2025高考数学专项复习第19讲 利用平面向量解决平行四边形问题含解析.docx
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1、2025高考数学专项复习第19讲 利用平面向量解决平行四边形问题含解析第19讲 利用平面向量解决平行四边形问题 一解答题(共16小题)1在平面直角坐标系中,已知椭圆经过,且离心率,(1)求椭圆方程(2)经过点且斜率的直线与椭圆有两个不同的交点和求的取值范围设椭圆与轴正半轴、轴正半轴的交点分别为、,是否存在常数,使向量与共线?如果存在,求值;如果不存在,请说明理由2已知椭圆的右焦点,点,为椭圆的半焦距)在轴上,若椭圆的离心率,且(1)求椭圆方程;(2)若过的直线交椭圆与,两点,且与向量共线(其中为坐标原点),求证:3在平面直角坐标系中,经过点且斜率为的直线与椭圆有两个不同的交点、,()若;求直线
2、的斜率的值;()设椭圆与轴正半轴、轴正半轴的交点分别为、,是否存在常数,使得向量与共线,如果存在,求出的值;如果不存在,请说明理由4如图,设抛物线方程为,为直线上任意一点,不在轴上,过引抛物线的切线,切点分别为,()设线段的中点为;()求证:平行于轴;()已知当点的坐标为时,求此时抛物线的方程;()是否存在点,使得点关于直线的对称点在抛物线上,其中,点满足为坐标原点)若存在,求出所有适合题意的点的坐标;若不存在,请说明理由5已知点,的坐标分别是,动点满足直线和的斜率之积为,记的轨迹为曲线(1)求曲线的方程;(2)直线与曲线相交于,两点,若曲线上存在点,使得四边形为平行四边形(其中为坐标原点),
3、求的取值范围6如图所示,已知圆与直线相切()求的值()直线与圆相交于,两点,若在圆上存在一点,使四边形为平行四边形,求实数的取值范围7在中,的坐标分别是,点是的重心,轴上一点满足,且()求的顶点的轨迹的方程;()直线与轨迹相交于,两点,若在轨迹上存在点,使四边形为平行四边形(其中为坐标原点),求的取值范围8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(1)证明:直线的斜率与的斜率的乘积为定值;(2)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9设为椭圆的右焦点,点在椭圆上,直线与以原点为圆心、以椭圆的长半轴长为半径的圆相切(1)求
4、椭圆的方程;(2)过点的直线与椭圆相交于,两点,过点且平行于的直线与椭圆交于另一点问是否存在直线,使得四边形的对角线互相平分?若存在,求出的方程;若不存在,说明理由10已知椭圆的左、右顶点分别为,上、下顶点分别为,四边形的面积为,坐标原点到直线的距离为(1)求椭圆的方程;(2)过椭圆上一点作两条直线分别与椭圆相交于点,(异于点,试判断以和为对角线的四边形是否为菱形?若是,求出直线的方程;若不是,请说明理由11已知椭圆左右两个焦点分别为,为椭圆上一点,过且与轴垂直的直线与椭圆相交所得弦长为3抛物线的顶点是椭圆的中心,焦点与椭圆的右焦点重合()求椭圆和抛物线的方程;()过抛物线上一点(异于原点作抛
5、物线切线交椭圆于,两点,求面积的最大值;()过椭圆右焦点的直线与椭圆相交于,两点,过且平行于的直线交椭圆于另一点,问是否存在直线,使得四边形的对角线互相平分?若存在,求出的方程;若不存在,说明理由12设,分别为椭圆的左、右焦点,点在椭圆上,且点和关于点对称(1)求椭圆的方程;(2)过右焦点的直线与椭圆相交于,两点,过点且平行于的直线与椭圆交于另一点,问是否存在直线,使得四边形的对角线互相平分?若存在,求出的方程;若不存在,说明理由13设,分别为椭圆的左,右焦点,点在椭圆上,且点和关于点对称()求椭圆的方程;()过右焦点的直线与椭圆相交于,两点,过点且平行于的直线与椭圆交于另一点,问是否存在直线
6、,使得四边形的对角线互相平分?若存在,求出的方程;若不存在,说明理由14在平面直角坐标系中,椭圆的左、右焦点分别为,已知点和都在椭圆上,其中为椭圆的离心率()求椭圆的方程;()设直线与椭圆相交于,两点,若在椭圆上存在点,使四边形为平行四边形,求的取值范围15已知椭圆的右焦点为,上顶点为,短轴长为2,为原点,直线与椭圆的另一个交点为,且的面积是的面积的3倍(1)求椭圆的方程;(2)如图,直线与椭圆相交于,两点,若在椭圆上存在点,使为平行四边形,求的取值范围16椭圆左、右焦点分别为,过点的直线交椭圆于,两点当直线轴时,()求椭圆的离心率;()若椭圆上存在点,使得四边形是平行四边形,求此时直线的斜率
7、第19讲 利用平面向量解决平行四边形问题 参考答案与试题解析一解答题(共16小题)1在平面直角坐标系中,已知椭圆经过,且离心率,(1)求椭圆方程(2)经过点且斜率的直线与椭圆有两个不同的交点和求的取值范围设椭圆与轴正半轴、轴正半轴的交点分别为、,是否存在常数,使向量与共线?如果存在,求值;如果不存在,请说明理由【解答】解:(1)由焦点在轴,经过,故,又离心率,解得:,椭圆方程为;(2)由已知条件,直线的方程为,整理得,直线与椭圆有两个不同的交点和等价于,解得:即的取值范围为设,则,由韦达定理得:,又,而,与共线等价于,解得,由知矛盾,故没有符合题意的常数2已知椭圆的右焦点,点,为椭圆的半焦距)
8、在轴上,若椭圆的离心率,且(1)求椭圆方程;(2)若过的直线交椭圆与,两点,且与向量共线(其中为坐标原点),求证:【解答】解:(1)依题意有:,椭圆方程:(6分)(2)设直线的方程为:,联立方程组,整理得:,由与向量共线,得,故(13分)3在平面直角坐标系中,经过点且斜率为的直线与椭圆有两个不同的交点、,()若;求直线的斜率的值;()设椭圆与轴正半轴、轴正半轴的交点分别为、,是否存在常数,使得向量与共线,如果存在,求出的值;如果不存在,请说明理由【解答】(本小题12分)解:(1)直线经过点且斜率为,(1分)由,得,(3分)由,得,(4分),解得,或(舍(6分)(2)设,则(7分),(9分)与共
9、线等价于,(10分)由上述式子得:(11分)又,不存在这样的常数满足条件(12分)4如图,设抛物线方程为,为直线上任意一点,不在轴上,过引抛物线的切线,切点分别为,()设线段的中点为;()求证:平行于轴;()已知当点的坐标为时,求此时抛物线的方程;()是否存在点,使得点关于直线的对称点在抛物线上,其中,点满足为坐标原点)若存在,求出所有适合题意的点的坐标;若不存在,请说明理由【解答】()()证明:由题意设,由得,则,所以,因此直线的方程为,直线的方程为所以,由、得,因此,即所以平行于轴()解:由()知,当时,将其代入、并整理得:,所以,是方程的两根,因此,又,所以由弦长公式的又,所以或,因此所
10、求抛物线方程为或()解:设,由题意得,则的中点坐标为,设直线的方程为,由点在直线上,并注意到点也在直线上,代入得若,在抛物线上,则,因此或即或(1)当时,则,此时,点适合题意(2)当,对于,此时,又,所以,即,矛盾对于,因为,此时直线平行于轴,又,所以直线与直线不垂直,与题设矛盾,所以时,不存在符合题意得点综上所述,不存在符合题意得点5已知点,的坐标分别是,动点满足直线和的斜率之积为,记的轨迹为曲线(1)求曲线的方程;(2)直线与曲线相交于,两点,若曲线上存在点,使得四边形为平行四边形(其中为坐标原点),求的取值范围【解答】解:(1),化简得曲线的方程:(2)设,联立,得,即,若四边形为平行四
11、边形,则的中点也是的中点,所以点的坐标为,又点在曲线上得,化简得将代入得,所以,由得,所以或,当直线经过,时,代入得,不符合题意所以的取值范围为,6如图所示,已知圆与直线相切()求的值()直线与圆相交于,两点,若在圆上存在一点,使四边形为平行四边形,求实数的取值范围【解答】解:()圆心到直线的距离为,直线与圆相切,()设,联立方程组,消去得,四边形为平行四边形,线段的中点即为线段的中点,点的坐标为,即,由点在圆上,整理得,此时,即或,即的取值范围为,7在中,的坐标分别是,点是的重心,轴上一点满足,且()求的顶点的轨迹的方程;()直线与轨迹相交于,两点,若在轨迹上存在点,使四边形为平行四边形(其
12、中为坐标原点),求的取值范围【解答】解:设,点是的重心,轴上一点满足,化为即为的顶点的轨迹的方程;设,联立,化为,由,化为,四边形为平行四边形,点在椭圆上,化为代入,可得,又,解得或的取值范围是8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(1)证明:直线的斜率与的斜率的乘积为定值;(2)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【解答】解:(1)设直线,将代入,得,则判别式,则,则,于是直线的斜率,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,由判别式,即,即,即,则,不过原点且与有两个交点的充要条件是
13、,由(1)知的方程为,设的横坐标为,由得,即,将点,的坐标代入的方程得,即的方程为,将,代入,得解得,四边形为平行四边形当且仅当线段与线段互相平分,即,于是,解得或,2,当的斜率为或时,四边形能为平行四边形9设为椭圆的右焦点,点在椭圆上,直线与以原点为圆心、以椭圆的长半轴长为半径的圆相切(1)求椭圆的方程;(2)过点的直线与椭圆相交于,两点,过点且平行于的直线与椭圆交于另一点问是否存在直线,使得四边形的对角线互相平分?若存在,求出的方程;若不存在,说明理由【解答】解:(1)由题意知所以椭圆 的方程为(4分)(2)结论:存在直线,使得四边形的对角线互相平分(5分)理由如下:由题可知直线、的斜率存
14、在设直线的方程为,直线的方程为由消去得则,(7分)由消去得则,(9分)若四边形的对角线互相平分,则四边形为平行四边形,直线的方程为时,四边形的对角线互相平分(12分)10已知椭圆的左、右顶点分别为,上、下顶点分别为,四边形的面积为,坐标原点到直线的距离为(1)求椭圆的方程;(2)过椭圆上一点作两条直线分别与椭圆相交于点,(异于点,试判断以和为对角线的四边形是否为菱形?若是,求出直线的方程;若不是,请说明理由【解答】解:(1)设直线的方程为,由题意得,解得:,所以椭圆的方程为(2)当直线的斜率不存在时,若平行四边形为菱形,则为左顶点或右顶点,此时直线的方程为当直线的斜率为0时,若四边形为菱形,则
15、点为上顶点或下顶点,此时的方程为,当直线的斜率存在时,设,联立直线方程与椭圆方程可得:,则,所以,若四边形为菱形,则,所以点,所以直线的斜率,所以,这与 矛盾,所以四边形不能是菱形,综上,四边形能为菱形,此时直线的方程为或11已知椭圆左右两个焦点分别为,为椭圆上一点,过且与轴垂直的直线与椭圆相交所得弦长为3抛物线的顶点是椭圆的中心,焦点与椭圆的右焦点重合()求椭圆和抛物线的方程;()过抛物线上一点(异于原点作抛物线切线交椭圆于,两点,求面积的最大值;()过椭圆右焦点的直线与椭圆相交于,两点,过且平行于的直线交椭圆于另一点,问是否存在直线,使得四边形的对角线互相平分?若存在,求出的方程;若不存在
16、,说明理由【解答】解:()设,令,代入椭圆方程可得,由题意可得,又在椭圆上,可得,解得,可得椭圆的方程为;即有抛物线的焦点为,可得抛物线的方程为;()设,设抛物线切线的方程为,由两边对求导,可得,即为,可得,即有切线的方程为,即为,代入椭圆方程,可得,设,即有,得,原点到直线的距离为,则面积,令,可得,则,可令,由,可得在递增,可得,即有,即有当时,取得最大值由,解得,故当时,的面积取得最大值;()可设直线,代入椭圆,可得,设,可得,直线,代入椭圆,可得,设,可得,假设四边形的对角线互相平分,可得四边形为平行四边形,与的中点重合即有,即为,即有,则有,即为,解得故存在直线,方程为12设,分别为
17、椭圆的左、右焦点,点在椭圆上,且点和关于点对称(1)求椭圆的方程;(2)过右焦点的直线与椭圆相交于,两点,过点且平行于的直线与椭圆交于另一点,问是否存在直线,使得四边形的对角线互相平分?若存在,求出的方程;若不存在,说明理由【解答】解:(1)点和关于点对称,椭圆的焦点为,由椭圆定义,得,从而,故椭圆的方程为;(2)结论:存在直线,使得四边形的对角线互相平分理由如下:由题可知直线、直线的斜率存在,设直线的方程为、直线的方程为,由 消去,得,根据题意可知,设,由韦达定理可知,由 消去,得,由,可知,设,又,则,若四边形的对角线互相平分,则有与的中点重合,所以,即,故,所以,解得,从而直线方程为时,
18、四边形的对角线互相平分13设,分别为椭圆的左,右焦点,点在椭圆上,且点和关于点对称()求椭圆的方程;()过右焦点的直线与椭圆相交于,两点,过点且平行于的直线与椭圆交于另一点,问是否存在直线,使得四边形的对角线互相平分?若存在,求出的方程;若不存在,说明理由【解答】解:()点和关于点对称,椭圆方程为:;()结论:存在直线,使得四边形的对角线互相平分理由如下:如图,设,三点的横坐标分别为,直线的方程为:,的方程为:,由方程与椭圆方程联立消去,得,得,由方程与椭圆方程联立消去,得,得,四边形的对角线互相平分,的中点重合,平方可得,解得,故直线为时,四边形对角线互相平分14在平面直角坐标系中,椭圆的左
19、、右焦点分别为,已知点和都在椭圆上,其中为椭圆的离心率()求椭圆的方程;()设直线与椭圆相交于,两点,若在椭圆上存在点,使四边形为平行四边形,求的取值范围【解答】解:()点和都在椭圆上,其中为椭圆的离心率,解得,椭圆的方程为()设,四边形为平行四边形,线段的中点即为线段的中点,即,点在椭圆上,化简,得,由,得,由,得,又,代入式,得,化简,得,代入式,得,又,或的取值范围为,15已知椭圆的右焦点为,上顶点为,短轴长为2,为原点,直线与椭圆的另一个交点为,且的面积是的面积的3倍(1)求椭圆的方程;(2)如图,直线与椭圆相交于,两点,若在椭圆上存在点,使为平行四边形,求的取值范围【解答】解:(1)
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