（浙江专用）2022年高考数学一轮总复习 专题10 圆锥曲线与方程 10.6 圆锥曲线的综合问题检测

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1、（浙江专用）2022年高考数学一轮总复习 专题10 圆锥曲线与方程 10.6 圆锥曲线的综合问题检测考点内容解读5年考情预测热度考题示例考向关联考点圆锥曲线的综合问题1.了解圆锥曲线的简单应用.2.理解数形结合的思想.3.能解决直线与圆锥曲线的综合应用等问题.2018浙江,21直线与椭圆、抛物线的位置关系三角形面积、取值范围2017浙江,21直线与抛物线的位置关系不等式、最值、取值范围2016浙江文,19直线与抛物线的位置关系取值范围2015浙江文,19直线与抛物线的位置关系圆、三角形面积2014浙江,21直线与圆的位置关系不等式【方法集训】方法1圆锥曲线中的最值和范围问题的求解方法1.(20

2、18浙江9+1高中联盟期中,21)如图,在平面直角坐标系xOy中,设点M(x0,y0)是椭圆C:+y2=1上一点,从原点O向圆M:+=作两条切线,分别与椭圆C交于点P,Q,直线OP,OQ的斜率分别记为k1,k2.(1)求证:k1k2为定值;(2)求四边形OPMQ面积的最大值.解析(1)证明:因为直线OP:y=k1x,OQ:y=k2x与圆M相切,所以=,=,可知k1,k2是方程(3-2)k2-6x0y0k+3-2=0的两个不相等的实数根,所以3-20,k1k2=,因为点M(x0,y0)在椭圆C上,所以=1-,所以k1k2=-.(2)易知直线OP,OQ都不能落在坐标轴上,设P(x1,y1),Q(x

3、2,y2),因为2k1k2+1=0,所以+1=0,即=,因为P(x1,y1),Q(x2,y2)在椭圆C上,所以=,整理得+=2,所以+=1,所以OP2+OQ2=3.因为S四边形OPMQ= (OP+OQ)=(OP+OQ),OP+OQ=,所以S四边形OPMQ的最大值为1.2.(2018浙江台州高三期末质检,21,15分)已知椭圆C:+=1(ab0)的左,右焦点分别为F1,F2,左顶点为A,点P(,)在椭圆C上,且PF1F2的面积为2.(1)求椭圆C的方程;(2)过原点O且与x轴不重合的直线交椭圆C于E,F两点,直线AE,AF分别与y轴交于点M,N.求证:以MN为直径的圆恒过焦点F1,F2,并求出F

4、1MN面积的取值范围.解析(1)=2c=2,c=2,(2分)又点P(,)在椭圆C上,+=1,a4-9a2+8=0,解得a2=8或a2=1(舍去),又a2-b2=4,b2=4,椭圆C的方程为+=1.(5分)(2)由(1)可得A(-2,0),F1(-2,0),F2(2,0),当直线EF的斜率不存在时,E,F为短轴的两个端点,不妨设M(0,2),N(0,-2),F1MF1N,F2MF2N,以MN为直径的圆恒过焦点F1,F2.(7分)当直线EF的斜率存在且不为零时,设直线EF的方程为y=kx(k0),设点E(x0,y0)(不妨设x00),则点F(-x0,-y0),由消去y得x2=,x0=,y0=,直线

5、AE的方程为y=(x+2),直线AE与y轴交于点M,令x=0,得y=,即点M,同理可得点N,=,=,=0,F1MF1N,同理,F2MF2N,则以MN为直径的圆恒过焦点F1,F2,(12分)当直线EF的斜率存在且不为零时,|MN|=24,F1MN的面积S=|OF1|MN|4,又当直线EF的斜率不存在时,|MN|=4,F1MN的面积为|OF1|MN|=4,F1MN面积的取值范围是4,+).(15分)方法2定点、定值问题的求法1.(2017浙江镇海中学模拟卷(四),21)已知椭圆C:+=1(ab0)的离心率为,且椭圆C上的点到其焦点的距离的最小值为1.(1)求a,b的值;(2)过点P(3,0)作直线

6、l交C于A,B两点,求AOB面积S的最大值;设Q为线段AB上的点,且满足=,证明:点Q的横坐标xQ为定值.解析(1)由题意知,所以a=2,c=1,因此b=,故a=2,b=.(4分)(2)显然直线l的斜率存在且不为0,故可设l:y=k(x-3)(k0),联立消去y,并整理,得(3+4k2)x2-24k2x+36k2-12=0,其中=48(3-5k2)0.设A(x1,y1),B(x2,y2),则有x1+x2=,x1x2=.(6分)原点O到直线l的距离d=,|AB|=|x1-x2|=,所以SAOB=|AB|d=6|k|=6.(8分)设t=,则k2=,其中t,则S=6=.当且仅当9-27t=27t-5

7、,即t=时,取等号.(10分)故AOB面积S的最大值为.证明:设=,则=-,=,(12分)所以3-x1=-(x2-3),xQ-x1=(x2-xQ),消去得,xQ=,故点Q的横坐标xQ为定值.(15分)2.(2017浙江五校联考(5月),21)如图,已知椭圆:+=1(ab0)经过不同的三点A,B,C(C在第三象限),线段BC的中点在直线OA上.(1)求椭圆的方程及点C的坐标;(2)设点P是椭圆上的动点(异于点A,B,C),且直线PB,PC分别交直线OA于M,N两点,问|OM|ON|是不是定值?若是,求该值;若不是,请说明理由.解析(1)由点A,B在椭圆上,得解得所以椭圆的方程为+=1.设点C(m

8、,n),则BC中点为,由已知,求得直线OA的方程为x-2y=0,从而m=2n-1.又点C在椭圆上,故2m2+8n2=5.由得n= (舍去)或n=-,从而m=-,所以点C的坐标为.(2)设P(x0,y0),M(2y1,y1),N(2y2,y2).当x0-且x0-时,因为P,B,M三点共线,所以=,整理得y1=.因为P,C,N三点共线,所以=,整理得y2=.因为点P在椭圆上,所以2+8=5,即=-4.从而y1y2=.所以|OM|ON|=|y1|y2|=5|y1y2|=,为定值.当x0=-或x0=-时,易求得|OM|ON|=,为定值.综上,|OM|ON|是定值,为.方法3存在性问题的解法1.(201

9、8浙江“七彩阳光”联盟期中,21)已知抛物线C1:x2=4y的焦点为F,过抛物线C2:y=-x2+3上一点M作抛物线C2的切线l,与抛物线C1交于A,B两点.(1)记直线AF,BF的斜率分别为k1,k2,若k1k2=-,求直线l的方程;(2)是否存在正实数m,使得对任意点M,都有|AB|=m(|AF|+|BF|)成立?若存在,求出m的值;若不存在,请说明理由.解析(1)设M(x0,y0),由y=-+3,得y=-,则切线l的斜率为k=-.切线l的方程为y=-(x-x0)+y0=-x+y0=-x-2y0+6+y0,即y=-x-y0+6.(3分)与x2=4y联立,消去y得x2+x0x+4y0-24=

10、0.(4分)设A(x1,y1),B(x2,y2),则有x1+x2=-x0,x1x2=4y0-24,(5分)则y1+y2=-(x1+x2)-2y0+12=-2y0+12=-4y0+18,y1y2=,则由k1k2=-,得5-28y0+23=0,解得y0=1或y0=.(8分)=-8(y0-3)0,y03,故y0=1,x0=4.则直线l的方程为y=x+5.(9分)(2)由(1)知直线l的方程为y=-x-y0+6,且x1+x2=-x0,x1x2=4y0-24,则|AB|=|x1-x2|=,即|AB|=2(5-y0),(11分)而|AF|+|BF|=(y1+1)+(y2+1)=-4y0+20=4(5-y0

11、),(13分)则|AB|=(|AF|+|BF|),(14分)故存在正实数m=,使得对任意点M,都有|AB|=(|AF|+|BF|)成立.(15分)2.(2017浙江镇海中学模拟卷(六),21)椭圆C:+=1(ab0)的左、右焦点分别为F1、F2,M为椭圆C上任意一点,|MF1|-|MF2|的最大值为2,离心率为.(1)若N为椭圆C上任意一点,且F2MF2N,求的最小值;(2)若过椭圆C右焦点F2的直线l与椭圆C相交于A,B两点,且=3,试问:在椭圆C上是否存在点P,使得线段OP与线段AB的交点恰为四边形OAPB的对称中心?若存在,求点P的坐标;若不存在,说明理由. 解析(1)由题意知,故b=,

12、椭圆C的方程是+=1,其右焦点F2的坐标为(1,0).=(+)=+=,=4-2.(2)由题意知,直线l的斜率不为0.假设符合条件的点P存在,则=+.设A(x1,y1),B(x2,y2),则点P的坐标为(x1+x2,y1+y2),根据=3,得(1-x1,-y1)=2(x2-1,y2),y1=-2y2.设直线l的方程为x=my+1,代入椭圆方程整理得(2m2+3)y2+4my-4=0,故y1+y2=-,y1y2=-.易得-y2=-,-2=-,消去y2,得=,解得m2=,即m=.当m=时,y1+y2=-,x1+x2=m(y1+y2)+2=-+2=,此时P.当m=-时,y1+y2=,x1+x2=m(y

13、1+y2)+2=-+2=,此时P.经检验,点,都在椭圆C上,故C上存在点P,使得线段OP与线段AB的交点恰为四边形OAPB的对称中心.过专题【五年高考】A组自主命题浙江卷题组考点圆锥曲线的综合问题1.(2018浙江,21,15分)如图,已知点P是y轴左侧(不含y轴)一点,抛物线C:y2=4x上存在不同的两点A,B满足PA,PB的中点均在C上.(1)设AB中点为M,证明:PM垂直于y轴;(2)若P是半椭圆x2+=1(x0)上的动点,求PAB面积的取值范围.解析本题主要考查椭圆、抛物线的几何性质,直线与抛物线的位置关系等基础知识,同时考查运算求解能力和综合应用能力.(1)设P(x0,y0),A,B

14、.因为PA,PB的中点在抛物线上,所以y1,y2为方程=4即y2-2y0y+8x0-=0的两个不同的实根.所以y1+y2=2y0,因此,PM垂直于y轴.(2)由(1)可知所以|PM|= (+)-x0=-3x0,|y1-y2|=2.因此,PAB的面积S=|PM|y1-y2|=(-4x0.因为+=1(x00),所以-4x0=-4-4x0+44,5.因此,PAB面积的取值范围是.疑难突破解析几何中“取值范围”与“最值”问题在解析几何中,求某个量(直线斜率,直线在x、y轴上的截距,弦长,三角形或四边形面积等)的取值范围或最值问题的关键是利用条件把所求量表示成关于某个变量(通常是直线斜率,动点的横、纵坐

15、标等)的函数,并求出这个变量的取值范围(即函数的定义域),将问题转化为求函数的值域或最值.2.(2017浙江,21,15分)如图,已知抛物线x2=y,点A,B,抛物线上的点P(x,y).过点B作直线AP的垂线,垂足为Q.(1)求直线AP斜率的取值范围;(2)求|PA|PQ|的最大值.解析本题主要考查直线方程、直线与抛物线的位置关系等基础知识,同时考查解析几何的基本思想方法和运算求解能力.(1)设直线AP的斜率为k,k=x-,因为-xb0),动直线l与椭圆C只有一个公共点P,且点P在第一象限.(1)已知直线l的斜率为k,用a,b,k表示点P的坐标;(2)若过原点O的直线l1与l垂直,证明:点P到

16、直线l1的距离的最大值为a-b.解析(1)设直线l的方程为y=kx+m(k0,解得k0或0kb0)的离心率为,焦距为2.(1)求椭圆E的方程;(2)如图,动直线l:y=k1x-交椭圆E于A,B两点,C是椭圆E上一点,直线OC的斜率为k2,且k1k2=.M是线段OC延长线上一点,且|MC|AB|=23,M的半径为|MC|,OS,OT是M的两条切线,切点分别为S,T.求SOT的最大值,并求取得最大值时直线l的斜率.解析本题考查椭圆的方程,直线与椭圆、圆的位置关系,考查最值的求解方法和运算求解能力.(1)由题意知e=,2c=2,所以a=,b=1,因此椭圆E的方程为+y2=1.(2)设A(x1,y1)

17、,B(x2,y2),联立消y整理得(4+2)x2-4k1x-1=0,由题意知0,且x1+x2=,x1x2=-,所以|AB|=|x1-x2|=.由题意可知圆M的半径r=|AB|=.由题设知k1k2=,所以k2=,因此直线OC的方程为y=x.联立得x2=,y2=,因此|OC|=.由题意可知sin=,而=,令t=1+2,则t1,(0,1),因此=1,当且仅当=,即t=2时等号成立,此时k1=,所以sin,因此,所以SOT的最大值为.综上所述,SOT的最大值为,取得最大值时直线l的斜率k1=.思路分析(1)由离心率和焦距,利用基本量运算求解;(2)联立直线l与椭圆方程,利用距离公式求|AB|,联立直线

18、OC与椭圆方程求|OC|,进而建立sin与k1之间的函数关系,利用二次函数的性质求解.解题反思最值问题一般利用函数的思想方法求解,利用距离公式建立sin与k1之间的函数关系是解题关键.牢固掌握基础知识和方法是求解的前提.本题的完美解答体现了数学知识、能力、思想、方法的完美结合.3.(2016天津,19,14分)设椭圆+=1(a)的右焦点为F,右顶点为A.已知+=,其中O为原点,e为椭圆的离心率.(1)求椭圆的方程;(2)设过点A的直线l与椭圆交于点B(B不在x轴上),垂直于l的直线与l交于点M,与y轴交于点H.若BFHF,且MOAMAO,求直线l的斜率的取值范围.解析(1)设F(c,0),由+

19、=,即+=,可得a2-c2=3c2,又a2-c2=b2=3,所以c2=1,因此a2=4,所以椭圆的方程为+=1.(2)设直线l的斜率为k(k0),则直线l的方程为y=k(x-2).设B(xB,yB),由方程组消去y,整理得(4k2+3)x2-16k2x+16k2-12=0.解得x=2或x=,由题意得xB=,从而yB=.由(1)知F(1,0),设H(0,yH),有=(-1,yH),=.由BFHF,得=0,所以+=0,解得yH=.因此直线MH的方程为y=-x+.设M(xM,yM),由方程组消去y,解得xM=.在MAO中,MOAMAO|MA|MO|,即(xM-2)2+,化简得xM1,即1,解得k-或

20、k.所以直线l的斜率的取值范围为.评析本题主要考查椭圆的标准方程和几何性质、直线方程、一元二次不等式等基础知识.考查用代数方法研究圆锥曲线的性质.考查运算求解能力,以及用方程思想解决问题的能力.4.(2016北京,19,14分)已知椭圆C:+=1(ab0)的离心率为,A(a,0),B(0,b),O(0,0),OAB的面积为1.(1)求椭圆C的方程;(2)设P是椭圆C上一点,直线PA与y轴交于点M,直线PB与x轴交于点N.求证:|AN|BM|为定值.解析(1)由题意得解得a2=4,b2=1.所以椭圆C的方程为+y2=1.(2)由(1)知,A(2,0),B(0,1).设P(x0,y0),则+4=4

21、.当x00时,直线PA的方程为y=(x-2).令x=0,得yM=-,从而|BM|=|1-yM|=.直线PB的方程为y=x+1.令y=0,得xN=-,从而|AN|=|2-xN|=.所以|AN|BM|=4.当x0=0时,y0=-1,|BM|=2,|AN|=2,所以|AN|BM|=4.综上,|AN|BM|为定值.一题多解(2)点P在曲线+=1上,不妨设P(2cos ,sin ),当k且k+ (kZ)时,直线AP的方程为y-0=(x-2),令x=0,得yM=;直线BP的方程为y-1=(x-0),令y=0,得xN=.|AN|BM|=2=2=22=4(定值).当=k或=k+ (kZ)时,M,N是定点,易得

22、|AN|BM|=4.综上,|AN|BM|=4.评析本题考查椭圆的标准方程,直线与圆锥曲线的位置关系及定值问题,方法常规,运算量大,对学生的运算能力要求较高.5.(2016四川,20,13分)已知椭圆E:+=1(ab0)的两个焦点与短轴的一个端点是直角三角形的三个顶点,直线l:y=-x+3与椭圆E有且只有一个公共点T.(1)求椭圆E的方程及点T的坐标;(2)设O是坐标原点,直线l平行于OT,与椭圆E交于不同的两点A,B,且与直线l交于点P.证明:存在常数,使得|PT|2=|PA|PB|,并求的值.解析(1)由题意得,a=b,则椭圆E的方程为+=1.由方程组得3x2-12x+(18-2b2)=0.

23、方程的判别式为=24(b2-3),由=0,得b2=3,此时方程的解为x=2,所以椭圆E的方程为+=1,点T的坐标为(2,1).(2)由已知可设直线l的方程为y=x+m(m0),由方程组可得所以P点坐标为,|PT|2=m2.设点A,B的坐标分别为A(x1,y1),B(x2,y2).由方程组可得3x2+4mx+(4m2-12)=0.方程的判别式为=16(9-2m2),由0,解得-m0),直线l不过原点O且不平行于坐标轴,l与C有两个交点A,B,线段AB的中点为M.(1)证明:直线OM的斜率与l的斜率的乘积为定值;(2)若l过点,延长线段OM与C交于点P,四边形OAPB能否为平行四边形?若能,求此时

24、l的斜率;若不能,说明理由.解析(1)证明:设直线l:y=kx+b(k0,b0),A(x1,y1),B(x2,y2),M(xM,yM).将y=kx+b代入9x2+y2=m2得(k2+9)x2+2kbx+b2-m2=0,故xM=,yM=kxM+b=.于是直线OM的斜率kOM=-,即kOMk=-9.所以直线OM的斜率与l的斜率的乘积为定值.(2)四边形OAPB能为平行四边形.因为直线l过点,所以l不过原点且与C有两个交点的充要条件是k0,k3.由(1)得OM的方程为y=-x.设点P的横坐标为xP.由得=,即xP=.将代入l的方程得b=,因此xM=.四边形OAPB为平行四边形当且仅当线段AB与线段O

25、P互相平分,即xP=2xM.于是=2,解得k1=4-,k2=4+.因为ki0,ki3,i=1,2,所以当l的斜率为4-或4+时,四边形OAPB为平行四边形.评析本题考查直线与圆锥曲线的位置关系,设问常规,但对运算能力要求较高,考查学生的思维能力.C组教师专用题组考点圆锥曲线的综合问题1.(2017山东文,21,14分)在平面直角坐标系xOy中,已知椭圆C:+=1(ab0)的离心率为,椭圆C截直线y=1所得线段的长度为2.(1)求椭圆C的方程;(2)动直线l:y=kx+m(m0)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

26、切于点E,F,求EDF的最小值.解析本题考查椭圆的标准方程及圆锥曲线的相关最值.(1)由椭圆的离心率为,得a2=2(a2-b2),又当y=1时,x2=a2-,得a2-=2,所以a2=4,b2=2.因此椭圆方程为+=1.(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),联立得(2k2+1)x2+4kmx+2m2-4=0,由0得m20,从而y=t+在3,+)上单调递增,因此t+,等号当且仅当t=3时成立,此时k=0,所以1+3=4,由(*)得-mb0),四点P1(1,1),P2(0,1),P3,P4中恰有三点在椭圆C上.(1)求C的方程;(2)设直线l不经过P2点且与C相交于A,B两点.若直线P2A与直

27、线P2B的斜率的和为-1,证明:l过定点.解析本题考查了圆锥曲线的方程以及圆锥曲线与直线位置关系中的定点问题.(1)由于P3,P4两点关于y轴对称,故由题设知C经过P3,P4两点.又由+知,C不经过点P1,所以点P2在C上.因此解得故C的方程为+y2=1.(2)设直线P2A与直线P2B的斜率分别为k1,k2.如果l与x轴垂直,设l:x=t,由题设知t0,且|t|0.设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=-,x1x2=.而k1+k2=+=+=,由题设k1+k2=-1,故(2k+1)x1x2+(m-1)(x1+x2)=0.即(2k+1)+(m-1)=0.解得k=-.当且仅当m-1时,

28、0,于是l:y=-x+m,即y+1=-(x-2),所以l过定点(2,-1).3.(2016山东,21,14分)已知椭圆C:+=1(ab0)的长轴长为4,焦距为2.(1)求椭圆C的方程;(2)过动点M(0,m)(m0)的直线交x轴于点N,交C于点A,P(P在第一象限),且M是线段PN的中点.过点P作x轴的垂线交C于另一点Q,延长QM交C于点B.(i)设直线PM,QM的斜率分别为k,k,证明为定值;(ii)求直线AB的斜率的最小值.解析(1)设椭圆的半焦距为c.由题意知2a=4,2c=2,所以a=2,b=.所以椭圆C的方程为+=1.(2)(i)证明:设P(x0,y0)(x00,y00).由M(0,

29、m),可得P(x0,2m),Q(x0,-2m).所以直线PM的斜率k=,直线QM的斜率k=-.此时=-3.所以为定值-3.(ii)设A(x1,y1),B(x2,y2).直线PA的方程为y=kx+m,直线QB的方程为y=-3kx+m.联立整理得(2k2+1)x2+4mkx+2m2-4=0.由x0x1=,可得x1=.所以y1=kx1+m=+m.同理x2=,y2=+m.所以x2-x1=-=,y2-y1=+m-m=,所以kAB=.由m0,x00,可知k0,所以6k+2,等号当且仅当k=时取得.此时=,即m=,符合题意.所以直线AB的斜率的最小值为.4.(2015山东,21,14分)平面直角坐标系xOy

30、中,已知椭圆C:+=1(ab0)的离心率为,且点在椭圆C上.(1)求椭圆C的方程;(2)设椭圆E:+=1,P为椭圆C上任意一点,过点P的直线y=kx+m交椭圆E于A,B两点,射线PO交椭圆E于点Q.(i)求的值;(ii)求ABQ面积的最大值.解析(1)由题意知+=1,又=,解得a2=4,b2=1.所以椭圆C的方程为+y2=1.(2)由(1)知椭圆E的方程为+=1.(i)设P(x0,y0),=,由题意知Q(-x0,-y0).因为+=1,又+=1,即=1,所以=2,即=2.(ii)设A(x1,y1),B(x2,y2).将y=kx+m代入椭圆E的方程,可得(1+4k2)x2+8kmx+4m2-16=

31、0,由0,可得m24+16k2.则有x1+x2=-,x1x2=.所以|x1-x2|=.因为直线y=kx+m与y轴交点的坐标为(0,m),所以OAB的面积S=|m|x1-x2|=2.设=t.将y=kx+m代入椭圆C的方程,可得(1+4k2)x2+8kmx+4m2-4=0,由0,可得m21+4k2.由可知0b0)经过点A(0,-1),且离心率为.(1)求椭圆E的方程;(2)经过点(1,1),且斜率为k的直线与椭圆E交于不同的两点P,Q(均异于点A),证明:直线AP与AQ的斜率之和为2.解析(1)由题设知=,b=1,结合a2=b2+c2,解得a=.所以椭圆E的方程为+y2=1.(2)证明:由题设知,

32、直线PQ的方程为y=k(x-1)+1(k2),代入+y2=1,得(1+2k2)x2-4k(k-1)x+2k(k-2)=0.由已知可知0.设P(x1,y1),Q(x2,y2),x1x20,则x1+x2=,x1x2=.从而直线AP,AQ的斜率之和kAP+kAQ=+=+=2k+(2-k)=2k+(2-k)=2k+(2-k)=2k-2(k-1)=2.评析本题考查椭圆标准方程与简单性质的同时,重点考查直线与椭圆的位置关系.6.(2015北京,19,14分)已知椭圆C:+=1(ab0)的离心率为,点P(0,1)和点A(m,n)(m0)都在椭圆C上,直线PA交x轴于点M.(1)求椭圆C的方程,并求点M的坐标

33、(用m,n表示);(2)设O为原点,点B与点A关于x轴对称,直线PB交x轴于点N.问:y轴上是否存在点Q,使得OQM=ONQ?若存在,求点Q的坐标;若不存在,说明理由.解析(1)由题意得解得a2=2.故椭圆C的方程为+y2=1.设M(xM,0).因为m0,所以-1nb0)的离心率是,过点P(0,1)的动直线l与椭圆相交于A,B两点.当直线l平行于x轴时,直线l被椭圆E截得的线段长为2.(1)求椭圆E的方程;(2)在平面直角坐标系xOy中,是否存在与点P不同的定点Q,使得=恒成立?若存在,求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.解析(1)由已知得,点(,1)在椭圆E上.因此,解得a=2,b=.所以

34、椭圆E的方程为+=1.(2)当直线l与x轴平行时,设直线l与椭圆相交于C,D两点.如果存在定点Q满足条件,则有=1,即|QC|=|QD|.所以Q点在y轴上,可设Q点的坐标为(0,y0).当直线l与x轴垂直时,设直线l与椭圆相交于M,N两点,则M,N的坐标分别为(0,),(0,-).由=,有=,解得y0=1或y0=2.所以,若存在不同于点P的定点Q满足条件,则Q点坐标只可能为(0,2).下面证明:对任意直线l,均有=.当直线l的斜率不存在时,由上可知,结论成立.当直线l的斜率存在时,可设直线l的方程为y=kx+1,A,B的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2).联立得得(2k2+1)x2+4k

35、x-2=0.其=(4k)2+8(2k2+1)0,所以,x1+x2=-,x1x2=-.因此+=2k.易知,点B关于y轴对称的点B的坐标为(-x2,y2).又kQA=k-,kQB=-k+=k-,所以kQA=kQB,即Q,A,B三点共线.所以=.故存在与P不同的定点Q(0,2),使得=恒成立.评析本题主要考查椭圆的标准方程与几何性质,直线方程、直线与椭圆的位置关系等基础知识,考查推理论证能力、运算求解能力,考查数形结合、化归与转化、特殊与一般、分类与整合等数学思想.8.(2014重庆,21,12分)如图,设椭圆+=1(ab0)的左,右焦点分别为F1,F2,点D在椭圆上,DF1F1F2,=2,DF1F

36、2的面积为.(1)求该椭圆的标准方程;(2)是否存在圆心在y轴上的圆,使圆在x轴的上方与椭圆有两个交点,且圆在这两个交点处的两条切线相互垂直并分别过不同的焦点?若存在,求出圆的方程.若不存在,请说明理由.解析(1)设F1(-c,0),F2(c,0),其中c2=a2-b2.由=2得|DF1|=c.从而=|DF1|F1F2|=c2=,故c=1.从而|DF1|=,由DF1F1F2得|DF2|2=|DF1|2+|F1F2|2=,因此|DF2|=.所以2a=|DF1|+|DF2|=2,故a=,b2=a2-c2=1.因此,所求椭圆的标准方程为+y2=1.(2)如图,设圆心在y轴上的圆C与椭圆+y2=1相交

37、,P1(x1,y1),P2(x2,y2)是两个交点,y10,y20,F1P1,F2P2是圆C的切线,且F1P1F2P2.由圆和椭圆的对称性,易知,x2=-x1,y1=y2.由(1)知F1(-1,0),F2(1,0),所以=(x1+1,y1),=(-x1-1,y1).再由F1P1F2P2得-(x1+1)2+=0.由椭圆方程得1-=(x1+1)2,即3+4x1=0,解得x1=-或x1=0.当x1=0时,P1,P2重合,不存在满足题设要求的圆.当x1=-时,过P1,P2分别与F1P1,F2P2垂直的直线的交点即为圆心C.设C(0,y0),由CP1F1P1,得=-1.而y1=|x1+1|=,故y0=.

38、圆C的半径|CP1|=.综上,存在满足题设条件的圆,其方程为x2+=.评析本题考查椭圆的标准方程、圆的方程的求法以及椭圆的几何性质,直线与圆的位置关系的应用.本题考查了学生分析问题,解决问题的能力、逻辑推理能力、运算求解能力以及利用分类讨论思想解决问题的能力.9.(2014课标,20,12分)已知点A(0,-2),椭圆E:+=1(ab0)的离心率为,F是椭圆E的右焦点,直线AF的斜率为,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F(c,0),由条件知, =,得c=.又=,所以a=2,b2=a2-c2=1.故E的方

39、程为+y2=1.(2)当lx轴时不合题意,故设l:y=kx-2,P(x1,y1),Q(x2,y2).将y=kx-2代入+y2=1得(1+4k2)x2-16kx+12=0.当=16(4k2-3)0,即k2时,x1,2=.从而|PQ|=|x1-x2|=.又点O到直线PQ的距离d=,所以OPQ的面积SOPQ=d|PQ|=.设=t,则t0,SOPQ=.因为t+4,当且仅当t=2,即k=时等号成立,且满足0,所以,当OPQ的面积最大时,l的方程为y=x-2或y=-x-2.评析本题主要考查椭圆的标准方程、几何性质,直线的方程以及直线与椭圆的位置关系等基础知识,考查用代数方法研究圆锥曲线的综合问题,考查方程

40、思想、函数思想、整体代换以及换元法的应用.考查学生的逻辑推理能力和运算求解能力.10.(2014湖南,21,13分)如图,O为坐标原点,椭圆C1:+=1(ab0)的左、右焦点分别为F1、F2,离心率为e1;双曲线C2:-=1的左、右焦点分别为F3、F4,离心率为e2,已知e1e2=,且|F2F4|=-1.(1)求C1,C2的方程;(2)过F1作C1的不垂直于y轴的弦AB,M为AB的中点,当直线OM与C2交于P,Q两点时,求四边形APBQ面积的最小值.解析(1)因为e1e2=,所以=,即a4-b4=a4,因此a2=2b2,从而F2(b,0),F4(b,0),于是b-b=|F2F4|=-1,所以b

41、=1,所以a2=2.故C1,C2的方程分别为+y2=1,-y2=1.(2)因为AB不垂直于y轴,且过点F1(-1,0),故可设直线AB的方程为x=my-1.由得(m2+2)y2-2my-1=0,易知此方程的判别式大于0,设A(x1,y1),B(x2,y2),则y1,y2是上述方程的两个实根,所以y1+y2=,y1y2=.因此x1+x2=m(y1+y2)-2=,于是AB的中点M的坐标为.故直线PQ的斜率为-,则PQ的方程为y=-x,即mx+2y=0.由得(2-m2)x2=4,所以2-m20,且x2=,y2=,从而|PQ|=2=2.设点A到直线PQ的距离为d,则点B到直线PQ的距离也为d,所以2d

42、=,因为点A,B在直线mx+2y=0的异侧,所以(mx1+2y1)(mx2+2y2)0,于是|mx1+2y1|+|mx2+2y2|=|mx1+2y1-mx2-2y2|,从而2d=.又因为|y1-y2|=,所以2d=.故四边形APBQ的面积S=|PQ|2d=2 .而02-m2b0)的焦距为4,其短轴的两个端点与长轴的一个端点构成正三角形.(1)求椭圆C的标准方程;(2)设F为椭圆C的左焦点,T为直线x=-3上任意一点,过F作TF的垂线交椭圆C于点P,Q.(i)证明:OT平分线段PQ(其中O为坐标原点);(ii)当最小时,求点T的坐标.解析(1)由已知可得解得a2=6,b2=2,所以椭圆C的标准方

43、程是+=1.(2)(i)证明:由(1)可得,F的坐标是(-2,0),设T点的坐标为(-3,m).则直线TF的斜率kTF=-m.当m0时,直线PQ的斜率kPQ=,直线PQ的方程是x=my-2.当m=0时,直线PQ的方程是x=-2,也符合x=my-2的形式.设P(x1,y1),Q(x2,y2),将直线PQ的方程与椭圆C的方程联立,得消去x,得(m2+3)y2-4my-2=0,其=16m2+8(m2+3)0.所以y1+y2=,y1y2=,x1+x2=m(y1+y2)-4=.所以PQ的中点M的坐标为.所以直线OM的斜率kOM=-,又直线OT的斜率kOT=-,所以点M在直线OT上,因此OT平分线段PQ.

44、(ii)由(i)可得,|TF|=,|PQ|=.所以=.当且仅当m2+1=,即m=1时,等号成立,此时取得最小值.所以当最小时,T点的坐标是(-3,1)或(-3,-1).评析本题主要考查椭圆的标准方程、直线方程、直线与椭圆的位置关系等基础知识,考查推理论证能力、运算求解能力,考查数形结合、转化与化归、分类与整合等数学思想.12.(2014江西,20,13分)如图,已知抛物线C:x2=4y,过点M(0,2)任作一直线与C相交于A,B两点,过点B作y轴的平行线与直线AO相交于点D(O为坐标原点).(1)证明:动点D在定直线上;(2)作C的任意一条切线l(不含x轴),与直线y=2相交于点N1,与(1)

45、中的定直线相交于点N2.证明:|MN2|2-|MN1|2为定值,并求此定值.解析(1)证明:依题意可设直线AB的方程为y=kx+2,代入x2=4y,得x2=4(kx+2),即x2-4kx-8=0.设A(x1,y1),B(x2,y2),则有x1x2=-8,直线AO的方程为y=x,直线BD的方程为x=x2.解得交点D的坐标为,注意到x1x2=-8及=4y1,则有y=-2.因此D点在定直线y=-2上(x0).(2)依题设知,切线l的斜率存在且不等于0,设切线l的方程为y=ax+b(a0),代入x2=4y得x2=4(ax+b),即x2-4ax-4b=0,由=0得(4a)2+16b=0,化简整理得b=-

46、a2.故切线l的方程可写为y=ax-a2.分别令y=2、y=-2得N1、N2的坐标为N1、N2,则|MN2|2-|MN1|2=+42-=8,即|MN2|2-|MN1|2为定值8.评析本题考查抛物线的性质,以及直线与抛物线的位置关系,考查用代数方法解决圆锥曲线的综合问题,考查方程思想以及设而不求、整体代换思想的应用,同时考查学生运算求解能力和综合分析问题的能力.13.(2014湖南,20,13分)如图,O为坐标原点,双曲线C1:-=1(a10,b10)和椭圆C2:+=1(a2b20)均过点P,且以C1的两个顶点和C2的两个焦点为顶点的四边形是面积为2的正方形.(1)求C1,C2的方程;(2)是否

47、存在直线l,使得l与C1交于A,B两点,与C2只有一个公共点,且|+|=|?证明你的结论.解析(1)设C2的焦距为2c2,由题意知,2c2=2,2a1=2,从而a1=1,c2=1.因为点P在双曲线x2-=1上,所以-=1,故=3.由椭圆的定义知2a2=+=2.于是a2=,=-=2,故C1,C2的方程分别为x2-=1,+=1.(2)不存在符合题设条件的直线.(i)若直线l垂直于x轴,因为l与C2只有一个公共点,所以直线l的方程为x=或x=-.当x=时,易知A(,),B(,-),所以|+|=2,|=2,此时,|+|.当x=-时,同理可知,|+|.(ii)若直线l不垂直于x轴,设l的方程为y=kx+

48、m,由得(3-k2)x2-2kmx-m2-3=0.当l与C1相交于A,B两点时,设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1,x2是上述方程的两个实根,从而x1+x2=,x1x2=.于是y1y2=k2x1x2+km(x1+x2)+m2=.由得(2k2+3)x2+4kmx+2m2-6=0.因为直线l与C2只有一个公共点,所以上述方程的判别式=16k2m2-8(2k2+3)(m2-3)=0.化简,得2k2=m2-3,因此=x1x2+y1y2=+=0,于是|2+|2+2|2+|2-2,即|+|2|-|2,故|+|.综合(i),(ii)可知,不存在符合题设条件的直线.评析本题考查椭圆与双曲线的定义、几

49、何性质、标准方程及直线与圆锥曲线的位置关系,同时考查方程思想,运算、推理能力,综合性较强.【三年模拟】解答题(共60分)1.(2019届浙江温州九校联考,21)已知离心率为的椭圆C:+=1(ab0),过椭圆C上点P(2,1)作两条互相垂直的直线,分别交椭圆于A,B两点.(1)求椭圆C的方程;(2)求证:直线AB过定点,并求出此定点的坐标.解析(1)依题意有(4分)解得所以椭圆C的方程为+=1.(6分)(2)证明:易知直线AB的斜率是存在的,故设直线AB的方程为y=kx+m,由得(2k2+1)x2+4mkx+2m2-6=0.设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=-,x1x2=,(9

50、分)由=0,得(x1-2)(x2-2)+(y1-1)(y2-1)=0,即(x1-2)(x2-2)+(kx1+m-1)(kx2+m-1)=0,得(k2+1)x1x2+(km-k-2)(x1+x2)+m2-2m+5=0,则3m2+8mk+4k2-2m-1=0,(11分)即(3m+2k+1)(m+2k-1)=0,由直线AB不过点P,知m+2k-10,故3m+2k+1=0.(13分)所以直线AB过定点.(15分)2.(2018浙江湖州、衢州、丽水高三质检,21)已知抛物线C:y2=2px(p0)上的点M(m,-2)与其焦点的距离为2.(1)求实数p与m的值;(2)如图所示,动点Q在抛物线C上,直线l过点M,点A、B在l上,且满足QAl,QBx轴.若为常数,求直线l的方程.解析(1)设抛物线的焦点为F,由题意得|MF|=m+=2,(2分)又点M(m,-2)在抛物线上,故2pm=4,(4分)由p0得p=2,m=1.(6分)(2)由(1)知抛物线C的方程为y2=4x,连接QM.设直线l的方程为t(y+2)=x-1,Q,(7分)则yB=y0,所以|MB|=|y0+2|,(9分)又点Q到直线l的距离d=,|MA|=,(11分)故=.(13分)由为常数,得y0+2=y0-2+,所以t=1,则为8,此时直线l的方程为y=x-3.(15分)3.(2017浙