A.B.C.D.
【分析】設(shè)點P的坐標為(m2,m),圓(x﹣6)2+y2=1的圓心坐標A(6,0),求出|PA|的最小值,即可得到|PQ|的最小值.
【解答】解:設(shè)點P的坐標為(m2,m),圓(x﹣6)2+y2=1的圓心坐標A(6,0),
∴|PA|2=(m2﹣6)2+m2=(m2﹣16)2+20≥20,
∴|PA|≥2,
∵Q是圓(x﹣6)2+y2=1上任意一點,
∴|PQ|的最小值為2﹣1,
故選:C.
2已知雙曲線C:﹣y2=1的離心率為,過點P(2,0)的直線l與雙曲線C交于不同的兩點A、B,且∠AOB為鈍角(其中O為坐標原點),則直線l斜率的取值范圍是( )
A.B.(﹣,0)∪(0,)
C.D.
【分析】利用雙曲線的離心率求出m,得到雙曲線方程,設(shè)出直線方程,設(shè)出AB坐標,利用韋達定理結(jié)合向量的數(shù)量積轉(zhuǎn)化求解k的范圍即可.
【解答】解:由題意雙曲線C:﹣y2=1的離心率為,得,解得m=2,
雙曲線C:﹣y2=1,
設(shè)直線l:x=ty+2,與雙曲線C聯(lián)立得:(t2﹣2)y2+4ty+2=0,設(shè)點A(x1,y1),B(x2,y2),則
y1y2=,x1x2=t2y1y2+2t(y1+y2)+4=,又因為∠AOB為鈍角,所以y1y2+x1x2<0,
即<0得出t2﹣2>0,所以直線l的斜率k2=,
即直線l斜率的取值范圍是,
故選:A.
3.已知拋物線y2=4x的焦點為F,過F的直線與拋物線交于A,B兩點,A位于第一象限,則|AF|+3|BF|的最小值是( )
A.2B.2+1C.2+2D.2+4
【分析】設(shè)直線AB的方程為x=my+1,A(,y1),B(,y2),聯(lián)立直線與拋物線的方程消元,然后利用韋達定理可得,然后根據(jù)拋物線的定義可得|AF|+3|BF|=,再利用基本不等式即可求出結(jié)果.
【解答】解:拋物線的焦點F(1,0),設(shè)直線AB的方程為:x=my+1,
聯(lián)立方程組,消去x得:x2﹣(4m2+2)x+1=0,
設(shè)A(,y1),B(,y2),
則有,即,
由拋物線的定義可得|AF|=,|BF|=+1=,
所以|AF|+3|BF|=,當(dāng)且僅當(dāng)時等號成立,
所以|AF|+3|BF|的最小值是2+4,
故選:D.
4.已知雙曲線的左、右焦點分別為F1、F2,過點F1且垂直于x軸的直線與該雙曲線的左支交于A、B兩點,若△ABF2的周長為24,則當(dāng)ab2取得最大值時,該雙曲線的焦點到漸近線的距離為( )
A.1B.C.2D.
【分析】可設(shè)F1(﹣c,0),求得|AB|,運用勾股定理,可得△ABF2的周長,結(jié)合a,b,c的關(guān)系,可得b2=a(6﹣a),則ab2=a2(6﹣a),設(shè)f(x)=x2(6﹣x),x>0,求得導(dǎo)數(shù)和單調(diào)性,可得最大值,即可得到所求距離.
【解答】解:可設(shè)F1(﹣c,0),由x=﹣c代入雙曲線的方程可得y=±=±,
則|AB|=,|AF2|=|BF2|==,
由題意可得+2=24,
結(jié)合c2=a2+b2,上式化簡可得a3+ab2=36a﹣6b2,可得b2=a(6﹣a),
則ab2=a2(6﹣a),
設(shè)f(x)=x2(6﹣x),x>0,導(dǎo)數(shù)為f′(x)=12x﹣3x2,
當(dāng)x>4時,f′(x)<0,f(x)遞減;當(dāng)0<x<4時,f′(x)>0,f(x)遞增.
可得f(x)在x=4處取得最大值.
即有a=4,b2=4×(6﹣4)=8,即b=2,
而焦點到漸近線的距離為d==b=2,
故選:D.
5.已知拋物線C:y2=4x與圓E:(x﹣1)2+y2=9相交于A,B兩點,點M為劣弧上不同A,B的一個動點,平行于x軸的直線MN交拋物線于點N,則△MNE的周長的取值范圍為( )
A.(3,5)B.(5,7)C.(6,8)D.(6,8]
【分析】過M作準線的垂線,垂足為H,根據(jù)拋物線的定義,可得EN=NH故△MNE的周長l=NH+NM+ME=MH+3,只需求得MH的取值范圍即可.
【解答】解:如圖,可得圓心E(1,0)也是拋物線的焦點,
過M作準線的垂線,垂足為H,根據(jù)拋物線的定義,可得EN=NH
故△MNE的周長l=NH+NM+ME=MH+3,
由可得A(2,2),
∴點A到準線的距離為2+1=3,
MH的取值范圍為(3,5)
∴△MNE的周長MH+3的取值范圍為(6,8)
故選:C.
6.已知雙曲線的右焦點到其中一條新近線的距離等于,拋物線E:y2=2px(p>0)的焦點與雙曲線C的右焦點重合,則拋物線E上的動點M到直線l1:4x﹣3y+6=0和l2:x=﹣1的距離之和的最小值為( )
A.1B.2C.3D.4
【分析】求出雙曲線的漸近線方程,運用點到直線的距離公式計算可得b,進而得到c,由拋物線的焦點坐標,可得p=2,進而得到拋物線的方程.連接MF,過點M作MA⊥l1于點A,作MB⊥準線x=﹣1于點C.由拋物線的定義,得到d1+d2=MA+MF,再由平面幾何知識可得當(dāng)M、A、F三點共線時,MA+MF有最小值,因此算出F到直線l1的距離,即可得到所求距離的最小值.
【解答】解:雙曲線C:(b>0)的漸近線方程為y=±,
右焦點(,0)到其一條漸近線的距離等于,
可得,
解得b=2,
即有c=,
由題意可得=1,解得p=2,
即有拋物線的方程為y2=4x,
如圖,過點M作MA⊥l1于點A,
作MB⊥準線l2:x=﹣1于點C,
連接MF,根據(jù)拋物線的定義得MA+MC=MA+MF,
設(shè)M到l1的距離為d1,M到直線l2的距離為d2,
∴d1+d2=MA+MC=MA+MF,
根據(jù)平面幾何知識,可得當(dāng)M、A、F三點共線時,MA+MF有最小值.
∵F(1,0)到直線l1:4x﹣3y+6=0的距離為.
∴MA+MF的最小值是2,
由此可得所求距離和的最小值為2.
故選:B.
7.已知點P是橢圓上一點,M,N分別是圓(x﹣6)2+y2=1和圓(x+6)2+y2=4上的點,那么|PM|+|PN|的最小值為( )
A.15B.16C.17D.18
【分析】由題意畫出圖形,數(shù)形結(jié)合以及橢圓的定義轉(zhuǎn)化求解即可.
【解答】解:如圖,橢圓的a=10,b=8,所以c=6,
圓(x﹣6)2+y2=1和圓(x+6)2+y2=4的圓心為橢圓的兩個焦點,
則當(dāng)M,N為如圖所示位置時,|PM|+|PN|的最小值為2a﹣(2+1)=17.
故選:C.
8.已知橢圓T:的焦點F(﹣2,0),過點M(0,1)引兩條互相垂直的兩直線l1、l2,若P為橢圓上任一點,記點P到l1、l2的距離分別為d1、d2,則d12+d22的最大值為( )
A.2B.C.D.
【分析】由已知求解a2,可得橢圓方程,設(shè)P(x0,y0),由l1⊥l2,得,再由P在橢圓上,轉(zhuǎn)化為關(guān)于y0的二次函數(shù)求解.
【解答】解:由題意知:a2=1+4=5,
∴橢圓T:.
設(shè)P(x0,y0),∵l1⊥l2,且M(0,1),
∴,
又,∴=.
﹣1≤y0≤1,∴當(dāng)時,d12+d22的最大值為,
故選:D.
9.已知平面內(nèi)與兩定點距離的比為常數(shù)k(k>0,且k≠1)的點的軌跡是圓,這個圓稱為阿波羅尼斯圓.現(xiàn)有橢圓,A,B為長軸端點,C,D為短軸端點,動點M滿足,△MAB面積的最大值為8,△MCD面積的最小值為1,則橢圓的離心率為( )
A.B.C.D.
【分析】由題意可得點M的軌跡方程,由△MAB面積的最大值為8,△MCD面積的最小值為1可得a,b的值,進而求出橢圓的離心率.
【解答】解:由橢圓的方程可得A(﹣a,0),B(a,0),C(0,b),D(0,﹣b),設(shè)M(x,y),
則點M滿足,所以可得=2,整理可得x2+y2﹣ax+a2=0,
圓心坐標為(a,0),半徑r=a,
因為△MAB面積的最大值為8,△MCD面積的最小值為1,所以解得:a2=6,b2=,
所以橢圓的離心率e===,
故選:D.
10.已知F1、F2分別是橢圓的左、右焦點,P是橢圓上一點(異于左、右頂點),若存在以為半徑的圓內(nèi)切于△PF1F2,則橢圓的離心率的取值范圍是( )
A.B.C.D.
【分析】利用已知條件列出三角形的面積,推出不等式,然后推出橢圓的離心率的范圍.
【解答】解:F1、F2分別是橢圓的左、右焦點,P是橢圓上一點(異于左、右頂點),
若存在以為半徑的圓內(nèi)切于△PF1F2,可得:,
∴,∴,∴(a+c)2≤2b2,則0≤a2﹣2ac﹣3c2,
∵(a+c)(a﹣3c)≥0,∴a≥3c,∴.
故選:D.
11.如圖,已知F1、F2分別是橢圓C:的左、右焦點,過F1的直線l1與過F2的直線l2交于點N,線段F1N的中點為M,線段F1N的垂直平分線MP與l2的交點P(第一象限)在橢圓上,若O為坐標原點,則的取值范圍為( )
A.B.C.D.(0,1)
【分析】結(jié)合圖形說明|F1M|=|MN|.設(shè)點P(x0,y0)(x0>0,y0>0).由兩點間的距離公式,以及焦半徑公式轉(zhuǎn)化求解的表達式,然后求解取值范圍.
【解答】解:如圖所示,點P在y軸右邊,
因為PM為F1N的垂直平分線,所以|F1M|=|MN|.
由中位線定理可得.
設(shè)點P(x0,y0)(x0>0,y0>0).由兩點間的距離公式,

=,同理可得|PF2|=a﹣ex0,
所以|F2N|=|PF1|﹣|PF2|=2ex0,故|OM|=ex0,
因為a=8,,所以,故,
所以.
因為x0∈(0,8),所以.
故的取值范圍為(0,1).
故選:D.
12.已知A,B是圓C:x2+y2﹣8x﹣2y+16=0上兩點,點P在拋物線x2=2y上,當(dāng)∠APB取得最大值時,則:
(1)點P的坐標為 ;
(2)|AB|= .
【分析】(1)根據(jù)圓的方程及兩點之間的距離公式,表示出|PC|,求導(dǎo),根據(jù)函數(shù)的單調(diào)性即可求得|PC|的最小值,即可求得當(dāng)∠APB取得最大值時,P點坐標;
(2)根據(jù)圓的性質(zhì),即可求得|AB|.
【解答】解:(1)圓C:x2+y2﹣8x﹣2y+16=0的圓心(4,1),半徑為1,
要使∠APB最大,只需要∠APC最大,由,|AC|=1,只需要|PC|最小,
設(shè)拋物線上的點P(m,n),則m2=2n,
|PC|===,
令g(m)=,
可得g′(m)=m3﹣8,令g′(m)=m3﹣8=0,解得m=2,
當(dāng)m<2,g′(m)<0,g(x)單調(diào)遞減,當(dāng)m>2,g′(m)>0,g(m)單調(diào)遞增,
所以g(m)的最小值為:g(2)=4﹣16+17=5.由復(fù)合函數(shù)的單調(diào)性可知,
|PC|=≥,當(dāng)且僅當(dāng)m=2,n=2時取等號,
所以P(2,2);
(2)由(1)可知,P(2,2),所以切線長為:|PA|=2,如圖:
|PC|?|AB|=|PA|?|AC|,|AB|=2×1
|AB|=.
故答案為:(1)(2,2);(2).
13.已知雙曲線C:﹣=1與雙曲線D:x2﹣=1的離心率分別為e1,e2,則e1+e2的最大值為 .
【分析】求出雙曲線的離心率然后求解和,轉(zhuǎn)化求解最大值即可.
【解答】解:雙曲線C:﹣=1的離心率分別為e1==,
雙曲線D:x2﹣=1的離心率分e2=,0<m<4,
所以e1+e2===,
所以當(dāng)m=2時,e1+e2取得最大值:=2.
故答案為:2.
14已知點P(5,0),若雙曲線的右支上存在兩動點M,N,使得,則的最小值為 .
【分析】畫出圖形,利用向量的數(shù)量積的幾何意義,轉(zhuǎn)化為雙曲線上的點到P距離的平方,然后求解最小值即可.
【解答】解:由題意,
則==,的最小值,就是雙曲線上的點M到P距離的平方的最小值,
設(shè)M(m,n),則:,
=(m﹣5)2+n2=(m﹣5)2+3m2﹣3=4m2﹣10m+22,當(dāng)m=時,表達式取得最小值:.
故答案為:.
15.已知點A(4,4)和拋物線y2=4x上兩點B、C,使得AB⊥BC,則點C的縱坐標的取值范圍為 .
【分析】設(shè),,由kAB?kBC=﹣1得(y1+4)(y1+y2)=﹣16,化簡為關(guān)于y1的一元二次方程,該方程有解,進而可得△≥0,解不等式即得解.
【解答】解:設(shè),,則,同理
由kAB?kBC=﹣1得(y1+4)(y1+y2)=﹣16,
整理得:且y1≠4,
∴,解得y2≤﹣4或y2≥12,
檢驗,當(dāng)y2=﹣4時,y1=0,;當(dāng)y2=12時,y1=﹣8;均滿足條件.
故點C縱坐標的取值范圍為(﹣∞,﹣4]∪[12,+∞).
故答案為:(﹣∞,﹣4]∪[12,+∞).
16.過雙曲線C:﹣=1(0<b<2)的一個焦點和C兩支都相交的直線l與橢圓+=1相交于點A,B.若C的離心率為,則|AB|的取值范圍是 .
【分析】由雙曲線的離心率求得b,得到橢圓方程,畫出圖形,即可求得|AB|的最大值;設(shè)出直線l的方程,與橢圓方程聯(lián)立,由判別式大于0求得k的范圍,可知直線與雙曲線兩支相交時k的范圍,求出斜率與雙曲線漸近線斜率相等時的|AB|,則答案可求.
【解答】解:雙曲線C:﹣=1的實半軸長為2,虛半軸長為b(0<b<2),
由C的離心率為,得,即b=1.
∴.
橢圓方程為,如圖:
不妨取雙曲線的左焦點F1 (,0),由圖可知,直線l截橢圓所得弦長的最大值為4;
設(shè)過F1 的直線方程為y=k(x+),
聯(lián)立,可得.①
由△==16﹣4k2≥0,解得﹣2≤k≤2.
可知當(dāng)k=±2時,直線與橢圓相切.
要使直線與雙曲線C兩支都相交,則k∈(﹣,).
而當(dāng)k=時,①化為.
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),則,.
∴|AB|==.
∴|AB|的取值范圍是[2,4].
故答案為:[2,4].
17.已知點F為拋物線C:y2=2px(p>0)的焦點,定點A(1,2)和動點P都在拋物線C上,點B(2,0),則的最大值為 .
【分析】根據(jù)拋物線的定義先求出p的值,再根據(jù)拋物線的性質(zhì),結(jié)合基本不等式即可求出.
【解答】解:定點A(1,2)和動點P都在拋物線C上,
∴p=2,
∴拋物線C:y2=4x,
設(shè)P(x,y),
∴==,當(dāng)x=0時,=0,
當(dāng)x≠0時,=≤=,當(dāng)且僅當(dāng)x=2時取等號,
故答案為:.
18.已知拋物線x2=4y的焦點為F,雙曲線C:=1(a>0,b>0)的右焦點為F1,過點F和F1的直線l與拋物線在第一象限的交點為M,且拋物線在點M處的切線與直線y=﹣x垂直,當(dāng)a+b取最大值時,雙曲線C的方程為 .
【分析】先求出過點F,F(xiàn)1的直線方程,再根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義和拋物線在點M處的切線與直線y=﹣x垂直,求出c的值,再根據(jù)三角代換求解最大值,然后求出雙曲線方程.
【解答】解:拋物線x2=4y的焦點為F為(0,1),雙曲線C:=1的右焦點為F1(c,0),
∴過點F,F(xiàn)1的直線為y=﹣x+1,即y=﹣x+1,
∵拋物線在點M處的切線與直線y=﹣x垂直,
∴拋物線在點M處的切線的斜率為,
∵y=x2,
∴y′=x,
設(shè)點M的坐標為(x0,y0),
∴x0=,
解得x0=,
∴y0=x02=,
∴M(,),
∴=﹣×+1,
解得c=,
∴a2+b2=c2=3,令a=csθ,b=sinθ,
a+b=csθ+3sinθ=2sin(θ+)≤2.
當(dāng)且僅當(dāng)a=,b=時取等號,
此時雙曲線方程為:.
故答案為:.
19.已知橢圓的短軸長為2,上頂點為A,左頂點為B,左右焦點分別是F1,F(xiàn)2,且△F1AB的面積為,則橢圓的方程為 ;若點P為橢圓上的任意一點,則的取值范圍是 .
【分析】根據(jù)已知條件短軸長為2,△F1AB的面積為,可以求出a,b,c的值,則橢圓方程可求;再利用橢圓的性質(zhì)化簡并代入,即可求解的取值范圍.
【解答】解:由已知可得2b=2,即b=1,
∵△F1AB的面積為,
∴(a﹣c)b=,得a﹣c=;
∵a2﹣c2=b2=1;
∴a=2,c=.
可得橢圓方程為;
∴==.
令|PF1|=m,則.
∴=,
∵≤m≤,
∴1≤﹣m2+4m≤4;
∴1≤≤4.
故答案為:;[1,4].
20.設(shè)雙曲線的左、右焦點分別為F1,F(xiàn)2,|F1F2|=2c,過F2作x軸的垂線,與雙曲線在第一象限的交點為A,點Q坐標為且滿足|F2Q|>|F2A|,若在雙曲線C的右支上存在點P使得|PF1|+|PQ|<|F1F2|成立,則雙曲線的離心率的取值范圍是 .
【分析】設(shè)F1(﹣c,0),F(xiàn)2(c,0),由x=c,解得A的坐標,再由|F2Q|>|F2A|,結(jié)合離心率公式可得e<,由雙曲線的定義和三點共線的性質(zhì)可得2a+|F2Q|<|F1F2|,結(jié)合離心率公式可得e的范圍.
【解答】解:雙曲線的左、右焦點分別為F1(﹣c,0),F(xiàn)2(c,0),
由x=c,y=±b=±,可得A(c,),
由點Q坐標為且滿足|F2Q|>|F2A|,
可得>,即3a2>2b2=2c2﹣2a2,
即c2<a2,則e=<,
又|PF1|﹣|PF2|=2a,
則|PF1|+|PQ|=2a+|PF2|+|PQ|≥2a+|F2Q|=2a+,
當(dāng)且僅當(dāng)Q,P,F(xiàn)2三點共線時,上式取得等號.
由題意可得<?2c,即c>a,可得e=>,
綜上可得<e<,
故答案為:(,).
21.設(shè)點M和N分別是橢圓C:=1(a>0)上不同的兩點,線段MN最長為4.
(1)求橢圓C的標準方程;
(2)若直線MN過點Q(0,2),且>0,線段MN的中點為P,求直線OP的斜率的取值范圍.
【分析】(1)當(dāng)線段MN為長軸時,其長度最長,所以4=2a,a=2,于是可得橢圓C的標準方程;
(2)直線MN的斜率存在且不為0,設(shè)其方程為y=kx+2,將其與橢圓的方程聯(lián)立可得(1+4k2)x2+16kx+12=0,由△>0解得,寫出韋達定理,并求得y1y2=,因為,所以x1x2+y1y2>0,又解得k2<4,故①.然后設(shè)直線OP的斜率為k',利用點差法可得②,由①②即可求出直線OP斜率的取值范圍.
【解答】解:(1)因為線段MN最長為4,所以4=2a,即a=2,
所以橢圓C的標準方程為.
(2)由題意知,直線MN的斜率存在且不為0,設(shè)其方程為y=kx+2,
聯(lián)立,整理得(1+4k2)x2+16kx+12=0,
由△=(16k)2﹣4×(1+4k2)×12=16(4k2﹣3)>0,可得.
設(shè)M(x1,y1),N(x2,y2),則,,
所以y1y2=(kx1+2)(kx2+2)=.
因為,所以,即k2<4,故.
設(shè)直線OP的斜率為k',
因為,兩式相減得,所以,則,
故直線OP的斜率的取值范圍是.
22.已知拋物線的準線與半橢圓相交于A,B兩點,且.
(Ⅰ)求拋物線C1的方程;
(Ⅱ)若點P是半橢圓C2上一動點,過點P作拋物線C1的兩條切線,切點分別為C,D,求△PCD面積的取值范圍.
【分析】(1)利用拋物線的直線方程與橢圓方程聯(lián)立,結(jié)合.求解p,得到拋物線方程.
(2)設(shè)點P坐標為(x0,y0),滿足.設(shè)切線PC為(x﹣x0)=m1(y﹣y0),代入得y2﹣4m1y+4m1y0﹣4x0=0,通過△=0得到方程,設(shè)切點C(x1,y1),y1=2m1,得到.設(shè)切線PD為(x﹣x0)=m2(y﹣y0),切點D(x2,y2),可得.轉(zhuǎn)化求解CD直線方程為4x﹣2y0y+4x0=0.利用三角形的面積求解即可.
【解答】解:(1)拋物線的準線:x=﹣,由拋物線的準線與半橢圓相交于A,B兩點,且.
可得得p=2,所以.
(2)設(shè)點P坐標為(x0,y0),滿足.由題意可知切線斜率不會為0,
設(shè)切線PC為(x﹣x0)=m1(y﹣y0),代入得y2﹣4m1y+4m1y0﹣4x0=0,
由△=0可得①,
設(shè)切點C(x1,y1),所以y1=2m1,代入①可得②.
設(shè)切線PD為(x﹣x0)=m2(y﹣y0),切點D(x2,y2),同理可得③.
由②③可知y1,y2是方程y2﹣2y0y+4x0=0的兩根,所以y1+y2=2y0,y1?y2=4x0,
又,,所以代入②③可知C(x1,y1),D(x2,y2)是4x﹣2y0y+4x0=0的兩根,
即CD直線方程為4x﹣2y0y+4x0=0.
∴,
∴,
S△PCD===,
又因為且x0∈[﹣2,0],

23.已知O為坐標原點,拋物線C:x2=2py(p>0)的焦點坐標為,點A,B在該拋物線上且位于y軸的兩側(cè),.
(Ⅰ)證明:直線AB過定點(0,3);
(Ⅱ)以A,B為切點作C的切線,設(shè)兩切線的交點為P,點Q為圓(x﹣1)2+y2=1上任意一點,求|PQ|的最小值.
【分析】(Ⅰ)由已知求得p,可得拋物線C:x2=2y.設(shè)直線AB的方程為y=kx+b(b>0),聯(lián)立直線方程與拋物線方程,化為關(guān)于x的一元二次方程,利用根與系數(shù)的關(guān)系及數(shù)量積公式列式求解b,可得直線AB過定點(0,3);
(Ⅱ)利用導(dǎo)數(shù)求得函數(shù)在A,B處的切線方程,聯(lián)立解得交點縱坐標,可得兩切線交點P的軌跡方程為y=﹣3.然后結(jié)合圓心到直線的距離求解.
【解答】(Ⅰ)證明:根據(jù)題意,,∴p=1.
故拋物線C:x2=2y.
由題意設(shè)直線AB的方程為y=kx+b(b>0).
由,消去y整理得x2﹣2kx﹣2b=0.
顯然△=4k2+8b>0.
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2)(x1>0,x2<0),則x1x2=﹣2b,
∴.
由題意得b2﹣2b=3,解得b=3或b=﹣1(舍去).
∴直線AB的方程為y=kx+3,故直線AB過定點(0,3).
(Ⅱ)解:∵y'=x,∴,,
故以A為切點的切線方程為y﹣y1=x1(x﹣x1),即y=x1x﹣y1,
以B為切點的切線方程為y﹣y2=x2(x﹣x2),即y=x2x﹣y2,
聯(lián)立,解得.
又∵x1x2=﹣6,∴兩切線交點P的軌跡方程為y=﹣3.
∵圓心到直線y=﹣3的距離為3,
∴圓上一點到直線y=﹣3的最小距離為3﹣1=2,
故|PQ|的最小值為2.
24.已知點A,B的坐標分別是(﹣,0),(,0),動點M(x,y)滿足直線AM和BM的斜率之積為﹣3,記M的軌跡為曲線E.
(1)求曲線E的方程;
(2)直線y=kx+m與曲線E相交于P,Q兩點,若曲線E上存在點R,使得四邊形OPRQ為平行四邊形(其中O為坐標原點),求m的取值范圍.
【分析】(1)根據(jù)題意得kAM?kBM=?==﹣3,(y≠0),化簡可得曲線E的方程.
(2))設(shè)P(x1,y1),Q(x2,y2),聯(lián)立直線與曲線E的方程,得關(guān)于x的一元二次方程,結(jié)合韋達定理得x1+x2,y1+y2,△>0①,根據(jù)題意得PQ的中點也是OR的中點,得R點的坐標,再代入曲線E的方程,得2m2=k2+3②,將②代入①得m的取值范圍.
【解答】解:(1)kAM?kBM=?==﹣3,(y≠0)
化簡得曲線E的方程:.(y≠0)
(2)設(shè)P(x1,y1),Q(x2,y2)
聯(lián)立,得(3+k2)x2+2kmx+m2﹣6=0,
x1+x2=﹣,y1+y2=k(x1+x2)+2m=,
△=(2km)2﹣4×(3+k2)(m2﹣6)=﹣12m2+24k2+72>0,即﹣m2+2k2+6>0,①
若四邊形OPRQ為平行四邊形,則PQ的中點也是OR的中點,
所以R點的坐標為(﹣,),
又點R在曲線E上得,化簡得2m2=k2+3②
將②代入①得,m2>0,所以m≠0,由②得2m2≥3,所以m≥或m≤﹣,
當(dāng)直線PQ經(jīng)過(,0)時,m=±k,代入②得m=,不符合題意
所以m的取值范圍為(﹣∞,﹣)∪(﹣,﹣]∪[,)∪(,+∞).
25.如圖,O為坐標原點,過點P(0,3)作圓O的兩條切線分別交橢圓于點A、B和點D、C.
(1)若圓O和橢圓C有4個公共點,求直線AB和CD的斜率之積的取值范圍;
(2)四邊形ABCD的對角線是否交于一個定點?若是,求出該定點的坐標;若不是,請說明理由.
【分析】(1)若圓O和橢圓C有4個交點,推出r2∈(3,4),設(shè)過點P的切線方程為y=kx+3,然后求出k的范圍,直線y=kx+3和橢圓有兩個交點,轉(zhuǎn)化求解直線AB和CD的斜率之積的取值范圍;
(2)設(shè)AC方程,代入橢圓方程,化簡,設(shè)A(x1,y1),C(x2,y2),由題設(shè)條件易知kPA+kPC=0,推出對一切k成立,得到四邊形ABCD的對角線交于定點(0,1).
【解答】解:(1)若圓O和橢圓C有4個交點,則r2∈(3,4),
設(shè)過點P的切線方程為y=kx+3,
則①
又因為直線y=kx+3和橢圓有兩個交點,
由y=kx+t,代入橢圓,消去y?(3+4k2)x2+24kx+24=0,②
由①②可得:,所以.
(2)設(shè)AC:y=kx+t,橢圓,代入消去y?(3+4k2)x2+8ktx+4t2﹣12=0,
設(shè)A(x1,y1),C(x2,y2),
由題設(shè)條件易知kPA+kPC=0,
所以=
即對一切k成立,
所以t=1,即直線AC過定點(0,1),
同理可得直線BD也過定點(0,1),
所以,四邊形ABCD的對角線交于定點(0,1).
26.已知A,B是x軸正半軸上兩點(A在B的左側(cè)),且|AB|=a(a>0),過A,B作x軸的垂線,與拋物線y2=2px(p>0)在第一象限分別交于D,C兩點.
(Ⅰ)若a=p,點A與拋物線y2=2px的焦點重合,求直線CD的斜率;
(Ⅱ)若O為坐標原點,記△OCD的面積為S1,梯形ABCD的面積為S2,求的取值范圍.
【分析】(Ⅰ)求得拋物線的焦點坐標A,可得B的坐標,代入拋物線方程可得C,D的坐標,應(yīng)用直線的斜率公式可得所求值;
(Ⅱ)可設(shè)CD:y=kx+b(k≠0),C(x1,y1),D(x2,y2),且x2﹣x1=a,聯(lián)立拋物線方程消去x,可得y的二次方程,應(yīng)用韋達定理和判別式大于0,可得0<kb<p,
再由點到直線的距離公式可得O到CD的距離,應(yīng)用三角形的面積和梯形的面積公式可得S1.S2,即可點到所求范圍.
【解答】解:(Ⅰ)由題意可得A(,0),B(a+,0),則C(a+,),D(,p),
又a=p,可得C(p,p),則直線CD的斜率為=﹣1;
(Ⅱ)可設(shè)CD:y=kx+b(k≠0),C(x1,y1),D(x2,y2),且x2﹣x1=a,
由消去x,可得ky2﹣2py+2pb=0,
△=4p2﹣8pkb>0,即kb<p,
又y1+y2=>0,y1y2=>0,可得k>0,b>0,
則|CD|=|x1﹣x2|=a,
O到CD的距離為,則S1=d?|CD|=??a=ab,
S2=|y1+y2|?|x2﹣x1|=?a=,
則=,∵0<kb<p,
∴0<<.
27.已知圓O:x2+y2=2,點P為橢圓C:+=1上一點,A,B分別是橢圓C的左右頂點.
(1)若過P點的直線與圓O切于點Q(Q位于第一象限),求使得△OPQ面積最大值時的直線PQ的方程;
(2)若直線AP,BP與y軸的交點分別為E,F(xiàn),以EF為直徑的圓與圓O交于點M,求證:直線PM平行于x軸.
【分析】(1)設(shè)P(m,n),求得圓O的半徑,運用三角形的面積公式和二次函數(shù)的最值求法、直線和圓相切的條件,可得直線PQ的方程;
(2)運用三點共線的條件:斜率相等,求得E、F的縱坐標,可得EF為直徑的圓與圓O的方程相減可得交線的方程,化簡整理,即可得證.
【解答】解:(1)設(shè)P(m,n),可得m2+2n2=4,
圓O:x2+y2=2的半徑為r=,
可得△OPQ面積S=?=?
==,
則n=0,m=2時,△OPQ面積取得最大值1,此時P(2,0),
設(shè)PQ:y=k(x﹣2),由=,解得k=﹣1(1舍去),
則PQ的方程為y=﹣(x﹣2),即x+y﹣2=0:
(2)由題意可得A(﹣2,0),設(shè)P(m,n),可得m2+2n2=4,
又A,P,E三點共線可得=,即yE=;
同理由B,P,F(xiàn)共線可得yF=﹣,
以EF為直徑的圓的方程為x2+(y﹣)2=,
與圓O:x2+y2=2聯(lián)立,
可得2++=,
結(jié)合m2﹣4=﹣2n2,
可得其交線方程為y=n,
即有M的縱坐標與P的縱坐標相等,
故直線PM平行于x軸.
[B組]—強基必備
1.已知橢圓的離心率與雙曲線的離心率互為倒數(shù),A,B分別為橢圓的左、右頂點,且|AB|=4.
(1)求橢圓C的方程;
(2)已知過左頂點A的直線l與橢圓C另交于點D,與y軸交于點E,在平面內(nèi)是否存在一定點P,使得恒成立?若存在,求出該點的坐標,并求△ADP面積的最大值;若不存在,說明理由.
【分析】(1)求得雙曲線的離心率,由題意可得橢圓的離心率,結(jié)合頂點的概念和a,b,c的關(guān)系,解得a,b,進而得到橢圓方程;
(2)直線l的斜率顯然存在,設(shè)直線l的方程為y=k(x+2),聯(lián)立橢圓方程,運用韋達定理,可得D的坐標,由A(﹣2,0),B(2,0),設(shè)P(m,n),在平面內(nèi)假設(shè)存在一定點P,使得恒成立,運用向量數(shù)量積的坐標表示,化簡整理,結(jié)合恒等式的性質(zhì),可得m,n,可得P的坐標,再由三角形的面積公式,結(jié)合基本不等式,可得所求三角形的面積的最大值.
【解答】解:(1)雙曲線的離心率為=2,由題意可得橢圓的離心率為e==,
|AB|=4,即2a=4,即a=2,b=,
橢圓的方程為+=1;
(2)過左頂點A的直線l的斜率顯然存在,設(shè)為k,方程設(shè)為y=k(x+2),可得E(0,2k),
且A(﹣2,0),B(2,0),設(shè)P(m,n),
由可得(3+4k2)x2+16k2x+16k2﹣12=0,則﹣2xD=,即xD=,
即有D(,),
在平面內(nèi)假設(shè)存在一定點P,使得恒成立.
可得?=(﹣m,2k﹣n)?(﹣2,)=(﹣m)(﹣)+(2k﹣n)?==0,
由于上式恒成立,可得k(4m+6)﹣3n=0,即有4m+6=0,且﹣3n=0,可得m=﹣,n=0,
則存在P(﹣,0),使得恒成立.
此時S△ADP=|AP|?|yD|=×?=,當(dāng)k=0時,S△ADP=0;
當(dāng)k≠0時,S△ADP=≤=,當(dāng)且僅當(dāng)|k|2=,即k=±時,取得等號.
綜上可得,S△ADP的最大值為.
2.已知橢圓C1:+=1(a>b>0)的離心率為,右焦點F是拋物線C2:y2=2px(p>0)的焦點,點(2,4)在拋物線C2上.
(1)求橢圓C1的方程;
(2)已知斜率為k的直線l交橢圓C1于A,B兩點,M(0,2),直線AM與BM的斜率乘積為﹣,若在橢圓上存在點N,使|AN|=|BN|,求△ABN的面積的最小值.
【分析】(1)先求出p的值,即可求出c的值,根據(jù)離心率求出a的值,即可得到橢圓方程,
(2)設(shè)直線l的方程為y=kx+m,設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),由,根據(jù)直線AM與BM的斜率乘積為﹣,求出m=0,再根據(jù)弦長公式求出|AB|和|ON|,表示出三角形的面積來,再利用二次函數(shù)的性質(zhì)即可求出最小值.
【解答】解:(1)∵點(2,4)在拋物線y2=2px上,
∴16=4p,
解得p=4,
∴橢圓的右焦點為F(2,0),
∴c=2,
∵橢圓C1:+=1(a>b>0)的離心率為,
∴=,
∴a=2,
∴b2=a2﹣c2=8﹣4=4,
∴橢圓C1的方程為+=1,
(2)設(shè)直線l的方程為y=kx+m,設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),
由,消y可得(1+2k2)x2+4kmx+2m2﹣8=0,
∴x1+x2=,x1x2=,
∴y1+y2=k(x1+x2)+2m=,y1y2=k2x1x2+km(x1+x2)+m2=
∵M(0,2),直線AM與BM的斜率乘積為﹣,
∴k1?k2=?===﹣,
解得m=0,
∴直線l的方程為y=kx,線段AB的中點為坐標原點,
由弦長公式可得|AB|==,
∵|AN|=|BN|,
∴ON垂直平分線段AB,
當(dāng)k≠0時,設(shè)直線ON的方程為y=﹣x,
同理可得|ON|==,
∴S△ABN=|ON|?|AB|=8,
當(dāng)k=0時,△ABN的面積也適合上式,
令t=k2+1,t≥1,0<≤1,
則S△ABN=8=8=8,
∴當(dāng)=時,即k=±1時,S△ABN的最小值為.
3.已知橢圓C的中心在原點,焦點在x軸上,離心率為,短軸長為4.
(1)求橢圓C的標準方程;
(2)直線x=2與橢圓C交于P,Q兩點,A,B是橢圓C上位于直線PQ兩側(cè)的動點,且直線AB的斜率為.
(i)求四邊形APBQ面積的最大值;
(ii)設(shè)直線PA的斜率為k1,直線PB的斜率為k2,判斷k1+k2的值是否為常數(shù),并說明理由.
【分析】(Ⅰ)設(shè)橢圓C的方程為,由短軸長可得b值,根據(jù)離心率為及a2=b2+c2,得a值;
(Ⅱ)①設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),直線AB的方程為y=x+t,代入得x的二次方程,四邊形APBQ的面積S==.,而|PQ|易求,代入韋達定理即可求得S的表達式,由表達式即可求得S的最大值;②直線PA的斜率,直線PB的斜率,代入韋達定理即可求得k1+k2的值;
【解答】解:(Ⅰ)設(shè)橢圓C的方程為.
由已知b=2,離心率e=,a2=b2+c2,得a=4,
所以,橢圓C的方程為.
(Ⅱ)①由(Ⅰ)可求得點P、Q的坐標為P(2,3),Q(2,﹣3),則|PQ|=6,
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),直線AB的方程為y=x+t,代入,
得:x2+tx+t2﹣12=0.
由△>0,解得﹣4<t<4,由根與系數(shù)的關(guān)系得,
四邊形APBQ的面積,
故當(dāng)t=0時,;
②由題意知,直線PA的斜率,直線PB的斜率,


=,
由①知,
可得,
所以k1+k2的值為常數(shù)0.

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