(新高考)2021届高考二轮精品专题十:解析几何(教师版)
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1、专题 10××解析几何命题趋势解析几何的考查主要为直线与圆、椭圆、双曲线、抛物线的考查1直线与圆的考查常与导数结合,考查直线方程,考查点到直线的距离公式,主要以选择题、填空题的形式出现,难度相对简单,也与圆锥曲线结合,主要考查的问题为圆方程、圆弦长、面积等,难度中等2圆锥曲线的考查主要为两种:一是对其概念及性质的考查,主要以选择题或填空题的形式出现;二是圆锥曲线综合问题的考查,比如范围、最值问题,定点、定值问题,探索性问题,常以大题的形式出现,难度较难,计算量较大考点清单1直线方程与圆的方程(1)直线方程的五种形式名称方程形式适用条件点斜式y-y0=k(x-x0)不能表示斜
2、率不存在的直线斜截式y=kx+b两点式不能表示平行于坐标轴的直线截距式不能表示平行于坐标轴的直线和过原点的直线一般式Ax+By+C=0(A,B不同时为零)可以表示所有类型的直线(2)两条直线平行与垂直的判定两条直线平行:对于两条不重合的直线l1,l2,若其斜率分别为k1,k2,则有;当直线l1,l2不重合且斜率都不存在时,两条直线垂直:如果两条直线l1,l2的斜率存在,设为k1,k2,则有l1l2k1·k2=-1;当其中一条直线的斜率不存在,而另一条直线的斜率为0时,l1l2(3)两条直线的交点的求法直线l1:A1x+B1y+C1=0,l2:A2x+B2y+C2=0,则l1与l2的交
3、点坐标就是方程组的解(4)三种距离公式P1(x1,y1),P2(x2,y2)两点之间的距离:|P1P2|=(x2-x1)2+(y2-y1)2点P0(x0,y0)到直线l:Ax+By+C=0的距离:平行线Ax+By+C1=0与Ax+By+C2=0间距离:(5)圆的定义及方程定义平面内与定点的距离等于定长的点的集合(轨迹)标准方程(x-a)2+(y-b)2=r2(r>0)圆心:(a,b),半径:r一般方程x2+y2+Dx+Ey+F=0,(D2+E2-4F>0)圆心:,半径:(6)点与圆的位置关系点M(x0,y0)与圆(x-a)2+(y-b)2=r2的位置关系:若M(x0,y0)在圆外,
4、则(x0-a)2+(y0-b)2>r2若M(x0,y0)在圆上,则(x0-a)2+(y0-b)2=r2若M(x0,y0)在圆内,则(x0-a)2+(y0-b)2<r22直线、圆的位置关系(1)直线与圆的位置关系(半径为r,圆心到直线的距离为d)相离相切相交图形量化方程观点<0=0>0几何观点d>rd=rd<r(2)圆与圆的位置关系设两圆的圆心距为d,两圆的半径分别为R,r(R>r),则位置关系外离外切相交内切内含公共点个数01210d,R,r的关系d>R+rd=R+rR-r<d<R+rd=R-rd<R-r公切线条数432103圆
5、锥曲线及其性质(1)椭圆的标准方程及几何性质焦点在x轴上焦点在y轴上标准方程图形焦点坐标F1(-c,0),F2(c,0)F1(0,-c),F2(0,c)顶点坐标,B2(0,b),,,长轴长轴A1A2=2a,a是长半轴的长短轴短轴B1B2=2b,b是短半轴的长焦距焦距F1F2=2c,c是半焦距范围|x|a,|y|b|x|b,|y|a离心率,越接近1,椭圆越扁;e越接近0,椭圆越圆(2)双曲线的标准方程及几何性质标准方程图形一般方程mx2+ny2=1(mn<0)几何性质范围|x|a,yR|y|a,xR焦点F1(-c,0),F2(c,0)F1(0,-c),F2(0,c)顶点A1(-a,0),A
6、2(a,0)A1(0,-a),A2(0,a)对称性关于x轴、y轴对称,关于原点中心对称实、虚轴长线段A1A2叫做双曲线的实轴,它的长|A1A2|=2a;线段B1B2叫做双曲线的虚轴,它的长|B1B2|=2b (a叫做双曲线的实半轴长,b叫做双曲线的虚半轴长)焦距焦距|F1F2|=2c,c是半焦距离心率渐近线方程(3)抛物线的标准方程及其几何性质方程标准y2=2px(p>0)y2=-2px(p>0)x2=2py(p>0)x2=-2py(p>0)p的几何意义:焦点F到准线l的距离图形顶点O(0,0)对称轴y=0(x轴)x=0(y轴)焦点离心率e=1准线方程范围x0,yRx0
7、,yRy0,xRy0,xR焦半径(其中P(x0,y0)4圆锥曲线的综合问题(1)直线与圆锥曲线的位置关系判断直线l与圆锥曲线C的位置关系时,通常将直线l的方程Ax+By+C=0 (A,B不同时为0)代入圆锥曲线C的方程F(x,y)=0,消去y (也可以消去x)得到一个关于变量x (或变量y)的一元方程即联立,消去y,得ax2+bx+c=0当a0时,设一元二次方程ax2+bx+c=0的判别式为,则>0直线与圆锥曲线C相交;=0直线与圆锥曲线C相切;<0直线与圆锥曲线C相离当a=0,b0时,即得到一个一次方程,则直线l与圆锥曲线C相交,且只有一个交点,此时,若C为双曲线,则直线l与双曲
8、线的渐近线的位置关系是平行;若C为抛物线,则直线l与抛物线的对称轴的位置关系是平行或重合(2)圆锥曲线的弦长设斜率为k(k0)的直线l与圆锥曲线C相交于M,N两点,M(x1,y1),N(x2,y2),则或 精题集训(70分钟)经典训练题一、选择题1已知直线l1:x+my+7=0和l2:m-2x+3y+2m=0互相平行,则实数m等于( )A-1或3B-1C-3D1或-3【答案】A【解析】两条直线l1:x+my+7=0和l2:m-2x+3y+2m=0互相平行,1×3-mm-2=0,解得m=-1或m=3若m=-1,则l1:x-y+7=0与l2:-3x+3y-2=0平行,满足题意;若m=3,
9、则l1:x+3y+7=0与l2:x+3y+6=0平行,满足题意,故选A【点评】本题主要考查了直线平行的条件,属于基础题2直线ax+y-1=0被圆x2+y2-2x-8y+13=0所截得的弦长为23,则a=( )ABCD【答案】A【解析】x2+y2-2x-8y+13=0,即x-12+y-42=4,该圆圆心为1,4,半径为r=2,直线ax+y-1=0截圆所得的弦长为23,则圆心1,4到直线ax+y-1=0的距离为,解得,故选A【点评】本题主要考查圆的方程及圆的弦长问题,属于中档题求圆的弦长有两种方法:一是利用弦长公式l=1+k2x1-x2,结合韦达定理求解;二是利用半弦长,弦心距,圆半径构成直角三角
10、形,利用勾股定理求解优先采用几何法3已知点M的坐标满足不等式组,N为直线y=-2x+3上任一点,则|MN|的最小值是( )ABC1D【答案】A【解析】点M的坐标x,y满足不等式组的可行域如图:点M的坐标x,y满足不等式组,N为直线y=-2x+3上任一点,则MN的最小值,就是两条平行线y=-2x+3与2x+y-4=0之间的距离,故选A【点评】本题考查线性规划的应用,平行线之间的距离的求法,考查转化思想以及计算能力,解决本题的关键是作出不等式组所表示的平面区域与y=-2x+3的位置关系,难度一般;画出约束条件的可行域,利用已知条件,把MN的最小值转化求解平行线间的距离即可4若直线l:ax+by+1
11、=0始终平分圆M:x2+y2+4x+2y+1=0的周长,则a-22+b-22的最小值为( )A5B5C25D10【答案】B【解析】由直线ax+by+1=0始终平分圆M的周长,则直线必过圆M的圆心,由圆的方程可得圆M的圆心坐标M(-2,-1),代入直线ax+by+1=0的方程可得2a+b-1=0,又由(a-2)2+(b-2)2表示点(2,2)到直线2a+b-1=0的距离的平方,由点到直线的距离公式得,所以(a-2)2+(b-2)2的最小值为d2=(5)2=5,故选B【点评】本题主要考查了直线与圆的位置关系,点到直线的距离公式应用,把(a-2)2+(b-2)2转化为点(2,2)到直线2a+b-1=
12、0的距离的平方是解答的关键,着重考查了分析问题和解答问题的能力5已知直线l:kx+y+4=0(kR)是圆C:x2+y2-6x+2y+9=0的对称轴,过点P1,k作圆C的两条切线,切点分别为A,B,则三角形PAB的面积等于( )ABCD【答案】D【解析】因为直线kx+y+4=0是圆C:x2+y2-6x+2y+9=0的对称轴,所以直线kx+y+4=0过圆心C3,-1,即3k-1+4=0,k=-1,所以点P1,-1,PC=2,因为圆C的半径r=1,所以切线长PA=PB=PC2-r2=3,且在直角三角形中,所以APC=BPC=30°,APB=60°,所以三角形PAB的面积,故选D【
13、点评】本题主要考查了直线与圆的位置关系,属于基础题6若分别过P1,0,Q2,0,R4,0,S8,0四个点各作一条直线,所得四条直线恰围成正方形,则该正方形的面积不可能为( )ABCD【答案】C【解析】如果过点P(1,0),Q(2,0),R(4,0),S(8,0)作四条直线构成一个正方形,过P点的必须和过Q,R,S的其中一条直线平行和另外两条垂直,假设过P点和Q点的直线相互平行时,如图,设直线PC与x轴正方向的夹角为,再过Q作它的平行线QD,过R、S作它们的垂线RB、SC,过点A作x轴的平行线分别角PC、SC于点M、N,则AB=AMsin=PQsin=sin,AD=ANcos=RScos=4co
14、s,因为AB=AD,所以sin=4cos,则tan=4,所以正方形ABCD的面积,同理可求,当直线PC和过R的直线平行时正方形ABCD的面积S为,当直线PC和过S点的直线平行时正方形ABCD的面积S为,故选C【点评】本题考查同角三角函数的基本关系与解析几何直线方程的交会,考查坐标法思想的应用,考查基本运算求解能力7已知双曲线,分别是双曲线C的左右焦点,且F1F2=2过点F2作双曲线C的一条渐近线的垂线,垂足为P,若OPF2的面积取最大值时,双曲线C的离心率为( )A3B3C2D2【答案】D【解析】设其中一条渐近线方程,焦点F2c,0到渐近线的距离,OPF2是直角三角形,且OF2=c,PF2=b
15、,OP=c2-b2=a,F1F2=2,c=1,即a2+b2=1,当a=b时等号成立,ab的最大值是,即OPF2的面积的最大值是,此时a=b,双曲线是等轴双曲线,离心率e=2,故选D【点评】本题的一个关键公式是,焦点到渐近线的距离d=b,小题时,可以直接用这个条件二、填空题8已知点P在直线x+2y-1=0上,点Q在直线x+2y+3=0,PQ的中点为Mx0,y0,且1y0-x07,则的取值范围是_【答案】【解析】设P(x1,y1),Q(x2,y2),则x1+2y1-1=0,x2+2y2+3=0,两式相加可得x1+x2+2(y1+y2)+2=0,由于PQ的中点为Mx0,y0,所以x0+2y0+1=0
16、设,则y0=tx0代入上式可得因为1y0-x07,所以,解之得,故填【点评】本题主要考查代数式的取值范围的求法,把多个变量化归为一个变量是主要途径9已知圆C1:x2+y2+2ax+a2-4=0,(aR)与圆C2:x2+y2-2by-1+b2=0,()只有一条公切线,则a+b的最小值为_【答案】-2【解析】圆C1:x2+y2+2ax+a2-4=0的圆心C1坐标-a,0,半径r1=2,圆C2:x2+y2-2by-1+b2=0的圆心C20,b,半径r2=1,由两个圆只有一条公切线可得两个圆内切,圆心距C1C2=a2+b2=2-1=1,所以可得a2+b2=1,设a=cos,b=sin,R,所以,当且仅
17、当时,即时,a+b的最小值为-2,故答案为-2【点评】本题考查由两个圆的公切线的条数判断两个圆的位置关系,及由三角函数的范围求代数式的最小值,属于中档题10已知方程表示的曲线为C,任取a、b1,2,3,4,5,则曲线C表示焦距等于2的椭圆的概率等于_【答案】【解析】所有可能的a,b的组数为5×5=25,又因为焦距2c=2,所以c=1,所以a-b=±1,则满足条件的有:1,2、2,3、3,4、4,5、5,4、4,3、3,2、2,1,共8组,所以概率为,故答案为【点评】计算古典概型概率的方法如下:(1)列举法;(2)数状图法;(3)列表法;(4)排列、组合数的应用11已知F是双
18、曲线的左焦点,A1,4,P是双曲线右支上的动点,则PF+PA的最小值为_【答案】9【解析】对于双曲线,则a=2,c=4,如下图所示:设双曲线的右焦点为M,则M4,0,由双曲线的定义可得PF-PM=4,则PF=4+PM,所以,PF+PA=PM+PA+4AM+4=1-42+4-02+4=9,当且仅当A、P、M三点共线时,等号成立因此,PF+PA的最小值为9,故答案为9【点评】利用双曲线的定义求解线段和的最小值,有如下方法:(1)求解椭圆、双曲线有关的线段长度和、差的最值,都可以通过相应的圆锥曲线的定义分析问题;(2)圆外一点到圆上的点的距离的最值,可通过连接圆外的点与圆心来分析求解12已知双曲线(
19、a>0,b>0)的右焦点为F,直线(k>0)与E交于M,N两点(M在第一象限),直线MF与E的另一个交点为P,以NP为直径的圆经过点F,且NF=PF,则E的渐近线方程为_【答案】【解析】如图,设E的左焦点为F1,PF=t,连接MF1,PF1,利用双曲线定义得PF1=t+2a,因为以NP为直径的圆经过点F,所以PFNF,依题意,得四边形FMF1N为矩形,则MF1=NF=t,MF=t-2a,MN=FF1=2c,则MP=MF+PF=2t-2a在RtMNF中,MN2=MF2+NF2,即2c2=t-2a2+t2,在RtMPF1中,PF12=MF12+MP2,即t+2a2=t2+2t-2
20、a2,所以t=3a,由,得5a2=2c2,所以5a2=2a2+b2,所以,所以E的渐近线方程为,故答案为【点评】求双曲线的渐近线的方法:(1)定义法:直接利用a,b,求得比值,则焦点在x轴时渐近线,焦点在y轴时渐近线;(2)构造齐次式,利用已知条件,结合a2+b2=c2,构建的关系式(或先构建的关系式),再根据焦点位置写渐近线即可13已知点A(0,1),直线l1:x-y-1=0,直线l2:x-2y+2=0,则点A关于直线l1的对称点B的坐标为_,直线l2关于直线l1的对称直线方程是_【答案】2,-1,2x-y-5=0【解析】(1)设B(x,y),则,(2)由,得,设C(4,3),由(1)得l2
21、上的点A0,1关于直线l1的对称点B,因此所求对称直线过BC,即,【点评】本题主要考查了一个点关于某直线的对称点坐标的求法,直线关于直线对称的直线的求法,属于基础题三、解答题14已知椭圆过点B2,1,且离心率为(1)求椭圆的方程;(2)设经过椭圆右焦点F的直线l交椭圆于C,D两点,判断点与以线段CD为直径的圆的位置关系,并说明理由【答案】(1);(2)详见解析【解析】(1)由已知,点B2,1在椭圆上因此,解得a=2,b=2,所以椭圆的方程为(2)设点,Dx2,y2,CD中点为Qx0,y0椭圆的右焦点为2,0,当直线CD斜率为零时,点P显然在圆外;当直线CD斜率不为零时,设直线CD的方程为x=k
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