2023年高考数学专项练习圆锥重难点专题突破.pdf
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1、1 专题01直线与椭圆的位置关系 22 专题02椭圆的焦点弦、中点弦、弦长问题113 专题03椭圆中的参数问题204 专题04椭圆中的定点、定值、定直线问题305 专题05椭圆中的向量问题426 专题06直线与双曲线的位置关系517 专题07双曲线的焦点弦、中点弦、弦长问题608 专题08双曲线中的参数范围及最值问题699 专题09双曲线中的定点、定值、定直线问题7910 专题10双曲线中的向量问题 9011 专题11直线与抛物线的位置关系10012 专题12抛物线的焦点弦、中点弦、弦长问题10913 专题13抛物线中的参数问题11814 专题14抛物线中的定点、定值、定直线问题12715 专
2、题15圆锥曲线新定义问题13716 专题16圆锥曲线与重心问题14817 专题17圆锥曲线与内心问题16018 专题18圆锥曲线与外心问题17219 专题19圆锥曲线与垂心问题18320 专题20圆锥曲线中的轨迹问题19521 专题21圆锥曲线的综合应用圆锥重难点专题突破2041专题0101直线与椭圆的位置关系1 已知曲线C上任意一点P x,y满足x2+y2+2y+1+x2+y2-2y+1=2 2,则曲线C上到直线2x-y-4=0的距离最近的点的坐标是()A.23,-23B.63,-63C.32,94D.-63,63【解析】x2+y2+2y+1+x2+y2-2y+1=2 2 x2+y+12+x
3、2+y-12=2 2 设F10,-1,F20,1则 F1F2=2,x2+y+12+x2+y-12=2 2 PF1+PF2=2 2 F1F2=2P点的轨迹是以F10,-1,F20,1为焦点的椭圆.c=1,a=2,b2=1曲线C的方程是:x2+y22=1设与直线2x-y-4=0平行且与曲线C相切的直线方程为2x-y+t=0.由2x-y+t=0 x2+y22=1 得2x+t=y2x2+y2=2 6x2+4tx+t2-2=0,=16t2-24(t2-2)=0,t=6,当t=6 时,x=-63,y=63;当t=-6 时,x=63,y=-63;又2x-y+t=0中靠近2x-y-4=0的点应该在椭圆的下方,
4、曲线C上到直线2x-y-4=0的距离最近的点的坐标是63,-63.故选:B2 直线x-y+1=0被椭圆x23+y2=1所截得的弦长|AB|等于()A.3 22B.2C.2 2D.3 2【解析】由x-y+1=0,x23+y2=1,得交点为(0,1),-32,-12,则|AB|=322+1+122=3 22.故选:A.3 椭圆ax2+by2=1与直线y=1-x交于A、B两点,过原点与线段AB中点的直线的斜率为32,则ab的值为()A.32B.2 33C.9 32D.2 327【解析】联立椭圆方程与直线方程,得ax2+b 1-x2=1,a+bx2-2bx+b-1=0,A x1,y1,B x2,y2,
5、x1+x2=2ba+b,y1+y2=1-x1+1-x2=2-2ba+b=2aa+b,AB中点坐标:ba+b,aa+b,AB中点与原点连线的斜率k=aa+bba+b=ab=32故选:A4 已知F是椭圆x225+y29=1的一个焦点,AB为过椭圆中心的一条弦,则ABF面积的最大值为()A.6B.15C.20D.12【解析】显然直线AB不垂直y轴,椭圆中心为原点O,设直线AB的方程为:x=my,由x=my9x2+25y2=225 消去y得:(9m2+25)y2=225,设A(x1,y1),B(x2,y2),由椭圆对称性,不妨令y1=159m2+25,y2=-159m2+25,焦点F(4,0),ABF
6、的面积SABF=12|OF|y1-y2|=2309m2+25=609m2+2512,当且仅当m=0时取“=”,所以ABF面积的最大值为12.故选:D5 已知椭圆C:x22+y2=1,直线l:y=x+3,则椭圆C上的点到直线l距离的最大值为()A.3-32B.2+32C.3+32D.2【解析】设与直线l:y=x+3平行的直线l1:y=x+b,联立y=x+bx22+y2=1,消y可得3x2+4bx+2b2-2=0,=16b2-24 b2-1=0,解得b=3,所以所求直线为y=x+3 或y=x-3,直线l:y=x+3与直线y=x+3 的距离为d=3-32.直线l:y=x+3与直线y=x-3 的距离为
7、d=3+32.所以椭圆C上的点到直线l距离的最大值为d=3+32,故选:C6 直线y=kx-1被椭圆C:x25+y2=1截得最长的弦为()A.3B.52C.2D.5【解析】联立直线y=kx-1和椭圆x25+y2=1,可得(1+5k2)x2-10kx=0,解得x=0或x=10k1+5k2,则弦长l=1+k210k1+5k2,令1+5k2=t(t1),则l=101+t-15t-15t=21+3t-4t2=2-41t-382+2516,当t=83,即k=33,l取得最大值254=52,故选:B7 已知F是椭圆x2+y22=1的下焦点,过点F的直线l与椭圆交于A,B两点,O为坐标原点,则AOB面积的取
8、值范围是()A.0,12B.12,22 C.0,22 D.22,1 【解析】由椭圆的方程可得a2=2,b2=1,所以c2=a2-b2=1,所以下焦点F 0,-1,显然直线l的斜率存在,设直线l的方程为:y=kx-1,设A x1,y1,B x2,y2,联立x2+y22=1y=kx-1,整理可得:2+k2x2-2kx-1=0,可得:x1+x2=2k2+k2,x1x2=-12+k2,所以SAOB=12OFx1-x2=12x1+x22-4x1x2=124k22+k22+42+k2=128 1+k21+1+k22,设t=1+k21,则SAOB=128t1+t2=128t+1t+2,因为t1,所以y=t+
9、1t单调递增,所以t+1t2,所以SAOB1282+2=22,故选:C.8 已知椭圆C:x2a2+y2b2=1 ab0的一个顶点为A 2,0,离心率为22,直线y=k x-1与椭圆C交于不同的两点M,N.当AMN的面积为103时,则k的值为()A.2B.3C.1D.5【解析】由ab知椭圆焦点在x轴上,故a=2,c=2,b=2,椭圆方程为x24+y22=1,设B(1,0),则B在直线y=k(x-1)上,M(x1,y1),N(x2,y2),联立x24+y22=1y=k(x-1),化简得(1+2k2)x2-4k2x+2k2-4=0,则x1+x2=4k21+2k2,x1x2=2k2-41+2k2,则A
10、MN的面积为12AB y1-y2=12k x1-x2=12kx1+x22-4x1x2=12k4k21+2k22-42k2-41+2k2=k6k2+41+2k2=103,解得k=1,故选:C.9 已知F为椭圆C:x24+y22=1的左焦点,直线l:y=kx k0与椭圆C交于A,B两点,AEx轴,垂足为E,BE与椭圆C的另一个交点为P,则()A.1AF+4BF的最小值为2B.ABE面积的最大值为2C.直线BE的斜率为12kD.PAB为钝角【解析】对于A,设椭圆C的右焦点为F,连接AF,BF,则四边形AFBF为平行四边形,AF+BF=AF+AF=2a=4,1AF+4BF=14AF+BF1AF+4BF
11、=145+BFAF+4 AFBF94,当且仅当 BF=2 AF时等号成立,A错误;对于B,由x24+y22=1y=kx 得x=21+2k2,yA-yB=4 k1+2k2,ABE的面积S=12xAyA-yB=4 k1+2k2=41k+2 k2,当且仅当k=22时等号成立,B正确;对于C,设A x0,y0,则B-x0,-y0,E x0,0,故直线BE的斜率kBE=0+y0 x0+x0=12y0 x0=12k,C正确;对于D,设P m,n,直线PA的斜率额为kPA,直线PB的斜率为kPB,则kPAkPB=n-y0m-x0n+y0m+x0=n2-y20m2-x20,又点P和点A在椭圆C上,m24+n2
12、2=1,x204+y202=1,-得n2-y20m2-x20=-12,易知kPB=kBE=12k,则kPA12k=-12,得kPA=-1k,kPAkAB=-1kk=-1,PAB=90,D错误.故选:BC.10 若直线l被圆M:x2+y2=4所截得的弦长不小于2 3,则在下列曲线中,与直线l一定会有公共点的曲线是()A.y2=4xB.x22+y2=1C.x24-y2=1D.x+12+y2=9【解析】设直线l的方程为Ax+By+C=0,由题知,圆M的圆心到直线l的距离为CA2+B222-(3)2=1,对于A,抛物线y2=4x,开口向右,顶点在原点,取直线l为x=-1,易知直线与抛物线无交点,故A错
13、误.对于B,满足到圆M的圆心距小于等于1的点的轨迹为单位圆x2+y2=1围成的封闭区域,直线l一定过这个单位圆内的一点,椭圆x22+y2=1的a=2,b=1,所以单位圆一定在椭圆内部,故直线l一定与椭圆相交,故B正确.对于C,双曲线x24-y2=1的顶点坐标为 2,0,开口向左右两边,同样取直线l为x=-1,易知直线与双曲线无交点,故C错误.对于D,单位圆圆心(0,0)到圆(x+1)2+y2=9的圆心的距离为1,小于两圆半径差,故两圆呈内含关系,直线l一定过圆(x+1)2+y2=9内一点,故直线l一定与圆(x+1)2+y2=9相交.故D正确.故选:BD.11 已知P是椭圆E:x24+y2m=1
14、(m0)上任意一点,M,N是椭圆上关于坐标原点对称的两点,且直线PM,PN的斜率分别为k1,k2k1k20,若 k1+k2的最小值为1,则下列结论正确的是()A.椭圆E的方程为x24+y2=1B.椭圆E的离心率为12C.曲线y=log3x-12经过E的一个焦点D.直线2x-y-2=0与E有两个公共点【解析】设P x0,y0,M x1,y1,x0 x1,y0y1,则N-x1,-y1,x204+y20m=1,x214+y21m=1,所以y20=m-m4x20,y21=m-mx214,k1k2=y0-y1x0-x1y0+y1x0+x1=y20-y21x20-x21=-m4.于是 k1+k22k1 k
15、2=2k1k2=2-m4=m,当且仅当 k1=k2时取等号,依题意,得m=1,解得m=1,故E的方程为x24+y2=1,A正确;离心率为32,B错误;焦点为(3,0),曲线y=log3x-12经过焦点(3,0),C正确;直线2x-y-2=0过点(1,0),且点(1,0)在E内,故直线2x-y-2=0与E有两个公共点,D正确.故选:ACD.12 已知椭圆C:x24+y22=1的左、右两个焦点分别为F1,F2,直线y=kx k0与C交于A,B两点,AEx轴,垂足为E,直线BE与C的另一个交点为P,则下列结论正确的是A.四边形AF1BF2为平行四边形B.F1PF290【解析】对A,根据椭圆的对称性可
16、知,OF1=OF2,OA=OB.故四边形AF1BF2为平行四边形.故A正确.对B,根据椭圆的性质有当P在上下顶点时,OP=b=2=c.此时F1PF2=90.由题意可知P不可能在上下顶点,故F1PF20k-1x1+x2=4k+8k2x1x2=4k2,因为AB的中点横坐标为2,所以k-1x1+x22=2k+4k2=2 k=2,所以x1+x2=4x1x2=1,则 AB=1+4|x1-x2|=5 x1+x22-4x1x2=2 15.15 已知x2+y2+(x-8)2+(y-6)2=20,则|3x-4y-100|的最值为.【解析】满足题设的点P(x,y)的轨迹是定点A(0,0),B(8,6)的距离之和为
17、定长20的椭圆,此椭圆的中心在M(4,3)、长半轴a满足2a=20,即a=10.线段AB长为82+62=10,即c=5,所以椭圆的短半轴长b=5 3.又椭圆长轴所在直线方程为y=34x.如图可知,使得椭圆与直线y=34x+m有公共点的m的取值范围是原点到直线y=34x+m的距离不超过5 3.即|30-40+4m|55 3,解得-25 34m25 34.椭圆上任意一点P(x,y)均满足-25 34y-34x25 34.由-25 3-1003x-4y-10025 3-100b0)经过点 0,3,离心率为12,左、右焦点分别为F1(-c,0),F2(c,0)(1)求椭圆的方程(2)斜率为-12的直线
18、l与椭圆交于A,B两点,当 AB=552时,求直线l的方程【解析】(1)因为椭圆x2a2+y2b2=1(ab0)经过点 0,3,离心率为12,所以b=3,ca=12,因为a2=b2+c2,所以得c=1,a=2,所以椭圆方程为x24+y23=1,(2)设直线l为y=-12x+m,设A(x1,y1),B(x2,y2),由y=-12x+mx24+y23=1 ,得x2-mx+m2-3=0,由=m2-4(m2-3)0,得-2mb0),因为椭圆过点P(5,2),可得25a2+4b2=1,又由c=6及a2=b2+c2,解得a2=45,b2=9,所以椭圆的方程为x245+y29=1.方法二:由题意,椭圆与双曲
19、线x220-y216=1有相同的焦点为(6,0),所以2a=(5+6)2+22+(5-6)2+22=6 5,得a=3 5,所以b2=(3 5)2-62=9,所以椭圆的方程为x245+y29=1.(2)当直线与x轴重合时不满足题意;当直线与x轴不重合时,设直线方程为x=my-6,由x=my-6x245+y29=1,消x化简得 m2+5y2-12my-9=0,设A x1,y1,B x2,y2,得y1+y2=12mm2+5,因为弦AB中点在直线y=14,所以12mm2+5=12解得m=12139,所以直线l的方程为x-(12-139)y+6=0或x-(12+139)y+6=0.19 设椭圆E:x2a
20、2+y2b2=1 ab0的左焦点为F,离心率为33,过点F且与x轴垂直的直线被椭圆截得的线段长为4 33(1)求椭圆E的方程;(2)设A,B分别为椭圆E的左、右顶点,过点F且斜率为k的直线与椭圆E交于点C,D两点,且AC DB+AD CB=527,求k的值【解析】(1)设F(-c,0),由ca=33,知a=3c过点F且与x轴垂直的直线为x=-c,代入椭圆方程有(-c)2a2+y2b2=1,解得y=6b3,于是2 6b3=4 33,解得b=2,又a2-c2=b2,从而a=3,c=1,所以椭圆的方程为x23+y22=1(2)设点C(x1,y1),D(x2,y2),由F(-1,0)得直线CD的方程为
21、y=k(x+1),由方程组y=k(x+1),x23+y22=1 消去y,整理得(2+3k2)x2+6k2x+3k2-6=0求解可得x1+x2=-6k22+3k2,x1x2=3k2-62+3k2因为A(-3,0),B(3,0),所以AC DB+AD CB=(x1+3,y1)(3-x2,-y2)+(x2+3,y2)(3-x1,-y1)=6-2x1x2-2y1y2=6-2x1x2-2k2(x1+1)(x2+1)=6-(2+2k2)x1x2-2k2(x1+x2)-2k2=6+2k2+122+3k2由已知得6+2k2+122+3k2=527,解得k=220 已知以坐标原点为中心,坐标轴为对称轴的椭圆C经
22、过点A-3,32,B 1,-32(1)求椭圆C的标准方程(2)设过点F 1,0的直线l与C交于M,N两点,点Q在x轴上,且 MQ=NQ,是否存在常数使 MN=QF?如果存在,请求出;如果不存在,请说明理由【解析】(1)设椭圆C的标准方程为x2m+y2n=1(m0,n0,mn),因点A-3,32,B 1,-32在椭圆C上,则有3m+34n=11m+94n=1,解得m=4,n=3,所以椭圆C的标准方程为x24+y23=1;(2)显然点F 1,0为椭圆的右焦点,当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为y=k(x-1),由y=k(x-1)3x2+4y2-12=0 消去y并整理得:4k2+3x2-8k2x
23、+4k2-12=0,设M x1,y1,N x2,y2,则x1+x2=8k24k2+3,x1x2=4k2-124k2+3,于是得|MN|=1+k2x1+x22-4x1x2=12(k2+1)4k2+3,而y1+y2=k(x1+x2-2)=k8k24k2+3-2=-6k4k2+3,则线段MN的中点坐标为4k24k2+3,-3k4k2+3,因为点Q在x轴上,且 MQ=NQ,则Q为线段MN的垂直平分线与x轴的交点,当k=0时,|MN|=4,|QF|=1,则|MN|=4|QF|,当k0时,线段MN的垂直平分线方程为y+3k4k2+3=-1kx-4k24k2+3,令y=0,得x=k24k2+3,即Qk24k
24、2+3,0,则有|QF|=1-k24k2+3=3(k2+1)4k2+3,于是得|MN|=4|QF|,当直线l的斜率不存在时,|MN|=3,取Q14,0或Q74,0能满足|MN|=4|QF|,综上所述,存在实数=4满足题意.21 已知椭圆C:x2a2+y2b2=1 ab0的上顶点A与下顶点B在直线l:x-2y+1=0的两侧,且点B到l的距离是A到l的距离的3倍(1)求b的值;(2)设C与l交于P,Q两点,求证:直线BP与BQ的斜率之和为定值【解析】(1)由椭圆的方程可得A 0,b,B 0,-b,由题意可得2b+15=3-2b+15,解得b=1或b=14当b=14时,点A,B都在直线l的下方,不符
25、合题意,故b=1(2)联立x2a2+y2=1,x-2y+1=0,消去y可得 4+a2x2+2a2x-3a2=0,设P x1,y1,Q x2,y2,则x1+x2=-2a24+a2,x1x2=-3a24+a2直线BP与BQ的斜率之和kBP+kBQ=y1+1x1+y2+1x2=12x1+32x1+12x2+32x2=1+321x1+1x2=1+32x1+x2x1x2=1+322a24+a23a24+a2=2因此直线BP与BQ的斜率之和为定值222 已知椭圆E:x2a2+y2b2=1(ab0)的右焦点为F(3,0),圆O:x2+y2=a2+b2的面积为5(1)求椭圆E的标准方程;(2)过点C(0,1)
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