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考点38直线与圆锥曲线的位置关系
【命题趋势】
直线与圆锥曲线的综合应用问题(特别是一些经典问题,如:定值与定点、最值与取值范围、探索性问题)一直是高考热点问题.常常与向量、圆等知识交汇在一起命题,多以解答题形式出现,难度较大.
【重要考向】
本节通过圆锥曲线的综合应用考查数学运算、逻辑推理等核心素养.
直线与圆锥曲线位置关系
方法策略:
判断直线与圆锥曲线的交点个数时,可直接求解相应方程组得到交点坐标,也可利用消元后的一元二次方程根的判别式来确定,需注意利用判别式的前提是二次项系数不为0.
【典例】
1.若斜率为的直线与双曲线,恒有两个公共点,则双曲线的离心率的取值范围()
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】由斜率为的直线与双曲线恒有两个公共点可得渐近线的斜率大于,由此可求离心率的范围.
【详解】∵斜率为的直线与双曲线恒有两个公共点,
∴,∴,∴双曲线的离心率的取值范围是,
故选:D.
2.曲线Γ:,要使直线与曲线Γ有四个不同的交点,则实数m的取值范围是()
A.B.
C.D.
【答案】C
【分析】根据曲线Γ的方程,得到曲线表示是一个圆与双曲线的一部分,画出曲线的图象,结合图象,即可求解.
【详解】由曲线Γ:,可知,
如图所示,曲线表示是一个圆与双曲线的一部分,
由,解得,要使直线与曲线Γ有四个不同的交点,
结合图象,可得.
故选:C.
圆锥曲线的弦长
弦长的求解:
(1)当弦的两端点坐标易求时,可直接利用两点间的距离公式求解;
(2)当直线的斜率存在时,斜率为k的直线l与圆锥曲线C相交于两个不同的点,则弦长.
(3)当弦过焦点时,可结合焦半径公式求解弦长.
【典例】
3.设椭圆的离心率为,圆与x轴正半轴交于点A,圆O在点A处的切线被椭圆C截得的弦长为.
(1)求椭圆C的方程;
(2)过圆O上任意一点做圆的的切线交椭圆C于点M,N,求证:以MN为直径的圆过点O.
【答案】(1);(2)证明见解析.
【分析】(1)根据椭圆的离心率为,得到,设椭圆的方程为,再根据圆O在点A处的切线被椭圆C截得的弦长为,得到点在椭圆上求解;
(2)当过点且与圆相切的切线斜率不存在时,不妨设切线方程为,判断是否为零;当过点且与圆相切的切线斜率存在时,可设切线的方程为,由直线与圆相切得到k,m的关系,再联立直线和椭圆的方程,利用韦达定理证明即可.
【详解】(1)设椭圆的半焦距为,因为椭圆的离心率为,所以,,
∴椭圆的方程可设为.
易得,因为圆O在点A处的切线被椭圆C截得的弦长为,
所以点在椭圆上,
所以,解得,所以椭圆的方程为.
(2)当过点且与圆相切的切线斜率不存在时,不妨设切线方程为,
由(1)知:,,
则,,,
∴.
当过点且与圆相切的切线斜率存在时,可设切线的方程为,
,,
因为直线与圆相切,
所以,即.
联立直线和椭圆的方程得,
∴,
所以.
∵,,
∴,
,,
,,
∴.
综上所述,圆上任意一点处的切线交椭圆于点,,都有.
4.已知抛物线上的动点P到直线的距离为d,A点坐标为,则的最小值等于()
A.4 B. C. D.
【答案】D
【分析】求得抛物线的焦点坐标和准线方程,得到动点P到直线的距离为,根据,即可求解.
【详解】抛物线化为,可得焦点,准线方程为,如图所示,可得动点P到直线l∶的距离为,
又由,从而.
所以的最小值等于.
故选:D.
圆锥曲线中的定点、定值问题
方法指导:
定点、定值问题多以直线与圆锥曲线为背景,常与函数与方程、向量等知识交汇,形成了过定点、定值等问题的证明.解决此类问题的关键是引进参变量表示所求问题,根据等式的恒成立、数式变换等寻找不受参数影响的量.
【典例】
5.已知抛物线:的焦点是圆:与坐标轴的一个交点.
(1)求抛物线的方程.
(2)若,(,异于原点)为抛物线上的不同两点,且以为直径的圆过点,问直线是否过定点?若过定点,求出该定点坐标;若不过定点,请说明理由.
【答案】(1);(2)直线过定点.
【分析】(1)根据抛物线方程的特点,再求圆与轴正半轴的交点,即可根据焦点坐标,求得抛物线方程;(2)首先设直线的方程为,与抛物线方程联立,利用,求得,结合韦达定理,即可求得直线所过定点.
【详解】解:(1)将代入,得,
所以圆与轴的两个交点分别为,.
依题意,解得,所以抛物线的方程为.
(2)设直线的方程为,与抛物线方程联立并化简得,
则,可得.
设,,则,.
因为以为直径的圆过原点,所以,
所以,得.
所以,得.
所以直线的方程为.
因此,直线过定点.
1.已知F是椭圆=1的左焦点,P为椭圆上的动点,椭圆内部一点M的坐标是(3,4),
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