2021年高考数学二轮复习考点-直线与圆锥曲线综合问题
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1、考点十六考点十六 直线与圆锥曲线综合问题直线与圆锥曲线综合问题 一、选择题 1已知双曲线x 2 a2 y2 b21(a0,b0)的离心率为 3,右焦点到一条渐近线的距离为 2,则 此双曲线的焦距等于( ) A. 3 B2 3 C3 D6 答案 B 解析 由题意, 得焦点 F(c,0)到渐近线 bxay0 的距离为 d |bc0| a2b2 bc c b 2, 又c a 3,c2a2b2,解得 c 3,所以该双曲线的焦距为 2c2 3,故选 B. 2已知圆 O:x2y24,从圆上任意一点 P 向 y 轴作垂线段 PP1(P1在 y 轴上),点 M 在 直线 PP1上,且向量P1M 2P1P ,则
2、动点 M 的轨迹方程是( ) A4x216y21 B16x24y21 C.x 2 4 y2 161 D x2 16 y2 41 答案 D 解析 由题意可知 P 是 MP1的中点,设点 M(x,y),P(x0,y0),P1(0,y0),则 x01 2x, y0y. 又 x20y204,故 x 2 2y24,即x 2 16 y2 41.故选 D. 3(2020 天津高考)设双曲线 C 的方程为x 2 a2 y2 b21(a0,b0),过抛物线 y 24x 的焦点 和点(0,b)的直线为 l.若 C 的一条渐近线与 l 平行,另一条渐近线与 l 垂直,则双曲线 C 的方 程为( ) A.x 2 4
3、y2 41 Bx2y 2 41 C.x 2 4y 21 Dx2y21 答案 D 解析 由题意可知,抛物线的焦点为(1,0),所以直线 l 的斜率为b,又双曲线的渐近线 的方程为 y b ax,所以b b a,b b a1.因为 a0,b0,所以 a1,b1.故选 D. 4(2020 山东潍坊高密二模)已知椭圆 E:x 2 a2 y2 b21(ab0)的右焦点为 F(3,0),过点 F 的 直线交椭圆于 A,B 两点若 AB 的中点坐标为(1,1),则椭圆 E 的方程为( ) A. x2 45 y2 361 B x2 45 y2 271 C. x2 27 y2 181 D x2 18 y2 91
4、 答案 D 解析 设 A(x1,y1),B(x2,y2),则 x21 a2 y21 b21, x22 a2 y22 b21, 两式相减并化简得b 2 a2 y1y2 x1x2 y1y2 x1x2, 即b 2 a2 1 1 01 31 1 2 b2 a2 1 2a 22b2, 由于 a2b2c2 且 c3, 由此可解得 a218, b29,故椭圆 E 的方程为 x2 18 y2 91.故选 D. 5(2020 山东临沂二模、枣庄三调)已知 F 是抛物线 y22px(p0)的焦点,过 F 的直线与 抛物线交于 A,B 两点,AB 的中点为 C,过 C 作抛物线准线的垂线交准线于 C1,若 CC1的
5、中 点为 M(1,4),则 p( ) A4 B8 C4 2 D8 2 答案 B 解析 因为 CC1的中点为 M(1,4),所以 yAyB8,xCp 212,所以 xC2 p 2,因为 xAxBp2 xCp 2 , 所以 xAxB4p, 设直线 AB 的方程为 xmyp 2, 代入抛物线的方程, 得 y22pmyp20, 所以yAyB2pm, xAxBm(yAyB)p8mp, 所以 82pm, 8mp4p, 解得 p8, m1 2, 故选 B. 6已知椭圆 C:x 2 a2 y2 b21(ab0)的右焦点为 F,短轴的一个端点为 P,直线 l:4x3y 0 与椭圆 C 相交于 A,B 两点若|A
6、F|BF|6,点 P 到直线 l 的距离不小于6 5,则椭圆 C 的 离心率的取值范围是( ) A. 0,5 9 B 0, 3 2 C. 0, 5 3 D 1 3, 3 2 答案 C 解析 如图所示,设 F为椭圆的左焦点,连接 AF,BF,则四边形 AFBF 是平行 四边形,可得 6|AF|BF|AF|AF|2a,得 a3,取 P(0,b),由点 P 到直线 l 的距离 不小于6 5,可得 |3b| 3242 6 5,解得|b|2.所以 e c a 1b 2 a2 14 9 5 3 ,故选 C. 7(多选)(2020 山东泰安二轮复习质量检测)已知双曲线x 2 a2 y2 b21(a0,b0)
7、的一条渐近 线方程为 x2y0,双曲线的左焦点在直线 xy 50 上,A,B 分别是双曲线的左、右顶 点,点 P 为双曲线右支上位于第一象限的动点,PA,PB 的斜率分别为 k1,k2,则 k1k2的取 值可能为( ) A.3 4 B1 C4 3 D2 答案 CD 解析 根据题意知b a 1 2,c 5,故 a2,b1,双曲线方程为 x2 4y 21,则 A(2,0), B(2,0),设 P(x0,y0),则x 2 0 4 y201,x00,y00,k1k2 y0 x02 y0 x02 2x0y0 x204 x0 2y0,根据渐近 线方程知 0y0 x01.故选 CD. 8(多选)(2020
8、海南中学高三第七次月考)已知抛物线 C:y24x 的焦点为 F、准线为 l, 过点 F 的直线与抛物线交于两点 P(x1,y1),Q(x2,y2),点 P 在 l 上的射影为 P1,则( ) A若 x1x26,则|PQ|8 B以 PQ 为直径的圆与准线 l 相切 C设 M(0,1),则|PM|PP1| 2 D过点 M(0,1)与抛物线 C 有且仅有一个公共点的直线至多有 2 条 答案 ABC 解析 对于 A,因为 p2,所以 x1x22|PQ|,则|PQ|8,故 A 正确;对于 B,设 N 为 PQ 的中点,点 N 在 l 上的射影为 N1,点 Q 在 l 上的射影为 Q1,则由梯形性质可得|
9、NN1| |PP1|QQ1| 2 |PF|QF| 2 |PQ| 2 ,故 B 正确;对于 C,因为 F(1,0),所以|PM|PP1|PM| |PF|MF| 2,故 C 正确;对于 D,显然直线 x0,y1 与抛物线只有一个公共点,设过 M 的直线为 ykx1,联立 ykx1, y24x, 可得 k2x2(2k4)x10,令 0,则 k1,所 以直线 yx1 与抛物线也只有一个公共点, 此时有三条直线符合题意, 故 D 错误 故选 ABC. 二、填空题 9 (2020 湖南湘潭高三下学期三模)若直线 2x4ym0 经过抛物线 y2x2的焦点, 则 m _. 答案 1 2 解析 抛物线方程y2x
10、2可化为x21 2y, 故该抛物线的焦点坐标为 0,1 8 .由题意可得20 41 8m0,故 m 1 2. 10(2020 辽宁沈阳三模)在平面直角坐标系 xOy 中,F 是双曲线x 2 a2 y2 b21(a0,b0)的右 焦点, 直线 y2b 与双曲线交于 B, C 两点, 且BFC90 , 则该双曲线的离心率为_ 答案 3 5 5 解析 由题意可知 F(c,0), 把 y2b 代入双曲线方程可得 x 5a, 不妨设 B( 5a,2b), C( 5a,2b),因为BFC90 ,所以 kBF kCF1,即 2b 5ac 2b 5ac1,化简,得 4b 2 5a2c2,因为 b2c2a2,所
11、以c 2 a2 9 5,所以离心率 e c a 3 5 3 5 5 . 11(2020 山东枣庄二调)已知椭圆 C:x 2 a2 y2 b21(ab0)的左、右焦点分别为 F1,F2,直 线 3xy4 30 过点 F1且与 C 在第二象限的交点为 P,若POF160 (O 为原点),则 F2 的坐标为_,C 的离心率为_ 答案 (4,0) 31 解析 直线 3xy4 30 与 x 轴交点为(4,0),即 F1(4,0),c4,F2(4,0),又直 线 3xy4 30 的斜率为 3,倾斜角为 60 ,而POF160 ,POF1是等边三角形, P(2,2 3), 4 a2 12 b21, a2b2
12、c216, 解得 a22 3, b28 3, 离心率为 ec a 4 2 31 31. 12 (2020 湖南师大附中摸底考试)点 M 是抛物线 C: x22py(p0)的对称轴与准线的交点, 点 F 为抛物线 C 的焦点,点 P 在抛物线 C 上在FPM 中,sinPFMsinPMF,则 的 最大值为_ 答案 2 解析 如图,过点 P 作准线的垂线,垂足为 B,则由抛物线的定义可得|PF|PB|,由 sin PFMsinPMF, 在PFM中由正弦定理可知|PM|PF|, 所以|PM|PB|, 所以1 |PB| |PM|, 设 PM 的倾斜角为 , 则 sin1 , 当 取得最大值时, sin
13、 最小, 此时直线 PM 与抛物线相切, 设直线 PM 的方程为 ykxp 2, 则 x22py, ykxp 2, 即 x22pkxp20, 所以 4p2k24p20, 所以 k 1,即 tan 1,则 sin 2 2 ,则 的最大值为 1 sin 2. 三、解答题 13(2020 全国卷)已知 A,B 分别为椭圆 E:x 2 a2y 21(a1)的左、右顶点,G 为 E 的上 顶点,AG GB 8,P 为直线 x6 上的动点,PA 与 E 的另一交点为 C,PB 与 E 的另一交点为 D. (1)求 E 的方程; (2)证明:直线 CD 过定点 解 (1)依据题意作出如下图象: 由椭圆方程
14、E:x 2 a2y 21(a1)可得 A(a,0),B(a,0),G(0,1), AG (a,1),GB (a,1)AG GB a218,a29. 椭圆 E 的方程为x 2 9y 21. (2)证明:由(1),得 A(3,0),B(3,0),设 P(6,y0), 则直线 AP 的方程为 y y00 63(x3),即 y y0 9(x3), 直线 BP 的方程为 yy 00 63 (x3),即 yy0 3(x3) 联立直线 AP 的方程与椭圆的方程可得 x2 9y 21, yy0 9x3, 整理,得(y209)x26y20 x9y20810, 解得 x3 或 x3y 2 027 y209 . 将
15、 x3y 2 027 y209 代入 yy0 9(x3)可得 y 6y0 y209, 点 C 的坐标为 3y2027 y209 , 6y0 y209 . 同理可得,点 D 的坐标为 3y203 y201 ,2y 0 y201 . 直线 CD 的方程为 y 2y0 y201 6y0 y209 2y0 y201 3y2027 y209 3y 2 03 y201 x3y 2 03 y201 , 整理可得 y 2y0 y201 4y0 33y20 x3y 2 03 y201 , y 4y0 33y20 x3y 2 03 y201 2y0 y201 4y0 33y20 x3 2 . 故直线 CD 过定点
16、 3 2,0 . 14(2020 山东莱西一中、高密一中、枣庄三中模拟)已知动圆与 y 轴相切于点 M(0,2),过 点 E(0,1),F(0,1)分别作动圆异于 y 轴的两切线,设两切线相交于 Q,点 Q 的轨迹为曲线 . (1)求曲线 的轨迹方程; (2)过(2,0)的直线 l 与曲线 相交于不同两点 A,B,若曲线 上存在点 P,使得 OP OA OB 成立,求实数 的范围 解 (1)设过点 E,F 与动圆相切的切点分别为 C,D, 则|QC|QD|,|FD|FM|,|EC|EM|, 故|QE|QF|QE|QD|DF|QE|QC|FM|CE|FM|EM|FM|, 由 E,F,M 的坐标可
17、知|EM|3,|FM|1, |QE|QF|4|EF|, 由椭圆的定义可知,点 Q 是以 E,F 为焦点,长轴长为 4 的椭圆(不包括长轴端点) 设曲线 的方程为y 2 a2 x2 b21(ab0,x0), 则 a2,c1,b23, 故曲线 的轨迹方程为y 2 4 x2 31(x0) (2)由题可知直线 l 的斜率存在,设直线 l 的方程为 yk(x2)(k 1), 由 y2 4 x2 31, ykx2, 消去 y 得(3k24)x212k2x12(k21)0, 144k448(3k24)(k21)0, 0k24 且 k21, 设 A(x1,y1),B(x2,y2),P(x0,y0), 则 x1
18、x2 12k2 3k24,x1x2 12k21 3k24 , y1y2k(x1x24)k 12k2 3k244 16k 3k24, OP OA OB ,(x0,y0)(x1x2,y1y2), x0 x1x2 12k2 3k24,y0 16k 3k24. 当 0 时,k0,直线 l 为 x 轴,满足 OP OA OB . 当 0,k0 时,x01 (x1x2) 1 12k2 3k24,y0 1 (y1y2) 1 16k 3k24, 代入椭圆方程得 16k2 423k242 12k22 323k2421, 化简得 2 16k2 3k24 16 3 4 k2 , 0k24,且 k21,020,b0)
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