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  • 方法技巧专题09,,直线与圆锥曲线,(解析版)

    时间:2020-11-23 15:17:37 来源:蒲公英阅读网 本文已影响 蒲公英阅读网手机站

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     方法技巧专题 9

     直线与圆锥曲线 解析版

     一、

     知识框架

      二、直线与圆锥曲线的位置关系

      1. 例题

     【例 1】已知椭圆2 214 3x y  ,直线 l :

       1 x my m m R     ,直线 l 与椭圆的位置关系是(

     )

     A.相离 B.相交 C.相切 D.不确定 【解析】直线 l :

       1 x my m m R     化为   1 1 0 x m y     , 可得直线 l 恒过点   1,1 ,由2 21 114 3  可知该点在椭圆内部. 所以直线 l 与椭圆相交, 直线与圆锥曲线的位置关系:

     1.代数法:把圆锥曲线方程 C 与直线方程 l 联立,消去 y (也可以消去 x ),整理得到关于 x (或者 y )的一元方程 02   c bx ax . (1)当 0  a 时:计算 ac b 42   . 若Δ>0,则 C 与 l 相交; 若Δ=0,则 C 与 l 相切; 若Δ<0,则 C 与 l 相离; (2)当 0  a 且 0  b 时:即得到一个一次方程,则 C 与 l 相交,且只有一个交点。

     若 C 为双曲线,则直线 l 与双曲线的渐近线的位置关系是平行; 若 C 为抛物线,则直线 l 与抛物线的对称轴的位置关系是平行或重合. 2.几何法:在同一直角坐标系中画出圆锥曲线和直线的图像,利用图象和性质可判断 C 与 l 的位置关系.

      故选:B. 【例 2】已知点 , A B 为曲线1yx 上两个不同的点, , A B 的横坐标1 2x x 、 是函数21( ) ln2f x ax ax x   的两个极值点,则直线 AB 与椭圆2214xy   的位置关系是(

     )

     A.相离 B.相切 C.相交 D.位置关系不确定 【解析】由21( ) ln2f x ax ax x    ,得21 1( )ax axf x ax ax x      , 因为 , A B 的横坐标1 2x x 、 是函数21( ) ln2f x ax ax x    的两个极值点, 所以1 2x x 、 是方程21 0 ax ax   的两根, 因此1 21 2110x xx xaa    ,又点 , A B 为曲线1yx 上两个不同的点, 所以1 21 2 1 21 11ABx xk ax x x x    因此直线 AB 的方程为:111( ) y a x xx- = -, 即1 1 2 1 211( ) ( 1) y ax ax ax ax ax ax a x x ax a a xx= - + = - - = - + = - = -, 即直线 AB 恒过定点 (1,0) ,又点 (1,0) 显然在椭圆2214xy   内, 因此直线 AB 与椭圆2214xy   必相交. 故选:C. 【例 3】已知 是椭圆 的左右焦点,是直线 上一点,若的最小值是 ,则实数 __________. 【解析】依题意椭圆 ,则 , ,又因为, 是直线 上一点,1 2, F F2 2: 14 3x yC   P:

     ( ) l y x m m R   1 2PF PF 4m 2 2: 14 3x yC   2 4 a 2 a  P: ( ) l y x m m R   

      若 的最小值是 ,则此直线与椭圆相切.由 消去 并化简得,判别式 ,解得 . 故答案为:

     . 【例 4】直线 3 y x = + 与曲线219 4x x y  (

     )

     A.没有交点 B.只有一个交点 C.有两个交点 D.有三个交点 【解析】当 0 x  时,曲线为2 219 4y x  ,与直线方程联立得:213 24 0 x x   解得:10 x  ,22413x  

       此时直线与曲线有两个交点 当 0 x  时,曲线为2 219 4y x  ,与直线方程联立得:25 24 0 x x   解得:10 x  (舍),2245x 

       此时直线与曲线有一个交点 综上所述:直线与曲线有三个交点 故选:

     D

     【例 5】已知直线 与双曲线 的右支相交于不同的两点,则 k 的取值范围是(

     )

     A.

     B.

     C.

     D.

     【解析】双曲线渐近线为 ,直线 过定点 .画出双曲线的图像以及双曲线渐近线的图像如下图所示,由图可知,要使直线 与双曲线 的右支相交于不同的两点,则 ,结合选项可知只有 D 选项符合.由 消去 得 ,化简得,因为直线 与双曲线 的右支相交于不同的两点,所以,解得 . 故选:D. 1 2PF PF 42 214 3x yy x m   y2 27 8 4 12 0 x mx m      248 7 0 m    7 m  7 2 y kx  2 24 x y  ( 1,1) ( 2 , 2 )  (1, 2 ) ( 2 , 1)  y x  2 y kx   (0,2)2 y kx  2 24 x y   1 k 2 224y kxx y   y 222 4 x kx    2 21 4 8 0 k x kx     2 y kx  2 24 x y   2 216 32 1 01k kk      2 1 k    

     【例 6】已知双曲线 C : 2 22 21 0, 0x ya ba b    的左右焦点分别为1F ,2F ,过1F 的直线 l 与圆 2 2 2x y a  相切于点 T ,且直线 l 与双曲线 C 的右支交于点 P ,若T F P F1 14 ,则双曲线 C 的离心率为______. 【解析】

     如图,由题可知1 2OF OF c   , OT a  ,则1FT b  , 又 T F P F1 14  ,3 TP b  ,14 FP b  , 又1 22 PF PF a   ,24 2 PF b a   

     作2/ / F M OT ,可得22 F M a  , TM b  ,则 2 PM b 

     在2MPF  ,2 2 22 2PM MF PF   ,即  222 c b a   , 2b a c  

     又2 2 2c a b  ,化简可得2 23 2 5 0 c ac a   ,同除以2a ,得23 2 5 0 e e    解得53e  ,双曲线的离心率为53 【例 7】若直线 21 0 x cy   是抛物线2x y 的一条切线,则 c  _________ 【解析】联立直线和抛物线得到22 1 0 x cyx y   22 1 0 cx x     0 1 c    . 故答案为:

     1  .

      【例 8】已知抛物线 C 的方程为212x y  ,过点 (0, 1) A  和点 ( 3) B t, 的直线与抛物线 C 没有公共点,则实数 t 的取值范围是( )

     A. ( , 1)(1, )    

     B.2 2( , ) ( , )2 2   

     C. ( , 2 2) (2 2, )     D. ( , 2) ( 2, )    

     【解析】据已知可得直线 AB 的方程为41 y xt  , 联立直线与抛物线方程,得241{12y xtx y ,消元整理,得242 1 0 x xt   , 由于直线与抛物线无公共点,即方程242 1 0 x xt   无解, 故有24( ) 8 0t   ,解得2 t 或2 t  . 【例 9】过点 (0,2) P 且与抛物线22 ( 0) y px p   只有一个公共点的直线有( )

     A.1 条 B.2 条 C.3 条 D.4 条 【解析】画出图像如下图所示,由图可知, 2, 0 y x   这两条直线与抛物线只有一个公共点,另外过 P点还可以作出一条与抛物线相切的直线 PA ,故符合题意的直线有 3 条,故选 C.

      2. 巩固提升综合练习

     【练习 1】已知曲线1 :2 C y x   与曲线2 22 :4 C x y    怡好有两个不同的公共点,则实数  的取值范围是(

     )

     A.     , 1 0,1  

      B.  1, 1  

     C.   1,1 

      D.     1,0 1,  

      【解析】双曲线1C 的方程为2, 022, 0y yx yy y       , 所以,曲线1C 的图象与曲线2C 的图象必相交于点   0, 2  , 为了使曲线1C 与曲线2C 恰好有两个公共点, 将2 x y  代入方程2 24 y x    ,整理可得  21 4 4 4 0 y y         . ①当 1   时,2 y  满足题意; ②当 1   时,由于曲线1C 与曲线2C 恰好有两个公共点,   216 16 1 1 16 0          ,且 2 是方程  21 4 4 4 0 y y         的根, 则  4 101,解得 1 1     . 所以,当 0 y≥ 时, 1 1     . 根据对称性可知,当 0 y  时,可求得 1 1     . 因此,实数  的取值范围是   1,1  . 故选:C. 【练习 2】对不同的实数值 m ,讨论直线 yx m  与椭圆2214xy   的位置关系. 【解析】由2214y x mxy   消去 y 得,2 25 8 4 4 0 x mx m        2 2 264 4 5 4 4 16 5 m m m        

     当 0   时,25, 5 5 m m     ,此时直线与椭圆相交; 当 0  

     25, 5 m m     ,此时直线与椭圆相切; 当 0   ,25, 5 5 m m m      或 此时直线与椭圆相离. 【练习 3】过点   3,0 和双曲线  2 21 0 x ay a    仅有一交点的直线有(

     )

     A.1 条 B.2 条 C.4 条 D.不确定 【解析】直线斜率不存在时,不满足条件; 直线斜率存在时,与渐近线平行的直线,满足题意

      ∴ 过点   3,0 和双曲线  2 21 0 x ay a    仅有一交点的直线有 2 条 故选:B. 【练习 4】已知双曲线 2 22 21 0, 0x ya ba b    的右焦点为 F,过点 F 且倾斜角为 45°的直线与双曲线的右支一定有两个交点,则此双曲线的离心率的取值范围是(

     )

     A. (1, 2]

     B. (1,2)

     C. (1, 2)

     D. ( 2, ) 

     【解析】双曲线2 22 21x ya b  的渐近线方程为by xa  , 由题意可知,双曲线渐近线的倾斜角范围是 0,4    , 渐近线斜率 1 ( ) 0, k ,而2 2b c aka a , 由此得不等式2 221c aa ,即2 22 c a , 故2222cea  ,所以 1 2 e   , 故选:C. 【练习 5】已知抛物线24 y x  ,直线 l 过定点(-1,0),直线 l 与抛物线只有一个公共点时,直线 l 的斜率是__________. 【解析】由题意可设直线方程为:y=k(x+1), 联立方程可得, 214y k xy x  ,整理可得 k 2 x 2 +(2k 2 ﹣4)x+k 2 =0(*)

     直线与抛物线只有一个公共点⇔(*)只有一个根 ①k=0 时,y=0 符合题意 ②k≠0 时,△ =(2k 2 ﹣4)

     2 ﹣4k 4 =0 整理,得 k 2 =1, 解得 1 k  或 k=﹣1. 综上可得, 1 k  或k=﹣1 或 k=0. 故答案为﹣1 或 0 或 1

     【练习 6】已知抛物线21 :2 C y px  的焦点 F 与椭圆2 218 4x y  的右焦点重合,抛物线1C 的准线与 x 轴的交点为 K ,过 K 作直线 l 与抛物线1C 相切,切点为 A ,则AFK △ 的面积为(

     )

     A.32 B.16 C.8 D.4 【解析】抛物线1C 的焦点为 ,02p    ,椭圆的焦点为   2,0 ,所以 22p ,即 4 p  , 所以抛物线方程为:28 y x  ,则 K 为   2,0  , 设直线 l 为   2 y k x   ,则联立 228y k xy x  ,消去 y ,可得  2 2 2 24 8 4 0 k x k x k     , 因为直线 l 与抛物线1C 相切,所以 22 2 24 8 4 4 0 k k k       ,则 1 k  , 当 1 k  时,直线 l 为 2 y x   ,则点 A 为   2,4 ,则1 14 4 82 2AFK AS AF y       , 由抛物线的对称性,当 1 k  时, 8AFKS  ,故选:C

      三、直线与圆锥曲线中的弦长与面积问题

      【一】弦长公式

     1. 例题

     【例 1 1】

     】斜率为 1 的直线 l 与椭圆 x24 +y2 =1 相交于 A,B 两点,则|AB|的最大值为(

     ) A.2

      B. 4 55

      C. 4 105

      D. 8 105 【解析】选 C 设 A,B 两点的坐标分别为(x 1 ,y 1 ),(x 2 ,y 2 ),直线 l 的方程为 y=x+t, 由  x 2 +4y 2 =4,y=x+t消去 y,得 5x 2 +8tx+4(t 2 -1)=0, 则 x 1 +x 2 =- 85 t,x 1 x 2 =4t 2 -15. ∴|AB|= 1+k 2 |x 1 -x 2 |= 1+k 2 · x 1 +x 2  2 -4x 1 x 2 = 2·- 85 t2 -4× 4t2 -15= 4 25· 5-t 2 , 当 t=0 时,|AB| max = 4 105. 【例 2 2 】已知椭圆 M :

     x2a2 + y2b2 =1( a > b >0)的离心率为63,焦距为 2 2.斜率为 k 的直线 l 与椭圆 M 有两个不同的交点 A , B . (1)求椭圆 M 的方程; (2)若 k =1,求| AB |的最大值. 弦长公式:

     (1)题设:若斜率为 k 的直线 l 与圆锥曲线方程 C 有两个不同的交点 )

     ( )、 (2 2 1 1, , y x N y x M,则

     或 ; (2)通径:①过椭圆的一个焦点且与焦点所在轴垂直的弦,长度为:

     2b2a; ②过双曲线的一个焦点且与实轴垂直的弦,长度为:

     2b2a; (3)题设:若斜率为 k 的直线 l 经过抛物线 px y C 22  :

     的焦点 F ,且与 C 交于两点)

     ( )、 (2 2 1 1, , y x N y x M ,其中  tan  k,则

      ① 22 1sin2pp x x MN     ;

      ② pp pNF MF2cos 11cos - 11 1 1   ; (4)题设:若斜率为 k 的直线 l 经过抛物线 py x C 22  :

     的焦点 F ,且与 C 交于两点)

     ( )、 (2 2 1 1, , y x N y x M ,其中  tan  k,则

      ① 222 1cos2)2( sin2 p pp y y MN     ;

     ② p NF MF2 1 1  ; MN =2 21 2 1 2(1 )[( ) 4 ] k x x x x    MN =21 2 1 221(1 )[(y ) 4 ] y y yk  

      【解析】(1)由题意得 a 2 =b 2 +c 2 ,ca =63,2c=2 2,解得 a= 3,b=1. 所以椭圆 M 的方程为 x23 +y2 =1. (2)设直线 l 的方程为 y=x+m,A(x 1 ,y 1 ),B(x 2 ,y 2 ). 由 y=x+m,x 23 +y2 =1,得 4x 2 +6mx+3m 2 -3=0, 所以 x 1 +x 2 =- 3m2,x 1 x 2 = 3m2 -34. 所以|AB|= x 2 -x 1  2 +y 2 -y 1  2 = 2x 2 -x 1  2 = 2[x 1 +x 2  2 -4x 1 x 2 ]= 12-3m 22. 当 m=0,即直线 l 过原点时,|AB|最大,最大值为 6. 【例 3 3 】椭圆 E:x 2a 2 +y 2b 2 =1(a>b>0)的左焦点为 F 1 ,右焦点为 F 2 ,离心率 e=12 ,过 F 1 的直线交椭圆于 A,B 两点,且△ABF 2 的周长为 8. (1)求椭圆 E 的方程; (2)若直线 AB 的斜率为 3,求△ABF 2 的面积. 【解析】(1)由题意知,4a=8,所以 a=2, 又 e= 12 ,所以ca =12 ,c=1, 所以 b 2 =2 2 -1=3, 所以椭圆 E 的方程为 x24 +y 23 =1. (2)设直线 AB 的方程为 y= 3(x+1), 由 y= 3x+1,x 24 +y 23 =1,得 5x 2 +8x=0, 解得 x 1 =0,x 2 =- 85 , 所以 y 1 = 3,y 2 =- 3 35. 所以 S△ABF 2 =c·|y 1 -y 2 |=1× 3+ 3 35= 8 35. 【例 4 4】

     】已知 是抛物线 的焦点,则过 作倾斜角为 的直线分别交抛物线于 ( 在 轴上方)两点,则 的值为(

     ) F24 y x   F 60, A BAx| || |AFBF

      A.

     B.

     C.

     D.

     【解析】

     ,

     ∴ . 【例 5 5 】设抛物线 C :

     y2 =4 x的焦点为 F ,过 F 且斜率为 k ( k >0)的直线 l 与 C 交于 A , B 两点,| AB |=8. (1)求 l 的方程; (2)求过点 A , B 且与 C 的准线相切的圆的方程. 【解析】(1)由题意得 F(1,0),l 的方程为 y=k(x-1)(k>0). 设 A(x 1 ,y 1 ),B(x 2 ,y 2 ), 由  y=kx-1,y 2 =4x得 k 2 x 2 -(2k 2 +4)x+k 2 =0. Δ=16k 2 +16>0,故 x 1 +x 2 = 2k2 +4k 2. 所以|AB|=|AF|+|BF|=(x 1 +1)+(x 2 +1)= 4k2 +4k 2. 由题设知 4k2 +4k 2=8,解得 k=1 或 k=-1(舍去).

     因此 l 的方程为 y=x-1. (2)由(1)得 AB 的中点坐标为(3,2), 所以 AB 的垂直平分线方程为 y-2=-(x-3), 即 y=-x+5. 设所求圆的圆心坐标为(x 0 ,y 0 ), 则 y 0 =-x 0 +5,x 0 +1 2 = y0 -x 0 +1 22+16. 解得  x 0 =3,y 0 =2或  x 0 =11,y 0 =-6. 因此所求圆的方程为(x-3) 2 +(y-2) 2 =16 或(x-11) 2 +(y+6) 2 =144. 【例6 6】

     】已知抛物线y 2 =16x的焦点为F,过F作一条直线交抛物线于A,B两点,若|AF|=6,则|BF|=________. 【解析】不妨设 A(x 1 ,y 1 ),B(x 2 ,y 2 )(A 在 B 上方),根据焦半径公式|AF|=x 1 + p2 =x 1 +4=6,所以 x 1 =2,y 1 =4 2,所以直线 AB 的斜率为 k=4 22-4 =-2 2,所以直线方程为 y=-2 2(x-4),与抛物线方程联立得 x 2 -10x+16=0,即(x-2)(x-8)=0,所以 x 2 =8,故|BF|=8+4=12. 答案:12 3 2 3 4| |1 cos60pAF   | |1 cos60pBF   | | 1 0.53| | 1 0.5AFBF   

      【例 7 7 】已知斜率为 1 的直线 l 与双曲线24x y 2 =1 的右支交于 A,B 两点,若|AB|=8,则直线 l 的方程为(

     )

     A.y=x21  B.y=x21  C.y=x3 55 D.y=x3 55 【解析】设斜率为 1 的直线 l 的方程为 yx t  , 联立双曲线方程2214xy   ,可得2 23 8 4 4 0 x tx t     , 设1( A x ,1 )y ,2( B x ,2 )y ,可得1 283tx x    ,21 24 43tx x , 则2 2 221 2 1 264 16 16 4 3| | 1 1 ( ) 4 2 2 89 3 3t t tAB x x x x         , 解得21 t  ,由于直线 l 与双曲线的右支交于两点,可得21 t  , 则直线 l 的方程为 21 y x   . 故选:

     B . 【例 8 8 】过双曲线2 219 4x y  的左焦点作弦 AB ,使 AB 4  ,则这样的直线 AB 的条数为______. 【解析】2 213 c a b    当直线 AB 不存在斜率时,直线方程为 13 x   ,此时把 13 x   代入双曲线方程中可得:43y   ,此时4 4 8( ) 43 3 3AB      ,这样有两条直线过左焦点作弦 AB 只与双曲线左支相交,使 AB 4  ; 直线 AB 与双曲线左右两支都相交时,弦 AB 的最小值为 2 6 a  ,所以过左焦点作弦 AB 与左右两支都相交,使 AB 4  的直线是不存在的. 故答案为:2 【例 9 9 】已知双曲线2212yx  

     (1)求直线1 y x   被双曲线截得的弦长; (2)过点   1,1 P 能否作一条直线 l 与双曲线交于 , A B 两点,且点 P 是线段 AB 的中点? 【解析】(1)设直线1 y x   与2212yx   的交点    3 3 4 4, , , P x y Q x y

      联立方程组22121 y xyx  ,化简得:22 3 0 x x   , 解得3 41, 3 x x    ,所以     1,0 , 3,4 P Q  , 所以弦长   2 21 3 0 4 4 2 PQ       (2)假设存在直线 l 与双曲线交于 , A B 两点,且点 P 是线段 AB 的中点. 设  1 1, A x y ,  2 2, B x y ,易知1 2x x  ,由221122221212yxyx   两式相减得    1 2 1 21 2 1 202y y y yx x x x     , 又1 212x x  ,1 212y y  ,所以    1 2 1 22 0 x x y y     ,所以1 21 22ABy ykx x , 故直线 l 的方程为   1 2 1 y x    ,即 2 1 y x   . 由222 112y xyx   ,消去 y 得22 4 3 0 x x   +, 因为 16 24 8 0     ,方程无解, 故不存在一条直线 l 与双曲线交于 , A B 两点,且点 P 是线段 AB 的中点.

      2. 巩固提升综合练习 【练习 1 1】

     】已知椭圆 C 的两个焦点为 F 1 (-1,0),F 2 (1,0),且经过点 E 3,32. (1)求椭圆 C 的方程; (2)过 F 1 的直线 l 与椭圆 C 交于 A,B 两点(点 A 位于 x 轴上方),若AF 1―→ =2F1 B―→ ,求直线 l 的斜率 k 的值. 【解析】(1)设椭圆 C 的方程为 x2a 2 +y 2b 2 =1(a>b>0), 由 2a=|EF 1 |+|EF 2 |=4,a 2 =b 2 +c 2 ,c=1,解得 a=2,c=1,b= 3,

      所以椭圆 C 的方程为 x24 +y 23 =1. (2)由题意得直线 l 的方程为 y=k(x+1)(k>0), 联立 y=kx+1,x 24 +y 23 =1,整理得 3k 2 +4 y2 - 6k y-9=0, 则 Δ= 144k 2+144>0, 设 A(x 1 ,y 1 ),B(x 2 ,y 2 ), 则 y 1 +y 2 =6k3+4k 2 ,y 1 y 2 =-9k 23+4k 2 , 又AF 1―→ =2F1 B―→ ,所以 y1 =-2y 2 , 所以 y 1 y 2 =-2(y 1 +y 2 ) 2 , 则 3+4k 2 =8,解得 k=±52, 又 k>0,所以 k=52. 【练习 2 2 】已知椭圆 : 2 22 21x ya b  ( 0 a b   )的半焦距为 c ,原点  到经过两点   ,0 c ,   0,b 的直线的距离为12c . (Ⅰ)求椭圆  的离心率; (Ⅱ)如图,  是圆 :     2 2 52 12x y     的一条直径,若椭圆  经过  ,  两点,求椭圆  的方程.

     【答案】(Ⅰ)32;(Ⅱ)2 2112 3x y  . 【解析】(Ⅰ)过点     ,0 , 0, c b 的直线方程为 0 bx cy bc    , 则原点 O 到直线的距离2 2bc bcdab c ,

      由12d c  ,得2 22 2 a b a c   ,解得离心率32cea  . (Ⅱ)由(1)知,椭圆 E 的方程为2 2 24 4 x y b   . 依题意,圆心   2,1 M  是线段 AB 的中点,且 10 AB  . 易知, AB 不与 x 轴垂直. 设其直线方程为   2 1 y k x    ,代入(1)得      22 2 21 4 8 2 1 4 2 1 4 0 k x k k x k b        . 设    1 1 2 2, , , A x y B x y ,则 1 228 2 11 4k kx xk  , 221 224 2 1 41 4k bx xk  . 由1 24 x x    ,得 28 2 1= 41 4k kk ,解得12k  . 从而21 28 2 x x b   . 于是   2221 2 1 2 1 21 51 4 10 22 2AB x x x x x x b          .

     由 10 AB  ,得 210 2 10 b   ,解得23 b . 故椭圆 E 的方程为2 2112 3x y  . 【练习 3 3】

     】已知抛物线 x y C 3 :2 的焦点为 F ,斜率为 的直线 l 与 C 的交点为 B A, ,与 x 轴的交点为 P . (1)若 4   BF AF ,求 l 的方程; (2)若 ,求 AB . 【答案】(1)

     ;(2)

     . 【解析】设直线 . (1)由题设得 ,故 ,由题设可得 . 323 AP PB 3 72 8y x  4 133   1 1 2 23: , , , ,2l y x t A x y B x y  3,04F   1 23| | | |2AF BF x x    1 252x x  

      由 ,可得 ,则 . 从而 ,得 . 所以 的方程为 . (2)由 可得 . 由 ,可得 . 所以 .从而 ,故 . 代入 的方程得 .故 . 【练习 4 4 】如图,过抛物线22 ( 0) y px p   的焦点 F 的直线 l 交抛物线于点 , A B ,交其准线于点 C ,若4 BC BF  ,且 6 AF  ,则 p 为(

      )

     A.94 B.92 C. 9

     D. 18

     【解析】设准线与 x 轴交于点 P ,作 BH 垂直于准线,垂足为 H .

     2323y x ty x 2 29 12( 1) 4 0 x t x t    1 212( 1)9tx x  12( 1) 59 2t  78t  l3 72 8y x  3 AP PB 1 23 y y  2323y x ty x 22 2 0 y y t   1 22 y y  2 23 2 y y   2 11, 3 y y   C1 213,3x x  4 13| |3AB 

      由 4 BC BF  ,得:45BH BCPF CF  , 由抛物线定义可知:

     BF BH  ,设直线 l 的倾斜角为  , 由抛物线焦半径公式可得:41 cos5pBF BFPF p p   ,解得:1cos4  , 461 31 cos 314 4p p pAF p     ,解得:92p  , 本题正确选项为 B. 【练习 5 5 】已知复数   , z x yi x y R    满足:

     5 5 2 z z a     ( 0 2 2 5 a   ),且 z 在复平面上的对应点 P 的轨迹 C 经过点   4, 3 . (1)求 C 的轨迹; (2)若过点   4,0 A ,倾斜角为4的直线 l 交轨迹 C 于 M 、 N 两点,求 OMN  的面积 S . 【解析】(1)由于复数   , z x yi x y R    满足:

     5 5 2 z z a     ( 0 2 2 5 a   ),所以 z 在复平面上的对应点 P 到   5,0  、   5,0 两点的距离之差为常数 2a ,且 0 2 2 5 a   .所以 P 的轨迹是双曲线的右支.且 5 c  .设轨迹 C 的方程为 2 22 21 25x yxa a  ,将点   4, 3 代入上式得2 216 315 a a ,解得24 a 或220 a (舍去),所以 C 的轨迹方程为 221 24xy x    . (2)依题意,直线 l 的方程为4 y x  ,由22414y xxy   消去 y 得23 32 68 0 x x   . 设    1 1 2 2, , , M x y N x y ,则1 2 1 232 68,3 3x x x x     . 所以 21 2 1 22 4 MN x x x x    1024 68 4 208 4 262 29 3 9 3      . O 到直线 l 的距离为42 22d  . 所以1 1 4 26 8 132 22 2 3 3S MN d       .

      【练习 6 6 】已知双曲线 C:2 22 21( 0, 0)x ya ba b    与双曲线2 2116 4x y  有相同的渐近线,且双曲线 C 过点   4, 3 . (1)若双曲线 C 的左、右焦点分别为1F ,2F ,双曲线 C 上有一点 P,使得1 260 FPF    ,求△1 2FPF 的面积; (2)过双曲线 C 的右焦点2F 作直线 l 与双曲线右支交于 A,B 两点,若△1F AB 的周长是403,求直线 l 的方程. 【解析】(1) 设双曲线 C:2 216 4x y   ,点  4, 3 代入得:14 

     ∴ 双曲线 C:2214xy  

     在△ PF 1 F 2 中,设1 2, PF m PF n  

     , ∴2 21 2420 1cos2 2m nm nFPFmn     ①② ,由②得:

      22 20 m n mn mn     , 16 2 20 mn mn    , 4 mn 

     , ∴1 21sin60 32PF FS mn    ;

     (2) ∵11 1 2 240+ 2 2 8 23F ABC AF BF AB AF a BF a AB AB          

      ∴83AB 

     , 1°当直线 AB 斜率不存在时, 1 AB  ,不符合题意(舍)

     2°当直线 AB 斜率存在时,设 AB:

       5 y k x  

     , 联立: 22514y k xxy    ,  2 2 2 24 1 8 5 20 4 0 k x k x k     

     ∴ 22 221 22 24 11 16 16 813 4 1 4 1kk kAB k x xk k        , 解得:

     1 k  ,此时  

     , ∴ 直线 l 方程:

     5 y x   或 5 y x    .

      【二】面积问题

      1. 例题

     【例 1】

     】过抛物线24 y x  的焦点 F 的直线交抛物线于 , A B 两点,点 O 是原点,若 3 AF  ;则 AOB  的面积面积问题:

     涉及面积的计算问题,常用到三角形面积公式、焦点三角形面积公式、点到直线的距离公式,或把待求面积分解成两个易于求和的三角形面积之和. (1)椭圆焦点三角形面积:

     )

     在椭圆上, (点2 1222tan1PF F P b SPF F   (2)双曲线焦点三角形面积:)

     在双曲线上, (点2 1222tan1PF F PbSPF F  

      (3)抛物线:

     ①题设:若斜率为 k 的直线 l 经过抛物线 px y C 22  :

     的焦点 F ,且与 C 交于两点)

     ( )、 (2 2 1 1, , y x N y x M ,其中  tan  k,则:

     sin 2sin2 212pMNpSMON    . ②题设:若斜率为 k 的直线 l 经过抛物线 py x C 22  :

     的焦点 F ,且与 C 交于两点)

     ( )、 (2 2 1 1, , y x N y x M ,其中  tan  k,则:

     cos 22sin 22sin2 212 2p pMNpSMON     )

     ()

     (.

      为 (

      )

     A.22 B.2

     C.3 22 D. 2 2

     【解析】抛物线24 y x  焦点为   1,0 F ,准线方程为 1 x , 由 3 AF  得1(2,2 2), ( , 2)2A B  或1(2, 2 2), ( , 2)2A B 

     所以12AOB A BS OF y y   1 3 21 2 2 22 2     ,故答案为 C. 【例 2】

     】已知点 F 是抛物线 C :24 y x  的焦点,直线 l 与抛物线 C 相切于点   0 0 0, 0 P x y y  ,连接 PF交抛物线于另一点 A ,过点 P 作 l 的垂线交抛物线 C 于另一点 B .

     (1)若01 y  ,求直线 l 的方程; (2)求三角形 PAB 面积 S 的最小值 【解析】(1)由01 y  得1,14P   , 设直线 l 的方程为  114t y x    , 由 21144t y xy x  得24 4 1 0 y ty t     , 因为直线 l 与抛物线 C 相切,故  216 4 4 1 0 t t     ,解得12t  . 故所求直线 l 的方程  1 112 4y x    ,即122y x   .

      (2)设切线 l 的方程为  0 0t y y x x    ,211,4yA y   ,222,4yB y   , 又由 A , F , P 三点共线,故/ / FA FP ,2111,4yy FA    ,2001,4yFP y    , 化简可得,1 04 y y   , 20 04 4, Ay y   , 由 0 024t y y x xy x   得20 04 4 4 0 y ty y x     , 因为直线 l 与抛物线 C 相切,故02 4 y t  ,即02yt  , 故直线 PB 的方程为  00 02yy y x x     ,300 02 2 04yy x y y     , 因此点 A 到直线 PB 的距离为  3022002 20 0 042444 4 4yyyydy y y    , 由300 022 2 044yy x y yy x    得  2 30 0 08 8 0 y y y y y     ,0 208y yy  ,2 008y yy  , 故2 0 020 0 04 4 81 1 2 y y y By y yP         , 所以 2200220 00 041 1 4 81 22 24 4PAByS d PB yy yy y        32004 14yy     330 00 01 4 1 42 164 4y yy y              等号成立当且仅当004yy,即02 y  时等号成立. 此时三角形 PAB 面积 S 的最小值为 16. 例 【例 3 】已知点1F ,2F 是椭圆2 22 2: 1( 0)x yC a ba b    的两个焦点, P 为椭圆 C 上一点,且

      1 22FPF  .若△1 2PFF 的面积为 9,则 b _______ 【解析】1 22FPF  ,1 2PFF  的面积为 9, 设1| | PF m  ,2| | PF n  .则2 2 221924m n amnm n c    可得:2 24 36 4 c a   , 即2 2 29 a c b    ,解得 3 b . 【例 4 】已知点 A(0,-2),椭圆 E:2 22 21x ya b 

     (a>b>0)的离心率为32,F 是椭圆 E 的右焦点,直线 AF的斜率为2 33,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   ,0 F c ,因为直线 AF 的斜率为2 33,   0, 2 A 

     所以2 2 33 c , 3 c . 又2 2 23,2cb a ca   解得 2, 1 a b   ,所以椭圆 E 的方程为2214xy   . (2)解:设    1 1 2 2, , , P x y Q x y

     由题意可设直线 l 的方程为:

     2 y kx   , 联立221{ 42,xyy kx  ,消去 y 得  2 21 4 16 12 0 k x kx     , 当  216 4 3 0 k     ,所以234k  ,即32k   或32k  时 1 2 1 22 216 12,1 4 1 4kx x x xk k   . 所以 221 2 1 21 4 PQ k x x x x    222 216 4811 4 1 4kkk k      2 224 1 4 31 4k kk 

      点 O 到直线 l 的距离221dk所以221 4 4 32 1 4OPQkS d PQk , 设24 3 0 k t   ,则2 24 3 k t  , 24 4 4144 2 4OPQtSttt   ,当且仅当 2 t  ,即24 3 2 k  , 解得72k   时取等号,满足234k 

     所以 OPQ  的面积最大时直线 l 的方程为:722y x   或722y x   . 2. 巩固提升综合练习 【练习 1 】抛物线24 y x  的焦点为 F,准线为 l,经过 F 且斜率为 3 的直线与抛物线在 x 轴上方的部分相交于点 A, AK l  ,垂足为 K,则AKF  的面积是(

     ) A.4 B. 3 3

     C. 4 3

     D.8 【解析】由抛物线24 y x  可得   1,0 F , 因为斜率为 3 ,则直线方程为   3 1 3 3 y x x     , 联立23 34y xy x   ,消 y 得23 10 3 0 x x   ,解得11=3x ,23 x  , 因为交点 A 在 x 轴上方,所以 3 x ,则   3,2 3 A , 则   223 1 2 3 4 AF    , 则由抛物线定义可得 4 AK AF   , 因为直线斜率为 3 ,即倾斜角为 60 ,因为 AK l  ,所以 // AK x 轴,即 60 KAF    , 所以1 1 3sin 4 4 4 32 2 2AKFS AF AK KAF         ,故选:C 【练习 2 】已知 P 为椭圆2 24125 75x y  上一点,1 2F F , 是椭圆的焦点,1 260 FPF    ,则1 2FPF  的面积为________. 【解析】由椭圆方程得:

     5 a  ,5 32b  ,75 5254 2c   

      设1PF m  ,2PF n  ,则 2 10 m n a   

     在1 2FPF  中,由余弦定理得:

      222 2 21 22 4 4 100 2 25 1cos2 2 2 2m n mn c m n c mnFPFmn mn mn          解得:

     25 mn

     1 21 21 25 3sin2 4F PFS mn FPF    【练习 3 】如图所示,直线 ykx b  与椭圈2214xy   交于 A、B 两点,记 AOB  面积为 S; (1)求在 0 k  , 0 1 b   的条件下 S 的最大值; (2)当 2 AB  , 1 S  , 0 k  时,求直线 AB 的方程;

     【解析】设  1 1, A x y ,  2 2, B x y , (1)当 0 k  时, y b  ,联立2214y bxy  ,即2214xb   , 所以212 1 x b  ,222 1 x b  ,所以21 24 1 AB x x b     , 则212 12S AB b b b    , 因为 0 1 b   ,所以设21 cos b   ,则 sin b   ,02   , , 则 2sin cos sin2 S      , 因为   2 0,    ,所以   0,1 S ,则 S 的最大值为 1 (2)因为 2 AB  , 1 S  ,所以211bhk ,即2 21 b k  ,

      联立 22014y kx b kxy    ,则  2 2 21 4 8 4 4 0 k x kbx b      , 所以1 2281 4kbx xk ,21 224 41 4bx xk, 则22 11 AB k x x     221 2 1 21 4 k x x x x      2222 24 4 4811 4 1 4bkbkk k         2 2224 14 11 4k bkk   22234 11 4kkk  2 , 整理可得4 24 4 1 0 k k   ,解得212k  ,所以22k  或22 (舍), 则21 312 2b    ,所以62b  或62b  , 所以直线 AB 的方程为2 62 2y x   或2 62 2y x   【练习 4 】已知椭圆  :2 22 21( 0)x ya ba b    的离心率为32,椭圆的四个顶点围成四边形的面积为 4. (Ⅰ)求椭圆  的标准方程; (Ⅱ)直线 l 与椭圆  交于 A , B 两点, AB 的中点 M 在圆2 21 x y   上,求 AOB  ( O 为坐标原点)面积的最大值. 【解析】(Ⅰ)由题意知32ca ,得32c a  ,12b a  , 所以2 22 23 314x yc c  , 由椭圆  的四个顶点围成的四边形的面积为 4,得 2 4 ab , 所以 2 a  , 1 b ,椭圆  的标准方程为2214xy   . (Ⅱ)当直线 l 的斜率不存在时, 令 1 x ,得32y   ,1 31 32 2AOBS      , 当直线 l 的斜率存在时,设 l : ykx m  ,  1 1, A x y ,  2 2, B x y ,  0 0, M x y ,

     由2 24 4y kx mx y   ,得  2 2 21 4 8 4 4 0 k x kmx m      , 则1 2281 4kmx xk  ,21 224 41 4mx xk, 所以0241 4kmxk ,20 02 241 4 1 4k m my kx m mk k      , 将2 24,1 4 1 4km mk k    代入2 21 x y   ,得 22221 416 1kmk, 又因为 221 2 1 21 4 AB k x x x x      2 2 2241 1 41 4k k mk    , 原点到直线 l 的距离21mdk, 所以221121AOBmS kk    2 2241 41 4k mk  2 2221 41 4mk mk   2222 1 41 416 1kkk  2221 41 4 116 1kkk     2 22212 1 4216 1k kk  2 22212 1 416 1k kk  222 1 16116 1 2kk  . 当且仅当2 212 1 4 k k  ,即24k   时取等号. 综上所述, AOB  面积的最大值为 1.

     四、课后自我检测

     1.已知直线 与抛物线 交于 , 两点,则 等于(

     )

     A.

     B.6 C.7 D.8 【解析】方法一:设 为 , 为 ,联立 得 , 1 y x  214x y A BAB4 2A  1 1, x yB  2 2, x y2114y xx y  26 1 0 x x   

      因为 ,则 , 所以

     方法二:

     84sin4sin222  pAB

     故选:D 2.已知直线 y=-x+1 与椭圆 x2a 2 +y 2b 2 =1(a>b>0)相交于 A,B 两点,若椭圆的离心率为22,焦距为 2,则线段 AB 的长是(

     ) A. 2 23

     B. 4 23

      C. 2

     D.2 【解析】选 B 由条件知 c=1,e= ca =22,所以 a= 2,b=1,椭圆方程为 x22 +y2 =1,联立直线方程与椭圆方程可得交点坐标为(0,1), 43 ,-13,所以|AB|= 4 23. 3.已知焦点在 x 轴上的椭圆 C:

     x2a 2 +y2 =1(a>0),过右焦点作垂直于 x 轴的直线交椭圆于 A,B 两点,且 |AB|=1,则该椭圆的离心率为________. 【解析】因为椭圆 x2a 2 +y2 =1(a>0)的焦点在 x 轴上,所以 c=a 2 -1,又过右焦点且垂直于 x 轴的直线为 x=c,将其代入椭圆方程中,得 c2a 2 +y2 =1,则 y=± 1- c2a 2 ,又|AB|=1,所以 21- c2a 2 =1,得c 2a 2 =34 ,所以该椭圆的离心率 e= ca =32. 答案:32 4.已知抛物线2: 4 C y x  的焦点为 F ,过点 F 的直线交抛物线 C 于 A , B 两点, O 为坐标原点,若 AOB 的面积为3 22,则线段 AB 的长是(

     )

     A. 9

     B. 4

     C.92 D. 8

     【解析】方法一:当直线 AB 垂直于 x 轴时,  12 2 1 22AOBS       ,不符合题设; 当直线 AB 不垂直于 x 轴时,设 AB 方程为   1 ( 0) y k x k    ,即 kx y k 0    . 点   0,0 到直线 AB 距离21kdk. 2=6 4 1 1 32 0      1 2 1 26, 1 x x x x         22 2 21 2 1 21 4 1 1 6 4 1 64 8 AB k x x x x           

      联立 21 ,4 ,y k xy x  得  2 2 2 22 4 0 k x k x k     , 设1 1( , ), A x y2) 2( , ) B x y, 则由韦达定理得,21 22(2 4) kx xk   ,21 221kx xk  , 所以由弦长公式得,2 21 2 1 21 ( ) 4 AB k x x x x     22 22(2 4)1 ( ) 4 1kkk     224(1 ) kk , 因为 AOB  的面积为3 22, 所以2221 4 4 3 22 21k kkk  ,所以28 k ,所以92AB  . 故选 C. 方法二:22 3sin2 pSMON,所以32 2sin   ,所以29sin2 pAB 5.若直线 l 交双曲线2 212 6x y  的左,右两支于 A,B 两点,O 为坐标原点,若 0 OA OB   ,则 21OA21OB  (

     )

     A.12 B.13 C.2 D.3 【解析】设直线 OA 的方程为   0 y kx k   ,与2 212 6x y  联立得,222226363xkkyk  ,  222 226 1=3kOA x yk  . 则直线 OB 的方程为1y xk= ( 0 k  ),同理求得 2226 13 1kOBk,   22 222 11 1 13 6 1kk OA OB   . 故选 B. 6.已知抛物线2: C y x  ,直线 : 1 l y kx   ,则“ 0 k  ”是“直线 l 与抛物线 C 有两个不同交点”的(

      )

      A.充分而不必要条件 B.必要而不充分条件 C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件 【解析】∵2, 1 y x y kx   

     ∴  21 kx x   化简可得  2 22 1 1 0 k x k x    

     ∵ 直线 l 与抛物线 C 有两个不同交点 ∴  222 1 4 4 1 0 k k k         ,且 0 k  等价于14k  ,且 0 k  , “ 0 k  ”不能推出“直线 l 与抛物线 C 有两个不同交点”, “直线 l 与 抛物线 C 有两个不同交点”能推导出 0 k 

     ∴ “ 0 k  ”是“直线 l 与抛物线 C 有两个不同交点”的必要不充分条件 故选 B 7.已知双曲线2 22 21x ya b  的右焦点为 F,过 F 做斜率为 2 的直线 l , 直线 l 与双曲线的右支有且只有一个公共点,则双曲线的离心率范围________ 【解析】因为过 F 做斜率为 2 的直线 l ,直线 l 与双曲线的右支有且只有一个公共点,所以 2ba , 所以221 5c bea a   ,又因为 1 e ,所以 [ 5, ) e 

     故答案为:

     [ 5, ) 

     8.已知双曲线2 2: 2 C x y   ,过右焦点的直线交双曲线于 , A B 两点,若 , A B 中点的横坐标为 4,则弦 AB长为(

     )

     A. 3 2

     B. 4 2

     C.6 D. 6 2

     【解析】双曲线2 2: 12 2x yC   ,则24 c ,所以右焦点 (2,0) F , 根据题意易得过 F 的直线斜率存在,设为( 2) y k x  , ( , ), ( , )A A B BA x y B x y

     联立2 2( 2)2y k xx y   ,化简得  2 2 2 21 4 4 2 0 k x k x k      , 所以2 22 24 4 2,1 1A B A Bk kx x x xk k     ,

      因为 , A B 中点横坐标为 4,所以22481A Bkx xk  , 解得22 k ,所以224 2101A Bkx xk  , 则    22 28 4 10 24 4A B A B A Bx x x x x x         , 则   22| | 1 3 24 6 2A BAB k x x       . 故选:D. 9.已知双曲线2 22 21( 0, 0)x ya ba b    的虚轴长为 2 6 ,且离心率为 3 . (1)求双曲线的方程; (2)经过双曲线右焦点2F 作倾斜角为 30° 的直线,直线与双曲线交于不同的两点 , A B ,求 | | AB . 【解析】(1)双曲线2 22 2: 1( 0, 0)x yC a ba b    的虚轴长为 2 6 ,离心率为 3 , ∴36cab解得 3 a  , 6 b  , 3 c , ∴ 双曲线的方程为2 213 6x y  . (2)由(1)知双曲线2 213 6x y  的右焦点为2 (3,0)F ,设经过双曲线右焦点2F 且倾斜角为 30° 的直线的方程为3( 3)3y x   ,1 1( , ) A x y ,2 2( , ) B x y , 由2 213 63( 3)3x yy x  ,得25 6 27 0 x x   ,其中,1 265x x    ,1 2275x x   , 2 21 21 6 27 16 3| | 1 | | 1+ ( ) 4 ( )3 5 5 5AB k x x           . 10.已知椭圆 :

     ,短轴长为 ,离心率为 .直线 与椭圆 交于不同的两点 , . (1)求椭圆 的方程; C 2 22 21 0x ya ba b    2321 1:2 2l y x   CM NC

      (2)若已知点 ,求 的面积. 【答案】(1)

     (2)

     【解析】(1)由题意得 ,解得 ,所以椭圆 的方程为 . (2)方法 1:由 ,消去 x,得 ,判别式 , 设点 , 的坐标分别为 , , 所以 , 所以 的面积

     方法 2:由 ,消去 y,得 ,判别式 , 设点 , 的坐标分别为 , , 所以 , 又因为点 到直线 的距离 , 所以 的面积

     11.已知椭圆  2 22 2: 1 0x yE a ba b    的左焦点为   1,0 F  ,经过点 F 的直线与椭圆相交于 M , N 两点,点 P 为线段 MN 的中点,点 O 为坐标原点.当直线 MN 的斜率为 1 时,直线 OP 的斜率为12 . (1)求椭圆 C 的标准方程; (2)若点 A 为椭圆的左顶点,点 B 为椭圆的右顶点,过 F 的动直线交该椭圆于 C , D 两点,记 ACD  的面积为1S ,BCD  的面积为2S ,求2 1S S  的最大值. (2,0) A AMN 2214xy  742 2 22 232bcaa b c   1 b C2214xy  222 114x yxy   28 4 3 0 y y   24 4 8 ( 3) 112       M N  1 1, x y  2 2, x y1 278 2y y  AMN 1 27(2 1)412y y S     221 12 214y xxy  22 2 3 0 x x   2( 2) 4 2 ( 3) 28        M N  1 1, x y  2 2, x y2 21 1 281 ( ) 1 ( )2 2 2 2MN      2,0 A1 1:2 2l y x  21211 ( )2d AMN 2211 28 721 ( )2 2 4 11 ( )21 1| |2 2S MN d      

      【解析】(1)设  1 1, M x y ,  2 2, N x y ,则点1 2 1 2,2 2x x y yP     ,由条件知, 直线 MN 的斜率为1 21 21y yx x,直线 OP 的斜率为1 21 212y yx x , 而2 21 12 22 22 22 211x ya bx ya b  ,两式作差得,2 2 2 21 2 1 22 20x x y ya b   , 所以    2 2 21 2 1 21 22 2 21 2 1 2 1 212y y y y y y ba x x x x x x        ,即2 22 a b , 又左焦点为   1,0 F  ,所以2 2 2 2 2 22 1 c a b b b b       , 所以椭圆 E 的标准方程为2212xy   . (2)设直线 CD 的方程为 1 x my   ,记 C , D 过标为  1 1, x y ,  2 2, x y , 则1 1 2 1 21 2 12 2S AF y y y y     , 2 1 2 1 21 2 12 2S BF y y y y     , 所以2 1 1 2S S y y    . 联立方程,2 22 21x yx my   ,消去 x ,得  2 22 2 1 0 m y my     , 所以1 2222my ym ,1 2212y ym ,    221 2 1 2 1 2 228 142my y y y y ym    ,令21 t m  ,则 1 t  ,且   22 228 18 8 8212 2122mttmtt    ,当且仅当 1 t  时等号成立, 所以2 1 1 22 S S y y     ,即2 1S S  的最大值为2 .

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