(全国通用)2020版高考数学二轮复习专题提分教程第二编专题五解析几何第2讲椭圆、双曲线、抛物线练习.pdf
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1、第 2 讲 椭圆、双曲线、抛物线 考情研析 1.考查圆锥曲线的定义、方程及几何性质,特别是椭圆、双曲线的离心率和双曲线的渐近线 2.以解答题的形式考查直线与圆锥曲线的位置关系(弦长、中点等)。核心知识回顾 1。圆锥曲线的定义式(1)椭圆:|PF1|PF22a(2a|F1F2);(2)双曲线:|PF1|PF2|2a(2a0)的渐近线方程为错误!y错误!x;焦点坐标F1错误!(c,0),F2错误!(c,0);双曲线错误!错误!1(a0,b0)的渐近线方程为错误!y错误!x,焦点坐标F1错误!(0,c),F2错误!(0,c)(3)抛物线的焦点坐标与准线方程 抛物线y22px(p0)的焦点坐标为错误!
2、错误!,准线方程为错误!x错误!;抛物线x22py(p0)的焦点坐标为错误!错误!,准线方程为错误!y错误!.3弦长问题(1)弦长公式 设直线斜率为k,直线与圆锥曲线交于A(x1,y1),B(x2,y2)时,AB错误!x1x2|错误!错误!或|AB错误!|y1y2|错误!错误!。(2)过抛物线焦点的弦长 过抛物线y22px(p0)焦点F的弦AB,若A(x1,y1),B(x2,y2),则x1x2错误!,y1y2p2,弦长|AB错误!x1x2p.热点考向探究 考向 1 圆锥曲线的定义和标准方程 例 1(1)(2019永州市高三第三次模拟)过双曲线C:错误!错误!1(a0,b0)左焦点F的直线l与C
3、交于M,N两点,且错误!3错误!,若OMFN,则C的离心率为()A2 B.错误!C3 D.错误!答案 B 解析 设双曲线的右焦点为F,取MN的中点P,连接FP,FM,FN,如图所示,由错误!3错误!,可知|MF|MP|NP|。又O为FF的中点,可知OMPF。OMFN,PFFN.PF为线段MN的垂直平分线NF|MF。设|MF|t,由双曲线定义可知|NF3t2a,|MF|2at,则 3t2a2at,解得t2a.在 RtMFP中,|PF错误!错误!2错误!a,OM|错误!PF错误!a。在 RtMFO中,MF2|OM2|OF2,4a23a2c2e 7。故选 B。(2)如图,过抛物线y22px(p0)的
4、焦点F的直线依次交抛物线及准线于点A,B,C,若|BC|2BF,且AF|3,则抛物线的方程为()Ay2错误!x By23x Cy2错误!x Dy29x 答案 B 解析 如图,分别过点A,B作准线的垂线,分别交准线于点E,D,设准线与x轴的交点为G,BFa,则由已知得|BC|2a,由定义得|BD|a,故BCD30.在直角三角形ACE中,AE|AF3,|AC33a,2|AE|AC,33a6,从而得a1。BDFG,错误!错误!,求得p错误!,因此抛物线的方程为y23x.(3)已知F是椭圆E:错误!错误!1(ab0)的左焦点,经过原点O的直线l与椭圆E交于P,Q两点,若PF2|QF|,且PFQ120,
5、则椭圆E的离心率为()A.错误!B.错误!C.错误!D。错误!答案 C 解析 解法一:设F1是椭圆E的右焦点,如图,连接PF1,QF1。根据对称性,线段FF1与线段PQ在点O处互相平分,所以四边形PFQF1是平行四边形,|FQ|PF1|,FPF1180PFQ60,根据椭圆的定义,|PF|PF12a,又|PF2|QF,所以|PF1错误!a,PF|错误!a,而F1F|2c,在F1PF中,由余弦定理,得(2c)2错误!2错误!22错误!a错误!acos60,得错误!错误!,所以椭圆E的离心率e错误!错误!。故选 C。解法二:设F1是椭圆E的右焦点,连接PF1,QF1.根据对称性,线段FF1与线段PQ
6、在点O处互相平分,所以四边形PFQF1是平行四边形,|FQ|PF1,FPF1180PFQ60,又|FP|2|PF1|,所以FPF1是直角三角形,FF1P90,不妨设|PF11,则FP2,|FF1|2c错误!错误!错误!,根据椭圆的定义,2a|PF|PF1|123,所以椭圆E的离心率e错误!错误!.故选 C。圆锥曲线的定义、标准方程的关注点(1)准确把握圆锥曲线的定义和标准方程及其简单几何性质,注意焦点在不同坐标轴上时,椭圆、双曲线、抛物线方程的不同表示形式(2)求圆锥曲线方程的基本方法就是待定系数法,可结合草图确定(3)焦点三角形的作用:借助焦点三角形能很好地将定义式与三角形中的边角关系式构建
7、方程组,便于解决问题(4)圆锥曲线基本问题的考查的另一个重点是定义的应用,根据圆锥曲线的定义分析判断一些问题,在椭圆、双曲线中如果已知曲线上一点与一个焦点的连线,则要把另一个焦点也考虑进去 1(2019江西省八所重点中学高三联考)已知曲线C1是以原点O为中心,F1,F2为焦点的椭圆,曲线C2是以O为顶点、F2为焦点的抛物线,A是曲线C1与C2的交点,且AF2F1为钝角,若|AF1错误!,|AF2|错误!,则AF1F2的面积是()A.错误!B2 C.6 D4 答案 C 解析 画出图形如图所示,ADF1D,根据抛物线的定义可知|AF2AD错误!,故 cosF1AD错误!,也即 cosAF1F2错误
8、!,在AF1F2中,由余弦定理得错误!错误!,解得F1F2|2 或F1F2|3,由于AF2F1为钝角,故|AD|F1F2|,所以|F1F23 舍去,故|F1F2|2。而 sinAF1F2错误!错误!,所以SAF1F2错误!错误!2错误!错误!.故选 C。2(2019宣城市高三第二次调研)已知F1,F2分别为椭圆错误!错误!1(ab0)的左、右焦点,点P是椭圆上位于第二象限内的点,延长PF1交椭圆于点Q,若PF2PQ,且|PF2|PQ|,则椭圆的离心率为()A。错误!错误!B.错误!1 C。错误!错误!D2错误!答案 A 解析 PF2PQ且|PF2|PQ,可得PQF2为等腰直角三角形,设|PF2
9、|t,则QF2|错误!t,由椭圆的定义可得|PF12at,2t错误!t4a,则t2错误!a,在直角三角形PF1F2中,可得t2(2at)24c2,4(64 2)a2(128错误!)a24c2,化为c2(96错误!)a2,可得e错误!错误!错误!.故选 A.3P是双曲线C:x22y21 右支上一点,直线l是双曲线C的一条渐近线,P在l上的射影为Q,F1是双曲线C的左焦点,则PF1|PQ|的最小值为()A1 B2错误!C4错误!D2错误!1 答案 D 解析 如图所示,设双曲线右焦点为F2,则PF1|PQ|2a|PF2|PQ|,即当|PQ|PF2最小时,|PF1|PQ|取最小值,由图知当F2,P,Q
10、三点共线时|PQ|PF2取得最小值,即F2到直线l的距离d1,故所求最值为 2a12错误!1.故选 D。考向 2 圆锥曲线的几何性质 例 2(1)(2019宣城市高三第二次调研)已知双曲线C:错误!错误!1(a0,b0)的左、右焦点分别为F1,F2,O为坐标原点,P是双曲线在第一象限上的点,直线PO交双曲线C左支于点M,直线PF2交双曲线C右支于点N,若PF1|2|PF2,且MF2N60,则双曲线C的渐近线方程为()Ay错误!x By错误!x Cy2x Dy2错误!x 答案 A 解析 由题意得,|PF1|2PF2,|PF1|PF2|2a,|PF1|4a,|PF22a,由于P,M关于原点对称,F
11、1,F2关于原点对称,线段PM,F1F2互相平分,四边形PF1MF2为平行四边形,PF1MF2,MF2N 60,F1PF2 60,由 余 弦 定 理 可 得4c2 16a2 4a224a2acos60,c错误!a,b错误!错误!a。ba 2,双曲线C的渐近线方程为y错误!x.故选 A。(2)已知F1,F2为双曲线错误!错误!1(a0,b0)的左、右焦点,以F1F2为直径的圆与双曲线右支的一个交点为P,PF1与双曲线相交于点Q,且PQ|2QF1|,则该双曲线的离心率为()A。5 B2 C。错误!D.错误!答案 A 解析 设|QF1x,则|PF13x,|PQ|2x,由双曲线的定义知PF1|PF22
12、a,|QF2QF1|2a,所以|PF2|3x2a,QF2|x2a,在 RtQPF2中,|QP2|PF2|2QF22,即(2x)2(3x2a)2(2ax)2,可得x错误!a。在 RtPF1F2中,PF1|2PF2|2|F1F22,即(3x)2(3x2a)2(2c)2,整理可得c25a2,所以e错误!错误!。故选 A.1椭圆、双曲线离心率(离心率范围)的求解方法 解决此类问题的关键就是确立一个关于a,b,c的方程或不等式,再根据a,b,c的关系消掉b得到a,c的关系式,建立关于a,b,c的方程或不等式,要充分利用椭圆和双曲线的几何性质、图形的结构特征、点的坐标的范围等 2双曲线的渐近线的求法及用法
13、(1)求法:把双曲线标准方程等号右边的 1 改为零,分解因式可得(2)用法:可得ba或错误!的值 利用渐近线方程设所求双曲线的方程 利用渐近线的斜率k求离心率e,双曲线错误!错误!1(a0,b0)渐近线的斜率k与离心率e之间满足关系式e21k2.1设F1,F2分别是椭圆C:错误!错误!1(ab0)的左、右焦点,过F1的直线l交椭圆于A,B两点,l在y轴上的截距为 1,若|AF1|2F1B|,且AF2x轴,则此椭圆的短轴的长为()A5 B2错误!C10 D.错误!答案 B 解析 AF2x轴,l在y轴上的截距为 1,A(c,2),又|AF1|2|F1B,B(2c,1),则 错误!错误!错误!3,即
14、b25,b错误!,故选 B.2(2019毛坦厂中学高三联考)已知F是双曲线C:错误!错误!1(a0,b0)的左焦点,过点F作垂直于x轴的直线交该双曲线的一条渐近线于点M,若|FM|2a,记该双曲线的离心率为e,则e2()A。错误!B。错误!C.错误!D.错误!答案 A 解析 由题意得,F(c,0),该双曲线的一条渐近线为y错误!x,将xc代入y错误!x得y错误!,错误!2a,即bc2a2,4a4b2c2c2(c2a2),e4e240,解得e2错误!,故选 A。考向 3 直线与圆锥曲线 角度 1 弦中点、弦分点问题 例 3(1)已知椭圆E:错误!错误!1,直线l交椭圆于A,B两点,若AB的中点坐
15、标为错误!,则l的方程为()A2x9y100 B2x9y100 C2x9y100 D2x9y100 答案 D 解析 设A(x1,y1),B(x2,y2),则错误!错误!1,错误!错误!1,两式作差并化简整理得错误!错误!错误!,而x1x21,y1y22,所以错误!错误!错误!错误!,直线l的方程为y1错误!错误!,即 2x9y100.经验证可知符合题意故选 D。(2)已知双曲线C:错误!错误!1(a0,b0),若存在过右焦点F的直线与双曲线C相交于A,B两点,且错误!3错误!,则双曲线C的离心率的最小值为_ 答案 2 解析 因为过右焦点F的直线与双曲线C交于A,B两点,且错误!3错误!,故点A
16、在双曲线的左支上,B在双曲线的右支上,如图所示设A(x1,y1),B(x2,y2),右焦点F(c,0),因为错误!3错误!,所以cx13(cx2),即 3x2x12c,由图可知,x1a,x2a,所以x1a,3x23a,故 3x2x14a,即 2c4a,故e2,所以双曲线C的离心率的最小值为 2.(1)弦中点问题:在涉及圆锥曲线弦中点的问题中,基本的处理方法有两个:一是设出弦的端点坐标,使用“点差法”;二是设出弦所在的直线方程,利用直线方程与圆锥曲线方程联立消元后的一元二次方程,根据根与系数的关系建立弦的端点坐标与中点坐标间的关系后解决问题(2)弦分点问题:解决与弦分点有关的向量关系、位置关系等
17、问题的一般方法,就是将其转化为弦端点及弦分点的坐标关系,再根据联立消元后的一元二次方程根与系数的大小关系,构建方程(组)求解 1已知双曲线C:错误!错误!1(a0,b0),过点P(3,6)的直线l与C相交于A,B两点,且AB的中点为N(12,15),则双曲线C的离心率为()A2 B.错误!C。错误!D.错误!答案 B 解析 设A(x1,y1),B(x2,y2),由AB的中点为N(12,15),则x1x224,y1y230,由错误!两式相减得,错误!错误!,则错误!错误!错误!,由直线AB的斜率k错误!1,所以错误!1,则错误!错误!,双曲线的离心率eca 错误!错误!,所以双曲线C的离心率为错
18、误!.故选 B.2(2019汉中市重点中学高三联考)已知抛物线C:y26x,直线l过点P(2,2),且与抛物线C交于M,N两点,若线段MN的中点恰好为点P,则直线l的斜率为()A.错误!B。错误!C。错误!D。错误!答案 C 解析 设M(x1,y1),N(x2,y2)代入C:y26x,得错误!得(y1y2)(y1y2)6(x1x2)因为线段MN的中点恰好为点P,所以错误!从而 4(y1y2)6(x1x2),即l的斜率为y1y2x1x2错误!.故选 C.角度 2 弦长问题 例 4(2019宜宾市高三第二次诊断)已知点M到定点F(4,0)的距离和它到直线l:x254的距离的比是常数错误!.(1)求
19、点M的轨迹C的方程;(2)若直线l:ykxm与圆x2y29 相切,切点N在第四象限,直线与曲线C交于A,B两点,求证:FAB的周长为定值 解(1)设M(x,y),由题意得错误!错误!,错误!错误!1 为点M的轨迹C的方程(2)证明:设A(x1,y1),B(x2,y2),由题知k0,m0,直线l:ykxm与圆x2y29 相切,错误!3,即m29(k21),把ykxm代入错误!错误!1,得(25k29)x250kmx25m22250,显然0,x1x2错误!,x1x2错误!,AB k21x1x2 错误!错误!错误!,FA|FB545x15错误!x210错误!(x1x2)10错误!10错误!,FAFB
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