
一、選擇題:本題共8小題,每小題5分,共40分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的.
1.[2024·黃山模擬]直線l1:x+2y-1=0與直線l2:ax+y+2=0平行,則a=( )
A.eq \f(1,2) B.-eq \f(1,2) C.2 D.-2
2.[2024·綿陽(yáng)診斷]與橢圓eq \f(x2,15)+eq \f(y2,6)=1有公共焦點(diǎn),且離心率e=eq \f(3,2)的雙曲線的方程為( )
A.eq \f(x2,5)-eq \f(y2,4)=1 B.eq \f(x2,4)-eq \f(y2,5)=1
C.eq \f(x2,4)-eq \f(y2,13)=1 D.eq \f(x2,4)-eq \f(y2,9)=1
3.[2024·錦州模擬]南宋晩期的龍泉窯粉青釉刻花斗笠盞如圖1所示,這只杯盞的軸截面如圖2所示,其中光滑的曲線是拋物線的一部分,已知杯盞盛滿茶水時(shí)茶水的深度為3 cm,則該杯盞的高度為( )
A.eq \f(23,6) cm B.eq \f(13,4) cmC.eq \f(11,3) cm D.eq \f(7,2) cm
4.[2024·南京模擬]某研究性學(xué)習(xí)小組發(fā)現(xiàn),由雙曲線C:eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)的兩條漸近線所成的角可求離心率e的大小,聯(lián)想到反比例函數(shù)y=eq \f(k,x)(k≠0)的圖象也是雙曲線,據(jù)此可進(jìn)一步推斷雙曲線y=eq \f(5,x)的離心率為( )
A.eq \r(2) B.2 C.eq \r(5) D.5
5.[2024·石家莊模擬]“a≥eq \f(\r(2),2)”是“圓C1:x2+y2=4與圓C2:(x-a)2+(y+a)2=1有公切線”的( )
A.充分不必要條件 B.必要不充分條件
C.充要條件 D.既不充分也不必要條件
6.[2024·泉州模擬]已知拋物線C的焦點(diǎn)為F,準(zhǔn)線為l,過(guò)F的直線m與C交于A,B兩點(diǎn),點(diǎn)A在l上的投影為D.若|AB|=|BD|,則eq \f(|AF|,|BF|)=( )
A.eq \f(3,2) B.2 C.eq \f(5,2) D.3
7.[2024·鄭州模擬]已知直線l:3x+4y-11=0與橢圓C:eq \f(x2,4)+eq \f(y2,m2)=1交于A,B兩點(diǎn),若點(diǎn)P(1,2)恰為弦AB的中點(diǎn),則橢圓C的離心率是( )
A.eq \f(\r(3),3) B.eq \f(\r(2),2) C.eq \f(\r(3),2) D.eq \f(\r(6),3)
8.[2024·青島模擬]已知雙曲線C:eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)的左、右焦點(diǎn)分別為F1,F(xiàn)2,直線y=eq \r(3)x與C的左、右兩支分別交于A,B兩點(diǎn),若四邊形AF1BF2為矩形,則C的離心率為( )
A.eq \f(\r(3)+1,2) B.3 C.eq \r(3)+1 D.eq \r(5)+1
二、選擇題:本題共3小題,每小題6分,共18分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有多項(xiàng)符合題目要求.全部選對(duì)的得6分,部分選對(duì)的得部分分,有選錯(cuò)的得0分.
9.[2024·長(zhǎng)沙模擬]在平面直角坐標(biāo)系xOy中,已知圓C:x2+y2-2ax-6y+a2=0(a∈R),則下列說(shuō)法正確的是( )
A.若a≠0,則點(diǎn)O在圓C外
B.圓C與x軸相切
C.若圓C截y軸所得弦長(zhǎng)為4eq \r(2),則a=1
D.點(diǎn)O到圓C上一點(diǎn)的最大距離和最小距離的乘積為a2
10.[2024·南京六校聯(lián)考]已知雙曲線C:mx2+ny2=1,其焦點(diǎn)(0,10)到漸近線的距離為6,則下列說(shuō)法正確的是( )
A.eq \f(1,m)+eq \f(1,n)=100
B.雙曲線C的漸近線方程為y=±eq \f(4,3)x
C.雙曲線C的離心率為eq \f(5,4)
D.雙曲線C上的點(diǎn)到焦點(diǎn)距離的最小值為2
11.[2024·蘇北四市聯(lián)考]已知O為坐標(biāo)原點(diǎn),拋物線C:y2=2px(p>0)的焦點(diǎn)為F(1,0),過(guò)F的直線l與C交于A(x1,y1),B(x2,y2)兩點(diǎn),則( )
A.|AB|的最小值為2 B.以AB為直徑的圓與直線x=-1相切
C.eq \(OA,\s\up6(→))·eq \(OB,\s\up6(→))=-3 D.eq \f(1,|AF|)+eq \f(1,|BF|)=2
三、填空題:本題共3小題,每小題5分,共15分.
12.[2024·南昌模擬]已知圓C:(x-1)2+y2=1與圓E:x2+(y-eq \r(3))2=1,寫(xiě)出圓C和圓E的一條公切線的方程________.
13.[2024·石家莊模擬]如圖1是一個(gè)“雙曲狹縫”模型,直桿旋轉(zhuǎn)時(shí)形成雙曲面,雙曲面的邊緣為雙曲線.已知某模型(如圖2)左、右兩側(cè)的兩段曲線AB與CD中間最窄處間的距離為10 cm,點(diǎn)A與點(diǎn)C,點(diǎn)B與點(diǎn)D均關(guān)于該雙曲線的對(duì)稱(chēng)中心對(duì)稱(chēng),且AB=30 cm,AD=20 cm,則該雙曲線的離心率是________.
14.[2024·溫州模擬]已知F1,F(xiàn)2是橢圓C的兩個(gè)焦點(diǎn),點(diǎn)M在橢圓C上,且|MF1|·|MF2|的最大值是它的最小值的2倍,則橢圓C的離心率為_(kāi)_______.
四、解答題:本題共5小題,共77分,解答應(yīng)寫(xiě)出文字說(shuō)明、證明過(guò)程或演算步驟.
15.(13分)[2024·成都模擬]如圖,已知圓M:(x-2)2+y2=81,圓N:(x+2)2+y2=1.動(dòng)圓S與這兩個(gè)圓均內(nèi)切.
(1)求圓心S的軌跡C的方程;
(2)若P(2,3),Q(2,-3)是曲線C上的兩點(diǎn),A,B是曲線C上位于直線PQ兩側(cè)的動(dòng)點(diǎn).若直線AB的斜率為eq \f(1,2),求四邊形APBQ面積的最大值.
16.(15分)[2024·紹興質(zhì)檢]已知拋物線C:x2=2py(p>0)的焦點(diǎn)為F,過(guò)點(diǎn)F斜率為1的直線與拋物線相交所截得的弦長(zhǎng)為2.
(1)求p的值并寫(xiě)出拋物線焦點(diǎn)F的坐標(biāo);
(2)設(shè)點(diǎn)P是拋物線外任意一點(diǎn),過(guò)點(diǎn)P作拋物線C的切線,切點(diǎn)分別為Q,R,探究:是否存在以點(diǎn)Q為直角頂點(diǎn)的等腰直角三角形PQR?若存在,請(qǐng)求出點(diǎn)Q的坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說(shuō)明理由.
17.(15分)[2024·煙臺(tái)模擬]已知雙曲線C:eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)的焦距為4,點(diǎn)(eq \r(6),1)在C上.
(1)求雙曲線C的方程;
(2)設(shè)雙曲線的左、右焦點(diǎn)分別為F1,F(xiàn)2,斜率為k(k≠0)且不過(guò)F1的直線l與C交于點(diǎn)A,B,若k為直線AF1,BF1斜率的等差中項(xiàng),求F2到直線l的距離d的取值范圍.
18.(17分)[2024·深圳模擬]已知定點(diǎn)F(2,0),關(guān)于原點(diǎn)O對(duì)稱(chēng)的動(dòng)點(diǎn)P,Q到定直線l:x=4的距離分別為dP,dQ,且eq \f(|PF|,dP)=eq \f(|QF|,dQ),記P的軌跡為曲線C.
(1)求曲線C的方程,并說(shuō)明曲線C是什么曲線?
(2)已知點(diǎn)M,N是直線m:x=eq \f(1,k)y+2與曲線C的兩個(gè)交點(diǎn),M,N在x軸上的射影分別為M1,N1(M1,N1不同于原點(diǎn)O),且直線M1N與直線l:x=4相交于點(diǎn)R,求△RMN與△RM1N1面積的比值.
19.(17分)[2023·武漢調(diào)研]已知過(guò)點(diǎn)(4,2)的動(dòng)直線l與雙曲線E:eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)交于M,N兩點(diǎn),當(dāng)l與x軸平行時(shí),|MN|=4eq \r(2),當(dāng)l與y軸平行時(shí),|MN|=4eq \r(3).
(1)求雙曲線E的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)點(diǎn)P是直線y=x+1上一定點(diǎn),設(shè)直線PM,PN的斜率分別為k1,k2,若k1k2為定值,求點(diǎn)P的坐標(biāo).
平面解析幾何
1.A [由題意得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(1×1-2a=0,,1×2+a≠0,))
解得a=eq \f(1,2).故選A.]
2.B [橢圓eq \f(x2,15)+eq \f(y2,6)=1的焦點(diǎn)坐標(biāo)為(-3,0),(3,0),在雙曲線中c=3,e=eq \f(c,a)=eq \f(3,2),所以a=2,a2=4,b2=c2-a2=9-4=5,所以雙曲線的方程為eq \f(x2,4)-eq \f(y2,5)=1.故選B.]
3.C [以拋物線的頂點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),
對(duì)稱(chēng)軸為y軸,建立如圖所示的平面直角坐標(biāo)系,依題意可得A(eq \f(9,2),3),設(shè)拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程為x2=2py(p>0),
則eq \f(81,4)=6p,解得p=eq \f(27,8),
所以拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程為x2=eq \f(27,4)y.
可設(shè)B(eq \f(3,2),t),代入拋物線方程得
eq \f(9,4)=eq \f(27,4)t,可得t=eq \f(1,3),
所以該杯盞的高度為3-eq \f(1,3)+1=eq \f(11,3) cm.
故選C.]
4.A [雙曲線eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0)的漸近線方程為y=±eq \f(b,a)x,所以?xún)蓷l漸近線所在直線的斜率分別為-eq \f(b,a),eq \f(b,a).
設(shè)雙曲線y=eq \f(5,x)的實(shí)軸長(zhǎng)為2a′,虛軸長(zhǎng)為2b′,焦距為2c′,因?yàn)殡p曲線y=eq \f(5,x)的兩條漸近線分別為x軸,y軸,即兩條漸近線互相垂直,所以-eq \f(b′,a′)·eq \f(b′,a′)=-1,即eq \f(b′2,a′2)=1,所以離心率e=eq \f(c′,a′)=eq \r(1+(\f(b′,a′))2)=eq \r(2),故選A.]
5.A [記圓C1、圓C2的半徑分別為r1,r2,由題意可知C1(0,0),r1=2,C2(a,-a),r2=1,連接C1C2,當(dāng)且僅當(dāng)圓C1和圓C2內(nèi)含時(shí),兩圓沒(méi)有公切線,即圓C1和圓C2有公切線的充要條件為|C1C2|≥r1-r2=2-1=1,即eq \r(2a2)≥1,解得a≤-eq \f(\r(2),2)或a≥eq \f(\r(2),2).因?yàn)椤癮≥eq \f(\r(2),2)”是“a≤-eq \f(\r(2),2)或a≥eq \f(\r(2),2)”的充分不必要條件,所以“a≥eq \f(\r(2),2)”是“圓C1與圓C2有公切線”的充分不必要條件,故選A.]
6.B [如圖,
過(guò)B作BE⊥l,垂足為E,過(guò)B作BH⊥AD,垂足為H.
因?yàn)锳D⊥l,所以四邊形BEDH為矩形,
所以|BE|=|DH|.
因?yàn)閨AB|=|BD|,
所以|DH|=|AH|,
所以|AD|=2|DH|=2|BE|.
由拋物線的定義,可得|AF|=|AD|,|BF|=|BE|,
所以|AF|=2|BF|,
即eq \f(|AF|,|BF|)=2.故選B.]
7.A [依題意,直線l的斜率為-eq \f(3,4),設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),
則eq \f(y1-y2,x1-x2)=-eq \f(3,4),
且eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(x1+x2=2,,y1+y2=4,))
由eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(\f(xeq \\al(2,1),4)+\f(yeq \\al(2,1),m2)=1,\f(xeq \\al(2,2),4)+\f(yeq \\al(2,2),m2)=1))兩式相減得:
eq \f(xeq \\al(2,1)-xeq \\al(2,2),4)=-eq \f(yeq \\al(2,1)-yeq \\al(2,2),m2),
于是eq \f(m2,4)=-eq \f(y1-y2,x1-x2)·eq \f(y1+y2,x1+x2)=eq \f(3,4)×eq \f(2,1)=eq \f(3,2),解得m2=6,
此時(shí)橢圓C為eq \f(x2,4)+eq \f(y2,6)=1,顯然點(diǎn)P(1,2)在橢圓C內(nèi),符合要求,
所以橢圓C的離心率e=eq \f(\r(2),\r(6))=eq \f(\r(3),3).故選A.]
8.C [法一 若四邊形AF1BF2是矩形,
則|AB|=|F1F2|=2c.
由eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(y=\r(3)x,\f(x2,a2)-\f(y2,b2)=1))消去y,
得(b2-3a2)x2=a2b2,
解得x1=-eq \f(ab,\r(b2-3a2)),x2=eq \f(ab,\r(b2-3a2)),
則|AB|=eq \r(1+(\r(3))2)·|x1-x2|=eq \f(4ab,\r(b2-3a2)),則eq \f(4ab,\r(b2-3a2))=2c,
又c2=a2+b2,整理得b4-6a2b2-3a4=0,
即(eq \f(b2,a2))2-6·eq \f(b2,a2)-3=0,
得eq \f(b2,a2)=3+2eq \r(3),則e=eq \f(c,a)=eq \r(1+\f(b2,a2))=eq \r(4+2\r(3))=eq \r(3)+1,故選C.
法二 由y=eq \r(3)x,知該直線的傾斜角為60°,記O為坐標(biāo)原點(diǎn),則∠BOF2=60°,所以△BOF2是邊長(zhǎng)為c的等邊三角形,所以|BF2|=c,在△BOF1中,|OB|=|OF1|=c,∠BOF1=120°,故|BF1|=eq \r(3)c,
又|BF1|-|BF2|=2a,故eq \r(3)c-c=2a,
則eq \f(c,a)=eq \r(3)+1,故選C.]
9.ABD [對(duì)于A,因?yàn)閍≠0,所以將原點(diǎn)(0,0)代入圓的方程可得a2>0 ,所以點(diǎn)O在圓C外,故A正確;
對(duì)于B,將圓C的方程化為標(biāo)準(zhǔn)形式,
得(x-a)2+(y-3)2=9,其圓心為C(a,3),半徑r=3,則圓心C到x軸的距離為3,等于半徑,所以圓C與x軸相切,故B正確;
對(duì)于C,圓心C(a,3)到y(tǒng)軸的距離為|a|,
則由題意,得4eq \r(2)=2eq \r(32-a2),
解得a=±1,故C不正確;
對(duì)于D,當(dāng)a=0時(shí),圓C:x2+(y-3)2=9,所以圓心在y軸上,且點(diǎn)O在圓C上,所以點(diǎn)O到圓C上一點(diǎn)的最小距離為0,最大距離為2r=6,其乘積等于a2;當(dāng)a≠0時(shí),由選項(xiàng)A知,點(diǎn)O在圓C外,|OC|=eq \r(a2+9),所以點(diǎn)O到圓C上一點(diǎn)的最大距離為|OC|+r,最小距離為|OC|-r,乘積為|OC|2-r2=a2+9-32=a2.故D正確.綜上所述,選ABD.]
10.BCD [由雙曲線C的焦點(diǎn) (0,10)到漸近線的距離為6,可得雙曲線C的焦點(diǎn)在y軸上,設(shè)雙曲線C的標(biāo)準(zhǔn)方程為eq \f(y2,a2)-eq \f(x2,b2)=1(a>0,b>0),則雙曲線C的半焦距c=10,b=6,所以a2=c2-b2=100-36=64,
得雙曲線C的標(biāo)準(zhǔn)方程為eq \f(y2,64)-eq \f(x2,36)=1.
對(duì)于A,m=-eq \f(1,36),n=eq \f(1,64),
所以eq \f(1,m)+eq \f(1,n)=-36+64=28,所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤;
對(duì)于B,雙曲線C的漸近線方程為
y=±eq \f(8,6)x=±eq \f(4,3)x,所以選項(xiàng)B正確;
對(duì)于C,雙曲線C的離心率e=eq \f(c,a)=eq \f(10,8)=eq \f(5,4),所以選項(xiàng)C正確;
對(duì)于D,雙曲線C上的所有點(diǎn)中上、下頂點(diǎn)到相應(yīng)焦點(diǎn)的距離最小,所以最小值為c-a=10-8=2,所以選項(xiàng)D正確.綜上,選BCD.]
11.BC [因?yàn)閽佄锞€C:y2=2px(p>0)的焦點(diǎn)為F(1,0),
所以p=2,拋物線C的方程為y2=4x,所以準(zhǔn)線方程為x=-1.設(shè)直線l的傾斜角為α,則|AB|=eq \f(2p,sin2α)=eq \f(4,sin2α),所以當(dāng)α=90°時(shí),|AB|取得最小值,最小值為4,所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤;
eq \f(1,|AF|)+eq \f(1,|BF|)=eq \f(2,p)=1,所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤;
由拋物線的定義可知|AF|=x1+eq \f(p,2),
|BF|=x2+eq \f(p,2),所以|AB|=|AF|+|BF|=x1+x2+p,則AB的中點(diǎn)到拋物線C的準(zhǔn)線的距離d=eq \f(x1+x2+p,2)=eq \f(|AB|,2),所以以AB為直徑的圓與拋物線C的準(zhǔn)線相切,又直線x=-1是拋物線C:y2=4x的準(zhǔn)線,所以以AB為直徑的圓與直線x=-1相切,所以選項(xiàng)B正確;
設(shè)直線l的方程為x=my+1,與拋物線方程y2=4x聯(lián)立,得y2=4(my+1),
即y2-4my-4=0,所以y1y2=-4,則x1x2=eq \f(yeq \\al(2,1),4)·eq \f(yeq \\al(2,2),4)=eq \f((y1y2)2,16)=eq \f(16,16)=1,
又eq \(OA,\s\up6(→))=(x1,y1),eq \(OB,\s\up6(→))=(x2,y2),
所以eq \(OA,\s\up6(→))·eq \(OB,\s\up6(→))=x1x2+y1y2=1-4=-3,
所以選項(xiàng)C正確.故選BC.]
12.x-eq \r(3)y+1=0或eq \r(3)x+y-eq \r(3)-2=0或eq \r(3)x+y-eq \r(3)+2=0(寫(xiě)一條即可). [設(shè)兩圓的公切線方程為y=kx+b,eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(\f(|k+b|,\r(k2+1))=1,\f(|b-\r(3)|,\r(k2+1))=1))?
|k+b|=|b-eq \r(3)|,k=-eq \r(3)或k=eq \r(3)-2b,
代入求解得:eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(k=-\r(3),b=\r(3)±2))或eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(b=\f(\r(3),3),k=\f(\r(3),3))),
所以切線方程為:y=-eq \r(3)x+eq \r(3)+2,
或y=-eq \r(3)x+eq \r(3)-2或x-eq \r(3)y+1=0(寫(xiě)一條即可).]
13.2 [如圖,
以雙曲線的對(duì)稱(chēng)中心O為坐標(biāo)原點(diǎn)建立平面直角坐標(biāo)系,設(shè)雙曲線的方程為eq \f(x2,a2)-eq \f(y2,b2)=1(a>0,b>0),
則a=eq \f(10,2)=5.
易得A(10,15),所以eq \f(102,52)-eq \f(152,b2)=1,
解得b=5eq \r(3),所以c2=a2+b2=25+75=100,所以c=10,
所以雙曲線的離心率e=eq \f(c,a)=2.]
14.eq \f(\r(2),2) [因?yàn)辄c(diǎn)M在橢圓C上,
所以|MF1|+|MF2|=2a,
則|MF1|=2a-|MF2|(a-c≤|MF2|≤a+c),
所以|MF1|·|MF2|=(2a-|MF2|)|MF2|=-(|MF2|-a)2+a2,所以當(dāng)|MF2|=a時(shí),|MF1|·|MF2|有最大值a2,
當(dāng)|MF2|=a-c或|MF2|=a+c時(shí),
|MF1|·|MF2|有最小值a2-c2.
因?yàn)閨MF1|·|MF2|的最大值是它的最小值的2倍,所以a2=2(a2-c2),即a2=2c2,所以e2=eq \f(1,2),所以e=eq \f(\r(2),2).]
15.解 (1)如圖1,設(shè)動(dòng)圓S與兩個(gè)已知圓的切點(diǎn)分別為T(mén)1,T2,因?yàn)閨ST1|=|ST2|,
所以9-|SM|=|SN|+1,
所以|SM|+|SN|=8>2+2=4,
所以點(diǎn)S的軌跡是以M,N為焦點(diǎn)的橢圓,
所以2a=8,a=4,2c=4,c=2,
b2=a2-c2=16-4=12,
所以點(diǎn)S的軌跡方程為eq \f(x2,16)+eq \f(y2,12)=1.
圖1 圖2
(2)如圖2,設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),直線AB的方程為y=eq \f(1,2)x+t,
代入eq \f(x2,16)+eq \f(y2,12)=1中,
整理得x2+tx+t2-12=0,Δ=t2-4(t2-12)>0,解得-4<t<4,
又A,B在直線PQ兩側(cè),
故-4<t<2,x1+x2=-t,x1x2=t2-12,
四邊形APBQ的面積S=eq \f(1,2)×6×|x1-x2|
=3×eq \r((x1+x2)2-4x1x2)=3eq \r(48-3t2),
當(dāng)t=0時(shí),Smax=12eq \r(3),
所以四邊形APBQ面積的最大值為12eq \r(3).
16.解 (1)依題意,設(shè)直線方程為y=x+eq \f(p,2),
由eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(y=x+\f(p,2),x2=2py)),消去x,
得y2-3py+eq \f(p2,4)=0,
則y1+y2=3p,|AB|=y(tǒng)1+y2+p=4p=2,解得p=eq \f(1,2),
所以拋物線方程為x2=y(tǒng),F(xiàn)(0,eq \f(1,4)).
(2)假設(shè)符合條件的等腰直角三角形存在,于是設(shè)點(diǎn)Q(x3,xeq \\al(2,3)),R(x4,xeq \\al(2,4)),
則由y′=2x可得,切線PQ為y=2x3x-xeq \\al(2,3),
切線PR為
y=2x4x-xeq \\al(2,4),
由eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(y=2x3x-xeq \\al(2,3),y=2x4x-xeq \\al(2,4))),
解得x=eq \f(x3+x4,2),y=x3x4,
所以P(eq \f(x3+x4,2),x3x4).
設(shè)線段PR的中點(diǎn)M,
則點(diǎn)M(eq \f(x3+3x4,4),eq \f(x3x4+xeq \\al(2,4),2)),
且kQM=eq \f(2(2x3+x4),3),kPR=2x4,kQR=x3+x4,kPQ=2x3,
聯(lián)立方程組eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(kPQ·kRQ=-1,kPR·kQM=-1)),
即eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(2x3·(x3+x4)=-1,2x4·\f(2(2x3+x4),3)=-1)),
解得x3=-1或x3=1,
所以存在點(diǎn)Q(-1,1)或Q(1,1).
17.解 (1)因?yàn)辄c(diǎn)(eq \r(6),1)在C上,
所以eq \f(6,a2)-eq \f(1,b2)=1.①
由題意知,2c=4,c=2,
所以a2+b2=4.②
由①②解得a2=3,b2=1,
故雙曲線C的方程為eq \f(x2,3)-y2=1.
(2)設(shè)點(diǎn)A(x1,y1),B(x2,y2),直線l的方程為y=kx+m,
聯(lián)立得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(y=kx+m,,\f(x2,3)-y2=1,))消y可得,
(1-3k2)x2-6kmx-3(m2+1)=0,
由根與系數(shù)關(guān)系可得,x1+x2=eq \f(6km,1-3k2),x1x2=-eq \f(3(m2+1),1-3k2),且Δ=36k2m2+12·
(1-3k2)(m2+1)>0,得m2+1>3k2.
因?yàn)閗為直線AF1,BF1的斜率的等差中項(xiàng),
所以eq \f(y1,x1+2)+eq \f(y2,x2+2)=2k,將y1=kx1+m,y2=kx2+m代入可得(kx1+m)(x2+2)+(kx2+m)(x1+2)=2k(x1+2)(x2+2),
整理可得(m-2k)(x1+x2+4)=0,
當(dāng)m-2k=0時(shí),直線l為y=k(x+2),此時(shí)直線過(guò)焦點(diǎn)F1,不合題意,
所以x1+x2=-4,即eq \f(6km,1-3k2)=-4,
可得m=2k-eq \f(2,3k),代入m2+1>3k2化簡(jiǎn)可得,9k4-15k2+4>0,
解得eq \f(1,3)<k2<eq \f(4,3),
又因?yàn)閐=eq \f(|2k+m|,\r(1+k2))=eq \f(\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(4k-\f(2,3k))),\r(1+k2))=eq \f(4-\f(2,3k2),\r(1+\f(1,k2))),
令eq \r(1+\f(1,k2))=t∈(eq \f(\r(7),2),2)可得,
eq \f(1,k2)=t2-1,
所以d=eq \f(14,3t)-eq \f(2t,3),在(eq \f(\r(7),2),2)上單調(diào)遞減,所以d∈(1,eq \r(7)).
綜上,F(xiàn)2到直線l的距離d的取值范圍是(1,eq \r(7)).
18.解 (1)設(shè)P(x,y),Q(-x,-y).
由eq \f(|PF|,dP)=eq \f(|QF|,dQ)得
eq \f(\r((x-2)2+y2),|x-4|)=eq \f(\r((-x-2)2+(-y)2),|-x-4|),
|x|≠4,
兩邊平方得
(x+4)2(x2+y2+4-4x)=(x-4)2(x2+y2+4+4x),化簡(jiǎn)得x(x2+2y2-8)=0,
即曲線C的方程為eq \f(x2,8)+eq \f(y2,4)=1或x=0.
曲線C是以點(diǎn)(-2,0),(2,0)為焦點(diǎn),長(zhǎng)軸長(zhǎng)為4eq \r(2)的橢圓與y軸組成的曲線.
(2)設(shè)直線m與橢圓相交于M(x1,y1),
N(x2,y2)兩點(diǎn),則M1(x1,0),N1(x2,0).
令eq \f(1,k)=t,將x=ty+2代入eq \f(x2,8)+eq \f(y2,4)=1并整理得(t2+2)y2+4ty-4=0,
y1+y2=-eq \f(4t,t2+2),y1y2=-eq \f(4,t2+2).
直線M1N的方程為:y=eq \f(y2,x2-x1)(x-x1).
設(shè)R(4,y0),則y0=eq \f(y2(4-x1),x2-x1)=eq \f(y2(2-ty1),x2-x1),
同理設(shè)直線MN1與直線l:x=4相交于點(diǎn)R′(4,y′0),則y′0=eq \f(y1(2-ty2),x1-x2).
y0-y′0=eq \f(y2(2-ty1),x2-x1)-eq \f(y1(2-ty2),x1-x2)=eq \f(2(y2+y1)-2ty2y1,x2-x1),
其中2(y2+y1)-2ty2y1
=-eq \f(8t,t2+2)+eq \f(8t,t2+2)=0.
從而y0=y(tǒng)′0,R與R′重合.
因?yàn)镸M1∥NN1,
所以S△MM1N1=S△MM1N.
又S△RM1N1=S△MM1N1+S△RMM1,S△RMN=S△MN1N+S△RMM1,則eq \f(S△RMN,S△RM1N1)=1.
所以△RMN與△RM1N1面積的比值為1.
19.解 (1)根據(jù)雙曲線的對(duì)稱(chēng)性,可知雙曲線E過(guò)點(diǎn)(±2eq \r(2),2)和點(diǎn)(4,±2eq \r(3)),
所以eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(\f(8,a2)-\f(4,b4)=1,,\f(16,a2)-\f(12,b2)=1,))得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(a2=4,,b2=4,))
故雙曲線E的標(biāo)準(zhǔn)方程為eq \f(x2,4)-eq \f(y2,4)=1.
(2)當(dāng)直線l的斜率存在時(shí),設(shè)直線l的方程為y=k(x-4)+2(k≠±1),與雙曲線方程聯(lián)立,消去y,得(k2-1)x2-(8k2-4k)x+16k2-16k+8=0,Δ>0.
設(shè)M(x1,y1),N(x2,y2),
則x1+x2=eq \f(8k2-4k,k2-1),
x1x2=eq \f(16k2-16k+8,k2-1).
設(shè)P(t,t+1),
則k1k2=eq \f((y1-t-1)(y2-t-1),(x1-t)(x2-t))
=eq \f((kx1-4k-t+1)(kx2-4k-t+1),(x1-t)(x2-t))
=eq \f(k2x1x2-k(4k+t-1)(x1+x2)+(4k+t-1)2,x1x2-t(x1+x2)+t2)
=eq \f(k2(16k2-16k+8)-k(4k+t-1)(8k2-4k)+(4k+t-1)2(k2-1),16k2-16k+8-t(8k2-4k)+t2(k2-1))
=eq \f((t2+2t-11)k2-8(t-1)k-(t-1)2,(t-4)2k2+4(t-4)k-(t2-8)).
當(dāng)t=4時(shí),不滿足k1k2為定值.
當(dāng)t≠4時(shí),若k1k2為定值,
則eq \f(t2+2t-11,(t-4)2)=eq \f(-8(t-1),4(t-4))=eq \f(-(t-1)2,-(t2-8)),
解得t=3,此時(shí)k1k2=4.
經(jīng)檢驗(yàn),當(dāng)直線l的斜率不存在時(shí),
對(duì)P(3,4),也滿足k1k2=4.
所以點(diǎn)P的坐標(biāo)為(3,4).
題號(hào)
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答案
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