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圆锥曲线试题及答案

椭圆一、选择题1.(2012·高考大纲全国卷)椭圆的中心在原点,焦距为4,一条准线为x =-4,则该椭圆的方程为( )A.x 216+y 212=1 B.x 212+y 28=1 C.x 28+y 24=1 D.x 212+y 24=1 解析:选C.由题意知椭圆的焦点在x 轴上,故可设椭圆方程为x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0).由题意知⎩⎪⎨⎪⎧2c =4,a2c=4,∴⎩⎪⎨⎪⎧c =2,a 2=8,∴b 2=a 2-c 2=4,故所求椭圆方程为x 28+y 24=1.2.(2011·高考浙江卷)已知椭圆C 1:x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)与双曲线C 2:x 2-y 24=1有公共的焦点,C 2的一条渐近线与以C 1的长轴为直径的圆相交于A ,B 两点,若C 1恰好将线段AB三等分,则( )A .a 2=132B .a 2=13C .b 2=12D .b 2=2解析:选C.由题意知,a 2=b 2+5,因此椭圆方程为(a 2-5)x 2+a 2y 2+5a 2-a 4=0,双曲线的一条渐近线方程为y =2x ,联立方程消去y ,得(5a 2-5)x 2+5a 2-a 4=0,∴直线截椭圆的弦长d =5×2a 4-5a 25a 2-5=23a , 解得a 2=112,b 2=12.3.椭圆x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的右焦点为F ,其右准线与x 轴的交点为A ,在椭圆上存在点P 满足线段AP 的垂直平分线过点F ,则椭圆离心率的取值范围是( )A .(0,22] B .(0,12]C .[2-1,1)D .[12,1)解析:选D.设P (x 0,y 0),则|PF |=a -ex 0.又点F 在AP 的垂直平分线上,∴a -ex 0=a 2c-c ,因此x 0=a ac -a 2+c 2c 2.又-a ≤x 0<a ,∴-a ≤a ac -a 2+c 2c 2<a .∴-1≤e 2+e -1e 2<1.又0<e <1,∴12≤e <1.4.已知椭圆x 24+y 23=1的长轴的左、右端点分别为A 、B ,在椭圆上有一个异于点A 、B的动点P ,若直线PA 的斜率k PA =12,则直线PB 的斜率k PB 为( )A.34B.32 C .-34 D .-32解析:选D.设点P (x 1,y 1)(x 1≠±2),则k PA =y 1x 1+2,k PB =y 1x 1-2, ∵k PA ·k PB =y 1x 1+2·y 1x 1-2=y 21x 21-4=31-x 214x 21-4=-34,∴k PB =-34k PA =-34×2=-32,故应选D.5.已知椭圆E :x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0),以其左焦点F 1(-c,0)为圆心,以a -c 为半径作圆,过上顶点B 2(0,b )作圆F 1的两条切线,设切点分别为M ,N .若过两个切点M ,N 的直线恰好经过下顶点B 1(0,-b ),则椭圆E 的离心率为( )A.2-1B.3-1C.5-2D.7-3解析:选B.由题意得,圆F 1: (x +c )2+y 2=(a -c )2. 设M (x 1,y 1),N (x 2,y 2),则切线B 2M :(x 1+c )(x +c )+y 1y =(a -c )2,切线B 2N :(x 2+c )(x +c )+y 2y =(a -c )2. 又两条切线都过点B 2(0,b ),所以c (x 1+c )+y 1b =(a -c )2,c (x 2+c )+y 2b =(a -c )2.所以直线c (x +c )+yb =(a -c )2就是过点M 、N 的直线.又直线MN 过点B 1(0,-b ),代入化简得c 2-b 2=(a -c )2, 所以e =3-1. 二、填空题6.(2011·高考课标全国卷)在平面直角坐标系xOy 中,椭圆C 的中心为原点,焦点F 1,F 2在x 轴上,离心率为22.过F 1的直线l 交C 于A ,B 两点,且△ABF 2的周长为16,那么C的方程为__________.解析:设椭圆方程为x 2a 2+y 2b2=1,由e =22知c a =22,故b 2a 2=12.由于△ABF 2的周长为|AB |+|BF 2|+|AF 2|=|AF 1|+|AF 2|+|BF 1|+|BF 2|=4a =16,故a =4.∴b 2=8.∴椭圆C 的方程为x 216+y 28=1.答案:x 216+y 28=17.(2011·高考江西卷)若椭圆x 2a 2+y 2b 2=1的焦点在x 轴上,过点⎝ ⎛⎭⎪⎫1,12作圆x 2+y 2=1的切线,切点分别为A,B,直线AB恰好经过椭圆的右焦点和上顶点,则椭圆方程是________.解析:由题意可得切点A(1,0).切点B(m ,n)满足⎩⎪⎨⎪⎧n-12m-1=-mnm2+n2=1,解得B⎝⎛⎭⎪⎫35,45.∴过切点A,B的直线方程为2x+y-2=0.令y=0得x=1,即c=1;令x=0得y=2,即b=2.∴a2=b2+c2=5,∴椭圆方程为x25+y24=1.答案:x25+y24=18.(2012·高考四川卷)椭圆x2a2+y25=1(a为定值,且a>5)的左焦点为F,直线x=m 与椭圆相交于点A、B,△FAB的周长的最大值是12,则该椭圆的离心率是________.解析:设椭圆的右焦点为F′,如图,由椭圆定义知,|AF|+|AF′|=|BF|+|BF′|=2a.又△FAB的周长为|AF|+|BF|+|AB|≤|AF|+|BF|+|AF′|+|BF′|=4a,当且仅当AB过右焦点F′时等号成立.此时4a=12,则a=3.故椭圆方程为x29+y25=1,所以c=2,所以e=ca=23.答案:23三、解答题9.设F1,F2分别为椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的左,右焦点,过F2的直线l与椭圆C相交于A,B两点,直线l的倾斜角为60°,F1到直线l的距离为2 3.(1)求椭圆C的焦距;(2)如果AF2→=2F2B→,求椭圆C的方程.解:(1)设椭圆C的焦距为2c,由已知可得F1到直线l的距离3c=23,故c=2.所以椭圆C的焦距为4.(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),由题意知y1<0,y2>0,直线l的方程为y=3(x-2).联立⎩⎪⎨⎪⎧y=3x-2x2a2+y2b2=1,得(3a2+b2)y2+43b2y-3b4=0.解得y1=-3b22+2a3a2+b2,y2=-3b22-2a3a2+b2.因为AF2→=2F2B→,所以-y1=2y2.即3b22+2a3a2+b2=2·-3b22-2a3a2+b2,得a=3.而a2-b2=4,所以b= 5.故椭圆C的方程为x29+y25=1.10.(2011·高考辽宁卷)如图,已知椭圆C1的中心在原点O,长轴左、右端点M,N在x 轴上,椭圆C2的短轴为MN,且C1,C2的离心率都为e.直线l⊥MN,l与C1交于两点,与C2交于两点,这四点按纵坐标从大到小依次为A,B,C,D.(1)设e=12,求|BC|与|AD|的比值;(2)当e变化时,是否存在直线l,使得BO∥AN,并说明理由.解:(1)因为C1,C2的离心率相同,故依题意可设C1:x2a2+y2b2=1,C2:b2y2a4+x2a2=1(a>b>0).设直线l:x=t(|t|<a),分别与C1,C2的方程联立,求得A⎝⎛⎭⎪⎫t,aba2-t2,B⎝⎛⎭⎪⎫t,baa2-t2.当e=12时,b=32a,分别用y A,y B表示A,B的纵坐标,可知|BC|∶|AD|=2|y B|2|y A|=b2a2=34.(2)当t=0时的l不符合题意,当t≠0时,BO∥AN当且仅当BO的斜率k BO与AN的斜率k AN相等,即baa2-t2t=aba2-t2t-a,解得t=-ab2a2-b2=-1-e2e2·a.因为|t|<a,又0<e<1,所以1-e2e2<1,解得22<e<1.所以当0<e≤22时,不存在直线l,使得BO∥AN;当22<e<1时,存在直线l,使得BO∥AN.11.(探究选做)已知椭圆C1:x2a2+y2b2=1(a>b>0) 的左、右焦点分别为F1、F2,其中F2也是抛物线C2:y2=4x的焦点,M是C1与C2在第一象限的交点,且|MF2|=53.(1)求椭圆C1的方程;(2)已知菱形ABCD的顶点A、C在椭圆C1上,顶点B、D在直线7x-7y+1=0上,求直线AC的方程.解:(1)设M (x 1,y 1),∵F 2(1,0),|MF 2|=53.由抛物线定义,x 1+1=53,∴x 1=23,∵y 21=4x 1,∴y 1=263.∴M (23,263),∵M 在C 1上,∴49a 2+83b2=1,又b 2=a 2-1,∴9a 4-37a 2+4=0,∴a 2=4或a 2=19<c 2舍去.∴a 2=4,b 2=3.∴椭圆C 1的方程为x 24+y 23=1.(2)∵直线BD 的方程为7x -7y +1=0,四边形ABCD 为菱形,∴AC ⊥BD ,设直线AC 的方程为y =-x +m ⎩⎪⎨⎪⎧y =-x +m x 24+y23=1⇒7x 2-8mx +4m 2-12=0,∵A 、C 在椭圆C 1上,∴Δ>0,∴m 2<7,∴-7<m <7.设A (x 1,y 1),C (x 2,y 2),则x 1+x 2=8m7.y 1+y 2=(-x 1+m )+(-x 2+m )=-(x 1+x 2)+2m=-8m 7+2m =6m 7.∴AC 的中点坐标为(4m 7,3m 7),由ABCD 为菱形可知,点(4m 7,3m7)在直线BD :7x -7y +1=0上,∴7·4m 7-7·3m7+1=0,m =-1.∵m =-1∈(-7,7),∴直线AC 的方程为y =-x -1,即x +y +1=0.双曲线一、选择题1.(2011·高考湖南卷)设双曲线x 2a 2-y 29=1(a >0)的渐近线方程为3x ±2y =0,则a 的值为( )A .4B .3C .2D .1解析:选C.渐近线方程可化为y =±32x .∵双曲线的焦点在x 轴上, ∴9a 2=⎝ ⎛⎭⎪⎫±322,解得a =±2.由题意知a >0,∴a =2. 2.(2011·高考天津卷)已知双曲线x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的左顶点与抛物线y 2=2px (p >0)的焦点的距离为4,且双曲线的一条渐近线与抛物线的准线的交点坐标为(-2,-1),则双曲线的焦距为( )A .2 3B .25C .4 3D .45 解析:选B.双曲线左顶点为A 1(-a,0),渐近线为y =±b ax ,抛物线y 2=2px (p >0)焦点为F ⎝ ⎛⎭⎪⎫p2,0,准线为直线x =-p2.由题意知-p2=-2,∴p =4,由题意知2+a =4,∴a =2.∴双曲线渐近线y =±b 2x 中与准线x =-p 2交于(-2,-1)的渐近线为y =b 2x ,∴-1=b2×(-2),∴b =1.∴c 2=a 2+b 2=5,∴c =5,∴2c =2 5.3.设双曲线的左准线与两条渐近线交于A 、B 两点,左焦点在以AB 为直径的圆内,则该双曲线的离心率的取值范围为( )A .(0,2)B .(1,2)C .(22,1) D .(2,+∞)解析:选B.法一:由⎩⎪⎨⎪⎧x =-a 2c,y =-ba x ,得A ⎝ ⎛⎭⎪⎫-a 2c ,ab c . 同理可得B ⎝ ⎛⎭⎪⎫-a2c,-ab c .又左焦点F (-c,0),∴FA →=⎝ ⎛⎭⎪⎫b 2c ,ab c ,FB →=⎝ ⎛⎭⎪⎫b2c ,-ab c .∵点F 在以AB 为直径的圆内,∴FA →·FB →<0,即⎝ ⎛⎭⎪⎫b 2c 2-⎝ ⎛⎭⎪⎫ab c 2<0,∴b 4<a 2b 2,∴b 2<a 2,即c 2-a 2<a 2,∴c 2<2a 2,即e 2<2,∴e < 2.又∵e >1,∴1<e < 2.法二:由⎩⎪⎨⎪⎧x =-a 2c,y =-ba x ,得A ⎝ ⎛⎭⎪⎫-a 2c ,ab c .同理可得B ⎝ ⎛⎭⎪⎫-a2c,-ab c .∵点F (-c,0)在以AB 为直径的圆内,∴左焦点F 到圆心的距离小于半径长,即c -a 2c <abc,∴a >b .∴e =c a =a 2+b 2a = 1+b 2a2< 2.又∵e >1,∴1<e < 2.4.(2012·高考大纲全国卷)已知F 1、F 2为双曲线C :x 2-y 2=2的左、右焦点,点P 在C 上,|PF 1|=2|PF 2|,则cos ∠F 1PF 2=( )A.14B.35C.34D.45解析:选C.由x 2-y 2=2知,a 2=2,b 2=2,c 2=a 2+b 2=4, ∴a =2,c =2.又∵|PF 1|-|PF 2|=2a ,|PF 1|=2|PF 2|, ∴|PF 1|=42,|PF 2|=2 2.又∵|F 1F 2|=2c =4,∴由余弦定理得cos ∠F 1PF 2=422+222-422×42×22=34.5.(2011·高考山东卷)已知双曲线x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的两条渐近线均和圆C :x 2+y2-6x +5=0相切,且双曲线的右焦点为圆C 的圆心,则该双曲线的方程为( )A.x 25-y 24=1B.x 24-y 25=1 C.x 23-y 26=1 D.x 26-y 23=1 解析:选A.∵双曲线x 2a 2-y 2b 2=1的渐近线方程为y =±bax ,圆C 的标准方程为(x -3)2+y 2=4,∴圆心为C (3,0).又渐近线方程与圆C 相切,即直线bx -ay =0与圆C 相切,∴3ba 2+b2=2,∴5b 2=4a 2.①又∵x 2a 2-y 2b 2=1的右焦点F 2(a 2+b 2,0)为圆心C (3,0),∴a 2+b 2=9.②由①②得a 2=5,b 2=4.∴双曲线的标准方程为x 25-y 24=1.二、填空题6.(2011·高考四川卷)双曲线x 264-y 236=1上一点P 到双曲线右焦点的距离是4,那么点P 到左准线的距离是__________.解析:由x 264-y 236=1可知a =8,b =6,则c =10,设双曲线的左、右焦点分别为F 1、F 2,由|PF 2|=4及双曲线的第一定义得|PF 1|=16+4=20.设点P 到左准线的距离为d ,由双曲线的第二定义有20d =108,即d =16.答案:167.(2012·高考重庆卷)设P 为直线y =b 3a x 与双曲线x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)左支的交点,F 1是左焦点,PF 1垂直于x 轴,则双曲线的离心率e =________.解析:∵直线y =b 3a x 与双曲线x 2a 2-y 2b2=1相交,由⎩⎪⎨⎪⎧y =b3a x ,x 2a 2-y 2b 2=1消去y 得x =32a4,又PF 1垂直于x 轴,∴32a 4=c ,即e =c a =324.答案:3248.已知双曲线x 2-y 2b2=1(b >0)的一条渐近线的方程为y =2x ,则b =________.解析:∵双曲线的焦点在x 轴上,∴b a =2,∴b 2a2=4.∵a 2=1,∴b 2=4. 又∵b >0,∴b =2.答案:2 三、解答题9.由双曲线x29-y24=1上的一点P 与左、右两焦点F 1、F 2构成△PF 1F 2,求△PF 1F 2的内切圆与边F 1F 2的切点坐标N .解:由双曲线方程知a =3,b =2,c =13.当点P 在双曲线的右支上时,如右图,根据从圆外一点引圆的两条切线长相等及双曲线定义可得|PF 1|-|PF 2|=2a .由于|NF 1|-|NF 2|=|PF 1|-|PF 2|=2a .① |NF 1|+|NF 2|=2c .②由①②得|NF 1|=2a +2c2=a +c ,∴|ON |=|NF 1|-|OF 1|=a +c -c =a =3. 故切点N 的坐标为(3,0).根据对称性,当P 在双曲线左支上时,切点N 的坐标为(-3,0).10.(2012·高考四川卷)如图,动点M 与两定点A (-1,0)、B (1,0)构成△MAB ,且直线MA 、MB 的斜率之积为4.设动点M 的轨迹为C .(1)求轨迹C 的方程;(2)设直线y =x +m (m >0)与y 轴相交于点P ,与轨迹C 相交于点Q ,R ,且|PQ |<|PR |,求|PR ||PQ |的取值范围. 解:(1)设M 的坐标为(x ,y ),当x =-1时,直线MA 的斜率不存在;当x =1时,直线MB 的斜率不存在.于是x ≠1且x ≠-1.此时,MA 的斜率为y x +1,MB 的斜率为yx -1. 由题意,有y x +1·yx -1=4.化简可得,4x 2-y 2-4=0.故动点M 的轨迹C 的方程为4x 2-y 2-4=0(x ≠1且x ≠-1).(2)由⎩⎪⎨⎪⎧y =x +m 4x 2-y 2-4=0,消去y ,可得3x 2-2mx -m 2-4=0.(*) 对于方程(*),其判别式Δ=(-2m )2-4×3(-m 2-4)=16m 2+48>0,而当1或-1为方程(*)的根时,m 的值为-1或1. 结合题设(m >0)可知,m >0且m ≠1.设Q 、R 的坐标分别为(x Q ,y Q ),(x R ,y R ),则x Q ,x R 为方程(*)的两根. 因为|PQ |<|PR |,所以|x Q |<|x R |,x Q =m -2m 2+33,x R =m +2m 2+33.所以|PR ||PQ |=⎪⎪⎪⎪⎪⎪x R x Q =2 1+3m 2+12 1+3m2-1=1+221+3m2-1.此时1+3m2>1,且1+3m2≠2,所以1<1+22 1+3m2-1<3,且1+221+3m2-1≠53, 所以1<|PR ||PQ |=⎪⎪⎪⎪⎪⎪x R x Q <3,且|PR ||PQ |=⎪⎪⎪⎪⎪⎪x R x Q ≠53.综上所述,|PR ||PQ |的取值范围是⎝ ⎛⎭⎪⎫1,53∪⎝ ⎛⎭⎪⎫53,3. 11.(探究选做)已知双曲线C :x 24-y 2=1,P 为C 上的任意一点.(1)求证:点P 到双曲线C 的两条渐近线的距离的乘积是一个常数; (2)设点A 的坐标为(3,0),求|PA |的最小值.解:(1)证明:设P (x 1,y 1)是双曲线C 上任意一点,该双曲线的两条渐近线方程分别是x -2y =0和x +2y =0, 点P (x 1,y 1)到两条渐近线的距离分别是 |x 1-2y 1|5和|x 1+2y 1|5, ∴|x 1-2y 1|5·|x 1+2y 1|5=|x 21-4y 21|5=45.故点P 到双曲线C 的两条渐近线的距离的乘积是一个常数.(2)设点P 的坐标为(x ,y )(|x |≥2),则|PA |2=(x -3)2+y 2=(x -3)2+x 24-1=54(x -125)2+45, ∵|x |≥2,∴当x =125时,|PA |2取到最小值45,即|PA |的最小值为255.抛物线一、选择题1.已知抛物线y 2=2px (p >0)的准线与圆x 2+y 2-6x -7=0相切,则p 的值为( ) A.12 B .1 C .2 D .4 解析:选C.由抛物线的标准方程得准线方程为x =-p2.由x 2+y 2-6x -7=0得(x -3)2+y 2=16.∵准线与圆相切,∴3+p2=4,∴p =2.2.(2012·高考四川卷)已知抛物线关于x 轴对称,它的顶点在坐标原点O ,并且经过点M (2,y 0).若点M 到该抛物线焦点的距离为3,则|OM |=( )A .2 2B .23C .4D .25解析:选B.由题意设抛物线方程为y 2=2px (p >0),则M 到焦点的距离为x M +p 2=2+p2=3,∴p =2,∴y 2=4x .∴y 20=4×2,∴y 0=±22,∴|OM |=4+y 20=4+8=2 3.3.(2013·四川成都模拟)设抛物线y 2=8x 的焦点为F ,过点F 作直线l 交抛物线于A 、B 两点.若线段AB 的中点E 到y 轴的距离为3,则弦AB 的长为( )A .5B .8C .10D .12 解析:选C.设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2), |AB |=|AF |+|BF |=x 1+x 2+4,又E 到y 轴距离为3,∴x 1+x 22=3.∴|AB |=10.4.(2011·高考课标全国卷)已知直线l 过抛物线C 的焦点,且与C 的对称轴垂直,l 与C 交于A ,B 两点,|AB |=12,P 为C 的准线上一点,则△ABP 的面积为( )A .18B .24C .36D .48解析:选C.不妨设抛物线的标准方程为y 2=2px (p >0),由于l 垂直于对称轴且过焦点,故直线l 的方程为x =p2.代入y 2=2px 得y =±p ,即|AB |=2p ,又|AB |=12,故p =6,所以抛物线的准线方程为x =-3,故S △ABP =12×6×12=36.5.(2011·高考四川卷)在抛物线y =x 2+ax -5(a ≠0)上取横坐标为x 1=-4,x 2=2的两点,过这两点引一条割线,有平行于该割线的一条直线同时与抛物线和圆5x 2+5y 2=36相切,则抛物线顶点的坐标为( )A .(-2,-9)B .(0,-5)C .(2,-9)D .(1,-6)解析:选A.当x 1=-4时,y 1=11-4a ;当x 2=2时,y 2=2a -1,所以割线的斜率k =11-4a -2a +1-4-2=a -2.设直线与抛物线的切点横坐标为x 0,由y ′=2x +a 得切线斜率为2x 0+a , ∴2x 0+a =a -2,∴x 0=-1.∴直线与抛物线的切点坐标为(-1,-a -4),切线方程为y +a +4=(a -2)(x +1),即(a -2)x -y -6=0.圆5x 2+5y 2=36的圆心到切线的距离d =6a -22+1 .由题意得6a -22+1=65,即(a -2)2+1=5.又a ≠0, ∴a =4,此时,y =x 2+4x -5=(x +2)2-9. 顶点坐标为(-2,-9). 二、填空题6.(2012·高考重庆卷)过抛物线y 2=2x 的焦点F 作直线交抛物线于A ,B 两点,若|AB |=2512,|AF |<|BF |,则|AF |=__________. 解析:由于y 2=2x 的焦点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫12,0,设AB 所在直线的方程为y =k ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -12,A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),x 1<x 2,将y =k ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -12代入y 2=2x ,得k 2⎝ ⎛⎭⎪⎫x -122=2x ,∴k 2x 2-(k 2+2)x +k 24=0.∴x 1x 2=14.而x 1+x 2+p =x 1+x 2+1=2512,∴x 1+x 2=1312.∴x 1=13,x 2=34.∴|AF |=x 1+p 2=13+12=56.答案:567.已知抛物线C :y 2=4x 的焦点为F ,C 上的点M 在C 的准线上的射影为M ′,若MM ′→·MF →=12|MM ′→|·|MF →|,则点M 的横坐标为________.解析:如图所示, ∵MM ′→·MF →=|MM ′→||MF →|cos ∠M ′MF=12|MM ′→||MF →|, ∴cos ∠M ′MF =12.∴∠M ′MF =60°.又∵|M ′M |=|MF |,故△MM ′F 为正三角形. 设M (x ,y ),则M ′(-1,y ),F (1,0),∴|M ′F |=-1-12+y 2=|MM ′|=x +1,整理得y 2=x 2+2x -3,将y 2=4x 代入y 2=x 2+2x -3得x 2-2x -3=0, 即x =3或-1(舍). 答案:38.(2011·高考重庆卷)设圆C 位于抛物线y 2=2x 与直线x =3所围成的封闭区域(包含边界)内,则圆C 的半径能取到的最大值为__________.解析:如图所示,若圆C 的半径取到最大值,必须为圆与抛物线及直线x =3同时相切,设圆心的坐标为(a,0)(a <3),则圆的方程为(x -a )2+y 2=(3-a )2,与抛物线方程y 2=2x 联立得x 2+(2-2a )x +6a -9=0,由判别式Δ=(2-2a )2-4(6a -9)=0,得a =4-6,故此时半径为3-(4-6)=6-1. 答案:6-1 三、解答题9.(2013·东北三校调研)点M (5,3)到抛物线y =ax 2的准线的距离为6,试求抛物线的方程.解:当抛物线开口向上时,准线为y =-14a ,点M 到它的距离为14a +3=6,a =112,抛物线的方程为y =112x 2.当抛物线开口向下时,准线为y =-14a ,M 到它的距离为-14a -3=6,a =-136.抛物线的方程为y =-136x 2.所以,抛物线的方程为y =112x 2或y =-136x 2.10.设抛物线y 2=4ax (a >0)的焦点为A ,以B (a +4,0)点为圆心,|BA |为半径,在x 轴上方画半圆,设抛物线与半圆相交于不同两点M 、N ,点P 是MN 的中点.求|AM |+|AN |的值.解:设M 、N 、P 在抛物线的准线上射影分别为M ′、N ′、P ′, 则由抛物线定义得|AM |+|AN |=|MM ′|+|NN ′|=x M +x N +2a .又圆的方程为[x -(a +4)]2+y 2=16,将y 2=4ax 代入得x 2-2(4-a )x +a 2+8a =0, ∴x M +x N =2(4-a ),所以|AM |+|AN |=8.11.(探究选做)如图,设抛物线方程为x 2=2py (p >0),M 为直线y =-2p 上任意一点,过M 引抛物线的切线,切点分别为A ,B .(1)求证:A ,M ,B 三点的横坐标成等差数列;(2)已知当M 点的坐标为(2,-2p )时,|AB |=410.求此时抛物线的方程.解:(1)证明:由题意设A (x 1,x 212p ),B (x 2,x 222p ),x 1<x 2,M (x 0,-2p ).由x 2=2py 得y =x 22p ,则y ′=x p ,所以k MA =x 1p ,k MB =x 2p.因此直线MA 的方程为y +2p =x 1p(x -x 0).直线MB 的方程为y +2p =x 2p(x -x 0).所以x 212p +2p =x 1p (x 1-x 0),①x 222p +2p =x 2p(x 2-x 0),② 由①-②得x 1+x 22=x 1+x 2-x 0,因此x 0=x 1+x 22,即2x 0=x 1+x 2.所以A ,M ,B 三点的横坐标成等差数列.(2)由(1)知,当x 0=2时,将其代入①、②并整理得x 21-4x 1-4p 2=0,x 22-4x 2-4p 2=0,所以x 1、x 2是方程x 2-4x -4p 2=0的两根,因此x 1+x 2=4,x 1x 2=-4p 2,又k AB =x 222p -x 212p x 2-x 1=x 1+x 22p =x 0p ,所以k AB =2p.由弦长公式得|AB |=1+k 2AB · x 1+x 22-4x 1x 2=1+4p2·16+16p 2.又|AB |=4 10, 所以p =1或p =2.因此所求抛物线方程为x 2=2y 或x 2=4y . 直线与圆锥曲线一、选择题1.(2013·福州模拟)已知F 1,F 2是椭圆x 216+y 29=1的两焦点,过点F 2的直线交椭圆于A ,B 两点.在△AF 1B 中,若有两边之和是10,则第三边的长度为( )A .6B .5C .4D .3解析:选A.根据椭圆定义,知△AF 1B 的周长为4a =16,故所求的第三边的长度为16-10=6.2.(2011·高考大纲全国卷)已知抛物线C :y 2=4x 的焦点为F ,直线y =2x -4与C 交于A ,B 两点,则cos ∠AFB =( )A.45B.35 C .-35 D .-45解析:选D.法一:由⎩⎪⎨⎪⎧y =2x -4,y 2=4x ,得⎩⎪⎨⎪⎧x =1y =-2或⎩⎪⎨⎪⎧x =4,y =4.令B (1,-2),A (4,4),又F (1,0),∴由两点间距离公式得|BF |=2,|AF |=5,|AB |=3 5.∴cos ∠AFB =|BF |2+|AF |2-|AB |22|BF |·|AF |=4+25-452×2×5=-45.法二:由法一得A (4,4),B (1,-2),F (1,0), ∴FA →=(3,4),FB →=(0,-2),∴|FA →|=32+42=5,|FB →|=2.∴cos ∠AFB =FA →·FB →|FA →|·|FB →|=3×0+4×-25×2=-45.3.已知曲线C 1的方程为x 2-y28=1(x ≥0,y ≥0),圆C 2的方程为(x -3)2+y 2=1,斜率为k (k >0)的直线l 与圆C 2相切,切点为A ,直线l 与曲线C 1相交于点B ,|AB |=3,则直线AB 的斜率为( )A.33B.12C .1D.3解析:选A.设B (a ,b ),则由题意可得⎩⎪⎨⎪⎧a 2-b 28=1a -32+b 2=3+1,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =1b =0.则直线AB 的方程为y =k (x -1),故|3k -k |1+k2=1,∴k =33或k =-33(舍去). 4.设双曲线的一个焦点为F ,虚轴的一个端点为B ,如果直线FB 与该双曲线的一条渐近线垂直,那么此双曲线的离心率为( )A. 2B.3C.3+12D.5+12解析:选 D.设双曲线方程为x2a2-y2b2=1(a>0,b>0),如图所示,双曲线的一条渐近线方程为y=bax,而k BF=-bc,∴ba·(-bc)=-1,整理得b2=ac.∴c2-a2-ac=0,两边同除以a2,得e2-e-1=0,解得e=1+52或e=1-52(舍去),故选D.5.已知双曲线E的中心为原点,F(3,0)是E的焦点,过F的直线l与E相交于A,B 两点,且AB的中点为N(-12,-15),则E的方程为( )A.x23-y26=1 B.x24-y25=1C.x26-y23=1 D.x25-y24=1解析:选B.∵k AB=0+153+12=1,∴直线AB的方程为y=x-3.由于双曲线的焦点为F(3,0),∴c=3,c2=9.设双曲线的标准方程为x2a2-y2b2=1(a>0,b>0),把y=x-3代入双曲线方程,则x2a2-x-32b2=1.整理,得(b2-a2)x2+6a2x-9a2-a2b2=0.设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=6a2a2-b2=2×(-12),∴a2=-4a2+4b2,∴5a2=4b2.又a2+b2=9,∴a2=4,b2=5.∴双曲线E的方程为x24-y25=1.二、填空题6.(2011·高考江西卷)若椭圆x2a2+y2b2=1的焦点在x轴上,过点⎝⎛⎭⎪⎫1,12作圆x2+y2=1的切线,切点分别为A,B,直线AB恰好经过椭圆的右焦点和上顶点,则椭圆方程是________.解析:由题意可得切点A(1,0).切点B(m,n)满足⎩⎪⎨⎪⎧n-12m-1=-mnm2+n2=1,,解得B⎝⎛⎭⎪⎫35,45.∴过切点A,B的直线方程为2x+y-2=0.令y=0得x=1,即c=1;令x=0得y=2,即b=2.∴a2=b2+c2=5,∴椭圆方程为x25+y24=1.答案:x25+y24=17.(2013·广西梧州高三检测)设点F为抛物线y=-14x2的焦点,与抛物线相切于点P(-4,-4)的直线l与x轴的交点为Q,则∠PQF的值是________.解析:∵y′=-12x,∴k PQ=y′|x=-4=2,∴直线PQ的方程为y+4=2(x+4).令y=0,得x=-2,∴点Q(-2,0).又∵焦点F(0,-1),∴k FQ=-12,∴k PQ·k FQ=-1,∴∠PQF=π2.答案:π28.已知F是椭圆C的一个焦点,B是短轴的一个端点,线段BF的延长线交C于点D,且BF→=2FD→,则C的离心率为________.解析:法一:如图,设椭圆C的焦点在x轴上,B(0,b),F(c,0),D(x D,y D),则BF→=(c,-b),FD→=(x D-c,y D),∵BF→=2FD→,∴⎩⎪⎨⎪⎧c=2x D-c,-b=2y D,∴⎩⎪⎨⎪⎧x D=3c2,y D=-b2.∴3c22a2+-b22b2=1,即e2=13,∴e=33.法二:设椭圆C的焦点在x轴上,如图,B(0,b),F(c,0),D(x D,y D),则|BF|=b2+c2=a.作DD1⊥y轴于点D1,则由BF→=2 FD→,得|OF||DD1|=|BF||BD|=23,∴|DD1|=32|OF|=32c,即x D=3c2.由椭圆的第二定义得|FD|=e(a2c-3c2)=a-3c22a.又由|BF |=2|FD |,得a =2a -3c2a,整理得c 2a 2=13,即e 2=13.∴e =33.答案:33三、解答题9. 已知抛物线C 的方程为y 2=4x ,其焦点为F ,准线为l ,过F 作直线m 交抛物线C 于M ,N 两点.求S △OMN 的最小值.解:由题意知F (1,0),l :x =-1, 设m :x =ay +1,M (x 1,y 1),N (x 2,y 2)则⎩⎪⎨⎪⎧x =ay +1y 2=4x ⇒y 2-4ay -4=0,由根与系数的关系得⎩⎪⎨⎪⎧y 1+y 2=4a y 1y 2=-4.S △OMN =12|OF ||y 1-y 2|=12y 1+y 22-4y 1y 2=12·16a 2+16=2a 2+1≥2(a =0时取得等号). 所以S △OMN 的最小值为2.10.(2012·高考重庆卷)如图所示,设椭圆的中心为原点O ,长轴在x 轴上,上顶点为A ,左、右焦点分别为F 1、F 2,线段OF 1、OF 2的中点分别为B 1、B 2,且△AB 1B 2是面积为4的直角三角形.(1)求该椭圆的离心率和标准方程;(2)过B 1作直线交椭圆于P 、Q 两点,使PB 2⊥QB 2,求△PB 2Q 的面积.解:(1)设所求椭圆的标准方程为x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0),右焦点为F 2(c,0).因为△AB 1B 2是直角三角形且|AB 1|=|AB 2|,故∠B 1AB 2为直角,从而|OA |=|OB 2|,得b =c2.结合c 2=a 2-b 2得4b 2=a 2-b 2,故a 2=5b 2,c 2=4b 2,所以离心率e =c a =25 5.在Rt △AB 1B 2中,OA ⊥B 1B 2,故S △AB 1B 2=12·|B 1B 2|·|OA |=|OB 2|·|OA |=c2·b =b 2,由题设条件S △AB 1B 2=4得b 2=4,从而a 2=5b 2=20.因此所求椭圆的标准方程为x 220+y 24=1. (2)由(1)知B 1(-2,0),B 2(2,0).由题意知,直线PQ 的倾斜角不为0,故可设直线PQ的方程为x =my -2.代入椭圆方程得(m 2+5)y 2-4my -16=0. (*)设P (x 1,y 1)、Q (x 2,y 2),则y 1,y 2是上面方程的两根,因此y 1+y 2=4m m 2+5,y 1·y 2=-16m 2+5.又B 2P →=(x 1-2,y 1),B 2Q →=(x 2-2,y 2),所以B 2P →·B 2Q →=(x 1-2)(x 2-2)+y 1y 2 =(my 1-4)(my 2-4)+y 1y 2=(m 2+1)y 1y 2-4m (y 1+y 2)+16=-16m 2+1m 2+5-16m 2m 2+5+16=-16m 2-64m 2+5,由PB 2⊥QB 2,知B 2P →·B 2Q →=0,即16m 2-64=0, 解得m =±2.当m =2时,方程(*)化为9y 2-8y -16=0,故y 1=4+4109,y 2=4-4109,|y 1-y 2|=8910,△PB 2Q 的面积S =12|B 1B 2|·|y 1-y 2|=16910.当m =-2时,同理可得(或由对称性可得)△PB 2Q 的面积S =16910,综上所述,△PB 2Q 的面积为16910.11.(探究选做)(2012·高考上海卷)在平面直角坐标系xOy 中,已知双曲线C 1:2x 2-y 2=1.(1)过C 1的左顶点引C 1的一条渐近线的平行线,求该直线与另一条渐近线及x 轴围成的三角形的面积;(2)设斜率为1的直线l 交C 1于P 、Q 两点.若l 与圆x 2+y 2=1相切,求证:OP ⊥OQ ;(3)设椭圆C 2:4x 2+y 2=1.若M 、N 分别是C 1、C 2上的动点,且OM ⊥ON ,求证:O 到直线MN 的距离是定值.解:(1)双曲线C 1:x 212-y 2=1,左顶点A ⎝ ⎛⎭⎪⎫-22,0,渐近线方程:y =±2x .不妨取过点A 与渐近线y =2x 平行的直线方程为y =2⎝ ⎛⎭⎪⎫x +22,即y =2x +1.解方程组⎩⎨⎧y =-2x ,y =2x +1,得⎩⎪⎨⎪⎧x =-24,y =12.所以所求三角形的面积为S =12|OA ||y |=28.(2)证明:设直线PQ 的方程是y =x +b .因直线PQ 与已知圆相切,故|b |2=1,即b 2=2.由⎩⎪⎨⎪⎧y =x +b ,2x 2-y 2=1,得x 2-2bx -b 2-1=0.设P (x 1,y 1)、Q (x 2,y 2),则⎩⎪⎨⎪⎧x 1+x 2=2b ,x 1x 2=-1-b 2.又y 1y 2=(x 1+b )(x 2+b ),所以 OP →·OQ →=x 1x 2+y 1y 2=2x 1x 2+b (x 1+x 2)+b 2=2(-1-b 2)+2b 2+b 2=b 2-2=0. 故OP ⊥OQ .(3)证明:当直线ON 垂直于x 轴时,|ON |=1,|OM |=22,则O 到直线MN 的距离为33.当直线ON 不垂直于x 轴时,设直线ON 的方程为y =kx ⎝⎛⎭⎪⎫显然|k |>22,则直线OM 的方程为y =-1kx .由⎩⎪⎨⎪⎧y =kx ,4x 2+y 2=1,得⎩⎪⎨⎪⎧x 2=14+k 2,y 2=k24+k 2,所以|ON |2=1+k24+k2.同理|OM |2=1+k22k 2-1.设O 到直线MN 的距离为d ,因为(|OM |2+|ON |2)d 2=|OM |2|ON |2,所以1d 2=1|OM |2+1|ON |2=3k 2+3k 2+1=3,即d =33. 综上,O 到直线MN 的距离是定值.圆锥曲线综合(一)(时间:100分钟 满分:120分)一、选择题(本大题共10小题,每小题5分,共50分,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.抛物线y =4x 2的焦点坐标是( ). A .(0,1) B .(1,0) C .(0,116) D .(116,0) 解析 将抛物线方程变为x 2=2×18y ,知p =18,又焦点在y 轴上,且开口向上,所以它的焦点坐标为(0,116 ).答案C2.已知椭圆x225+y216=1上一点P到椭圆一个焦点的距离为3,则点P到另一焦点的距离为( ).A.2 B.3 C.5 D.7解析点P到椭圆的两个焦点的距离之和为2a=10,10-3=7.选D.答案D3.以抛物线y2=4x的焦点为圆心,且过坐标原点的圆的方程为( ).A.x2+y2+2x=0 B.x2+y2+x=0C.x2+y2-x=0 D.x2+y2-2x=0解析因为已知抛物线的焦点坐标为(1,0),所以所求圆的圆心为(1,0),又圆过原点,所以圆的半径r=1,故所求圆的方程为(x-1)2+y2=1,即x2+y2-2x=0,故选D.答案D4.以椭圆x216+y29=1的顶点为顶点,离心率为2的双曲线方程是( ).A.x216-y248=1B.x29-y227=1C.x216-y248=1或y29-x227=1D.以上都不对解析当顶点为(±4,0)时,a=4,c=8,b=43,x216-y248=1;当顶点为(0,±3)时,a=3,c=6,b=33,y29-x227=1.答案C5.已知椭圆与双曲线x23-y22=1有共同的焦点,且离心率为15,则椭圆的标准方程为( ).A.x220+y225=1 B.x225+y220=1C.x225+y25=1 D.x25+y225=1解析双曲线x23-y22=1中a21=3,b21=2,则c1=a21+b21=5,故焦点坐标为(-5,0),(5,0),故所求椭圆x2a2+y2b2=1(a>b>0)的c=5,又椭圆的离心率e=ca=15,则a=5,a2=25,b2=a2-c2=20,故椭圆的标准方程为x225+y220=1.答案B6.(2011·山东烟台期末)已知椭圆x241+y225=1的两个焦点为F1,F2,弦AB过点F1,则△ABF2的周长为( ).A.10 B.20 C.241 D.441解析|AB|+|BF2|+|AF2|=|AF1|+|BF1|+|B F2|+|AF2|=(|AF1|+|AF2|)+(|BF1|+|BF2|)=4a=441.答案D7.双曲线x2a2-y2b2=1的两条渐近线互相垂直,那么该双曲线的离心率是( ).A.2 B. 3 C. 2 D.3 2解析双曲线x2a2-y2b2=1的两条渐近线方程为y=±bax,依题意ba·(-ba) =-1,故b2a2=1,所以c2-a2a2=1即e2=2,所以双曲线的离心率e= 2.故选C.答案C8.已知椭圆x2sin α-y2cos α=1(0≤α<2π)的焦点在y轴上,则α的取值范围是( ).A.(34π,π) B.(π4,34π)C.(π2,π) D.(π2,34π)解析椭圆方程化为x21sin α+y2-1cos α=1.∵椭圆焦点在y轴上,∴-1cos α>1sin α>0.又∵0≤α<2π,∴π2<α<3π4.答案D9.抛物线y=2x2上两点A(x1,y1)、B(x2,y2)关于直线y=x+m对称,且x 1·x2=-12,则m等于( ).A.32B.2 C.52D.3解析依题意,得k AB=y2-y1x2-x1=-1,而y2-y1=2(x22-x21),得x2+x1=-12,且(x2+x12,y2+y12)在直线y=x+m上,即y2+y12=x2+x12+m,y2+y1=x2+x1+2m,∴2(x22+x21)=x2+x1+2m,2[(x2+x1)2-2x2x1]=x2+x1+2m,2m=3,m=32.答案A10.已知双曲线x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)的两条渐近线均和圆C:x2+y2-6x+5=0相切,且双曲线的右焦点为圆C的圆心,则该双曲线的方程为( ).A.x25-y24=1 B.x24-y25=1C.x23-y26=1 D.x26-y23=1解析圆心的坐标是(3,0),圆的半径是2,双曲线的渐近线方程是bx±ay=0,c=3,根据已知得3ba2+b2=2,即3b3=2,解得b=2,得a2=c2-b2=5,故所求的双曲线方程是x25-y24=1.答案A二、填空题(本大题共4小题,每小题4分,共16分,把答案填在题中横线上.)11.已知点(-2,3)与抛物线y2=2px(p>0)的焦点的距离是5,则p=________.解析∵抛物线y2=2px(p>0)的焦点坐标是(p2,0),由两点间距离公式,得(p2+2)2+(-3)2=5.解得p=4.答案412.若椭圆x2+my2=1的离心率为32,则它的长半轴长为________.解析当0<m<1时,y2 1 m +x21=1,e2=a2-b2a2=1-m=34,m=14,a2=1m=4,a=2;当m>1时,x21+y21m=1,a=1.应填1或2.答案1或213.已知双曲线x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)和椭圆x216+y29=1有相同的焦点,且双曲线的离心率是椭圆离心率的两倍,则双曲线的方程为________.解析 由题意知,椭圆的焦点坐标是(±7,0),离心率是74.故在双曲线中c =7,e =274=c a ,故a =2,b 2=c 2-a 2=3,因此所求双曲线的方程是x 24-y 23=1.答案x 24-y 23=1 14.设椭圆的两个焦点分别为F 1,F 2,过F 2作椭圆长轴的垂线与椭圆相交,其中的一个交点为P ,若△F 1PF 2为等腰直角三角形,则椭圆的离心率是________.解析 由题意,知PF 2⊥F 1F 2,且△F 1PF 2为等腰直角三角形,所以|PF 2|=|F 1F 2|=2c ,|PF 1|=2·2c ,从而2a =|PF 1|+|PF 2|=2c (2+1), 所以e =2c 2a =12+1=2-1.答案2-1三、解答题(本大题共5小题,共54分,解答时应写出必要的文字说明,证明过程或演算步骤)15.(10分)双曲线C 与椭圆x 28+y 24=1有相同的焦点,直线y =3x 为C 的一条渐近线.求双曲线C 的方程.解 设双曲线方程为x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0).由椭圆x 28+y 24=1,求得两焦点为(-2,0),(2,0),∴对于双曲线C :c =2.又y =3x 为双曲线C 的一条渐近线, ∴b a=3,解得a 2=1,b 2=3, ∴双曲线C 的方程为x 2-y 23=1.16.(10分)双曲线与椭圆有共同的焦点F 1(0,-5)、F 2(0,5),点P (3,4)是双曲线的渐近线与椭圆的一个交点,求双曲线与椭圆的方程.解 由共同的焦点F 1(0,-5)、F 2(0,5),可设椭圆方程为y 2a 2+x 2a 2-25=1;双曲线方程为y 2b 2-x 225-b 2=1,点P (3,4)在椭圆上,16a2+9a 2-25=1,a 2=40, 双曲线的过点P (3,4)的渐近线为y =b 25-b2x ,即4=b 25-b2×3,b 2=16.所以椭圆方程为y 240+x 215=1;双曲线方程为y 216-x 29=1.17.(10分)已知抛物线y 2=2x ,直线l 过点(0,2)与抛物线交于M ,N 两点,以线段MN 的长为直径的圆过坐标原点O ,求直线l 的方程.解 由题意,知直线l 的斜率存在,设为k ,则直线l 的方程为y =kx +2(k ≠0), 解方程组⎩⎨⎧y =kx +2,y 2=2x ,消去x 得ky 2-2y +4=0,Δ=4-16k >0⇒k <14(k ≠0),设M (x 1,y 1),N (x 2,y 2),则y 1+y 2=2k ,y 1·y 2=4k,⎩⎪⎨⎪⎧x 1=12y 21x 2=12y22⇒x 1·x 2=14(y 1·y 2)2=4k 2OM ⊥ON ⇒k OM ·k ON =-1,∴x 1·x 2+y 1·y 2=0, ∴4k 2+4k=0,解得k =-1.所以所求直线方程为y =-x +2,即x +y -2=0.18.(12分)已知椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的一个顶点为A (0,1),离心率为22,过点B (0,-2)及左焦点F 1的直线交椭圆于C ,D 两点,右焦点设为F 2.(1)求椭圆的方程;(2)求△CDF 2的面积.解 (1)易得椭圆方程为x 22+y 2=1.(2)∵F 1(-1,0),∴直线BF 1的方程为y =-2x -2,由⎩⎨⎧y =-2x -2,x 22+y 2=1,得9x 2+16x +6=0.∵Δ=162-4×9×6=40>0, 所以直线与椭圆有两个公共点,设为C (x 1,y 1),D (x 2,y 2),则⎩⎪⎨⎪⎧x 1+x 2=-169,x 1·x 2=23,∴|CD |=1+(-2)2|x 1-x 2| =5·(x 1+x 2)2-4x 1x 2 =5·(-169)2-4×23=1092, 又点F 2到直线BF 1的距离d =455,故S △CDF 2=12|CD |·d =4910.19.(12分)已知抛物线y 2=4x 截直线y =2x +m 所得弦长AB =35, (1)求m 的值;(2)设P 是x 轴上的一点,且△ABP 的面积为9,求P 的坐标. 解 (1)由⎩⎨⎧y 2=4x ,y =2x +m ,得4x 2+4(m -1)x +m 2=0,由根与系数的关系,得x 1+x 2=1-m ,x 1·x 2=m 24,|AB |=1+k 2(x 1+x 2)2-4x 1x 2 =1+22(1-m )2-4·m 24=5(1-2m ).由|AB |=35,即5(1-2m )=35⇒m =-4.。

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