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考点38
直线与圆锥曲线的位置关系-备战2022年高考数学一轮复习考点帮浙江专用
考点
38
直线
圆锥曲线
位置
关系
备战
2022
年高
数学
一轮
复习
浙江
专用
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),则|PM|+|PF|的最大值是( )
A.10 B.11 C.13 D.21
2.已知直线与抛物线交于两点(点在第一象限,点在第四象限),与轴交于点,若线段的中点的横坐标为3,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
3.已知点在曲线()上,设,则的最大值( )
A.与有关,且与有关 B.与有关,但与无关
C.与无关,但与有关 D.与无关,且与无关
4.已知直线,动点在椭圆上,作交于点,作交于点.若为定值,则( )
A. B. C. D.
5.直线l过抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点F,且与C相交于A,B两点,且AB的中点M的坐标为(3,2),则抛物线C的方程为( )
A.y2=2x或y2=4x B.y2=4x或y2=8x
C.y2=6x或y2=8x D.y2=2x或y2=8x
6.已知椭圆中心在原点,且一个焦点为F(0,3),直线4x+3y﹣13=0与其相交于MN两点,MN中点的横坐标为1,则此椭圆的方程是__.
7.已知抛物线C:的焦点为F,过点P(0,﹣1)斜率为k(k>0)的直线l与抛物线C交于A、B两点,AB的中点Q到x轴的距离为3,若M是直线l上的一个动点,E(3,0),则||MF|﹣|ME||的最大值为 __.
8.设直线与椭圆的方程分别为 与,问为何值时,
(1)直线与椭圆有一个公共点; (2)直线与椭圆有两个公共点;
(3)直线与椭圆无公共点.
9.已知椭圆:的离心率为,抛物线:的准线被椭圆截得的线段长为.
(1)求椭圆的方程;
(2)如图,点,分别是椭圆的左顶点、左焦点直线与椭圆交于不同的两点,(,都在x轴上方).且.直线是否恒过定点?若是,求出该定点的坐标;若否,说明之.
10.已知过圆C1:x2+y2=1上一点的切线,交坐标轴于A、B两点,且A、B恰好分别为椭圆C2:(a>b>0)的上顶点和右顶点.
(1)求椭圆C2的方程;
(2)已知P为椭圆的左顶点,过点P作直线PM、PN分别交椭圆于M、N两点,若直线MN过定点Q(﹣1,0),求证:PM⊥PN.
1.(2021年新高考全国Ⅰ卷)已知,是椭圆:的两个焦点,点在上,则的最大值为( )
A. 13 B. 12 C. 9 D. 6
2.(2021年新高考全国Ⅱ卷)抛物线的焦点到直线的距离为,则( )
A. 1 B. 2 C. D. 4
3.(2021年新高考全国Ⅰ卷)已知为坐标原点,抛物线:()的焦点为,为上一点,与轴垂直,为轴上一点,且,若,则的准线方程为______.
4.(2021年新高考全国Ⅱ卷)已知双曲线的离心率为2,则该双曲线的渐近线方程为_______________
5. (2021年新高考全国Ⅰ卷)在平面直角坐标系中,已知点、,点的轨迹为.
(1)求的方程;
(2)设点在直线上,过的两条直线分别交于、两点和,两点,且,求直线的斜率与直线的斜率之和.
6.(2021年新高考全国Ⅱ卷)已知椭圆C的方程为,右焦点为,且离心率为.
(1)求椭圆C的方程;
(2)设M,N是椭圆C上的两点,直线与曲线相切.证明:M,N,F三点共线的充要条件是.
7.(2020年全国卷(文科)(新课标Ⅰ))已知A、B分别为椭圆E:(a>1)的左、右顶点,G为E的上顶点,,P为直线x=6上的动点,PA与E的另一交点为C,PB与E的另一交点为D.
(1)求E的方程;
(2)证明:直线CD过定点.
1.已知过抛物线C:y2=4x的焦点F且倾斜角为30°的直线交C于A,B两点,Q为AB的中点,P为C上一点,则|PF|+|PQ|的最小值为( )
A.5 B.6 C.7 D.8
2.已知点为抛物线上的两点,为坐标原点,且,则的面积的最小值为( )
A.8 B.16 C.32 D.64
3.过点的直线交抛物线于两点,当点恰好为的中点时,直线的方程为( )
A. B. C. D.
4.若点P为共焦点的椭圆和双曲线的一个交点,,分别是它们的左右焦点.设椭圆离心率为,双曲线离心率为,若,则( )
A.4 B.3 C.2 D.1
5.已知椭圆,过点的直线与椭圆相交于、两点,且弦被点平分,则直线的方程为( )
A. B.
C. D.
6.若椭圆+=1(m>n>0)和双曲线-=1(s,t>0)有相同的焦点F1和F2,而P是这两条曲线的一个交点,则|PF1|·|PF2|的值是( )
A.m-s B.(m-s) C.m2-s2 D.-
7.设抛物线的焦点到顶点的距离为3,则抛物线上的点到准线的距离的取值范围是( )
A.(6,+∞) B.[6,+∞)
C.(3,+∞) D.[3,+∞)
8.已知椭圆C:上的三点A,B,C,斜率为负数的直线BC与y轴交于M,若原点O是的重心,且,则直线BC的斜率是( )
A. B. C. D.
9.已知抛物线上一点,过点作抛物线的两条弦,,且,则直线经过定点为________.
10.已知椭圆中心在原点,且一个焦点为F(0,3),直线4x+3y﹣13=0与其相交于MN两点,MN中点的横坐标为1,则此椭圆的方程是__.
11.已知抛物线C:的焦点为F,过点P(0,﹣1)斜率为k(k>0)的直线l与抛物线C交于A、B两点,AB的中点Q到x轴的距离为3,若M是直线l上的一个动点,E(3,0),则||MF|﹣|ME||的最大值为 __.
12.已知抛物线C:y2=4x的焦点为F,直线l过F与C交于A、B两点,若|AF|=|BF|,则y轴被以线段AB为直径的圆截得的弦长为 __.
13.已知F1是椭圆C:的左焦点,经过点P(0,﹣2)作两条互相垂直的直线l1和l2,直线l1与C交于点A,B.当直线l1经过点F1时,直线l2与C有且只有一个公共点.
(1)求C的标准方程;
(2)若直线l2与C有两个交点,求|AB|的取值范围.
14.已知抛物线C:y2=4x,坐标原点为O,焦点为F,直线l:y=kx+1.
(1)若l与C只有一个公共点,求k的值;
(2)过点F作斜率为1的直线交抛物线C于A、B两点,求△OAB的面积.
15.已知抛物线的焦点为,点在上,且(为坐标原点).
(1)求的方程;
(2)若是上的两个动点,且两点的横坐标之和为.
(ⅰ)设线段的中垂线为,证明:恒过定点.
(ⅱ)设(ⅰ)中定点为,当取最大值时,且,位于直线两侧时,求四边形的面积.
16.已知椭圆过点,且离心率为.
(1)求椭圆的方程;
(2)过点的直线(不经过点)交椭圆于点,试问直线与直线的斜率之和是否为定值?若是,求出这个定值;若不是,请说明理由.
参考答案
跟踪训练
1.【答案】D
【分析】利用椭圆的定义转化为P到M和到另一焦点的距离的差的最大值来解决.
【详解】解:如图,
由椭圆=1,得
得,则椭圆右焦点为,
则
.
当与射线与椭圆的交点重合时取到等号,
的最大值为21.
故选:D.
2.【答案】A
【分析】设,直线方程为,然后抛物线标准方程与直线方程联立消,得一个关于一元二次方程,又由线段的中点的横坐标为3,得,转化为,由此即可确定的取值范围.
【详解】解:设,直线方程为,
联立,消去,得,所以,
所以,
因为、中点横坐标为3,所以,
故,又,所以的取值范围为.
故选:A.
3.【答案】B
【分析】表示的是椭圆的部分,而是椭圆的下焦点,设为椭圆的上焦点,为直线与轴的夹角,则由椭圆的性质和定义可得结论.
【详解】表示的是椭圆的部分,而是椭圆的下焦点,
设为椭圆的上焦点,为直线与轴的夹角,则,
,
当且仅当轴时取等号,则只与有关,与无关,
故选:B.
4.【答案】C
【分析】根据四边形OMPN是平行四边形,得到为定值,然后将取特殊位置,求解.
【详解】如图所示:
,
易知由四边形OMPN是平行四边形,
所以为定值,
取点时,由 ,解得 ,
所以,由对称性得:,
所以,
取点时,由 ,解得 ,所以,由对称性得:,
所以,所以 ,即,
故选:C
5.【答案】B
【分析】设直线l的方程为,与抛物线方程联立,应用韦达定理,由中点坐标公式求得得抛物线方程.
【详解】解:由题可得直线l的方程为,与抛物线方程C:y2=2px(p>0)联立,得k2x2-k2px-2px+=0.
∵AB的中点为M(3,2),∴,解得k=1或k=2,∴p=2或p=4,
∴抛物线C的方程为y2=4x或y2=8x.
故选:B.
6.【答案】
【分析】先设出椭圆的方程,然后利用平方差法,及的中点的横坐标为1,即得,,然后求解椭圆标准方程.
【详解】解 设椭圆方程为,依题意,
设,,,,可得;,
两式作差化简可得:,
直线与其相交于、两点,中点的横坐标为1,
则,则,,且,解得,,
椭圆的标准方程是:.
故答案为:
7.【答案】1
【分析】设直线l的方程为,联立方程组,求得,根据题意求得l的方程为,设点关于直线l的对称点为,解得,根据,即可求解.
【详解】因为抛物线C的方程为,所以焦点,
根据题意直线l的方程为,
设,联立,得,
所以,所以,所以,
因为AB的中点Q到x轴的距离为3,所以,解得,
所以直线l的方程为,
设点关于直线l的对称点为,所以,且,
解得,
所以点F关于直线l的对称点为,
所以,当M在射线与直线l的交点时,取等号,
故答案为:1.
8.【答案】(1); (2); (3)或.
【分析】由椭圆方程与直线方程联立,利用、、可分别得(1)、(2)、(3)答案.
【详解】设直线与椭圆的方程分别为 与,问为何值时,
由得.
(1)当,
即时直线与椭圆有一个公共点;
(2)当,
即时直线与椭圆有两个公共点;
(3)
即或时直线与椭圆无公共点.
9.【答案】(1);(2)直线过定点.
【分析】(1)利用离心率及抛物线:的准线被椭圆截得的线段长为和椭圆中的关系即可.
(2)由可得联立直线与椭圆的方程带入化简即可得出结果.
【详解】解:(1)由题意可知,抛物线的准线方程为,又抛物线的准线被椭圆截得的线段长为.
∴点在椭圆上.∴①
又∵,∴,∴②,
将①②联立,解得,,∴椭圆的方程为
(2)设直线的方程为,,,
把直线和椭圆方程联立,整理可得:.
∵,即,
∴,
由(1)得,∴,,
又,都在轴上方,且,∴,
∴,即.
整理可得
∴,
即,整理可得:.
∴直线的方程为,
∴直线过定点.
10.【答案】(1);(2)证明见解析.
【分析】(1)设切线方程为y﹣=k(x﹣),由圆心到直线的距离等于半径,建立方程,解出k=﹣,从而求出A(0,),和B(2,0),直接写出椭圆的方程;
(2)由(1)可知p(﹣2,0),设直线MN方程为:x=my﹣1,M(x1,y1),N(x2,y2)用设而不求法表示出,整理化简可得,即可证明PM⊥PN.
【详解】(1)设过点的切线方程为y﹣=k(x﹣),即kx﹣y+﹣=0,因为圆心到直线的距离等于半径,所以,解得k=﹣,
所以切线方程为﹣,
令x=0,得y=,A(0,),令y=0,得x=2,B(2,0).
所以b=,a=2,所以椭圆C2方程为:.
(2)由(1)可知p(﹣2,0),
设直线MN方程为:x=my﹣1,M(x1,y1),N(x2,y2)
联立直线与椭圆的方程得:(m2+3)y2﹣2my﹣3=0,
y1+y2=,y1y2=,
x1+x2=(my1﹣1)+(my2﹣1)=m(y1+y2)﹣2,
x1x2=(my1﹣1)(my2﹣1)=m2y1y2﹣m(y1+y2)+1,
=(x1+2,y1)•(x2+2,y2)=(x1+2)(x2+2)+y1y2
=x1x2+2(x1+x2)+4+y1y2,
=m2y1y2﹣m(y1+y2)+1+2[m(y1+y2)﹣2]+4+y1y2,
=(m2+1)y1y2+m(y1+y2)+1,
=(m2+1)()+m()+1,
==0,
所以PM⊥PN.
真题再现
1.【答案】C
解析:由题意知,,则,所以(当且仅当时,等号成立).
故选C.
2.【答案】B
【解析】首先确定抛物线的焦点坐标,然后结合点到直线距离公式可得的值.
【详解】抛物线的焦点坐标为,
其到直线的距离:,解得:(舍去).
故选:B.
3.【答案】
解析:抛物线: ()的焦点,
∵P为上一点,与轴垂直,
所以P的横坐标为,代入抛物线方程求得P的纵坐标为,
不妨设,
因为Q为轴上一点,且,所以Q在F的右侧,
又,
因为,所以,
,所以的准线方程为
故答案为.
4.【答案】
【解析】由双曲线离心率公式可得,再由渐近线方程即可得解.
【详解】因为双曲线的离心率为2,
所以,所以,
所以该双曲线的渐近线方程为.
故答案为:.
【点睛】本题考查了双曲线离心率的应用及渐近线的求解,考查了运算求解能力,属于基础题.
5. 答案:(1);(2).
解析:因为,
所以,轨迹是以点、为左、右焦点的双曲线的右支,
设轨迹的方程为,则,可得,,
所以,轨迹的方程为;
(2)设点,若过点的直线的斜率不存在,此时该直线与曲线无公共点,
不妨直线的方程为,即,
联立,消去并整理可得,
设点、,则且.
由韦达定理可得,,
所以,,
设直线的斜率为,同理可得,
因为,即,整理可得,
即,显然,故.
因此,直线与直线的斜率之和为.
6.【答案】(1);(2)证明见解析.
【解析】(1)由离心率公式可得,进而可得,即可得解;
(2)必要性:由三点共线及直线与圆相切可得直线方程,联立直线与椭圆方程可证;
充分性:设直线,由直线与圆相切得,联立直线与椭圆方程结合弦长公式可得,进而可得,即可得解.
【详解】(1)由题意,椭圆半焦距且,所以,
又,所以椭圆方程为;
(2)由(1)得,曲线为,
当直线的斜率不存在时,直线,不合题意;
当直线的斜率存在时,设,
必要性:
若M,N,F三点共线,可设直线即,
由直线与曲线相切可得,解得,
联立可得,所以,
所以,
所以必要性成立;
充分性:设直线即,
由直线与曲线相切可得,所以,
联立可得,
所以,
所以
,
化简得,所以,
所以或,所以直线或,
所以直线过点,M,N,F三点共线,充分性成立;
所以M,N,F三点共线的充要条件是.
【点睛】解决本题的关键是直线方程与椭圆方程联立及韦达定理的应用,注意运算的准确性是解题的重中之重.
7.【答案】(1);(2)证明详见解析.
【分析】(1)依据题意作出如下图象:
由椭圆方程可得:, ,
,,
椭圆方程为:
(2)证明:设,
则直线的方程为:,即:
联立直线的方程与椭圆方程可得:,整理得:
,解得:或
将代入直线可得:
所以点的坐标为.同理可得:点的坐标为
当时,
直线的方程为:,
整理可得:
整理得:所以直线过定点.
当时,直线:,直线过点.
故直线CD过定点.
模拟检测
1.【答案】D
【分析】设直线AB的方程为x=y+1,联立,得到AB的中点坐标,然后过P作PH垂直准线于点H,再利用抛物线的定义,由三点共线时求得最小值求解.
【详解】如图所示:
由题意,得F(1,0),故直线AB的方程为x=y+1,
联立,得,
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则,x1+x2=(y1+y2)+2=14,所以Q(7,2),
过P作PH垂直准线于点H,
由抛物线的定义得:|PF|+|PQ|=|PH|+|PQ|≥|QH|=7+1=8,
当三点共线时,等号成立,所以|PF|+|PQ|的最小值为8,
故选:D.
2.【答案】D
【分析】首先设点,B的坐标,利用向量垂直关系,表示,再列出面积公式,利用基本不等式化简,求最小值.
【详解】设,则,,则解得, 根据三角形的面积公式,
,当且仅当时,取最小值.
则的面积的最小值为.
故选: D
3.【答案】D
【分析】利用点差法求得直线的斜率,进而可求出直线的方程,注意检验判别式是否大于0.
【详解】设,所以,
两式相减得,,
因为点为的中点,所以,
所以,故直线的斜率为,
所以直线的方程为,即,
联立,所以,,故斜率为符合题意,因此直线的方程为,
故选:D.
4.【答案】C
【分析】可设椭圆长轴为,双曲线的实轴为,焦点为,设,,利用椭圆和双曲线的定义可得,,再利用垂直关系可得,联立即可得解.
【详解】设椭圆长轴为,双曲线的实轴为,焦点为,
设,,
所以,,
平方和相加可得,
由则,
所以,所以,
即,,即.
故选:C
5.【答案】C
【分析】设点、,利用点差可求得直线的斜率,进而可求得直线的方程.
【详解】设点、,由已知可得,
因为点、都在椭圆上,则,
两式作差可得,即,
所以,直线的斜率为,
因此,直线的方程为,即.
故选:C.
6.【答案】A
【分析】利用椭圆与双曲线的定义得出与的和与差,变形求得积.
【详解】解:不妨设点P是两曲线在第一象限内的交点,由题意得
解得
则|PF1|·|PF2|==m-s.
故选:A.
7.【答案】D
【分析】抛物线的焦点到顶点的距离为3求得,又抛物线上的点到准线的距离的最小值为可得答案.
【详解】∵抛物线的焦点到顶点的距离为3,∴,即,
又抛物线上的点到准线的距离的最小值为,
∴抛物线上的点到准线的距离的取值范围为.
故选:D.
8.【答案】A
【分析】设,,,的坐标与直线BC的方程,联立直线方程与椭圆方程,由题意结合根与系数的关系建立方程组,求解即可
【详解】设,..,直线的方程为.
由,可得…①
联立.
,…②,由①②整理可得:…③
∵原点是的重心,∴,.
∵,∴…④.
由③④可得,∵.∴.
故选:A
9.【答案】
【分析】设,,应用直线方程的两点式并整理得直线为,再由确定的关系,即可知的定点坐标.
【详解】由题设,令,,则直线为,又且均不为1,
∴:,整理得,
又,即,得,
∴为,即经过定点.
故答案为:
【点睛】通过设的坐标,利用两点式化简整理出直线的方程,再由垂直关系有确定参数关系,并代入所得的方程,即可确定定点坐标.
10.【答案】
【分析】先设出椭圆的方程,然后利用平方差法,及的中点的横坐标为1,即得,,然后求解椭圆标准方程.
【详解】解 设椭圆方程为,依题意,
设,,,,可得;,
两式作差化简可得:,
直线与其相交于、两点,中点的横坐标为1,
则,则,,且,解得,,
椭圆的标准方程是:.
故答案为:
11.【答案】1
【分析】设直线l的方程为,联立方程组,求得,根据题意求得l的方程为,设点关于直线l的对称点为,解得,根据,即可求解.
【详解】因为抛物线C的方程为,所以焦点,
根据题意直线l的方程为,
设,联立,得,
所以,所以,
所以,
因为AB的中点Q到x轴的距离为3,所以,解得,
所以直线l的方程为,
设点关于直线l的对称点为,所以,且,
解得,
所以点F关于直线l的对称点为,
所以,当M在射线与直线l的交点时,取等号,
故答案为:1.
12.【答案】
【分析】由|AF|=|BF|,可得l⊥x轴,从而可确定圆的圆心和半径,这样就可以求弦长了.
【详解】解:由于|AF|=|BF|,所以l⊥x轴,
所以圆心坐标为F(1,0),半径为r=2,
弦长为,故答案为:2.
13.【答案】(1) ;(2).
【分析】(1)利用椭圆方程,求出焦点坐标,结合直线的斜率,得到直线方程,利用直线与椭圆相切,求解a、c,即可得到椭圆方程;
(2)根据直线l1,l2与椭圆C的位置关系,得到;利用根与系数的关系和弦长公式得到关于k的表达式,,然后换元,利用函数的单调性求解范围.
【详解】(1)设,其中①
当直线l1经过点F1时,直线l1的斜率,∴直线l2的斜率为,方程为,
与椭圆C的方程联立,消去y得:,
整理得:.∵直线l2与椭圆C有且只有一个公共点,
∴,即②
由①②得:,解得:,∴,
∴C的标准方程为.
(2)由题意知:直线l1的斜率存在且不为零,设其方程为,
与椭圆C的方程联立,消去y得:,
则,解得:.
同理:当直线l2与椭圆C有两个交点时,,∴.
设,则,,
∴.
设,则t∈(4,19),∴,
∵在(4,19)上单调递增,∴,
∴|AB|的取值范围是.
14.【答案】(1)k=1或k=0;(2).
【分析】(1)联立,消去x得ky2−4y+4=0,分k=0, k≠0,讨论求解;
(2)根据题意,设直线方程为y=x−1,联立,由求解.
【详解】(1)依题意,消去x得,即ky2−4y+4=0,
①当k=0时,显然方程只有一个解,满足条件,
②当k≠0时,Δ=(−4)2−4×4k=0,解得k=1,
综上可得:当k=1或k=0时直线与抛物线只有一个交点.
(2)拋物线C:y2=4x,所以其焦点为F(1,0),设A(x1,y1),B(x2,y2),
所以直线方程为y=x−1,则,消去x 得y2−4y−4=0,
则y1+y2=4,y1y2=−4,
所以,
所以.
15.【答案】(1);(2)(ⅰ)证明见解析;(ⅱ).
【分析】(1)根据题意得,,进而解方程即可得答案;
(2)(ⅰ)设中点为,则,,进而分和两种情况求解直线方程,以证明直线过定点;
(ⅱ)直线与抛物线联立方程消去,根据韦达定理与弦长公式求得当且仅当时等号成立,进而得直线,再讨论,位于直线两侧时得,进而根据点到直线的距离求解点到直线的距离以求解四边形的面积.
【详解】解:(1)由抛物线的性质得,
所以根据抛物线的定义得:,解得,
所以的标准方程为.
(2)设,且.
(ⅰ)证明:设中点为,则,,
当时,;
当时,,
则,,
令,得,故直线过定点
综上,恒过定点.
(ⅱ)由(ⅰ)知直线,即,
所以直线与抛物线联立方程消去,整理得,
由,得,,
,
当且仅当时等号成立,所以的最大值为10,
此时直线的方程为.
对于直线,,
所以点在同侧,不合题意,
对于直线,满足,位于直线两侧,
所以直线,点到直线的距离,
点到直线的距离,
所以.
16.【答案】(1);(2)直线与的斜率之和为定值.
【分析】(1)依题意得到方程组,解得即可;
(2)由题可知的斜率一定存在,故设:联立直线与椭圆方程,消元、列出韦达定理,即可得到,,再计算可得;
【详解】解:(1)由题意得,∴
∴椭圆的方程为.
(2)由题可知的斜率一定存在,故设:
由得
由,解得,
设则,
又点,∴,,
∴
.
直线与的斜率之和为定值.
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