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2015年湖南高考数学提分专练:圆锥曲线中的定点、定值与最值_第2页

中华考试网  2015-05-25  【

  11.如图,在平面直角坐标系xOy中,设点F(0,p)(p>0),直线l:y=-p,点P在直线l上移动,R是线段PF与x轴的交点,过R,P分别作直线l1,l2,使l1PF,l2l,l1∩l2=Q.

  (1)求动点Q的轨迹C的方程;

  (2)在直线l上任取一点M作曲线C的两条切线,设切点为A,B,求证:直线AB恒过一定点;

  (3)对(2)求证:当直线MA,MF,MB的斜率存在时,直线MA,MF,MB的斜率的倒数成等差数列.

  解题思路:本题考查轨迹方程的求法及直线与抛物线的位置关系.(1)利用抛物线的定义即可求出抛物线的标准方程;(2)利用导数及方程根的思想得出两切点的直线方程,进一步求出直线恒过的定点;(3)分别利用坐标表示三条直线的斜率,从而化简证明即可.

  解析:(1)依题意知,点R是线段PF的中点,且RQ⊥FP,

  RQ是线段FP的垂直平分线. |QP|=|QF|.故动点Q的轨迹C是以F为焦点,l为准线的抛物线,其方程为:x2=4py(p>0).

  (2)设M(m,-p),两切点为A(x1,y1),B(x2,y2).

  由x2=4py得y=x2,求导得y′=x.

  两条切线方程为y-y1=x1(x-x1),

  y-y2=x2(x-x2),

  对于方程,代入点M(m,-p)得,

  -p-y1=x1(m-x1),又y1=x,

  -p-x=x1(m-x1),

  整理得x-2mx1-4p2=0.

  同理对方程有x-2mx2-4p2=0,

  即x1,x2为方程x2-2mx-4p2=0的两根.

  x1+x2=2m,x1x2=-4p2.

  设直线AB的斜率为k,k===(x1+x2),

  所以直线的方程为y-=(x1+x2)(x-x1),展开得:

  y=(x1+x2)x-,

  将代入得:y=x+p.

  直线恒过定点(0,p).

  (3)证明:由(2)的结论,设M(m,-p),A(x1,y1),B(x2,y2)且有x1+x2=2m,x1x2=-4p2,

  kMA=,kMB=.

  +=+

  =+=+

  =+=

  ===-.

  又 ==-,

  所以+=.

  即直线的斜率的倒数成等差数列.

  规律总结:从近几年课标地区的高考命题来看,解析几何综合题主要考查直线和圆锥曲线的位置关系以及范围、最值、定点、定值、存在性等问题,近几年高考题中经常出现以函数、平面向量、导数、数列、不等式、平面几何、数学思想方法等知识为背景,综合考查运用圆锥曲线的有关知识分析问题、解决问题的能力.

  12.已知点F(0,1),直线l:y=-1,P为平面上的动点,过点P作直线l的垂线,垂足为Q,且·=·.

  (1)求动点P的轨迹C的方程;

  (2)已知圆M过定点D(0,2),圆心M在轨迹C上运动,且圆M与x轴交于A,B两点,设|DA|=l1,|DB|=l2,求+的最大值.

  解题思路:本题考查轨迹的求法、向量的运算、基本不等式的运用.(1)利用直接法及数量积的坐标运算即可得到动点的轨迹方程;(2)先设出圆的方程,求出点A,B坐标,然后利用基本不等式求出所给式子的最大值.

  解析:(1)设P(x,y),则Q(x,-1),

  ·=·,

  (0,y+1)·(-x,2)=(x,y-1)·(x,-2).

  即2(y+1)=x2-2(y-1),即x2=4y,

  所以动点P的轨迹C的方程为x2=4y.

  (2)设圆M的圆心坐标为M(a,b),

  则a2=4b.

  圆M的半径为|MD|=.

  圆M的方程为(x-a)2+(y-b)2=a2+(b-2)2.

  令y=0,则(x-a)2+b2=a2+(b-2)2,

  整理得,x2-2ax+4b-4=0.

  由,解得,x=a±2.

  不妨设A(a-2,0),B(a+2,0),

  l1=,l2=.

  +===2

  =2,

  当a≠0时,由得,+=2

  ≤2=2.

  当且仅当a=±2时,等号成立.

  当a=0时,由得,+=2.

  故当a=±2时,+的最大值为2.

  规律总结:本题立足基础概括了解析几何的大部分内容,并融入了向量的知识.通过解析几何自身的特点,结合相应的数学知识综合考查.解决此类问题要熟练运用解析几何的经典思维,化繁为简,逐步解决.

  13.已知抛物线y2=4x的焦点为F2,点F1与F2关于坐标原点对称,直线m垂直于x轴(垂足为T),与抛物线交于不同的两点P,Q,且·=-5.

  (1)求点T的横坐标x0;

  (2)若以F1,F2为焦点的椭圆C过点.

  求椭圆C的标准方程;

  过点F2作直线l与椭圆C交于A,B两点,设=λ,若λ[-2,-1],求|+|的取值范围.

  解析:(1)由题意得F2(1,0),F1(-1,0),

  设P(x0,y0),Q(x0,-y0),

  则=(x0+1,y0),=(x0-1,-y0).

  由·=-5,得x-1-y=-5,

  即x-y=-4,

  又P(x0,y0)在抛物线上,则y=4x0,

  联立、解得x0=2.

  (2)设椭圆的半焦距为c,由题意得c=1,

  设椭圆C的标准方程为+=1(a>b>0),

  则+=1,

  a2=b2+1.

  将代入,解得b2=1或b2=-(舍去),

  所以a2=b2+1=2.

  故椭圆C的标准方程为+y2=1.

  方法一:容易验证直线l的斜率不为0,设直线l的方程为x=ky+1,

  将直线l的方程代入+y2=1中得:

  (k2+2)y2+2ky-1=0.

  设A(x1,y1),B(x2,y2),y1≠0且y2≠0,

  则由根与系数的关系,可得:

  y1+y2=-,

  y1y2=-.

  因为=λ,所以=λ,且λ<0.

  将式平方除以式,得:

  ++2=-λ++2=-.

  由λ[-2,-1]-≤λ+≤-2-≤λ++2≤0-≤-≤0,

  所以0≤k2≤.

  因为=(x1-2,y1),=(x2-2,y2),

  所以+=(x1+x2-4,y1+y2),

  又y1+y2=-,

  所以x1+x2-4=k(y1+y2)-2=-.

  故|+|2=(x1+x2-4)2+(y1+y2)2

  =+

  =

  =16-+,

  令t=,所以0≤k2≤.

  所以≤≤,即t,

  所以|+|2=f(t)=8t2-28t+16

  =82-.

  而t,所以f(t).

  所以|+|∈.

  方法二:当直线l斜率不存在时,即λ=-1时,A,B,

  又T(2,0),

  所以|+|=+=2.

  当直线l的斜率存在时,即λ[-2,-1)时,

  设直线l的方程为y=k(x-1),

  由得

  (1+2k2)x2-4k2x+2k2-2=0.

  设A(x1,y1),B(x2,y2),显然y1≠0,y2≠0,则由根与系数的关系,

  可得:x1+x2=,x1x2=.

  y1+y2=k(x1+x2)-2k=,

  y1y2=k2[x1x2-(x1+x2)+1]=.⑥

  因为=λ,所以=λ,且λ<0.

  将式平方除以式得:

  λ++2=.

  由λ[-2,-1),得λ+,

  即λ++2,

  故-≤<0,解得k2≥.

  因为=(x1-2,y1),=(x2-2,y2),

  所以+=(x1+x2-4,y1+y2),

  又x1+x2-4=,

  故|+|2=(x1+x2-4)2+(y1+y2)2

  =+

  =

  =4++.

  令t=,因为k2≥,

  所以0<≤,即t,

  所以|+|2=2t2+10t+4=22-.

  所以|+|,

  综上所述,|+|.

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