圆锥曲线的综合问题[知识能否忆起]1.直线与圆锥曲线的位置关系判定直线与圆锥曲线的位置关系时,通常是将直线方程与曲线方程联立,消去变量y (或x )得关于变量x (或y )的方程:ax 2+bx +c =0(或ay 2+by +c =0).若a ≠0,可考虑一元二次方程的判别式Δ,有: Δ>0⇔直线与圆锥曲线相交; Δ=0⇔直线与圆锥曲线相切; Δ<0⇔直线与圆锥曲线相离.若a =0且b ≠0,则直线与圆锥曲线相交,且有一个交点. 2.圆锥曲线的弦长问题设直线l 与圆锥曲线C 相交于A 、B 两点,A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则弦长|AB |=1+k 2|x 1-x 2|或1+1k2|y 1-y 2|. [小题能否全取]1.(教材习题改编)与椭圆x 212+y 216=1焦点相同,离心率互为倒数的双曲线方程是( )A .y 2-x 23=1 B.y 23-x 2=1 C.34x 2-38y 2=1D.34y 2-38x 2=1 解析:选A 设双曲线方程为y 2a 2-x 2b2=1(a >0,b >0),则⎩⎪⎨⎪⎧a 2+b 2=c 2,ca =2,c =2,得a =1,b = 3.故双曲线方程为y 2-x 23=1. 2.(教材习题改编)直线y =kx -k +1与椭圆x 29+y 24=1的位置关系是( )A .相交B .相切C .相离D .不确定解析:选A 由于直线y =kx -k +1=k (x -1)+1过定点(1,1),而(1,1)在椭圆内,故直线与椭圆必相交.3.过点(0,1)作直线,使它与抛物线y 2=4x 仅有一个公共点,这样的直线有( ) A .1条 B .2条 C .3条D .4条解析:选C 结合图形分析可知,满足题意的直线共有3条:直线x =0,过点(0,1)且平行于x 轴的直线以及过点(0,1)且与抛物线相切的直线(非直线x =0).4.过椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左顶点A 且斜率为1的直线与椭圆的另一个交点为M ,与y 轴的交点为B ,若|AM |=|MB |,则该椭圆的离心率为________.解析:由题意知A 点的坐标为(-a,0),l 的方程为y =x +a ,所以B 点的坐标为(0,a ),故M 点的坐标为⎝⎛⎭⎫-a 2,a 2,代入椭圆方程得a 2=3b 2,则c 2=2b 2,则c 2a 2=23,故e =63. 答案:635.已知双曲线方程是x 2-y 22=1,过定点P (2,1)作直线交双曲线于P 1,P 2两点,并使P (2,1)为P 1P 2的中点,则此直线方程是________________.解析:设点P 1(x 1,y 1),P 2(x 2,y 2),则由x 21-y 212=1,x 22-y 222=1,得k =y 2-y 1x 2-x 1=2(x 2+x 1)y 2+y 1=2×42=4,从而所求方程为4x -y -7=0.将此直线方程与双曲线方程联立得14x 2-56x +51=0,Δ>0,故此直线满足条件.答案:4x -y -7=01.直线与圆锥曲线的位置关系,主要涉及弦长、弦中点、对称、参数的取值范围、求曲线方程等问题.解题中要充分重视根与系数的关系和判别式的应用.2.当直线与圆锥曲线相交时:涉及弦长问题,常用“根与系数的关系”设而不求计算弦长(即应用弦长公式);涉及弦的中点问题,常用“点差法”设而不求,将弦所在直线的斜率、弦的中点坐标联系起来,相互转化.同时还应充分挖掘题目中的隐含条件,寻找量与量间的关系灵活转化,往往就能事半功倍.解题的主要规律可以概括为“联立方程求交点,韦达定理求弦长,根的分布找范围,曲线定义不能忘”.直线与圆锥曲线的位置关系典题导入[例1] (2012·北京高考)已知椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的一个顶点为A (2,0),离心率为22.直线y =k (x -1)与椭圆C 交于不同的两点M ,N . (1)求椭圆C 的方程; (2)当△AMN 的面积为103时,求k 的值. [自主解答] (1)由题意得⎩⎪⎨⎪⎧a =2,c a =22,a 2=b 2+c 2,解得b =2,所以椭圆C 的方程为x 24+y 22=1.(2)由⎩⎪⎨⎪⎧y =k (x -1),x 24+y 22=1,得(1+2k 2)x 2-4k 2x +2k 2-4=0.设点M ,N 的坐标分别为(x 1,y 1),(x 2,y 2),则 y 1=k (x 1-1),y 2=k (x 2-1),x 1+x 2=4k 21+2k 2,x 1x 2=2k 2-41+2k 2,所以|MN |=(x 2-x 1)2+(y 2-y 1)2 =(1+k 2)[(x 1+x 2)2-4x 1x 2] =2(1+k 2)(4+6k 2)1+2k 2.又因为点A (2,0)到直线y =k (x -1)的距离d =|k |1+k 2, 所以△AMN 的面积为 S =12|MN |· d =|k |4+6k 21+2k 2. 由|k |4+6k 21+2k 2=103,解得k =±1.由题悟法研究直线与圆锥曲线的位置关系时,一般转化为研究其直线方程与圆锥方程组成的方程组解的个数,但对于选择、填空题也可以利用几何条件,用数形结合的方法求解.以题试法1.(2012·信阳模拟)设抛物线y 2=8x 的准线与x 轴交于点Q ,若过点Q 的直线l 与抛物线有公共点,则直线l 的斜率的取值范围是( )A.⎣⎡⎦⎤-12,12 B .[-2,2] C .[-1,1]D .[-4,4]解析:选C 易知抛物线y 2=8x 的准线x =-2与x 轴的交点为Q (-2,0),于是,可设过点Q (-2,0)的直线l 的方程为y =k (x +2)(由题可知k 是存在的),联立⎩⎪⎨⎪⎧y 2=8x ,y =k (x +2)⇒k 2x 2+(4k 2-8)x +4k 2=0.当k =0时,易知符合题意;当k ≠0时,其判别式为Δ=(4k 2-8)2-16k 4=-64k 2+64≥0, 可解得-1≤k ≤1.最值与范围问题典题导入[例2] (2012·浙江高考)如图,椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的离心率为12,其左焦点到点P (2,1)的距离为10.不过原点O 的直线l 与C相交于A ,B 两点,且线段AB 被直线OP 平分.(1)求椭圆C 的方程;(2)求△ABP 面积取最大值时直线l 的方程.[自主解答] (1)设椭圆左焦点为F (-c,0),则由题意得⎩⎪⎨⎪⎧(2+c )2+1=10,c a =12,得⎩⎪⎨⎪⎧c =1,a =2. 所以椭圆方程为x 24+y 23=1.(2)设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),线段AB 的中点为M .当直线AB 与x 轴垂直时,直线AB 的方程为x =0,与不过原点的条件不符,舍去.故可设直线AB 的方程为y =kx +m (m ≠0),由⎩⎪⎨⎪⎧y =kx +m ,3x 2+4y 2=12消去y ,整理得 (3+4k 2)x 2+8kmx +4m 2-12=0, ① 则Δ=64k 2m 2-4(3+4k 2)(4m 2-12)>0,⎩⎪⎨⎪⎧x 1+x 2=-8km 3+4k 2,x 1x 2=4m 2-123+4k 2.所以线段AB 的中点为M ⎝⎛⎭⎫-4km 3+4k 2,3m3+4k 2.因为M 在直线OP :y =12x 上,所以3m3+4k 2=-2km 3+4k 2.得m =0(舍去)或k =-32.此时方程①为3x 2-3mx +m 2-3=0,则 Δ=3(12-m 2)>0,⎩⎪⎨⎪⎧x 1+x 2=m ,x 1x 2=m 2-33.所以|AB |=1+k 2·|x 1-x 2|=396·12-m 2, 设点P 到直线AB 的距离为d ,则 d =|8-2m |32+22=2|m -4|13. 设△ABP 的面积为S ,则S =12|AB |·d =36·(m -4)2(12-m 2). 其中m ∈(-23,0)∪(0,23).令u (m )=(12-m 2)(m -4)2,m ∈[-23,2 3 ],u ′(m )=-4(m -4)(m 2-2m -6)=-4(m -4)(m -1-7)(m -1+7). 所以当且仅当m =1-7时,u (m )取到最大值. 故当且仅当m =1-7时,S 取到最大值. 综上,所求直线l 的方程为3x +2y +27-2=0.由题悟法1.解决圆锥曲线的最值与范围问题常见的解法有两种:几何法和代数法.(1)若题目的条件和结论能明显体现几何特征和意义,则考虑利用图形性质来解决,这就是几何法;(2)若题目的条件和结论能体现一种明确的函数关系,则可首先建立起目标函数,再求这个函数的最值,这就是代数法.2.在利用代数法解决最值与范围问题时常从以下五个方面考虑: (1)利用判别式来构造不等关系,从而确定参数的取值范围;(2)利用已知参数的范围,求新参数的范围,解这类问题的核心是在两个参数之间建立等量关系;(3)利用隐含或已知的不等关系建立不等式,从而求出参数的取值范围; (4)利用基本不等式求出参数的取值范围; (5)利用函数的值域的求法,确定参数的取值范围.以题试法2.(2012·东莞模拟)已知抛物线y 2=2px (p ≠0)上存在关于直线x +y =1对称的相异两点,则实数p 的取值范围为( )A.⎝⎛⎭⎫-23,0 B.⎝⎛⎭⎫0,23 C.⎝⎛⎭⎫-32,0D.⎝⎛⎭⎫0,32 解析:选B 设抛物线上关于直线x +y =1对称的两点是M (x 1,y 1)、N (x 2,y 2),设直线MN 的方程为y =x +b .将y =x +b 代入抛物线方程,得x 2+(2b -2p )x +b 2=0,则x 1+x 2=2p -2b ,y 1+y 2=(x 1+x 2)+2b =2p ,则MN 的中点P 的坐标为(p -b ,p ).因为点P 在直线x +y =1上,所以2p -b =1,即b =2p -1.又Δ=(2b -2p )2-4b 2=4p 2-8bp >0,将b =2p -1代入得4p 2-8p (2p -1)>0,即3p 2-2p <0,解得0<p <23.定点定值问题典题导入[例3] (2012·辽宁高考)如图,椭圆C 0:x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0,a ,b 为常数),动圆C 1:x 2+y 2=t 21,b <t 1<a .点A 1,A 2分别为C 0的左,右顶点,C 1与C 0相交于A ,B ,C ,D 四点.(1)求直线AA 1与直线A 2B 交点M 的轨迹方程;(2)设动圆C 2:x 2+y 2=t 22与C 0相交于A ′,B ′,C ′,D ′四点,其中b <t 2<a ,t 1≠t 2.若矩形ABCD 与矩形A ′B ′C ′D ′的面积相等,证明:t 21+t 22为定值.[自主解答] (1)设 A (x 1,y 1),B (x 1,-y 1),又知A 1(-a,0),A 2(a,0),则直线A 1A 的方程为y =y 1x 1+a(x +a ),①直线A 2B 的方程为y =-y 1x 1-a (x -a ).②由①②得y 2=-y 21x 21-a2(x 2-a 2).③由点A (x 1,y 1)在椭圆C 0上,故x 21a 2+y 21b2=1.从而y 21=b2⎝⎛⎭⎫1-x 21a 2,代入③得x 2a 2-y 2b 2=1(x <-a ,y <0).(2)证明:设A ′(x 2,y 2),由矩形ABCD 与矩形A ′B ′C ′D ′的面积相等,得4|x 1||y 1|=4|x 2|·|y 2|,故x 21y 21=x 22y 22.因为点A ,A ′均在椭圆上,所以 b 2x 21⎝⎛⎭⎫1-x 21a 2=b 2x 22⎝⎛⎭⎫1-x 22a 2. 由t 1≠t 2,知x 1≠x 2,所以x 21+x 22=a 2,从而y 21+y 22=b 2, 因此t 21+t 22=a 2+b 2为定值.由题悟法1.求定值问题常见的方法有两种(1)从特殊入手,求出表达式,再证明这个值与变量无关;(2)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. 2.定点的探索与证明问题(1)探索直线过定点时,可设出直线方程为y =kx +b ,然后利用条件建立b 、k 等量关系进行消元,借助于直线系方程找出定点;(2)从特殊情况入手,先探求定点,再证明一般情况.以题试法3.(2012·山东省实验中学模拟)已知抛物线y 2=2px (p ≠0)及定点A (a ,b ),B (-a,0),ab ≠0,b 2≠2pa ,M 是抛物线上的点.设直线AM ,BM 与抛物线的另一个交点分别为M 1,M 2,当M 变动时,直线M 1M 2恒过一个定点,此定点坐标为________.解析:设M ⎝⎛⎭⎫y 202p ,y 0,M 1⎝⎛⎭⎫y 212p ,y 1,M 2⎝⎛⎭⎫y 222p ,y 2,由点A ,M ,M 1共线可知y 0-b y 202p -a=y 1-y 0y 212p -y 202p,得y 1=by 0-2pa y 0-b ,同理由点B ,M ,M 2共线得y 2=2pay 0.设(x ,y )是直线M 1M 2上的点,则y 2-y 1y 222p -y 212p =y 2-y y 222p-x ,即y 1y 2=y (y 1+y 2)-2px ,又y 1=by 0-2pa y 0-b ,y 2=2pay 0, 则(2px -by )y 02+2pb (a -x )y 0+2pa (by -2pa )=0. 当x =a ,y =2pab时上式恒成立,即定点为⎝⎛⎭⎫a ,2pa b .答案:⎝⎛⎭⎫a ,2pa b1.已知双曲线x 2-y 23=1的左顶点为A 1,右焦点为F 2,P 为双曲线右支上一点,则1PA ,·2PF ,的最小值为( )A .-2B .-8116C .1D .0解析:选A 设点P (x ,y ),其中x ≥1.依题意得A 1(-1,0),F 2(2,0),由双曲线方程得y 2=3(x 2-1).1PA ,·2PF ,=(-1-x ,-y )·(2-x ,-y )=(x +1)(x -2)+y 2=x 2+y 2-x -2=x 2+3(x 2-1)-x -2=4x 2-x -5=4⎝⎛⎭⎫x -182-8116,其中x ≥1.因此,当x =1时,1PA ,·2PF ,取得最小值-2.2.过抛物线y 2=2x 的焦点作一条直线与抛物线交于A 、B 两点,它们的横坐标之和等于2,则这样的直线( )A .有且只有一条B .有且只有两条C .有且只有三条D .有且只有四条解析:选B 设该抛物线焦点为F ,则|AB |=|AF |+|FB |=x A +p 2+x B +p2=x A +x B +1=3>2p =2.所以符合条件的直线有且仅有两条.3.(2012·南昌联考)过双曲线x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)的右焦点F 作与x 轴垂直的直线,分别与双曲线、双曲线的渐近线交于点M 、N (均在第一象限内),若FM ,=4MN ,,则双曲线的离心率为( )A.54B.53C.35D.45解析:选B 由题意知F (c,0),则易得M ,N 的纵坐标分别为b 2a ,bca ,由FM ,=4MN ,得b 2a =4·⎝⎛⎭⎫bc a -b 2a ,即b c =45.又c 2=a 2+b 2,则e =c a =53. 4.已知椭圆x 225+y 216=1的焦点是F 1,F 2,如果椭圆上一点P 满足PF 1⊥PF 2,则下面结论正确的是( )A .P 点有两个B .P 点有四个C .P 点不一定存在D .P 点一定不存在解析:选D 设椭圆的基本量为a ,b ,c ,则a =5,b =4,c =3.以F 1F 2为直径构造圆,可知圆的半径r =c =3<4=b ,即圆与椭圆不可能有交点.5.已知椭圆C :x 22+y 2=1的两焦点为F 1,F 2,点P (x 0,y 0)满足x 202+y 20≤1,则|PF 1|+|PF 2|的取值范围为________.解析:当P 在原点处时,|PF 1|+|PF 2|取得最小值2;当P 在椭圆上时,|PF 1|+|PF 2|取得最大值22,故|PF 1|+|PF 2|的取值范围为[2,2 2 ].答案:[2,2 2 ]6.(2013·长沙月考)直线l :x -y =0与椭圆x 22+y 2=1相交于A 、B 两点,点C 是椭圆上的动点,则△ABC 面积的最大值为________.解析:由⎩⎪⎨⎪⎧x -y =0,x 22+y 2=1,得3x 2=2,∴x =±63,∴A ⎝⎛⎭⎫63,63,B ⎝⎛⎭⎫-63,-63, ∴|AB |=433. 设点C (2cos θ,sin θ),则点C 到AB 的距离d =|2cos θ-sin θ|2=32·⎪⎪sin(θ-φ)⎪⎪≤32, ∴S △ABC =12|AB |·d ≤12×433×32= 2.答案: 27.设F 1,F 2分别是椭圆E :x 2+y 2b 2=1(0<b <1)的左,右焦点,过F 1的直线l 与E 相交于A ,B 两点,且|AF 2|,|AB |,|BF 2|成等差数列.(1)求|AB |;(2)若直线l 的斜率为1,求b 的值. 解:(1)由椭圆定义知|AF 2|+|AB |+|BF 2|=4, 又2|AB |=|AF 2|+|BF 2|,得|AB |=43.(2)l 的方程为y =x +c ,其中c =1-b 2.设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则A ,B 两点坐标满足方程组⎩⎪⎨⎪⎧y =x +c ,x 2+y 2b 2=1,化简得(1+b 2)x 2+2cx +1-2b 2=0.则x 1+x 2=-2c 1+b 2,x 1x 2=1-2b 21+b 2.因为直线AB 的斜率为1,所以|AB |=2|x 2-x 1|,即43=2|x 2-x 1|.则89=(x 1+x 2)2-4x 1x 2=4(1-b 2)(1+b 2)2-4(1-2b 2)1+b 2=8b 4(1+b 2)2, 解得b =22. 8.(2012·黄冈质检)已知椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的离心率为22,椭圆上任意一点到右焦点F 的距离的最大值为2+1.(1)求椭圆的方程;(2)已知点C (m,0)是线段OF 上一个动点(O 为坐标原点),是否存在过点F 且与x 轴不垂直的直线l 与椭圆交于A ,B 点,使得|AC |=|BC |?并说明理由.解:(1)∵⎩⎪⎨⎪⎧e =c a =22a +c =2+1,∴⎩⎨⎧a =2c =1,∴b =1,∴椭圆的方程为x 22+y 2=1.(2)由(1)得F (1,0),∴0≤m ≤1. 假设存在满足题意的直线l ,设l 的方程为y =k (x -1),代入x 22+y 2=1中,得(2k 2+1)x 2-4k 2x +2k 2-2=0.设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则x 1+x 2=4k 22k 2+1,x 1x 2=2k 2-22k 2+1,∴y 1+y 2=k (x 1+x 2-2)=-2k2k 2+1.设AB 的中点为M ,则M ⎝⎛⎭⎫2k 22k 2+1,-k2k 2+1.∵|AC |=|BC |,∴CM ⊥AB ,即k CM ·k AB =-1,∴k 2k 2+1m -2k 22k 2+1·k =-1,即(1-2m )k 2=m .∴当0≤m <12时,k =±m1-2m,即存在满足题意的直线l ; 当12≤m ≤1时,k 不存在,即不存在满足题意的直线l . 9.(2012·江西模拟)已知椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0),直线y =x +6与以原点为圆心,以椭圆C 的短半轴长为半径的圆相切,F 1,F 2为其左,右焦点,P 为椭圆C 上任一点,△F 1PF 2的重心为G ,内心为I ,且IG ∥F 1F 2.(1)求椭圆C 的方程;(2)若直线l :y =kx +m (k ≠0)与椭圆C 交于不同的两点A ,B ,且线段AB 的垂直平分线过定点C ⎝⎛⎭⎫16,0,求实数k 的取值范围.解:(1)设P (x 0,y 0),x 0≠±a ,则G ⎝⎛⎭⎫x 03,y 03. 又设I (x I ,y I ),∵IG ∥F 1F 2, ∴y I =y 03,∵|F 1F 2|=2c ,∴S △F 1PF 2=12·|F 1F 2|·|y 0|=12(|PF 1|+|PF 2|+|F 1F 2|)·| y 03| , ∴2c ·3=2a +2c ,∴e =c a =12,又由题意知b =|6|1+1,∴b =3,∴a =2,∴椭圆C 的方程为x 24+y 23=1.(2)设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),由⎩⎪⎨⎪⎧x 24+y 23=1y =kx +m ,消去y ,得(3+4k 2)x 2+8kmx +4m 2-12=0,由题意知Δ=(8km )2-4(3+4k 2)(4m 2-12)>0,即m 2<4k 2+3,又x 1+x 2=-8km3+4k 2,则y 1+y 2=6m3+4k 2,∴线段AB 的中点P 的坐标为⎝⎛⎭⎫-4km 3+4k 2,3m 3+4k 2. 又线段AB 的垂直平分线l ′的方程为y =-1k ⎝⎛⎭⎫x -16,点P 在直线l ′上,∴3m 3+4k 2=-1k ⎝⎛⎭⎫-4km 3+4k 2-16, ∴4k 2+6km +3=0,∴m =-16k (4k 2+3),∴(4k 2+3)236k 2<4k 2+3,∴k 2>332,解得k >68或k <-68, ∴k 的取值范围是⎝⎛⎭⎫-∞,-68∪⎝⎛⎭⎫68,+∞.1.(2012·长春模拟)已知点A (-1,0),B (1,0),动点M 的轨迹曲线C 满足∠AMB =2θ,|AM |,·|BM |,cos 2θ=3,过点B 的直线交曲线C 于P ,Q 两点.(1)求|AM |,+|BM |,的值,并写出曲线C 的方程; (2)求△APQ 的面积的最大值.解:(1)设M (x ,y ),在△MAB 中,|AB |,=2,∠AMB =2θ,根据余弦定理得|AM |,2+|BM |,2-2|AM |,·|BM |,cos 2θ=|AB |,2=4,即(|AM |,+|BM |,)2-2|AM |,·|BM |,·(1+cos 2θ)=4, 所以(|AM |,+|BM |,)2-4|AM |,| BM |,·cos 2θ=4. 因为|AM |,·|BM |,cos 2θ=3, 所以(|AM |,+|BM |,)2-4×3=4, 所以|AM |,+|BM |,=4. 又|AM |,+|BM |,=4>2=|AB |,因此点M 的轨迹是以A ,B 为焦点的椭圆(点M 在x 轴上也符合题意),设椭圆的方程为x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0), 则a =2,c =1,所以b 2=a 2-c 2=3. 所以曲线C 的方程为x 24+y 23=1.(2)设直线PQ 的方程为x =my +1. 由⎩⎪⎨⎪⎧x =my +1x 24+y 23=1,消去x ,整理得(3m 2+4)y 2+6my -9=0.①显然方程①的判别式Δ=36m 2+36(3m 2+4)>0, 设P (x 1,y 1),Q (x 2,y 2),则△APQ 的面积S △APQ =12×2×|y 1-y 2|=|y 1-y 2|.由根与系数的关系得y 1+y 2=-6m 3m 2+4,y 1y 2=-93m 2+4,所以(y 1-y 2)2=(y 1+y 2)2-4y 1y 2=48×3m 2+3(3m 2+4)2.令t =3m 2+3,则t ≥3,(y 1-y 2)2=48t +1t+2, 由于函数φ(t )=t +1t在[3,+∞)上是增函数,所以t +1t ≥103,当且仅当t =3m 2+3=3,即m =0时取等号,所以(y 1-y 2)2≤48103+2=9,即|y 1-y 2|的最大值为3,所以△APQ 的面积的最大值为3,此时直线PQ 的方程为x =1.2.(2012·郑州模拟)已知圆C 的圆心为C (m,0),m <3,半径为5,圆C 与离心率e >12的椭圆E :x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的其中一个公共点为A (3,1),F 1,F 2分别是椭圆的左、右焦点.(1)求圆C 的标准方程;(2)若点P 的坐标为(4,4),试探究直线PF 1与圆C 能否相切?若能,设直线PF 1与椭圆E 相交于D ,B 两点,求△DBF 2的面积;若不能,请说明理由.解:(1)由已知可设圆C 的方程为(x -m )2+y 2=5(m <3), 将点A 的坐标代入圆C 的方程中,得(3-m )2+1=5, 即(3-m )2=4,解得m =1,或m =5. ∴m <3,∴m =1.∴圆C 的标准方程为(x -1)2+y 2=5. (2)直线PF 1能与圆C 相切,依题意设直线PF 1的斜率为k ,则直线PF 1的方程为y =k (x -4)+4,即kx -y -4k +4=0,若直线PF 1与圆C 相切,则|k -0-4k +4|k 2+1= 5.∴4k 2-24k +11=0,解得k =112或k =12.当k =112时,直线PF 1与x 轴的交点的横坐标为3611,不合题意,舍去.当k =12时,直线PF 1与x 轴的交点的横坐标为-4,∴c =4,F 1(-4,0),F 2(4,0). ∴由椭圆的定义得:2a =|AF 1|+|AF 2|=(3+4)2+12+(3-4)2+12=52+2=6 2. ∴a =32,即a 2=18,∴e =432=223>12,满足题意.故直线PF 1能与圆C 相切.直线PF 1的方程为x -2y +4=0,椭圆E 的方程为x 218+y 22=1.设B (x 1,y 1),D (x 2,y 2),把直线PF 1的方程代入椭圆E 的方程并化简得,13y 2-16y -2=0,由根与系数的关系得y 1+y 2=1613,y 1y 2=-213,故S △DBF 2=4|y 1-y 2|=4(y 1+y 2)2-4y 1y 2=241013.1.已知抛物线C 的顶点在坐标原点,焦点为F (1,0),过焦点F 的直线l 与抛物线C 相交于A ,B 两点,若直线l 的倾斜角为45°,则弦AB 的中点坐标为( )A .(1,0)B .(2,2)C .(3,2)D .(2,4)解析:选C依题意得,抛物线C 的方程是y 2=4x ,直线l 的方程是y =x -1.由⎩⎪⎨⎪⎧y 2=4x ,y =x -1消去y 得(x -1)2=4x ,即x 2-6x +1=0,因此线段AB 的中点的横坐标是62=3,纵坐标是y=3-1=2,所以线段AB 的中点坐标是(3,2).2.若直线mx +ny =4和圆O :x 2+y 2=4没有交点,则过点(m ,n )的直线与椭圆x 29+y 24=1的交点个数为( )A .至多1个B .2个C .1个D .0个 解析:选B 由题意得4m 2+n2>2,即m 2+n 2<4,则点(m ,n )在以原点为圆心,以2为半径的圆内,此圆在椭圆x 29+y 24=1的内部.3.(2012·深圳模拟)如图,已知椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的离心率为32,以椭圆C的左顶点T 为圆心作圆T :(x +2)2+y 2=r 2(r >0),设圆T 与椭圆C 交于点M 与点N .(1)求椭圆C 的方程;(2)求TM ,·TN ,的最小值,并求此时圆T 的方程; (3)设点P 是椭圆C 上异于M ,N 的任意一点,且直线MP ,NP 分别与x 轴交于点R ,S ,O 为坐标原点,求证:|OR |·|OS |为定值.解:(1)依题意,得a =2,e =c a =32,∴c =3,b =a 2-c 2=1. 故椭圆C 的方程为x 24+y 2=1.(2)易知点M 与点N 关于x 轴对称,设M (x 1,y 1),N (x 1,-y 1),不妨设y 1>0. 由于点M 在椭圆C上,∴y 21=1-x 214.(*)由已知T (-2,0),则TM ,=(x 1+2,y 1),TN ,=(x 1+2,-y 1), ∴TM ,·TN ,=(x 1+2,y 1)·(x 1+2,-y 1)=(x 1+2)2-y 21 =(x 1+2)2-⎝⎛⎭⎫1-x 214=54x 21+4x 1+3=54⎝⎛⎭⎫x 1+852-15. 由于-2<x 1<2,故当x 1=-85时,TM ,·TN ,取得最小值-15. 把x 1=-85代入(*)式,得y 1=35,故M ⎝⎛⎭⎫-85,35,又点M 在圆T 上,代入圆的方程得r 2=1325. 故圆T 的方程为(x +2)2+y 2=1325.(3)设P (x 0,y 0),则直线MP 的方程为:y -y 0=y 0-y 1x 0-x 1(x -x 0),令y =0,得x R =x 1y 0-x 0y 1y 0-y 1,同理:x S =x 1y 0+x 0y 1y 0+y 1,故x R ·x S =x 21y 20-x 20y 21y 20-y 21.(**)又点M 与点P 在椭圆上,故x 20=4(1-y 20),x 21=4(1-y 21),代入(**)式,得x R ·x S =4(1-y 21)y 20-4(1-y 20)y 21y 20-y 21=4⎝ ⎛⎭⎪⎫y 20-y 21y 20-y 21=4. 所以|OR |·|OS |=|x R |·|x S |=|x R ·x S |=4为定值.平面解析几何(时间:120分钟,满分150分)一、选择题(本题共12小题,每小题5分,共60分)1.(2012·佛山模拟)已知直线l :ax +y -2-a =0在x 轴和y 轴上的截距相等,则a 的值是( )A .1B .-1C .-2或-1D .-2或1解析:选D 由题意得a +2=a +2a,解得a =-2或a =1.2.若直线l 与直线y =1,x =7分别交于点P ,Q ,且线段PQ 的中点坐标为(1,-1),则直线l 的斜率为( )A.13B .-13C .-32D.23解析:选B 设P (x P ,1),由题意及中点坐标公式得x P +7=2,解得x P =-5,即P (-5,1),所以k =-13.3.(2012·长春模拟)已知点A (1,-1),B (-1,1),则以线段AB 为直径的圆的方程是( ) A .x 2+y 2=2 B .x 2+y 2= 2 C .x 2+y 2=1D .x 2+y 2=4解析:选A AB 的中点坐标为(0,0), |AB |=[1-(-1)]2+(-1-1)2=22, ∴圆的方程为x 2+y 2=2.4.(2012·福建高考)已知双曲线x 24-y 2b 2=1的右焦点与抛物线y 2=12x 的焦点重合,则该双曲线的焦点到其渐近线的距离等于( )A. 5B .4 2C .3D .5解析:选A ∵抛物线y 2=12x的焦点坐标为(3,0),故双曲线x 24-y 2b2=1的右焦点为(3,0),即c =3,故32=4+b 2,∴b 2=5,∴双曲线的渐近线方程为y =±52x ,∴双曲线的右焦点到其渐近线的距离为⎪⎪⎪⎪52×31+54= 5.5.(2012·郑州模拟)若双曲线x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)的左,右焦点分别为F 1,F 2,线段F 1F 2被抛物线y 2=2bx 的焦点分成7∶3的两段,则此双曲线的离心率为( )A.98B.53C.324D.54解析:选B 依题意得,c +b 2=77+3×2c ,即b =45c (其中c 是双曲线的半焦距),a =c 2-b 2=35c ,则c a =53,因此该双曲线的离心率等于53. 6.设双曲线的左,右焦点为F 1,F 2,左,右顶点为M ,N ,若△PF 1F 2的一个顶点P 在双曲线上,则△PF 1F 2的内切圆与边F 1F 2的切点的位置是( )A .在线段MN 的内部B .在线段F 1M 的内部或NF 2内部C .点N 或点MD .以上三种情况都有可能解析:选C 若P 在右支上,并设内切圆与PF 1,PF 2的切点分别为A ,B ,则|NF 1|-|NF 2|=|PF 1|-|PF 2|=(|P A |+|AF 1|)-(|PB |+|BF 2|)=|AF 1|-|BF 2|.所以N 为切点,同理P 在左支上时,M 为切点. 7.圆x 2+y 2-4x =0在点P (1, 3)处的切线方程为( ) A .x +3y -2=0 B .x +3y -4=0 C .x -3y +4=0D .x -3y +2=0解析:选D 圆的方程为(x -2)2+y 2=4,圆心坐标为(2,0),半径为2,点P 在圆上,设切线方程为y -3=k (x -1),即kx -y -k +3=0,所以|2k -k +3|k 2+1=2,解得k =33.所以切线方程为y -3=33(x -1),即x -3y +2=0. 8.(2012·新课标全国卷)等轴双曲线C 的中心在原点,焦点在x 轴上,C 与抛物线y 2=16x 的准线交于A ,B 两点,|AB |=43,则C 的实轴长为( )A. 2B .2 2C .4D .8解析:选C 抛物线y 2=16x 的准线方程是x =-4,所以点A (-4,23)在等轴双曲线C :x 2-y 2=a 2(a >0)上,将点A 的坐标代入得a =2,所以C 的实轴长为4.9.(2012·潍坊适应性训练)已知双曲线C :x 24-y 25=1的左,右焦点分别为F 1,F 2,P 为C 的右支上一点,且|PF 2|=|F 1F 2|,则|PF 2|=|F 1F 2|,则1PF ,·2PF ,等于( )A .24B .48C .50D .56解析:选C 由已知得|PF 2|=|F 1F 2|=6,根据双曲线的定义可得|PF 1|=10,在△F 1PF 2中,根据余弦定理可得cos ∠F 1PF 2=56,所以1PF ,·2PF ,=10×6×56=50. 10.(2012·南昌模拟)已知△ABC 外接圆半径R =1433,且∠ABC =120°,BC =10,边BC 在x 轴上且y 轴垂直平分BC 边,则过点A 且以B ,C 为焦点的双曲线方程为( )A.x 275-y 2100=1 B.x 2100-y 275=1 C.x 29-y 216=1D.x 216-y 29=1 解析:选D ∵sin ∠BAC =BC 2R =5314, ∴cos ∠BAC =1114,|AC |=2R sin ∠ABC =2×1433×32=14,sin ∠ACB =sin(60°-∠BAC ) =sin 60°cos ∠BAC -cos 60°sin ∠BAC =32×1114-12×5314=3314, ∴|AB |=2R sin ∠ACB =2×1433×3314=6,∴2a =||AC |-|AB ||=14-6=8,∴a =4,又c =5,∴b 2=c 2-a 2=25-16=9, ∴所求双曲线方程为x 216-y 29=1.11.(2012·乌鲁木齐模拟)已知抛物线y 2=2px (p >0)的焦点为F ,P ,Q 是抛物线上的两个点,若△PQF 是边长为2的正三角形,则p 的值是( )A .2±3B .2+ 3 C.3±1D.3-1解析:选A 依题意得F ⎝⎛⎭⎫p 2,0,设P ⎝⎛⎭⎫y 212p ,y 1,Q ⎝⎛⎭⎫y 222p ,y 2(y 1≠y 2).由抛物线定义及|PF |=|QF |,得y 212p +p 2=y 222p +p 2,所以y 21=y 22,所以y 1=-y 2.又|PQ |=2,因此|y 1|=|y 2|=1,点P ⎝⎛⎭⎫12p ,y 1.又点P 位于该抛物线上,于是由抛物线的定义得|PF |=12p +p2=2,由此解得p =2±3. 12.已知中心在原点,焦点在坐标轴上,焦距为4的椭圆与直线x +3y +4=0有且仅有一个交点,则椭圆的长轴长为( )A .32或4 2B .26或27C .25或27D.5或7解析:选C 设椭圆方程为mx 2+ny 2=1(m ≠n 且m ,n >0),与直线方程x +3y +4=0联立,消去x 得(3m +n )y 2+83my +16m -1=0,由Δ=0得3m +n =16mn ,即3n +1m =16,①又c =2,即1m -1n=±4,②由①②联立得⎩⎨⎧m =17n =13或⎩⎪⎨⎪⎧m =1n =15, 故椭圆的长轴长为27或2 5.二、填空题(本题有4小题,每小题5分,共20分)13.(2012·青岛模拟)已知两直线l 1:x +y sin θ-1=0和l 2:2x sin θ+y +1=0,当l 1⊥l 2时,θ=________.解析:l 1⊥l 2的充要条件是2sin θ+sin θ=0,即sin θ=0,所以θ=k π(k ∈Z ).所以当θ=k π(k ∈Z )时,l 1⊥l 2.答案:k π(k ∈Z )14.已知F 1,F 2分别是椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左,右焦点,A ,B 分别是此椭圆的右顶点和上顶点,P 是椭圆上一点,O 是坐标原点,OP ∥AB ,PF 1⊥x 轴,|F 1A |=10+5,则此椭圆的方程是______________________.解析:由于直线AB 的斜率为-b a ,故直线OP 的斜率为-b a ,直线OP 的方程为y =-ba x .与椭圆方程联立得x 2a 2+x 2a 2=1,解得x =±22a .根据PF 1⊥x 轴,取x =-22a ,从而-22a =-c ,即a =2c .又|F 1A |=a +c =10+5,故 2c +c =10+5,解得c =5,从而a =10.所以所求的椭圆方程为x 210+y 25=1.答案:x 210+y 25=115.(2012·陕西高考)右图是抛物线形拱桥,当水面在l 时,拱顶离水面2米,水面宽4米.水位下降1米后,水面宽________米.解析:设抛物线的方程为x 2=-2py ,则点(2,-2)在抛物线上,代入可得p =1,所以x 2=-2y .当y =-3时,x 2=6,即x =±6,所以水面宽为2 6.答案:2 616.(2012·天津高考)设m ,n ∈R ,若直线l :mx +ny -1=0与x 轴相交于点A ,与y 轴相交于点B ,且l 与圆x 2+y 2=4相交所得弦的长为2,O 为坐标原点,则△AOB 面积的最小值为________.解析:由直线与圆相交所得弦长为2,知圆心到直线的距离为3,即1m 2+n 2=3,所以m 2+n 2=13≥2|mn |,所以|mn |≤16,又A ⎝⎛⎭⎫1m ,0,B ⎝⎛⎭⎫0,1n ,所以△AOB 的面积为12|mn |≥3,最小值为3.答案:3三、解答题(本题共6小题,共70分)17.(10分)求过直线l 1:x -2y +3=0与直线l 2:2x +3y -8=0的交点,且到点P (0,4)距离为2的直线方程.解:由⎩⎪⎨⎪⎧ x -2y +3=0,2x +3y -8=0,得⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =2.所以l 1与l 2的交点为(1,2),设所求直线y -2=k (x -1)(由题可知k 存在),即kx -y +2-k =0,∵P (0,4)到直线距离为2,∴2=|-2-k |1+k 2,解得k =0或k =43.∴直线方程为y =2或4x -3y +2=0.18.(12分)(2012·南昌模拟)已知圆C 过点P (1,1),且与圆M :(x +2)2+(y +2)2=r 2(r >0)关于直线x +y +2=0对称.(1)求圆C 的方程;(2)过点P 作两条相异直线分别与圆C 相交于A ,B ,且直线P A 和直线PB 的倾斜角互补,O 为坐标原点,试判断直线OP 和AB 是否平行?请说明理由.解:设圆心C (a ,b ),则⎩⎪⎨⎪⎧ a -22+b -22+2=0,b +2a +2=1,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =0,b =0, 则圆C 的方程为x 2+y 2=r 2,将点P 的坐标代入得r 2=2,故圆C 的方程为x 2+y 2=2.(2)由题意知,直线P A 和直线PB 的斜率存在,且互为相反数,故可设P A :y -1=k (x -1),PB :y -1=-k (x -1),由⎩⎪⎨⎪⎧y -1=k (x -1),x 2+y 2=2得(1+k 2)x 2+2k (1-k )x +(1-k )2-2=0.因为点P 的横坐标x =1一定是该方程的解,故可得x A =k 2-2k -11+k 2.同理可得x B =k 2+2k -11+k 2,所以k AB =y B -y A x B -x A =-k (x B -1)-k (x A -1)x B -x A =2k -k (x B +x A )x B -x A=1=k OP , 所以,直线AB 和OP 一定平行.19.(12分)(2012·天津高考)已知椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0),点P ⎝⎛⎭⎫55a ,22a 在椭圆上. (1)求椭圆的离心率;(2)设A 为椭圆的左顶点,O 为坐标原点.若点Q 在椭圆上且满足|AQ |=|AO |,求直线OQ 的斜率的值.解:(1)因为点P ⎝⎛⎭⎫55a ,22a 在椭圆上,故a 25a 2+a 22b 2=1,可得b 2a 2=58. 于是e 2=a 2-b 2a 2=1-b 2a 2=38,所以椭圆的离心率e =64. (2)设直线OQ 的斜率为k ,则其方程为y =kx ,设点Q 的坐标为(x 0,y 0).由条件得⎩⎪⎨⎪⎧y 0=kx 0,x 20a 2+y 20b 2=1,消去y 0并整理得 x 20=a 2b 2k 2a 2+b2.① 由|AQ |=|AO |,A (-a,0)及y 0=kx 0,得(x 0+a )2+k 2x 20=a 2. 整理得(1+k 2)x 20+2ax 0=0,而x 0≠0,故x 0=-2a 1+k 2,代入①,整理得(1+k 2)2=4k 2·a 2b 2+4. 由(1)知a 2b 2=85,故(1+k 2)2=325k 2+4, 即5k 4-22k 2-15=0,可得k 2=5.所以直线OQ 的斜率k =±5.20.(12分)(2012·河南模拟)已知椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的离心率为22,短轴的一个端点为M (0,1),直线l :y =kx -13与椭圆相交于不同的两点A ,B . (1)若|AB |=4269,求k 的值; (2)求证:不论k 取何值,以AB 为直径的圆恒过点M .解:(1)由题意知c a =22,b =1. 由a 2=b 2+c 2可得c =b =1,a =2,∴椭圆的方程为x 22+y 2=1. 由⎩⎨⎧ y =kx -13,x 22+y 2=1得(2k 2+1)x 2-43kx -169=0. Δ=169k 2-4(2k 2+1)×⎝⎛⎭⎫-169=16k 2+649>0恒成立, 设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则x 1+x 2=4k 3(2k 2+1),x 1x 2=-169(2k 2+1). ∴|AB |=1+k 2·|x 1-x 2|=1+k 2·(x 1+x 2)2-4x 1x 2=4(1+k 2)(9k 2+4)3(2k 2+1)=4269, 化简得23k 4-13k 2-10=0,即(k 2-1)(23k 2+10)=0,解得k =±1.(2)∵MA ,=(x 1,y 1-1),MB ,=(x 2,y 2-1),∴MA ,·MB ,=x 1x 2+(y 1-1)(y 2-1),=(1+k 2)x 1x 2-43k (x 1+x 2)+169=-16(1+k 2)9(2k 2+1)-16k 29(2k 2+1)+169=0.∴不论k 取何值,以AB 为直径的圆恒过点M . 21. (2012·广州模拟)设椭圆M :x 2a 2+y 22=1(a >2)的右焦点为F 1,直线l :x =a 2a 2-2与x 轴交于点A ,若1OF ,+21AF ,=0(其中O 为坐标原点).(1)求椭圆M 的方程;(2)设P 是椭圆M 上的任意一点,EF 为圆N :x 2+(y -2)2=1的任意一条直径(E ,F 为直径的两个端点),求PE ,·PF ,的最大值.解:(1)由题设知,A ⎝ ⎛⎭⎪⎫a 2a 2-2,0,F 1(a 2-2,0),由1OF ,+21AF ,=0,得a 2-2=2⎝ ⎛⎭⎪⎫a 2a 2-2-a 2-2, 解得a 2=6.所以椭圆M 的方程为x 26+y 22=1. (2)设圆N :x 2+(y -2)2=1的圆心为N ,则PE ,·PF ,=(NE ,-NP ,)·(NF ,-NP ,) =(-NF ,-NP ,)·(NF ,-NP ,)=NP ,2-NF ,2=NP ,2-1.从而将求PE ,·PF ,的最大值转化为求NP ―→,2的最大值. 因为P 是椭圆M 上的任意一点,设P (x 0,y 0),所以x 206+y 202=1,即x 20=6-3y 20. 因为点N (0,2),所以NP ,2=x 20+(y 0-2)2=-2(y 0+1)2+12. 因为y 0∈[-2, 2],所以当y 0=-1时,NP ,2取得最大值12.所以PE ,·PF ,的最大值为11.22. (2012·湖北模拟)如图,曲线C 1是以原点O 为中心,F 1,F 2为焦点的椭圆的一部分.曲线C 2是以O 为顶点,F 2为焦点的抛物线的一部分,A 是曲线C 1和C 2的交点且∠AF 2F 1为钝角,若|AF 1|=72,|AF 2|=52. (1)求曲线C 1和C 2的方程;(2)设点C 是C 2上一点,若|CF 1|= 2|CF 2|,求△CF 1F 2的面积.解:(1)设椭圆方程为x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0), 则2a =|AF 1|+|AF 2|=72+52=6,得a =3. 设A (x ,y ),F 1(-c,0),F 2(c,0),则(x +c )2+y 2=⎝⎛⎭⎫722,(x -c )2+y 2=⎝⎛⎭⎫522,两式相减得xc =32.由抛物线的定义可知|AF 2|=x +c =52, 则c =1,x =32或x =1,c =32.又∠AF 2F 1为钝角,则x =1,c =32不合题意,舍去.当c =1时,b =22,所以曲线C 1的方程为x 29+y 28=1⎝⎛⎭⎫-3≤x ≤32,曲线C 2的方程为y 2=4x ⎝⎛⎭⎫0≤x ≤32. (2)过点F 1作直线l 垂直于x 轴,过点C 作CC 1⊥l 于点C 1,依题意知|CC 1|=|CF 2|. 在Rt △CC 1F 1中,|CF 1|= 2|CF 2|=2|CC 1|,所以∠C 1CF 1=45°, 所以∠CF 1F 2=∠C 1CF 1=45°.在△CF 1F 2中,设|CF 2|=r ,则|CF 1|=2r ,|F 1F 2|=2.由余弦定理得22+(2r )2-2×2×2r cos 45°=r 2,解得r =2,所以△CF 1F 2的面积S △CF 1F 2=12|F 1F 2|·|CF 1|sin 45°=12×2×22sin 45°=2.。