专题18 圆锥曲线全国卷高考真题解答题24道(解析版)-2021年高考数学圆锥曲线中必考知识专练.doc
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1、专题18:圆锥曲线全国卷高考真题解答题24道(解析版)一、解答题1,2019年全国统一高考数学试卷(理科)(新课标)已知曲线C:y=,D为直线y=上的动点,过D作C的两条切线,切点分别为A,B.(1)证明:直线AB过定点:(2)若以E(0,)为圆心的圆与直线AB相切,且切点为线段AB的中点,求四边形ADBE的面积.【答案】(1)见详解;(2) 3或.【分析】(1)可设,然后求出A,B两点处的切线方程,比如:,又因为也有类似的形式,从而求出带参数直线方程,最后求出它所过的定点.(2)由(1)得带参数的直线方程和抛物线方程联立,再通过为线段的中点,得出的值,从而求出坐标和的值,分别为点到直线的距离
2、,则,结合弦长公式和韦达定理代入求解即可.【详解】(1)证明:设,则又因为,所以.则切线DA的斜率为,故,整理得.设,同理得.,都满足直线方程.于是直线过点,而两个不同的点确定一条直线,所以直线方程为.即,当时等式恒成立所以直线恒过定点.(2)由(1)得直线的方程为.由,可得,于是.设分别为点到直线的距离,则.因此,四边形ADBE的面积.设M为线段AB的中点,则,由于,而,与向量平行,所以,解得或.当时,;当时因此,四边形的面积为3或.【点睛】此题第一问是圆锥曲线中的定点问题和第二问是求面积类型,属于常规题型,按部就班的求解就可以思路较为清晰,但计算量不小22019年全国统一高考数学试卷(理科
3、)(新课标)已知抛物线C:y2=3x的焦点为F,斜率为的直线l与C的交点为A,B,与x轴的交点为P(1)若|AF|+|BF|=4,求l的方程;(2)若,求|AB|【答案】(1);(2).【分析】(1)设直线:,;根据抛物线焦半径公式可得;联立直线方程与抛物线方程,利用韦达定理可构造关于的方程,解方程求得结果;(2)设直线:;联立直线方程与抛物线方程,得到韦达定理的形式;利用可得,结合韦达定理可求得;根据弦长公式可求得结果.【详解】(1)设直线方程为:,由抛物线焦半径公式可知: 联立得:则 ,解得:直线的方程为:,即:(2)设,则可设直线方程为:联立得:则 , , 则【点睛】本题考查抛物线的几何
4、性质、直线与抛物线的综合应用问题,涉及到平面向量、弦长公式的应用.关键是能够通过直线与抛物线方程的联立,通过韦达定理构造等量关系.32014年全国普通高等学校招生统一考试理科数学(新课标)已知点A(0,2),椭圆E: (ab0)的离心率为,F是椭圆E的右焦点,直线AF的斜率为,O为坐标原点. (1)求E的方程;(2)设过点A的动直线l与E相交于P,Q两点.当OPQ的面积最大时,求l的方程.【答案】(1) (2) 【解析】试题分析:设出,由直线的斜率为求得,结合离心率求得,再由隐含条件求得,即可求椭圆方程;(2)点轴时,不合题意;当直线斜率存在时,设直线,联立直线方程和椭圆方程,由判别式大于零求
5、得的范围,再由弦长公式求得,由点到直线的距离公式求得到的距离,代入三角形面积公式,化简后换元,利用基本不等式求得最值,进一步求出值,则直线方程可求.试题解析:(1)设,因为直线的斜率为,所以,. 又解得,所以椭圆的方程为.(2)解:设由题意可设直线的方程为:,联立消去得,当,所以,即或时.所以点到直线的距离所以,设,则,当且仅当,即,解得时取等号,满足所以的面积最大时直线的方程为:或.【方法点晴】本题主要考查待定系数法求椭圆方程及圆锥曲线求最值,属于难题.解决圆锥曲线中的最值问题一般有两种方法:一是几何意义,特别是用圆锥曲线的定义和平面几何的有关结论来解决,非常巧妙;二是将圆锥曲线中最值问题转
6、化为函数问题,然后根据函数的特征选用参数法、配方法、判别式法、三角函数有界法、函数单调性法以及均值不等式法,本题(2)就是用的这种思路,利用均值不等式法求三角形最值的.42015年全国普通高等学校招生统一考试理科数学(新课标)已知椭圆,直线不过原点且不平行于坐标轴,与有两个交点,线段的中点为()证明:直线的斜率与的斜率的乘积为定值;()若过点,延长线段与交于点,四边形能否为平行四边形?若能,求此时的斜率,若不能,说明理由【答案】()详见解析;()能,或【解析】试题分析:(1)设直线,直线方程与椭圆方程联立,根据韦达定理求根与系数的关系,并表示直线的斜率,再表示;(2)第一步由 ()得的方程为设
7、点的横坐标为,直线与椭圆方程联立求点的坐标,第二步再整理点的坐标,如果能构成平行四边形,只需,如果有值,并且满足,的条件就说明存在,否则不存在.试题解析:解:(1)设直线,由得, 直线的斜率,即即直线的斜率与的斜率的乘积为定值 (2)四边形能为平行四边形直线过点,不过原点且与有两个交点的充要条件是,由 ()得的方程为设点的横坐标为由得,即将点的坐标代入直线的方程得,因此四边形为平行四边形当且仅当线段与线段互相平分,即解得, ,当的斜率为或时,四边形为平行四边形 考点:直线与椭圆的位置关系的综合应用【一题多解】第一问涉及中点弦,当直线与圆锥曲线相交时,点是弦的中点,(1)知道中点坐标,求直线的斜
8、率,或知道直线斜率求中点坐标的关系,或知道求直线斜率与直线斜率的关系时,也可以选择点差法,设,,代入椭圆方程,两式相减,化简为,两边同时除以得,而,即得到结果,(2)对于用坐标法来解决几何性质问题,那么就要求首先看出几何关系满足什么条件,其次用坐标表示这些几何关系,本题的关键就是如果是平行四边形那么对角线互相平分,即,分别用方程联立求两个坐标,最后求斜率.52015年全国普通高等学校招生统一考试理科数学(新课标带解析)在直角坐标系中,曲线C:y=与直线交与M,N两点,()当k=0时,分别求C在点M和N处的切线方程;()y轴上是否存在点P,使得当k变动时,总有OPM=OPN?说明理由.【答案】(
9、)或()存在【详解】试题分析:()先求出M,N的坐标,再利用导数求出M,N.()先作出判定,再利用设而不求思想即将代入曲线C的方程整理成关于的一元二次方程,设出M,N的坐标和P点坐标,利用设而不求思想,将直线PM,PN的斜率之和用表示出来,利用直线PM,PN的斜率为0,即可求出关系,从而找出适合条件的P点坐标.试题解析:()由题设可得,或,.,故在=处的导数值为,C在处的切线方程为,即.故在=-处的导数值为-,C在处的切线方程为,即.故所求切线方程为或.()存在符合题意的点,证明如下:设P(0,b)为复合题意得点,直线PM,PN的斜率分别为.将代入C得方程整理得.=.当时,有=0,则直线PM的
10、倾斜角与直线PN的倾斜角互补,故OPM=OPN,所以符合题意.考点:抛物线的切线;直线与抛物线位置关系;探索新问题;运算求解能力62016年全国普通高等学校招生统一考试文科数学(新课标3)已知抛物线:的焦点为,平行于轴的两条直线分别交于两点,交的准线于两点()若在线段上,是的中点,证明;()若的面积是的面积的两倍,求中点的轨迹方程.【答案】()见解析;()【解析】试题分析:设 的方程为(1)由在线段上 ,又 ;(2)设与轴的交点为 (舍去),设满足条件的的中点为当与轴不垂直时 当与轴垂直时 与重合所求轨迹方程为试题解析:由题设,设,则,且记过两点的直线为,则的方程为3分(1)由于在线段上,故,
11、记的斜率为的斜率为,则,所以5分(2)设与轴的交点为,则,由题设可得,所以(舍去),设满足条件的的中点为当与轴不垂直时,由可得而,所以当与轴垂直时,与重合,所以,所求轨迹方程为12分考点:1.抛物线定义与几何性质;2.直线与抛物线位置关系;3.轨迹求法72016年全国普通高等学校招生统一考试理科数学(新课标2卷)已知椭圆E:的焦点在轴上,A是E的左顶点,斜率为k (k 0)的直线交E于A,M两点,点N在E上,MANA()当t=4,时,求AMN的面积;()当时,求k的取值范围.【答案】();().【解析】试题分析:()先求直线的方程,再求点的纵坐标,最后求的面积;()设,写出A点坐标,并求直线的
12、方程,将其与椭圆方程组成方程组,消去,用表示,从而表示,同理用表示,再由及t的取值范围求的取值范围.试题解析:()设,则由题意知,当时,的方程为,.由已知及椭圆的对称性知,直线的倾斜角为.因此直线的方程为.将代入得.解得或,所以.因此的面积.()由题意,.将直线的方程代入得.由得,故.由题设,直线的方程为,故同理可得,由得,即.当时上式不成立,因此.等价于,即.由此得,或,解得.因此的取值范围是.【考点】椭圆的性质,直线与椭圆的位置关系 【名师点睛】由直线(系)和圆锥曲线(系)的位置关系,求直线或圆锥曲线中某个参数(系数)的范围问题,常把所求参数作为函数值,另一个元作为自变量求解82016年全
13、国普通高等学校招生统一考试理科数学(新课标1卷)设圆的圆心为A,直线l过点B(1,0)且与x轴不重合,l交圆A于C,D两点,过B作AC的平行线交AD于点E.(I)证明为定值,并写出点E的轨迹方程;(II)设点E的轨迹为曲线C1,直线l交C1于M,N两点,过B且与l垂直的直线与圆A交于P,Q两点,求四边形MPNQ面积的取值范围.【答案】()答案见解析;().【解析】试题分析:()利用椭圆定义求方程;()把面积表示为关于斜率k的函数,再求最值。试题解析:()因为,故,所以,故.又圆的标准方程为,从而,所以.由题设得,由椭圆定义可得点的轨迹方程为:().()当与轴不垂直时,设的方程为,.由得.则,.
14、所以.过点且与垂直的直线:,到的距离为,所以.故四边形的面积.可得当与轴不垂直时,四边形面积的取值范围为.当与轴垂直时,其方程为,四边形的面积为12.综上,四边形面积的取值范围为.【考点】圆锥曲线综合问题【名师点睛】高考解析几何解答题大多考查直线与圆锥曲线的位置关系,直线与圆锥曲线的位置关系是一个很宽泛的考试内容,主要由求值、求方程、求定值、求最值、求参数取值范围等几部分组成.其中考查较多的圆锥曲线是椭圆与抛物线,解决这类问题要重视方程思想、函数思想及化归思想的应用.92017年全国普通高等学校招生统一考试理科数学(新课标2卷)设O为坐标原点,动点M在椭圆C上,过M作x轴的垂线,垂足为N,点P
15、满足.(1)求点P的轨迹方程;(2)设点在直线上,且.证明:过点P且垂直于OQ的直线过C的左焦点F.【答案】(1);(2)见解析.【详解】(1)设P(x,y),M(),则N(),由得.因为M()在C上,所以.因此点P的轨迹为.由题意知F(-1,0),设Q(-3,t),P(m,n),则,.由得-3m-+tn-=1,又由(1)知,故3+3m-tn=0.所以,即.又过点P存在唯一直线垂直于OQ,所以过点P且垂直于OQ的直线l过C的左焦点F.点睛:定点、定值问题通常是通过设参数或取特殊值来确定“定点”是什么、“定值”是多少,或者将该问题涉及的几何式转化为代数式或三角问题,证明该式是恒成立的. 定点、定
16、值问题同证明问题类似,在求定点、定值之前已知该值的结果,因此求解时应设参数,运用推理,到最后必定参数统消,定点、定值显现.102018年全国卷理数高考试题文已知斜率为的直线与椭圆交于,两点,线段的中点为(1)证明:;(2)设为的右焦点,为上一点,且证明:,成等差数列,并求该数列的公差【答案】(1)(2)或【解析】分析:(1)设而不求,利用点差法进行证明(2)解出m,进而求出点P的坐标,得到,再由两点间距离公式表示出,得到直的方程,联立直线与椭圆方程由韦达定理进行求解详解:(1)设,则.两式相减,并由得.由题设知,于是.由题设得,故.(2)由题意得,设,则.由(1)及题设得.又点P在C上,所以,
17、从而,.于是.同理.所以.故,即成等差数列.设该数列的公差为d,则.将代入得.所以l的方程为,代入C的方程,并整理得.故,代入解得.所以该数列的公差为或.点睛:本题主要考查直线与椭圆的位置关系,等差数列的性质,第一问利用点差法,设而不求可减小计算量,第二问由已知得到,求出m得到直线方程很关键,考查了函数与方程的思想,考察学生的计算能力,难度较大112017年全国普通高等学校招生统一考试理科数学(新课标1卷)已知椭圆C:(ab0),四点P1(1,1),P2(0,1),P3(1,),P4(1,)中恰有三点在椭圆C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
18、P2B的斜率的和为1,证明:l过定点.【答案】(1) .(2)证明见解析.【解析】试题分析:(1)根据,两点关于y轴对称,由椭圆的对称性可知C经过,两点.另外由知,C不经过点P1,所以点P2在C上.因此在椭圆上,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:(),将代入,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,根据列出等式表示出和的关系,从而判断出直线恒过定点.试题解析:(1)由于,两点关于y轴对称,故由题设知C经过,两点.又由知,C不经过点P1,所以点P
19、2在C上.因此,解得.故C的方程为.(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,且,可得A,B的坐标分别为(t,),(t,).则,得,不符合题设.从而可设l:().将代入得由题设可知.设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=,x1x2=.而.由题设,故.即.解得.当且仅当时,欲使l:,即,所以l过定点(2,)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
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