专题探究课五 高考中解析几何问题的热点题型1.(2015·全国Ⅰ卷)在直角坐标系xOy 中，曲线C ：y ＝x 24与直线l ：y ＝kx ＋a (a >0)交于M ，N 两点，(1)当k ＝0时，分别求C 在点M 和N 处的切线方程；(2)y 轴上是否存在点P ，使得当k 变动时，总有∠OPM ＝∠OPN ？说明理由. 解 (1)由题设可得M (2a ，a )，N (－2a ，a )，或M (－2a ，a )，N (2a ，a ).又y ′＝x 2，故y ＝x 24在x ＝2a 处的导数值为a ，C 在点(2a ，a )处的切线方程为y －a ＝a (x －2a )， 即ax －y －a ＝0.y ＝x 24在x ＝－2a 处的导数值为－a ，C 在点(－2a ，a )处的切线方程为y －a ＝－a (x ＋2a )， 即ax ＋y ＋a ＝0. 故所求切线方程为ax －y －a ＝0和ax ＋y ＋a ＝0.(2)存在符合题意的点，证明如下：设P (0，b )为符合题意的点，M (x 1，y 1)，N (x 2，y 2)，直线PM ，PN 的斜率分别为k 1，k 2.将y ＝kx ＋a 代入C 的方程得x 2－4kx －4a ＝0.故x 1＋x 2＝4k ，x 1x 2＝－4a .从而k 1＋k 2＝y 1－b x 1＋y 2－b x 2＝2kx 1x 2＋（a －b ）（x 1＋x 2）x 1x 2＝k （a ＋b ）a. 当b ＝－a 时，有k 1＋k 2＝0，则直线PM 的倾斜角与直线PN 的倾斜角互补，故∠OPM ＝∠OPN ，所以点P (0，－a )符合题意.2.(2016·北京卷)已知椭圆C ：x 2a 2＋y 2b 2＝1过点A (2，0)，B (0，1)两点.(1)求椭圆C 的方程及离心率；(2)设P 为第三象限内一点且在椭圆C 上，直线P A 与y 轴交于点M ，直线PB 与x 轴交于点N ，求证：四边形ABNM 的面积为定值.(1)解 由题意知a ＝2，b ＝1.所以椭圆方程为x 24＋y 2＝1，又c ＝a 2－b 2＝ 3.所以椭圆离心率e ＝c a ＝32.(2)证明 设P 点坐标为(x 0，y 0)(x 0＜0，y 0＜0)，则x 20＋4y 20＝4，由B 点坐标(0，1)得直线PB 方程为：y －1＝y 0－1x 0(x －0)， 令y ＝0，得x N ＝x 01－y 0，从而|AN |＝2－x N ＝2＋x 0y 0－1， 由A 点坐标(2，0)得直线P A 方程为y －0＝y 0x 0－2(x －2)， 令x ＝0，得y M ＝2y 02－x 0， 从而|BM |＝1－y M ＝1＋2y 0x 0－2， 所以S 四边形ABNM ＝12|AN |·|BM | ＝12⎝ ⎛⎭⎪⎫2＋x 0y 0－1⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋2y 0x 0－2 ＝x 20＋4y 20＋4x 0y 0－4x 0－8y 0＋42（x 0y 0－x 0－2y 0＋2）＝2x 0y 0－2x 0－4y 0＋4x 0y 0－x 0－2y 0＋2＝2. 即四边形ABNM 的面积为定值2.3.已知中心在坐标原点，焦点在x 轴上的椭圆过点P (2，3)，且它的离心率e ＝12.(1)求椭圆的标准方程；(2)与圆(x －1)2＋y 2＝1相切的直线l ：y ＝kx ＋t 交椭圆于M ，N 两点，若椭圆上一点C 满足OM→＋ON →＝λOC →，求实数λ的取值范围.解 (1)设椭圆的标准方程为x 2a 2＋y 2b 2＝1(a ＞b ＞0)，由已知得：⎩⎪⎨⎪⎧4a 2＋3b 2＝1，c a ＝12，c 2＝a 2－b 2，解得⎩⎨⎧a 2＝8，b 2＝6， 所以椭圆的标准方程为x 28＋y 26＝1.(2)因为直线l ：y ＝kx ＋t 与圆(x －1)2＋y 2＝1相切， 所以|t ＋k |1＋k 2＝1⇒2k ＝1－t 2t (t ≠0)， 把y ＝kx ＋t 代入x 28＋y 26＝1并整理得：(3＋4k 2)x 2＋8ktx ＋(4t 2－24)＝0，设M (x 1，y 1)，N (x 2，y 2)，则有x 1＋x 2＝－8kt 3＋4k 2， y 1＋y 2＝kx 1＋t ＋kx 2＋t ＝k (x 1＋x 2)＋2t ＝6t 3＋4k 2， 因为λOC →＝(x 1＋x 2，y 1＋y 2)， 所以C ⎝ ⎛⎭⎪⎫－8kt （3＋4k 2）λ，6t （3＋4k 2）λ， 又因为点C 在椭圆上，所以，8k 2t 2（3＋4k 2）2λ2＋6t 2（3＋4k 2）2λ2＝1⇒λ2＝2t 23＋4k 2＝2⎝ ⎛⎭⎪⎫1t 22＋1t2＋1， 因为t 2＞0，所以⎝ ⎛⎭⎪⎫1t 22＋1t 2＋1＞1， 所以0＜λ2＜2，所以λ的取值范围为(－2，0)∪(0，2).4.已知椭圆C 的方程为：x 2＋2y 2＝4.(1)求椭圆C 的离心率；(2)设O 为坐标原点，若点A 在直线y ＝2上，点B 在椭圆C 上，且OA ⊥OB ，求线段AB 长度的最小值.解 (1)由题意，椭圆C 的标准方程为x 24＋y 22＝1，所以a 2＝4，b 2＝2，从而c 2＝a 2－b 2＝2.因此a ＝2，c ＝ 2.故椭圆C 的离心率e ＝c a ＝22.(2)设点A ，B 的坐标分别为(t ，2)，(x 0，y 0)，其中x 0≠0.因为OA ⊥OB ，则OA→·OB →＝0， 所以tx 0＋2y 0＝0，解得t ＝－2y 0x 0. 又x 20＋2y 20＝4，所以|AB |2＝(x 0－t )2＋(y 0－2)2＝⎝ ⎛⎭⎪⎫x 0＋2y 0x 02＋(y 0－2)2 ＝x 20＋y 20＋4y 20x 20＋4＝x 20＋4－x 202＋2（4－x 20）x 20＋4＝x 202＋8x 20＋4(0<x 20≤4) 因为x 202＋8x 20≥4(0<x 20≤4)，当且仅当x 20＝4时等号成立， 所以|AB |2≥8.故线段AB 长度的最小值为2 2.5.如图，已知椭圆C ：x 2a 2＋y 2＝1(a >1)的上顶点为A ，右焦点为F ，直线AF 与圆M ：x 2＋y 2－6x －2y ＋7＝0相切.(1)求椭圆C 的方程；(2)若不过点A 的动直线l 与椭圆C 相交于P ，Q 两点，且AP→·AQ →＝0，求证：直线l 过定点，并求出该定点N 的坐标.(1)解 将圆M 的一般方程x 2＋y 2－6x －2y ＋7＝0化为标准方程为(x －3)2＋(y －1)2＝3，圆M 的圆心为M (3，1)，半径r ＝ 3.由A (0，1)，F (c ，0)(c ＝a 2－1)得直线AF ：x c ＋y ＝1，即x ＋cy －c ＝0.由直线AF 与圆M 相切，得|3＋c －c |c 2＋1＝ 3.∴c ＝2或c ＝－2(舍去).∴a ＝3，∴椭圆C 的方程为x 23＋y 2＝1.(2)证明 由AP→·AQ →＝0，知AP ⊥AQ ，从而直线AP 与坐标轴不垂直， 由A (0，1)可设直线AP 的方程为y ＝kx ＋1，直线AQ 的方程为y ＝－1k x ＋1(k ≠0)，将y ＝kx ＋1代入椭圆C 的方程x 23＋y 2＝1并整理得：(1＋3k 2)x 2＋6kx ＝0，解得x ＝0或x ＝－6k 1＋3k 2， 因此P 的坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫－6k 1＋3k 2，－6k 21＋3k 2＋1， 即⎝ ⎛⎭⎪⎫－6k 1＋3k 2，1－3k 21＋3k 2. 将上式中的k 换成－1k ，得Q ⎝ ⎛⎭⎪⎫6k k 2＋3，k 2－3k 2＋3. ∴直线l 的方程为y ＝k 2－3k 2＋3－1－3k 21＋3k 26k k 2＋3＋6k 1＋3k 2⎝ ⎛⎭⎪⎫x －6k k 2＋3＋k 2－3k 2＋3，化简得直线l 的方程为y ＝k 2－14k x －12.因此直线l 过定点N ⎝ ⎛⎭⎪⎫0，－12. 6.(2015·山东卷)平面直角坐标系xOy 中，已知椭圆C ：x 2a 2＋y 2b 2＝1(a ＞b ＞0)的离心率为32，且点⎝ ⎛⎭⎪⎫3，12在椭圆C 上. (1)求椭圆C 的方程；(2)设椭圆E ：x 24a 2＋y 24b 2＝1，P 为椭圆C 上任意一点，过点P 的直线y ＝kx ＋m 交椭圆E 于A ，B 两点，射线PO 交椭圆E 于点Q .(ⅰ)求|OQ ||OP |的值；(ⅱ)求△ABQ 面积的最大值.解 (1)由题意知3a 2＋14b 2＝1.又a 2－b 2a ＝32，解得a 2＝4，b 2＝1.所以椭圆C 的方程为x 24＋y 2＝1.(2)由(1)知椭圆E 的方程为x 216＋y 24＝1.(ⅰ)设P (x 0，y 0)，|OQ ||OP |＝λ，由题意知Q (－λx 0，－λy 0).因为x 204＋y 20＝1， 又（－λx 0）216＋（－λy 0）24＝1，即λ24⎝ ⎛⎭⎪⎫x 204＋y 20＝1， 所以λ＝2，即|OQ ||OP |＝2.(ⅱ)设A (x 1，y 1)，B (x 2，y 2).将y ＝kx ＋m 代入椭圆E 的方程，可得(1＋4k 2)x 2＋8kmx ＋4m 2－16＝0， 由Δ＞0，可得m 2＜4＋16k 2，①则有x 1＋x 2＝－8km 1＋4k 2，x 1x 2＝4m 2－161＋4k 2. 所以|x 1－x 2|＝416k 2＋4－m 21＋4k 2. 因为直线y ＝kx ＋m 与y 轴交点的坐标为(0，m )，所以△OAB 的面积S ＝12|m ||x 1－x 2|＝216k 2＋4－m 2|m |1＋4k 2＝2（16k 2＋4－m 2）m 21＋4k 2＝2⎝ ⎛⎭⎪⎫4－m 21＋4k 2m 21＋4k 2. 设m 21＋4k 2＝t ，将y ＝kx ＋m 代入椭圆C 的方程， 可得(1＋4k 2)x 2＋8kmx ＋4m 2－4＝0，由Δ≥0，可得m 2≤1＋4k 2.②由①②可知0＜t ≤1，因此S ＝2（4－t ）t ＝2－t 2＋4t ，故S ≤23，当且仅当t＝1，即m2＝1＋4k2时取得最大值2 3. 由(ⅰ)知，△ABQ面积为3S，所以△ABQ面积的最大值为6 3.。