2024步步高考二轮数学新教材讲义专题六 第4讲 母题突破4 探究性问题.docx
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1、2024步步高考二轮数学新教材讲义母题突破4探究性问题母题(2023廊坊质检)已知椭圆C:1(ab0)经过点A(2,0),且两个焦点及短轴两顶点围成四边形的面积为4.(1)求椭圆C的方程和离心率;(2)设P,Q为椭圆C上两个不同的点,直线AP与y轴交于点E,直线AQ与y轴交于点F,且P,O,Q三点共线其中O为坐标原点问:在x轴上是否存在点M,使得AMEEFM?若存在,求点M的坐标;若不存在,请说明理由思路分析代入点,结合面积求方程和离心率设点P,Q,表示出直线AP,AQ的方程求出E,F的坐标,由AMEEFM得0,利用向量运算求点M的坐标解(1)依题意可得a2,2c2b4,又c2a2b2,解得b
2、c,所以椭圆方程为1,则离心率e.(2)因为P,O,Q三点共线,根据椭圆的对称性可知P,Q关于O点对称,如图,设点P(x1,y1),则Q(x1,y1)(x12),所以直线AP的方程为y(x2),直线AQ的方程为y(x2),所以点E,F.假设存在M使AMEEFM,因为MOEFOM90,所以OMFOEM,又OEMOME90,所以OMEOMF90,即MEMF,所以0,设M(m,0),则,所以m20,即m20,又1,所以x2y4,所以m220,解得m,所以M.故在x轴上存在点M(,0),使得AMEEFM.子题1(2023西安模拟)已知椭圆C:1,过点T的直线交该椭圆于P,Q两点,若直线PQ与x轴不垂直
3、,在x轴上是否存在定点S(s,0),使得PSTQST恒成立?若存在,求出s的值;若不存在,请说明理由解假设在x轴上存在定点S(s,0),使得PSTQST恒成立,设直线PQ的方程为xty,P(x1,y1),Q(x2,y2),由得(3t24)y26ty30,则y1y2,y1y2,因为PSTQST,所以kPSkQS0,即0,整理得(x2s)y1(x1s)y20,即y1y2s(y1y2)0,所以2ty1y2(y1y2)0,则2t0,解得s,故在x轴上存在定点S,使得PSTQST恒成立子题2已知双曲线C:1(a0,b0),直线l在x轴上方与x轴平行,交双曲线C于A,B两点,直线l交y轴于点D.当l经过C
4、的焦点时,点A的坐标为(6,4)(1)求C的方程;(2)设OD的中点为M,是否存在定直线l,使得经过M的直线与C交于P,Q两点,与线段AB交于点N(N,D不重合),均成立?若存在,求出l的方程;若不存在,请说明理由解(1)由题意知C:1(a0,b0),点A的坐标为(6,4),得c4,不妨设焦点F1(0,4),F2(0,4),则2a|AF2|AF1|64.所以a2,b2c2a212,故C的方程为1.(2)如图,设l的方程为y2m(m1),则D(0,2m),故M(0,m),由已知得直线PQ的斜率存在,设直线PQ的方程为ykxm(k0),故N.直线PQ的方程与双曲线方程联立得(3k21)x26kmx
5、3m2120,由已知得3k21,0,设P(x1,y1),Q(x2,y2),(x1,my1),(x2,y2m),则x1x2,x1x2,由,得x1,x2,消去得x2x1,即2x1x2(x1x2)0,代入得k(m22)0,解得m,故存在定直线l:y2满足条件规律方法探索性问题的求解策略(1)若给出问题的一些特殊关系,要探索一般规律,并能证明所得规律的正确性,通常要对已知关系进行观察、比较、分析,然后概括一般规律(2)若只给出条件,求“不存在”“是否存在”等语句表述问题时,一般先对结论给出肯定的假设,然后由假设出发,结合已知条件进行推理,从而得出结论1已知抛物线C:x22py(p0),点P(2,8)在
6、抛物线上,直线ykx2交C于A,B两点,M是线段AB的中点,过M作x轴的垂线交C于点N.(1)求点P到抛物线焦点的距离;(2)是否存在实数k使得0,若存在,求k的值;若不存在,请说明理由解(1)将点P(2,8)代入抛物线方程,解得p,x2y,抛物线焦点F的坐标为,点P到抛物线焦点的距离等于点P到抛物线准线的距离,则|PF|8.(2)如图,设A(x1,2x),B(x2,2x)把ykx2代入y2x2得2x2kx20,k2160,由根与系数的关系得x1x2,x1x21.xNxM,点N的坐标为.假设存在实数k,使0,则NANB.又M是AB的中点,|MN|AB|.由(1)知,yM(y1y2)(kx12k
7、x22)k(x1x2)42,MNx轴,|MN|yMyN|2,又|AB|x1x2|,即2,两边同时平方得k2164(k21),解得k2,即存在k2,使得0.2.(2023池州模拟)如图,点A为椭圆E:y21的上顶点,圆C:x2y21,过坐标原点O的直线l交椭圆E于M,N两点(1)求直线AM,AN的斜率之积;(2)设直线AM:ykx1(k0),AN与圆C分别交于点P,Q,记直线MN,PQ的斜率分别为k1,k2,探究是否存在实数,使得k1k2?若存在,求出的值;若不存在,请说明理由解(1)设M(x0,y0),则N(x0,y0),则直线AM,AN的斜率之积kAMkAN.(2)由(1)知,直线AN的方程
8、为yx1.直线AM与椭圆方程联立得消去y可得(14k2)x28kx0,因为A,M均在椭圆E上,所以0x0,即x0,所以y0kx011,所以k1.设P(x1,y1),Q(x2,y2),联立消去y可得(1k2)x22kx0,因为A,P均在圆C上,所以0x1,即x1,所以y1kx111.所以点P的坐标为,将点P坐标中的k换成,可得x2,y2,所以k2,所以,即存在实数,使得k1k2.专题强化练1(2023郑州模拟)过点M(t,0)(t0)相切于点N,且|MN|4.(1)求抛物线C的方程;(2)斜率为的直线与C交于与点N不重合的点P,Q,判断是否存在直线l,使得点Q关于l的对称点Q恒与P,N共线,若存
9、在,求出l的方程,若不存在,说明理由解(1)由题意得直线l的方程为y(xt),即xyt,设N(m,n),与y22px联立并消去x得y22py2pt0,因为直线l与抛物线C相切,所以28pt0,整理得3p2t0,代入y22py2pt0,解得np,m,因为|MN|4,所以t6,由得p2,所以抛物线C的方程为y24x.(2)由(1)得N(3,2),假设存在直线l,使得点Q关于l的对称点Q恒与P,N共线,则直线NP,NQ关于l对称,设P(x1,y1),Q(x2,y2),直线PQ的方程为xyb,与y24x联立并消去x得y24y4b0,则(4)216b0,b3.y1y24,y1y24b.所以直线PN的斜率
10、k1,所以直线NQ的斜率k2,k1k20,所以直线NP,NQ关于直线x3或y2对称,所以存在直线l,使得点Q关于l的对称点Q恒与P,N共线,且l的方程为x3或y2.2已知双曲线C:1(a0,b0)的离心率为2,过点P(0,m)(m0)且斜率为1的直线l与双曲线C交于A,B两点且3,3.(1)求双曲线C的方程;(2)设Q为双曲线C右支上的一个动点,F为双曲线C的右焦点,在x轴负半轴上是否存在定点M,使得QFM2QMF?若存在,求出点M的坐标;若不存在,请说明理由解(1)由双曲线离心率为2知c2a,ba.于是,双曲线方程可化为1.又直线l:yxm,与双曲线方程联立得2x22mxm23a20,设点A
11、(x1,y1),B(x2,y2),则x1x2m,x1x2.因为3,所以(x1,my1)3(x2,y2m)故x13x2.结合x1x2m,解得x1m,x2m.代入式得m2m26a2,又x1x2y1y2x1x2(x1m)(x2m)2x1x2m(x1x2)m2m23a23a23,从而a21.此时m,代入式并整理得2x22x90.显然,该方程有两个不相等的实根因此,a21符合要求故双曲线C的方程为x21.(2)假设满足条件的点M(t,0)(t0)存在由(1)知双曲线右焦点为F(2,0)由双曲线的对称性,不妨设点Q(x0,y0)在第一象限,当x02时,tanQFMkQF,tanQMFkQM.因为QFM2Q
12、MF,所以.将y3x3代入上式并整理得(42t)x04t2tx0t23,则解得t1.当x02时,QFM90,而当t1时,QMF45,符合QFM2QMF.所以满足条件的点M(1,0)存在规范答题6解析几何(12分)(2023新高考全国)在直角坐标系Oxy中,点P到x轴的距离等于点P到点的距离,记动点P的轨迹为W.(1)求W的方程;切入点:直接法求轨迹方程(2)已知矩形ABCD有三个顶点在W上,证明:矩形ABCD的周长大于3.关键点:对周长放缩(1)解设P(x,y),则|y|,两边同时平方化简得yx2,故W:yx2.(2分)(2)证明设矩形的三个顶点A,B,C在W上,且abc,易知矩形四条边所在直
13、线的斜率均存在,且不为0,则kABkBC1,abbc,(4分)令kABabm0,且mn1,则m,(6分)设矩形周长为C,由对称性不妨设|m|n|,kBCkABcanmn,则C|AB|BC|(ba)(cb) (ca),n0,(8分)易知0.则令f(x)2(1x2),x0,f(x)22,令f(x)0,解得x,当x时,f(x)0,此时f(x)单调递增,则f(x)minf,(10分)故C,即C3.当C3时,n,m,与当(ba)(ba),即mn时等号成立,矛盾, 故C3,得证(12分)处直接法求轨迹方程处得到m,n之间的关系处用弦长公式表示周长处进行周长放缩处建立函数处利用导数求最值处排除边界值培优点7
14、隐圆、蒙日圆与阿基米德三角形在近几年全国各地的解析几何试题中可以发现许多试题涉及到隐圆、蒙日圆与阿基米德三角形,这些问题聚焦了轨迹方程、定值、定点、弦长、面积等解析几何的核心问题,难度为中高档考点一隐圆(阿波罗尼斯圆)核心提炼“阿波罗尼斯圆”的定义:平面内到两个定点A(a,0),B(a,0)(a0)的距离之比为正数(1)的点的轨迹是以C为圆心,为半径的圆,即为阿波罗尼斯圆例1(多选)古希腊著名数学家阿波罗尼斯发现“若A,B为平面上相异的两点,则所有满足:(0,且1)的点P的轨迹是圆,后来人们称这个圆为阿波罗尼斯圆在平面直角坐标系中,A(2,0),B(4,0),动点P满足,则下列关于动点P的结论
15、正确的是()A点P的轨迹方程为x2y28x0BAPB面积的最大值为6C在x轴上必存在异于A,B的两定点M,N,使得D若点Q(3,1),则2|PA|PQ|的最小值为5答案ACD解析对于选项A,设P(x,y),因为P满足,所以,化简得x2y28x0,故A正确;对于选项B,由选项A可知,点P的轨迹方程为x2y28x0,即(x4)2y216,所以点P的轨迹是以(4,0)为圆心,4为半径的圆,又|AB|6,且点A,B在直径所在直线上,故当点P到圆的直径所在直线的距离最大时,APB的面积取得最大值,因为圆上的点到直径的最大距离为半径,即APB的高的最大值为4,所以APB面积的最大值为6412,故B错误;对
16、于选项C,假设在x轴上存在异于A,B的两定点M,N,使得,设M(m,0),N(n,0),故,即2,化简可得x2y2x0,又点P的轨迹方程为x2y28x0,可得解得或(舍去),故存在异于A,B的两定点M(6,0),N(12,0),使得,故C正确;对于选项D,因为,所以2|PA|PB|,所以2|PA|PQ|PB|PQ|,又点P在圆x2y28x0上,如图所示,所以当P,Q,B三点共线时,2|PA|PQ|取得最小值,此时(2|PA|PQ|)min|BQ|5,故D正确规律方法对于动点的轨迹问题,一是利用曲线(圆、椭圆、双曲线、抛物线等)的定义识别动点的轨迹,二是利用直接法求出方程,通过方程识别轨迹跟踪演
17、练1(多选)在平面直角坐标系中,A(1,0),B(2,0),动点C满足,直线l:mxym10,则()A动点C的轨迹方程为(x2)2y24B直线l与动点C的轨迹一定相交C动点C到直线l距离的最大值为1D若直线l与动点C的轨迹交于P,Q两点,且|PQ|2,则m1答案ABD解析对于A选项,设C(x,y)因为,所以,所以x2y24x0,即(x2)2y24,动点C的轨迹为以N(2,0)为圆心,2为半径的圆,故A正确;对于B选项,因为直线l过定点M(1,1),而点M(1,1)在圆N内,所以直线l与圆N相交,故B正确;对于C选项,当直线l与NM垂直时,动点C到直线l的距离最大,且最大值为r|NM|2,故C错
18、误;对于D选项,记圆心N到直线l的距离为d,则d.因为|PQ|24(r2d2)8.又r2,所以d.由2,得m1,故D正确考点二蒙日圆核心提炼在椭圆1(ab0)上,任意两条相互垂直的切线的交点都在同一个圆上,它的圆心是椭圆的中心,半径等于椭圆长半轴与短半轴平方和的算术平方根,这个圆叫蒙日圆设P为蒙日圆上任一点,过点P作椭圆的两条切线,交椭圆于点A,B,O为原点性质1PAPB.性质2kOPkAB.性质3kOAkPA,kOBkPB(垂径定理的推广)性质4PO平分椭圆的切点弦AB.性质5延长PA,PB交蒙日圆O于两点C,D,则CDAB.性质6SAOB的最大值为,SAOB的最小值为.性质7SAPB的最大
19、值为,SAPB的最小值为.例2(2023合肥模拟)已知A是圆x2y24上的一个动点,过点A作两条直线l1,l2,它们与椭圆y21都只有一个公共点,且分别交圆于点M,N.(1)若A(2,0),求直线l1,l2的方程;(2)求证:对于圆上的任意点A,都有l1l2成立;求AMN面积的取值范围(1)解设直线的方程为yk(x2),代入椭圆y21,消去y,可得(13k2)x212k2x12k230,由0,可得k210,设l1,l2的斜率分别为k1,k2,k11,k21,直线l1,l2的方程分别为yx2,yx2.(2)证明当直线l1,l2的斜率有一条不存在时,不妨设l1的斜率不存在,l1与椭圆只有一个公共点
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