2022届高三数学一轮复习(原卷版)专题01 圆锥曲线中的弦长问题(解析版).docx
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1、专题01 圆锥曲线中的弦长问题一、单选题 1设椭圆长半轴长为,短半轴长为,半焦距为,则过焦点且垂直于长轴的弦长是( )ABCD【答案】D【分析】设椭圆焦点在轴上,椭圆的标准方程为,将或代入椭圆的标准方程,求出,由此可求得结果.【详解】设椭圆焦点在轴上,椭圆的标准方程为,将或代入椭圆的标准方程得,解得,因此,过焦点且垂直于长轴的弦长是.故选:D.2已知椭圆,直线l过椭圆C的左焦点F且交椭圆于A,B两点,的中垂线交x轴于M点,则的取值范围为( )ABCD【答案】B【分析】当l:时,设与椭圆联立可得:, 然后求得的中垂线方程,令 ,得,然后分别利用两点间的距离公式和弦长公式求得,建立求解.【详解】椭
2、圆的左焦点为,当l:时,所以,设与椭圆联立,可得:,由韦达定理得:,取中点为,所以的中垂线方程为:,令 ,得,所以,又,所以,综上所述,故选:B.【点睛】思路点睛:1、解决直线与椭圆的位置关系的相关问题,其常规思路是先把直线方程与椭圆方程联立,消元、化简,然后应用根与系数的关系建立方程,解决相关问题涉及弦中点的问题常常用“点差法”解决,往往会更简单2、设直线与椭圆的交点坐标为A(x1,y1),B(x2,y2),则弦长为 (k为直线斜率)注意:利用公式计算直线被椭圆截得的弦长是在方程有解的情况下进行的,不要忽略判别式大于零3过椭圆9x2+25y2=225的右焦点且倾斜角为45°的弦长A
3、B的长为( )A5B6CD7【答案】C【分析】求出焦点坐标和直线方程,与椭圆方程联立,利用韦达定理和弦长公式可得答案.【详解】由9x2+25y2=225得,所以,右焦点坐标为,直线AB的方程为,所以得,设,所以,.故选:C.【点睛】本题主要考查直线与椭圆的弦长公式,由韦达定理的应用.4椭圆的左、右焦点分别是、,斜率为的直线l过左焦点且交于,两点,且的内切圆的周长是,若椭圆的离心率为,则线段的长度的取值范围是( )ABCD【答案】B【分析】先利用等面积法可得:,求解出的值,然后根据弦长公式的取值范围.【详解】设内切圆半径为r,由题意得得,.故选:B.【点睛】本题考查椭圆焦点三角形问题,考查弦长的
4、取值范围问题,难度一般.解答时,等面积法、弦长公式的运用是关键.二、多选题5已知抛物线的焦点为,过点的直线交抛物线于、两点,以线段为直径的圆交轴于、两点,则( )A若抛物线上存在一点到焦点的距离等于,则抛物线的方程为B若,则直线的斜率为C若直线的斜率为,则D设线段的中点为,若点到抛物线准线的距离为,则的最小值为【答案】AD【分析】由抛物线的定义求得的值,可判断A选项的正误;设直线的方程为,设点、,将直线的方程与抛物线的方程联立,结合韦达定理可求得的值,可判断B选项的正误;利用韦达定理结合抛物线的焦点弦长公式可判断C选项的正误;设直线的方程为,设点、,联立直线与抛物线的方程,求得点到轴的距离和,
5、可得出关于的表达式,可判断D选项的正误.【详解】对于A选项,由抛物线的定义可得,解得,所以,抛物线的标准方程为,A选项正确;对于B选项,如下图所示:抛物线的焦点为,设点、,设直线的方程为,联立,消去并整理得,恒成立,由韦达定理可得,由于,由图象可得,即,所以,可得,解得,所以,直线的斜率为,B选项错误;对于C选项,当直线的斜率为时,由B选项可知,由抛物线的焦点弦长公式可得,C选项错误;对于D选项,抛物线的焦点到准线的距离为,则该抛物线的方程为.设直线的方程为,设点、,联立,消去可得,则,点到轴的距离为,所以,当且仅当时,等号成立,D选项正确.故选:AD.【点睛】本题考查直线与抛物线的综合问题,
6、考查了抛物线焦点弦的几何性质以及焦点弦长、焦半径的计算.本题中将直线方程与抛物线的方程联立,利用韦达定理得出点、的纵坐标所满足的关系,并结合了抛物线的焦点弦长公式进行计算,考查学生的运算求解能力,属于中等题.三、解答题6如图,是直线上一动点,过点且与垂直的直线交抛物线于,两点,点在,之间(1)若过抛物线的焦点,求;(2)求的最小值【答案】(1);(2)【分析】(1)先求出直线的方程,联立直线与抛物线,将韦达定理和弦长公式相结合即可得结果;(2)设,联立方程组分别求出A,B,P的纵坐标,将表示为关于的函数式,结合基本不等式即可得结果.【详解】解:(1)由已知得,所以,联立得,消去,可得,设点,由
7、根与系数的关系得,所以(2)设,由,消去,可知,有两个不同的交点,解得:,由,得,由于点在点,点之间,所以,设,所以,当且仅当时,即时取等号故的最小值为【点睛】关键点点睛:(1)直线弦长公式的应用;(2)将所求量表示为关于的函数,利用基本不等式求最值.7已知椭圆()长轴长为短轴长的两倍,连结椭圆的四个顶点得到的菱形的面积为4,直线过点,且与椭圆相交于另一点(1)求椭圆的方程;(2)若线段长为,求直线的倾斜角【答案】(1);(2)或【分析】(1)由题设列出基本量方程组,解得基本量,从而得方程.(2)设直线方程,代入椭圆方程得关于的一元二次方程,韦达定理整体思想及弦长公式得关于斜率的方程,解得斜率
8、得直线方程.【详解】(1)由题意可知 , , , 。椭圆方程为: (2)由题可知直线斜率存在,设直线方程为:代入椭圆方程得: ,解得 ,直线的倾斜角为或.【点睛】本题是椭圆与直线相交弦长问题,是高考解析几何中的常见题型.注意点点睛:在设直线时要注意直线斜率是否存在,做必要的交代;代入消元后要交代的符号,确定交点是否存在及存在时的个数;所得解回代检验合理性,以确保答案的正确性.8已知直线经过抛物线的焦点,且与抛物线交于、两点.(1)若直线的倾斜角为,求线段的长;(2)若,求的长.【答案】(1);(2).【分析】(1)设点、,求出直线的方程,与抛物线方程联立,求出的值,再利用抛物线的焦点弦长公式可
9、求得线段的长;(2)设直线的方程为,设点、,将直线的方程与抛物线的方程联立,可得出,由求得的值,利用韦达定理以及抛物线的方程求得的值,利用抛物线的定义可求得的长.【详解】(1)设点、,抛物线的焦点为,由于直线过点,且该直线的倾斜角为,则直线的方程为,联立,消去并整理得,由韦达定理可得,由抛物线的焦点弦长公式可得;(2)设点、,由题意可知,直线不可能与轴重合,设直线的方程为,联立,消去并整理得,由韦达定理可得,可得,则,因此,.【点睛】有关直线与抛物线的弦长问题,要注意直线是否过抛物线的焦点,若过抛物线的焦点,可直接使用公式,若不过焦点,则必须用一般弦长公式9已知圆上上任取一点,过点作轴的垂线段
10、,垂足为,当在圆上运动时,线段中点为.(1)求点的轨迹方程;(2)若直线l的方程为yx1,与点的轨迹交于,两点,求弦的长.【答案】(1);(2).【分析】(1)设、,利用相关点法即可求解.(2)将直线与椭圆方程联立,利用弦长公式即可求解.【详解】(1)设,点是线段中点,又在圆上,即点的轨迹方程为.(2)联立,消去可得,设,则, .【点睛】方法点睛:本题考查了轨迹问题、求弦长,求轨迹的常用方法如下:(1)定义法:利用圆锥曲线的定义求解.(2)相关点法:由已知点的轨迹进行求解.(3)直接法:根据题意,列出方程即可求解.10已知椭圆的右焦点为,左、右顶点为、,.(1)求椭圆的标准方程;(2)求直线被
11、椭圆截得的弦长.【答案】(1);(2).【分析】(1)设椭圆的半焦距为,由题意可得,解得,求得,可得椭圆的方程;(2)联立直线和椭圆方程,运用韦达定理和弦长公式,计算可得所求值.【详解】(1)设椭圆的半焦距为,由,可得,解得,则,即有椭圆的方程为;(2)联立直线和椭圆,可得,设被椭圆截得的弦的端点的横坐标分别为,则,可得弦长为.【点睛】思路点睛:求解椭圆中的弦长问题时,一般需要联立直线与椭圆方程,根据韦达定理,以及弦长公式,即可求出结果;有时也可由直线与椭圆方程联立求出交点坐标,根据两点间距离公式求出弦长.11已知直线与圆相交.(1)求的取值范围;(2)若与相交所得弦长为,求直线与相交所得弦长
12、.【答案】(1);(2).【分析】(1)由圆求出圆心和半径,利用圆心到直线的距离小于半径即可求解;(2)由与相交所得弦长为,利用弦长的一半、弦心距、圆的半径满足勾股定理可求出圆的半径,再次利用勾股定理即可求解.【详解】(1)圆的圆心为,半径为.因为直线与圆相交,所以圆心 到的距离解得:,即的取值范围是.(2)因为与相交所得弦长为,所以,因为圆心 到的距离,所以直线与M相交所得弦长为.【点睛】方法点睛:有关圆的弦长的两种求法(1)几何法:直线被圆截得的半弦长为,弦心距和圆的半径构成直角三角形,即;(2)代数法:联立直线方程和圆的方程,消元转化为关于的一元二次方程,由根与系数的关系可求得弦长或12
13、已知双曲线的标准方程为,分别为双曲线的左、右焦点.(1)若点在双曲线的右支上,且的面积为,求点的坐标;(2)若斜率为1且经过右焦点的直线与双曲线交于两点,求线段的长度.【答案】(1)或;(2).【分析】(1)由双曲线方程可得,进而可得点的纵坐标,代入即可得解;(2)联立方程组,由韦达定理、弦长公式运算即可得解.【详解】(1)由题意,双曲线的焦距,设点,则,解得,代入双曲线方程可得,所以点的坐标为或;(2)由题意,则直线,设,由,化简可得,则,所以.13设抛物线,为的焦点,过的直线与交于两点.(1)设的斜率为,求的值;(2)求证:为定值.【答案】(1)5;(2)证明见解析.【分析】(1)求出直线
14、方程为,联立直线与抛物线,由即可求解;(2)设直线方程为,由韦达定理表示出,即可得出定值.【详解】(1)依题意得,所以直线的方程为.设直线与抛物线的交点为,由得,所以,.所以.(2)证明:设直线的方程为,直线与抛物线的交点为,由得,所以,.因为.所以为定值.【点睛】方法点睛:解决直线与圆锥曲线相交问题的常用步骤:(1)得出直线方程,设交点为,;(2)联立直线与曲线方程,得到关于(或)的一元二次方程;(3)写出韦达定理;(4)将所求问题或题中关系转化为形式;(5)代入韦达定理求解.14已知椭圆M:的一个焦点为,左右顶点分别为A,B经过点的直线l与椭圆M交于C,D两点()求椭圆方程;()当直线l的
15、倾斜角为时,求线段CD的长;()记ABD与ABC的面积分别为和,求的最大值【答案】();();()的最大值为.【分析】()根据椭圆的几何性质求出可得结果;()联立直线与椭圆,根据弦长公式可求得结果;()设直线:,联立直线与椭圆的方程,利用韦达定理求出,变形后利用基本不等式可求得最大值.【详解】()因为椭圆的焦点为,所以且,所以,所以椭圆方程为.()因为直线l的倾斜角为,所以斜率为1,直线的方程为,联立,消去并整理得,设,则,所以.()由()知,设直线:,联立,消去并整理得,则,所以异号,所以,当且仅当时,等号成立.所以的最大值为.【点睛】关键点点睛:第()问中将三角形面积用两点的纵坐标表示,并
16、利用韦达定理和基本不等式解决是解题关键.15已知椭圆:的离心率为,点在椭圆上,直线过椭圆的右焦点与上顶点,动直线:与椭圆交于,两点,交于点.(1)求椭圆的方程;(2)已知为坐标原点,若点满足,求此时的长度.【答案】(1);(2)4或.【分析】(1)根据,以及即可求解.(2)将直线与联立,求出交点,再由,可得点为的中点,根据在直线:上求出点即可求解.【详解】(1)由题意得,结合,解得,故所求椭圆的方程为.(2)易知定直线的方程为.联立,整理得,解得,不妨令点的坐标为.,由对称性可知,点为的中点,故,又在直线:上,故,解得,故点的坐标为或,所以或,所以的长度为4或.【点睛】关键点点睛:解题的关键是
17、求出点,根据对称性可知,确定点为的中点,考查了计算求解能力.16已知椭圆,为坐标原点,为椭圆上任意一点,分别为椭圆的左、右焦点,且,其离心率为,过点的动直线与椭圆相交于,两点.(1)求椭圆的标准方程;(2)当时,求直线的方程【答案】(1);(2)或.【分析】(1)首先根据题意得到,再解方程组即可得到答案.(2)首先设出直线方程,与椭圆联立,利用根系关系和弦长公式即可得到方程,再解方程即可得到答案.【详解】(1)由题意知解得,.所以椭圆的标准方程为.(2)当直线的斜率不存在时,不符合题意.当直线的斜率存在时,设直线的方程为,联立,得,其判别式.设点,坐标分别为,则,.所以,整理得,解得或,所以或
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