2024高考数学专项圆锥曲线技巧---齐次化处理含答案.pdf
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1、圆锥曲线技巧-齐次化处理一、解答题1如图,设点 A 和 B 为抛物线 y2=4px(p0)上原点以外的两个动点,已知 OAOB,OMAB求点M 的轨迹方程,并说明它表示什么曲线【答案】M 的轨迹是以(2p,0)为圆心,以 2p 为半径的圆,去掉坐标原点【解析】试题分析:由 OAOB 可得 A、B 两点的横坐标之积和纵坐标之积均为定值,由 OMAB 可用斜率处理,得到 M 的坐标和 A、B 坐标的联系,再注意到 M 在 AB 上,由以上关系即可得到 M 点的轨迹方程;此题还可以考虑设出直线 AB 的方程解决解:如图,点 A,B 在抛物线 y2=4px 上,设,OA、OB 的斜率分别为 kOA、k
2、OB由 OAAB,得依点 A 在 AB 上,得直线 AB 方程由 OMAB,得直线 OM 方程设点 M(x,y),则 x,y 满足、两式,将式两边同时乘以,并利用式,可得()+=x2+,整理得由、两式得由式知,yAyB=16p2x2+y24px=0因为 A、B 是原点以外的两点,所以 x0所以 M 的轨迹是以(2p,0)为圆心,以 2p 为半径的圆,去掉坐标原点考点:轨迹方程;抛物线的应用2已知椭圆 C:22221(0)xyabab的焦点是(3,0)、(3,0),且椭圆经过点2(2,)2。(1)求椭圆 C 的方程;(2)设直线l与椭圆C交于,A B两点,且以AB为直径的圆过椭圆右顶点M,求证:
3、直线 l 恒过定点【答案】(1)2214xy(2)详见解析【解析】试题分析:(1)设出椭圆方程,由题意可得223ab,再由椭圆的定义可得 2a=4,解得 a=2,b=1,进而得到椭圆方程;(2)由题意可知,直线 l 的斜率为 0 时,不合题意不妨设直线 l 的方程为 x=ky+m,代入椭圆方程,消去 x,运用韦达定理和由题意可得 MAMB,向量垂直的条件:数量积为 0,化简整理,可得65m 或 m=2,即可得到定点试题解析:(1)椭圆C的方程为22221(0)xyabab223ab,221111112(23)(23)2 62 642222a 所以所求椭圆C的方程为2214xy(2)方法一(1)
4、由题意可知,直线l的斜率为 0 时,不合题意.(2)不妨设直线l的方程为xkym由22,14xkymxy消去x得222(4)240kykmym.设11(,)A x y,22(,)B xy,则有12224kmyyk,212244my yk因为以AB为直径的圆过点M,所以0MA MB 由1122(2,),(2,)MAxyMBxy,得1212(2)(2)0 xxy y将1122,xkym xkym代入上式,得221212(1)(2)()(2)0ky yk myym.将代入,得225161204mmk,解得65m 或2m(舍)综上,直线l经过定点6(,0).5方法二证明:(1)当k不存在时,易得此直线
5、恒过点6(,0)5.(2)当k存在时.设直线lykxm的方程为,1122(,),(,)A x yB xy,(2,0)M.由2214xyykxm,可得222(41)84120kxkmxm.2216(41)0km 1228,41kmxxk21224441mx xk.由题意可知0MA MB,1122(2,),(2,),MAxyMBxy1122,.ykxm ykxm可得1212(2)(2)0 xxy y.整理得221212(2)()(1)40kmxxkx xm把代入整理得222121650,41kkmmk由题意可知22121650,kkmm解得62,.5mk mk (i)当2,(2)mkyk x 即时
6、,直线过定点(2,0)不符合题意,舍掉.(ii)65mk 时,即6()5yk x,直线过定点6(,0)5,经检验符合题意.综上所述,直线l过定点6(,0)5考点:1.椭圆方程;2.直线和椭圆相交的综合问题3圆224xy的切线与 x 轴正半轴,y 轴正半轴围成一个三角形,当该三角形面积最小时,切点为 P(如图),双曲线22122:1xyCab过点 P 且离心率为3.(1)求1C的方程;(2)椭圆2C过点 P 且与1C有相同的焦点,直线l过2C的右焦点且与2C交于 A,B 两点,若以线段 AB 为直径的圆心过点 P,求l的方程.【答案】(1)2212yx;(2)3 6(1)302xy,或3 6(1
7、)302xy.【解析】试题分析:(1)设切点坐标为0000(,)(0,0)xyxy,则切线斜率为00 xy,切线方程为0000()xyyxxy,即004x xy y,此时,两个坐标轴的正半轴与切线围成的三角形面积为000014482Sxyx y.由22000042xyx y知当且仅当002xy时00 x y有最大值,即 S 有最小值,因此点 P 得坐标为(2,2),由题意知解得221,2ab,即可求出1C的方程;(2)由(1)知2C的焦点坐标为(3,0),(3,0),由此2C的方程为22221113xybb,其中10b.由(2,2)P在2C上,得22112213bb,显然,l 不是直线 y=0
8、.设 l 的方程为 x=my+3,点1122(,),(,)A x yB xy由223163xmyxy得22(2)2 330mymy,因1122(2,2),(2,2)APxyBPxy 由题意知0AP BP ,所以121212122()2()40 x xxxy yyy,将韦达定理得到的结果代入121212122()2()40 x xxxy yyy式整理得222 64 6110mm,解得3 612m 或3 612m ,即可求出直线 l 的方程.(1)设切点坐标为0000(,)(0,0)xyxy,则切线斜率为00 xy,切线方程为0000()xyyxxy,即004x xy y,此时,两个坐标轴的正半轴
9、与切线围成的三角形面积为000014482Sxyx y.由22000042xyx y知当且仅当002xy时00 x y有最大值,即 S 有最小值,因此点 P 得坐标为(2,2),由题意知解得221,2ab,故1C方程为2212yx.(2)由(1)知2C的焦点坐标为(3,0),(3,0),由此2C的方程为22221113xybb,其中10b.由(2,2)P在2C上,得22112213bb,显然,l 不是直线 y=0.设 l 的方程为 x=my+3,点1122(,),(,)A x yB xy由223163xmyxy得22(2)2 330mymy,又12,y y是方程的根,因此1221222 323
10、2myymy ym,由11223,3xmyxmy得121222212121224 3()2 32663()32xxm yymmx xm y ym yym因1122(2,2),(2,2)APxyBPxy 由题意知0AP BP ,所以121212122()2()40 x xxxy yyy,将,代入式整理得222 64 6110mm,解得3 612m 或3 612m ,因此直线 l 的方程为3 6(1)302xy,或3 6(1)302xy.考点:1.椭圆的方程;2.直线与椭圆的位置关系.4(2015山西四模)分别过椭圆 E:=1(ab0)左、右焦点 F1、F2的动直线 l1、l2相交于 P 点,与椭
11、圆 E 分别交于 A、B 与 C、D 不同四点,直线 OA、OB、OC、OD 的斜率分别为 k1、k2、k3、k4,且满足 k1+k2=k3+k4,已知当 l1与 x 轴重合时,|AB|=2,|CD|=(1)求椭圆 E 的方程;(2)是否存在定点 M,N,使得|PM|+|PN|为定值?若存在,求出 M、N 点坐标,若不存在,说明理由【答案】(1)(2)存在点 M,N 其坐标分别为(0,1)、(0,1),使得|PM|+|PN|为定值 2【解析】试题分析:(1)由已知条件推导出|AB|=2a=2,|CD|=,由此能求出椭圆 E 的方程(2)焦点 F1、F2坐标分别为(1,0),(1,0),当直线
12、l1或 l2斜率不存在时,P 点坐标为(1,0)或(1,0),当直线 l1,l2斜率存在时,设斜率分别为 m1,m2,设 A(x1,y1),B(x2,y2),由,得,由此利用韦达定理结合题设条件能推导出存在点 M,N 其坐标分别为(0,1)、(0,1),使得|PM|+|PN|为定值 2解:(1)当 l1与 x 轴重合时,k1+k2=k3+k4=0,即 k3=k4,l2垂直于 x 轴,得|AB|=2a=2,|CD|=,解得 a=,b=,椭圆 E 的方程为(2)焦点 F1、F2坐标分别为(1,0),(1,0),当直线 l1或 l2斜率不存在时,P 点坐标为(1,0)或(1,0),当直线 l1,l2
13、斜率存在时,设斜率分别为 m1,m2,设 A(x1,y1),B(x2,y2),由,得,=,同理 k3+k4=,k1+k2=k3+k4,即(m1m2+2)(m2m1)=0,由题意知 m1m2,m1m2+2=0,设 P(x,y),则,即,x1,由当直线 l1或 l2斜率不存在时,P 点坐标为(1,0)或(1,0)也满足,点 P(x,y)点在椭圆上,存在点 M,N 其坐标分别为(0,1)、(0,1),使得|PM|+|PN|为定值 2考点:直线与圆锥曲线的综合问题5已知椭圆 C:2222=1xyab(ab0),四点 P1(1,1),P2(0,1),P3(1,32),P4(1,32)中恰有三点在椭圆 C
14、 上.()求 C 的方程;()设直线 l 不经过 P2点且与 C 相交于 A,B 两点.若直线 P2A 与直线 P2B 的斜率的和为1,证明:l 过定点.【答案】(1)2214xy.(2)证明见解析.【详解】试题分析:(1)根据3P,4P两点关于 y 轴对称,由椭圆的对称性可知 C 经过3P,4P两点.另外由222211134abab知,C 不经过点 P1,所以点 P2在 C 上.因此234,P P P在椭圆上,代入其标准方程,即可求出 C 的方程;(2)先设直线 P2A 与直线 P2B 的斜率分别为 k1,k2,再设直线 l 的方程,当 l 与 x 轴垂直时,通过计算,不满足题意,再设 l:
15、ykxm(1m),将ykxm代入2214xy,写出判别式,利用根与系数的关系表示出 x1+x2,x1x2,进而表示出12kk,根据121kk 列出等式表示出k和m的关系,从而判断出直线恒过定点.试题解析:(1)由于3P,4P两点关于 y 轴对称,故由题设知 C 经过3P,4P两点.又由222211134abab知,C 不经过点 P1,所以点 P2在 C 上.因此222111314bab,解得2241ab.故 C 的方程为2214xy.(2)设直线 P2A 与直线 P2B 的斜率分别为 k1,k2,如果 l 与 x 轴垂直,设 l:x=t,由题设知0t,且2t,可得 A,B 的坐标分别为(t,2
16、42t),(t,242t).则22124242122ttkktt,得2t,不符合题设.从而可设 l:ykxm(1m).将ykxm代入2214xy得222418440kxkmxm由题设可知22=16 410km.设 A(x1,y1),B(x2,y2),则 x1+x2=2841kmk,x1x2=224441mk.而12121211yykkxx121211kxmkxmxx12121221kx xmxxx x.由题设121kk,故12122110kx xmxx.即22244821104141mkmkmkk.解得12mk.当且仅当1m 时,0,欲使 l:12myxm,即1122myx ,所以 l 过定点
17、(2,1)点睛:椭圆的对称性是椭圆的一个重要性质,判断点是否在椭圆上,可以通过这一方法进行判断;证明直线过定点的关键是设出直线方程,通过一定关系转化,找出两个参数之间的关系式,从而可以判断过定点情况.另外,在设直线方程之前,若题设中未告知,则一定要讨论直线斜率不存在和存在两种情况,其通法是联立方程,求判别式,利用根与系数的关系,再根据题设关系进行化简.6已知点 P3(1,)2是椭圆 C:22221(0)xyabab上一点,F1、F2分别是椭圆的左、右焦点,124PFPF(1)求椭圆 C 的标准方程;(2)设直线 l 不经过 P 点且与椭圆 C 相交于 A,B 两点.若直线 PA 与直线 PB
18、的斜率之和为 1,问:直线 l 是否过定点?证明你的结论【答案】(1)22143xy;(2)直线 l 过定点(4 0),证明见解析.【分析】(1)由椭圆定义可知2a,再代入 P3(1,)2即可求出b,写出椭圆方程;(2)设直线 l 的方程ykxm,联立椭圆方程,求出k和m之间的关系,即可求出定点.【详解】(1)由12|4PFPF,得2a,又312P,在椭圆上,代入椭圆方程有221914ab,解得3b,所以椭圆 C 的标准方程为22143xy(2)证明:当直线 l 的斜率不存在时,11()A xy,11()B xy,11121332211yykkx,解得14x ,不符合题意;当直线 l 的斜率存
19、在时,设直线 l 的方程ykxm,11()A xy,22()B xy,由2234120ykxmxy,整理得222(34)84120kxkmxm,122834kmxxk,212241234mx xk,22430km 由121kk,整理得12125(21)()2402kx xkmxxm,即(4)(223)0mkmk当32mk时,此时,直线 l 过 P 点,不符合题意;当4mk时,22430km 有解,此时直线 l:(4)yk x过定点(4 0),【点睛】本题考查椭圆方程的求法,考查椭圆中直线过定点问题,属于中档题.7如图,椭圆2222:1(0)xyEabab经过点0,1A,且离心率为22(1)求椭
20、圆 E 的方程;(2)若经过点1,1,且斜率为 k 的直线与椭圆 E 交于不同的两点 P,Q(均异于点 A),证明:直线 AP 与AQ 的斜率之和为定值【答案】(1)2212xy;(2)所以直线AP、AQ斜率之和为定值 2【分析】(1)运用离心率公式和a,b,c的关系,解方程可得a,进而得到椭圆方程;(2)把直线PQ的方程代入椭圆方程,运用韦达定理和直线的斜率公式,化简计算即可得到结论【详解】解:(1)由题意知22ca,1b,结合222abc,解得2a,椭圆的方程为2212xy;(2)由题设知,直线PQ的斜率不为 0,则直线PQ的方程为(1)1yk x(2)k,代入2212xy,得22(1 2
21、)4(1)2(2)0kxk kxk k,由已知0,设11(,)P x y,22(,)Q xy,120 x x,则1224(1)12k kxxk,1222(2)12k kx xk,从而直线AP与AQ的斜率之和:121212121122APAQyykxkkxkkkxxxx121212112(2)()2(2)xxkkkkxxx x4(1)2(2)22(1)22(2)k kkkkkk k所以直线AP、AQ斜率之和为定值 2【点睛】(1)解答直线与椭圆的题目时,时常把两个曲线的方程联立,消去 x(或 y)建立一元二次方程,然后借助根与系数的关系,并结合题设条件建立有关参变量的等量关系(2)涉及到直线方程
22、的设法时,务必考虑全面,不要忽略直线斜率为 0 或不存在等特殊情形8已知椭圆方程为2218yx,射线2 2yx(x0)与椭圆的交点为 M,过 M 作倾斜角互补的两条直线,分别与椭圆交于 A、B 两点(异于 M)(1)求证直线 AB 的斜率为定值;(2)求AMB 面积的最大值【答案】()证明见解析;()2.【分析】(1)设0k,求得 M 的坐标,则可表示出 AM 的直线方程和 BM 的直线方程,分别与椭圆的方程联立求得Ax和Bx,进而求得 AB 的斜率;(2)设出直线 AB 的方程与椭圆方程联立消去 y,利用判别式大于 0 求得 m的范围,进而表示出三角形 AMB 的面积,利用 m 的范围确定面
23、积的最大值.【详解】()斜率 k 存在,不妨设 k0,求出 M(22,2)直线 MA 方程为22()2yk x,分别与椭圆方程联立,可解出2224282Akkxk,同理得,直线 MB 方程为22()2yk x 2224282Bkkxk2 2ABABAByykxx,为定值.()设直线 AB 方程为2 2yxm,与2218yx 联立,消去 y 得2164 2xmx2(8)0m由0 得一 4m4,且 m0,点 M 到 AB 的距离为3md 222221611438ABABABmABkxxkxxx x 设AMB 的面积为 S22222211116|162432322SABdmm当2 2m 时,得max
24、2S【点睛】本题主要考查了直线与圆锥曲线的综合问题.考查了学生分析问题和解决问题的能力.探索圆锥曲线的定值问题常见方法有两种:从特殊入手,先根据特殊位置和数值求出定值,再证明这个值与变量无关;直接推理、计算,并在计算推理的过程中消去变量,从而得到定值.9已知椭圆两焦点分别为 F1、F2、P 是椭圆在第一象限弧上一点,并满足,过P 作倾斜角互补的两条直线 PA、PB 分别交椭圆于 A、B 两点(1)求 P 点坐标;(2)求证直线 AB 的斜率为定值;(3)求PAB 面积的最大值【答案】(1)12,(2)是定值为2(3)2.【解析】【分析】(1)根据121PF PF ,用坐标表示,结合点 P(x,
25、y)在曲线椭圆22124xy上,即可求得点 P 的坐标;(2)设出 BP 的直线方程与椭圆方程联立,从而可求 A、B 的坐标,进而可得 AB 的斜率为定值;(3)设 AB 的直线方程:2yxm,与椭圆方程联立,可确定2 22 2m,求出 P 到 AB 的距离,进而可表示PAB 面积,利用基本不等式可求PAB 面积的最大值【详解】(1)由题可得102F,202F,设 P0(x0,y0)(x00,y00)则1002PFxy,2002PFxy ,22120021PF PFxy ,点 P(x0,y0)在曲线上,则2200124xy,220042yx,从而22004212yy,得02y 则点 P 的坐标
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