高考数学解析几何文科试题分类汇编.docx
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高考数学解析几何文科试题分类汇编
2014年高考数学解析几何文科试题分类汇编
21.2014•福建卷]已知曲线Γ上的点到点F(0,1)的距离比它到直线y=-3的距离小2.
(1)求曲线Γ的方程.
(2)曲线Γ在点P处的切线l与x轴交于点A,直线y=3分别与直线l及y轴交于点M,N.以MN为直径作圆C,过点A作圆C的切线,切点为B.试探究:
当点P在曲线Γ上运动(点P与原点不重合)时,线段AB的长度是否发生变化?
证明你的结论.
21.解:
方法一:
(1)设S(x,y)为曲线Γ上任意一点.
依题意,点S到点F(0,1)的距离与它到直线y=-1的距离相等,
所以曲线Γ是以点F(0,1)为焦点,直线y=-1为准线的抛物线,
所以曲线Γ的方程为x2=4y.
(2)当点P在曲线Γ上运动时,线段AB的长度不变.证明如下:
由
(1)知抛物线Γ的方程为y=14x2.
设P(x0,y0)(x0≠0),则y0=14x20,
由y′=12x,得切线l的斜率k=y′|x=x0=12x0,
所以切线l的方程为y-y0=12x0(x-x0),即y=12x0x-14x20.
由y=12x0x-14x20,y=0,得A12x0,0.
由y=12x0x-14x20,y=3,得M12x0+6x0,3.
又N(0,3),所以圆心C14x0+3x0,3,
半径r=12|MN|=14x0+3x0,
|AB|=|AC|2-r2
=12x0-14x0+3x02+32-14x0+3x02
=6.
所以点P在曲线Γ上运动时,线段AB的长度不变.
方法二:
(1)设S(x,y)为曲线Γ上任意一点,
则|y-(-3)|-(x-0)2+(y-1)2=2.
依题意,点S(x,y)只能在直线y=-3的上方,所以y>-3,
所以(x-0)2+(y-1)2=y+1,
化简得,曲线Γ的方程为x2=4y.
(2)同方法一.
22.、2014•浙江卷]已知△ABP的三个顶点都在抛物线C:
x2=4y上,F为抛物线C的焦点,点M为AB的中点,PF→=3FM.
图16
(1)若|PF|=3,求点M的坐标;
(2)求△ABP面积的最大值.
22.解:
(1)由题意知焦点F(0,1),准线方程为y=-1.
设P(x0,y0),由抛物线定义知|PF|=y0+1,得到y0=2,所以P(22,2)或P(-22,2).
由PF=3FM,分别得M-223,23或M223,23.
(2)设直线AB的方程为y=kx+m,点A(x1,y1),B(x2,y2),P(x0,y0).
由y=kx+m,x2=4y得x2-4kx-4m=0,
于是Δ=16k2+16m>0,x1+x2=4k,x1x2=-4m,
所以AB中点M的坐标为(2k,2k2+m).
由PF→=3FM→,
得(-x0,1-y0)=3(2k,2k2+m-1),
所以x0=-6k,y0=4-6k2-3m,
由x20=4y0得k2=-15m+415.
由Δ>0,k2≥0,得-13又因为|AB|=41+k2k2+m,点F(0,1)到直线AB的距离为d=|m-1|1+k2,
所以S△ABP=4S△ABF=8|m-1|k2+m=16153m3-5m2+m+1.
记f(m)=3m3-5m2+m+1-13令f′(m)=9m2-10m+1=0,解得m1=19,m2=1.
可得f(m)在-13,19上是增函数,在19,1上是减函数,在1,43上是增函数.
又f19=256243>f43.
所以,当m=19时,f(m)取到最大值256243,
此时k=±5515.
所以,△ABP面积的最大值为2565135.
20.、2014•广东卷]已知椭圆C:
x2a2+y2b2=1(a>b>0)的一个焦点为(5,0),离心率为53.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)若动点P(x0,y0)为椭圆C外一点,且点P到椭圆C的两条切线相互垂直,求点P的轨迹方程.
8.、2014•湖北卷]设a,b是关于t的方程t2cosθ+tsinθ=0的两个不等实根,则过A(a,a2),B(b,b2)两点的直线与双曲线x2cos2θ-y2sin2θ=1的公共点的个数为()
A.0B.1
C.2D.3
8.A解析]由方程t2cosθ+tsinθ=0,解得t1=0,t2=-tanθ,不妨设点A(0,0),B(-tanθ,tan2θ),则过这两点的直线方程为y=-xtanθ,该直线恰是双曲线x2cos2θ-y2sin2θ=1的一条渐近线,所以该直线与双曲线无公共点.故选A
22.、、2014•湖北卷]在平面直角坐标系xOy中,点M到点F(1,0)的距离比它到y轴的距离多1.记点M的轨迹为C.
(1)求轨迹C的方程;
(2)设斜率为k的直线l过定点P(-2,1),求直线l与轨迹C恰好有一个公共点、两个公共点、三个公共点时k的相应取值范围.
22.解:
(1)设点M(x,y),依题意得|MF|=|x|+1,
即(x-1)2+y2=|x|+1,
化简整理得y2=2(|x|+x).
故点M的轨迹C的方程为y2=4x,x≥0,0,x
(2)在点M的轨迹C中,
记C1:
y2=4x(x≥0),C2:
y=0(x依题意,可设直线l的方程为y-1=k(x+2).
由方程组y-1=k(x+2),y2=4x,
可得ky2-4y+4(2k+1)=0.①
当k=0时,y=1.把y=1代入轨迹C的方程,
得x=14.
故此时直线l:
y=1与轨迹C恰好有一个公共点14,1.
当k≠0时,方程①的判别式
Δ=-16(2k2+k-1).②
设直线l与x轴的交点为(x0,0),则由y-1=k(x+2),令y=0,得x0=-2k+1k.③
(i)若Δ12.
即当k∈(-∞,-1)∪12,+∞时,直线l与C1没有公共点,与C2有一个公共点,故此时直线l与轨迹C恰好有一个公共点.
(ii)若Δ=0,x00,x0≥0,由②③解得k∈-112或-12≤k即当k∈-1,12时,直线l与C1只有一个公共点,与C2有一个公共点.
当k∈-12,0时,直线l与C1有两个公共点,与C2没有公共点.
故当k∈-12,0∪-1,12时,直线l与轨迹C恰好有两个公共点.
(iii)若Δ>0,x0即当k∈-1,-12∪0,12时,直线l与C1有一个公共点,与C2有一个公共点,故此时直线l与轨迹C恰好有三个公共点.
综上所述,当k∈(-∞,-1)∪12,+∞∪{0}时,直线l与轨迹C恰好有一个公共点;
当k∈-12,0∪-1,12时,直线l与轨迹C恰好有两个公共点;当k∈-1,-12∪0,12时,直线l与轨迹C恰好有三个公共点.
14.、2014•湖南卷]平面上一机器人在行进中始终保持与点F(1,0)的距离和到直线x=-1的距离相等.若机器人接触不到过点P(-1,0)且斜率为k的直线,则k的取值范围是________.
14.(-∞,-1)∪(1,+∞)解析]依题意可知机器人运行的轨迹方程为y2=4x.设直线l:
y=k(x+1),联立y=k(x+1),y2=4x,消去y得k2x2+(2k2-4)x+k2=0,由Δ=(2k2-4)2-4k4<0,得k2>1,解得k<-1或k>1.
17.、2014•江苏卷]如图15所示,在平面直角坐标系xOy中,F1,F2分别是椭圆x2a2+y2b2=1(a>b>0)的左、右焦点,顶点B的坐标为(0,b),连接BF2并延长交椭圆于点A,过点A作x轴的垂线交椭圆于另一点C,连接F1C.
(1)若点C的坐标为43,13,且BF2=2,求椭圆的方程;
(2)若F1C⊥AB,求椭圆离心率e的值.
图15
17.解:
设椭圆的焦距为2c,则F1(-c,0),F2(c,0).
(1)因为B(0,b),所以BF2=b2+c2=a.又BF2=2,故a=2.
因为点C43,13在椭圆上,所以169a2+19b2=1,解得b2=1.
故所求椭圆的方程为x22+y2=1.
(2)因为B(0,b),F2(c,0)在直线AB上,所以直线AB的方程为xc+yb=1.
解方程组xc+yb=1,x2a2+y2b2=1,得x1=2a2ca2+c2,y1=b(c2-a2)a2+c2,x2=0,y2=b,
所以点A的坐标为2a2ca2+c2,b(c2-a2)a2+c2.
又AC垂直于x轴,由椭圆的对称性,可得点C的坐标为2a2ca2+c2,b(a2-c2)a2+c2.
因为直线F1C的斜率为b(a2-c2)a2+c2-02a2ca2+c2-(-c)=b(a2-c2)3a2c+c3,直线AB的斜率为-bc,且F1C⊥AB,所以b(a2-c2)3a2c+c3•-bc=-1.又b2=a2-c2,整理得a2=5c2,故e2=15,
因此e=55.
20.2014•江西卷]如图12所示,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)中的定直线相交于点N2.证明:
|MN2|2-|MN1|2为定值,并求此定值.
图12
20.解:
(1)依题意可设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=y1x1x,BD的方程为x=x2,
解得交点D的坐标为x2,y1x2x1.
注意到x1x2=-8及x21=4y1,则有y=y1x1x2x21=-8y14y1=-2,
因此D点在定直线y=-2上(x≠0).
(2)依题意,切线l的斜率存在且不等于0.
设切线l的方程为y=ax+b(a≠0),代入x2=4y得x2=4(ax+b),即x2-4ax-4b=0.
由Δ=0得(4a)2+16b=0,化简整理得b=-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N12a+a,2,N2-2a+a,-2,
则|MN2|2-|MN1|2=2a-a2+42-2a+a2=8,
即|MN2|2-|MN1|2为定值8.
15.2014•辽宁卷]已知椭圆C:
x29+y24=1,点M与C的焦点不重合.若M关于C的焦点的对称点分别为A,B,线段MN的中点在C上,则|AN|+|BN|=________.
15.12
20.、、2014•辽宁卷]圆x2+y2=4的切线与x轴正半轴、y轴正半轴围成一个三角形,当该三角形面积最小时,切点为P(如图15所示).
图15
(1)求点P的坐标;
(2)焦点在x轴上的椭圆C过点P,且与直线l:
y=x+3交于A,B两点,若△PAB的面积为2,求C的标准方程.
20.解:
(1)设切点坐标为(x0,y0)(x0>0,y0>0),则切线斜率为-x0y0,切线方程为y-y0=-x0y0(x-x0),即x0x+y0y=4,此时,两个坐标轴的正半轴与切线的交点分别为4x0,0,0,4y0,其围成的三角形的面积S=12•4x0•4y0=8x0y0.由x20+y20=4≥2x0y0知当且仅当x0=y0=2时x0y0有最大值,即S有最小值,因此点P的坐标为(2,2).
(2)设C的标准方程为x2a2+y2b2=1(a>b>0),点A(x1,y1),B(x2,y2).由点P在C上知2a2+2b2=1,并由x2a2+y2b2=1,y=x+3,得b2x2+43x+6-2b2=0.
又x1,x2是方程的根,所以x1+x2=-43b2,x1x2=6-2b2b2.
由y1=x1+3,y2=x2+3,得
|AB|=463|x1-x2|=2•48-24b2+8b4b2.
由点P到直线l的距离为32及S△PAB=12×32|AB|=2,得|AB|=463,即b4-9b2+18=0,
解得b2=6或3,因此b2=6,a2=3(舍)或b2=3,a2=6,从而所求C的方程为x26+y23=1.
22.、、2014•全国卷]已知抛物线C:
y2=2px(p>0)的焦点为F,直线y=4与y轴的交点为P,与C的交点为Q,且|QF|=54|PQ|.
(1)求C的方程;
(2)过F的直线l与C相交于A,B两点,若AB的垂直平分线l′与C相交于M,N两点,且A,M,B,N四点在同一圆上,求l的方程.
22.解:
(1)设Q(x0,4),代入y2=2px,得x0=8p,
所以|PQ|=8p,|QF|=p2+x0=p2+8p.
由题设得p2+8p=54×8p,解得p=-2(舍去)或p=2,
所以C的方程为y2=4x.
(2)依题意知l与坐标轴不垂直,故可设l的方程为x=my+1(m≠0).
代入y2=4x,得y2-4my-4=0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),则y1+y2=4m,y1y2=-4.
故线段AB的中点为D(2m2+1,2m),
|AB|=m2+1|y1-y2|=4(m2+1).
又直线l′的斜率为-m,所以l′的方程为x=-1my+2m2+3.
将上式代入y2=4x,并整理得y2+4my-4(2m2+3)=0.
设M(x3,y3),N(x4,y4),则y3+y4=-4m,y3y4=-4(2m2+3).
故线段MN的中点为E2m2+2m2+3,-2m,
|MN|=1+1m2|y3-y4|=4(m2+1)2m2+1m2.
由于线段MN垂直平分线段AB,故A,M,B,N四点在同一圆上等价于|AE|=|BE|=12|MN|,从而
14|AB|2+|DE|2=14|MN|2,即
4(m2+1)2+2m+2m2+2m2+22=
4(m2+1)2(2m2+1)m4,
化简得m2-1=0,解得m=1或m=-1.
所求直线l的方程为x-y-1=0或x+y-1=0.
20.2014•新课标全国卷Ⅱ]设F1,F2分别是椭圆C:
x2a2+y2b2=1(a>b>0)的左、右焦点,M是C上一点且MF2与x轴垂直.直线MF1与C的另一个交点为N.
(1)若直线MN的斜率为34,求C的离心率;
(2)若直线MN在y轴上的截距为2,且|MN|=5|F1N|,求a,b.
20.解:
(1)根据c=a2-b2及题设知Mc,b2a,2b2=3ac.
将b2=a2-c2代入2b2=3ac,
解得ca=12,ca=-2(舍去).
故C的离心率为12.
(2)由题意知,原点O为F1F2的中点,MF2∥y轴,所以直线MF1与y轴的交点D(0,2)是线段MF1的中点,故b2a=4,即b2=4a.①
由|MN|=5|F1N|得|DF1|=2|F1N|.
设N(x1,y1),由题意知y12(-c-x1)=c,-2y1=2,即x1=-32c,y1=-1.
代入C的方程,得9c24a2+1b2=1.②
将①及c=a2-b2代入②得9(a2-4a)4a2+14a=1,
解得a=7,b2=4a=28,故a=7,b=27.
21.,,2014•山东卷]在平面直角坐标系xOy中,椭圆C:
x2a2+y2b2=1(a>b>0)的离心率为32,直线y=x被椭圆C截得的线段长为4105.
(1)求椭圆C的方程.
(2)过原点的直线与椭圆C交于A,B两点(A,B不是椭圆C的顶点).点D在椭圆C上,且AD⊥AB,直线BD与x轴、y轴分别交于M,N两点.
(i)设直线BD,AM的斜率分别为k1,k2,证明存在常数λ使得k1=λk2,并求出λ的值;
(ii)求△OMN面积的最大值.
21.解:
(1)由题意知,a2-b2a=32,可得a2=4b2.
椭圆C的方程可简化为x2+4y2=a2.
将y=x代入可得x=±5a5.
因此2×25a5=4105,即a=2,所以b=1,
所以椭圆C的方程为x24+y2=1.
(2)(i)设A(x1,y1)(x1y1≠0),D(x2,y2),则B(-x1,-y1).
因为直线AB的斜率kAB=y1x1,且AB⊥AD,
所以直线AD的斜率k=-x1y1.
设直线AD的方程为y=kx+m,
由题意知k≠0,m≠0.
由y=kx+m,x24+y2=1,消去y,得(1+4k2)x2+8mkx+4m2-4=0,
所以x1+x2=-8mk1+4k2,
因此y1+y2=k(x1+x2)+2m=2m1+4k2.
由题意知x1≠-x2,
所以k1=y1+y2x1+x2=-14k=y14x1.
所以直线BD的方程为y+y1=y14x1(x+x1).
令y=0,得x=3x1,即M(3x1,0).
可得k2=-y12x1.
所以k1=-12k2,即λ=-12.
因此,存在常数λ=-12使得结论成立.
(ii)直线BD的方程y+y1=y14x1(x+x1),
令x=0,得y=-34y1,即N0,-34y1.
由(i)知M(3x1,0),
所以△OMN的面积S=12×3|x1|×34|y1|=
98|x1||y1|.
因为|x1||y1|≤x214+y21=1,当且仅当|x1|2=|y1|=22时,等号成立,
此时S取得最大值98,
所以△OMN面积的最大值为98.
20.、2014•陕西卷]已知椭圆x2a2+y2b2=1(a>b>0)经过点(0,3),离心率为12,左、右焦点分别为F1(-c,0),F2(c,0).
(1)求椭圆的方程;
(2)若直线l:
y=-12x+m与椭圆交于A,B两点,与以F1F2为直径的圆交于C,D两点,且满足|AB||CD|=534,求直线l的方程.
图15
20.解:
(1)由题设知b=3,ca=12,b2=a2-c2,解得a=2,b=3,c=1,
∴椭圆的方程为x24+y23=1.
(2)由题设,以F1F2为直径的圆的方程为x2+y2=1,
∴圆心(0,0)到直线l的距离d=2|m|5.
由d∴|CD|=21-d2=21-45m2=255-4m2.
设A(x1,y1),B(x2,y2),
由y=-12x+m,x24+y23=1得x2-mx+m2-3=0,
由根与系数的关系得x1+x2=m,x1x2=m2-3,
∴|AB|=1+-122m2-4(m2-3)=1524-m2.
由|AB||CD|=534,得4-m25-4m2=1,
解得m=±33,满足(*).
∴直线l的方程为y=-12x+33或
y=-12x-33.
20.、2014•四川卷]已知椭圆C:
x2a2+y2b2=1(a>b>0)的左焦点为F(-2,0),离心率为63.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)设O为坐标原点,T为直线x=-3上一点,过F作TF的垂线交椭圆于P,Q.当四边形OPTQ是平行四边形时,求四边形OPTQ的面积.
20.解:
(1)由已知可得,ca=63,c=2,所以a=6.
又由a2=b2+c2,解得b=2,所以椭圆C的标准方程是x26+y22=1.
(2)设T点的坐标为(-3,m),则直线TF的斜率kTF=m-0-3-(-2)=-m.
当m≠0时,直线PQ的斜率kPQ=1m,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x=my-2,x26+y22=1,
消去x,得(m2+3)y2-4my-2=0,
其判别式Δ=16m2+8(m2+3)>0.
所以y1+y2=4mm2+3,y1y2=-2m2+3,
x1+x2=m(y1+y2)-4=-12m2+3.
因为四边形OPTQ是平行四边形,所以OP→=QT→,即(x1,y1)=(-3-x2,m-y2).
所以x1+x2=-12m2+3=-3,y1+y2=4mm2+3=m.
解得m=±1.
此时,四边形OPTQ的面积
S四边形OPTQ=2S△OPQ=2×12•|OF|•|y1-y2|=
24mm2+32-4•-2m2+3=23.
18.、2014•天津卷]设椭圆x2a2+y2b2=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,右顶点为A,上顶点为B.已知|AB|=32|F1F2|.
(1)求椭圆的离心率;
(2)设P为椭圆上异于其顶点的一点,以线段PB为直径的圆经过点F1,经过点F2的直线l与该圆相切于点M,|MF2|=22,求椭圆的方程.
18.解:
(1)设椭圆右焦点F2的坐标为(c,0).由|AB|=32|F1F2|,可得a2+b2=3c2.又b2=a2-c2,则c2a2=12,
所以椭圆的离心率e=22.
(2)由
(1)知a2=2c2,b2=c2,
故椭圆方程为x22c2+y2c2=1.
设P(x0,y0).由F1(-c,0),B(0,c),有F1P→=(x0+c,y0),F1B→=(c,c).
由已知,有F1P→•F1B→=0,即(x0+c)c+y0c=0.
又c≠0,故有x0+y0+c=0.①
因为点P在椭圆上,所以
x202c2+y20c2=1.②
由①和②可得3x20+4cx0=0.而点P不是椭圆的顶点,故x0=-43c,代入①得y0=c3,即点P的坐标为-4c3,c3.
设圆的圆心为T(x1,y1),则x1=-43c+02=-23c,y1=c3+c2=23c,进而圆的半径r=(x1-0)2+(y1-c)2=53c.
由已知,有|TF2|2=|MF2|2+r2.又|MF2|=22,故有c+23c2+0-23c2=8+59c2,
解得c2=3,
所以所求椭圆的方程为x26+y23=1.
H9曲线与方程
12.2014•福建卷]在平面直角坐标系中,两点P1(x1,y1),P2(x2,y2)间的“L距离”定义为||P1P2||=|x1-x2|+|y1-y2|,则平面内与x轴上两个不同的定点F1,F2的“L距离”之和等于定值(大于||F1F2||)的点的轨迹可以是()
AB
CD
图14
12.A
22.、、2014•湖北卷]在平面直角坐标系xOy中,点M到点F(1,0)的距离比它到y轴的距离多1.记点M的轨迹为C.
(1)求轨迹C的方程;
(2)设斜率为k的直线l过定点P(-2,1),求直线l与轨迹C恰好有一个公共点、两个公共点、三个公共点时k的相应取值范围.
22.解:
(1)设点M(x,y),依题意得|MF|=|x|+1,
即(x-1)2+y2=|x|+1,
化简整理得y2=2(|x|+x).
故点M的轨迹C的方程为y2=4x,x≥0,0,x
(2)在点M的轨迹C中,
记C1:
y2=4x(x≥0),C2:
y=0(x依题意,可设直线l的方程为y-1=k(x+2).
由方程组y-1=k(x+2),y2=4x,
可得ky2-4y+4(2k+1)=0.①
当k=0时,y=1.把y=1代入轨迹C的方程,
得x=14.
故此时直线l:
y=1与轨迹C恰好有一个公共点14,1.
当k≠0时,方程①的判别式
Δ=-16(2k2+k-1).②
设直线l与x轴的交点为(x0,0),则由y-1=k(x+2),令y=0,得x0=-2k+1k.③
(i)若Δ12.
即当k∈(-∞,-1)∪12,+∞时,直线l与C1没有公共点,与C2有一个公共点,故此时直线l与轨迹C恰好有一个公共点.
(ii)若Δ=0,x00,x0≥0,由②③解得k∈-112或-12≤k即当k∈-1,12时,直线l与C1只有一个公共点,与C2有一个公共点.
当k∈-12,0时,直线l与C1有两个公共点,与C2没有公共点.
故当k∈-12,0∪-1,12时,直线l与轨迹C恰好有两个公共点.
(iii)若Δ>0,x0即当k∈-1,-12∪0,12时,直线l与C1有一个公共点,与C2有一个公共点,故此时直线l与轨
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