圆锥曲线的高考大题。
21.04.(本小题满分12分)
设是一常数,过点的直线与抛物线交于相异两点a、b,以线段ab为直经作圆h(h为圆心)试证抛物线顶点在圆h的圆周上;并求圆h的面积最小时直线ab的方程。
解法一:由题意,直线ab不能是水平线, 故可设直线方程为:.
又设,则其坐标满足。
消去x得 由此得
因此。故o必在圆h的圆周上。
又由题意圆心h()是ab的中点,故。
由前已证,oh应是圆h的半径,且。
从而当k=0时,圆h的半径最小,亦使圆h的面积最小。
此时,直线ab的方程为:x=2p.
解法二:由题意,直线ab不能是水平线,故可设直线方程为:ky=x-2p
又设,则其坐标满足。
分别消去x,y得。
故得a、b所在圆的方程。
明显地,o(0,0)满足上面方程所表示的圆上,又知a、b中点h的坐标为。
故 而前面圆的方程可表示为。
故|oh|为上面圆的半径r,从而以ab为直径的圆必过点o(0,0).
又,故当k=0时,r2最小,从而圆的面积最小,此时直线ab的方程为:x=2p.
解法三:同解法一得o必在圆h的圆周上。
又直径|ab|=
上式当时,等号成立,直径|ab|最小,从而圆面积最小。
此时直线ab的方程为x=2p.
21.05(本小题满分12分)
已知椭圆c1的方程为,双曲线c2的左、右焦点分别为c1的左、右顶点,而c2的左、右顶点分别是c1的左、右焦点。
(ⅰ)求双曲线c2的方程;
ⅱ)若直线与椭圆c1及双曲线c2都恒有两个不同的交点,且l与c2的两个交点a和b满足(其中o为原点),求k的取值范围。
解:(ⅰ设双曲线c2的方程为,则。
故c2的方程为。
ii)将。由直线l与椭圆c1恒有两个不同的交点得。
即。由直线l与双曲线c2恒有两个不同的交点a,b得。
解此不等式得。
由①、②得。
故k的取值范围为。
22)06..(本小题满分12分)已知一列椭圆, n = 1, 2, …若椭圆cn上有一点pn, 使pn到右准线ln的距离dn是| pn fn |与| pn gn |的等差中项, 其中fn、gn分别是cn
的左、右焦点.
ⅰ)试证: (n≥1);
ⅱ)取,并用sn表示△pnfngn的面积,试证: (n≥3)
证:(ⅰ由题设及椭圆的几何性质有。
设,则右准线方程为。
因此,由题意d应满足。即。即。
从而对任意。
设点pn的坐标为及椭圆方程易知。
因的面积为,从而。
令,由。得两根从而易知函数内是增函数,而在。
内是减函数。
现在由题设取是增数列,又易知。
故由前已证,知s1(22) (本小题满分12分)如图,中心在原点o的椭圆的右焦点为f(3,0),右准线l的方程为:x = 12。
1)求椭圆的方程;(4分)
2)在椭圆上任取三个不同点,使,证明: 为定值,并求此定值。(8分)
解:(i)设椭圆方程为.
因焦点为,故半焦距.
又右准线的方程为,从而由已知。
因此,.故所求椭圆方程为.
ii)记椭圆的右顶点为,并设(1,2,3),不失一般性,假设,且,.
又设点在上的射影为,因椭圆的离心率,从而有。
解得.因此。
而。故为定值.
21)(本小题满分12分,(ⅰ小问5分,(ⅱ小问7分。)
如图(21)图,m(-2,0)和n(2,0)是平面上的两点,动点p满足:
ⅰ)求点p的轨迹方程;
ⅱ)若,求点p的坐标。
解:(ⅰ由椭圆的定义,点p的轨迹是以m、n为焦点,长轴长2a=6的椭圆。
因此半焦距c=2,长半轴a=3,从而短半轴。
b=,所以椭圆的方程为。
由得。因为不为椭圆长轴顶点,故p、m、n构成三角形。在△pmn中,
将①代入②,得。
故点p在以m、n为焦点,实轴长为的双曲线上。
由(ⅰ)知,点p的坐标又满足,所以。
由方程组解得。
即p点坐标为。
20.(本小题满分12分,(ⅰ问5分,(ⅱ问7分)
已知以原点为中心的椭圆的一条准线方程为,离心率,是椭圆上的动点.
ⅰ)若的坐标分别是,求的最大值;
ⅱ)如题(20)图,点的坐标为,是圆上的点,是点在轴上的射影,点满足条件:,.求线段的中点的轨迹方程;
解:(ⅰ由题设条件知焦点在y轴上,故设椭圆方程为(a >b> 0 ).
设,由准线方程得。由得,解得 a = 2 ,c = 从而 b = 1,椭圆方程为 .
又易知c,d两点是椭圆的焦点,所以,从而,当且仅当,即点m的坐标为时上式取等号,的最大值为4 .
ii)如图(20)图,设。
.因为,故。
因为。所以。
记p点的坐标为,因为p是bq的中点。
所以 由因为 ,结合①,②得。
故动点p的估计方程为。
20) (本小题满分12分,(ⅰ小问5分,(ⅱ小问7分.)
已知以原点o为中心,为右焦点的双曲线c的离心率。
ⅰ)求双曲线c的标准方程及其渐近线方程;
ⅱ)如题(20)图,已知过点的直线:与过点(其中)的直线:的交点e在双曲线c上,直线mn与双曲线的两条渐近线分别交于g、h两点,求△ogh的面积.
20.如下图,椭圆的中心为原点o,离心率,一条准线的方程为。
1)求该椭圆的标准方程;
2)(理)设动点p满足:,其中m,n是椭圆上的点,直线om与on的斜率之积为,问:是否存在两个定点f1,f2,使得|pf1|+|pf2|为定值?
若存在,求f1,f2的坐标;若不存在,说明理由.
20.解:(1)由,解得a=2,,b2=a2-c2=2,故椭圆的标准方程为。
2)设p(x,y),m(x1,y1),n(x2,y2),则由得(x,y)=(x1,y1)+2(x2,y2)=(x1+2x2,y1+2y2),即x=x1+2x2,y=y1+2y2.
因为点m,n在椭圆x2+2y2=4上,所以,故。
设kom,kon分别为直线om,on的斜率,由题设条件知,因此x1x2+2y1y2=0,所以x2+2y2=20.
所以p点是椭圆上的点.设该椭圆的左、右焦点为f1、f2,则由椭圆的定义|pf1|+|pf2|为定值,又因,因此两焦点的坐标分别为f1,f2.
20.如图,设椭圆的中心为原点o,长轴在x轴上,上顶点为a,左、右焦点分别为f1,f2,线段of1,of2的中点分别为b1,b2,且△ab1b2是面积为4的直角三角形.
1)求该椭圆的离心率和标准方程;
2)过b1作直线l交椭圆于p,q两点,使pb2⊥qb2,求直线l的方程.
解:(1)如图,设所求椭圆的标准方程为(a>b>0),右焦点为f2(c,0).
因△ab1b2是直角三角形,又|ab1|=|ab2|,故∠b1ab2为直角,因此|oa|=|ob2|,得,结合c2=a2-b2得4b2=a2-b2,故a2=5b2,c2=4b2,所以离心率。
在rt△ab1b2中,oa⊥b1b2,故=·|b1b2|·|oa|=|ob2|·|oa|=·b=b2.
由题设条件得b2=4,从而a2=5b2=20,因此所求椭圆的标准方程为。
2)由(1)知b1(-2,0),b2(2,0).由题意知直线l的倾斜角不为0,故可设直线l的方程为x=my-2.代入椭圆方程得(m2+5)y2-4my-16=0,设p(x1,y1),q(x2,y2),则y1,y2是上面方程的两根,因此,又=(x1-2,y1),=x2-2,y2),所以·=(x1-2)(x2-2)+y1y2=(my1-4)·(my2-4)+y1y2=(m2+1)y1y2-4m(y1+y2)+16=.
由pb2⊥qb2,得·=0,即16m2-64=0,解得m=±2.
所以满足条件的直线有两条,其方程分别为x+2y+2=0和x-2y+2=0.
21)(本小题满分12分,(ⅰ小问4分,(ⅱ小问8分)如题(21)图,椭圆的中心为原点,长轴在轴上,离心率,过左焦点作轴的垂线交椭圆于、两点,.
ⅰ)求该椭圆的标准方程;
ⅱ)取垂直于轴的直线与椭圆相较于不同的两点、,过、作圆心为的圆,使椭圆上的其余点均在圆外.若⊥,求圆的标准方程.
2024年重庆卷(理21)】如下图,设椭圆的左右焦点分别为,点在椭圆上,,,的面积为。
1)求该椭圆的标准方程;
2)是否存在圆心在轴上的圆,使圆在轴的上方与椭圆两个交点,且圆在这两个交点处的两条切线相互垂直并分别过不同的焦点,求圆的半径。
解:(1)设,代入椭圆方程中求出,故,而。
由已知:,联立解出。
即,联立解出。
所以椭圆的标准方程为。
2)由于所求圆的圆心在轴上,故圆和椭圆的两个交点关于轴对称,从而经过点所作的切线也关于轴对称,如下图所示。
当切线互相垂直时,设两条切线交于点,则恰好形成一个边长为正方形。其中表示圆的半径,由几何关系,因为。
所以, 故所求圆的半径为。
04圆锥曲线
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