+(y-1)2=4b2+4y2+(y-1)2=52+4b2+,當(dāng)y=時(shí),|AB|取得最小值 =,解得b=1,所以該雙曲線的方程為-y2=1.
答案:C
二、填空題
13.若橢圓短軸的一個(gè)端點(diǎn)與兩焦點(diǎn)組成一個(gè)正三角形,且焦點(diǎn)到同側(cè)頂點(diǎn)的距離為1,則橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為________.
解析:由題意可知
∴∴b2=a2-c2=3.
橢圓方程為+=1或+=1.
答案:+=1或+=1
14.雙曲線-=1(a>0,b>0)的漸近線為正方形OABC的邊OA,OC所在的直線,點(diǎn)B為該雙曲線的焦點(diǎn).若正方形OABC的邊長(zhǎng)為2,則a=________.
解析:雙曲線-=1的漸近線方程為y=x,由已知可得兩條漸近線方程互相垂直,由雙曲線的對(duì)稱性可得=1.又正方形OABC的邊長(zhǎng)為2,所以c=2,所以a2+b2=c2=(2)2,解得a=2.
答案:2
15.已知直線l:y=kx+t與圓:x2+(y+1)2=1相切,且與拋物線C:x2=4y交于不同的兩點(diǎn)M,N,則實(shí)數(shù)t的取值范圍是________.
解析:因?yàn)橹本€l與圓相切,所以=1?k2=t2+2t.再把直線l的方程代入拋物線方程并整理得x2-4kx-4t=0,于是由Δ=16k2+16t=16(t2+2t)+16t>0,得t>0或t<-3.
答案:t>0或t<-3
16.過雙曲線C:-=1(a>0,b>0)的右焦點(diǎn)作一條與其漸近線平行的直線,交C于點(diǎn)P.若點(diǎn)P的橫坐標(biāo)為2a,則C的離心率為________.
解析:設(shè)直線方程為y=(x-c),
由,得x=,
由=2a,e=,
解得e=2+(e=2-舍去).
答案:2+
B組 大題規(guī)范練
1.已知?jiǎng)狱c(diǎn)M到定點(diǎn)F1(-2,0)和F2(2,0)的距離之和為4.
(1)求動(dòng)點(diǎn)M的軌跡C的方程;
(2)設(shè)N(0,2),過點(diǎn)P(-1,-2)作直線l,交曲線C于不同于N的兩點(diǎn)A,B,直線NA,NB的斜率分別為k1,k2,求k1+k2的值.
解析:(1)由橢圓的定義,可知點(diǎn)M的軌跡是以F1,F(xiàn)2為焦點(diǎn),4為長(zhǎng)軸長(zhǎng)的橢圓.
由c=2,a=2,得b=2.
故動(dòng)點(diǎn)M的軌跡C的方程為+=1.
(2)當(dāng)直線l的斜率存在時(shí),設(shè)其方程為y+2=k(x+1),
由得(1+2k2)x2+4k(k-2)x+2k2-8k=0.
Δ=[4k(k-2)]2-4(1+2k2)(2k2-8k)>0,則k>0或k<-.
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),則x1+x2=-,x1x2=.
從而k1+k2=+
=
=2k-(k-4)=4.
當(dāng)直線l的斜率不存在時(shí),得A,B,
所以k1+k2=4.
綜上,恒有k1+k2=4.
2.已知橢圓C:+=1(a>b>0)的離心率為,左焦點(diǎn)為F(-1,0),過點(diǎn)D(0,2)且斜率為k的直線l交橢圓于A,B兩點(diǎn).
(1)求橢圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)在y軸上,是否存在定點(diǎn)E,使恒為定值?若存在,求出E點(diǎn)的坐標(biāo)和這個(gè)定值;若不存在,說明理由.
解析:(1)由已知可得解得a2=2,b2=1,
所以橢圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程為+y2=1.
(2)設(shè)過點(diǎn)D(0,2)且斜率為k的直線l的方程為y=kx+2,
由消去y整理得(1+2k2)x2+8kx+6=0,
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),則x1+x2=-,x1x2=.
又y1y2=(kx1+2)(kx2+2)=k2x1x2+2k(x1+x2)+4=-.
y1+y2=(kx1+2)+(kx2+2)=k(x1+x2)+4=.
設(shè)存在點(diǎn)E(0,m),則=(-x1,m-y1),
=(-x2,m-y2),
所以=x1x2+m2-m(y1+y2)+y1y2=+m2-m-=.
要使得=t(t為常數(shù)),
只需=t,從而(2m2-2-2t)k2+m2-4m+10-t=0,
即解得m=,從而t=,
故存在定點(diǎn)E,使恒為定值.
3.已知橢圓C:+=1(a>b>0)的右焦點(diǎn)為F(1,0),且點(diǎn)P在橢圓C上,O為坐標(biāo)原點(diǎn).
(1)求橢圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)設(shè)過定點(diǎn)T(0,2)的直線l與橢圓C交于不同的兩點(diǎn)A,B,且∠AOB為銳角,求直線l的斜率k的取值范圍.
解析:(1)由題意,得c=1,
所以a2=b2+1.
因?yàn)辄c(diǎn)P在橢圓C上,
所以+=1,所以a2=4,b2=3.
則橢圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程為+=1.
(2)設(shè)直線l的方程為y=kx+2,點(diǎn)A(x1,y1),B(x2,y2),
由得(4k2+3)x2+16kx+4=0.
因?yàn)棣ぃ?8(4k2-1)>0,所以k2>,
由根與系數(shù)的關(guān)系,得x1+x2=,x1x2=.
因?yàn)椤螦OB為銳角,所以>0,即x1x2+y1y2>0.
所以x1x2+(kx1+2)(kx2+2)>0,
即(1+k2)x1x2+2k(x1+x2)+4>0,
所以(1+k2)+2k+4>0,
即>0,
所以k2<.
綜上可知0恒成立.
x1,2=,
x1+x2=-,x1x2=.
要使OA⊥OB,必須使=0,即x1x2+y1y2=0,
也就是+k2(x1+1)(x2+1)=0.
整理得:(1+k2)-k2+k2=0.
解得k=1,所以直線l的方程為y=x+1.
故存在直線x=-1和y=x+1,它們與圓C交于A,B兩點(diǎn),使得在平行四邊形OASB中||=|-|.
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