2.了解橢圓、雙曲線和拋物線的簡單應(yīng)用.
第1課時 直線與圓錐曲線的位置關(guān)系
自查自測,
知識點一 直線與圓錐曲線的位置關(guān)系
1.判斷下列說法的正誤,正確的打“√”,錯誤的打“×”.
(1)“直線l與橢圓C相切”的充要條件是“直線l與橢圓C只有一個公共點”.( √ )
(2)“直線l與雙曲線C相切”的充要條件是“直線l與雙曲線C只有一個公共點”.( × )
(3)經(jīng)過拋物線上一點有且只有一條直線與拋物線有一個公共點.( × )
(4)過拋物線內(nèi)一點只有一條直線與拋物線有且只有一個公共點.( √ )
2.直線y=kx+2與橢圓x23+y22=1有且只有一個交點,則k的值是( )
A.63B.-63
C.±63D.±33
C 解析:聯(lián)立y=kx+2,x23+y22=1,得(2+3k2)x2+12kx+6=0,由題意知Δ=(12k)2-4×6×(2+3k2)=0,解得k=±63.
3.(教材改編題)過點(0,1)作直線,使它與拋物線y2=4x僅有一個公共點,這樣的直線有( )
A.1條 B.2條
C.3條 D.4條
C 解析:結(jié)合圖形(圖略)分析可知,滿足題意的直線共有3條:直線x=0,過點(0,1)且平行于x軸的直線以及過點(0,1)且與拋物線相切的直線(非直線x=0).故選C.
核心回扣
直線與圓錐曲線位置關(guān)系的判斷
將直線方程與圓錐曲線方程聯(lián)立,消去y(或x),得到關(guān)于x(或y)的一元二次方程,則
直線與圓錐曲線相交?Δ>0;
直線與圓錐曲線相切?Δ=0;
直線與圓錐曲線相離?Δ<0.
特別地:
(1)與雙曲線漸近線平行的直線與雙曲線相交,有且只有一個交點.
(2)與拋物線的對稱軸平行的直線與拋物線相交,有且只有一個交點.
自查自測
知識點二 直線與圓錐曲線相交的弦長問題
已知直線l:y=x-1與拋物線y2=4x交于A,B兩點,則線段AB的長是( )
A.2B.4
C.8D.16
C 解析:聯(lián)立y=x-1,y2=4x,
消去y并整理得x2-6x+1=0,
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),則x1+x2=6,x1x2=1,
所以|AB|=1+k2x1+x22-4x1x2=1+1×36-4=8.
核心回扣
設(shè)斜率為k的直線l與圓錐曲線C相交于A,B兩點,A(x1,y1),B(x2,y2),則|AB|=1+k2|x1-x2|=1+k2x1+x22-4x1x2
=1+1k2|y1-y2|=1+1k2y1+y22-4y1y2.
【常用結(jié)論】
圓錐曲線的中點弦問題
(1)在橢圓x2a2+y2b2=1(a>b>0)中,以P(x0,y0)為中點的弦所在直線的斜率k=-b2x0a2y0.
(2)在雙曲線x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)中,以P(x0,y0)為中點的弦所在直線的斜率k=b2x0a2y0.
(3)在拋物線y2=2px(p>0)中,以P(x0,y0)為中點的弦所在直線的斜率k=py0.
應(yīng)用1 已知點A,B是雙曲線C:x22-y23=1上的兩點,線段AB的中點是M(3,2),則直線AB的斜率為( )
A.23B.32
C.49D.94
D 解析:直線AB的斜率k=3×32×2=94.
應(yīng)用2 已知橢圓的方程是x2+2y2-4=0,則以M(1,1)為中點的弦所在直線的方程是 .
x+2y-3=0 解析:橢圓方程變形為x24+y22=1,所以直線的斜率k=-24=-12,所以直線方程為y-1=-12(x-1),即x+2y-3=0.
直線與圓錐曲線位置關(guān)系的判斷
1.拋物線C:y2=4x的準線為l,l與x軸交于點A,過點A作拋物線的一條切線,切點為B,則△OAB的面積為( )
A.1B.2
C.4D.8
A 解析:因為拋物線C:y2=4x的準線為l,
所以l的方程為x=-1,A(-1,0).
如圖,設(shè)過點A作拋物線的一條切線為x=my-1,切點為B.
由x=my-1,y2=4x,得y2-4my+4=0,
所以Δ=(-4m)2-4×4=0,解得|m|=1,
所以y2-4y+4=0或y2+4y+4=0,解得y=2或y=-2,即|yB|=2,
所以△OAB的面積為12×1×2=1.
2.若直線mx+ny=9和圓x2+y2=9沒有交點,則過點(m,n)的直線與橢圓x29+y216=1的交點有( )
A.1個B.至多1個
C.2個D.0個
C 解析:因為直線mx+ny=9和圓x2+y2=9沒有交點,所以9m2+n2>3,即m2+n2<9,
所以m29+n216≤m29+n29<1,
即點(m,n)在橢圓x29+y216=1內(nèi),
所以過點(m,n)的直線與橢圓x29+y216=1的交點有2個.
3.若直線y=kx+2與雙曲線x2-y2=6的右支交于不同的兩點,則k的取值范圍是( )
A.-153,153B.0,153
C.-153,0D.-153,-1
D 解析:由y=kx+2,x2-y2=6,
得(1-k2)x2-4kx-10=0.
設(shè)直線與雙曲線右支交于不同的兩點A(x1,y1),B(x2,y2),
則1-k2≠0, Δ=16k2-41-k2×-10>0,x1+x2=4k1-k2>0,x1x2=-101-k2>0,
解得-153<k<-1,
即k的取值范圍是-153,-1.
直線與圓錐曲線位置關(guān)系的判定方法
弦長問題
【例1】(2024·濱州模擬)已知點1,32在橢圓E:x2a2+y2b2=1(a>b>0)上,且E的離心率為12.
(1)求橢圓E的方程;
(2)設(shè)F為橢圓E的右焦點,點P(m,n)是E上的任意一點,直線PF與直線3mx+4ny=0相交于點Q,求|PQ|的值.
解:(1)由題意得1a2+94b2=1, ca=12,a2=b2+c2,解得a=2, b=3,c=1.
所以橢圓E的方程為x24+y23=1.
(2)由題知F(1,0)且m24+n23=1,即3m2+4n2=12.
①當m=1時,點P1,32或P1,-32.
當點P1,32時,直線PF與直線x+2y=0相交于點Q1,-12,此時|PQ|=2;
當點P1,-32時,直線PF與直線x-2y=0相交于點Q1,12,此時|PQ|=2.
②當m≠1時,直線PF的方程為y=nm-1(x-1),
由y=nm-1x-1,3mx+4ny=0,可得x=4n212-3m,y=-mn4-m,
所以Q4n212-3m,-mn4-m.
所以|PQ|2=m-4n212-3m2+n--mn4-m2
=12m-3m2-4n212-3m2+4n-mn+mn4-m2
=4m-44-m2+4n4-m2
=4m-42+16n24-m2
=4m-42+412-3m24-m2
=4m2-8m+164-m2
=4m-424-m2=4,
所以|PQ|=2.
綜上所述,|PQ|=2.
求解弦長的常用方法
(1)聯(lián)立直線與圓錐曲線方程,解方程組求出兩個交點坐標,代入兩點間的距離公式求解.
(2)聯(lián)立直線與圓錐曲線方程,消元得到關(guān)于x(或y)的一元二次方程,利用根與系數(shù)的關(guān)系得到(x1-x2)2,(y1-y2)2的值,代入弦長公式.
(3)當弦過焦點時,可結(jié)合焦半徑公式求解弦長.
(2021·新高考全國Ⅱ卷)已知橢圓C的方程為x2a2+y2b2=1(a>b>0),右焦點為F(2,0),且離心率為63.
(1)求橢圓C的方程.
(2)設(shè)M,N是橢圓C上的兩點,直線MN與曲線x2+y2=b2(x>0)相切.證明:M,N,F(xiàn)三點共線的充要條件是|MN|=3.
(1)解:由題意得,橢圓半焦距c=2且e=ca=63,所以a=3.
又b2=a2-c2=1,
所以橢圓C的方程為x23+y2=1.
(2)證明:由(1)得,曲線為x2+y2=1(x>0),
設(shè)M(x1,y1),N(x2,y2).
必要性:
若M,N,F(xiàn)三點共線,由題易知此時直線MN的斜率存在.
設(shè)直線MN:y=k(x-2),即kx-y-2k=0,
由直線MN與曲線x2+y2=1(x>0)相切,
得2kk2+1=1,解得k=±1.
聯(lián)立y=±x-2,x23+y2=1,可得4x2-62x+3=0,
Δ=(62)2-4×4×3=24>0,
所以x1+x2=322,x1x2=34,
所以|MN|=1+1×3222-4×34 =3,
所以必要性成立.
充分性:
由題分析易知當|MN|=3且直線MN與曲線相切時,直線MN的斜率必存在.
設(shè)直線MN:y=kx+m(km<0),即kx-y+m=0.
由直線MN與曲線x2+y2=1(x>0)相切,
得mk2+1=1,所以m2=k2+1.
聯(lián)立y=kx+m,x23+y2=1,
可得(1+3k2)x2+6kmx+3m2-3=0,
Δ=(6km)2-4(1+3k2)(3m2-3)=36k2-12m2+12=24k2>0,
所以x1+x2=-6km1+3k2,x1x2=3m2-31+3k2,
所以|MN|=1+k2·x1+x22-4x1x2
=1+k2-6km1+3k22-4·3m2-31+3k2
=1+k2·24k21+3k2=3,
化簡得3(k2-1)2=0,所以k=±1,
所以k=1,m=-2或k=-1,m=2,
所以直線MN:y=x-2或y=-x+2,
所以直線MN過點F(2,0),即M,N,F(xiàn)三點共線,充分性成立.
綜上,M,N,F(xiàn)三點共線的充要條件是|MN|=3.
中點弦問題
考向1 確定直線方程
【例2】已知橢圓C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的左、右焦點分別為F1,F(xiàn)2,離心率為22,短軸頂點分別為M,N,四邊形MF1NF2的面積為32.
(1)求橢圓C的標準方程;
(2)直線l交橢圓C于A,B兩點,若AB的中點坐標為(-2,1),求直線l的方程.
解:(1)因為離心率e=ca=22,所以a=2c.
因為a2=b2+c2,所以b=c.
因為四邊形MF1NF2的面積為32,所以2bc=32,
所以b=c=4,a=42,
故橢圓C的標準方程為x232+y216=1.
(2)由題意易知,直線l的斜率存在.
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),則x1232+y1216=1,x2232+y2216=1,
兩式相減得x12-x2232+y12-y2216=0,
所以y1-y2x1-x2=-12·x1+x2y1+y2.
因為AB的中點坐標為(-2,1),
所以y1-y2x1-x2=1,即直線l的斜率為1,
故直線l的方程為y-1=x+2,即x-y+3=0,經(jīng)驗證滿足題意.
點差法處理中點弦問題
設(shè)直線與圓錐曲線的交點(弦的端點)坐標為A(x1,y1),B(x2,y2),將這兩點坐標分別代入圓錐曲線的方程,并對所得兩式作差,得到一個與弦AB的中點和直線AB斜率有關(guān)的式子,可以大大減少計算量.
提醒:在求出直線方程以后,必須將直線方程和圓錐曲線方程聯(lián)立得到一個關(guān)于x(或y)的一元二次方程,判斷該方程的Δ和0的關(guān)系,只有Δ>0,直線才是存在的.
考向2 確定曲線方程或參數(shù)的值
【例3】已知橢圓x22+y2=1的左焦點為F,O為坐標原點.設(shè)過點F且不與坐標軸垂直的直線交橢圓于A,B兩點,點A和點B關(guān)于直線l對稱,l與x軸交于點G,則點G橫坐標的取值范圍是 .
-12,0 解析:因為直線AB過橢圓的左焦點F且不垂直于x軸,左焦點F(-1,0),所以設(shè)直線AB的方程為y=k(x+1)(k≠0),
代入x22+y2=1,整理得(1+2k2)x2+4k2x+2k2-2=0.
由題意易知方程有兩個不等實根,則Δ=(4k2)2-4(1+2k2)(2k2-2)=8k2+8>0恒成立.
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),AB的中點N(x0,y0),
則x1+x2=-4k22k2+1.
x0=12(x1+x2)=-2k22k2+1,y0=k(x0+1)=k2k2+1.
因為點A和點B關(guān)于直線l對稱,
所以直線l為線段AB的垂直平分線,其方程為
y-y0=-1k(x-x0).
令y=0,得xG=x0+ky0=-2k22k2+1+k22k2+1
=-k22k2+1=-12+14k2+2.
因為k≠0,所以-12<xG<0,
即點G橫坐標的取值范圍為-12,0.
利用根與系數(shù)的關(guān)系處理中點弦問題
聯(lián)立直線和圓錐曲線的方程得到方程組,消元得到一元二次方程后,由根與系數(shù)的關(guān)系及中點坐標公式求解.
1.已知雙曲線x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)上的一點到雙曲線的左、右焦點的距離之差為4,若拋物線y=ax2上的兩點A(x1,y1),B(x2,y2)關(guān)于直線y=x+m對稱,且x1x2=-12,則m的值為( )
A.32B.52
C.2D.3
A 解析:由雙曲線的定義知2a=4,得a=2,
所以拋物線的方程為y=2x2.
因為點A(x1,y1),B(x2,y2)在拋物線y=2x2上,
所以y1=2x12,y2=2x22,
兩式相減得y1-y2=2(x1-x2)(x1+x2),
不妨設(shè)x1<x2,又A,B關(guān)于直線y=x+m對稱,所以y1-y2x1-x2=-1,故x1+x2=-12,而x1x2=-12,解得x1=-1,x2=12.
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2)的中點為M(x0,y0),
則x0=x1+x22=-14,y0=y(tǒng)1+y22=2x12+2x222=54.
因為中點M在直線y=x+m上,所以54=-14+m,解得m=32.
2.過點M(2,-2p)作拋物線x2=2py(p>0)的兩條切線,切點分別為A,B.若線段AB的中點的縱坐標為6,則拋物線的方程為 .
x2=2y或x2=4y 解析:設(shè)點A(x1,y1),B(x2,y2),依題意得,y=x22p,則y′=xp,
所以切線MA的方程是y-y1=x1p(x-x1),
即y=x1px-x122p.
又點M(2,-2p)位于直線MA上,
于是有-2p=x1p×2-x122p,即x12-4x1-4p2=0;
同理有x22-4x2-4p2=0,
因此x1,x2是方程x2-4x-4p2=0的兩根,
則x1+x2=4,x1x2=-4p2.
由線段AB的中點的縱坐標是6,
得y1+y2=12,
即x12+x222p=x1+x22-2x1x22p=12,
即16+8p22p=12,解得p=1或p=2.
故拋物線的方程為x2=2y或x2=4y.
課時質(zhì)量評價(五十三)
1.若直線y=kx+2與橢圓x27+y2m=1總有公共點,則m的取值范圍是( )
A.m>1B.m>0
C.0<m<4且m≠1D.m≥4且m≠7
D 解析:直線y=kx+2恒過定點(0,2),若直線y=kx+2與橢圓x27+y2m=1總有公共點,則點(0,2)在橢圓x27+y2m=1內(nèi)部或在橢圓上,所以4m≤1,m≥4.由方程x27+y2m=1表示橢圓,則m>0且m≠7.綜上,m的取值范圍是m≥4且m≠7.
2.(2024·長春模擬)直線l過拋物線C:y2=2px(p>0)的焦點,且與C交于A,B兩點.若使|AB|=2的直線l有且僅有1條,則p等于( )
A.14B.12
C.1D.2
C 解析:由拋物線的對稱性知,要使|AB|=2的直線l有且僅有1條,則AB必須垂直于x軸,故A,B兩點的坐標分別為p2,1,p2,-1或p2,-1,p2,1,代入拋物線方程可解得p=1.
3.(2023·新高考全國Ⅱ卷)已知橢圓C:x23+y2=1的左焦點和右焦點分別為F1和F2,直線y=x+m與C交于A,B兩點.若△F1AB面積是△F2AB面積的兩倍,則m=( )
A.23B.23
C.-23D.-23
C 解析:記直線y=x+m與x軸交于M(-m,0),
因為橢圓C:x23+y2=1的左、右焦點分別為F1(-2,0),F(xiàn)2(2,0),且由△F1AB面積是△F2AB面積的兩倍,可得|F1M|=2|F2M|,
所以|-2-xM|=2|2-xM|,解得xM=23或xM=32.
所以-m=23或-m=32,所以m=-23或m=-32.
聯(lián)立x23+y2=1,y=x+m,可得4x2+6mx+3m2-3=0.
因為直線y=x+m與C相交,所以Δ>0,解得m2<4,
所以m=-32不符合題意,故m=-23.
4.(2024·巴中模擬)已知雙曲線C:x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)的左、右焦點分別為F1,F(xiàn)2,過點F1且斜率為34的直線與C的右支交于點P.若線段PF1恰被y軸平分,則C的離心率為( )
A.12B.233
C.2D.3
C 解析:如圖,設(shè)PF1交y軸于點A,A為PF1的中點.
又因為O為F1F2的中點,所以AO為△PF1F2的中位線,則AO∥PF2.而AO⊥F1F2,所以PF2⊥F1F2.
因為直線PF1的斜率為34,故在Rt△PF2F1中,tan ∠PF1F2=34,
設(shè)|PF2|=3t,則|F1F2|=4t,|PF1|=5t,
結(jié)合雙曲線的定義以及點P在雙曲線右支上,
得4t=2c,|PF1|-|PF2|=2a=2t,則2a=c,
所以e=ca=2.
5.(多選題)過雙曲線x2-y22=1的右焦點F作直線l交雙曲線于A,B兩點,若|AB|=4,則下列滿足條件的直線l有( )
A.x=3B.x+2y-1=0
C.x-2y-3=0D.x+2y-3=0
ACD 解析:由題意知F(3,0).設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),
當直線l的斜率不存在時,其方程為x=3,
由x=3,x2-y22=1,得y=±2,
所以|AB|=|y1-y2|=4滿足題意.
當直線l的斜率存在時,設(shè)其方程為y=k(x-3),
由y=kx-3,x2-y22=1,
得(2-k2)x2+23k2x-3k2 -2=0.
當2-k2=0時,不符合題意,
當2-k2≠0時,Δ=(23k2)2+4(2-k2)(3k2+2)>0,x1+x2=23k2k2-2,x1x2=3k2+2k2-2,
|AB|=1+k2·x1+x22-4x1x2
=1+k2·23k2k2-22-12k2+8k2-2
=1+k2·16k2+1k2-22=4k2+1k2-2=4,
解得k=±22.
所以直線l的方程為y=±22(x-3),
即x±2y-3=0.
6.過點(0,3)的直線l與拋物線y2=4x只有一個公共點,則直線l的方程為 .
y=13x+3或y=3或x=0 解析:當直線l的斜率k存在且k≠0時,直線l的方程為y=kx+3(k≠0),與拋物線方程聯(lián)立得k2x2+(6k-4)x+9=0,由題可知Δ=(6k-4)2-4×k2×9=0,解得k=13,所以直線l的方程為y=13x+3;當k=0時,直線l的方程為y=3,此時直線l平行于拋物線的對稱軸,且與拋物線只有一個公共點94,3;當k不存在時,若直線l與拋物線只有一個公共點,則直線l的方程為x=0.綜上,過點(0,3)且與拋物線y2=4x只有一個公共點的直線l的方程為y=13x+3或y=3或x=0.
7.已知拋物線C:y2=2px(p>0)的焦點為F,過F作斜率為5的直線l與C交于M,N兩點.若線段MN中點的縱坐標為10,則F到C的準線的距離為 .
52 解析:設(shè)M(x1,y1),N(x2,y2),
則y12=2px1,y22=2px2,
兩式相減得y12-y22=2px1-2px2,
即(y1-y2)(y1+y2)=2p(x1-x2).
因為M,N兩點在斜率為5的直線l上,
所以y1-y2x1-x2=2py1+y2=5,
得5(y1+y2)=2p.
因為線段MN中點的縱坐標為10,
所以y1+y2=210,
則5×210=2p,p=52,
所以F到C的準線的距離為52.
8.已知焦點在x軸上的橢圓C:x2a2+y2b2=1(a>b>0),短軸長為23,橢圓左頂點A到左焦點F1的距離為1.
(1)求橢圓C的標準方程;
(2)設(shè)橢圓的右頂點為B,過F1的直線l與橢圓C交于點M,N,且S△BMN=1827,求直線l的方程.
解:(1)由2b=23,a-c=1,a2-c2=b2,得a=2,b=3,c=1,
所以橢圓C的標準方程為x24+y23=1.
(2)由題意知,直線l的斜率存在且不為0,F(xiàn)1(-1,0),B(2,0),
設(shè)直線l的方程為x=my-1,M(x1,y1),N(x2,y2),
由x24+y23=1,x=my-1,得(3m2+4)y2-6my-9=0,
Δ=36m2+4×9×(3m2+4)>0,
則y1+y2=6m3m2+4,y1y2=-93m2+4.
又S△BMN=12|BF1|·|y1|+12|BF1|·|y2|=12|BF1|·|y1-y2|=12|BF1|·y1+y22-4y1y2=18m2+13m2+4=1827,
解得m=±1,
所以直線l的方程為x-y+1=0或x+y+1=0.
9.(思維創(chuàng)新)(2024·淮北模擬)已知A(-2,0),B(2,0),過P(0,-1)且斜率為k的直線上存在不同的兩個點M,N滿足:|MA|-|MB|=|NA|-|NB|=23,則k的取值范圍是( )
A.-63,63
B.-63,-33∪-33,33∪33,63
C.33,63
D.-63,-33
C 解析:因為|MA|-|MB|=|NA|-|NB|=23<|AB|=4,
所以M,N是以A(-2,0),B(2,0)為焦點的雙曲線的右支上的兩點,且c=2,a=3,
所以b=c2-a2=1,
所以雙曲線的方程為x23-y2=1(x≥3),
則過P(0,-1)且斜率為k的直線方程為y=kx-1.
設(shè)M(x1,y1),N(x2,y2),
由x23-y2=1,y=kx-1,
消去y,整理得(1-3k2)x2+6kx-6=0,
所以1-3k2≠0, Δ=6k2+4×61-3k2>0,x1+x2=-6k1-3k2>0, x1x2=-61-3k2>0,
解得33<k<63,即k的取值范圍為33,63.
10.(多選題)已知直線l:x=ty+4與拋物線C:y2=4x交于A(x1,y1),B(x2,y2)兩點,O為坐標原點,直線OA,OB的斜率分別記為k1,k2,則( )
A.y1y2為定值
B.k1k2為定值
C.y1+y2為定值
D.k1+k2+t為定值
ABD 解析:由x=ty+4,y2=4x,得y2-4ty-16=0,
Δ=16t2+64>0,
則y1+y2=4t,y1y2=-16.
對于A,y1y2=-16為定值,故A正確;
對于B,k1k2=y(tǒng)1y2x1x2=y(tǒng)1y2y12y2216=16y1y2=-1為定值,故B正確;
對于C,y1+y2=4t,不為定值,故C錯誤;
對于D,k1+k2+t=y(tǒng)1x1+y2x2+t=x2y1+x1y2x1x2+t=ty2+4y1+ty1+4y2y12y2216+t
=2ty1y2+4y1+y2y12y2216+t=-32t+16t16+t
=-t+t=0為定值,故D正確.
11.已知點A(0,1),拋物線C:y2=ax(a>0)的焦點為F,連接FA,與拋物線C相交于點M,延長FA與拋物線C的準線相交于點N.若|FM|∶|MN|=1∶2,則實數(shù)a的值為 .
433 解析:依題意得拋物線的焦點F的坐標為a4,0,過點M作拋物線的準線的垂線,垂足為K(圖略),
由拋物線的定義知|MF|=|MK|.
因為|FM|∶|MN|=1∶2,所以|KN|∶|KM|=3∶1.
又kFA=0-1a4-0=-4a,kFN=-KNKM=-3,F(xiàn),N,A三點共線,
所以-4a=-3,解得a=433.
12.橢圓C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的左、右焦點分別是F1,F(xiàn)2,斜率為12的直線l過左焦點F1且交C于A,B兩點,且△ABF2內(nèi)切圓的周長是2π.若橢圓C的離心率為12,則|AB|= .
45 解析:如圖所示,由橢圓定義可得|AF1|+|AF2|=2a,|BF1|+|BF2|=2a,則△ABF2的周長為4a.
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),
△ABF2內(nèi)切圓的半徑為r,
又△ABF2內(nèi)切圓的周長是2π,故2π=2πr,則r=1.
由題意得12×4a×r=12×2c×|y1-y2|,
得|y1-y2|=2ac=2e=4,
所以|AB|=1+1k2|y1-y2|=45.
13.已知雙曲線C:x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)的兩個焦點分別為F1(-2,0),F(xiàn)2(2,0),點P(5,23)在雙曲線C上.
(1)求雙曲線C的方程;
(2)記O為坐標原點,過點Q(0,2)的直線l與雙曲線C交于不同的兩點A,B,若△OAB的面積為22,求直線l的方程.
解:(1)依題意,c=2,所以a2+b2=4,
則雙曲線C的方程為x2a2-y24-a2=1(0<a2<4).
將點P(5,23)代入上式,得25a2-234-a2=1,
解得a2=2或a2=50(舍去),
故雙曲線C的方程為x22-y22=1.
(2)依題意,可設(shè)直線l的方程為y=kx+2,
代入雙曲線C的方程并整理,
得(1-k2)x2-4kx-6=0.
因為直線l與雙曲線C交于不同的兩點A,B,
所以1-k2≠0, Δ=-4k2+241-k2>0,
解得k≠±1, -3<k<3.(*)
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),
則x1+x2=4k1-k2,x1x2=-61-k2,
所以|AB|=1+k2·x1+x22-4x1x2
=1+k2·22×3-k21-k2.
又原點O到直線l的距離d=21+k2,
所以S△OAB=12d·|AB|=12×21+k2×1+k2×22×3-k21-k2=22×3-k21-k2.
又S△OAB=22,即3-k21-k2=1,
所以k4-k2-2=0,解得k=±2,滿足(*).
故滿足條件的直線l有兩條,
其方程分別為y=2x+2和y=-2x+2.
14.已知橢圓C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的左、右焦點分別為F1,F(xiàn)2,離心率為12,長軸長為4.
(1)求橢圓C的標準方程;
(2)已知直線l過定點E14,0,若橢圓C上存在兩點A,B關(guān)于直線l對稱,求直線l的斜率k的取值范圍.
解:(1)因為橢圓的離心率為e=ca=12,
長軸長為2a=4,
所以a=2,c=1,則b2=3,
所以橢圓C的標準方程為x24+y23=1.
(2)易知直線的斜率k存在,設(shè)直線l的方程為y=kx-14,A(x1,y1),B(x2,y2),
當k=0時,易得在橢圓C上有無數(shù)對A,B關(guān)于直線y=0對稱.
當k≠0時,有kAB=y(tǒng)1-y2x1-x2=-1k,
設(shè)線段AB的中點坐標為(x0,y0),因為A(x1,y1),B(x2,y2)在橢圓上,
所以x124+y123=1,x224+y223=1,
兩式相減得3(x1+x2)(x1-x2)=-4(y1+y2)·(y1-y2),即3kx0=4y0.
又y0=kx0-14 ,
解得x0=1,y0=3k4.
因為線段AB的中點在橢圓內(nèi)部,
所以x024+y023<1,即14+3k423<1,
解得-2<k<0或0<k<2.
綜上,直線l的斜率k的取值范圍為(-2,2).
代數(shù)法
即聯(lián)立直線與圓錐曲線方程可得到一個關(guān)于x,y的方程組,消去y(或x)得到關(guān)于x(或y)的一元二次方程,此方程根的個數(shù)即為交點個數(shù),方程組的解即為交點坐標
幾何法
即畫出直線與圓錐曲線的圖象,根據(jù)圖象判斷公共點個數(shù)

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