TOC \ "1-3" \h \u
\l "_Tc2521" 【題型1 求圓錐曲線的切線方程】 PAGEREF _Tc2521 \h 2
\l "_Tc16502" 【題型2 圓錐曲線的切點(diǎn)弦問題】 PAGEREF _Tc16502 \h 4
\l "_Tc21935" 【題型3 切點(diǎn)弦過定點(diǎn)問題】 PAGEREF _Tc21935 \h 8
\l "_Tc19655" 【題型4 與切點(diǎn)弦有關(guān)的面積問題】 PAGEREF _Tc19655 \h 13
\l "_Tc23916" 【題型5 與切點(diǎn)弦有關(guān)的定值問題】 PAGEREF _Tc23916 \h 19
\l "_Tc15139" 【題型6 與切點(diǎn)弦有關(guān)的最值(范圍)問題】 PAGEREF _Tc15139 \h 24
1、圓錐曲線中的切線與切點(diǎn)弦問題
圓錐曲線是高考的重點(diǎn)、熱點(diǎn)內(nèi)容,從近幾年的高考情況來看,切線與切點(diǎn)弦問題的考查頻率變高,考查形式多種多樣,以選擇題或填空題的形式考查時(shí),主要考查切線方程與切點(diǎn)弦方程,難度不大;以解答題的形式考查時(shí),主要考查切點(diǎn)弦問題和以切線為載體的面積、最值、定值等問題,難度較大;復(fù)習(xí)時(shí)要加強(qiáng)此類問題的訓(xùn)練,靈活求解.
【知識(shí)點(diǎn)1 圓錐曲線中的切線與切點(diǎn)弦】
1.圓錐曲線的切線和切點(diǎn)弦
(1)切線方程:
過圓錐曲線Ax2+Cy2+Dx+Ey+F=0(A、C不全為0)上的點(diǎn)M(x0,y0)的切線的方程為.
(2)切點(diǎn)弦方程:
當(dāng)M(x0,y0)在曲線外時(shí),過M可引該二次曲線的兩條切線,過這兩個(gè)切點(diǎn)的弦所在直線的方程為:.
上述兩條為一般結(jié)論.特別地:
①對(duì)于橢圓+=1(a>b>0),其上有一點(diǎn)M(x0,y0),則過該點(diǎn)作切線得到的切線方程+=1.
當(dāng)M在橢圓外時(shí),過M引兩條切線得到兩個(gè)切點(diǎn),則過這兩個(gè)切點(diǎn)的直線方程為+=1.
②更為一般地,當(dāng)二次曲線有交叉項(xiàng)時(shí),即圓錐曲線形式為Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F=0(B≠0)時(shí),過點(diǎn)M(x0,y0)有對(duì)應(yīng)的一條直線為;當(dāng)M在原圓錐曲線上時(shí),這條直線為過M的切線;當(dāng)M在曲線外時(shí),過M可引該二次曲線的兩條切線,這條直線為過這兩個(gè)切點(diǎn)的弦的直線.
2.圓錐曲線的切線和切點(diǎn)弦的相關(guān)結(jié)論
(1)過橢圓+=1上一點(diǎn)Px0,y0的切線方程為x0xa2+y0yb2=1;
(2)過橢圓+=1外一點(diǎn)Px0,y0的切點(diǎn)弦方程為x0xa2+y0yb2=1;
(3)過雙曲線?=1上一點(diǎn)Px0,y0的切線方程為x0xa2?y0yb2=1;
(4)過雙曲線?=1外一點(diǎn)Px0,y0的切點(diǎn)弦方程為x0xa2?y0yb2=1.
【題型1 求圓錐曲線的切線方程】
【例1】(2024·全國·模擬預(yù)測(cè))橢圓x24+3y24=1上點(diǎn)P(1,1)處的切線方程是 x+3y?4=0 .
【解題思路】由導(dǎo)數(shù)的幾何意義即可求得切線方程.
【解答過程】∵橢圓x24+3y24=1,
∴y>0時(shí),y=43?x23,∴y′=?23x243?x23,
∴x=1時(shí),y′=?13,即切線斜率k=?13,
∴橢圓x24+3y24=1上點(diǎn)P(1,1)處的切線方程是y?1=?13x?1,
即x+3y?4=0.
故答案為:x+3y?4=0.
【變式1-1】(2023·河南·模擬預(yù)測(cè))若直線l與單位圓(圓心在原點(diǎn))和曲線x24?y28=1均相切,則直線l的一個(gè)方程可以是 3x+y+2=0(或3x?y+2=0,3x?y?2=0,3x+y?2=0,只需寫出一個(gè)答案即可) .
【解題思路】根據(jù)直線與圓,以及雙曲線相切,可根據(jù)點(diǎn)到直線的距離以及判別式進(jìn)行聯(lián)立方程求解滿足題意的直線.
【解答過程】顯然直線l存在斜率,設(shè)直線l:y=kx+mk≠±2,
聯(lián)立方程組y=kx+m,x24?y28=1, ,
得2?k2x2?2kmx?m2?8=0
因?yàn)橹本€l與曲線相切,所以Δ=4k2m2+42?k2m2+8=0,
即m2+8?4k2=0.
因?yàn)橹本€l與單位圓相切,所以mk2+1=1
聯(lián)立方程組m2+8?4k2=0,mk2+1=1,
解得k=±3,m=±2
故直線l的方程可能是3x+y+2=0,3x?y+2=0,3x?y?2=0,3x+y?2=0
故答案為:3x+y+2=0(或3x?y+2=0,3x?y?2=0,3x+y?2=0,只需寫出一個(gè)答案即可).
【變式1-2】(24-25高三上·湖南·開學(xué)考試)已知橢圓M:y2a2+x2b2=1(a>b>0)過點(diǎn)0,6和1,3.
(1)求M的離心率;
(2)若直線l:y=x+m與M有且僅有一個(gè)交點(diǎn),求l的一般式方程.
【解題思路】(1)由橢圓M:y2a2+x2b2=1(a>b>0)過點(diǎn)0,6和1,3,求得a2、b2,進(jìn)而求得c,即可得到M的離心率;
(2)聯(lián)立M和l的方程,得到關(guān)于x的一元二次方程,由Δ=0,可求得m=±22,即可得到l的一般式方程.
【解答過程】(1)因?yàn)闄E圓M:y2a2+x2b2=1(a>b>0)過點(diǎn)0,6和1,3,
所以6a2=13a2+1b2=1,解得a2=6b2=2,
由a2=b2+c2,得c=2,
所以M的離心率e=ca=26=63.
(2)

由(1)可得M的方程為,y26+x22=1,
聯(lián)立y26+x22=1y=x+m,得4x2+2mx+m2?6=0,
由Δ=4m2?4×4m2?6=0,得m=±22,
∴直線l的一般式方程為:x?y±22=0.
【變式1-3】(2024高三·全國·專題練習(xí))在直角坐標(biāo)系xy中,曲線C:y=x24與直線y=kx+a,a>0交與M,N兩點(diǎn),
(1)當(dāng)k=0時(shí),分別求C在點(diǎn)M和N處的切線方程;
(2) y軸上是否存在點(diǎn)P,使得當(dāng)k變動(dòng)時(shí),總有∠OPM=∠OPN?說明理由.
【解題思路】(1)先求出M,N的坐標(biāo),再利用導(dǎo)數(shù)求出M,N.
(2)先作判定,再利用設(shè)而不求思想.將y=kx+a代入曲線C的方程整理成關(guān)于x的一元二次方程,設(shè)出M,N的坐標(biāo)和P點(diǎn)坐標(biāo),利用設(shè)而不求思想,將直線PM,PN的斜率之和用a表示出來,利用直線PM,PN的斜率為0,即可求出a,b關(guān)系,從而找出適合條件的P點(diǎn)坐標(biāo).
【解答過程】(1)由題設(shè)可得M(2a,a),N?2a,a,或M?2a,a,N(2a,a).∵y′=12x,
故y=x24在x=2a處的導(dǎo)數(shù)值為a,C在2a,a處的切線方程為
y?a=a(x?2a),即ax?y?a=0.
故y=x24在x=?2a處的導(dǎo)數(shù)值為?a,C在(?22a,a)處的切線方程為
y?a=?a(x+2a),即ax+y+a=0.
故所求切線方程為ax?y?a=0或ax+y+a=0.
(2)存在符合題意的點(diǎn),證明如下:
設(shè)P(0,b)為符合題意的點(diǎn),M(x1,y1),N(x2,y2),直線PM,PN的斜率分別為k1,k2.
將y=kx+a代入C得方程整理得x2?4kx?4a=0.
∴x1+x2=4k,x1x2=?4a.
∴k1+k2=y1?bx1+y2?bx2=2kx1x2+(a?b)(x1+x2)x1x2=k(a+b)a.
當(dāng)b=?a時(shí),有k1+k2=0,則直線PM的傾斜角與直線PN的傾斜角互補(bǔ),
故∠OPM=∠OPN,所以P(0,?a)符合題意.
【題型2 圓錐曲線的切點(diǎn)弦問題】
【例2】(2024·福建福州·模擬預(yù)測(cè))過M2,?2p引拋物線x2=2pyp>0的切線,切點(diǎn)分別為A,B.若AB的斜率等于2,則p=( )
A.14B.12C.1D.2
【解題思路】先設(shè)切點(diǎn),根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義求切線方程,再代入點(diǎn)M,得到A,B均滿足得到一元二次方程,即得到直線AB的方程和斜率,結(jié)合斜率為2解得參數(shù)即可.
【解答過程】拋物線x2=2pyp>0,即y=12px2,y′=1px,則由切線斜率k=y′=1px,
設(shè)切點(diǎn)Ax1,y1,Bx2,y2,則kMA=1px1,kMB=1px2,又x12=2py1,x22=2py2,
所以切線MA方程為y?y1=1px1x?x1,即 y=1px1x?y1,
同理切線MB方程為y=1px2x?y2,
兩切線均過點(diǎn)M2,?2p,故?2p=1px1?2?y1?2p=1px2?2?y2,即y1=2px1+2py2=2px2+2p,所以點(diǎn)Ax1,y1,Bx2,y2均滿足方程y=2px+2p,即Ax1,y1,Bx2,y2均在直線y=2px+2p上,即直線AB的方程為y=2px+2p,所以斜率為2p=2,
故p=1.
故選:C.
【變式2-1】(2024·貴州貴陽·模擬預(yù)測(cè))設(shè)拋物線C:y2=6x的焦點(diǎn)為F,過F的直線交C于A,B兩點(diǎn),分別以A,B為切點(diǎn)作C的切線l1,l2,若l1與l2交于點(diǎn)P,且滿足PF=23,則AB=( )
A.5B.6C.7D.8
【解題思路】先設(shè)直線AB的方程,與拋物線方程聯(lián)立求得A,B兩點(diǎn)縱坐標(biāo)之間的關(guān)系,再寫出切線方程,聯(lián)立,根據(jù)條件求出P點(diǎn)坐標(biāo),再帶回到切線方程求出A,B兩點(diǎn)的坐標(biāo)即可.
【解答過程】
y2=6x,2p=6,p2=32,∴F32,0 ,設(shè)直線AB的方程為x=my+32 ,顯然m是存在的,
設(shè)Ax1,y1,Bx2,y2 ,顯然y1≠0,y2≠0 ,求導(dǎo):y2'=6x',∴y'=3y ,
在A點(diǎn)處的切線方程l1為y?y1=3y1x?x1,∴y=3y1x?3x1y1+y1,∵x1=y126,∴y=3y1x+y12…①,
同理可得在B點(diǎn)處的切線方程l2為:y=3y2x+y12;
聯(lián)立方程y2=6xx=my+32 ,解得y2?6my?9=0 ,Δ=36m2+36>0 ,∴ y1y2=?9 ,
聯(lián)立方程y=3y1x+y12y=3y2x+y22 解得3xy2?y1y1y2+12y1?y2=0 ,∵y1≠y2,y1?y2≠0,∴x=y1y26=?32 ,
即P點(diǎn)在準(zhǔn)線x=?32 上,設(shè)P?32,t ,∵PF=32+t2=23,∴t2=3,t=±3 ,
考慮拋物線關(guān)于x軸對(duì)稱,不妨取t=3 ,代入①得:3=3y1×?32+y12 ,解得y1=33 或y1=?3 ,
由圖可知y1=33,y2=?3 ,再代入拋物線方程得x1=92,x2=12 ,∴AB=x1?x22+y1?y22=8 ;
故選:D.
【變式2-2】(2024高三·全國·專題練習(xí))已知P1,1是雙曲線外一點(diǎn),過P引雙曲線x2?y22=1的兩條切線PA,PB,A,B為切點(diǎn),求直線AB的方程.
【解題思路】根據(jù)雙曲線的切線方程(或切點(diǎn)弦方程)的結(jié)論直接代入即可得直線AB的方程.
【解答過程】如下圖所示:
方法一:
根據(jù)題意,設(shè)切點(diǎn)坐標(biāo)為Ax1,y1,Bx2,y2,
根據(jù)結(jié)論:若點(diǎn)P0x0,y0在雙曲線x2a2?y2b2=1(a>0,b>0)上,則過點(diǎn)P0的雙曲線的切線方程是x0xa2?y0yb2=1.
則可得切線PA,PB的方程分別為x1x?y1y2=1,x2x?y2y2=1;
又因?yàn)镻1,1在切線上,可得x1?y12=1,x2?y22=1;
因此Ax1,y1,Bx2,y2在方程x?y2=1的兩根,
可知直線AB的方程為x?y2=1,也即2x?y?2=0.
方法二:
可直接利用結(jié)論:若點(diǎn)P0x0,y0在雙曲線x2a2?y2b2=1(a>0,b>0)外,過點(diǎn)P0作雙曲線的兩條切線,切點(diǎn)為點(diǎn)P1,P2,則切點(diǎn)弦P1P2的直線方程是x0xa2?y0yb2=1;
可得直線AB的方程為x?y2=1,也即2x?y?2=0.
【變式2-3】(24-25高三上·河南·開學(xué)考試)已知橢圓C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的短軸長為2,點(diǎn)1,22在橢圓C上.
(1)求橢圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)設(shè)點(diǎn)Tm,n在橢圓C上(點(diǎn)T不在坐標(biāo)軸上),證明:直線mx2+ny=1與橢圓C相切;
(3)設(shè)點(diǎn)P在直線x=?1上(點(diǎn)P在橢圓C外),過點(diǎn)P作橢圓C的兩條切線,切點(diǎn)分別為A,B,O為坐標(biāo)原點(diǎn),若△PAB和△OAB的面積之和為1,求直線AB的方程.
【解題思路】(1)根據(jù)已知建立關(guān)于a,b的方程組求解即可;
(2)聯(lián)立直線方程和橢圓方程消去y,結(jié)合點(diǎn)Tm,n在橢圓上,代入化簡即可得證;
(3)設(shè)Ax1,y1,Bx2,y2,P?1,t,利用(2)中結(jié)論表示出兩切線方程,結(jié)合切線過點(diǎn)P可得直線AB方程,利用點(diǎn)到直線的距離公式和弦長公式表示出面積,結(jié)合已知求出t,然后可得直線AB方程.
【解答過程】(1)由題知,12a2+222b2=12b=2,解得a=2,b=1,
所以橢圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程x22+y2=1.
(2)因?yàn)辄c(diǎn)Tm,n在橢圓C上,所以m22+n2=1,即m2+2n2=2,
聯(lián)立x22+y2=1mx2+ny=1消去y整理得2n2+m2x2?4mx+4?4n2=0,
即2x2?4mx+2m2=0,即x?m2=0,顯然方程有唯一解,
所以直線mx2+ny=1與橢圓C相切.
(3)設(shè)Ax1,y1,Bx2,y2,P?1,t,
將x=?1代入x22+y2=1,解得y=±22,
因?yàn)辄c(diǎn)P在橢圓C外,所以t22,所以2t2?1>0,
由(2)可得,切線PA,PB的方程分別為x1x2+y1y=1,x2x2+y2y=1,
因?yàn)辄c(diǎn)P在切線PA,PB上,所以?x12+ty1=1,?x22+ty2=1,
所以點(diǎn)A,B在直線?x2+ty=1,即直線AB的方程為x?2ty+2=0,
聯(lián)立x?2ty+2=0x2+2y2?2=0得2t2+1y2?4ty+1=0,Δ>0,
則y1+y2=4t2t2+1,y1y2=12t2+1,
所以AB=4t2+1y1+y22?4y1y2=4t2+14t2t2+12?42t2+1
=24t2+12t2?12t2+1
記點(diǎn)O,P到直線AB的距離分別為d1,d2,
則d1=22t2+1,d2=2t2?12t2+1=2t2?12t2+1,
因?yàn)椤鱌AB和△OAB的面積之和為1,
所以12ABd1+d2=4t2+12t2?12t2+1×22t2+1+2t2?12t2+1=2t2?1=1,
解得t=±1,所以AB的方程為x?2y+2=0或x+2y+2=0.
【題型3 切點(diǎn)弦過定點(diǎn)問題】
【例3】(2024·湖南·三模)已知拋物線E:y2=2px(p>0)的焦點(diǎn)為F,過F且斜率為2的直線與E交于A,B兩點(diǎn),|AB|=10.
(1)求E的方程;
(2)直線l:x=?4,過l上一點(diǎn)P作E的兩條切線PM,PN,切點(diǎn)分別為M,N.求證:直線MN過定點(diǎn),并求出該定點(diǎn)坐標(biāo).
【解題思路】(1)根據(jù)已知條件,設(shè)直線AB的方程為x=12y+p2,設(shè)Ax1,y1,Bx2,y2,聯(lián)立拋物線方程,根據(jù)拋物線的弦長求得p,即得答案;
(2)設(shè)直線MN的方程為x=my+n,Mx3,y3,Nx4,y4,聯(lián)立拋物線方程,得到韋達(dá)定理,利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義,設(shè)出切線PM與PN的方程,兩者聯(lián)立,可求出n=4,即可證得直線MN過定點(diǎn),并得出該定點(diǎn)坐標(biāo).
【解答過程】(1)
由已知,F(xiàn)p2,0,過F且斜率為2的直線與E交于A,B兩點(diǎn),
設(shè)AB的方程為x=12y+p2,Ax1,y1,Bx2,y2,
聯(lián)立y2=2pxx=12y+p2,得y2?py?p2=0,則Δ=p2+4p2>0,
則y1+y2=p,
所以|AB|=x1+x2+p=12y1+p2+12y2+p2+p=5p2=10,
解得p=4,
故拋物線E的方程為:y2=8x.
(2)設(shè)直線MN的方程為x=my+n,Mx3,y3,Nx4,y4,
聯(lián)立y2=8xx=my+n,得y2?8my?8n=0,
Δ=64m2+32n>0,即2m2+n>0,
所以y3+y4=8m,y3y4=?8n,
令y3>0,當(dāng)y>0時(shí),
y2=8x可化為y=22x,則y′=2x,
則在M處的切線PM的方程為:y?y3=2x3x?x3,
即y=4y3x+y32,
同理可得切線PN的方程為:y=4y4x+y42,
聯(lián)立PM與PN的方程,解得xp=y3y48=?4,
所以y3y4=?32=?8n,則n=4,滿足2m2+n>0,
則直線MN的方程為x=my+4,
所以直線MN過定點(diǎn),該定點(diǎn)坐標(biāo)為4,0.
【變式3-1】(2024高三·全國·專題練習(xí))已知橢圓C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的離心率為e=22,橢圓上的點(diǎn)P與兩個(gè)焦點(diǎn)F1、F2構(gòu)成的三角形的最大面積為1.
(1)求橢圓C的方程;
(2)若點(diǎn)Q為直線x+y?2=0上的任意一點(diǎn),過點(diǎn)Q作橢圓C的兩條切線QD、QE(切點(diǎn)分別為D、E),試證明動(dòng)直線DE恒過一定點(diǎn),并求出該定點(diǎn)的坐標(biāo).
【解題思路】(1)根據(jù)條件得到關(guān)于a,b,c的方程組,即可求解;
(2)首先利用點(diǎn)D,E的坐標(biāo)表示切線方程,并利用兩點(diǎn)確定一條直線,確定直線DE的方程,再根據(jù)含參直線確定定點(diǎn)坐標(biāo).
【解答過程】(1)∵橢圓C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的離心率為e=22,
橢圓上的點(diǎn)P與兩個(gè)焦點(diǎn)F1、F2構(gòu)成的三角形的最大面積為1,
∴ca=22bc=1a2=b2+c2,
解得a=2,b=c=1,
∴橢圓C的方程為x22+y2=1.
(2)證明:設(shè)切點(diǎn)為Dx1,y1,Ex2,y2,則切線方程為x1x+2y1y=2,x2x+2y2y=2,
∵兩條切線都過x+y?2=0上任意一點(diǎn)Qm,2?m,
∴得到x1m+2y12?m=2,x2m+2y22?m=2,
∴Dx1,y1、Ex2,y2都在直線mx+22?my=2上,
又mx?2my+4y?2=0,mx?2y+4y?12=0,
由x?2y=0y?12=0,得x=1y=12,
即對(duì)任意的m,直線mx+22?my=2始終經(jīng)過定點(diǎn)1,12.
∴動(dòng)直線DE恒過一定點(diǎn)1,12.
【變式3-2】(2024高三·全國·專題練習(xí))已知拋物線C:x2=2py的焦點(diǎn)與橢圓C':x24+y2=1的上頂點(diǎn)重合,點(diǎn)A是直線l:x?2y?8=0上任意一點(diǎn),過點(diǎn)A作拋物線的兩條切線,切點(diǎn)分別為M、N.
(1)求拋物線C的方程.
(2)證明直線MN過定點(diǎn),并且求出定點(diǎn)坐標(biāo).
【解題思路】(1)根據(jù)橢圓的頂點(diǎn)計(jì)算求參得出拋物線方程;
(2)根據(jù)導(dǎo)數(shù)求出切線斜率再分別表示切線應(yīng)用同構(gòu)或待定系數(shù)法求解即可.
【解答過程】(1)由題意橢圓C':x24+y2=1的上頂點(diǎn)為0,1,
p2=1,∴p=2,∴C:x2=4y.
(2)法一(同構(gòu)法).
設(shè)點(diǎn)Mx1,y1,Nx2,y2,Aa,b.
由y=x24?y′=x2,∴直線AM的斜率為kAM=x12,∴l(xiāng)AM:y?y1=x12x?x1
即x1x=2y+y1
同理可得lAN:x2x=2y+y2
∵點(diǎn)A∈lAM,代入lAM得ax1=2y1+b
∵點(diǎn)A∈lAN,代入lAN得ax2=2y2+b
∴點(diǎn)M、N都滿足關(guān)系ax=2y+b=2y+2b
∴l(xiāng)MN:ax=2y+b=2y+2b①
又點(diǎn)A∈l,∴2b=a?8,代入①得ax=2y+a?8?ax?1?2y+8=0
故直線MN恒過定點(diǎn)1,4.
法二(配極原則).
設(shè)定點(diǎn)為Qx0,y0,由題目可知點(diǎn)A所在直線是點(diǎn)Q對(duì)應(yīng)的極線,∴由配極原則可得x0x=4y+y02
即x0x?2y?2y0=0
對(duì)比l:x?2y?8=0的系數(shù)可得x0=1?2y0=?8?x0=1y0=4
∴直線MN恒過定點(diǎn)1,4.
【變式3-3】(23-24高二下·內(nèi)蒙古通遼·期中)已知橢圓E:x2a2+y2b2=1a>b>0的長軸為雙曲線x24?y25=1的實(shí)軸,且離心率為12.
(1)求橢圓E的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)已知橢圓x2a2+y2b2=1a>b>0在其上一點(diǎn)Qx0,y0處的切線方程為xx0a2+yy0b2=1.過直線x=4上任意一點(diǎn)P作橢圓E的兩條切線,切點(diǎn)分別為A,B.M為橢圓的左頂點(diǎn).
①證明:直線AB過定點(diǎn);
②求△ABM面積的最大值.
【解題思路】(1)利用待定系數(shù)法求橢圓方程;
(2)①首先設(shè)出點(diǎn)A,B的坐標(biāo),求直線PA,PB的切線方程,代入點(diǎn)P的坐標(biāo),根據(jù)兩點(diǎn)確定直線方程;②根據(jù)①的結(jié)果,設(shè)直線AB的方程x=my+1,與橢圓方程聯(lián)立,利用坐標(biāo)表示△MAB的面積,再根據(jù)雙勾函數(shù)的性質(zhì)求最值.
【解答過程】(1)由條件可知a=2,
e=ca=12,則c=1,b=3
則橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為x24+y23=1.
(2)①設(shè)切點(diǎn)Ax1,y1,Bx2,y2,P(4,t),又橢圓E在點(diǎn)A處的切線方程為x1x4+y1y3=1,在點(diǎn)B處的切線方程x2x4+y2y3=1,
由條件,將P點(diǎn)坐標(biāo)代入直線PA的方程得x1+y1t3=1,代入直線PB的方程得x2+y2t3=1,
則A、B兩點(diǎn)都在直線x+yt3=1上,
則切點(diǎn)弦AB直線方程為x+yt3=1,
直線AB過定點(diǎn)1,0.
②M?2,0,設(shè)直線過定點(diǎn)為K1,0,
顯然直線AB不可能水平,故設(shè)直線AB方程為:x=my+1,
x=my+1x24+y23=1,
3m2+4y2+6my?9=0,
因?yàn)橹本€AB恒過橢圓內(nèi)點(diǎn),所以Δ>0恒成立,
y1+y2=?6m3m2+4,y1y2=?93m2+4,
S△MAB=12MK?y1?y2 =12×3×y1+y22?4y1y2
=32×?6m3m2+42?4×?93m2+4 =18m2+13m2+4,
令m2+1=n,(n≥1),
S△MAB=18n3n2+1=183n+1n,
當(dāng)n∈1,+∞,S△MAB為減函數(shù),
所以當(dāng)n=1時(shí),S△MAB最大值為92.
【題型4 與切點(diǎn)弦有關(guān)的面積問題】
【例4】(2024·江西新余·一模)過點(diǎn)P(2,-1)作拋物線x2=4y的兩條切線,切點(diǎn)分別為A,B,PA,PB分別交x軸于E,F(xiàn)兩點(diǎn),O為坐標(biāo)原點(diǎn),則△PEF與△OAB的面積之比為( )
A.32 B.33 C.12 D.34
【解題思路】由已知拋物線方程求導(dǎo)得y'=12x,設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),得出點(diǎn)A,B處的切線方程,求得點(diǎn)E x12,0,F(xiàn)x22,0,又由這兩條切線都過點(diǎn)P(2,-1),得2x1=2?1+y12x2=2?1+y2,得lAB過定點(diǎn)(0,1),得出面積的表示式,可得答案.
【解答過程】由x2=4y得y=14x2,求導(dǎo)得y'=12x,設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),
則點(diǎn)A,B處的切線方程為y?y1=12x1x?x1,y?y2=12x2x?x2,
即x1x=2(y+y1),x2x=2(y+y2),所以E2y1x1,0,F(xiàn)2y2x2,0,即Ex12,0,F(xiàn)x22,0,
因?yàn)檫@兩條切線都過點(diǎn)P(2,-1),則2x1=2?1+y12x2=2?1+y2,
所以lAB:x=-1+y,即lAB過定點(diǎn)(0,1),
則S△PEFS△OAB=12×1×x12?x2212×1×x1?x2=12.
故選:C.
【變式4-1】(2024·湖北·模擬預(yù)測(cè))拋物線Γ:x2=2y上有四點(diǎn)A,B,C,D,直線AC,BD交于點(diǎn)P,且PC=λPA,PD=λPB00,
故x1+x2=4k,x1x2=?4m,
因此P2k,?m,由于點(diǎn)P2k,?m在橢圓C1上,故4k23+m24=1.
又AB=1+k2?x1?x2=1+k216k2+16m,
點(diǎn)P到直線AB的距離d=2k2+2m1+k2,
故S△PAB=12AB×d=4k2+m×k2+m=4k2+m32.
令t=k2+m,又4k23+m24=1,
故t=34?316m2+m=?316m?832+2512,其中00,∴y1+y2=2m,y1y2=?2n.
∵y2=2x,則y=±2x,∴y′=±12x=1y,
∴切線l1的方程為y=1y1x?x1+y1=1y1x+y12,
同理,切線l2的方程為y=1y2x+y22,
聯(lián)立兩直線方程y=1y1x+y12y=1y2x+y22,解得x=y1y22=?ny=y1+y22=m,即D?n,m,
則點(diǎn)D到直線AB的距離為d=m2+2n1+m2,
由AB=1+m2y1+y22?4y1y2=1+m24m2+8n=4,
化簡得:m2+2n=41+m2,
∴S△ABD=12ABd=12×4×m2+2n1+m2=81+m21+m2≤8,當(dāng)且僅當(dāng)m=0時(shí)取等號(hào),
∴△ABD面積的最大值為8.
(ii)若直線AB過點(diǎn)1,0,由(i),可以設(shè)直線AB的方程為x=my+1,
∴y1+y2=2m,y1y2=?2.
∴直線l3的方程為y=?y1x+x1y1+y1=?y1x+y132+y1,
同理,直線l4的方程為y=?y2x+y232+y2.
聯(lián)立兩直線方程y=?y1x+y132+y1y=?y2x+y232+y2,解得x=y12+y22+y1y22+1y=?y1y2y1+y22,
整理后可得x=2m2+2,y=2m,消去m得:y2=2x?4,
∴點(diǎn)M的軌跡方程為y2=2x?4.
【題型5 與切點(diǎn)弦有關(guān)的定值問題】
【例5】(2024·河北·三模)已知橢圓C:x2a2+y2b2=1a>b>0的離心率為33,0,2是橢圓的短軸的一個(gè)頂點(diǎn).
(1)求橢圓C的方程.
(2)設(shè)圓O:x2+y2=a2+b2,過圓O上一動(dòng)點(diǎn)P作橢圓C的兩條切線,切點(diǎn)分別為A,B.設(shè)兩切線的斜率均存在,分別為k1,k2,問:k1k2是否為定值?若不是,說明理由;若是,求出定值.
【解題思路】(1)根據(jù)離心率和0,2得到方程,求出b,a,得到橢圓方程;
(2)設(shè)Pm,n,先得到m2≠3,m2+n2=5,設(shè)過點(diǎn)Pm,n與橢圓相切的直線為y?n=kx?m,聯(lián)立橢圓方程,由Δ=0得到m2?3k2?2mnk+n2?2=0,由兩根之積得到k1k2=n2?2m2?3=?1
【解答過程】(1)由題意得b=2,ca=33,又a2=b2+c2,
解得c=1,a=3,故橢圓方程為x23+y22=1;
(2)是,k1k2=?1,理由如下:
設(shè)Pm,n,當(dāng)m2=3時(shí),此時(shí)兩切線中的一條切線斜率不存在,舍去,
故m2≠3,m2+n2=a2+b2=3+2=5,
設(shè)過點(diǎn)Pm,n與橢圓相切的直線為y?n=kx?m,
與x23+y22=1聯(lián)立得2+3k2x2?6k2m?6nkx+3k2m2?6nkm+3n2?6=0,
由Δ=0得,6k2m?6nk2?42+3k23k2m2?6nkm+3n2?6=0,
整理得m2?3k2?2mnk+n2?2=0,
過點(diǎn)Pm,n與橢圓相切的兩直線斜率分別為k1,k2,
所以k1k2=n2?2m2?3=3?m23?m2=?1
【變式5-1】(23-24高三上·浙江·期中)已知雙曲線E:y2a2?x2b2=1(a>0,b>0)過點(diǎn)Q3,2,且離心率為2,F(xiàn)2,F(xiàn)1為雙曲線E的上、下焦點(diǎn),雙曲線E在點(diǎn)Q處的切線l與圓F2:x2+y?c2=10(c=a2+b2)交于A,B兩點(diǎn).
(1)求△F1AB的面積;
(2)點(diǎn)P為圓F2上一動(dòng)點(diǎn),過P能作雙曲線E的兩條切線,設(shè)切點(diǎn)分別為M,N,記直線MF1和NF1的斜率分別為k1,k2,求證:k1k2為定值.
【解題思路】(1)先求切線方程,再結(jié)合直線與圓的位置關(guān)系可求得△F1AB的面積;
(2)先求切線方程,找出M,N兩點(diǎn)坐標(biāo)的關(guān)系式,再利用韋達(dá)定理化簡可得.
【解答過程】(1)

∵4a2?9b2=1ca=2c2=a2+b2,∴a2=1b2=3c=2,∴y2?x23=1
設(shè)過曲線上一點(diǎn)的切線的方程為:y=kx+t,
由y2?x23=1y=kx+t可得3k2?1x2+6ktx+3t2?3=0,
則Δ=6kt2?43k2?13t2?3=0,即3k2+t2?1=0.
又因?yàn)榍悬c(diǎn)為Q,所以2=3k+t,所以解得k=t=12,
則過點(diǎn)Q的切線l的方程為:2y?x=1.
設(shè)Ax1,y1,Bx2,y2,
∴l(xiāng)交y軸于點(diǎn)H0,12,聯(lián)立直線l與圓F2的方程2y?x=1x2+y?22=10
消y得5x2?6x?31=0,∴x1+x2=65,x1x2=?315.
∴x1?x2=x1+x22?4x1x2=3625+1245=4415,
∴S△F1AB=12F1H?x1?x2=1212+2?4415=41.
(2)

設(shè)Px0,y0,Mx3,y3,Nx4,y4,則x02+y0?22=10
設(shè)過點(diǎn)Mx3,y3的雙曲線的切線方程為:y=kx+t,
由(1)可知3k2+t2?1=0,
又因?yàn)閥3=kx3+t,則3k2+y3?kx32?1=0,即3+x32k2?2x3y3k+y32?1=0(*)
而y32?x323=1,所以3+x32=3y32,y32?1=x323,
則(*)式可化為9y32k2?6x3y3k+x32=0,即3y3k?x32=0
可得k=x33y3,t=y3?kx3=1y3,則切線方程為y=x33y3x+1y3,
整理可得過點(diǎn)M的雙曲線的切線方程為y3y?x3x3=1.
同理可得過點(diǎn)N的雙曲線的切線方程為y4y?x4x3=1.
又兩切線均過點(diǎn)Px0,y0,則y3y0?x3x03=1y4y0?x4x03=1,
因此,直線MN的方程為y0y?x0x3=1
聯(lián)立直線MN與雙曲線E的方程y0y?x0x3=1y2?x23=1,
消y可得x02?3y02x2+6x0x+9?9y02=0,故x3+x4=?6x0x02?3y02x3?x4=9?9y02x02?3y02
所以y3+2y4+2=x03y0x3+1y0+2x03y0x4+1y0+2
=x029y02x3x4+x03y0?1+2y0y0x3+x4+1+2y0y02=3x02?4y02?4y0?1x02?3y02
因?yàn)閤02+y0?22=10,則x02=10?y0?22,則x02?4y02?4y0?1=5?5y02
所以k1k2=y3+2x3?y4+2x4=35?5y02x02?3y02?x02?3y0291?y02=53.
【變式5-2】(2024·四川成都·模擬預(yù)測(cè))已知拋物線E:x2=2py(p>1)的焦點(diǎn)為F,過點(diǎn)P1,?1作拋物線E的兩條切線,切點(diǎn)分別為M,N,FM+FN=5.
(1)求拋物線E的方程;
(2)過點(diǎn)P作兩條傾斜角互補(bǔ)的直線l1,l2,直線l1交拋物線E于A,B兩點(diǎn),直線l2交拋物線E于C,D兩點(diǎn),連接AD,BC,AC,BD,設(shè)AC,AB,BD的斜率分別為kAC,kAB,kBD,問:kACkAB+kBDkAB是否為定值?若是,求出定值;若不是,說明理由.
【解題思路】(1)先設(shè)點(diǎn)Mx1,x122p,Nx2,x222p,然后求出切線解析式,根據(jù)FM+FN=5即可求出結(jié)果.
(2)設(shè)直線l1的方程y+1=kx?1,通過和拋物線聯(lián)立求出韋達(dá)定理,同理求出l2和拋物線聯(lián)立的韋達(dá)定理,然后代入kACkAB+kBDkAB即可.
【解答過程】(1)設(shè)切點(diǎn)Mx1,x122p,Nx2,x222p,則在點(diǎn)M處切線斜率為y'=x1p,
所以以M為切點(diǎn)的切線方程為y?x122p=x1px?x1.
因?yàn)榍芯€過點(diǎn)P1,?1,所以x12?2x1?2p=0,同理x22?2x2?2p=0,
所以x1,x2是方程x2?2x?2p=0的兩個(gè)根,則x1+x2=2,x1x2=?2p.
又因?yàn)镕M+FN=x122p+p2+x222p+p2=x1+x22?2x1x22p+p=5,
所以p2?3p+2=0,即p?1p?2=0.
又因?yàn)閜>1,所以p=2,
所以拋物線E的方程為x2=4y.
(2)
由題意,l1,l2斜率都存在且不為0,設(shè)直線l1的方程為y+1=kx?1.
聯(lián)立直線l1和拋物線E的方程,得y=kx?k+1,x2=4y,,所以x2?4kx+4k+1=0.
設(shè)AxA,yA,BxB,yB,CxC,yC,DxD,yD,則xA+xB=4k,同理xC+xD=?4k,
所以kAC+kBD=yC?yAxC?xA+yD?yBxD?xB =xC24?xA24xC?xA+xD24?xB24xD?xB =xC+xA4+xD+xB4 =xA+xB+xC+xD4 =0,
所以kACkAB+kBDkAB=kAC+kBD?kAB=0,
所以kACkAB+kBDkAB等于定值0.
【變式5-3】(2024高三·全國·專題練習(xí))已知圓C:x2+y2=r2有以下性質(zhì):①過圓C上一點(diǎn)Mx0,y0的圓的切線方程是x0x+y0y=r2.②若Mx0,y0為圓C外一點(diǎn),過M作圓C的兩條切線,切點(diǎn)分別為A,B,則直線AB的方程為x0x+y0y=r2;③若不在坐標(biāo)軸上的點(diǎn)Mx0,y0為圓C外一點(diǎn),過M作圓C的兩條切線,切點(diǎn)分別為A,B,則OM垂直AB,即kAB?kOM=?1,且OM平分線段AB.
(1)類比上述有關(guān)結(jié)論,猜想過橢圓C′:x2a2+y2b2=1(a>b>0)上一點(diǎn)Mx0,y0的切線方程(不要求證明);
(2)過橢圓C′:x2a2+y2b2=1(a>b>0)外一點(diǎn)Mx0,y0作兩直線,與橢圓相切于A、B兩點(diǎn),求過A,B兩點(diǎn)的直線方程;
(3)若過橢圓C′:x2a2+y2b2=1(a>b>0)外一點(diǎn)Mx0,y0(M不在坐標(biāo)軸上)作兩直線,與橢圓相切與A,B兩點(diǎn),求證:kAB?kOM為定值,且OM平分線段AB.
【解題思路】(1)類比可得過橢圓上一點(diǎn)Mx0,y0的切線方程為x0xa2+y0yb2=1;
(2)由兩切線都過M,過A,B兩點(diǎn)確定一條直線可得,過AB的直線方程為x0xa2+y0yb2=1;
(3)由(2)所得過AB的直線方程,可得kAB=?b2x0a2y0,kOM=y0x0,則kAB?kOM=?b2a2,將Ax1,y1,Bx2,y2代入橢圓方程,作差可得x1+x2x1?x2a2+y1+y2y1?y2b2=0,設(shè)AB的中點(diǎn)為Nm,n,可得kON=kOM,則OM過AB的中點(diǎn),即OM平分線段AB.
【解答過程】(1)過橢圓C′:x2a2+y2b2=1(a>b>0)上一點(diǎn)Mx0,y0的切線方程為x0xa2+y0yb2=1.
(2)過橢圓C′:x2a2+y2b2=1(a>b>0)外一點(diǎn)Mx0,y0作兩直線,
與橢圓相切于A,B兩點(diǎn),設(shè)Ax1,y1,Bx2,y2,
由(1)的結(jié)論可得A處的切線方程為x1xa2+y1yb2=1,B處的切線方程為x2xa2+y2yb2=1,
又兩切線都過M,可得x1x0a2+y1y0b2=1,x2x0a2+y2y0b2=1,
由過A,B兩點(diǎn)確定一條直線可得,過AB的直線方程為x0xa2+y0yb2=1.
(3)由(2)可得過AB的直線方程為x0xa2+y0yb2=1,
可得kAB=?b2x0a2y0,kOM=y0x0,則kAB?kOM=?b2a2;
由A,B都在橢圓上,
可得x12a2+y12b2=1,x22a2+y22b2=1,
相減可得x1+x2x1?x2a2+y1+y2y1?y2b2=0,
設(shè)AB的中點(diǎn)為Nm,n,可得x1+x2=2m,y1+y2=2n,
則kAB=y1?y2x1?x2=?b2ma2n,又kAB=?b2x0a2y0,kOM=y0x0,
則得kON=kOM,
則OM過AB的中點(diǎn),即OM平分線段AB.
【題型6 與切點(diǎn)弦有關(guān)的最值(范圍)問題】
【例6】(2024·浙江·模擬預(yù)測(cè))記橢圓C:x2+2y2=1的左右焦點(diǎn)為F1,F(xiàn)2,過F2的直線l交橢圓于A,B,A,B處的切線交于點(diǎn)P,設(shè)△F1F2P的垂心為H,則PH的最小值是( )
A.2B.3C.5D.6
【解題思路】先根據(jù)題意,得到F1?22,0,F(xiàn)222,0,設(shè)直線l的方程為y=kx?22,Ax1,y1,Bx2,y2,求出在點(diǎn)A,B處的切線方程,聯(lián)立切線方程,得出點(diǎn)P2,?22k,根據(jù)題意,得到PH⊥x軸,得出H的橫坐標(biāo)為2,再由F1H⊥PF2求出H的縱坐標(biāo)為yH=322k,得出PH=322k+22k,結(jié)合基本不等式,即可得出結(jié)果.
【解答過程】橢圓x2+2y2=1的左右焦點(diǎn)為F1?22,0,F(xiàn)222,0,
由題意,易知直線l的斜率存在,(若斜率不存在,則F1,F2,P三點(diǎn)共線,不能構(gòu)成三角形),設(shè)直線l的方程為y=kx?22,Ax1,y1,Bx2,y2,
對(duì)x2+2y2=1兩邊同時(shí)求關(guān)于x的導(dǎo)數(shù),得2x+4yy′=0,則y′=?x2y,
則橢圓在點(diǎn)Ax1,y1處的切線斜率為k1=?x12y1,
則橢圓在點(diǎn)Ax1,y1處的切線方程為y?y1=?x12y1x?x1,
即x1x+2y1y=x12+2y12,即x1x+2y1y=1;
同理,橢圓在點(diǎn)Bx2,y2處的切線方程為x2x+2y2y=1,
由x1x+2y1y=1x2x+2y2y=1得x1y2x+2y1y2y=y2x2y1x+2y1y2y=y1,
則x=y2?y1x1y2?x2y1=kx2?x1x1kx2?22k?x2kx1?22k=2,
所以y=1?2x12y1=1?2x12kx1?22=?22k,即P2,?22k k≠0;
又△F1F2P的垂心為H,則PH⊥F1F2,F(xiàn)1H⊥PF2,
即PH⊥x軸,則H的橫坐標(biāo)也為2,記H的縱坐標(biāo)為yH,
由F1H⊥PF2得kF1H?kPF2=?1,所以yH2+22??22k2?22=?1,則yH=322k,
因此PH=yH?yP=322k+22k,
因?yàn)閘過點(diǎn)F2,所以直線l與橢圓必有兩個(gè)交點(diǎn),故k∈R且k≠0,
則PH=322k+22k=322k+22k≥2322k?22k=6,
當(dāng)且僅當(dāng)322k=22k,即k=±33時(shí),等號(hào)成立.
故選:D.
【變式6-1】(23-24高二下·福建泉州·期末)已知拋物線Γ:y=14x2的焦點(diǎn)為F,過F的直線l交Γ于點(diǎn)A,B,分別在點(diǎn)A,B處作Γ的兩條切線,兩條切線交于點(diǎn)P,則1PA2+1PB2的取值范圍是( )
A.0,1B.0,12C.0,14D.14,12
【解題思路】設(shè)直線l的方程為y=kx+1,Ax1,y1,Bx2,y2,與拋物線聯(lián)立可得x1+x2=4k,x1x2=?4,再利用求曲線上一點(diǎn)的切線方程得過A,B與Γ相切的直線方程,再利用兩條直線的交點(diǎn)坐標(biāo)得P2k,?1,再利用兩點(diǎn)間的距離公式計(jì)算得結(jié)論.
【解答過程】顯然直線l的斜率存在,因此設(shè)直線的方程為y=kx+1,Ax1,y1,Bx2,y2,
由y=kx+1x2=4y得x2?4kx?4=0,因此Δ=?4k2+16=16k2+16>0,
故x1+x2=4k,x1x2=?4.
因?yàn)閥′=x2,所以過A,B與Γ相切的直線方程分別為:y=x1x2?x124、y=x2x2?x224,
因此由y=x1x2?x124y=x2x2?x224得x=x1+x22=2k,y=x1x24=?1,即P2k,?1,
所以1PA2+1PB2=1x1?2k2+kx1+22+1x2?2k2+kx2+22
=1k2+1x12+4+1k2+1x22+4
=x12+x22+8k2+1x12+4x22+4 =x1+x22?2x1x2+8k2+1x12x22+4x12+x22+16
=16k2+1664k2+12=14k2+1.
因?yàn)閗∈R,所以4k2+1≥4,因此00)交于A,B兩點(diǎn),拋物線在點(diǎn)A處的切線為l1,在B點(diǎn)處的切線為l2,直線l1與直線l2交于點(diǎn)M,當(dāng)直線l的傾斜角為450時(shí),|AB|=46.
(1)求拋物線C的方程;
(2)設(shè)線段AB的中點(diǎn)為N,求|AB||MN|的取值范圍.
【解題思路】(1)聯(lián)立直線與拋物線方程得韋達(dá)定理,根據(jù)弦長公式即可求解p=2,
(2)根據(jù)中點(diǎn)坐標(biāo)公式可得N(2k,2k2+2),進(jìn)而利用導(dǎo)數(shù)求解斜率,根據(jù)點(diǎn)斜式求解切線方程,即可聯(lián)立兩直線方程得M(2k,?2),根據(jù)弦長公式求解|AB|=4(1+k2)(1+2k2),即可代入化簡求解.
【解答過程】(1)當(dāng)l的斜率為450時(shí),則l:y=x+2,不妨設(shè)Ax1,y1,Bx2,y2,
由y=x+2x2=2py可得,x2?2px?4p=0,所以x1+x2=2p,x1x2=?4p,
∴ AB=x1?x22+y1?y22=2x1?x2=2×x1+x22?4x1x2=8p2+32p=46,
即p2+4p?12=0,因?yàn)閜>0,解得:p=2.
從而拋物線C的方程為x2=4y
(2)由題意可知直線l有斜率,
設(shè)直線l:y=kx+2,Ax1,y1,Bx2,y2,
由y=kx+2x2=4y可得,x2?4kx?8=0,則Δ=16k2+32>0
所以x1+x2=4k,x1x2=?8,
于是xN=x1+x22=2k,yN=2k2+2,即N(2k,2k2+2)
而|AB|=1+k2|x1?x2|=1+k2(x1+x2)2?4x1x2=4(1+k2)(1+2k2)
由C:x2=4y,則y′=x2,
于是拋物線C在點(diǎn)A處的切線l1的方程為y?14x12=12x1(x?x1)
即y=12x1x?14x12?
同理可得,在點(diǎn)B處的切線l2的方程為y=12x2x?14x22?
聯(lián)立l1與l2的方程,解得y=x1+x22=2ky=14x1x2=?2,于是M(2k,?2) 則|MN|=2k2+4
從而|AB||MN|=4(1+k2)(1+2k2)2k2+4=21+k2k2+2=21?1k2+2∈[2,2),
所以,|AB||MN|的取值范圍是[2,2).
【變式6-3】(2024·浙江杭州·模擬預(yù)測(cè))已知?jiǎng)訄AM與圓C1:x+12+y2=49和圓C2:x?12+y2=1都內(nèi)切,記動(dòng)圓圓心M的軌跡為Γ.
(1)求Γ的方程;
(2)已知圓錐曲線具有如下性質(zhì):若圓錐曲線的方程為Ax2+2Bxy+Cy2+2Dx+2Ey+F=0,則曲線上一點(diǎn)x0,y0處的切線方程為:Ax0x+Bx0y+y0x+Cy0y+Dx0+x+Ey0+y+F=0.試運(yùn)用該性質(zhì)解決以下問題:點(diǎn)P為直線x=9上一點(diǎn)(P不在x軸上),過點(diǎn)P作Γ的兩條切線PA1,PA2,切點(diǎn)分別為A1,A2.
(?。┳C明:A1A2⊥PC2;
(ⅱ)點(diǎn)A1關(guān)于x軸的對(duì)稱點(diǎn)為A′1,直線A′1A2交x軸于點(diǎn)N,直線PC2交曲線Γ于G,H兩點(diǎn).記△GC2N,△HC2N的面積分別為S1,S2,求S1?S2的取值范圍.
【解題思路】(1)根據(jù)橢圓的幾何定義求解動(dòng)點(diǎn)的軌跡方程;
(2)(i)根據(jù)題意中的性質(zhì)求解出兩條切線方程,代入點(diǎn)P坐標(biāo)后,得出直線A1A2的方程,從而算出斜率,再去判斷與另一直線是否垂直;
(ii)聯(lián)立直線A1A2的方程與橢圓Γ的方程,由韋達(dá)定理得出y1+y2,y1y2,進(jìn)而求解出直線A′1A2與x軸的交點(diǎn)N的坐標(biāo),再用垂直關(guān)系又去設(shè)出直線PC2的方程與橢圓Γ的方程聯(lián)立,再用坐標(biāo)去表示出|S1?S2|,最后可由基本不等式得出結(jié)果.
【解答過程】(1)設(shè)動(dòng)圓M的半徑為r,由題意得圓C1和圓C2的半徑分別為7,1,
因?yàn)镸與C1,C2都內(nèi)切,
所以MC1=7?r,MC2=r?1,
所以MC1+MC2=7?r+r?1=6,
又C1?1,0,C21,0,故C2C1=2b>0,
則2a=6,2c=2,所以b2=a2?c2=9?1=8,
故Γ的方程為:x29+y28=1
(2)
(i)證明:設(shè)A1x1,y1,A2x2,y2,P9,tt≠0,
由題意中的性質(zhì)可得,切線PA1方程為xx19+yy18=1,
切線PA2方程為xx29+yy28=1,
因?yàn)閮蓷l切線都經(jīng)過點(diǎn)P9,t,所以x1+ty18=1,x2+ty28=1,
故直線A1A2的方程為:x+ty8=1,可得直線A1A2的斜率為:kA1A2=?8t
而直線PC2的斜率為:kPC2=t9?1=t8,
因?yàn)閗PC2?kA1A2=t8??8t=?1,所以A1A2⊥PC2;

(ii)由直線A1A2的方程為:x+ty8=1,可改設(shè)直線A1A2的方程為:x=my+1m≠0,
聯(lián)立x=my+18x2+9y2=72,整理得8m2+9y2+16my?64=0,
由韋達(dá)定理得y1+y2=?16m8m2+9y1y2=?648m2+9,
又A′1x1,?y1,所以直線A′1A2的方程為y+y1=y2+y1x2?x1x?x1,
令y=0得,
xN=y1x2?x1y2+y1+x1=y1x2+y2x1y2+y1=y1my2+1+y2my1+1y2+y1
=2my1y2+y1+y2y2+y1=1+2my1y2y2+y1=1+2m?648m2+9?16m8m2+9=1+8=9,
所以直線A′1A2經(jīng)過定點(diǎn)N9,0,又C21,0,
再由A1A2⊥PC2,可設(shè)直線PC2的方程為:y=?mx?1,
再聯(lián)立y=?mx?18x2+9y2=72,整理得8m2+9y2?16my?64=0,
設(shè)Gx3,y3,Hx4,y4,則由韋達(dá)定理得y3+y4=16m8m2+9=16m8+9m2y3y4=?648m2+9=?64m28+9m20的焦點(diǎn)為F,過點(diǎn)P3,?2作C的兩條切線,切點(diǎn)為A,B,且Q為C上一動(dòng)點(diǎn),若QF+PQ的最小值為5,則△PAB的面積為( )
A.75B.1252C.752D.1254
【解題思路】根據(jù)拋物線定義得到p=4,再利用導(dǎo)數(shù)得到切點(diǎn)弦所在直線方程,再求出直線AB的長和點(diǎn)P到直線AB的距離,最后利用三角形面積公式即可.
【解答過程】當(dāng)F,Q,P三點(diǎn)共線時(shí),QF+PQ取得最小值,且QF+PQmin=FP=5,
所以|FP|=9+(p2+2)2=5,解得p=4,所以C:x2=8y.
由y=18x2,得y′=14x.
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),則曲線y=18x2在x=x1處的切線方程為y?18x12=14x1?(x?x1),
即y=14x1x?y1.因?yàn)榍芯€過點(diǎn)P(3,?2),所以?2=34x1?y1.
同理可得2=34x2?y2,所以直線AB的方程為?2=34x?y,即3x?4y+8=0.
聯(lián)立方程組3x?4y+8=0,x2=8y,得2y2?17y+8=0,Δ=172?64=225>0,則y1+y2=172.
因?yàn)橹本€AB過焦點(diǎn)F,所以AB=y1+y2+4=252,
點(diǎn)P到直線3x?4y+8=0的距離d=|3×3?4×(?2)+8|5=5,
所以S△PΛB=12|AB|?d=1254.
故選:D.
6.(2024·河北·模擬預(yù)測(cè))過橢圓C:x24+y23=1上的點(diǎn)Ax1,y1,Bx2,y2分別作C的切線,若兩切線的交點(diǎn)恰好在直線l:x=4上,則y1?y2的最小值為( )
A.?32B.?94C.-9D.94
【解題思路】利用橢圓的切點(diǎn)弦方程得直線AB的方程為x+ty3=1,聯(lián)立橢圓方程利用韋達(dá)定理計(jì)算即可.
【解答過程】先證橢圓的切線方程:對(duì)于x2a2+y2b2=1上一點(diǎn)Pm,n,過P點(diǎn)的切線方程為mxa2+nyb2=1,
證明:當(dāng)該切線存在斜率時(shí),不妨設(shè)其方程為y=kx+t,與橢圓方程聯(lián)立可得:
a2k2+b2x2+2a2ktx+a2t2?a2b2=0,
則Δ=2a2kt2?4a2k2+b2a2t2?a2b2=0?a2k2+b2?t2=0,m=?a2kt
代入切線方程得n=b2t,
于是k=?tma2=?ma2?b2n=?b2a2?mn,從而切線方程為y=?b2a2?mnx+b2n,
整理得:mxa2+nyb2=1
由橢圓方程x24+y23=1,知a2=4,b2=3,所以c2=1.
設(shè)兩切線交點(diǎn)P4,t,易得切線PA的方程為x1x4+y1y3=1,
切線PB的方程為x2x4+y2y3=1.
由于點(diǎn)P在切線PA、PB上,
則x1=ty13=1x2+ty23=1,故直線AB的方程為x+ty3=1,
聯(lián)立方程x24+y23=1x+ty3=1,消去x得t2+12y2?6ty?27=0,顯然Δ>0,
由韋達(dá)定理得y1?y2=?27t2+12≥?2712=?94.
即y1?y2的最小值為?94.
故選:B.
7.(2024·山東·模擬預(yù)測(cè))已知拋物線C:x2=4y,過直線l:x+2y=4上的動(dòng)點(diǎn)P可作C的兩條切線,記切點(diǎn)為A,B,則直線AB( )
A.斜率為2B.斜率為±2C.恒過點(diǎn)0,?2D.恒過點(diǎn)?1,?2
【解題思路】設(shè)Ax1,y1,Bx2,y2,求導(dǎo),根據(jù)導(dǎo)函數(shù)幾何意義得到切線方程,設(shè)P4?2n,n,將其代入兩切線方程,得到直線AB的方程為y+n=2?nx,得到過定點(diǎn)?1,?2.
【解答過程】設(shè)Ax1,y1,Bx2,y2,則x12=4y1,x22=4y2,
由于y′=12x,故過點(diǎn)Ax1,y1的切線方程為y?y1=12x1x?x1,
即y?y1=12x1x?12x12=12x1x?2y1,即y+y1=12x1x,
同理可得過點(diǎn)B的切線方程為y+y2=12x2x,
設(shè)P4?2n,n,過點(diǎn)Ax1,y1,Bx2,y2的兩切線交于點(diǎn)P4?2n,n,
故n+y1=12x14?2n,整理得y1+n=2?nx1,
同理n+y2=12x24?2n,整理得y2+n=2?nx2,
故直線AB的方程為y+n=2?nx,
斜率不為定值,AB錯(cuò)誤,當(dāng)x=?1時(shí),y=?2,恒過點(diǎn)?1,?2,C錯(cuò)誤,D正確.
故選:D.
8.(2024·全國·模擬預(yù)測(cè))拋物線E:y2=x的焦點(diǎn)為F,P為其準(zhǔn)線上任意一點(diǎn),過點(diǎn)P作E的兩條切線,切點(diǎn)為A,B(點(diǎn)A與P在拋物線同側(cè)),則PA·PF+PA·PB的最小值為( )
A.1B.2C.3D.14
【解題思路】根據(jù)過點(diǎn)P的直線與拋物線相切,得到PA⊥PB,利用拋物線對(duì)稱性設(shè)不妨設(shè)切點(diǎn)為A在第一象限,然后利用導(dǎo)函數(shù)求切線斜率,進(jìn)而求出直線方程,得P?14,x02?18x0,得PA?PF+PA?PB=PA?PF=12x0+14+x02+18x018x0?x02,最后利用基本不等式求最值.
【解答過程】

由y2=x,可知拋物線焦點(diǎn)F14,0,準(zhǔn)線方程為x=?14,
因?yàn)镻為其準(zhǔn)線上任意一點(diǎn),設(shè)P?14,tt>0,
設(shè)過點(diǎn)P且與拋物線相切的直線為:y?t=kx+14,①
由y?t=kx+14y2=x得:4ky2?4y+k+4t=0,
所以Δ=16?4×4kk+4t=0,整理得,k2+4kt?1=0,②
所以kPA,kPB是方程②的兩根,
所以kPA?kPB=?1,故PA⊥PB,
所以PA?PB=0,
利用拋物線對(duì)稱性,不妨設(shè)切點(diǎn)為A在第一象限,坐標(biāo)為Ax0,x0x0>0,
由y2=x得y=x,所以y′=12x,
所以直線PA的斜率kPA=12x0,
代入①可得切線PA的方程為:y?t=12x0x+14,
又因?yàn)辄c(diǎn)Ax0,x0在直線PA上,
所以x0?t=12x0x0+14,所以t=x02?18x0,
所以點(diǎn)P的坐標(biāo)為P?14,x02?18x0,
所以PA=x0+14,x02+18x0,PF=12,18x0?x02,
所以PA?PF+PA?PB=PA?PF=12x0+14+x02+18x018x0?x02
=x02+18+164x0?x04=x04+164x0+18≥2x04?164x0+18=18+18=14.
當(dāng)且僅當(dāng)x04=164x0,即x0=14時(shí)等號(hào)成立,所以PA·PF+PA·PB的最小值為14.
故選:D.
二、多選題
9.(23-24高二上·山西呂梁·期中)已知雙曲線E過點(diǎn)?2,32且與雙曲線x24?y29=1共漸近線,直線l與雙曲線E交于A,B兩點(diǎn),分別過點(diǎn)A,B且與雙曲線E相切的兩條直線交于點(diǎn)P,則下列結(jié)論正確的是( )
A.雙曲線E的標(biāo)準(zhǔn)方程是x28?y218=1
B.若AB的中點(diǎn)為1,4,則直線l的方程為9x?16y+55=0
C.若點(diǎn)A的坐標(biāo)為x1,y1,則直線AP的方程為9x1x?4y1y+36=0
D.若點(diǎn)P在直線3x?4y+6=0上運(yùn)動(dòng),則直線l恒過點(diǎn)3,6
【解題思路】A選項(xiàng),根據(jù)兩雙曲線共漸近線設(shè)出雙曲線方程,代入點(diǎn)?2,32運(yùn)算得解判斷;B選項(xiàng),運(yùn)用點(diǎn)差法求得直線l的斜率,即可得出直線方程可判斷;C選項(xiàng),設(shè)PA:y=kx?x1+y1,將直線代入雙曲線E方程,由Δ=0,解得斜代回可得直線AP的方程;D選項(xiàng),設(shè)出點(diǎn)Bx2,y2,類比C選項(xiàng),求出直線PB的方程,設(shè)出點(diǎn)Pa,34a+32代入直線AP,PB的方程比較可得直線l的方程,從而得解.
【解答過程】因?yàn)殡p曲線E與雙曲線x24?y29=1共漸近線,
所以可設(shè)雙曲線E的方程為x24?y29=λ,又雙曲線E過點(diǎn)?2,32,
所以(?2)24?(32)29=λ,即λ=?1,所以雙曲線E的標(biāo)準(zhǔn)方程是y29?x24=1,故A錯(cuò)誤;
設(shè)Ax1,y1,Bx2,y2,由A,B在雙曲線E上,得y129?x124=1,y229?x224=1,兩式相減,
得y12?y229?x12?x224=0,即y1?y2y1+y29?x1?x2x1+x24=0,
又AB的中點(diǎn)為1,4,所以x1+x2=2,y1+y2=8,所以kAB=y1?y2x1?x2=916,
直線l的方程為y?4=916x?1,即9x?16y+55=0,故B正確;
設(shè)直線PA:y=kx?x1+y1,代入曲線E的方程得,4k2?9x2+8ky1?8k2x1x+4k2+9x12?8kx1y1=0,令Δ=0,得
x12+4k2?2kx1y1+y12?9=0,解得k=9x14y1,則切線方程為9x1x?4y1y+36=0,
即直線AP的方程為9x1x?4y1y+36=0,故C正確;
設(shè)Bx2,y2,由選項(xiàng)C同理可得直線BP的方程為9x2x?4y2y+36=0,由點(diǎn)P在直線3x?4y+6=0上運(yùn)動(dòng),可設(shè)Pa,34a+32,
因?yàn)辄c(diǎn)P在AP與BP上,所以9ax1?3a+6y1+36=09ax2?3a+6y2+36=0,因此直線l的方程為9ax?3a+6y+36=0,
即9x?3ya+36?6y=0,令9x?3y=036?6y=0,解得x=2y=6,
所以直線l恒過點(diǎn)2,6,故D錯(cuò)誤.
故選:BC.
10.(23-24高三上·山西運(yùn)城·期末)已知拋物線x2=2pyp>0的焦點(diǎn)為F,過點(diǎn)F的直線l與拋物線交于A、B兩點(diǎn),與其準(zhǔn)線交于點(diǎn)D,F(xiàn)為AD的中點(diǎn),且AF=6,點(diǎn)M是拋物線上BA間不同于其頂點(diǎn)的任意一點(diǎn),拋物線的準(zhǔn)線與y軸交于點(diǎn)N,拋物線在A、B兩點(diǎn)處的切線交于點(diǎn)T,則下列說法正確的是( )
A.拋物線焦點(diǎn)F的坐標(biāo)為0,3
B.過點(diǎn)N作拋物線的切線,則切點(diǎn)坐標(biāo)為±32,34
C.在△FMN中,若MN=tMF,t∈R,則t的最大值為2
D.TF2=AF?BF
【解題思路】設(shè)點(diǎn)Dt,?p2,可得出點(diǎn)A的坐標(biāo),利用拋物線的定義可求得p的值,可判斷A選項(xiàng);設(shè)切線方程為y=kx?32,將切線方程與拋物線方程聯(lián)立,由判別式為零求出k的值,可求得切點(diǎn)的坐標(biāo),可判斷B選項(xiàng);利用拋物線的定義結(jié)合B選項(xiàng)可判斷C選項(xiàng);證明出AT⊥BT,F(xiàn)T⊥AB,結(jié)合直角三角形的幾何性質(zhì)可判斷D選項(xiàng).
【解答過程】對(duì)于A選項(xiàng),拋物線x2=2pyp>0的焦點(diǎn)為F0,p2,準(zhǔn)線方程為y=?p2,
設(shè)點(diǎn)Dt,?p2,因?yàn)镕為線段AD的中點(diǎn),則A?t,3p2,
由拋物線的定義可得AF=3p2+p2=2p=6,解得p=3,則F0,32,A錯(cuò);
對(duì)于B選項(xiàng),由A選項(xiàng)可知,拋物線的方程為x2=6y,點(diǎn)N0,?32,
若切線的斜率不存在,則該直線與拋物線x2=6y相交,且只有一個(gè)交點(diǎn),不合乎題意,
所以,切線的斜率存在,設(shè)切線的方程為y=kx?32,
聯(lián)立y=kx?32x2=6y可得x2?6kx+9=0,則Δ=36k2?36=0,解得k=±1,
所以,切點(diǎn)橫坐標(biāo)為3k=±3,縱坐標(biāo)為3k26=96=32,故切點(diǎn)坐標(biāo)為±3,32,B錯(cuò);
對(duì)于C選項(xiàng),過點(diǎn)M作ME與直線y=?32垂直,垂足點(diǎn)為點(diǎn)E,
由拋物線的定義可得FM=ME,t=MNMF=MNME=1cs∠MNE,
由圖可知,當(dāng)直線MN與拋物線x2=6y相切時(shí),銳角∠MNE取最大值,
此時(shí),t取最大值,

由B選項(xiàng)可知,銳角∠MNE的最大值為π4,故t的最大值為1csπ4=2,C對(duì);
對(duì)于D選項(xiàng),設(shè)點(diǎn)Ax1,y1、Bx2,y2,
若直線AB的斜率不存在,則直線AB與拋物線x2=6y只有一個(gè)交點(diǎn),不合乎題意,
所以,直線AB的斜率存在,設(shè)直線AB的方程為y=kx+32,
聯(lián)立x2=6yy=kx+32可得x2?6kx?9=0,Δ′=36k2+36>0,
由韋達(dá)定理可得x1+x2=6k,x1x2=?9,對(duì)函數(shù)y=x26求導(dǎo)得y′=x3,
所以,直線AT的方程為y?y1=x13x?x1,即y=x1x3?x126,
同理可知,直線BT的方程為y=x2x3?x226,
因?yàn)閗ATkBT=x1x29=?1,則AT⊥BT,
聯(lián)立y=x1x3?x126y=x2x3?x226可得x=x1+x22=3ky=x1x26=?32,即點(diǎn)T3k,?32,
則FT=3k,?3,而AB=x2?x1,y2?y1=x2?x1,kx2?x1,
所以,F(xiàn)T?AB=3kx2?x1?3kx2?x1=0,則FT⊥AB,
所以,∠TBF=90°?∠BTF=∠ATF,
由tan∠TBF=tan∠ATF可得TFBF=AFTF,所以,TF2=AF?BF,D對(duì).
故選:CD.
11.(2024·浙江金華·模擬預(yù)測(cè))已知橢圓x22+y2=1,O為原點(diǎn),過第一象限內(nèi)橢圓外一點(diǎn)Px0,y0作橢圓的兩條切線,切點(diǎn)分別為A,B.記直線OA,OB,PA,PB的斜率分別為k1,k2,k3,k4,若k1?k2=14,則( )
A.k3?k4為定值B.k1+k3?k2+k4為定值
C.x0?y0的最大值為2D.5x0?3y0的最小值為4
【解題思路】設(shè)直線AB的方程為y=kx+t,聯(lián)立橢圓方程,得到兩根之和,兩根之積,由k1?k2=14得到方程,求出t2=4k2?1,證明橢圓E:x2a2+y2b2=1(a>b>0)在Qx3,y3處的切線方程為x3xa2+y3yb2=1,從而得到橢圓在點(diǎn)Ax1,y1和Bx2,y2的切線方程,得到切點(diǎn)弦方程AB為x02x+y0y=1,對(duì)照系數(shù)結(jié)合t2=4k2?1得到Px0,y0的軌跡方程,A選項(xiàng),計(jì)算出k3=?12k1,k4=?12k2,求出k3k4=1;B選項(xiàng),在A選項(xiàng)基礎(chǔ)上進(jìn)行求解;C選項(xiàng),得到雙曲線的漸近線,C錯(cuò)誤;D選項(xiàng),先得到x0>y0,設(shè)5x0?3y0=?,則?>0,聯(lián)立雙曲線方程,由根的判別式得到不等式,求出答案.
【解答過程】由于k1?k2=14>0,故A,B不關(guān)于x軸對(duì)稱且A,B的橫縱坐標(biāo)不為0,
所以直線AB方程斜率一定存在,
設(shè)直線AB的方程為y=kx+t,聯(lián)立x22+y2=1得,
1+2k2x2+4ktx+2t2?2=0,
設(shè)Ax1,y1,Bx2,y2,則x1+x2=?4kt1+2k2,x1x2=2t2?21+2k2,
故y1y2=kx1+tkx2+t=k2x1x2+ktx1+x2+t2
=k2?2t2?21+2k2+kt??4kt1+2k2+t2=?2k2+t21+2k2,
其中k1=y1x1,k2=y2x2,
故y1y2x1x2=14,即4y1y2=x1x2,
所以?8k2+4t21+2k2=2t2?21+2k2,解得t2=4k2?1,
下面證明橢圓E:x2a2+y2b2=1(a>b>0)在Qx3,y3處的切線方程為x3xa2+y3yb2=1,理由如下:
當(dāng)y3≠0時(shí),故切線的斜率存在,設(shè)切線方程為y=nx+m,
代入橢圓方程得:a2n2+b2x2+2a2nmx+a2m2?a2b2=0,
由Δ=2a2nm2?4a2n2+b2a2m2?a2b2=0,化簡得:
a2n2?m2+b2=0,
所以x3=?2a2nm±Δ2a2n2+b2=?2a2nm±02m2=?a2nm,
把x3=?a2nm代入y=nx+m,得:y3=?a2n2+m2m=b2m,
于是n=?mx3a2=?x3a2?b2y3=?b2x3a2y3,
則橢圓的切線斜率為?b2x3a2y3,切線方程為y?y3=?b2x3a2y3x?x3,
整理得到a2y3y+b2x3x=a2y32+b2x32,
其中b2x32+a2y32=a2b2,故a2y3y+b2x3x=a2b2,即x3xa2+y3yb2=1,
當(dāng)y3=0時(shí),此時(shí)x3=a或?a,
當(dāng)x3=a時(shí),切線方程為x=a,滿足x3xa2+y3yb2=1,
當(dāng)x3=?a時(shí),切線方程為x=?a,滿足x3xa2+y3yb2=1,
綜上:橢圓E:x2a2+y2b2=1(a>b>0)在Qx3,y3處的切線方程為x3xa2+y3yb2=1;
故橢圓在點(diǎn)Ax1,y1的切線方程為x1x2+y1y=1,
同理可得,橢圓在點(diǎn)Bx2,y2的切線方程為x2x2+y2y=1,
由于點(diǎn)Px0,y0為x1x2+y1y=1與x2x2+y2y=1的交點(diǎn),
故x1x02+y1y0=1,x2x02+y2y0=1,
所以直線AB為x02x+y0y=1,
因?yàn)橹本€AB的方程為y=kx+t,對(duì)照系數(shù)可得
k=?x02y0,t=1y0,
又t2=4k2?1,故1y02=4?x02y02?1,整理得x02?y02=1,
又Px0,y0在第一象限,
故點(diǎn)Px0,y0的軌跡為雙曲線x2?y2=1位于第一象限的部分,
A選項(xiàng),k3=?b2x1a2y1=?x12y1=?12k1,同理可得k4=?b2x2a2y2=?x22y2=?12k2,
則k3k4=?12k1??12k2=14k1k2=1,A正確;
B選項(xiàng),k1+k3?k2+k4=k1?12k1k2?12k2=k1k2?k12k2?k22k1+14k1k2
=14+1?k12k2?k22k1=54?k12+k222k1k2=54?2k12+k22,
其中k12+k22=y12x12+y22x22=x22y12+x12y22x1x22=x221?x122+x121?x222x1x22
=x12+x22?x12x22x1x22=x12+x22x12x22?1=x1+x22?2x1x2x12x22?1
=?4kt1+2k22?2?2t2?21+2k22t2?21+2k22?1=16k2t2?4t2?41+2k22t2?22?1
又t2=4k2?1,
故k12+k22=16k24k2?1?16k2?81+2k28k2?42?1=?4k4+6k2?18k4?8k2+2,不為定值,
故k1+k3?k2+k4=54?2k12+k22不是定值,B錯(cuò)誤;
C選項(xiàng),由于x02?y02=1,x0>0,y0>0,故雙曲線的一條漸近線為y=x,
設(shè)x0?y0=s,則s0,y0>0,故x0>y0,
設(shè)5x0?3y0=?,則?>0,
則兩式聯(lián)立得?16y02+6?y0+?2?25=0,
由Δ=36?2+64?2?25≥0得,?≥4,
檢驗(yàn),當(dāng)?=4時(shí),5x0?3y0=4,又x02?y02=1,
解得x0=54y0=34,滿足要求.
故5x0?3y0的最小值為4,D正確.
故選:AD.
三、填空題
12.(2024高二·全國·專題練習(xí))過點(diǎn)P(3,3)作雙曲線C:x2?y2=1 的兩條切線,切點(diǎn)分別為A,B,求直線AB的方程 3x?3y?1=0 .
【解題思路】設(shè)PA的斜率為k,得到PA:y?y1=k(x?x1),聯(lián)立方程組,根據(jù)Δ=0和雙曲線的方程,求得k=x1y1,得到PA的方程為y1y=x1x?1,同理PB的方程為y2y=x2x?1,進(jìn)而得到3y1=3x1?13y2=3x2?1,進(jìn)而求得過A,B的直線方程.
【解答過程】設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),易得兩條切線的斜率存在,設(shè)PA的斜率為k,
則PA:y?y1=k(x?x1),聯(lián)立方程y?y1=k(x?x1)x2?y2=1,
消去y得(1?k2)x2?2k(y1?kx1)x?(y1?kx1)2?1=0,
因?yàn)镻A與雙曲線相切,所以Δ=4k2(y1?kx1)2+4(1?k2)(y1?kx1)2+4(1?k2)=0,
即4(y1?kx1)2+4(1?k2)=0,即k2x12?2kx1y1+y12+1?k2=0,
即(x12?1)k2?2kx1y1+y12+1=0,
因?yàn)閤12?y12=1,所以x12?1=y12,y12+1=x12,
代入可得y12k2?2x1y1k+x12=0,即(y1k?x1)2=0,所以k=x1y1,
所以PA:y?y1=x1y1(x?x1),即y1y=x1x?1,
同理可得PB的方程為y2y=x2x?1,
因?yàn)镻(3,3)在切線PA,PB上,所以3y1=3x1?13y2=3x2?1,
所以A,B滿足方程3y=3x?1,
又由兩點(diǎn)確定一條直線,所以A,B滿足直線方程3y=3x?1,
所以過A,B的直線方程為3x?3y?1=0.
故答案為:3x?3y?1=0.
13.(2024·全國·模擬預(yù)測(cè))設(shè)P為圓O:x2+y2=5上任意一點(diǎn),過點(diǎn)P作橢圓x23+y22=1的兩條切線,切點(diǎn)分別為A,B,點(diǎn)O,P到直線AB的距離分別為d1,d2,則d1?d2的值為 65 .
【解題思路】設(shè)Ax1,y1,Bx2,y2,P(x0,y0),根據(jù)題意寫出直線AB的方程,再利用點(diǎn)到直線距離公式分別寫出d1,d2,進(jìn)而求出d1?d2即可.
【解答過程】設(shè)Ax1,y1,Bx2,y2,P(x0,y0),
由題意,得橢圓x23+y22=1在點(diǎn)Ax1,y1處的切線方程為x1x3+y1y2=1,在點(diǎn)Bx2,y2處的切線方程為x2x3+y2y2=1,
兩條切線均過點(diǎn)P(x0,y0),則x1x03+y1y02=1,x2x03+y2y02=1,
所以直線AB的方程為x0x3+y0y2=1,即2x0x+3y0y=6.
所以d1=64x02+9y02,d2=2x02+3y02?64x02+9y02.所以d1?d2=62x02+3y02?64x02+9y02.
因?yàn)閤02+y02=5,所以y02=5?x02.所以d1?d2=62x02+35?x02?64x02+95?x02=65?9?x029?x02.因?yàn)閐1?d2>0,所以d1?d2=65.
故答案為:65.
14.(2024·廣東茂名·模擬預(yù)測(cè))已知拋物線C:x2=4y,定點(diǎn)T1,0,M為直線y=12x?1上一點(diǎn),過M作拋物線C的兩條切線MA,MB,A,B是切點(diǎn),則△TAB面積的最小值為 3 .
【解題思路】根據(jù)題意設(shè)出過點(diǎn)M的切線方程,得出切線斜率之間的關(guān)系,求出直線AB方程,聯(lián)立直線AB與拋物線C方程,利用韋達(dá)定理結(jié)合面積公式可得結(jié)果.
【解答過程】設(shè)Mx0,y0,MA,MB的斜率分別為k1,k2,且y0=12x0?1
過點(diǎn)M的切線方程為y?y0=kx?x0,聯(lián)立y?y0=kx?x0x2=4y,
解得x2?4kx?2x0+4+4kx0=0,所以Δ=16k2?4?2x0+4+4kx0=0,
即2k2?2kx0+x0?2=0,所以k1+k2=x0,k1k2=x0?22,
設(shè)切點(diǎn)Ax1,y1,Bx2,y2,由導(dǎo)數(shù)幾何意義知k1=12x1,k2=12x2,
所以A2k1,k12,B2k2,k22,kAB=k22?k122k2?2k1=k2+k12,所以直線AB:y?k12=k2+k12x?2k1,
即lAB:x0x?2y?2y0=0且2y0=x0?2,所以lAB:x0x?2y?x0+2=0,
直線AB恒過定點(diǎn)1,1,其到T的距離為1,
聯(lián)立x0x?2y?2y0=0x2=4y得x2?2x0x+4y0=0,
∴x1+x2=2x0,x1x2=4y0,即x1?x22=4x02?16y0=4x02?8x0+16=4x0?12+12≥12,
∴S△TAB=12×1×x1?x2≥3,
故答案為:3.
四、解答題
15.(2024高三·全國·專題練習(xí))(1)求雙曲線x2?y22=1在點(diǎn)2,2處的切線方程;
(2)已知P1,1是雙曲線外一點(diǎn),過P引雙曲線x2?y22=1的兩條切線PA,PB,A,B為切點(diǎn),求直線AB的方程.
【解題思路】
(1)由雙曲線上一點(diǎn)的切線方程,代入計(jì)算,即可得到結(jié)果;
(2)根據(jù)題意,分別表示出直線PA,PB的方程,再將點(diǎn)P的坐標(biāo)代入計(jì)算,即可得到結(jié)果.
【解答過程】
(1)由雙曲線x2a2?y2b2=1a>0,b>0上一點(diǎn)Px0,y0處的切線方程為xx0a2?yy0b2=1,
所以雙曲線x2?y22=1在點(diǎn)2,2處的切線方程為2x?22y=1,
化簡可得2x?y?2=0.
(2)設(shè)切點(diǎn)Ax1,y1,Bx2,y2,則PA:xx1?yy12=1,PB:xx2?yy22=1,
又點(diǎn)P1,1在直線上,代入可得x1?y12=1,x2?y22=1,
所以點(diǎn)Ax1,y1,Bx2,y2均在直線x?y2=1上,
所以直線AB的方程為x?y2=1,即2x?y?2=0.
16.(24-25高三上·貴州遵義·階段練習(xí))已知拋物線C:x2=2py(p>0)的焦點(diǎn)為F,且F與圓M:x2+(y+2)2=1上點(diǎn)的距離的最小值為2.
(1)求p;
(2)已知點(diǎn)P(?1,?2),PA,PB是拋物線C的兩條切線,A,B是切點(diǎn),求AB.
【解題思路】(1)根據(jù)圓外一點(diǎn)到圓上的點(diǎn)的最小距離的求法確定p的值.
(2)設(shè)過P點(diǎn)的切線方程,帶入拋物線方程,由直線與拋物線相切,可求切線斜率和切點(diǎn)坐標(biāo),利用兩點(diǎn)間的距離公式求AB.
【解答過程】(1)因?yàn)镕0,p2(p>0),則其到圓心距離減去半徑為2,故p2+2?1=2 ? p=2.
(2)由(1)可知,拋物線C的標(biāo)準(zhǔn)方程為:x2=4y.
如圖:

因?yàn)檫^P(?1,?2)點(diǎn)的切線一定有斜率,故設(shè)切線方程為:y+2=kx+1,即y=kx+k?2,
代入x2=4y得:x2=4kx+k?2,整理得:x2?4kx?4k?2=0.
因?yàn)橹本€與拋物線相切,所以Δ=16k2+16k?2=0 ? k=?2或k=1.
當(dāng)k=?2時(shí),由x2+8x+16=0 ? x=?4,所以切點(diǎn)A?4,4;
當(dāng)k=1時(shí),由x2?4x+4=0 ? x=2,所以切點(diǎn)B2,1.
所以AB=?4?22+4?12 =45 =35.
17.(2024·安徽·二模)已知點(diǎn)P在橢圓C:x24+y22=1的外部,過點(diǎn)P作C的兩條切線,切點(diǎn)分別為A,B.
(1)①若點(diǎn)A坐標(biāo)為x1,y1,求證:直線PA的方程為x1x4+y1y2=1;②若點(diǎn)P的坐標(biāo)為x0,y0,求證:直線AB的方程為x0x4+y0y2=1;
(2)若點(diǎn)P在圓x2+y2=4上,求△PAB面積的最大值.
【解題思路】(1)①設(shè)PA方程y?y1=kx?x1,聯(lián)立橢圓方程,結(jié)合判別式化簡可得k=?x12y1,繼而結(jié)合直線方程化簡,即可證明結(jié)論;②根據(jù)方程思想,結(jié)合額兩點(diǎn)確定一條直線,即可即可證明結(jié)論;
(2)確定直線AB的方程x0x4+y0y2=1,聯(lián)立橢圓方程,可得根與系數(shù)的關(guān)系式,即可求得弦長AB,再求出P到直線AB的距離的表達(dá)式,即可求得△PAB面積的表達(dá)式,利用導(dǎo)數(shù)求最值,即可得答案.
【解答過程】(1)①當(dāng)PA斜率存在時(shí),y1≠0,設(shè)PA方程為:y?y1=kx?x1
與C:x24+y22=1聯(lián)立整理得:1+2k2x2+4ky1?kx1x+2y1?kx12?4=0,
由已知得:Δ=16k2y1?kx12?41+2k22y1?kx12?4=0,
化簡得:4?x12k2+2x1y1k+2?y12=0
因?yàn)閤12+2y12=4,則4y12k2+4x1y1k+x12=0,
即2y1k+x12=0,所以k=?x12y1,
PA方程為:y?y1=?x12y1x?x1,即x1x+2y1y=x12+2y12,則x1x+2y1y=4,
故直線PA的方程為x1x4+y1y2=1
當(dāng)PA斜率不存在時(shí),y1=0,直線PA的方程為x=2或x=?2滿足上式.;
所以直線PA的方程為x1x4+y1y2=1;
②由①知,設(shè)B點(diǎn)坐標(biāo)為x2,y2,則直線PB的方程為x2x4+y2y2=1,
由點(diǎn)P的坐標(biāo)為x0,y0,則x1x04+y1y02=1,x2x04+y2y02=1,
則Ax1,y1,Bx2,y2兩點(diǎn)都在直線x0x4+y0y2=1上,
由于兩點(diǎn)確定一條直線,故直線AB的方程為x0x4+y0y2=1;
(2)由(1)知直線AB的方程為x0x4+y0y2=1,由題意知y0≠0,
與C:x24+y22=1聯(lián)立整理得:x02+2y02x2?8x0x+16?8y02=0
因?yàn)閤02+y02=4,所以Δ′=64x02?4x02+2y0216?8y02=32y02>0
因?yàn)锳x1,y1,Bx2,y2,則x1+x2=8x0x02+2y02=8x0y02+4,x1x2=16?8y02y02+4,
所以AB=1+x024y02x1+x22?4x1x2=4+3y024y02×32y04y02+42=2y024+3y02y02+4,
點(diǎn)P到直線AB的距離為:d=x02+2y02?4x02+4y02=y024+3y02,
所以△PAB面積S=12ABd=2y03y02+4,y0≠0,
當(dāng)00,
故fy0在0,2單調(diào)遞增,所以fy0的最大值為f2=2,
由對(duì)稱性可知當(dāng)?2≤y0

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