(通用版)2018年高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專題五 解析幾何教學(xué)案 文
專題五 解析幾何
[研高考·明考點(diǎn)]
年份
卷別
小題考查
大題考查
2017
卷Ⅰ
T5·雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程、點(diǎn)到直線的距離
T20·直線與拋物線的位置關(guān)系,直線的斜率,直線的方程
T12·橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程和性質(zhì)
卷Ⅱ
T5·雙曲線的簡(jiǎn)單幾何性質(zhì)、離心率的取值范圍
T20·點(diǎn)的軌跡方程的求法,直線與橢圓的位置關(guān)系,過(guò)定點(diǎn)問(wèn)題
T12·拋物線的定義及性質(zhì)、直線與拋物線的位置關(guān)系
卷Ⅲ
T11·直線與圓的位置關(guān)系、橢圓的離心率
T20·直線與拋物線的位置關(guān)系,弦長(zhǎng)、探索性問(wèn)題,定值問(wèn)題
T14·雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程、漸近線方程
2016
卷Ⅰ
T5·橢圓的圖象和性質(zhì)、直線與圓的位置關(guān)系
T20·拋物線的圖象、性質(zhì),直線與拋物線的位置關(guān)系
T15·直線與圓的位置關(guān)系,圓的面積
卷Ⅱ
T5·拋物線的基本性質(zhì)、兩曲線的交點(diǎn)
T21·橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程、幾何性質(zhì),直線與橢圓的位置關(guān)系
T6·圓的方程及性質(zhì),點(diǎn)到直線的距離
卷Ⅲ
T12·橢圓的幾何性質(zhì)
T20·直線與拋物線的位置關(guān)系,直線的斜率,軌跡方程的求法
T15·直線與圓的位置關(guān)系、弦長(zhǎng)問(wèn)題
2015
卷Ⅰ
T5·橢圓與拋物線的簡(jiǎn)單幾何性質(zhì)
T20·直線的斜率,直線與圓的位置關(guān)系
T16·雙曲線的幾何性質(zhì)、三角形的面積
卷Ⅱ
T7·圓的方程、兩點(diǎn)間的距離
T20·橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程,直線與圓錐曲線的位置關(guān)系
T15·雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程、漸近線
[析考情·明重點(diǎn)]
小題考情分析
大題考情分析
??键c(diǎn)
1.直線與圓的位置關(guān)系(3年5考)
2.圓錐曲線的方程(3年4考)
3.圓錐曲線的性質(zhì)(3年9考)
常考點(diǎn)
高考對(duì)解析幾何在解答題中的考查,圓錐曲線方程的求法比較簡(jiǎn)單,重點(diǎn)考查直線與圓錐曲線的位置關(guān)系、定點(diǎn)、定值、范圍、探索性問(wèn)題,難度較大,題型主要有:
1.圓錐曲線中的最值、范圍、證明問(wèn)題
2.圓錐曲線中的定點(diǎn)、定值、存在性問(wèn)題
偶考點(diǎn)
1.直線與圓的方程
2.圓錐曲線與圓、直線的綜合問(wèn)題
偶考點(diǎn)
1.某點(diǎn)軌跡方程的求法
2.直線與圓的位置關(guān)系
第一講 小題考法——直線與圓
考點(diǎn)(一)
主要考查直線方程、兩條直線的位置關(guān)系及三個(gè)距離公式的應(yīng)用.
直 線 的 方 程
[典例感悟]
[典例] (1)已知直線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
(2)已知點(diǎn)A(-1,0),B(1,0),C(0,1),直線y=ax+b(a>0)將△ABC分割為面積相等的兩部分,則b的取值范圍是( )
A.(0,1) B.
C. D.
(3)過(guò)直線l1:x-2y+3=0與直線l2:2x+3y-8=0的交點(diǎn),且到點(diǎn)P(0,4)距離為2的直線方程為_(kāi)_______________________________________________________________.
[解析] (1)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)易知BC所在直線的方程是x+y=1,由消去x,得y=,當(dāng)a>0時(shí),直線y=ax+b與x軸交于點(diǎn),結(jié)合圖形知××=,化簡(jiǎn)得(a+b)2=a(a+1),則a=.∵a>0,∴>0,解得b<.
考慮極限位置,即當(dāng)a=0時(shí),易得b=1-,故b的取值范圍是.
(3)由得∴l(xiāng)1與l2的交點(diǎn)為(1,2).當(dāng)所求直線斜率不存在,即直線方程為x=1時(shí),顯然不滿足題意.
當(dāng)所求直線斜率存在時(shí),設(shè)所求直線方程為y-2=k(x-1),即kx-y+2-k=0,
∵點(diǎn)P(0,4)到直線的距離為2,
∴2=,∴k=0或k=.
∴直線方程為y=2或4x-3y+2=0.
[答案] (1)C (2)B (3)y=2或4x-3y+2=0
[方法技巧]
直線方程問(wèn)題的2個(gè)關(guān)注點(diǎn)
(1)求解兩條直線平行的問(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),排除兩條直線重合的情況.
(2)求直線方程時(shí)應(yīng)根據(jù)條件選擇合適的方程形式,同時(shí)要考慮直線斜率不存在的情況是否符合題意.
[演練沖關(guān)]
1.已知直線l的傾斜角為,直線l1經(jīng)過(guò)點(diǎn)A(3,2),B(-a,1),且l1與l垂直,直線l2:2x+by+1=0與直線l1平行,則a+b=( )
A.-4 B.-2
C.0 D.2
解析:選B 由題知,直線l的斜率為1,則直線l1的斜率為-1,所以=-1,所以a=-4.又l1∥l2,所以-=-1,b=2,所以a+b=-4+2=-2,故選B.
2.若直線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=1×3,且a×2a≠3×6,解得a=-1,所以l1:x-y+6=0,l2:x-y+=0,所以l1與l2間的距離為d==.
3.設(shè)m∈R,過(guò)定點(diǎn)A的動(dòng)直線x+my=0和過(guò)定點(diǎn)B的動(dòng)直線mx-y-m+3=0交于點(diǎn)P(x,y),則|PA|·|PB|的最大值是________.
解析:易求定點(diǎn)A(0,0),B(1,3).當(dāng)P與A和B均不重合時(shí),因?yàn)镻為直線x+my=0與mx-y-m+3=0的交點(diǎn),且兩直線垂直,則PA⊥PB,所以|PA|2+|PB|2=|AB|2=10,所以|PA|·|PB|≤=5(當(dāng)且僅當(dāng)|PA|=|PB|=時(shí),等號(hào)成立),當(dāng)P與A或B重合時(shí),|PA|·|PB|=0,故|PA|·|PB|的最大值是5.
答案:5
考點(diǎn)(二)
主要考查圓的方程的求法,常涉及弦長(zhǎng)公式、直線與圓相切等問(wèn)題.
圓 的 方 程
[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)(2015·全國(guó)卷Ⅰ)一個(gè)圓經(jīng)過(guò)橢圓+=1的三個(gè)頂點(diǎn),且圓心在x軸的正半軸上,則該圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為_(kāi)_____________.
(3)(2017·廣州模擬)若一個(gè)圓的圓心是拋物線x2=4y的焦點(diǎn),且該圓與直線y=x+3相切,則該圓的標(biāo)準(zhǔn)方程是______________.
[解析] (1)設(shè)△ABC外接圓的一般方程為x2+y2+Dx+Ey+F=0,
∴∴
∴△ABC外接圓的一般方程為x2+y2-2x-y+1=0,圓心為,故△ABC外接圓的圓心到原點(diǎn)的距離為 =.
(2)由題意知a=4,b=2,上、下頂點(diǎn)的坐標(biāo)分別為(0,2),(0,-2),右頂點(diǎn)的坐標(biāo)為(4,0).由圓心在x軸的正半軸上知圓過(guò)點(diǎn)(0,2),(0,-2),(4,0)三點(diǎn).設(shè)圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為(x-m)2+y2=r2(0<m<4,r>0),
則
解得
所以圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為2+y2=.
(3)拋物線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y=x+3,即x-y+3=0相切,所以r==,故該圓的標(biāo)準(zhǔn)方程是x2+(y-1)2=2.
[答案] (1)B (2)2+y2= (3)x2+(y-1)2=2
[方法技巧]
圓的方程的2種求法
(1)幾何法:通過(guò)研究圓的性質(zhì)、直線和圓、圓與圓的位置關(guān)系,進(jìn)而求得圓的基本量和方程.
(2)代數(shù)法:用待定系數(shù)法先設(shè)出圓的方程,再由條件求得各系數(shù).
[演練沖關(guān)]
1.(2017·長(zhǎng)春質(zhì)檢)圓(x-2)2+y2=4關(guān)于直線y=x對(duì)稱的圓的方程是( )
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)于直線對(duì)稱,則圓的半徑相同,只需求圓心(2,0)關(guān)于直線y=x對(duì)稱的點(diǎn)的坐標(biāo)即可.設(shè)所求圓的圓心坐標(biāo)為(a,b),則解得所以圓(x-2)2+y2=4的圓心關(guān)于直線y=x對(duì)稱的點(diǎn)的坐標(biāo)為(1,),從而所求圓的方程為(x-1)2+(y-)2=4,故選D.
2.(2017·北京西城區(qū)模擬)已知圓C的圓心是直線x-y+1=0與x軸的交點(diǎn),且圓C與直線x+y+3=0相切,則圓C的方程是( )
A.(x+1)2+y2=2 B.(x+1)2+y2=8
C.(x-1)2+y2=2 D.(x-1)2+y2=8
解析:選A 根據(jù)題意直線x-y+1=0與x軸的交點(diǎn)為(-1,0),即圓心為(-1,0).因?yàn)閳AC與直線x+y+3=0相切,所以半徑r==,則圓C的方程為(x+1)2+y2=2,故選A.
3.(2017·惠州調(diào)研)圓心在直線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
考點(diǎn)(三)
主要考查直線與圓位置關(guān)系的判斷、根據(jù)直線與圓的位置關(guān)系解決參數(shù)問(wèn)題或與圓有關(guān)的軌跡問(wèn)題.
直線與圓的位置關(guān)系
[典例感悟]
[典例] (1)(2017·昆明模擬)已知圓M:x2+y2-2ay=0(a>0)截直線x+y=0所得線段的長(zhǎng)度是2,則圓M與圓N:(x-1)2+(y-1)2=1的位置關(guān)系是( )
A.內(nèi)切 B.相交
C.外切 D.相離
(2)(2016·全國(guó)卷Ⅰ)設(shè)直線y=x+2a與圓C:x2+y2-2ay-2=0相交于A,B兩點(diǎn),若|AB|=2,則圓C的面積為_(kāi)_______.
(3)(2016·全國(guó)卷Ⅲ)已知直線l:x-y+6=0與圓x2+y2=12交于A,B兩點(diǎn),過(guò)A,B分別作l的垂線與x軸交于C,D兩點(diǎn),則|CD|=________.
[解析] (1)由題知圓M:x2+(y-a)2=a2(a>0),圓心(0,a)到直線x+y=0的距離d=,所以2=2,解得a=2,即圓M的圓心為(0,2),半徑為2.又圓N的圓心為(1,1),半徑為1,則圓M,圓N的圓心距|MN|=,兩圓半徑之差為1,半徑之和為3,1<<3,故兩圓相交.
(2)圓C:x2+y2-2ay-2=0化為標(biāo)準(zhǔn)方程為x2+(y-a)2=a2+2,所以圓心C(0,a),半徑r=,因?yàn)閨AB|=2,點(diǎn)C到直線y=x+2a,即x-y+2a=0的距離d==,由勾股定理得2+2=a2+2,解得a2=2,所以r==2,所以圓C的面積為π×22=4π.
(3)如圖所示,∵直線AB的方程為x-y+6=0,
∴kAB=,∴∠BPD=30°,
從而∠BDP=60°.
在Rt△BOD中,
∵|OB|=2,∴|OD|=2.
取AB的中點(diǎn)H,連接OH,則OH⊥AB,
∴OH為直角梯形ABDC的中位線,
∴|OC|=|OD|,∴|CD|=2|OD|=2×2=4.
[答案] (1)B (2)4π (3)4
[方法技巧]
1.直線(圓)與圓位置關(guān)系問(wèn)題的求解思路
(1)研究直線與圓的位置關(guān)系主要通過(guò)將圓心到直線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比較.
(2)直線與圓相切時(shí)利用“切線與過(guò)切點(diǎn)的半徑垂直,圓心到切線的距離等于半徑”建立關(guān)于切線斜率的等式,所以求切線方程時(shí)主要選擇點(diǎn)斜式.過(guò)圓外一點(diǎn)求解切線段長(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.直線截圓所得弦長(zhǎng)的求解方法
(1)根據(jù)平面幾何知識(shí)構(gòu)建直角三角形,把弦長(zhǎng)用圓的半徑和圓心到直線的距離表示,即l=2(其中l(wèi)為弦長(zhǎng),r為圓的半徑,d為圓心到直線的距離).
(2)根據(jù)公式:l=|x1-x2|求解(其中l(wèi)為弦長(zhǎng),x1,x2為直線與圓相交所得交點(diǎn)的橫坐標(biāo),k為直線的斜率).
(3)求出交點(diǎn)坐標(biāo),用兩點(diǎn)間的距離公式求解.
[演練沖關(guān)]
1.(2017·南昌模擬)如圖,在平面直角坐標(biāo)系xOy中,直線y=2x+1與圓x2+y2=4相交于A,B兩點(diǎn),則cos∠AOB=( )
A. B.-
C. D.-
解析:選D 因?yàn)閳Ax2+y2=4的圓心為O(0,0),半徑為2,所以圓心O到直線y=2x+1的距離d==,所以弦長(zhǎng)|AB|=2=2.
在△AOB中,由余弦定理得cos∠AOB===-.
2.已知P(x,y)是直線kx+y+4=0(k>0)上一動(dòng)點(diǎn),PA,PB是圓C:x2+y2-2y=0的兩條切線,A,B是切點(diǎn),若四邊形PACB的最小面積是2,則k=________.
解析:如圖,把圓的方程化成標(biāo)準(zhǔn)形式得x2+(y-1)2=1,所以圓心為C(0,1),半徑為r=1,四邊形PACB的面積S=2S△PBC,所以若四邊形PACB的最小面積是2,則S△PBC的最小值為1.
而S△PBC=r·|PB|,即|PB|的最小值為2,此時(shí)|PC|最小,|PC|為圓心到直線kx+y+4=0的距離d,則d===,化簡(jiǎn)得k2=4,因?yàn)閗>0,所以k=2.
答案:2
3.(2017·云南調(diào)研)已知?jiǎng)訄AC過(guò)A(4,0),B(0,-2)兩點(diǎn),過(guò)點(diǎn)M(1,-2)的直線交圓C于E,F(xiàn)兩點(diǎn),當(dāng)圓C的面積最小時(shí),|EF|的最小值為_(kāi)_______.
解析:依題意得,動(dòng)圓C的半徑不小于|AB|=,即當(dāng)圓C的面積最小時(shí),AB是圓C的一條直徑,此時(shí)圓心C是線段AB的中點(diǎn),即點(diǎn)C(2,-1),又點(diǎn)M的坐標(biāo)為(1,-2),且|CM|==<,所以點(diǎn)M位于圓C內(nèi),所以當(dāng)點(diǎn)M為線段EF的中點(diǎn)時(shí),|EF|最小,其最小值為2=2.
答案:2
[必備知能·自主補(bǔ)缺]
(一) 主干知識(shí)要記牢
1.直線方程的五種形式
點(diǎn)斜式
y-y1=k(x-x1)(直線過(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)
斜截式
y=kx+b(b為直線在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)
兩點(diǎn)式
=(直線過(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)
截距式
+=1(a,b分別為直線的橫、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)
一般式
Ax+By+C=0(其中A,B不同時(shí)為0)
2.點(diǎn)到直線的距離及兩平行直線間的距離
(1)點(diǎn)P(x0,y0)到直線Ax+By+C=0的距離為d=.
(2)兩平行線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.直線與圓位置關(guān)系的判定方法
(1)代數(shù)方法(判斷直線與圓方程聯(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(比較圓心到直線的距離與半徑的大小):設(shè)圓心到直線的距離為d,則d<r?相交,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) 二級(jí)結(jié)論要用好
1.直線l1:A1x+B1y+C1=0與直線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l的方程為_(kāi)___________.
解析:∵點(diǎn)(1,)在圓x2+y2=4上,
∴切線方程為x+y=4,即x+y-4=0.
答案:x+y-4=0
(三) 易錯(cuò)易混要明了
1.易忽視直線方程的幾種形式的限制條件,如根據(jù)直線在兩坐標(biāo)軸上的截距相等設(shè)方程時(shí),忽視截距為0的情況,直接設(shè)為+=1;再如,忽視斜率不存在的情況直接將過(guò)定點(diǎn)P(x0,y0)的直線設(shè)為y-y0=k(x-x0)等.
[針對(duì)練3] 已知直線過(guò)點(diǎn)P(1,5),且在兩坐標(biāo)軸上的截距相等,則此直線的方程為_(kāi)_________________.
解析:當(dāng)截距為0時(shí),直線方程為5x-y=0;
當(dāng)截距不為0時(shí),設(shè)直線方程為+=1,代入P(1,5),得a=6,∴直線方程為x+y-6=0.
答案:5x-y=0或x+y-6=0
2.討論兩條直線的位置關(guān)系時(shí),易忽視系數(shù)等于零時(shí)的討論導(dǎo)致漏解,如兩條直線垂直時(shí),一條直線的斜率不存在,另一條直線斜率為0.如果利用直線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.求解兩條平行線之間的距離時(shí),易忽視兩直線系數(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3x+2y-5=0與6x+4y+5=0間的距離為_(kāi)_______.
解析:把直線6x+4y+5=0化為3x+2y+=0,故兩平行線間的距離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:25±10
[課時(shí)跟蹤檢測(cè)]
A組——12+4提速練
一、選擇題
1.(2017·沈陽(yáng)質(zhì)檢)已知直線l:y=k(x+)和圓C:x2+(y-1)2=1,若直線l與圓C相切,則k=( )
A.0 B.
C.或0 D.或0
解析:選D 因?yàn)橹本€l與圓C相切,所以圓心C(0,1)到直線l的距離d==1,解得k=0或k=,故選D.
2.(2017·陜西質(zhì)檢)圓:x2+y2-2x-2y+1=0上的點(diǎn)到直線x-y=2距離的最大值是( )
A.1+ B.2
C.1+ D.2+2
解析:選A 將圓的方程化為(x-1)2+(y-1)2=1,即圓心坐標(biāo)為(1,1),半徑為1,則圓心到直線x-y=2的距離d==,故圓上的點(diǎn)到直線x-y=2距離的最大值為d+1=+1.
3.(2017·洛陽(yáng)統(tǒng)考)直線l:y=kx+1與圓O:x2+y2=1相交于A,B兩點(diǎn),則“k=1”是“|AB|=”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A 依題意,注意到|AB|==等價(jià)于圓心O到直線l的距離等于,即有=,k=±1.因此,“k=1”是“|AB|=”的充分不必要條件.
4.若三條直線l1:4x+y=3,l2:mx+y=0,l3:x-my=2不能圍成三角形,則實(shí)數(shù)m的取值最多有( )
A.2個(gè) B.3個(gè)
C.4個(gè) D.6個(gè)
解析:選C 三條直線不能圍成三角形,則至少有兩條直線平行或三條直線相交于同一點(diǎn).若l1∥l2,則m=4;若l1∥l3,則m=-;若l2∥l3,則m的值不存在;若三條直線相交于同一點(diǎn),則m=1或-.故實(shí)數(shù)m的取值最多有4個(gè),故選C.
5.當(dāng)a為任意實(shí)數(shù)時(shí),直線(a-1)x-y+a+1=0恒過(guò)定點(diǎn)C,則以C為圓心,為半徑的圓的方程為( )
A.x2+y2-2x+4y=0 B.x2+y2+2x+4y=0
C.x2+y2+2x-4y=0 D.x2+y2-2x-4y=0
解析:選C 由(a-1)x-y+a+1=0得(x+1)a-(x+y-1)=0,由x+1=0且x+y-1=0,解得x=-1,y=2,即該直線恒過(guò)點(diǎn)(-1,2),∴所求圓的方程為(x+1)2+(y-2)2=5,即x2+y2+2x-4y=0.
6.與直線x+y-2=0和曲線x2+y2-12x-12y+54=0都相切的半徑最小的圓的標(biāo)準(zhǔn)方程是( )
A.(x+2)2+(y-2)2=2
B.(x-2)2+(y+2)2=2
C.(x+2)2+(y+2)2=2
D.(x-2)2+(y-2)2=2
解析:選D 由題意知,曲線方程為(x-6)2+(y-6)2=(3)2,過(guò)圓心(6,6)作直線x+y-2=0的垂線,垂線方程為y=x,則所求的最小圓的圓心必在直線y=x上,又圓心(6,6)到直線x+y-2=0的距離d==5,故最小圓的半徑為=,圓心坐標(biāo)為(2,2),所以標(biāo)準(zhǔn)方程為(x-2)2+(y-2)2=2.
7.已知圓C關(guān)于x軸對(duì)稱,經(jīng)過(guò)點(diǎn)(0,1),且被y軸分成兩段弧,弧長(zhǎng)之比為2∶1,則圓的方程為( )
A.x2+2= B.x2+2=
C.2+y2= D.2+y2=
解析:選C 設(shè)圓的方程為(x±a)2+y2=r2(a>0),圓C與y軸交于A(0,1),B(0,-1),由弧長(zhǎng)之比為2∶1,易知∠OCA=∠ACB=×120°=60°,則tan 60°===,所以a=|OC|=,即圓心坐標(biāo)為,r2=|AC|2=12+2=.所以圓的方程為2+y2=,故選C.
8.(2017·合肥質(zhì)檢)設(shè)圓x2+y2-2x-2y-2=0的圓心為C,直線l過(guò)(0,3)且與圓C交于A,B兩點(diǎn),若|AB|=2,則直線l的方程為( )
A.3x+4y-12=0或4x-3y+9=0
B.3x+4y-12=0或x=0
C.4x-3y+9=0或x=0
D.3x-4y+12=0或4x+3y+9=0
解析:選B 由題可知,圓心C(1,1),半徑r=2.當(dāng)直線l的斜率不存在時(shí),直線方程為x=0,計(jì)算出弦長(zhǎng)為2,符合題意;當(dāng)直線l的斜率存在時(shí),可設(shè)直線l的方程為y=kx+3,由弦長(zhǎng)為2可知,圓心到該直線的距離為1,從而有=1,解得k=-,所以直線l的方程為y=-x+3,即3x+4y-12=0.
綜上,直線l的方程為x=0或3x+4y-12=0,故選B.
9.(2018屆高三·湖北七市(州)聯(lián)考)關(guān)于曲線C:x2+y4=1,給出下列四個(gè)命題:
①曲線C有兩條對(duì)稱軸,一個(gè)對(duì)稱中心;
②曲線C上的點(diǎn)到原點(diǎn)距離的最小值為1;
③曲線C的長(zhǎng)度l滿足l>4;
④曲線C所圍成圖形的面積S滿足π<S<4.
上述命題中,真命題的個(gè)數(shù)是( )
A.4 B.3 C.2 D.1
解析:選A?、賹?x,-y),(-x,y),(-x,-y)代入,方程不變,則可以確定曲線關(guān)于x軸,y軸對(duì)稱,關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱,故①是真命題.
②由x2+y4=1得0≤x2≤1,0≤y4≤1,故x2+y2≥x2+y2·y2=x2+y4=1,即曲線C上的點(diǎn)到原點(diǎn)的距離為≥1,故②是真命題.
③由②知,x2+y4=1的圖象位于單位圓x2+y2=1和邊長(zhǎng)為2的正方形之間,如圖所示,其每一段弧長(zhǎng)均大于,所以l>4,故③是真命題.
④由③知,π×12<S<2×2,即π<S<4,故④是真命題.綜上,真命題的個(gè)數(shù)為4.
10.已知直線l:x+ay-1=0(a∈R)是圓C:x2+y2-4x-2y+1=0的對(duì)稱軸.過(guò)點(diǎn)A(-4,a)作圓C的一條切線,切點(diǎn)為B,則|AB|=( )
A.2 B.4
C.6 D.2
解析:選C 由于直線x+ay-1=0是圓C:x2+y2-4x-2y+1=0的對(duì)稱軸,∴圓心C(2,1)在直線x+ay-1=0上,∴2+a-1=0,解得a=-1,∴A(-4,-1),|AC|2=(-4-2)2+(-1-1)2=40.又r=2,∴|AB|2=40-4=36,即|AB|=6.
11.兩個(gè)圓C1:x2+y2+2ax+a2-4=0(a∈R)與C2:x2+y2-2by-1+b2=0(b∈R)恰有三條公切線,則a+b的最小值為( )
A.3 B.-3
C.6 D.-6
解析:選B 兩個(gè)圓恰有三條公切線,則兩圓外切,兩圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為圓C1:(x+a)2+y2=4,圓C2:x2+(y-b)2=1,所以C1(-a,0),C2(0,b),==2+1=3,即a2+b2=9.
由2≤,得(a+b)2≤18,所以-3≤a+b≤3,當(dāng)且僅當(dāng)“a=b”時(shí)等號(hào)成立.所以a+b的最小值為-3.
12.若圓(x-3)2+(y+5)2=r2上有且只有兩個(gè)點(diǎn)到直線4x-3y-2=0的距離等于1,則半徑r的取值范圍是( )
A.(4,6) B.[4,6]
C.(4,5) D.(4,5]
解析:選A 設(shè)直線4x-3y+m=0與直線4x-3y-2=0之間的距離為1,則有=1,m=3或m=-7.圓心(3,-5)到直線4x-3y+3=0的距離等于6,圓心(3,-5)到直線4x-3y-7=0的距離等于4,因此所求圓半徑的取值范圍是(4,6),故選A.
二、填空題
13.(2017·河北調(diào)研)若直線l1:y=x+a和直線l2:y=x+b將圓(x-1)2+(y-2)2=8分成長(zhǎng)度相等的四段弧,則a2+b2=________.
解析:由題意得直線l1和l2截圓所得弦所對(duì)的圓心角相等,均為90°,因此圓心到兩直線的距離均為r=2,即==2,得a2+b2=(2+1)2+(1-2)2=18.
答案:18
14.已知圓C的圓心在x軸的正半軸上,點(diǎn)M(0,)在圓C上,且圓心到直線2x-y=0的距離為,則圓C的方程為_(kāi)___________.
解析:因?yàn)閳AC的圓心在x軸的正半軸上,設(shè)C(a,0),且a>0,所以圓心到直線2x-y=0的距離d==,解得a=2,所以圓C的半徑r=|CM|==3,所以圓C的方程為(x-2)2+y2=9.
答案:(x-2)2+y2=9
15.設(shè)直線l:y=kx+1被圓C:x2+y2-2x-3=0截得的弦最短,則直線l的方程為_(kāi)___________.
解析:因?yàn)橹本€l恒過(guò)定點(diǎn)(0,1),由x2+y2-2x-3=0變形為(x-1)2+y2=4,易知點(diǎn)(0,1)在圓(x-1)2+y2=4的內(nèi)部,依題意,k·=-1,即k=1,所以直線l的方程為y=x+1.
答案:y=x+1
16.已知A(-2,0),B(0,2),實(shí)數(shù)k是常數(shù),M,N是圓x2+y2+kx=0上不同的兩點(diǎn),P是圓x2+y2+kx=0上的動(dòng)點(diǎn),如果M,N關(guān)于直線x-y-1=0對(duì)稱,則△PAB面積的最大值是________.
解析:由題意知圓心在直線x-y-1=0上,所以--1=0,解得k=-2,得圓心的坐標(biāo)為(1,0),半徑為1.又知直線AB的方程為x-y+2=0,所以圓心(1,0)到直線AB的最大距離為,所以P到直線AB的最大距離,即△PAB的AB邊上的高的最大值為1+,又|AB|=2,所以△PAB面積的最大值為×2×=3+.
答案:3+
B組——能力小題保分練
1.(2017·石家莊模擬)若a,b是正數(shù),直線2ax+by-2=0被圓x2+y2=4截得的弦長(zhǎng)為2,則t=a取得最大值時(shí)a的值為( )
A. B.
C. D.
解析:選D 因?yàn)閳A心到直線的距離d=,則直線被圓截得的弦長(zhǎng)L=2=2=2,所以4a2+b2=4.則t=a=·(2a)·≤××=·[8a2+1+2(4-4a2)]=,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)等號(hào)成立,此時(shí)a=,故選D.
2.已知直線x+y-k=0(k>0)與圓x2+y2=4交于不同的兩點(diǎn)A,B,O是坐標(biāo)原點(diǎn),且有|+|≥||,那么k的取值范圍是( )
A.(,+∞) B.[,+∞)
C.[,2) D.[,2)
解析:選C 當(dāng)|+|=||時(shí),O,A,B三點(diǎn)為等腰三角形AOB的三個(gè)頂點(diǎn),其中OA=OB=2,∠AOB=120°,從而圓心O到直線x+y-k=0(k>0)的距離為1,即=1,解得k=;當(dāng)k>時(shí),|+|>||,又直線與圓x2+y2=4有兩個(gè)不同的交點(diǎn),故<2,即k<2.綜上,k的取值范圍為[,2).
3.(2018屆高三·湖北七市(州)聯(lián)考)已知圓C:(x-1)2+y2=r2(r>0).設(shè)條件p:0<r<3,條件q:圓C上至多有2個(gè)點(diǎn)到直線x-y+3=0的距離為1,則p是q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 圓C:(x-1)2+y2=r2的圓心(1,0)到直線x-y+3=0的距離d==2.
當(dāng)2-r>1,即0<r<1時(shí),直線在圓外,圓上沒(méi)有點(diǎn)到直線的距離為1;
當(dāng)2-r=1,即r=1時(shí),直線在圓外,圓上只有1個(gè)點(diǎn)到直線的距離為1;
當(dāng)0<2-r<1,即1<r<2時(shí),直線在圓外,此時(shí)圓上有2個(gè)點(diǎn)到直線的距離為1;
當(dāng)2-r=0,即r=2時(shí),直線與圓相切,此時(shí)圓上有2個(gè)點(diǎn)到直線的距離為1;
當(dāng)0<r-2<1,即2<r<3時(shí),直線與圓相交,此時(shí)圓上有2個(gè)點(diǎn)到直線的距離為1;
當(dāng)r-2=1,即r=3時(shí),直線與圓相交,此時(shí)圓上有3個(gè)點(diǎn)到直線的距離為1;
當(dāng)r-2>1,即r>3時(shí),直線與圓相交,此時(shí)圓上有4個(gè)點(diǎn)到直線的距離為1.
綜上,當(dāng)0<r<3時(shí),圓C上至多有2個(gè)點(diǎn)到直線x-y+3=0的距離為1;由圓C上至多有2個(gè)點(diǎn)到直線x-y+3=0的距離為1可得0<r<3.故p是q的充要條件,故選C.
4.(2018屆高三·廣東五校聯(lián)考)已知圓C:x2+y2+2x-4y+1=0的圓心在直線ax-by+1=0上,則ab的取值范圍是( )
A. B.
C. D.
解析:選B 把圓的方程化為標(biāo)準(zhǔn)方程得,(x+1)2+(y-2)2=4,∴圓心坐標(biāo)為(-1,2),根據(jù)題意可知,圓心在直線ax-by+1=0上,把圓心坐標(biāo)代入直線方程得,-a-2b+1=0,即a=1-2b,則ab=(1-2b)b=-2b2+b=-22+≤,當(dāng)b=時(shí),ab有最大值,故ab的取值范圍為.
5.已知點(diǎn)A(3,0),若圓C:(x-t)2+(y-2t+4)2=1上存在點(diǎn)P,使|PA|=2|PO|,其中O為坐標(biāo)原點(diǎn),則圓心C的橫坐標(biāo)t的取值范圍為_(kāi)_______.
解析:設(shè)點(diǎn)P(x,y),因?yàn)閨PA|=2|PO|,所以=2,化簡(jiǎn)得(x+1)2+y2=4,所以點(diǎn)P在以M(-1,0)為圓心,2為半徑的圓上.由題意知,點(diǎn)P(x,y)在圓C上,所以圓C與圓M有公共點(diǎn),則1≤|CM|≤3,即1≤≤3,1≤5t2-14t+17≤9.不等式5t2-14t+16≥0的解集為R;由5t2-14t+8≤0,得≤t≤2.所以圓心C的橫坐標(biāo)t的取值范圍為.
答案:
6.設(shè)點(diǎn)M(x0,1),若在圓O:x2+y2=1上存在點(diǎn)N,使得∠OMN=45°,則x0的取值范圍是________.
解析:由題意可知M在直線y=1上運(yùn)動(dòng),設(shè)直線y=1與圓x2+y2=1相切于點(diǎn)P(0,1).當(dāng)x0=0即點(diǎn)M與點(diǎn)P重合時(shí),顯然圓上存在點(diǎn)N(±1,0)符合要求;當(dāng)x0≠0時(shí),過(guò)M作圓的切線,切點(diǎn)之一為點(diǎn)P,此時(shí)對(duì)于圓上任意一點(diǎn)N,都有∠OMN≤∠OMP,故要存在∠OMN=45°,只需∠OMP≥45°.特別地,當(dāng)∠OMP=45°時(shí),有x0=±1.結(jié)合圖形可知,符合條件的x0的取值范圍為[-1,1].
答案:[-1,1]
第二講 小題考法——圓錐曲線的方程與性質(zhì)
考點(diǎn)(一)
主要考查圓錐曲線的定義及其應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)方程的求法.
圓錐曲線的定義與標(biāo)準(zhǔn)方程
[典例感悟]
[典例] (1)(2017·合肥模擬)已知雙曲線-y2=1的左、右焦點(diǎn)分別為F1,F(xiàn)2,點(diǎn)P在雙曲線上,且滿足|PF1|+|PF2|=2,則△PF1F2的面積為( )
A.1 B.
C. D.
(2)在平面直角坐標(biāo)系中,已知橢圓C1:+=1(a>b≥1)的離心率e=,且橢圓C1上一點(diǎn)M到點(diǎn)Q(0,3)的距離的最大值為4.則橢圓C1的方程為( )
A.x2+=1 B.+y2=1
C.+=1 D.+=1
(3)(2017·全國(guó)卷Ⅱ)已知F是拋物線C:y2=8x的焦點(diǎn),M是C上一點(diǎn),F(xiàn)M的延長(zhǎng)線交y軸于點(diǎn)N.若M為FN的中點(diǎn),則|FN|=________.
[解析] (1)在雙曲線-y2=1中,a=,b=1,c=2.不妨設(shè)P點(diǎn)在雙曲線的右支上,則有|PF1|-|PF2|=2a=2,又|PF1|+|PF2|=2,∴|PF1|=+,|PF2|=-.又|F1F2|=2c=4,而|PF1|2+|PF2|2=|F1F2|2,∴PF1⊥PF2,∴S△PF1F2=×|PF1|×|PF2|=×(+)×(-)=1.故選A.
(2)因?yàn)閑2===,所以a2=4b2,則橢圓方程為+=1,即x2+4y2=4b2.
設(shè)M(x,y),則|MQ|==
==.
所以當(dāng)y=-1時(shí),|MQ|有最大值,為=4,解得b2=1,則a2=4,所以橢圓C1的方程是+y2=1.故選B.
(3)法一:依題意,拋物線C:y2=8x的焦點(diǎn)F(2,0),因?yàn)镸是C上一點(diǎn),F(xiàn)M的延長(zhǎng)線交y軸于點(diǎn)N,M為FN的中點(diǎn),設(shè)M(a,b)(b>0),所以a=1,b=2,所以N(0,4),|FN|==6.
法二:如圖,不妨設(shè)點(diǎn)M位于第一象限內(nèi),拋物線C的準(zhǔn)線交x軸于點(diǎn)A,過(guò)點(diǎn)M作準(zhǔn)線的垂線,垂足為點(diǎn)B,交y軸于點(diǎn)P,∴PM∥OF.由題意知,F(xiàn)(2,0),|FO|=|AO|=2.
∵點(diǎn)M為FN的中點(diǎn),PM∥OF,
∴|MP|=|FO|=1.
又|BP|=|AO|=2,
∴|MB|=|MP|+|BP|=3.
由拋物線的定義知|MF|=|MB|=3,
故|FN|=2|MF|=6.
[答案] (1)A (2)B (3)6
[方法技巧]
求解圓錐曲線標(biāo)準(zhǔn)方程的思路方法
(1)定型,即指定類型,也就是確定圓錐曲線的類型、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),雙曲線常設(shè)為mx2-ny2=1(mn>0).
[演練沖關(guān)]
1.(2017·長(zhǎng)沙模擬)已知橢圓的中心在原點(diǎn),離心率e=,且它的一個(gè)焦點(diǎn)與拋物線y2=-4x的焦點(diǎn)重合,則此橢圓方程為( )
A.+=1 B.+=1
C.+y2=1 D.+y2=1
解析:選A 由題可知橢圓的焦點(diǎn)在x軸上,所以設(shè)橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為+=1(a>b>0),而拋物線y2=-4x
的焦點(diǎn)為(-1,0),所以c=1,又離心率e==,解得a=2,b2=a2-c2=3,所以橢圓方程為+=1.故選A.
2.(2017·全國(guó)卷Ⅲ)已知雙曲線C:-=1(a>0,b>0)的一條漸近線方程為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
解析:選B 根據(jù)雙曲線C的漸近線方程為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.
3.已知拋物線x2=4y的焦點(diǎn)為F,準(zhǔn)線為l,P為拋物線上一點(diǎn),過(guò)P作PA⊥l于點(diǎn)A,當(dāng)∠AFO=30°(O為坐標(biāo)原點(diǎn))時(shí),|PF|=________.
解析:法一:令l與y軸的交點(diǎn)為B,在Rt△ABF中,∠AFB=30°,|BF|=2,所以|AB|=.設(shè)P(x0,y0),則x0=±,代入x2=4y中,得y0=,所以|PF|=|PA|=y(tǒng)0+1=.
法二:如圖所示,∠AFO=30°,
∴∠PAF=30°,
又|PA|=|PF|,∴△APF為頂角∠APF=120°的等腰三角形,
而|AF|==,
∴|PF|==.
答案:
考點(diǎn)(二)
主要考查橢圓、雙曲線的離心率的計(jì)算、雙曲線漸近線的應(yīng)用以及拋物線的有關(guān)性質(zhì).
圓錐曲線的幾何性質(zhì)
[典例感悟]
[典例] (1)(2016·全國(guó)卷Ⅰ)以拋物線C的頂點(diǎn)為圓心的圓交C于A,B兩點(diǎn),交C的準(zhǔn)線于D,E兩點(diǎn).已知|AB|=4,|DE|=2,則C的焦點(diǎn)到準(zhǔn)線的距離為( )
A.2 B.4
C.6 D.8
(2)(2017·全國(guó)卷Ⅰ)已知雙曲線C:-=1(a>0,b>0)的右頂點(diǎn)為A,以A為圓心,b為半徑作圓A,圓A與雙曲線C的一條漸近線交于M,N兩點(diǎn).若∠MAN=60°,則C的離心率為_(kāi)_______.
[解析] (1)由題,不妨設(shè)拋物線的方程為y2=2px(p>0),圓的方程為x2+y2=r2.
∵|AB|=4,|DE|=2,拋物線的準(zhǔn)線方程為x=-,
∴不妨設(shè)A,D.
∵點(diǎn)A,D在圓x2+y2=r2上,
∴∴+8=+5,
∴p=4(負(fù)值舍去),∴C的焦點(diǎn)到準(zhǔn)線的距離為4.
(2)雙曲線的右頂點(diǎn)為A(a,0),一條漸近線的方程為y=x,即bx-ay=0,則圓心A到此漸近線的距離d==.又因?yàn)椤螹AN=60°,圓的半徑為b,所以b·sin 60°=,即=,所以e==.
[答案] (1)B (2)
[方法技巧]
1.橢圓、雙曲線離心率(離心率范圍)的求法
求橢圓、雙曲線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.雙曲線的漸近線的求法及用法
(1)求法:把雙曲線標(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利用漸近線方程設(shè)所求雙曲線的方程.
[演練沖關(guān)]
1.(2017·成都模擬)設(shè)雙曲線C:-=1(a>0,b>0)的左、右焦點(diǎn)分別為F1,F(xiàn)2,以F1F2為直徑的圓與雙曲線左支的一個(gè)交點(diǎn)為P.若以O(shè)F1(O為坐標(biāo)原點(diǎn))為直徑的圓與PF2相切,則雙曲線C的離心率為( )
A. B.
C. D.
解析:選D 如圖,在圓O中,F(xiàn)1F2為直徑,P是圓O上一點(diǎn),所以PF1⊥PF2,設(shè)以O(shè)F1為直徑的圓的圓心為M,且圓M與直線PF2相切于點(diǎn)Q,則M,MQ⊥PF2,所以PF1∥MQ,所以=,即=,可得|PF1|=,所以|PF2|=+2a,又|PF1|2+|PF2|2=|F1F2|2,所以+2=4c2,即7e2-6e-9=0,解得e=,e=(舍去).故選D.
2.(2017·全國(guó)卷Ⅰ)設(shè)A,B是橢圓C:+=1長(zhǎng)軸的兩個(gè)端點(diǎn).若C上存在點(diǎn)M滿足∠AMB=120°,則m的取值范圍是( )
A.(0,1]∪[9,+∞) B.(0, ]∪[9,+∞)
C.(0,1]∪[4,+∞) D.(0, ]∪[4,+∞)
解析:選A 當(dāng)0<m<3時(shí),焦點(diǎn)在x軸上,要使C上存在點(diǎn)M滿足∠AMB=120°,則≥tan 60°=,即≥,解得0<m≤1.當(dāng)m>3時(shí),焦點(diǎn)在y軸上,要使C上存在點(diǎn)M滿足∠AMB=120°,則≥tan 60°=,即≥,解得m≥9.故m的取值范圍為(0,1]∪[9,+∞).
3.(2017·貴陽(yáng)檢測(cè))如圖,拋物線y2=4x的一條弦AB經(jīng)過(guò)焦點(diǎn)F,取線段OB的中點(diǎn)D,延長(zhǎng)OA至點(diǎn)C,使|OA|=|AC|,過(guò)點(diǎn)C,D作y軸的垂線,垂足分別為點(diǎn)E,G,則|EG|的最小值為_(kāi)_______.
解析:設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3),D(x4,y4),則y3=2y1,y4=y(tǒng)2,|EG|=y(tǒng)4-y3=y(tǒng)2-2y1.因?yàn)锳B為拋物線y2=4x的焦點(diǎn)弦,所以y1y2=-4,所以|EG|=y(tǒng)2-2×=y(tǒng)2+≥2=4,當(dāng)且僅當(dāng)y2=,即y2=4時(shí)取等號(hào),所以|EG|的最小值為4.
答案:4
考點(diǎn)(三)
主要考查直線與圓錐曲線的位置關(guān)系以及圓錐曲線與圓相結(jié)合的問(wèn)題.
圓錐曲線與圓、直線的綜合問(wèn)題
[典例感悟]
[典例] (1)(2018屆高三·河南九校聯(lián)考)已知直線y=kx+t與圓x2+(y+1)2=1相切且與拋物線C:x2=4y交于不同的兩點(diǎn)M,N,則實(shí)數(shù)t的取值范圍是( )
A.(-∞,-3)∪(0,+∞) B.(-∞,-2)∪(0,+∞)
C.(-3,0) D.(-2,0)
(2)(2017·寶雞質(zhì)檢)已知雙曲線C:mx2+ny2=1(mn<0)的一條漸近線與圓x2+y2-6x-2y+9=0相切,則C的離心率為( )
A. B.
C.或 D.或
[解析] (1)因?yàn)橹本€與圓相切,所以=1,即k2=t2+2t.將直線方程代入拋物線方程并整理得x2-4kx-4t=0,于是Δ=16k2+16t=16(t2+2t)+16t>0,解得t>0或t<-3.故選A.
(2)圓x2+y2-6x-2y+9=0的標(biāo)準(zhǔn)方程為(x-3)2+(y-1)2=1,則圓心為M(3,1),半徑r=1.當(dāng)m<0,n>0時(shí),由mx2+ny2=1得-=1,則雙曲線的焦點(diǎn)在y軸上,不妨設(shè)雙曲線與圓相切的漸近線方程為y=x,即ax-by=0,則圓心到直線的距離d==1,即|3a-b|=c,平方得9a2-6ab+b2=c2=a2+b2,即8a2-6ab=0,則b=a,平方得b2=a2=c2-a2,即c2=a2,則c=a,離心率e==;當(dāng)m>0,n<0時(shí),同理可得e=,故選D.
[答案] (1)A (2)D
[方法技巧]
處理圓錐曲線與圓相結(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)注意圓與特殊線的位置關(guān)系,如圓的直徑與橢圓長(zhǎng)軸(短軸),與雙曲線的實(shí)軸(虛軸)的關(guān)系;圓與過(guò)定點(diǎn)的直線、雙曲線的漸近線、拋物線的準(zhǔn)線的位置關(guān)系等.
[演練沖關(guān)]
1.(2018屆高三·廣西三市聯(lián)考)已知雙曲線C:-=1(a>0,b>0)的左、右焦點(diǎn)分別為F1(-c,0),F(xiàn)2(c,0),P是雙曲線C右支上一點(diǎn),且|PF2|=|F1F2|,若直線PF1與圓x2+y2=a2相切,則雙曲線的離心率為( )
A. B. C.2 D.3
解析:選B 取線段PF1的中點(diǎn)為A,連接AF2,又|PF2|=|F1F2|,則AF2⊥PF1,∵直線PF1與圓x2+y2=a2相切,∴|AF2|=2a,∵|PF2|=|F1F2|=2c,∴|PF1|=2a+2c,∴|PA|=·|PF1|=a+c,則在Rt△APF2中,4c2=(a+c)2+4a2,化簡(jiǎn)得(3c-5a)(a+c)=0,則雙曲線的離心率為.
2.已知橢圓C:9x2+y2=m2(m>0),直線l不過(guò)原點(diǎn)O且不平行于坐標(biāo)軸,l與C有兩個(gè)交點(diǎn)A,B,線段AB的中點(diǎn)為M,則直線OM與直線l的斜率之積為_(kāi)_______.
解析:設(shè)直線l:y=kx+b(k≠0,b≠0),A(x1,y1),B(x2,y2),M(xM,yM).將y=kx+b代入9x2+y2=m2,得(k2+9)x2+2kbx+b2-m2=0,故xM==-,yM=kxM+b=,故直線OM的斜率kOM==-,所以kOM·k=-9,即直線OM與直線l的斜率之積為-9.
答案:-9
[必備知能·自主補(bǔ)缺]
(一) 主干知識(shí)要記牢
圓錐曲線的定義、標(biāo)準(zhǔn)方程和性質(zhì)
名稱
橢圓
雙曲線
拋物線
定義
|PF1|+|PF2|=2a(2a>|F1F2|)
||PF1|-|PF2||=2a(2a<|F1F2|)
|PF|=|PM|,點(diǎn)F不在直線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=
=
(0<e<1)
e=
=
(e>1)
e=1
漸近線
y=±x
(二) 二級(jí)結(jié)論要用好
1.橢圓焦點(diǎn)三角形的3個(gè)規(guī)律
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.雙曲線焦點(diǎn)三角形的2個(gè)結(jié)論
P(x0,y0)為雙曲線-=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y2=2px(p>0)焦點(diǎn)弦AB的4個(gè)結(jié)論
(1)xA·xB=;
(2)yA·yB=-p2;
(3)|AB|=(α是直線AB的傾斜角);
(4)|AB|=xA+xB+p.
4.圓錐曲線的通徑
(1)橢圓通徑長(zhǎng)為;
(2)雙曲線通徑長(zhǎng)為;
(3)拋物線通徑長(zhǎng)為2p.
5.圓錐曲線中的最值
(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)拋物線上的點(diǎn)中頂點(diǎn)到拋物線準(zhǔn)線的距離最短.
(三) 易錯(cuò)易混要明了
1.利用橢圓、雙曲線的定義解題時(shí),要注意兩種曲線的定義形式及其限制條件.如在雙曲線的定義中,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的雙曲線的右支,方程為-=1(x>3