当前位置:文档之家› 2020高考数学(理)大一轮复习配套练习:第九章10第9讲第1课时圆锥曲线中的范围、最值问题含解析

2020高考数学(理)大一轮复习配套练习:第九章10第9讲第1课时圆锥曲线中的范围、最值问题含解析

[基础题组练]1.如图,抛物线W :y 2=4x 与圆C :(x -1)2+y 2=25交于A ,B 两点,点P 为劣弧AB ︵上不同于A ,B 的一个动点,与x 轴平行的直线PQ 交抛物线W 于点Q ,则△PQC 的周长的取值范围是( )A .(10,14)B .(12,14)C .(10,12)D .(9,11)解析:选C.抛物线的准线l :x =-1,焦点(1,0), 由抛物线定义可得|QC |=x Q +1,圆(x -1)2+y 2=25的圆心为C (1,0),半径为5,可得△PQC 的周长=|QC |+|PQ |+|PC |=x Q +1+(x P -x Q )+5=6+x P ,由抛物线y 2=4x 及圆(x -1)2+y 2=25可得交点的横坐标为4,即有x P ∈(4,6),可得6+x P ∈(10,12),故△PQC 的周长的取值范围是(10,12).故选C.2.过抛物线y 2=2px (p >0)的焦点F ,斜率为43的直线交抛物线于A ,B 两点,若AF →=λFB →(λ>1),则λ的值为________.解析:根据题意设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),由AF →=λFB →,得⎝⎛⎭⎫p 2-x 1,-y 1=λ⎝⎛⎭⎫x 2-p 2,y 2,故-y 1=λy 2,即λ=-y 1y 2.设直线AB 的方程为y =43⎝⎛⎭⎫x -p 2,联立直线AB 与抛物线方程,消元得y 2-32py -p 2=0.故y 1+y 2=32p ,y 1·y 2=-p 2,(y 1+y 2)2y 1·y 2=y 1y 2+y 2y 1+2=-94,即-λ-1λ+2=-94.又λ>1,故λ=4.答案:43.已知椭圆C :y 2a 2+x 2b 2=1(a >b >0)的焦距为4且过点(2,-2).(1)求椭圆C 的方程;(2)过椭圆焦点的直线l 与椭圆C 分别交于点E ,F ,求OE →·OF →的取值范围.解:(1)椭圆C :y 2a 2+x 2b 2=1(a >b >0)的焦距是4,所以焦点坐标是(0,-2),(0,2),2a =2+0+2+(2+2)2=42,所以a =22,b =2,即椭圆C 的方程是y 28+x 24=1.(2)若直线l 垂直于x 轴,则点E (0,22),F (0,-22), OE →·OF →=-8.若直线l 不垂直于x 轴,不妨设l 过该椭圆的上焦点,则l 的方程为y =kx +2,设点E (x 1,y 1),F (x 2,y 2),将直线l 的方程代入椭圆C 的方程得到(2+k 2)x 2+4kx -4=0, 则x 1+x 2=-4k 2+k 2,x 1x 2=-42+k 2, 所以OE →·OF →=x 1x 2+y 1y 2=(1+k 2)x 1x 2+2k (x 1+x 2)+4=-4-4k 22+k 2+-8k 22+k 2+4=202+k 2-8, 因为0<202+k 2≤10,所以-8<OE →·OF →≤2, 所以OE →·OF →的取值范围是[-8,2].4.(2019·郑州第一次质量预测)已知椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左、右焦点分别为F 1,F 2,以F 1F 2为直径的圆与直线ax +2by -3ab =0相切.(1)求椭圆C 的离心率e ;(2)如图,过F 1作直线l 与椭圆分别交于P ,Q 两点,若△PQF 2的周长为42,求F 2P →·F 2Q →的最大值.解:(1)由题意知|-3ab |a 2+4b2=c ,则3a 2b 2=c 2(a 2+4b 2),即3a 2(a 2-c 2)=c 2[a 2+4(a 2-c 2)], 所以a 2=2c 2,所以e =22. (2)因为△PQF 2的周长为42, 所以4a =42,即a = 2.由(1)知b 2=c 2=1,故椭圆方程为x 22+y 2=1,且焦点F 1(-1,0),F 2(1,0).①若直线l 的斜率不存在,则可得l ⊥x 轴,方程为x =-1,P ⎝⎛⎭⎫-1,22,Q ⎝⎛⎭⎫-1,-22,F 2P →=⎝⎛⎭⎫-2,22,F 2Q →=⎝⎛⎭⎫-2,-22,故F 2P →·F 2Q →=72.②若直线l 的斜率存在,设直线l 的方程为y =k (x +1),由⎩⎪⎨⎪⎧y =k (x +1),x 2+2y 2=2消去y ,得(2k 2+1)x 2+4k 2x +2k 2-2=0.设P (x 1,y 1),Q (x 2,y 2),则x 1+x 2=-4k 22k 2+1,x 1x 2=2k 2-22k 2+1.所以F 2P →·F 2Q →=(x 1-1,y 1)·(x 2-1,y 2)=(x 1-1)·(x 2-1)+y 1y 2=(k 2+1)x 1x 2+(k 2-1)(x 1+x 2)+k 2+1=(k 2+1)2k 2-22k 2+1+(k 2-1)⎝⎛⎭⎫-4k 22k 2+1+k 2+1=7k 2-12k 2+1=72-92(2k 2+1),令t =2(2k 2+1),则F 2P →·F 2Q →=72-9t (t >2),所以F 2P →·F 2Q →∈⎝⎛⎭⎫-1,72. 结合①②,得F 2P →·F 2Q →∈⎝⎛⎦⎤-1,72, 所以F 2P →·F 2Q →的最大值是72.[综合题组练]1.(2019·高考全国卷Ⅱ)已知点A (-2,0),B (2,0),动点M (x ,y )满足直线AM 与BM 的斜率之积为-12.记M 的轨迹为曲线C .(1)求C 的方程,并说明C 是什么曲线;(2)过坐标原点的直线交C 于P ,Q 两点,点P 在第一象限,PE ⊥x 轴,垂足为E ,连接QE 并延长交C 于点G .(ⅰ)证明:△PQG 是直角三角形; (ⅱ)求△PQG 面积的最大值.解:(1)由题设得y x +2·y x -2=-12,化简得x 24+y 22=1(|x |≠2),所以C 为中心在坐标原点,焦点在x 轴上的椭圆,不含左右顶点.(2) (ⅰ)证明:设直线PQ 的斜率为k ,则其方程为y =kx (k >0). 由⎩⎪⎨⎪⎧y =kx ,x 24+y 22=1得x =±21+2k 2. 记u =21+2k 2,则P (u ,uk ),Q (-u ,-uk ),E (u ,0). 于是直线QG 的斜率为k 2,方程为y =k2(x -u ).由⎩⎨⎧y =k2(x -u ),x 24+y 22=1得(2+k 2)x 2-2uk 2x +k 2u 2-8=0.① 设G (x G ,y G ),则-u 和x G 是方程①的解, 故x G =u (3k 2+2)2+k 2,由此得y G =uk 32+k 2.从而直线PG 的斜率为uk 32+k 2-uk u (3k 2+2)2+k 2-u=-1k .所以PQ ⊥PG ,即△PQG 是直角三角形. (ⅱ)由(ⅰ)得|PQ |=2u 1+k 2,|PG |=2uk k 2+12+k 2,所以△PQG 的面积S =12|PQ ||PG |=8k (1+k 2)(1+2k 2)(2+k 2)=8⎝⎛⎭⎫1k +k 1+2⎝⎛⎭⎫1k +k 2.设t =k +1k,则由k >0得t ≥2,当且仅当k =1时取等号.因为S =8t 1+2t 2在[2,+∞)单调递减,所以当t =2,即k =1时,S 取得最大值,最大值为169. 因此,△PQG 面积的最大值为169.2.(综合型)在平面直角坐标系xOy 中,已知椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的离心率为22,椭圆C 截直线y =1所得线段的长度为2 2.(1)求椭圆C 的方程;(2)动直线l :y =kx +m (m ≠0)交椭圆C 于A ,B 两点,交y 轴于点M ,点N 是M 关于O 的对称点,⊙N 的半径为|NO |.设D 为AB 的中点,DE ,DF 与⊙N 分别相切于点E ,F ,求∠EDF 的最小值.解:(1)由椭圆的离心率为22,得a 2=2(a 2-b 2). 又当y =1时,x 2=a 2-a 2b 2,得a 2-a 2b2=2, 所以a 2=4,b 2=2,因此椭圆方程为x 24+y 22=1.(2)设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2).联立方程⎩⎪⎨⎪⎧y =kx +m ,x 2+2y 2=4, 得(2k 2+1)x 2+4kmx +2m 2-4=0, 由Δ>0得m 2<4k 2+2. (*) 且x 1+x 2=-4km2k 2+1,因此y 1+y 2=2m2k 2+1,所以D ⎝⎛⎭⎫-2km 2k 2+1,m2k 2+1,又N (0,-m ),所以|ND |2=⎝⎛⎭⎫-2km 2k 2+12+⎝⎛⎭⎫m2k 2+1+m 2,整理得|ND |2=4m 2(1+3k 2+k 4)(2k 2+1)2,因为|NF |=|m |,所以|ND |2|NF |2=4(k 4+3k 2+1)(2k 2+1)2=1+8k 2+3(2k 2+1)2.令t =8k 2+3,t ≥3. 故2k 2+1=t +14,所以|ND |2|NF |2=1+16t (1+t )2=1+16t +1t +2. 令y =t +1t ,所以y ′=1-1t 2.当t ≥3时,y ′>0,从而y =t +1t 在[3,+∞)上单调递增,因此t +1t ≥103,等号当且仅当t =3时成立,此时k =0, 所以|ND |2|NF |2≤1+3=4,由(*)得-2<m <2且m ≠0. 故|NF ||ND |≥12,设∠EDF =2θ,则sin θ=|NF ||ND |≥12,所以θ的最小值为π6.从而∠EDF 的最小值为π3,此时直线l 的斜率是0.综上所述:当k =0,m ∈(-2,0)∪(0,2)时,∠EDF 取到最小值π3.。

相关主题