专题3 圆锥曲线中的长度问题(解析版).docx
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1、专题3圆锥曲线中的长度问题一、考情分析圆锥曲线中的长度问题是直线与圆锥曲线中最基本的问题,一般出现在解答题第2问,常见的有焦半径、弦长、 两点间距离、点到直线距离、三角形周长等,求解方法可以用两点间距离公式、弦长公式、点到直线距离公 式、函数求最值等.二、解题秘籍(一)利用两点间距离公式求线段长度若直线与圆锥曲线的交点坐标已知或可求,可直线利用两点间距离公式求线段长度.【例1】(2022届山西省吕梁市高三上学期12月月考)在平面直角坐标系xQy中,已知椭圆222叱)的右准线为(定义:椭圆C的右准线方程为其中c =.点P是右准线上的动点,过点P作椭圆C的两条切线,分别与y轴交于M,N两点,当P在
2、x轴上时,|OP|=|MN.(1)求椭圆。的方程;(2)求|MN|的最小值.【解析】(1)由题意可知,当。点坐标为(4,0)时,|OP|=|MN|=4, 不妨设点M在点N上方,则例(0,2),N(0,-2),1y = -x-2,i2所以直线NP:y = zX-2与椭圆C相切,将直线NP与椭圆方程联立,222y消去 X整理得(4/ + /卜2 _Sa2x + 6/ _= 0,则 = 64/ - 4(4从 + / ) (16/ 4/廿)=0,整理得 4/ + / = 16,2又幺=4,力=/+。2,解得/=4或/=16 (舍去),所以从=3, c22即椭圆。的方程为土 +上=1;43(2)设尸(4
3、J),切线方程为 y = Z(x 4) + z = 6 44 + 7y = kx-4k-ht,将切线方程与椭圆联立2= 1,43消去 乂整理得(4公 + 3卜2 + sk(t-4k)x + 4(4kf-12 = 0,贝A = 64k2 4攵成 一 4(4左2 + 3)4。- 4Z)2 12 = 0,所以直线。的方程为y = -1x ,k产小+ 1),2所以 1 得% =-4k所以Wr因为点。恰好是片与A的中点,所以玉=2xo+l = _|,y =2yD=- k +1k 十 ii ( t2 _i V ( 2k V因为点A在椭圆上,所以=+/=12( k2 +) M解得*=1,y = x + ,当
4、 = 1 时,由,得 3Y+4x = 012,所以玉=0,x2 =,所以 AB = Jl + k2 x21 = 5/2同理左二一1 时,|AB =-y/22. (2023届福建省部分名校高三上学期9月联考)已知两点M(04),N(0,4),动点P在x轴的投影为。,且 可雇两=3而;记动点P的轨迹为曲线(1)求。的方程.(2)过点F(2V6,0)的直线与曲线。在丁轴右侧相交于A, 3两点,线段AB的垂直平分线与1轴相交于点H,试 问段是否为定值?若是,求出该定值;若不是,请说明理由.【解析】 设尸(工),则。(乂0),两=(一九,-4y),丽=(x,4 y),=(0,y).因为丽:.丽=3而;所
5、以Y + y216 = 3y2,22故。的方程为二=1.168(2)由题可知直线45的斜率一定存在,且不为0,不妨设直线A3的方程为尸女卜一2遥),A(A Y ), 3(%,%).联立方程组y = k(x-2a)22土一匕=1116 8,消去 y 整理得(1 2/)/ +-48/ 16 = 0,A = 384Z? + (1 2 产)(192/ + 64) 0-R、氤之1则% +/=苦h,整理得左23.1一2攵248216 nXX9 =Z 01 21-2公% + _ 4cz2 M + % _ 2遍k2 一 1-2/ 2 一1-24 2,则线段AB的垂直平分线的方程为y + Rr = -; %+-
6、2k k I-2k令y=o,得x = -5,则” 1 2/27665/次 22何1 +切I明=HT1 1 2攵 2=Jl + k2-8/6Zs-1 2攵 22 )482216r4-384k4 + (1-2Z:2)(192 公+64)(1 2/)8(1 + /)(I,4-2k2HlI AB _ 8 _2遥 则布=该二亍.粤是定值,该定值为城. 切|33. (2023届四川省巴中市高三上学期考试)已知椭圆。:3. (2023届四川省巴中市高三上学期考试)已知椭圆。:22a +的左、右顶点分别为A、B,在椭圆C上,且直线PA的斜率与直线PB的斜率之积为(1)求椭圆。的方程;若圆/+ 丁 = 1的切线
7、i与椭圆。交于p、Q两点,求|PQ|的最大值及此时直线I的斜率.,解得。=2,【解析】(1)由椭圆可得4-。,0)向逮,0),所以 因为椭圆经过点小,亨卜故得到,京=1,解得 =1,所以椭圆的方程为? + V=i(2)当切线/垂直工轴吐RQ的横坐标为1或-1,由于椭圆的对称性,不妨设RQ的横坐标为1,代入椭圆得:+ 丁 = 1解得 =土走,所以|p = V3 ;2当切线/不垂直无轴时,设切线方程为、=辰+加即京-y + m =。,m所以圆心到切线/的距离= 1 ,得加2 =尸+ 1 , J1 + F把丁 =履+加代入椭圆方程:+ /=i,整理得(4/+1)+8/7nx+4m2-4 = 0PQ
8、= Jl + %2 J(X +4)2 _4尤42 = Jl + 公PQ = Jl + %2 J(X +4)2 _4尤42 = Jl + 公64k2 nr4(4疗-4(4攵 2 +1)2止+116(1 + 8)(4Z2/+1)_ 卜8(l + r* J辰病4-1(4攵 2 +1)24公+1设 4左2+1 = ,贝则 |尸。3x4Fx4(公+1)(4 炉+1)23575 + 3) $ + 2-、2=3k rr+ 1 =3设产(司,X ),。(2, ),则% + % = 弊,=到一:, ,K十14K十1所以|P0 0, x, + x4 =因四边形。MPN为平行四边形,即讲=潴+苏,则点%当+4为 +
9、 %),8km V ( 6m Y又点P在椭圆上,则13 + 4攵2 J 13 + 4攵2 J,化简得加之=3 + 44之,满足 = 144m2 0,+ - = 11612于是得X3+Z =8km -Sk4m2 -48 4m2 -483 + 4 /=方,玉= 3 + 4 /=则|MN= V1+F. Ja+zA-454 =-+ 必2 匡二Z邈己12 2V m m=2gm2 .产-/12 = 6二 g (6,4同 V mV m当直线MN垂直于x轴时,得点P(4,0)或P(-4,0),若点P(4,0),点MN必在直线x = 2上,x = 2由02 一彳。得 =3,则lN|=6,若点P(T,0),同理可
10、得|MN|=6,I3x +4y =48综上,I MN I的取值范围为6,48.5. (2023届辽宁省朝阳市高三上学期9月月考)已知双曲线C:22六二1(40力0)的离心率为技点43,-1)在双曲线。上.(1)求双曲线。的方程;点A,3在双曲线C上,直线Q4/3与y轴分别相交于M,N两点,点。在直线45上,若坐标原点。为线段 MN的中点,证明:存在定点心使得|。用为定值.22【解析】(I)由题意,双曲线uj-2=1的离心率为VL且p(3,-1)在双曲线。上, a b91 -1滔一再12?可得3 = 6,解得/ =8/2 =8,所以双曲线的方程为三-E = l.a88=a2 +b2(2)由题意知
11、,直线的AB的斜率存在,设直线AB的方程为了 =依+”,丫 =+ m联立方程组 2 C,整理得(1 /)/2 的优根 28 = 0, x =8 则 A = (-2km)2 -4(1-k2)(-m2 -8) = 4(m2-8Z:2+8) 0M1-Z:2 0,设 , y), B(x2, %),则 % + Z =泮,%无2 = 2f, 1 Ki K直线Q4的方程为 + 1=*三(-3),Xj -31 3 y. + 3同.小 1 3y +3令x = 0,可得 y = t一-一丁,即 M(0,-1:), % 3%一3同理可得N(0,-1),x2 -3因为。为MN的中点,所以(T-黄)+ (-1-登)=。
12、.即一1一3(村 + 2)+ 3 1 + 3(2 + m)+ 3) = 0,可得(6Z + 2)X%2 一(3 + 9% 3( +x2)-18m = 0,即(2 + 8)(6 + 3左+ 1) = 0,所以m二一8或m+34 + 1 = 0,若加+ 3左+ 1 = 0,则直线方程为丁 =而一3左一1,即y + l = A(x 3),此时直线A3过点*3,-1),不合题意;若2 = -8时,则直线方程为y =辰-8,恒过定点。(0,-8),所以忙。| =62+(-1-8)2 =屈为定值,又由P0D为直角三角形,且PD为斜边,所以当R为尸。的中点弓,-当时,|RQ| = |P* 叵22222(20
13、23届北京市房山区高三上学期考试)已知椭圆。:=+与=1(八0)的长轴的两个端点分别为 a b求椭圆C的标准方程;M为椭圆C上除A,B外任意一点,直线AM交直线x = 4于点N点。为坐标原点,过点。且与直线BN垂直的直线记为/,直线交y轴于点尸,交直线/7点。,求证:耨为定值.I I【解析】(1)由已知 =2, 乂 6 = = =, C = ,所以 =,202 =, a 22r2椭圆标准方程为工+ V=i;4丫2(2)设M(m,x),m w。,则才+ 尤=1+4:=牝直线am的方程为y =直线am的方程为y =(一2),令1得=条和虫4,枭),二.+2 - 3%,BN 4-2 西+2/_1乳为
14、=-产,直线/的方程是=一千2%3yl3y直线3M的方程为尸丹(x-2),令片0得 =-上,即PQ-/), Xj z ZX1 - z所以% +2-x3%1 2,因为二+4人=4,故解得U-2)x = -62(%+2),即。6,2(%+2)、BPPQxp-xR|-6-0| 36. (2022届浙江省“数海漫游”高三上学期模拟)已知斜率为k的直线/与抛物线V=4x交于两点,y轴上的点P使得 ABP是等边三角形.(1)若*0,证明:点P在y轴正半轴上;(2)当IOPI取到最大值时,求实数人的值.【解析】(1)设尸(0,05的中点为M(S),A 与乂,A 未必,k= x%=2因为攵0,故直线A8的斜率
15、存在,故一 y-yl -b,故 0,b故直线PM: y =-5b故直线PM: y =-54(尤 a) + b,故 p=b(a;2)因为的中点为力),故。0,故 所以点尸在y轴正半轴上.(2)当A5与工轴垂直时,P =。;当A8与x轴不垂直时,因为 ABP是等边三角形,故A3与 轴不垂直,故。 0,人w 0.由(1)可得: y = _2(%_q) + b 即 PM : y = _”+(&+ 2)故P 0,故P 0,,所以|PM| =41 + a =& + =,b242V 7可得 丁2刀 + 2-4。=。,y1 =4x所以 = 16-4 0即b2 0即b2 2儿因为 ABP是等边三角形,故|PM日
16、网,故由二qJI + 0,整理得至匕时 0可得0a12.(。+ 2)-=(12-2)(。+ 2)-,其中o。 12.12设/= (12 2)(q + 2)2,o12,则八 a) = 02 2q)(q + 2 +2(12q q2)(q + 2)= -4(q + 2)(q28q 6),当 0 a 0 ; 4 + 2722 a 12 时,/(。) 1,_2 _-3、4;_2 _-3、4;9 - 8CII7Z/HVG9 - 8+ 271 - 4即择J e(0,3,所以瑞的取值范围为(。,0,最大值为6 .9.(2022届江苏省南京高三上学期12月联考)已知椭圆C: 5 +与=1(人0)的离心率为电,右
17、顶点为 a ”2A,过点5()的直线I与椭圆C交于不同的两点MN,其中点M在第一象限当点M,N关于原点对称时,点M 的横坐标为(1)求椭圆。的方程;(2)过点N作x轴的垂线,与直线AM交于点P,Q为线段NP的中点,求直线AQ的斜率,并求线段AQ长度的 最大值.【解析】(1)因为6 =无,又02=/一力2,所以。2=4,所以椭圆c: +年=1.246T当点M、N关于原点对称,此时直线/过原点,直线/的方程为y = !x,所以/V2, aaO Q代入椭圆。的方程得f + f = 1,即/2/一8 = 0,所以片=4或/=2 (舍去) a a所以椭圆。的方程为L + y2=i4(2) 3(2,1),
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