(衡中内部资料)高考圆锥曲线专题-直线和圆锥曲线常考题型.docx
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1、 内心是三条角平分线的交点,它到三边的距离相等。 外心是三条边垂直平分线的交点,它到三个顶点的距离相等。 重心是三条中线的交点,它到顶点的距离是它到对边中点距离的 2 倍。 垂心是三条高的交点,它能构成很多直角三角形相似。 (2019 年全国一卷理科)19 (12 分) 已知抛物线 C:y2=3x 的焦点为 F,斜率为 3 2 的直线 l 与 C 的交点为 A,B,与 x 轴的交 点为 P (1)若|AF|+|BF|=4,求 l 的方程; (2)若3APPB ,求|AB| 19解:设直线 1122 3 :, 2 l yxt A x yB xy (1)由题设得 3 ,0 4 F ,故 12 3
2、| 2 AFBFxx,由题设可得 12 5 2 xx 由 2 3 2 3 yxt yx ,可得 22 912(1)40 xtxt,则 12 12(1) 9 t xx 从而 12(1)5 92 t ,得 7 8 t 所以l的方程为 37 28 yx (2)由3APPB 可得 12 3yy 由 2 3 2 3 yxt yx ,可得 2 220yyt 所以 12 2yy从而 22 32yy,故 21 1,3yy 代入C的方程得 12 1 3, 3 xx 故 4 13 | 3 AB (2019 年全国二卷理科)21(12 分) 已知点 A(2,0),B(2,0),动点 M(x,y)满足直线 AM 与
3、BM 的斜率之积为 1 2 .记 M 的轨迹 为曲线 C. (1)求 C 的方程,并说明 C 是什么曲线; (2)过坐标原点的直线交 C 于 P,Q 两点,点 P 在第一象限,PEx 轴,垂足为 E,连 结 QE 并延长交 C 于点 G. (i)证明:PQG是直角三角形; (ii)求PQG面积的最大值. 21解:(1)由题设得 1 222 yy xx ,化简得 22 1(| 2) 42 xy x,所以 C 为中心 在坐标原点,焦点在 x 轴上的椭圆,不含左右顶点 (2)(i)设直线 PQ 的斜率为 k,则其方程为(0)ykx k 由 22 1 42 ykx xy 得 2 2 12 x k 记
4、2 2 12 u k ,则( ,),(,),( ,0)P u uk QuukE u 于是直线QG的斜率为 2 k ,方程为() 2 k yxu 由 22 (), 2 1 42 k yxu xy 得 22222 (2)280kxuk xk u 设(,) GG G xy,则u和 G x是方程的解,故 2 2 (32) 2 G uk x k ,由此得 3 2 2 G uk y k 从而直线PG的斜率为 3 2 2 2 1 2 (32) 2 uk uk k ukk u k 所以PQPG,即PQG是直角三角形 (ii)由(i)得 2 | 21PQuk , 2 2 21 | 2 uk k PG k , 所
5、以PQG 的面积 2 22 2 1 8() 18 (1) | 1 2(12)(2) 12() k kk k SPQ PG kk k k 设 t=k+ 1 k ,则由 k0 得 t2,当且仅当 k=1 时取等号 因为 2 8 1 2 t S t 在2,+)单调递减,所以当 t=2,即 k=1 时,S 取得最大值,最大值 为 16 9 因此,PQG 面积的最大值为 16 9 (2019 年全国三卷理科)21已知曲线 C:y= 2 2 x ,D 为直线 y= 1 2 上的动点,过 D 作 C 的两条切线,切点分别为 A,B. (1)证明:直线 AB 过定点: (2)若以 E(0, 5 2 )为圆心的
6、圆与直线 AB 相切,且切点为线段 AB 的中点,求四边形 ADBE 的面积. 21解:(1)设 11 1 , 2 D tA x y ,则 2 11 2xy. 由于yx,所以切线DA的斜率为 1 x,故 1 1 1 1 2 y x xt . 整理得 11 22 +1=0. txy 设 22 ,B xy,同理可得 22 22 +1=0txy. 故直线AB的方程为2210txy . 所以直线AB过定点 1 (0, ) 2 . (2)由(1)得直线AB的方程为 1 2 ytx. 由 2 1 2 2 ytx x y ,可得 2 210 xtx . 于是 2 12121212 2 ,1,121xxtx
7、xyyt xxt , 2 222 121212 |11421ABtxxtxxx xt. 设 12 ,d d分别为点D,E到直线AB的距离,则 2 12 2 2 1, 1 dtd t . 因此,四边形ADBE的面积 22 12 1 |31 2 SABddtt. 设M为线段AB的中点,则 2 1 , 2 M t t . 由于EMAB , 而 2 ,2EMt t ,AB 与向量(1, ) t平行, 所以 2 20ttt. 解得t=0或1t . 当t=0时,S=3;当1t 时,4 2S . 因此,四边形ADBE的面积为3或4 2. (2018 年全国三卷理科)20. 已知斜率为 的直线 与椭圆交于 ,
8、 两点,线 段的中点为 (1)证明:; (2)设 为 的右焦点, 为 上一点,且证明:,成等差数 列,并求该数列的公差 【答案】 (1) (2)或 【解析】分析: (1)设而不求,利用点差法进行证明。 (2) 解出 m,进而求出点 P 的坐标, 得到,再由两点间距离公式表示出, 得到直 的 方程,联立直线与椭圆方程由韦达定理进行求解。 详解: (1)设,则. 两式相减,并由得 . 由题设知,于是 . 由题设得,故. (2)由题意得,设,则 . 由(1)及题设得. 又点P在C上,所以,从而,. 于是 . 同理. 所以. 故,即成等差数列. 设该数列的公差为d,则 . 将代入得. 所以l的方程为,
9、代入C的方程,并整理得. 故,代入解得. 所以该数列的公差为或. (2018 年全国二卷理科) 19. 设抛物线的焦点为 , 过 且斜率为的直线 与 交于 , 两点, (1)求 的方程; (2)求过点 , 且与 的准线相切的圆的方程 【答案】(1)y=x1,(2)或 【解析】分析:(1)根据抛物线定义得,再联立直线方程与抛物线方程,利 用韦达定理代入求出斜率,即得直线 的方程; (2)先求 AB 中垂线方程,即得圆心坐标关系, 再根据圆心到准线距离等于半径得等量关系, 解方程组可得圆心坐标以及半径, 最后写出圆 的标准方程. 详解: (1)由题意得F(1,0) ,l的方程为y=k(x1) (k
10、0) 设A(x1,y1) ,B(x2,y2) 由得 ,故 所以 由题设知,解得k=1(舍去) ,k=1 因此l的方程为y=x1 (2)由(1)得AB的中点坐标为(3,2) ,所以AB的垂直平分线方程为 ,即 设所求圆的圆心坐标为(x0,y0) ,则 解得或 因此所求圆的方程为 或 点睛:确定圆的方程方法 (1)直接法:根据圆的几何性质,直接求出圆心坐标和半径,进而写出方程 (2)待定系数法 若已知条件与圆心和半径 有关, 则设圆的标准方程依据已知条件列出关于的方程 组,从而求出的值; 若已知条件没有明确给出圆心或半径,则选择圆的一般方程,依据已知条件列出关于D、 E、F的方程组,进而求出D、E
11、、F的值 (2018 年全国一卷理科)19. 设椭圆的右焦点为 ,过 的直线 与 交于两 点,点的坐标为. (1)当 与 轴垂直时,求直线的方程; (2)设 为坐标原点,证明:. 【答案】(1)AM的方程为或. (2)证明见解析. 【解析】分析:(1)首先根据 与 轴垂直,且过点,求得直线l的方程为x=1,代入椭 圆方程求得点A的坐标为或,利用两点式求得直线的方程; (2)分直线l与x轴重合、l与x轴垂直、l与x轴不重合也不垂直三种情况证明,特殊情况 比较简单,也比较直观,对于一般情况将角相等通过直线的斜率的关系来体现,从而证得结 果. 详解: (1)由已知得,l的方程为x=1. 由已知可得,
12、点A的坐标为或. 所以AM的方程为或. (2)当l与x轴重合时,. 当l与x轴垂直时,OM为AB的垂直平分线,所以. 当l与x轴不重合也不垂直时,设l的方程为, 则,直线MA,MB的斜率之和为. 由得 . 将代入得 . 所以,. 则. 从而,故MA,MB的倾斜角互补,所以. 综上,. 点睛:该题考查的是有关直线与椭圆的问题,涉及到的知识点有直线方程的两点式、直线与 椭圆相交的综合问题、关于角的大小用斜率来衡量,在解题的过程中,第一问求直线方程的 时候,需要注意方法比较简单,需要注意的就是应该是两个,关于第二问,在做题的时候需 要先将特殊情况说明,一般情况下,涉及到直线与曲线相交都需要联立方程组
13、,之后韦达定 理写出两根和与两根积,借助于斜率的关系来得到角是相等的结论. 17 年北京理科 (18) (本小题 14 分) 已知抛物线C:y 2=2px 过点P(1,1).过点(0, 1 2 )作直线l与抛物线C交于不同的 两点M,N,过点M作x轴的垂线分别与直线OP,ON交于点A,B,其中O为原点. ()求抛物线C的方程,并求其焦点坐标和准线方程; ()求证:A为线段BM的中点. 解: ()由抛物线C: 2 2ypx 过点P(1,1) ,得 1 2 p . 所以抛物线C的方程为 2 yx. 抛物线C的焦点坐标为( 1 4 ,0) ,准线方程为 1 4 x . ()由题意,设直线l的方程为
14、1 2 ykx(0k ) ,l与抛物线C的交点为 11 ( ,)M x y, 22 (,)N xy. 由 2 1 2 ykx yx ,得 22 4(44)10k xkx . 则 12 2 1k xx k , 12 2 1 4 x x k . 因为点P的坐标为(1,1) ,所以直线OP的方程为yx,点A的坐标为 11 ( ,)x y. 直线ON的方程为 2 2 y yx x ,点B的坐标为 21 1 2 ( ,) y y x x . 因为 21122112 11 22 2 2 y yy yy yx x yx xx 122112 2 11 ()()2 22 kxxkxxx x x 1221 2 1
15、 (22)() 2 kx xxx x 22 2 11 (22) 42 k k kk x 0, 所以 21 11 2 2 y y yx x . 故A为线段BM的中点. 17 年全国一卷理科 20.(12 分)定点问题 已知椭圆C: 22 22 =1 xy ab (ab0) ,四点P1(1,1) ,P2(0,1) ,P3(1, 3 2 ) ,P4(1, 3 2 )中恰有三点在椭圆C上. (1)求C的方程; (2)设直线l不经过P2点且与C相交于A,B两点.若直线P2A与直线P2B的斜率的和为 1,证明:l过定点. 20.(12 分)解: (1)由于 3 P, 4 P两点关于y轴对称,故由题设知C经
16、过 3 P, 4 P两点. 又由 2222 1113 4abab 知,C不经过点P1,所以点P2在C上. 因此 2 22 1 1 13 1 4 b ab ,解得 2 2 4 1 a b . 故C的方程为 2 2 1 4 x y. (2)设直线P2A与直线P2B的斜率分别为k1,k2, 如果l与x轴垂直, 设l:x=t, 由题设知0t , 且| | 2t , 可得A,B的坐标分别为 (t, 2 4 2 t ) , (t, 2 4 2 t ). 则 22 12 4242 1 22 tt kk tt ,得2t ,不符合题设. 从而可设l:ykxm(1m ).将ykxm代入 2 2 1 4 x y得
17、222 (41)8440kxkmxm 由题设可知 22 =16(41)0km .(切记) 设A(x1,y1) ,B(x2,y2) ,则x1+x2= 2 8 41 km k ,x1x2= 2 2 44 41 m k . 而 12 12 12 11yy kk xx 12 12 11kxmkxm xx 1212 12 2(1)()kx xmxx x x . 由题设 12 1kk ,故 1212 (21)(1)()0kx xmxx. 即 2 22 448 (21)(1)0 4141 mkm km kk . 解得 1 2 m k . 当且仅当1m 时,0 ,欲使l: 1 2 m yxm ,即 1 1(2
18、) 2 m yx , 所以l过定点(2,1) (消去参量的影响) 17 年全国卷二 20. (12 分) 设 O 为坐标原点,动点 M 在椭圆 C: 2 2 1 2 x y上,过 M 做 x 轴的垂线,垂足为 N,点 P 满足2NPNM . (1) 求点 P 的轨迹方程; (2) 设点 Q 在直线 x=-3 上, 且1OP PQ .证明: 过点 P 且垂直于 OQ 的直线 l 过 C 的左焦 点 F. 20.解 (1)设 P(x,y),M(x0,y0),设 N(x0,0), 00 ,0,NPxxyNMy 由2NPNM 得 00 2 = , 2 xx yy 因为 M(x0,y0)在 C 上,所以
19、 22 1 22 xy 因此点 P 的轨迹方程为 22 2xy (2)由题意知 F(-1,0).设 Q(-3,t),P(m,n),则 3,1,33t OQ, PFmnOQ PFmtn , ,3,OPm,nPQm,tn 由1OP PQ 得 22 -31mmtnn,又由(1)知 22 +=2mn,故 3+3m-tn=0 所以0OQ PF ,即OQPF .又过点 P 存在唯一直线垂直于 OQ,所以过点 P 且垂直于 OQ 的直线 l 过 C 的左焦点 F. 17 年全国卷三理科 20(12 分) 已知抛物线C:y 2=2x,过点(2,0)的直线 l交C与A,B两点,圆M是以线段AB为直径 的圆 (1
20、)证明:坐标原点O在圆M上; (2)设圆M过点P(4,-2),求直线l与圆M的方程 20.解 (1)设 1122 2A x ,y,B x ,y,l : xmy 由 2 2 2 xmy yx 可得 2 12 240 则4ymy,y y 又 2 22 12 12 1212 =故= 224 y yyy x,x,x x=4 因此 OA 的斜率与 OB 的斜率之积为 12 12 -4 =-1 4 yy xx 所以 OAOB 故坐标原点 O 在圆 M 上. (2)由(1)可得 2 121212 +=2+=+4=24yym,xxm yym 故圆心 M 的坐标为 2+2, mm,圆 M 的半径 2 22 2r
21、mm 由于圆 M 过点 P(4,-2) ,因此0AP BP ,故 1212 44220 xxyy 即 12121212 4+2200 x xxxy yyy 由(1)可得 121 2 =-4,=4y yx x, 所以 2 210mm ,解得 1 1或 2 mm . 当 m=1 时,直线 l 的方程为 x-y-2=0,圆心 M 的坐标为(3,1) ,圆 M 的半径为10,圆 M 的方程为 22 3110 xy 当 1 2 m 时,直线 l 的方程为240 xy,圆心 M 的坐标为 91 , - 42 ,圆 M 的半径为 85 4 ,圆 M 的方程为 22 9185 + 4216 xy 17 年全国
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