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2020年高考数学(理)大题分解专题05--解析几何(含答案)

(2019年全国卷I )已知抛物线C :x y 32=的焦点为F ,斜率为32的直线l 与C 的交点为A ,B ,与x 轴的交点为P .(1)若4||||=+BF AF ,求l 的方程; (2)若3AP PB =,求||AB .【肢解1】若4||||=+BF AF ,求l 的方程; 【肢解2】若3AP PB =,求||AB .【肢解1】若4||||=+BF AF ,求l 的方程;【解析】设直线l 方程为m x y +=23,()11,A x y ,()22,B x y ,由抛物线焦半径公式可知12342AF BF x x +=++=,所以1252x x +=,大题肢解一直线与抛物线联立2323y x m y x⎧=+⎪⎨⎪=⎩得04)12(12922=+-+m x m x ,由0144)1212(22>--=∆m m 得12m <, 所以121212592m x x -+=-=,解得78m =-,所以直线l 的方程为3728y x =-,即12870x y --=.【肢解2】若3AP PB =,求||AB . 【解析】设直线l 方程为23x y t =+,联立2233x y ty x ⎧=+⎪⎨⎪=⎩得0322=--t y y ,由4120t ∆=+>得31->t ,由韦达定理知221=+y y ,因为PB AP 3=,所以213y y -=,所以12-=y ,31=y ,所以1=t ,321-=y y .则=-+⋅+=212214)(941||y y y y AB =-⨯-⋅+)3(4294123134.设抛物线)0(22>=p px y 的焦点为F ,过点F 的而直线交抛物线于A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则|AB |=x 1+x 2+p.弦长的计算方法:求弦长时可利用弦长公式,根据直线方程与圆锥曲线方程联立消元后得到的一元二次方程,利用根与系数的关系得到两根之和、两根之积的代数式,然后进行整体代入弦长公式求解.温馨提示:注意两种特殊情况:(1)直线与圆锥曲线的对称轴平行或垂直;(2)直线过圆锥曲线的焦点.【拓展1】已知抛物线C :x y 32=的焦点为F ,斜率为32的直线l 与C 的交点为A ,B ,与x 轴的交点为P .若27||||=+BF AF ,求l 在y 轴上的截距.【解析】设直线l 方程为m x y +=23,()11,A x y ,()22,B x y ,由抛物线焦半径公式可知123722AF BF x x +=++=,所以122x x +=, 联立2323y x m y x⎧=+⎪⎨⎪=⎩得04)12(12922=+-+m x m x ,由0144)1212(22>--=∆m m 得12m <, 所以12121229m x x -+=-=,解得21m =-,所以直线l 的方程为3122y x =-,令0=x 得21-=y ,所以直线l 在y 轴上的截距为21-.【拓展2】已知抛物线C :x y 32=的焦点为F ,斜率为32的直线l 与C 的交点为A ,B ,与x 轴的交点为P .若2AP PB =,)0,4(-M ,求ABM ∆的面积.【解析】设直线l 方程为23x y t =+,联立2233x y t y x ⎧=+⎪⎨⎪=⎩得0322=--t y y ,由4120t ∆=+>得31->t , 由韦达定理知221=+y y ,t y y 321-=,因为PB AP 2=,所以212y y -=,所以22-=y ,41=y ,所以821-=y y .38-=t ,所以=-+⋅+=212214)(941||y y y y AB =-⨯-⋅+)8(429412132, 直线l 方程为2833x y =-,即0823=+-y x ,所以点)0,4(-M 到l 的距离13413|812|=+-=d , 所以ABM ∆的面积为413413221||21=⨯⨯=⋅d AB .1.(2019年山西太原一模)已知抛物线x y 42=的焦点为F ,过焦点F 的直线交抛物线于A ,B 两点,O 为坐标原点,若AOB ∆的面积为6,求||AB . 【解析】由题意知抛物线x y 42=的焦点F 的坐标为)0,1(, 易知当直线AB 垂直于x 轴时,AOB ∆的面积为2,不满足题意,变式训练一所以可设直线AB 的方程为)0)(1(≠-=k x k y , 与x y 42=联立,消去x 得0442=--k y ky ,设),(11y x A ,),(22y x B ,由韦达定理知ky y 421=+,421-=y y ,所以1616||221+=-ky y , 所以AOB ∆的面积为616161212=+⨯⨯k,解得2±=k , 所以6||11||212=-⋅+=y y kAB . 2.(2019年湖北荆州模拟)已知抛物线24y x =的焦点为F ,过点F 的直线交抛物线于,A B 两点.(1)若3AF FB =,求直线AB 的斜率;(2)设点M 在线段AB 上运动,原点O 关于点M 的对称点为C ,求四边形OACB 面积的最小值.【解析】(1)依题意可设直线:1AB x my =+,将直线AB 与抛物线联立214x my y x =+⎧⎨=⎩⇒2440y my --=,设11(,)A x y ,22(,)B x y ,由韦达定理得121244y y my y +=⎧⎨=-⎩,因为3AF FB =,所以213y y -=,即312=m ,所以直线AB 的斜率为3或3-.(2)2212121212122()4161642OACB AOB S S OF y y y y y y y y m ∆==⋅⋅-=-=+-=+≥, 当0m =时,四边形OACB 的面积最小,最小值为4.(2020届广东省珠海市高三上学期期末)中心在坐标原点,对称轴为坐标轴的椭圆C 过)1,0(-A 、)21,3(B 两点,(1)求椭圆C 的方程;(2)设直线)0(21:≠+=m m x y l 与椭圆C 交于P ,Q 两点,求当所取何值时,OPQ ∆的面积最大.【肢解1】求椭圆C 的方程;【肢解2】设直线)0(21:≠+=m m x y l 与椭圆C 交于P ,Q 两点,求当所取何值时,OPQ ∆的面积最大.【肢解1】求椭圆C 的方程;【解析】(1)由题意可设椭圆C 的方程为22221x y m n+=,大题肢解二代入()0,1A -、13,2B ⎛⎫ ⎪⎝⎭两点得()222222221011321m n m n ⎧-+=⎪⎪⎪⎨⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭⎪+=⎪⎩ 解得21n =,24m =, 所以椭圆:C 2214x y +=.【肢解2】设直线)0(21:≠+=m m x y l 与椭圆C 交于P ,Q 两点,求当所取何值时,OPQ ∆的面积最大.【解析】将直线1:,(0)2l y x m m =+>代入2214x y +=得:221442x x m ⎛⎫++= ⎪⎝⎭.整理得222220x mx m ++-=.()()2222422840m m m ∆=--=->得22m -<<.由韦达定理得122x x m +=-,21222x x m =-.()()22221212124442284x x x x x x m m m -=+-=--=-242121222OPQ S m x x m m m m ∆=-=-=-+. 由二次函数可知当21m =即1m =时,OPQ ∆的面积的最大.直线与圆锥曲线的相交弦长问题:设斜率为k (k ≠0)的直线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|AB |=1+k 2|x 1-x 2|=1+k 2(x 1+x 2)2-4x 1x 2=1+1k2|y 1-y 2|=1+1k2(y 1+y 2)2-4y 1y 2.【变式1】中心在坐标原点,对称轴为坐标轴的椭圆C 过)1,0(-A 、)21,3(B 两点,(1)求椭圆C 的方程;(2)设直线)0(21:>+=m m x y l 与椭圆C 交于P ,Q 两点,若APQ ∆的面积为1+m ,求m 的值.【解析】(1)由题意可设椭圆C 的方程为22221x y m n+=,代入()0,1A -、13,2B ⎫⎪⎭两点得()22222221011321m n n ⎧-+=⎪⎪⎪⎨⎛⎫ ⎪⎝⎭= 解得21n =,24m =. 所以椭圆:C 2214x y +=.(2)将直线1:,(0)2l y x m m =+>代入2214x y +=得221442x x m ⎛⎫++= ⎪⎝⎭.变式训练二整理得222220x mx m ++-=.()()2222422840m m m ∆=--=->得m <<设),(11y x P ,),(22y x Q ,韦达定理得122x x m +=-,21222x x m =-.所以)22(4)2()21(1||222---⋅+=m m PQ 252+-⋅=m ,由点到直线的距离公式得点)1,0(-A 到直线l 的距离5|22|m d +=. 所以APQ ∆的面积为255|22|212+-⋅⋅+⋅m m 2|1|2+-⋅+=m m ,因为APQ ∆的面积为1+m ,所以12|1|2+=+-⋅+m m m ,解得1=m 或1-=m (舍去). 所以1=m .【变式2】已知椭圆)0(1:2222>>=+b a by a x C 的离心率为22,其中左焦点为)0,2(-F .(1)求椭圆C 的方程;(2)若直线m x y +=与椭圆C 交于不同的两点A ,B ,1ABF ∆的面积为)2(6-m ,求直线的方程.【解析】(1)由题意,得⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧+===222222c b a c a c 解得⎩⎨⎧==222b a ,所以椭圆C 的方程为14822=+y x .(2)设点),(11y x A ,),(22y x B ,由⎪⎩⎪⎨⎧+==+m x y y x 14822消去y 得0824322=-++m mx x , 由0)84(12)4(22>--=∆m m 得3232<<-m ,由韦达定理知3421mx x -=+,382221-=m x x ,所以)82(4)34(2||22---⋅=m m AB 367342+-=m , 由点到直线的距离公式得)0,2(1-F 到直线m x y +=的距离2|2|m d -=, 所以1ABF ∆的面积为36342|2|212+-⋅-⋅m m )2(6-=m ,解得3±=m ,满足3232<<-m ,所以所求直线方程为3+=x y 或3-=x y .1.(2019年山东高考模拟)已知圆22:4O x y +=,抛物线2:2(0)C x py p =>.(1)若抛物线C 的焦点F 在圆O 上,且A 为抛物线C 和圆O 的一个交点,求AF ;(2)若直线l 与抛物线C 和圆O 分别相切于,M N 两点,设()00,M x y ,当[]03,4y ∈时,求MN 的最大值.【解析】(1)由题意知(0,2)F ,所以4p =. 所以抛物线C 的方程为28x y =.将28x y =与224x y +=联立得点A的纵坐标为2)A y =,结合抛物线定义得||22A pAF y =+=. (2)由22x py =得22x y p =,x y p'=,所以直线l 的斜率为0x p ,故直线l 的方程为()000xy y x x p-=-.即000x x py py --=.又由||2ON ==得02084y p y =-且2040y ->, 所以2222200||||||4MN OM ON x y =-=+-220000020824244y py y y y y =+-=+-- ()2202200022001644164444y y y y y y -+=+-=+--- 2020641644y y =++--.令204t y =-,0[3,4]y ∈,则[5,12]t ∈,令64()16f t t t =++,则264()1f t t'=-; 当[5,8]t ∈时()0f t '≤,()f t 单调递减, 当(8,12]t ∈时()0f t '>,()f t 单调递增,又64169(5)16555f =++=,64100169(12)16121235f =++=<, 所以max 169()5f x =,即||MN的最大值为5.2.(2020黑龙江省齐市地区普高联谊高二上学期期末)已知椭圆C :22221(0)x y a b a b+=>>过点)23,22(与点)22,1(--. (1)求椭圆C 的方程;(2)设直线l 过定点1(0,)2-,且斜率为()10k k-≠,若椭圆C 上存在A ,B 两点关于直线l 对称,O 为坐标原点,求k 的取值范围及AOB ∆面积的最大值.【解析】(1)由题意,可得2222231441214a b a b ⎧+=⎪⎪⎨⎪+=⎪⎩,解得222,1a b ==,所以椭圆的方程为2212x y +=.(2)由题意,设直线AB 的方程为(0)y kx m k =+≠,由2212y kx mx y =+⎧⎪⎨+=⎪⎩,整理得222(12)4220k x kmx m +++-=, 所以∆>0,即2221k m +>,……….①且2121222422,1212km m x x x x k k -+=-=++,所以线段AB 的中点横坐标02212km x k =-+,纵坐标为00212my kx m k=+=+, 将00,x y 代入直线l 方程112y x k =--,可得2122k m += ……… ②,由①②可得232k <,又0k ≠,所以(k ∈⋃,又AB ==且原点O 到直线AB的距离d =,所以2122(12)AOB m S AB d k ∆==+== 所以1m =时,AOB S ∆最大值2,此时k =,所以k =时,AOB S ∆.3.(2020福建省宁德市高三第一次质量检查)已知抛物线2:2C y px =的焦点为F ,1(2Q 在抛物线C 上,且32QF . (1)求抛物线C 的方程及t 的值;(2)若过点(0,)M t 的直线l 与C 相交于,A B 两点,N 为AB 的中点,O 是坐标原点,且3AOBMONSS,求直线l 的方程.【解析】(1)因为3||2QF ,所以13222p,所以2p =, 抛物线C 的方程为:24y x =, 将1(2Q 代入24y x =得2t =,(2)设1122(,),(,),A x y B x y 00(,),(0,2)N x y M ,显然直线l 的斜率存在,设直线l :2(0)y kx k =+≠,联立242y x y kx ⎧=⎨=+⎩,消去y 得224(1)40k x k x --+=,因为22Δ16(1)160k k ,得12k <且0k ≠, 所以1212224(1)4,k x x x x k k -+==, 因为ΔΔ3AOBMON S S ,所以||3||AB MN ,所以1200x -=-,即120x x x -=, 因为N 是AB 的中点,所以1202x x x +=,所以22121212()()434x x x x x x ,整理得21212()16x x x x +=所以2224(1)64[]k kk ,解得1211,3k k =-=, 所以直线l 的方程为:2y x =-+或123y x =+.4.(2020福建省龙岩市上杭县第一中学月考)已知点A(0,-2),椭圆E:22221x y a b+=(a>b>0)F 是椭圆E 的右焦点,直线AF ,O 为坐标原点.(1)求E 的方程;(2)设过点A 的动直线l 与E 相交于P ,Q 两点.当△OPQ的面积最大时,求l 的方程.【解析】(1)设(),0F c ,因为直线AF()0,2A-, 所以23c =,c =又222,2c b a c a ==-,解得2,1a b ==, 所以椭圆E 的方程为2214x y +=.(2)设()()1122,,,P x y Q x y 由题意可设直线l 的方程为:2y kx =-,联立22142,x y y kx +==-⎧⎪⎨⎪⎩,消去y 得()221416120k x kx +-+=,当()216430k ∆=->,所以234k >,所以k <或k > 由韦达定理知1212221612,1414k x x x x k k +==++.所以PQ ===,点O 到直线l 的距离d =12OPQS d PQ ∆==0t =>,则2243k t =+,所以244144OPQ t S t t t∆==≤=++,当且仅当2t =2=,解得k =±时取等号,满足234k >,所以OPQ ∆的面积最大时直线l 的方程为:2y x =-或2y x =-.5.(2020广东省佛山市高三教学质量检测)已知椭圆C :()222210x y a b a b +=>>的离心率为12,点31,2A ⎛⎫ ⎪⎝⎭在椭圆C 上,直线1l 过椭圆C 的右焦点与上顶点,动直线2l :y kx =与椭圆C 交于M,N 两点,交1l 于P 点.(1)求椭圆C 的方程;(2)已知O 为坐标原点,若点P 满足14OP MN =,求此时MN 的长度.【解析】(1)由题意得12c e a ==,2223121a b ⎛⎫ ⎪⎝⎭+=,结合222a b c =+,解得24a =,23b =,21c =,故所求椭圆C 的方程为22143x y +=.(2)易知定直线1l0y +-=.联立22143y kxx y =⎧⎪⎨+=⎪⎩,整理得()223412k x +=,解得x = 令M点的坐标为. 因为14OP MN =,由对称性可知,点P 为OM的中点,故P , 又P 在直线1l0y +=0=, 解得10k =,23k =,所以M 点的坐标为()2,0或65⎛ ⎝⎭, 所以2OM =MN 的长度为4或5.6.(2020广西名校高三上学期12月高考模拟)如图,中心为坐标原点O 的两圆半径分别为11r =,22r =,射线OT 与两圆分别交于A 、B 两点,分别过A 、B 作垂直于x 轴、y 轴的直线1l 、2l ,1l 交2l 于点P .(1)当射线OT 绕点O 旋转时,求P 点的轨迹E 的方程;(2)直线l :3y kx =+E 交于M 、N 两点,两圆上共有6个点到直线l 的距离为12时,求MN 的取值范围.【解析】(1)设(),P x y ,OT 与x 轴正方向夹角为θ,则cos sin x OA y OB θθ⎧=⎪⎨=⎪⎩,即cos 2sin x y θθ=⎧⎨=⎩, 化简得2214y x +=,即P 点的轨迹E 的方程为2214y x +=.(2)当两圆上有6个点到直线1的距离为12时,原点O 至直线l 的距离13,22d ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭, 即2133221k <<+,解得21,113k ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭, 联立方程22314y kx y x ⎧=+⎪⎨+=⎪⎩()2242310k x kx ++-=,设()11,M x y ,()22,N x y ,则12234k x x k +=-+,12214x x k =-+,所以()()2222121222212414144k MN k x x x x k k k =++-=++++()2224134144k k k +⎛⎫==- ⎪++⎝⎭, 则1616,135MN ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭. 7.(2020辽宁省沈阳市东北育才学校高三模拟)已知(2,0)P 为椭圆2222:1(0)x y C a b a b+=>>的右顶点,点M 在椭圆C 的长轴上,过点M 且不与x 轴重合的直线交椭圆C 于A B 、两点,当点M 与坐标原点O 重合时,直线PA PB 、的斜率之积为14-.(1)求椭圆C 的标准方程;(2)若2AM MB =,求OAB ∆面积的最大值.【解析】(1)设1(A x ,1)y ,1(B x -,1)y -,则2121144PAPBy k k x ==--.又2211221x y a b +=,代入上式可得2214b a -=-,又2a =,解得1b =.所以椭圆C 的标准方程为:2214x y +=.(2)设直线AB 的方程为:(0)x ty m t =+≠,(22)m -.1(A x ,1)y ,2(B x ,2)y ,联立2244x ty m x y =+⎧⎨+=⎩,化为222(4)240t y mty m +++-=, 由韦达定理知12224mt y y t+=-+,212244m y y t -=+,因为2AM MB =,所以122y y =-, 所以122152y y y y +=-,代入可得:22241694t m t +=+. 所以OAB ∆的面积12213|()|||22S m y y my =-=,22222222222299416161694494(4)(94)(94)t t t S m y t t t t +==⨯⨯=⨯++++. 所以212||1214949||||t S t t t ==++,当且仅当249t =时取等号. 所以OAB ∆面积的最大值为1.。

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