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專(zhuān)題五 解析幾何
[全國(guó)卷3年考情分析]
第一講 小題考法——直線(xiàn)與圓
考點(diǎn)(一) 直線(xiàn)的方程
主要考查直線(xiàn)方程、兩條直線(xiàn)的位置關(guān)系及三個(gè)距離公式的應(yīng)用.
[典例感悟]
[典例] (1)“ab=4”是“直線(xiàn)2x+ay-1=0與直線(xiàn)bx+2y-2=0平行”的( )
A.充要條件 B.充分不必要條件
C.必要不充分條件 D.既不充分也不必要條件
(2)過(guò)直線(xiàn)l1:x-2y+3=0與直線(xiàn)l2:2x+3y-8=0的交點(diǎn),且到點(diǎn)P(0,4)距離為2的直線(xiàn)方程為( )
A.y=2 B.4x-3y+2=0
C.x=2 D.y=2或4x-3y+2=0
[解析] (1)因?yàn)閮芍本€(xiàn)平行,所以22-ab=0,可得ab=4,必要性成立,又當(dāng)a=1,b=4時(shí),滿(mǎn)足ab=4,但是兩直線(xiàn)重合,充分性不成立,故選C.
(2)由得∴l(xiāng)1與l2的交點(diǎn)為(1,2).當(dāng)所求直線(xiàn)斜率不存在,即直線(xiàn)方程為x=1時(shí),顯然不滿(mǎn)足題意.
當(dāng)所求直線(xiàn)斜率存在時(shí),設(shè)該直線(xiàn)方程為y-2=k(x-1),即kx-y+2-k=0,
∵點(diǎn)P(0,4)到直線(xiàn)的距離為2,
∴2=,∴k=0或k=.
∴直線(xiàn)方程為y=2或4x-3y+2=0.
[答案] (1)C (2)D
[方法技巧]
直線(xiàn)方程問(wèn)題的2個(gè)關(guān)注點(diǎn)
(1)求解兩條直線(xiàn)平行的問(wèn)題時(shí),在利用A1B2-A2B1=0建立方程求出參數(shù)的值后,要注意代入檢驗(yàn),排除兩條直線(xiàn)重合的情況.
(2)求直線(xiàn)方程時(shí)應(yīng)根據(jù)條件選擇合適的方程形式,同時(shí)要考慮直線(xiàn)斜率不存在的情況.
[演練沖關(guān)]
1.(2018洛陽(yáng)模擬)已知直線(xiàn)l1:x+my-1=0,l2:nx+y-p=0,則“m+n=0”是“l(fā)1⊥l2”的( )
A.充分不必要條件 B.必要不充分條件
C.充要條件 D.既不充分也不必要條件
解析:選C ①若m+n=0,當(dāng)m=n=0時(shí),直線(xiàn)l1:x-1=0與直線(xiàn)l2:y-p=0互相垂直;當(dāng)m=-n≠0時(shí),直線(xiàn)l1的斜率為-,直線(xiàn)l2的斜率為-n,∵-(-n)=-m=-1,∴l(xiāng)1⊥l2.②當(dāng)l1⊥l2時(shí),若m=0,l1:x-1=0,則n=0,此時(shí)m+n=0;若m≠0,則-(-n)=-1,即-n=m,有m+n=0.故選C.
2.若直線(xiàn)l1:x+ay+6=0與l2:(a-2)x+3y+2a=0平行,則l1與l2間的距離為( )
A. B.
C. D.
解析:選B 由l1∥l2,得(a-2)a=13,且a2a≠36,解得a=-1,所以l1:x-y+6=0,l2:x-y+=0,所以l1與l2間的距離d==.
3.直線(xiàn)x+2y-3=0與直線(xiàn)ax+4y+b=0關(guān)于點(diǎn)A(1,0)對(duì)稱(chēng),則b=________.
解析:因?yàn)閮芍本€(xiàn)關(guān)于點(diǎn)A(1,0)對(duì)稱(chēng),在直線(xiàn)x+2y-3=0上取兩點(diǎn)M(1,1),N(5,-1),M,N關(guān)于點(diǎn)A(1,0)對(duì)稱(chēng)的點(diǎn)分別為M′(1,-1),N′(-3,1),則M′(1,-1),N′(-3,1)都在直線(xiàn)ax+4y+b=0上,即解得a=b=2.
答案:2
考點(diǎn)(二) 圓 的 方 程
主要考查圓的方程的求法,常涉及弦長(zhǎng)公式、直線(xiàn)與圓相切等問(wèn)題.
[典例感悟]
[典例] (1)已知三點(diǎn)A(1,0),B(0,),C(2,),則△ABC外接圓的圓心到原點(diǎn)的距離為( )
A. B.
C. D.
(2)已知圓C的圓心是直線(xiàn)x-y+1=0與x軸的交點(diǎn),且圓C與直線(xiàn)x+y+3=0相切,則圓C的方程為_(kāi)___________________.
[解析] (1)設(shè)圓的一般方程為x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2-4F>0),
∴∴
∴△ABC外接圓的圓心為,故△ABC外接圓的圓心到原點(diǎn)的距離為 =.
(2)易知直線(xiàn)x-y+1=0與x軸的交點(diǎn)為(-1,0),
即圓C的圓心坐標(biāo)為(-1,0).
因?yàn)橹本€(xiàn)x+y+3=0與圓C相切,
所以圓心(-1,0)到直線(xiàn)x+y+3=0的距離等于半徑r,即r==,
所以圓C的方程為(x+1)2+y2=2.
[答案] (1)B (2)(x+1)2+y2=2
[方法技巧]
圓的方程的2種求法
待定系
數(shù)法
①根據(jù)題意,選擇方程形式(標(biāo)準(zhǔn)方程或一般方程);
②根據(jù)條件列出關(guān)于a,b,r或D、E、F的方程組;
③解出a,b,r或D、E、F,代入所選的方程中即可
幾何法
在求圓的方程過(guò)程中,常利用圓的一些性質(zhì)或定理直接求出圓心和半徑,進(jìn)而可寫(xiě)出標(biāo)準(zhǔn)方程.常用的幾何性質(zhì)有:
①圓心在過(guò)切點(diǎn)且與切線(xiàn)垂直的直線(xiàn)上;
②圓心在任一弦的中垂線(xiàn)上;
③兩圓內(nèi)切或外切時(shí),切點(diǎn)與兩圓圓心在一條直線(xiàn)上
[演練沖關(guān)]
1.(2018長(zhǎng)沙模擬)與圓(x-2)2+y2=4關(guān)于直線(xiàn)y=x對(duì)稱(chēng)的圓的方程是( )
A.(x-)2+(y-1)2=4
B.(x-)2+(y-)2=4
C.x2+(y-2)2=4
D.(x-1)2+(y-)2=4
解析:選D 圓與圓關(guān)于直線(xiàn)對(duì)稱(chēng),則圓的半徑相同,只需圓心關(guān)于直線(xiàn)對(duì)稱(chēng)即可.由題意知已知圓的圓心坐標(biāo)為(2,0),半徑為2,設(shè)所求圓的圓心坐標(biāo)為(a,b),
則解得
所以所求圓的圓心坐標(biāo)為(1,),半徑為2.
從而所求圓的方程為(x-1)2+(y-)2=4.
2.(2018廣州模擬)若一個(gè)圓的圓心是拋物線(xiàn)x2=4y的焦點(diǎn),且該圓與直線(xiàn)y=x+3相切,則該圓的標(biāo)準(zhǔn)方程是________________.
解析:拋物線(xiàn)x2=4y的焦點(diǎn)為(0,1),即圓心為(0,1),設(shè)該圓的標(biāo)準(zhǔn)方程是x2+(y-1)2=r2(r>0),因?yàn)樵搱A與直線(xiàn)y=x+3相切,所以r==,故該圓的標(biāo)準(zhǔn)方程是x2+(y-1)2=2.
答案:x2+(y-1)2=2
3.(2018惠州調(diào)研)圓心在直線(xiàn)x-2y=0上的圓C與y軸的正半軸相切,圓C截x軸所得弦的長(zhǎng)為2,則圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程為_(kāi)_______________.
解析:設(shè)圓心坐標(biāo)為(a,b),半徑為r.由已知又圓心(a,b)到y(tǒng)軸、x軸的距離分別為|a|,|b|,所以|a|=r,|b|2+3=r2.綜上,解得a=2,b=1,r=2,所以圓心坐標(biāo)為(2,1),圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程為(x-2)2+(y-1)2=4.
答案:(x-2)2+(y-1)2=4
4.已知a∈R,方程a2x2+(a+2)y2+4x+8y+5a=0表示圓,則圓心坐標(biāo)是________,半徑是________.
解析:由二元二次方程表示圓的條件可得a2=a+2≠0,解得a=2或-1.當(dāng)a=2時(shí),方程為4x2+4y2+4x+8y+10=0,即x2+y2+x+2y+=0,配方得2+(y+1)2=-<0,不表示圓;當(dāng)a=-1時(shí),方程為x2+y2+4x+8y-5=0,配方得(x+2)2+(y+4)2=25,則圓心坐標(biāo)為(-2,-4),半徑是5.
答案:(-2,-4) 5
考點(diǎn)(三) 直線(xiàn)與圓的位置關(guān)系
主要考查直線(xiàn)與圓位置關(guān)系的判斷、根據(jù)直線(xiàn)與圓的位置關(guān)系解決弦長(zhǎng)問(wèn)題、參數(shù)問(wèn)題或與圓有關(guān)的最值范圍問(wèn)題.
[典例感悟]
[典例] (1)(2019屆高三齊魯名校聯(lián)考)已知圓x2-2x+y2-2my+2m-1=0,當(dāng)圓的面積最小時(shí),直線(xiàn)y=x+b與圓相切,則b=( )
A.1 B.1
C. D.
(2)(2018全國(guó)卷Ⅲ)直線(xiàn)x+y+2=0分別與x軸,y軸交于A,B兩點(diǎn),點(diǎn)P在圓(x-2)2+y2=2上,則△ABP面積的取值范圍是( )
A.[2,6] B.[4,8]
C.[,3] D.[2,3]
(3)已知點(diǎn)P(x,y)在圓x2+(y-1)2=1上運(yùn)動(dòng),則的最大值與最小值分別為_(kāi)_______.
[解析] (1)由題意可知,圓x2-2x+y2-2my+2m-1=0化為標(biāo)準(zhǔn)形式為(x-1)2+(y-m)2=m2-2m+2,圓心為(1,m),半徑r=,當(dāng)圓的面積最小時(shí),半徑r=1,此時(shí)m=1,即圓心為(1,1),由直線(xiàn)和圓相切的條件可知=1,解得b=.故選C.
(2)設(shè)圓(x-2)2+y2=2的圓心為C,半徑為r,點(diǎn)P到直線(xiàn)x+y+2=0的距離為d,
則圓心C(2,0),r=,
所以圓心C到直線(xiàn)x+y+2=0的距離為=2,
可得dmax=2+r=3,dmin=2-r=.
由已知條件可得|AB|=2,
所以△ABP面積的最大值為|AB|dmax=6,
△ABP面積的最小值為|AB|dmin=2.
綜上,△ABP面積的取值范圍是[2,6].
(3)設(shè)=k,則k表示點(diǎn)P(x,y)與點(diǎn)A(2,1)連線(xiàn)的斜率.當(dāng)直線(xiàn)PA與圓相切時(shí),k取得最大值與最小值.設(shè)過(guò)(2,1)的直線(xiàn)方程為y-1=k(x-2),即kx-y+1-2k=0.由=1,解得k=.
[答案] (1)C (2)A (3),-
[方法技巧]
1.直線(xiàn)(圓)與圓位置關(guān)系問(wèn)題的求解思路
(1)研究直線(xiàn)與圓的位置關(guān)系主要通過(guò)將圓心到直線(xiàn)的距離同半徑做比較實(shí)現(xiàn),兩圓位置關(guān)系的判斷依據(jù)是兩圓心距離與兩半徑差與和的大小關(guān)系.
(2)直線(xiàn)與圓相切時(shí)利用“切線(xiàn)與過(guò)切點(diǎn)的半徑垂直,圓心到切線(xiàn)的距離等于半徑”建立關(guān)于切線(xiàn)斜率的等式,所以求切線(xiàn)方程時(shí)主要選擇點(diǎn)斜式.過(guò)圓外一點(diǎn)求解切線(xiàn)段長(zhǎng)的問(wèn)題,可先求出圓心到圓外點(diǎn)的距離,再結(jié)合半徑利用勾股定理計(jì)算.
2.與圓有關(guān)最值問(wèn)題的求解策略
處理與圓有關(guān)的最值問(wèn)題時(shí),應(yīng)充分考慮圓的幾何性質(zhì),并根據(jù)代數(shù)式的幾何意義,利用轉(zhuǎn)化思想和數(shù)形結(jié)合思想求解.與圓有關(guān)的最值問(wèn)題,常見(jiàn)類(lèi)型及解題思路如下:
常見(jiàn)類(lèi)型
解題思路
圓的面積最小問(wèn)題
轉(zhuǎn)化為求半徑最小問(wèn)題
圓上的點(diǎn)到圓外的點(diǎn)(直
線(xiàn))的距離的最值
應(yīng)先求圓心到圓外的點(diǎn)(直線(xiàn))的距離,再加上半徑或減去半徑求得最值
μ=型
轉(zhuǎn)化為動(dòng)直線(xiàn)斜率的最值問(wèn)題
t=ax+by型
轉(zhuǎn)化為動(dòng)直線(xiàn)截距的最值問(wèn)題,或用三角代換求解
m=(x-a)2+(y-b)2型
轉(zhuǎn)化為動(dòng)點(diǎn)與定點(diǎn)的距離的平方的最值問(wèn)題
[演練沖關(guān)]
1.(2018寧夏銀川九中模擬)直線(xiàn)l:kx+y+4=0(k∈R)是圓C:x2+y2+4x-4y+6=0的一條對(duì)稱(chēng)軸,過(guò)點(diǎn)A(0,k)作斜率為1的直線(xiàn)m,則直線(xiàn)m被圓C所截得的弦長(zhǎng)為( )
A. B.
C. D.2
解析:選C 圓C:x2+y2+4x-4y+6=0,即(x+2)2+(y-2)2=2,表示以C(-2,2)為圓心,為半徑的圓.由題意可得,直線(xiàn)l:kx+y+4=0經(jīng)過(guò)圓心C(-2,2),所以-2k+2+4=0,解得k=3,所以點(diǎn)A(0,3),故直線(xiàn)m的方程為y=x+3,即x-y+3=0,則圓心C到直線(xiàn)m的距離d==,所以直線(xiàn)m被圓C所截得的弦長(zhǎng)為2 =.故選C.
2.(2018江蘇蘇州二模)已知直線(xiàn)l1:x-2y=0的傾斜角為α,傾斜角為2α的直線(xiàn)l2與圓M:x2+y2+2x-2y+F=0交于A,C兩點(diǎn),其中A(-1,0),B,D在圓M上,且位于直線(xiàn)l2的兩側(cè),則四邊形ABCD的面積的最大值是________.
解析:由題意知,tan α=,則tan 2α==.
直線(xiàn)l2過(guò)點(diǎn)A(-1,0),則l2:y=(x+1),即4x-3y+4=0,
又A是圓M上的點(diǎn),則(-1)2+2(-1)+F=0,得F=1,
圓M的標(biāo)準(zhǔn)方程為(x+1)2+(y-1)2=1,圓心M(-1,1),
其到l2的距離d==.
則|AC|=2=.
因?yàn)锽,D兩點(diǎn)在圓上,且位于直線(xiàn)l2的兩側(cè),則四邊形ABCD的面積可以看成是△ABC和△ACD的面積之和,如圖所示,當(dāng)BD垂直平分AC(即BD為直徑)時(shí),兩三角形的面積之和最大,即四邊形ABCD的面積最大,此時(shí)AC,BD相交于點(diǎn)E,則最大面積S=|AC||BE|+|AC||DE|=|AC||BD|=2=.
答案:
3.(2018廣西桂林中學(xué)5月模擬)已知從圓C:(x+1)2+(y-2)2=2外一點(diǎn)P(x1,y1)向該圓引一條切線(xiàn),切點(diǎn)為M,O為坐標(biāo)原點(diǎn),且有|PM|=|PO|,則當(dāng)|PM|取最小值時(shí)點(diǎn)P的坐標(biāo)為_(kāi)___________.
解析:如圖所示,連接CM,CP.由題意知圓心C(-1,2),半徑r=.因?yàn)閨PM|=|PO|,所以|PO|2+r2=|PC|2,所以x+y+2=(x1+1)2+(y1-2)2,即2x1-4y1+3=0.要使|PM|的值最小,只需|PO|的值最小即可.當(dāng)PO垂直于直線(xiàn)2x-4y+3=0時(shí),即PO所在直線(xiàn)的方程為2x+y=0時(shí),|PM|的值最小,此時(shí)點(diǎn)P為兩直線(xiàn)的交點(diǎn),則解得故當(dāng)|PM|取最小值時(shí)點(diǎn)P的坐標(biāo)為.
答案:
[必備知能自主補(bǔ)缺] 依據(jù)學(xué)情課下看,針對(duì)自身補(bǔ)缺漏;臨近高考再瀏覽,考前溫故熟主干
[主干知識(shí)要記牢]
1.直線(xiàn)方程的五種形式
點(diǎn)斜式
y-y1=k(x-x1)(直線(xiàn)過(guò)點(diǎn)P1(x1,y1),且斜率為k,不能表示y軸和平行于y軸的直線(xiàn))
斜截式
y=kx+b(b為直線(xiàn)在y軸上的截距,且斜率為k,不能表示y軸和平行于y軸的直線(xiàn))
兩點(diǎn)式
=(直線(xiàn)過(guò)點(diǎn)P1(x1,y1),P2(x2,y2),且x1≠x2,y1≠y2,不能表示坐標(biāo)軸和平行于坐標(biāo)軸的直線(xiàn))
截距式
+=1(a,b分別為直線(xiàn)的橫、縱截距,且a≠0,b≠0,不能表示坐標(biāo)軸、平行于坐標(biāo)軸和過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn))
一般式
Ax+By+C=0(其中A,B不同時(shí)為0)
2.點(diǎn)到直線(xiàn)的距離及兩平行直線(xiàn)間的距離
(1)點(diǎn)P(x0,y0)到直線(xiàn)Ax+By+C=0的距離為d=.
(2)兩平行線(xiàn)l1:Ax+By+C1=0,l2:Ax+By+C2=0間的距離為d=.
3.圓的方程
(1)圓的標(biāo)準(zhǔn)方程:(x-a)2+(y-b)2=r2.
(2)圓的一般方程:x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2-4F>0).
(3)圓的直徑式方程:(x-x1)(x-x2)+(y-y1)(y-y2)=0(圓的直徑的兩端點(diǎn)是A(x1,y1),B(x2,y2)).
4.直線(xiàn)與圓位置關(guān)系的判定方法
(1)代數(shù)方法(判斷直線(xiàn)與圓方程聯(lián)立所得方程組的解的情況):Δ>0?相交,Δ<0?相離,Δ=0?相切.
(2)幾何方法(比較圓心到直線(xiàn)的距離與半徑的大小):設(shè)圓心到直線(xiàn)的距離為d,則d
r?相離,d=r?相切.
5.圓與圓的位置關(guān)系
已知兩圓的圓心分別為O1,O2,半徑分別為r1,r2,則
(1)當(dāng)|O1O2|>r1+r2時(shí),兩圓外離;
(2)當(dāng)|O1O2|=r1+r2時(shí),兩圓外切;
(3)當(dāng)|r1-r2|<|O1O2|<r1+r2時(shí),兩圓相交;
(4)當(dāng)|O1O2|=|r1-r2|時(shí),兩圓內(nèi)切;
(5)當(dāng)0≤|O1O2|<|r1-r2|時(shí),兩圓內(nèi)含.
[二級(jí)結(jié)論要用好]
1.直線(xiàn)l1:A1x+B1y+C1=0與直線(xiàn)l2:A2x+B2y+C2=0的位置關(guān)系
(1)平行?A1B2-A2B1=0且B1C2-B2C1≠0;
(2)重合?A1B2-A2B1=0且B1C2-B2C1=0;
(3)相交?A1B2-A2B1≠0;
(4)垂直?A1A2+B1B2=0.
[針對(duì)練1] 若直線(xiàn)l1:mx+y+8=0與l2:4x+(m-5)y+2m=0垂直,則m=________.
解析:∵l1⊥l2,∴4m+(m-5)=0,∴m=1.
答案:1
2.若點(diǎn)P(x0,y0)在圓x2+y2=r2上,則圓過(guò)該點(diǎn)的切線(xiàn)方程為:x0x+y0y=r2.
[針對(duì)練2] 過(guò)點(diǎn)(1,)且與圓x2+y2=4相切的直線(xiàn)l的方程為_(kāi)___________.
解析:∵點(diǎn)(1,)在圓x2+y2=4上,
∴切線(xiàn)方程為x+y=4,即x+y-4=0.
答案:x+y-4=0
[易錯(cuò)易混要明了]
1.易忽視直線(xiàn)方程幾種形式的限制條件,如根據(jù)直線(xiàn)在兩坐標(biāo)軸上的截距相等設(shè)方程時(shí),未討論截距為0的情況,直接設(shè)為+=1;再如,未討論斜率不存在的情況直接將過(guò)定點(diǎn)P(x0,y0)的直線(xiàn)設(shè)為y-y0=k(x-x0)等.
[針對(duì)練3] 已知直線(xiàn)過(guò)點(diǎn)P(1,5),且在兩坐標(biāo)軸上的截距相等,則此直線(xiàn)的方程為_(kāi)_________________.
解析:當(dāng)截距為0時(shí),直線(xiàn)方程為5x-y=0;
當(dāng)截距不為0時(shí),設(shè)直線(xiàn)方程為+=1,代入P(1,5),得a=6,
∴直線(xiàn)方程為x+y-6=0.
答案:5x-y=0或x+y-6=0
2.討論兩條直線(xiàn)的位置關(guān)系時(shí),易忽視系數(shù)等于零時(shí)的討論導(dǎo)致漏解,如兩條直線(xiàn)垂直,若一條直線(xiàn)的斜率不存在,則另一條直線(xiàn)斜率為0.如果利用直線(xiàn)l1:A1x+B1y+C1=0與l2:A2x+B2y+C2=0垂直的充要條件A1A2+B1B2=0,就可以避免討論.
[針對(duì)練4] 已知直線(xiàn)l1:(t+2)x+(1-t)y=1與l2:(t-1)x+(2t+3)y+2=0互相垂直,則t的值為_(kāi)_______.
解析:∵l1⊥l2,∴(t+2)(t-1)+(1-t)(2t+3)=0,解得t=1或t=-1.
答案:-1或1
3.求解兩條平行線(xiàn)之間的距離時(shí),易忽視兩直線(xiàn)系數(shù)不相等,而直接代入公式,導(dǎo)致錯(cuò)解.
[針對(duì)練5] 兩平行直線(xiàn)3x+4y-5=0與6x+8y+5=0間的距離為_(kāi)_______.
解析:把直線(xiàn)6x+8y+5=0化為3x+4y+=0,故兩平行線(xiàn)間的距離d==.
答案:
4.易誤認(rèn)為兩圓相切即為兩圓外切,忽視兩圓內(nèi)切的情況導(dǎo)致漏解.
[針對(duì)練6] 已知兩圓x2+y2-2x-6y-1=0,x2+y2-10x-12y+m=0相切,則m=________.
解析:由x2+y2-2x-6y-1=0,得(x-1)2+(y-3)2=11,由x2+y2-10x-12y+m=0,得(x-5)2+(y-6)2=61-m.當(dāng)兩圓外切時(shí),有=+,解得m=25+10;當(dāng)兩圓內(nèi)切時(shí),有=,解得m=25-10.
答案:2510
A級(jí)——12+4提速練
一、選擇題
1.已知直線(xiàn)l1:x+2ay-1=0,l2:(a+1)x-ay=0,若l1∥l2,則實(shí)數(shù)a的值為( )
A.- B.0
C.-或0 D.2
解析:選C 由l1∥l2得1(-a)=2a(a+1),即2a2+3a=0,解得a=0或a=-.經(jīng)檢驗(yàn),當(dāng)a=0或a=-時(shí)均有l(wèi)1∥l2,故選C.
2.(2018貴陽(yáng)模擬)經(jīng)過(guò)三點(diǎn)A(-1,0),B(3,0),C(1,2)的圓的面積S=( )
A.π B.2π
C.3π D.4π
解析:選D 法一:設(shè)圓的方程為x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2-4F>0),將A(-1,0),B(3,0),C(1,2)的坐標(biāo)代入圓的方程可得解得D=-2,E=0,F(xiàn)=-3,所以圓的方程為x2+y2-2x-3=0,即(x-1)2+y2=4,所以圓的半徑r=2,所以S=4π.故選D.
法二:根據(jù)A,B兩點(diǎn)的坐標(biāo)特征可知圓心在直線(xiàn)x=1上,設(shè)圓心坐標(biāo)為(1,a),則r==|a-2|,所以a=0,r=2,所以S=4π,故選D.
3.已知圓(x-1)2+y2=1被直線(xiàn)x-y=0分成兩段圓弧,則較短弧長(zhǎng)與較長(zhǎng)弧長(zhǎng)之比為( )
A.1∶2 B.1∶3
C.1∶4 D.1∶5
解析:選A (x-1)2+y2=1的圓心為(1,0),半徑為1.圓心到直線(xiàn)的距離d==,所以較短弧所對(duì)的圓心角為,較長(zhǎng)弧所對(duì)的圓心角為,故兩弧長(zhǎng)之比為1∶2,故選A.
4.(2018山東臨沂模擬)已知直線(xiàn)3x+ay=0(a>0)被圓(x-2)2+y2=4所截得的弦長(zhǎng)為2,則a的值為( )
A. B.
C.2 D.2
解析:選B 由已知條件可知,圓的半徑為2,又直線(xiàn)被圓所截得的弦長(zhǎng)為2,故圓心到直線(xiàn)的距離為,即=,得a=.
5.(2018鄭州模擬)已知圓(x-a)2+y2=1與直線(xiàn)y=x相切于第三象限,則a的值是( )
A. B.-
C. D.-2
解析:選B 依題意得,圓心(a,0)到直線(xiàn)x-y=0的距離等于半徑,即有=1,|a|=.又切點(diǎn)位于第三象限,結(jié)合圖形(圖略)可知,a=-,故選B.
6.(2018山東濟(jì)寧模擬)已知圓C過(guò)點(diǎn)A(2,4),B(4,2),且圓心C在直線(xiàn)x+y=4上,若直線(xiàn)x+2y-t=0與圓C相切,則t的值為( )
A.-62 B.62
C.26 D.64
解析:選B 因?yàn)閳AC過(guò)點(diǎn)A(2,4),B(4,2),所以圓心C在線(xiàn)段AB的垂直平分線(xiàn)y=x上,又圓心C在直線(xiàn)x+y=4上,聯(lián)立解得x=y(tǒng)=2,即圓心C(2,2),圓C的半徑r==2.又直線(xiàn)x+2y-t=0與圓C相切,所以=2,解得t=62.
7.若過(guò)點(diǎn)A(1,0)的直線(xiàn)l與圓C:x2+y2-6x-8y+21=0相交于P,Q兩點(diǎn),線(xiàn)段PQ的中點(diǎn)為M,l與直線(xiàn)x+2y+2=0的交點(diǎn)為N,則|AM||AN|的值為( )
A.5 B.6
C.7 D.8
解析:選B 圓C的方程化成標(biāo)準(zhǔn)方程可得(x-3)2+(y-4)2=4,故圓心C(3,4),半徑為2,則可設(shè)直線(xiàn)l的方程為kx-y-k=0(k≠0),由得N,又直線(xiàn)CM與l垂直,得直線(xiàn)CM的方程為y-4=-(x-3).
由
得M,
則|AM||AN|===6.故選B.
8.(2019屆高三湘東五校聯(lián)考)圓(x-3)2+(y-3)2=9上到直線(xiàn)3x+4y-11=0的距離等于2的點(diǎn)有( )
A.1個(gè) B.2個(gè)
C.3個(gè) D.4個(gè)
解析:選B 圓(x-3)2+(y-3)2=9的圓心為(3,3),半徑為3,圓心到直線(xiàn)3x+4y-11=0的距離d==2,∴圓上到直線(xiàn)3x+4y-11=0的距離為2的點(diǎn)有2個(gè).故選B.
9.圓x2+y2=1上的點(diǎn)到直線(xiàn)3x+4y-25=0的距離的最小值為( )
A.4 B.3
C.5 D.6
解析:選A 易知圓x2+y2=1的圓心坐標(biāo)為(0,0),半徑為1,圓心到直線(xiàn)3x+4y-25=0的距離d==5,所以圓x2+y2=1上的點(diǎn)到直線(xiàn)3x+4y-25=0的距離的最小值為5-1=4.
10.(2019屆高三西安八校聯(lián)考)若過(guò)點(diǎn)A(3,0)的直線(xiàn)l與曲線(xiàn)(x-1)2+y2=1有公共點(diǎn),則直線(xiàn)l斜率的取值范圍為( )
A.(-,) B.[-, ]
C. D.
解析:選D 數(shù)形結(jié)合可知,直線(xiàn)l的斜率存在,設(shè)直線(xiàn)l的方程為y=k(x-3),則圓心(1,0)到直線(xiàn)y=k(x-3)的距離應(yīng)小于等于半徑1,即≤1,解得-≤k≤,故選D.
11.在平面直角坐標(biāo)系xOy中,已知A(-1,0),B(0,1),則滿(mǎn)足|PA|2-|PB|2=4且在圓x2+y2=4上的點(diǎn)P的個(gè)數(shù)為( )
A.0 B.1
C.2 D.3
解析:選C 設(shè)P(x,y),則由|PA|2-|PB|2=4,得(x+1)2+y2-x2-(y-1)2=4,所以x+y-2=0.求滿(mǎn)足條件的點(diǎn)P的個(gè)數(shù)即為求直線(xiàn)與圓的交點(diǎn)個(gè)數(shù),圓心到直線(xiàn)的距離d==<2=r,所以直線(xiàn)與圓相交,交點(diǎn)個(gè)數(shù)為2.故滿(mǎn)足條件的點(diǎn)P有2個(gè).
12.在平面直角坐標(biāo)系xOy中,已知點(diǎn)A(0,-2),點(diǎn)B(1,-1),P為圓x2+y2=2上一動(dòng)點(diǎn),則的最大值是( )
A.1 B.3
C.2 D.
解析:選C 設(shè)動(dòng)點(diǎn)P(x,y),令=t(t>0),則=t2,整理得,(1-t2)x2+(1-t2)y2-2x+(2-4t2)y+2-4t2=0,(*)
易知當(dāng)1-t2≠0時(shí),(*)式表示一個(gè)圓,且動(dòng)點(diǎn)P在該圓上,
又點(diǎn)P在圓x2+y2=2上,所以點(diǎn)P為兩圓的公共點(diǎn),兩圓方程相減得兩圓公共弦所在直線(xiàn)l的方程為x-(1-2t2)y-2+3t2=0,
所以圓心(0,0)到直線(xiàn)l的距離d=≤,解得0,解得k>1或k<-1,又k∈[-,],所以-≤k<-1或10,n>0,若直線(xiàn)(m+1)x+(n+1)y-2=0與圓(x-1)2+(y-1)2=1相切,則m+n的取值范圍是____________.
解析:因?yàn)閙>0,n>0,直線(xiàn)(m+1)x+(n+1)y-2=0與圓(x-1)2+(y-1)2=1相切,所以圓心C(1,1)到直線(xiàn)的距離d==1,即|m+n|=,兩邊平方并整理得m+n+1=mn≤2,即(m+n)2-4(m+n)-4≥0,解得m+n≥2+2,所以m+n的取值范圍為[2+2,+∞).
答案:[2+2,+∞)第二講 小題考法——圓錐曲線(xiàn)的方程與性質(zhì)
考點(diǎn)(一)
圓錐曲線(xiàn)的定義與標(biāo)準(zhǔn)方程
主要考查圓錐曲線(xiàn)的定義及其應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)方程的求法.
[典例感悟]
[典例] (1)(2017全國(guó)卷Ⅲ)已知雙曲線(xiàn)C:-=1(a>0,b>0)的一條漸近線(xiàn)方程為y=x,且與橢圓+=1有公共焦點(diǎn),則C的方程為( )
A.-=1 B.-=1
C.-=1 D.-=1
(2)(2018重慶模擬)已知點(diǎn)F是拋物線(xiàn)y2=4x的焦點(diǎn),P是該拋物線(xiàn)上任意一點(diǎn),M(5,3),則|PF|+|PM|的最小值是( )
A.6 B.5
C.4 D.3
(3)(2018湖北十堰十三中質(zhì)檢)一個(gè)橢圓的中心在原點(diǎn),焦點(diǎn)F1,F(xiàn)2在x軸上,P(2,)是橢圓上一點(diǎn),且|PF1|,|F1F2|,|PF2|成等差數(shù)列,則橢圓的方程為( )
A.+=1 B.+=1
C.+=1 D.+=1
[解析] (1)根據(jù)雙曲線(xiàn)C的漸近線(xiàn)方程為y=x,可知=.①
又橢圓+=1的焦點(diǎn)坐標(biāo)為(3,0)和(-3,0),
所以a2+b2=9.②
根據(jù)①②可知a2=4,b2=5,
所以C的方程為-=1.
(2)由題意知,拋物線(xiàn)的準(zhǔn)線(xiàn)l的方程為x=-1,過(guò)點(diǎn)P作PE⊥l于點(diǎn)E,由拋物線(xiàn)的定義,得|PE|=|PF|,易知當(dāng)P,E,M三點(diǎn)在同一條直線(xiàn)上時(shí),|PF|+|PM|取得最小值,即(|PF|+|PM|)min=5-(-1)=6,故選A.
(3)設(shè)橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為+=1(a>b>0),由點(diǎn)P(2,)在橢圓上,知+=1.又|PF1|,|F1F2|,|PF2|成等差數(shù)列,則|PF1|+|PF2|=2|F1F2|,即2a=22c,則=.又c2=a2-b2,聯(lián)立得a2=8,b2=6,故橢圓的方程為+=1.
[答案] (1)B (2)A (3)A
[方法技巧]
求解圓錐曲線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)方程的思路方法
(1)定型,即確定圓錐曲線(xiàn)的類(lèi)型、焦點(diǎn)位置,從而設(shè)出標(biāo)準(zhǔn)方程.
(2)計(jì)算,即利用待定系數(shù)法求出方程中的a2,b2或p.另外,當(dāng)焦點(diǎn)位置無(wú)法確定時(shí),拋物線(xiàn)常設(shè)為y2=2px或x2=2py(p≠0),橢圓常設(shè)為mx2+ny2=1(m>0,n>0),雙曲線(xiàn)常設(shè)為mx2-ny2=1(mn>0).
[演練沖關(guān)]
1.(2018合肥一模)如圖,橢圓+=1(a>0)的左、右焦點(diǎn)分別為F1,F(xiàn)2,過(guò)F1的直線(xiàn)交橢圓于M,N兩點(diǎn),交y軸于點(diǎn)H.若F1,H是線(xiàn)段MN的三等分點(diǎn),則△F2MN的周長(zhǎng)為( )
A.20 B.10
C.2 D.4
解析:選D 由F1,H是線(xiàn)段MN的三等分點(diǎn),得H是F1N的中點(diǎn),又F1(-c,0),∴點(diǎn)N的橫坐標(biāo)為c,聯(lián)立方程,得得N,∴H,
M.把點(diǎn)M的坐標(biāo)代入橢圓方程得+=1,化簡(jiǎn)得c2=,又c2=a2-4,∴=a2-4,解得a2=5,∴a=.由橢圓的定義知|NF2|+|NF1|=|MF2|+|MF1|=2a,∴△F2MN的周長(zhǎng)為|NF2|+|MF2|+|MN|=|NF2|+|MF2|+|NF1|+|MF1|=4a=4,故選D.
2.(2018河北五個(gè)一名校聯(lián)考)如果點(diǎn)P1,P2,P3,…,P10是拋物線(xiàn)y2=2x上的點(diǎn),它們的橫坐標(biāo)依次為x1,x2,x3,…,x10,F(xiàn)是拋物線(xiàn)的焦點(diǎn),若x1+x2+x3+…+x10=5,則|P1F|+|P2F|+|P3F|+…+|P10F|=________.
解析:由拋物線(xiàn)的定義可知,拋物線(xiàn)y2=2px(p>0)上的點(diǎn)P(x0,y0)到焦點(diǎn)F的距離|PF|=x0+,在y2=2x中,p=1,所以|P1F|+|P2F|+…+|P10F|=x1+x2+…+x10+5p=10.
答案:10
3.如圖,F(xiàn)1,F(xiàn)2是雙曲線(xiàn)-=1(a>0)的左、右焦點(diǎn),過(guò)F1的直線(xiàn)l與雙曲線(xiàn)交于點(diǎn)A,B,若△ABF2為等邊三角形,則雙曲線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)方程為_(kāi)_______________,△BF1F2的面積為_(kāi)_______.
解析:由|AF1|-|AF2|=|BF1|=2a,|BF2|-|BF1|=2a,得|BF2|=4a,在△AF1F2中,|AF1|=6a,|AF2|=4a,
|F1F2|=2c,∠F1AF2=60,由余弦定理得4c2=36a2+16a2-26a4a,化簡(jiǎn)得c=a,由a2+b2=c2得,a2+24=7a2,解得a=2,則雙曲線(xiàn)的方程為-=1,△BF1F2的面積為|BF1||BF2|sin∠F1BF2=2a4a=8.
答案:-=1 8
考點(diǎn)(二)
圓錐曲線(xiàn)的幾何性質(zhì)
主要考查橢圓、雙曲線(xiàn)的離心率的計(jì)算、雙曲線(xiàn)漸近線(xiàn)的應(yīng)用以及拋物線(xiàn) 的有關(guān)性質(zhì).
[典例感悟]
[典例] (1)(2018全國(guó)卷Ⅱ)雙曲線(xiàn)-=1(a>0,b>0)的離心率為,則其漸近線(xiàn)方程為( )
A.y=x B.y=x
C.y=x D.y=x
(2)(2018全國(guó)卷Ⅱ)已知F1,F(xiàn)2是橢圓C:+=1(a>b>0)的左、右焦點(diǎn),A是C的左頂點(diǎn),點(diǎn)P在過(guò)A且斜率為的直線(xiàn)上,△PF1F2為等腰三角形,∠F1F2P=120,則C的離心率為( )
A. B.
C. D.
(3)(2018全國(guó)卷Ⅲ)已知點(diǎn)M(-1,1)和拋物線(xiàn)C:y2=4x,過(guò)C的焦點(diǎn)且斜率為k的直線(xiàn)與C交于A,B兩點(diǎn).若∠AMB=90,則k=________.
[解析] (1)∵e===,
∴a2+b2=3a2,∴b=a.
∴漸近線(xiàn)方程為y=x.
(2)如圖,作PB⊥x軸于點(diǎn)B.由題意可設(shè)|F1F2|=|PF2|=2,則c=1.
由∠F1F2P=120,可得|PB|=,|BF2|=1,
故|AB|=a+1+1=a+2,tan ∠PAB===,解得a=4,
所以e==.
(3)法一:設(shè)點(diǎn)A(x1,y1),B(x2,y2),
則∴y-y=4(x1-x2),
∴k==.
設(shè)AB中點(diǎn)M′(x0,y0),拋物線(xiàn)的焦點(diǎn)為F,分別過(guò)點(diǎn)A,B作準(zhǔn)線(xiàn)x=-1的垂線(xiàn),垂足為A′,B′,
則|MM′|=|AB|=(|AF|+|BF|)
=(|AA′|+|BB′|).
∵M(jìn)′(x0,y0)為AB中點(diǎn),
∴M為A′B′的中點(diǎn),
∴MM′平行于x軸,
∴y1+y2=2,∴k=2.
法二:由題意知,拋物線(xiàn)的焦點(diǎn)坐標(biāo)為F(1,0),
設(shè)直線(xiàn)方程為y=k(x-1),
直線(xiàn)方程與y2=4x聯(lián)立,消去y,
得k2x2-(2k2+4)x+k2=0.設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),
則x1x2=1,x1+x2=.
由M(-1,1),得=(-1-x1,1-y1),
=(-1-x2,1-y2).
由∠AMB=90,得=0,
∴(x1+1)(x2+1)+(y1-1)(y2-1)=0,
∴x1x2+(x1+x2)+1+y1y2-(y1+y2)+1=0.
又y1y2=k(x1-1)k(x2-1)=k2[x1x2-(x1+x2)+1],y1+y2=k(x1+x2-2),
∴1++1+k2-k+1=0,
整理得-+1=0,解得k=2.
[答案] (1)A (2)D (3)2
[方法技巧]
1.橢圓、雙曲線(xiàn)離心率(離心率范圍)的求法
求橢圓、雙曲線(xiàn)的離心率或離心率的范圍,關(guān)鍵是根據(jù)已知條件確定a,b,c的等量關(guān)系或不等關(guān)系,然后把b用a,c代換,求的值.
2.雙曲線(xiàn)的漸近線(xiàn)的求法及用法
(1)求法:把雙曲線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)方程等號(hào)右邊的1改為零,分解因式可得.
(2)用法:①可得或的值;②利用漸近線(xiàn)方程設(shè)所求雙曲線(xiàn)的方程.
3.拋物線(xiàn)幾何性質(zhì)問(wèn)題求解策略
涉及拋物線(xiàn)幾何性質(zhì)的問(wèn)題常結(jié)合圖形思考,通過(guò)圖形可以直觀地看出拋物線(xiàn)頂點(diǎn)、對(duì)稱(chēng)軸、開(kāi)口方向等幾何特征,體現(xiàn)了數(shù)形結(jié)合思想解題的直觀性,還要注意拋物線(xiàn)定義的轉(zhuǎn)化應(yīng)用.
[演練沖關(guān)]
1.(2018長(zhǎng)郡中學(xué)模擬)已知F為雙曲線(xiàn)C:-=1(a>0,b>0)的一個(gè)焦點(diǎn),其關(guān)于雙曲線(xiàn)C的一條漸近線(xiàn)的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)在另一條漸近線(xiàn)上,則雙曲線(xiàn)C的離心率為( )
A. B.
C.2 D.
解析:選C 依題意,設(shè)雙曲線(xiàn)的漸近線(xiàn)y=x的傾斜角為θ,則由雙曲線(xiàn)的對(duì)稱(chēng)性得3θ=π,θ=,=tan=,雙曲線(xiàn)C的離心率e= =2,選C.
2.(2018福州四校聯(lián)考)已知拋物線(xiàn)C的頂點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),對(duì)稱(chēng)軸為坐標(biāo)軸,直線(xiàn)l過(guò)拋物線(xiàn)C的焦點(diǎn)F,且與拋物線(xiàn)的對(duì)稱(chēng)軸垂直,l與C交于A,B兩點(diǎn),且|AB|=8,
M為拋物線(xiàn)C的準(zhǔn)線(xiàn)上一點(diǎn),則△ABM的面積為( )
A.16 B.18
C.24 D.32
解析:選A 不妨設(shè)拋物線(xiàn)C:y2=2px(p>0),如圖,因?yàn)橹本€(xiàn)l過(guò)拋物線(xiàn)C的焦點(diǎn),且與拋物線(xiàn)的對(duì)稱(chēng)軸垂直,所以線(xiàn)段AB為通徑,所以2p=8,p=4,又M為拋物線(xiàn)C的準(zhǔn)線(xiàn)上一點(diǎn),所以點(diǎn)M到直線(xiàn)AB的距離即焦點(diǎn)到準(zhǔn)線(xiàn)的距離,為4,所以△ABM的面積為84=16,故選A.
3.(2018福州模擬)過(guò)橢圓C:+=1(a>b>0)的右焦點(diǎn)作x軸的垂線(xiàn),交C于A,B兩點(diǎn),直線(xiàn)l過(guò)C的左焦點(diǎn)和上頂點(diǎn).若以AB為直徑的圓與l存在公共點(diǎn),則C的離心率的取值范圍是( )
A. B.
C. D.
解析:選A 由題設(shè)知,直線(xiàn)l:+=1,即bx-cy+bc=0,以AB為直徑的圓的圓心為(c,0),根據(jù)題意,將x=c代入橢圓C的方程,得y=,即圓的半徑r=.又圓與直線(xiàn)l有公共點(diǎn),所以≤,化簡(jiǎn)得2c≤b,平方整理得a2≥5c2,所以e=≤.又00,b>0)的左焦點(diǎn)F(-c,0)作圓x2+y2=a2的切線(xiàn),切點(diǎn)為E,延長(zhǎng)FE交拋物線(xiàn)y2=4cx于點(diǎn)P,若E為線(xiàn)段FP的中點(diǎn),則雙曲線(xiàn)的離心率為( )
A. B.
C.+1 D.
(2)(2018洛陽(yáng)模擬)已知F是拋物線(xiàn)C1:y2=2px(p>0)的焦點(diǎn),曲線(xiàn)C2是以F為圓心,為半徑的圓,直線(xiàn)4x-3y-2p=0與曲線(xiàn)C1,C2從上到下依次相交于點(diǎn)A,B,C,D,則=( )
A.16 B.4
C. D.
(3)(2018南寧模擬)已知橢圓+=1(a>b>0)的一條弦所在的直線(xiàn)方程是x-y+5=0,弦的中點(diǎn)坐標(biāo)是M(-4,1),則橢圓的離心率是( )
A. B.
C. D.
[解析] (1)拋物線(xiàn)y2=4cx的焦點(diǎn)F1(c,0),準(zhǔn)線(xiàn)l:x=-c,連接PF1和EO(O為坐標(biāo)原點(diǎn)),如圖,則|PF1|=2|EO|=2a,所以點(diǎn)P到準(zhǔn)線(xiàn)l:x=-c的距離等于2a,所以點(diǎn)P的橫坐標(biāo)為2a-c,由點(diǎn)P在拋物線(xiàn)y2=4cx上,得P(2a-c,2).連接OP,則|OP|=|OF|=c,所以(2a-c)2+[2]2=c2,解得e==,故選D.
(2)因?yàn)橹本€(xiàn)4x-3y-2p=0過(guò)C1的焦點(diǎn)F(C2的圓心),
故|BF|=|CF|=,
所以=.
由拋物線(xiàn)的定義得|AF|-=xA,|DF|-=xD.
由整理得8x2-17px+2p2=0,即(8x-p)(x-2p)=0,可得xA=2p,xD=,故===16.故選A.
(3)設(shè)直線(xiàn)x-y+5=0與橢圓+=1相交于A(x1,y1),B(x2,y2)兩點(diǎn),因?yàn)锳B的中點(diǎn)M(-4,1),所以x1+x2=-8,y1+y2=2.易知直線(xiàn)AB的斜率k==1.由兩式相減得,+=0,所以=-,所以=,于是橢圓的離心率e===,故選C.
[答案] (1)D (2)A (3)C
[方法技巧]
處理圓錐曲線(xiàn)與圓相結(jié)合問(wèn)題的注意點(diǎn)
(1)注意圓心、半徑和平面幾何知識(shí)的應(yīng)用,如直徑所對(duì)的圓周角為直角,構(gòu)成了垂直關(guān)系;弦心距、半徑、弦長(zhǎng)的一半構(gòu)成直角三角形等.
(2)注意圓與特殊線(xiàn)的位置關(guān)系,如圓的直徑與橢圓長(zhǎng)軸(短軸),與雙曲線(xiàn)的實(shí)軸(虛軸)的關(guān)系;圓與過(guò)定點(diǎn)的直線(xiàn)、雙曲線(xiàn)的漸近線(xiàn)、拋物線(xiàn)的準(zhǔn)線(xiàn)的位置關(guān)系等.
[演練沖關(guān)]
1.已知橢圓的短軸長(zhǎng)為8,點(diǎn)F1,F(xiàn)2為其兩個(gè)焦點(diǎn),點(diǎn)P為橢圓上任意一點(diǎn),△PF1F2的內(nèi)切圓面積的最大值為,則橢圓的離心率為( )
A. B.
C. D.
解析:選C 不妨設(shè)橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為+=1(a>b>0),則2b=8,即b=4,設(shè)△PF1F2內(nèi)切圓的半徑為r,則有S△PF1F2=(2a+2c)r=2c|yP|,即r=,當(dāng)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)到橢圓短軸的端點(diǎn)時(shí),r有最大值,此時(shí)|yP|=b,于是有=,即3a=5c,故橢圓的離心率e==.
2.(2018全國(guó)卷Ⅲ)設(shè)F1,F(xiàn)2是雙曲線(xiàn)C:-=1(a>0,b>0)的左、右焦點(diǎn),O是坐標(biāo)原點(diǎn).過(guò)F2作C的一條漸近線(xiàn)的垂線(xiàn),垂足為P.若|PF1|=|OP|,則C的離心率為( )
A. B.2
C. D.
解析:選C 法一:不妨設(shè)一條漸近線(xiàn)的方程為y=x,
則F2到y(tǒng)=x的距離d==b.
在Rt△F2PO中,|F2O|=c,
所以|PO|=a,所以|PF1|=a,
又|F1O|=c,所以在△F1PO與Rt△F2PO中,
根據(jù)余弦定理得
cos∠POF1==-cos∠POF2=-,
即3a2+c2-(a)2=0,得3a2=c2,所以e==.
法二:如圖,過(guò)點(diǎn)F1向OP的反向延長(zhǎng)線(xiàn)作垂線(xiàn),垂足為P′,連接P′F2,由題意可知,四邊形PF1P′F2為平行四邊形,且△PP′F2是直角三角形.因?yàn)閨F2P|=b,|F2O|=c,所以|OP|=a.
又|PF1|=a=|F2P′|,|PP′|=2a,
所以|F2P|=a=b,所以c==a,
所以e==.
3.(2018貴陽(yáng)模擬)過(guò)拋物線(xiàn)y2=2px(p>0)的焦點(diǎn)F,且傾斜角為60的直線(xiàn)交拋物線(xiàn)于A,B兩點(diǎn),若|AF|>|BF|,且|AF|=2,則p=________.
解析:過(guò)點(diǎn)A,B向拋物線(xiàn)的準(zhǔn)線(xiàn)x=-作垂線(xiàn),垂足分別為C,D,過(guò)點(diǎn)B向AC作垂線(xiàn),垂足為E,∵A,B兩點(diǎn)在拋物線(xiàn)上,∴|AC|=|AF|,|BD|=|BF|.
∵BE⊥AC,∴|AE|=|AF|-|BF|,
∵直線(xiàn)AB的傾斜角為60,∴在Rt△ABE中,2|AE|=|AB|=|AF|+|BF|,
即2(|AF|-|BF|)=|AF|+|BF|,∴|AF|=3|BF|.
∵|AF|=2,∴|BF|=,∴|AB|=|AF|+|BF|=.
設(shè)直線(xiàn)AB的方程為y=,代入y2=2px,得3x2-5px+=0,設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),∴x1+x2=p,∵|AB|=x1+x2+p=,∴p=1.
答案:1
[必備知能自主補(bǔ)缺] 依據(jù)學(xué)情課下看,針對(duì)自身補(bǔ)缺漏;臨近高考再瀏覽,考前溫故熟主干
[主干知識(shí)要記牢]
圓錐曲線(xiàn)的定義、標(biāo)準(zhǔn)方程和性質(zhì)
名稱(chēng)
橢圓
雙曲線(xiàn)
拋物線(xiàn)
定義
|PF1|+|PF2|=2a(2a>|F1F2|)
||PF1|-|PF2||=2a(2a<|F1F2|)
|PF|=|PM|,點(diǎn)F不在直線(xiàn)l上,PM⊥l于M
標(biāo)準(zhǔn)方程
+=1(a>b>0)
-=1(a>0,b>0)
y2=2px(p>0)
圖形
幾何性質(zhì)
軸
長(zhǎng)軸長(zhǎng)2a,短軸長(zhǎng)2b
實(shí)軸長(zhǎng)2a,虛軸長(zhǎng)2b
離心率
e== (01)
e=1
漸近線(xiàn)
y=x
[二級(jí)結(jié)論要用好]
1.橢圓焦點(diǎn)三角形的3個(gè)結(jié)論
設(shè)橢圓方程是+=1(a>b>0),焦點(diǎn)F1(-c,0),F(xiàn)2(c,0),點(diǎn)P的坐標(biāo)是(x0,y0).
(1)三角形的三個(gè)邊長(zhǎng)是|PF1|=a+ex0,|PF2|=a-ex0,|F1F2|=2c,e為橢圓的離心率.
(2)如果△PF1F2中∠F1PF2=α,則這個(gè)三角形的面積S△PF1F2=c|y0|=b2tan .
(3)橢圓的離心率e=.
2.雙曲線(xiàn)焦點(diǎn)三角形的2個(gè)結(jié)論
P(x0,y0)為雙曲線(xiàn)-=1(a>0,b>0)上的點(diǎn),△PF1F2為焦點(diǎn)三角形.
(1)面積公式
S=c|y0|=r1r2sin θ=(其中|PF1|=r1,|PF2|=r2,∠F1PF2=θ).
(2)焦半徑
若P在右支上,|PF1|=ex0+a,|PF2|=ex0-a;若P在左支上,|PF1|=-ex0-a,|PF2|=-ex0+a.
3.拋物線(xiàn)y2=2px(p>0)焦點(diǎn)弦AB的4個(gè)結(jié)論
(1)xAxB=;
(2)yAyB=-p2;
(3)|AB|=(α是直線(xiàn)AB的傾斜角);
(4)|AB|=xA+xB+p.
4.圓錐曲線(xiàn)的通徑
(1)橢圓通徑長(zhǎng)為;
(2)雙曲線(xiàn)通徑長(zhǎng)為;
(3)拋物線(xiàn)通徑長(zhǎng)為2p.
5.圓錐曲線(xiàn)中的最值
(1)橢圓上兩點(diǎn)間的最大距離為2a(長(zhǎng)軸長(zhǎng)).
(2)雙曲線(xiàn)上兩點(diǎn)間的最小距離為2a(實(shí)軸長(zhǎng)).
(3)橢圓焦半徑的取值范圍為[a-c,a+c],a-c與a+c分別表示橢圓焦點(diǎn)到橢圓上的點(diǎn)的最小距離與最大距離.
(4)拋物線(xiàn)上的點(diǎn)中頂點(diǎn)到拋物線(xiàn)準(zhǔn)線(xiàn)的距離最短.
[易錯(cuò)易混要明了]
1.利用橢圓、雙曲線(xiàn)的定義解題時(shí),要注意兩種曲線(xiàn)的定義形式及其限制條件.如在雙曲線(xiàn)的定義中,有兩點(diǎn)是缺一不可的:其一,絕對(duì)值;其二,2a<|F1F2|.如果不滿(mǎn)足第一個(gè)條件,動(dòng)點(diǎn)到兩定點(diǎn)的距離之差為常數(shù),而不是差的絕對(duì)值為常數(shù),那么其軌跡只能是雙曲線(xiàn)的一支.
[針對(duì)練1] △ABC的頂點(diǎn)A(-5,0),B(5,0),△ABC的內(nèi)切圓圓心在直線(xiàn)x=3上,則頂點(diǎn)C的軌跡方程是________________.
解析:如圖,設(shè)內(nèi)切圓的圓心為P,過(guò)點(diǎn)P作AC,BC的垂線(xiàn)PD,PF,垂足分別為D,F(xiàn),則|AD|=|AE|=8,|BF|=|BE|=2,|CD|=|CF|,∴|CA|-|CB|=|AD|-|BF|=6.
根據(jù)雙曲線(xiàn)的定義,所求軌跡是以A,B為焦點(diǎn),實(shí)軸長(zhǎng)為6的雙曲線(xiàn)的右支,方程為-=1(x>3).
答案:-=1(x>3)
2.解決橢圓、雙曲線(xiàn)、拋物線(xiàn)問(wèn)題時(shí),要注意其焦點(diǎn)的位置.
[針對(duì)練2] 若橢圓+=1的離心率為,則k的值為_(kāi)_______.
解析:當(dāng)焦點(diǎn)在x軸上時(shí),a2=8+k,b2=9,e2====,解得k=4.
當(dāng)焦點(diǎn)在y軸上時(shí),a2=9,b2=8+k,e2====,解得k=-.
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