2020年高考文科数学一轮复习大题篇—圆锥曲线综合问题.docx
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1、出题人:徐晓云2020年高考文科数学一轮复习大题篇圆锥曲线综合问题【归类解析】题型一范围问题【解题指导】 解决圆锥曲线中的取值范围问题应考虑的五个方面(1)利用圆锥曲线的几何性质或判别式构造不等关系,从而确定参数的取值范围.(2)利用已知参数的范围,求新参数的范围,解这类问题的核心是建立两个参数之间的等量关系.(3)利用隐含的不等关系建立不等式,从而求出参数的取值范围.(4)利用已知的不等关系构造不等式,从而求出参数的取值范围.(5)利用求函数的值域的方法将待求量表示为其他变量的函数,求其值域,从而确定参数的取值范围.【例】已知椭圆C:1(ab0)与双曲线y21的离心率互为倒数,且直线xy20
2、经过椭圆的右顶点.(1)求椭圆C的标准方程;(2)设不过原点O的直线与椭圆C交于M,N两点,且直线OM,MN,ON的斜率依次成等比数列,求OMN面积的取值范围.【解】(1)双曲线的离心率为,椭圆的离心率e.又直线xy20经过椭圆的右顶点,右顶点为点(2,0),即a2,c,b1,椭圆方程为y21.(2)由题意可设直线的方程为ykxm(k0,m0),M(x1,y1),N(x2,y2).联立消去y,并整理得(14k2)x28kmx4(m21)0,则x1x2,x1x2,于是y1y2(kx1m)(kx2m)k2x1x2km(x1x2)m2.又直线OM,MN,ON的斜率依次成等比数列,故k2,则m20.由
3、m0得k2,解得k.又由64k2m216(14k2)(m21)16(4k2m21)0,得0m22,显然m21(否则x1x20,x1,x2中至少有一个为0,直线OM,ON中至少有一个斜率不存在,与已知矛盾).设原点O到直线的距离为d,则SOMN|MN|d|x1x2|故由m的取值范围可得OMN面积的取值范围为(0,1).【训练】如图,已知点P是y轴左侧(不含y轴)一点,抛物线C:y24x上存在不同的两点A,B满足PA,PB的中点均在C上.(1)设AB中点为M,证明:PM垂直于y轴;(2)若P是半椭圆x21(x0)上的动点,求PAB面积的取值范围.(1)【证明】设P(x0,y0),A,B.因为PA,
4、PB的中点在抛物线上,所以y1,y2为方程24,即y22y0y8x0y0的两个不同的实根.所以y1y22y0,所以PM垂直于y轴.(2)【解】由(1)可知所以|PM|(yy)x0y3x0,|y1y2|2.所以PAB的面积SPAB|PM|y1y2|.因为x1(1x00,y1y2,y1y2.|AB|,将代入上式得|AB| ,|m|1,SAOB|AB|11,当且仅当|m|,即m时,等号成立,AOB面积的最大值为1.【训练】已知椭圆y21上两个不同的点A,B关于直线ymx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m0,可设直线AB的方程为yxb.由
5、消去y,得x2xb210.因为直线yxb与椭圆y21有两个不同的交点,所以2b220,将AB的中点M代入直线方程ymx,解得b, 由得m.(2)令t,则t2.则|AB|,且O到直线AB的距离为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,此时满足t2.故AOB面积的最大值为.题型一定点问题【解题指导】 圆锥曲线中定点问题的两种解法(1)引进参数法:引进动点的坐标或动线中系数为参数表示变化量,再研究变化的量与参数何时没有关系,找到定点.(2)特殊到一般法:根据动点或动线的特殊情况探索出定点,再证明该定点与变量无关.【例】已知椭圆1(ab0)过点(0,1),其长
6、轴、焦距和短轴的长的平方依次成等差数列.直线l与x轴正半轴和y轴分别交于点Q,P,与椭圆分别交于点M,N,各点均不重合且满足1,2.(1)求椭圆的标准方程;(2)若123,试证明:直线l过定点,并求此定点.【解】(1)设椭圆的焦距为2c,由题意知b1,且(2a)2(2b)22(2c)2,又a2b2c2,a23.椭圆的标准方程为y21.(2)由题意设P(0,m),Q(x0,0),M(x1,y1),N(x2,y2),设l方程为xt(ym),由1知(x1,y1m)1(x0x1,y1),y1my11,由题意y10,11.同理由2知21.123,y1y2m(y1y2)0,联立得(t23)y22mt2yt
7、2m230,由题意知4m2t44(t23)(t2m23)0,且有y1y2,y1y2,代入得t2m232m2t20,(mt)21,由题意mtb0)的右顶点为A,直线y与椭圆C交于P,Q两点(P在Q的左边),Q在x轴上的射影为B,且四边形ABPQ是平行四边形.(1)求椭圆C的方程;(2)斜率为k的直线l与椭圆C交于两个不同的点M,N.若直线l过原点且与坐标轴不重合,E是直线3x3y20上一点,且EMN是以E为直角顶点的等腰直角三角形,求k的值;若M是椭圆的左顶点,D是直线MN上一点,且DAAM,点G是x轴上异于点M的点,且以DN为直径的圆恒过直线AN和DG的交点,求证:点G是定点.(1)【解】由题
8、意可得2c2,即c,设Q,因为四边形ABPQ为平行四边形,|PQ|2n,|AB|an,所以2nan,n,则1,解得b22,a2b2c24,可得椭圆C的方程为1.(2)【解】直线ykx(k0)代入椭圆方程,可得(12k2)x24,解得x,可设M,由E是3x3y20上一点,可设E,E到直线kxy0的距离为d,因为EMN是以E为直角顶点的等腰直角三角形,所以OEMN,|OM|d,即有, (*), (*)由(*)得m(k1),代入(*)式,化简整理可得7k218k80,解得k2或.证明由M(2,0),可得直线MN的方程为yk(x2)(k0),代入椭圆方程可得(12k2)x28k2x8k240,可得2x
9、N,解得xN,yNk(xN2),即N,设G(t,0)(t2),由题意可得D(2,4k),A(2,0),以DN为直径的圆恒过直线AN和DG的交点,可得ANDG,即有0,即为(t2,4k)0,解得t0.故点G是定点,即为原点(0,0).题型四定值问题【解题指导】 圆锥曲线中的定值问题的常见类型及解题策略(1)求代数式为定值.依题意设条件,得出与代数式参数有关的等式,代入代数式、化简即可得出定值.(2)求点到直线的距离为定值.利用点到直线的距离公式得出距离的解析式,再利用题设条件化简、变形求得.(3)求某线段长度为定值.利用长度公式求得解析式,再依据条件对解析式进行化简、变形即可求得.【例】如图,已
10、知抛物线C:x24y,过点M(0,2)任作一直线与C相交于A,B两点,过点B作y轴的平行线与直线AO相交于点D(O为坐标原点).(1)证明:动点D在定直线上;(2)作C的任意一条切线l(不含x轴),与直线y2相交于点N1,与(1)中的定直线相交于点N2,证明:|MN2|2|MN1|2为定值,并求此定值.(1)【证明】依题意,直线AB的斜率存在,可设AB方程为ykx2,代入x24y,得x24(kx2),即x24kx80.显然0恒成立,设A(x1,y1),B(x2,y2),则有x1x28.直线AO的方程为yx;BD的方程为xx2.解得交点D的坐标为注意到x1x28及x4y1,则有y2.因此D点在定
11、直线y2上(x0).(2)【解】依题设,切线l的斜率存在且不等于0,设切线l的方程为yaxb(a0),代入x24y得x24(axb),即x24ax4b0.由0得(4a)216b0,化简整理得ba2.故切线l的方程可写为yaxa2.分别令y2,y2得N1,N2的坐标为N1,N2,则|MN2|2|MN1|224228,即|MN2|2|MN1|2为定值8.【训练】已知点M是椭圆C:1(ab0)上一点,F1,F2分别为C的左、右焦点,且|F1F2|4,F1MF260,F1MF2的面积为.(1)求椭圆C的方程;(2)设N(0,2),过点P(1,2)作直线l,交椭圆C于异于N的A,B两点,直线NA,NB的
12、斜率分别为k1,k2,证明:k1k2为定值.(1)【解】在F1MF2中,由|MF1|MF2|sin 60,得|MF1|MF2|.由余弦定理,得|F1F2|2|MF1|2|MF2|22|MF1|MF2|cos 60(|MF1|MF2|)22|MF1|MF2|(1cos 60),解得|MF1|MF2|4.从而2a|MF1|MF2|4,即a2.由|F1F2|4得c2,从而b2,故椭圆C的方程为1.(2)【证明】当直线l的斜率存在时,设斜率为k,显然k0,则其方程为y2k(x1),由得(12k2)x24k(k2)x2k28k0.56k232k0,设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1x2,x1x
13、2.从而k1k22k(k4)4.当直线l的斜率不存在时,可得A,B,得k1k24.综上,k1k2为定值.题型五证明问题【解题指导】 圆锥曲线中的证明问题多涉及证明定值、点在定直线上等,有时也涉及一些否定性命题,证明方法一般是采用直接法或反证法.【例】设O为坐标原点,动点M在椭圆C:y21上,过M作x轴的垂线,垂足为N,点P满足.(1)求点P的轨迹方程;(2)设点Q在直线x3上,且1.证明:过点P且垂直于OQ的直线l过C的左焦点F.(1)【解】设P(x,y),M(x0,y0),则N(x0,0),(xx0,y),(0,y0).由 得x0x,y0y.因为M(x0,y0)在C上,所以1.因此点P的轨迹
14、方程为x2y22.(2)【证明】由题意知F(1,0).设Q(3,t),P(m,n),则(3,t),(1m,n),33mtn,(m,n),(3m,tn).由1,得3mm2tnn21.又由(1)知m2n22,故33mtn0.所以0,即.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.【训练】已知椭圆T:1(ab0)的一个顶点A(0,1),离心率e,圆C:x2y24,从圆C上任意一点P向椭圆T引两条切线PM,PN.(1)求椭圆T的方程;(2)求证:PMPN.(1)【解】由题意可知b1,即2a23c2,又a2b2c2,联立解得a23,b21.椭圆方程为y21.(2)【证明
15、】方法一当P点横坐标为时,纵坐标为1,PM斜率不存在,PN斜率为0,PMPN.当P点横坐标不为时,设P(x0,y0),则xy4,设kPMk,PM的方程为yy0k(xx0),联立方程组消去y得(13k2)x26k(y0kx0)x3k2x6kx0y03y30,依题意36k2(y0kx0)24(13k2)(3k2x6kx0y03y3)0,化简得(3x)k22x0y0k1y0,又kPM,kPN为方程的两根,所以kPMkPN1.所以PMPN.综上知PMPN.方法二当P点横坐标为时,纵坐标为1,PM斜率不存在,PN斜率为0,PMPN.当P点横坐标不为时,设P(2cos ,2sin ),切线方程为y2sin
16、 k(x2cos ),联立得(13k2)x212k(sin kcos )x12(sin kcos )230,令0,即144k2(sin kcos )24(13k2)12(sin kcos )230,化简得(34cos2)k24sin 2k14sin20,kPMkPN1.所以PMPN.综上知PMPN.题型六探索性问题【解题指导】 解决探索性问题的注意事项探索性问题,先假设存在,推证满足条件的结论,若结论正确则存在,若结论不正确则不存在.(1)当条件和结论不唯一时要分类讨论;(2)当给出结论而要推导出存在的条件时,先假设成立,再推出条件;(3)当条件和结论都不知,按常规方法解题很难时,要开放思维,
17、采取另外合适的方法.【例】在平面直角坐标系xOy中,曲线C:y与直线l:ykxa(a0)交于M,N两点,(1)当k0时,分别求C在点M和N处的切线方程;(2)y轴上是否存在点P,使得当k变动时,总有OPMOPN?说明理由.【解】(1)由题设可得M(2,a),N(2,a),或M(2,a),N(2,a).又y,故y在x2处的导数值为,C在点(2,a)处的切线方程为ya(x2),即xya0.y在x2处的导数值为,C在点(2,a)处的切线方程为ya(x2),即xya0.故所求切线方程为xya0和xya0.(2)存在符合题意的点,证明如下:设P(0,b)为符合题意的点,M(x1,y1),N(x2,y2)
18、,直线PM,PN的斜率分别为k1,k2.将ykxa代入C的方程得x24kx4a0.故x1x24k,x1x24a.从而k1k2.当ba时,有k1k20,则直线PM的倾斜角与直线PN的倾斜角互补,故OPMOPN,所以点P(0,a)符合题意.【训练】已知椭圆E:1(ab0)过点Q,且离心率e,直线l与E相交于M,N两点,l与x轴、y轴分别相交于C,D两点,O为坐标原点.(1)求椭圆E的方程;(2)判断是否存在直线l,满足2,2?若存在,求出直线l的方程;若不存在,请说明理由.解(1)由题意得解得所以椭圆E的方程为y21.(2)存在直线l,满足2,2.理由如下:方法一由题意,直线l的斜率存在,设直线l
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