13年各区一模试题
1.已知椭圆22
22:1x y C a b
+=(0)a b >>的两个焦点分别为1F ,2F ,离心率为12,过1F 的直线l 与椭圆C 交于M ,N 两点,且△2MNF 的周长为8.
(Ⅰ)求椭圆C 的方程;
(Ⅱ)过原点O 的两条互相垂直的射线与椭圆C 分别交于A ,B 两点,证明:点O 到直线AB 的距离为定值,并求出这个定值.
解:(I )由题意知,48a =,所以2a =.因为12e =所以2222
22
314
b a
c e a a -==-=, 所以2
3b =. 所以椭圆C 的方程为22
143
x y +=.
(II )由题意,当直线AB 的斜率不存在,此时可设00(,)A x x ,00(,)B x x -.
又A ,B 两点在椭圆C 上,所以2200143x x +=,20127x =
.d ==
. 当直线AB 的斜率存在时,设直线AB 的方程为y kx m =+.
由22,
14
3y kx m x y =+???+=??消去y 得222(34)84120k x kmx m +++-=.
由已知0?>.设11(,)A x y ,22(,)B x y .所以122834km x x k +=-+,2122
412
34m x x k -=+.
因为OA OB ⊥,所以12120x x y y +=.所以1212()()0x x kx m kx m +++=.
即2
2
1212(1)()0k x x km x x m ++++=.所以222
2
222
4128(1)03434m k m k m k k
-+-+=++. 整理得)1(1272
2+=k m ,满足0?>.
所以点O 到直线AB
的距离7
d =
=
为定值. 2.已知中心在原点,焦点在x 轴上的椭圆C
过点(1,
2,
离心率为2
,点A 为其右顶点.过点(10)B ,作直线l 与椭圆C 相交于,E F 两点,直线AE ,AF 与直线3x =分别交于点M ,N .
(Ⅰ)求椭圆C 的方程;
(Ⅱ)求EM FN ?
的取值范围.
解:(Ⅰ)设椭圆的方程为()222210x y a b a b +=>>
,依题意得2
22
22,1314a b c c
a
a b ?=+??
?=???+=??
解得24a =,21b =.
所以椭圆C 的方程为2
214
x y +=. ………………………………………………4分
(Ⅱ)显然点(2,0)A .
(1)当直线l 的斜率不存在时,不妨设点E 在x
轴上方,易得(1,E F
,(3,M N ,所以1EM FN ?=
. …………………………………………6分
(2)当直线l 的斜率存在时,由题意可设直线l 的方程为(1)y k x =-,显然0k =时,不符合题意.
由22
(1),440
y k x x y =-??
+-=?得2222
(41)8440k x k x k +-+-=. 设1122(,),(,)E x y F x y ,则2212122
2844
,4141
k k x x x x k k -+==++. 直线AE ,AF 的方程分别为:1212(2),(2)22
y y
y x y x x x =
-=---, 令3x =,则1212(3,
),(3,)22y y M N x x --. 所以1111(3)(3,)2y x EM x x -=-- ,2222(3)
(3,)2y x FN x x -=-- . 所以11221212(3)(3)
(3)(3)22
y x y x EM FN x x x x --?=--+?--
121212(3)(3)(1)(2)(2)y y x x x x =--+
--2121212(1)(1)
(3)(3)(1)(2)(2)
x x x x k x x --=--+?--
2121212121212()1
[3()9][1]
2()4
x x x x x x x x k x x x x -++=-++?+?
-++
22
2222222222
244814484141(39)(1)4484141
244141
k k k k k k k k k k k k k --+-++=-?+?+?-++-?+++222
2
1653()(1)414k k k k +-=?++ 2221651
1164164
k k k +==+++. ……………………………………………12分
因为2
0k >,所以2
1644k +>,所以22
1655
11644
k k +<<+,即5(1,)4EM FN ?∈ . 综上所述,EM FN ? 的取值范围是5
[1,)4
. ……………………………………14分
3.已知动点P 到点A (-2,0)与点B (2,0)的斜率之积为1
4
-,点P 的轨迹为曲线C 。
(Ⅰ)求曲线C 的方程;
(Ⅱ)若点Q 为曲线C 上的一点,直线AQ ,BQ 与直线x =4分别交于M 、N 两点,直线BM 与椭圆的交点为D 。求证,A 、D 、N 三点共线。
解:(I )设P 点坐标(,)x y ,则2AP y k x =
+(2x ≠-),2
BP y
k x =-(2x ≠), 由已知1224
y y x x ?=-+-,化简得:22
14x y +=.所求曲线C 的方程为2214x y +=(2x ≠±)
。 (II )由已知直线AQ 的斜率存在, 且不等于0,设方程为(2)y k x =+,
由2244
(2)x y y k x ?+=?=+?
,消去y 得:
2222(14)161640k x k x k +++-=???(1).
因为2-,Q x 是方程(1)的两个根, 所以22164214Q k x k --?=+,得2
2
2814Q k x k -=+,
又222
284(2)(2)1414Q Q k k
y k x k k k -=+=+=
++,所以222284(,)1414k k Q k k -++。 当4x =,得6M y k =,即(4,6)M k 。 又直线BQ 的斜率为14k -
,方程为1(2)4y x k =--,当4x =时,得12N y k =-,即1
(4,)2N k
-。 直线BM 的斜率为3k ,方程为3(2)y k x =-。由2244
3(2)x y y k x ?+=?=-?
,消去y 得:
2222(136)14414440k x k x k +-+-=???(2).
因为2,D x 是方程(2)的两个根,所以2214442136D k x k -?=+, 得22722136D
k x k -=+,又2123(2)136D D k
y k x k =-=-+, 即22272212(,)136136k k D k k --++。由上述计算:(2,0)A -,222
72212(,)136136k k D k k
--++,1
(4,)2N k -。 因为112AD k k =-
,1
12AN k k
=-,所以AD AN k k =。所以A 、D 、N 三点共线。
4.已知抛物线2:2C y px =的焦点坐标为(1,0)F ,过F 的直线l 交抛物线C 于A B ,两点,直线AO BO ,分别与直线m :2x =-相交于M N ,两点.
(Ⅰ)求抛物线C 的方程;(Ⅱ)证明△ABO 与△MNO 的面积之比为定值. (Ⅰ)由焦点坐标为(1,0) 可知
12
p =所以2=p 所以抛物线C 的方程为x y 42
=…………………4分 (Ⅱ)当直线l 垂直于x 轴时,ABO ?与MNO ?相似,所以
21()24
ABO
MNO OF S S ??== 当直线l 与x 轴不垂直时,设直线AB 方程为(1)y k x =-………………………7分
设)y 2,(M -M ,)y 2,(N -N ,),(11y x A ,),(22y x B ,
解 2(x 1)
4y k y x
=-??=? 整理得 2222(42)0k x k x k -++=,所以121=?x x
121
sin 121224sin 2ABO MNO
AO BO AOB S x x AO BO S MO NO MO NO MON ?????∠∴
==?=?=???∠
综上 14ABO MNO S S ??= 5. 已知以原点为对称中心、F(2,0)为右焦点的椭圆C 过P(2
,直线l :y=kx+m(k ≠0)交椭圆C 于不同的两点A ,B 。(Ⅰ)求椭圆C 的方程;
(Ⅱ)是否存在实数k ,使线段AB 的垂直平分线经过点Q (0,3)?若存在求出 k 的取值范围;若不存在,请说明理由。
解:(Ⅰ)设椭圆C 的方程为22
221x y a b
+=()0a b >>,由题意
22224
42
1
a b a b
?-=??+=??,解得2
8a =,24b =,所以椭圆C 的方程为22184x y +=. ……………………5分 (Ⅱ)假设存在斜率为k 的直线,其垂直平分线经过点Q (0,3), 设A(x 1,y 1)、B(x 2,y 2),AB 的中点为N(x 0,y 0),
由22
184x y y kx m ?+=???=+?
得222
(12)4280k x mkx m +++-=, ……………………………………………6分 222222164(12)(28)648320m k k m k m ?=-+-=-+>,所以22840k m -+>,……………7分
122412mk x x k +=-
+, ∴12022212x x mk x k +==-+,00
2
12m y kx m k =+=+, 线段AB 的垂直平分线过点Q (0,3), ∴1NQ k k ?=-,即
00
3
1y k x -?=-,∴236m k -=+, 0?> , 整理得4
2
362850k k ++<,显然矛盾∴不存在满足题意的k 的值。……………………………13分
A
B
G
H
6.已知圆M
:222
(x y r
+=(0
r>).若椭圆C:
22
22
1
x y
a b
+=(0
a b
>>)的右顶点为圆M
的圆心,离心率为(I)求椭圆C的方程;
(II)若存在直线l:y kx
=,使得直线l与椭圆C分别交于A,B两点,与圆M分别交于G,H两点,点G在线段AB上,且AG BH
=,求圆M半径r的取值范围.
解:(I)设椭圆的焦距为2c
,因为a=
,
c
a
=1
c=,所以1
b=. 所以椭圆C:
2
21
2
x
y
+=……4分
(II)设A(1x,1y),B(2x,2y)由直线l与椭圆C交于两点A,B,则22
220
y kx
x y
=
?
?
+-=
?
所以22
(12)20
k x
+-=,则
12
x x
+=,
122
2
12
x x
k
=-
+
………………6分
所以AB==M
0)到直线l
的距离d=
则GH=H也在线段AB上,则由对称性可知,直线y kx
=就是y轴,矛盾,
所以要使AG BH
=,只要AB GH
=
所以
22
2
22
8(1)2
4()
121
k k
r
k k
+
=-
++
22424
2
224242
22(1)2(331)
2(1)
112231231
k k k k k
r
k k k k k k
+++
=+==+
++++++
………………11分
当0
k=
时,r=12分
当0
k≠时,
2
42
11
2(1)2(1)3
132
2
r
k k
=+<+=
++
又显然
2
42
1
2(1)2
2
r
k k
=+>
++,
<
r<14分
7.在平面直角坐标系xOy中,动点P到直线:2
l x=的距离是到点(1,0)
F
倍.
(Ⅰ)求动点P的轨迹方程;
(Ⅱ)设直线FP与(Ⅰ)中曲线交于点Q,与l交于点A,分别过点P和Q作l的垂线,垂足为,
M N,问:是否存在点P使得APM
?的面积是AQN
?面积的9倍?若存在,求出点P的坐标;若不存在,说明理由.
(Ⅰ)解:设点P的坐标为(,)
x y
x
-……………3分
化简得 2222x y +=所以动点P 的轨迹方程为 2222x y += ……………………………5分 (Ⅱ)设直线FP 的方程为1x ty =+,点1122(,),(,)P x y Q x y 因为AQN ?∽APM ?,所以有3PM QN =,由已知得3PF QF =,
所以有123y y =-(1) ……………………………7分
由22
122
x ty x y =+??+=?,得22(2)210t y ty ++-=,0?> 12222t y y t +=-
+(2),12
21
2
y y t ?=-+(3) ……………………………10分 由(1)(2)(3)得1211,1,3t y y =-==-或121
1,1,3t y y ==-=
所以 存在点P 为(0,1)±
8.设椭圆的左、右焦点分别为12F F 、,上顶点为,在轴负半轴上有一点,满足
112BF F F =
,且
. (Ⅰ)求椭圆的离心率;
(Ⅱ)若过三点的圆与直线相切,求椭圆的方程;
(Ⅲ)在(Ⅱ)的条件下,过右焦点作斜率为的直线与椭圆交于M N 、两点,线段MN 的中垂线与轴
相交于点,求实数
的取值范围.
解:(Ⅰ)连接1AF ,因为,,所以112AF
F F =
即2a c =,故椭圆的离心率 (Ⅱ)由(Ⅰ)知
得于是21(,0)2F a ,3(,0)2a B -,Rt ABC ?的外接圆圆心为11(,0)2F a -),半径21
||2
r F B a ==............4分
由已知圆心到直线的距离为,所以,解得2,1,a c b =∴==
所求椭圆方程为. (Ⅲ)由(Ⅱ)知, 设直线l 的方程为:(1)y k x =-
)0(1:22
22>>=+b a b
y a x C A x B 2AF AB ⊥C 2F B A 、、033:=--y x l C 2F k l C x )0,(m P m 2AF AB ⊥211F F BF =2
1
=e ,21=a c a c 2
1
=a a a =--2
|
321
|13
42
2=+y x )0,1(2F
消去y 得 . ....7分 因为l 过点2F ,所以0?>恒成立 设,
则, 121226(2)34k y y k x x k -+=+-=+ MN 中点222
43(,)3434k k
k k
-++ 当0k =时,MN 为长轴,中点为原点,则0m =
当0k ≠时MN 中垂线方程222314()3434k k y x k k k +=--++. 令0y =,
230k >
,2144k +>, 可得 综上可知实数的取值范围是1[0,)4. 9.如图,椭圆22
221(0)x y a b a b
+=>>的左焦点为F ,过点F 的直线交椭圆于A ,B 两点.当直线AB 经过椭圆
的一个顶点时,其倾斜角恰为60?
. (Ⅰ)求该椭圆的离心率;
(Ⅱ)设线段AB 的中点为G ,AB 的中垂线与x 轴和y 轴分别交于
D OED (O 为原点)的面积为2S ,求1
2
S S 的取值范围.
(Ⅰ)解:依题意,当直线AB 经过椭圆的顶点(0,)b 时,其倾斜角为60?
设 (,0)F c -,则
tan 60b
c
?==. 将 b = 代入 222
a b c =+,解得 2a c =. 所以椭圆的离心率为 1
2
c e a =
=. (Ⅱ)解:由(Ⅰ),椭圆的方程可设为22
22143x y c c
+=. 设11(,)A x y ,22(,)B x y .
依题意,直线AB 不能与,x y 轴垂直,故设直线AB 的方程为()y k x c =+,将其代入
2223412x y c +=,整理得 222222(43)84120k x ck x k c c +++-=. ………………7分
则 2122
843
ck x x k -+=+,121226(2)43ck y y k x x c k +=++=+,22243(,)4343ck ck
G k k -++. ………………8分 因为 GD AB ⊥,
?????=+
-=134)1(2
2
y x x k y 01248)43(2222=-+-+k x k x k ),(11y x M ),(22y x N 2
2
21438k k x x +=+4
31432
2
2+=+=∴k
k k m 4
10<
<∴m m
所以 222
3431443
D
ck k k ck x k +?=---+,22
43
D ck x k -=+. ………………9分 因为 △GFD ∽△OED ,
所以 22222
222122
22243()()||434343||()43
ck ck ck S GD k k k ck S OD k ---++++==
-+ ………………11分 222242222242
(3)(3)99999()ck ck c k c k ck c k k ++===+>. ………………13分
所以
1
2
S S 的取值范围是(9,)+∞. ………………14分 10.在平面直角坐标系xOy 中,椭圆C 的中心为原点,焦点21,F F 在x 轴上,离心率为
2
1
.过1F 的直线交椭圆C 于B A ,两点,且2ABF ?的周长为8.过定点)3,0(M 的直线1l 与椭圆C 交于H G ,两点(点G 在点H M ,之间). (Ⅰ) 求椭圆C 的方程;
(Ⅱ)设直线1l 的斜率0>k ,在x 轴上是否存在点)0,(m P ,使得以PG 、PH 为邻边的平行四边形为菱形.如果存在,求出m 的取值范围;如果不存在,请说明理由.
解:(Ⅰ)设椭圆的方程为)0(12222>>=+b a b y a x ,离心率2
1==a c e ,
2ABF ?的周长为||||21AF AF +84||||21==++a AF AF , …………1分
解得1,2==c a ,则32
2
2
=-=c a b , 所以椭圆的方程为13
42
2=+y x .
(Ⅱ)直线1l 的方程为)0(3>+=k kx y ,
由??
???+==+31342
2kx y y x ,消去y 并整理得02424)43(2
2=+++kx x k (*)……5分 0)43(244)24(22>+??-=?k k ,解得2
6
>
k , …………6分 设椭圆的弦GH 的中点为),(00y x N ,则“在x 轴上是否存在点)0,(m P ,使得以PG 、PH 为邻边的平行四边
形为
菱形
.”
等价
于“在
x
轴上是否存在点
)
0,(m P ,使得
1l PN ⊥”. …………8分
设),(11y x G ,),(22y x H ,由韦达定理得,=+21x x 2
4324k
k
+-,……9分 所以=
0x 221x x +24312k k +-=, ∴=+=30
0kx y 2
439
k += …………10分 ∴)439
,4312(2
2k k k N ++-
,)
43(1292k m k k PN ++-=, 所以,1)
43(1292-=?++-
k k m k ,解得)26
(4332
>+-=k k k m .………12分 >++-=
'22)43()32)(32(3)(k k k k m 0)43()
32)(36(32
2>++-k k ,所以,
函数)26(4332
>+-
=k k k m 在定义域),26(+∞单调递增,66
)26(-=m , 所以满足条件的点)0,(m P 存在,m 的取值范围为),6
6
(+∞-. …………14分
直线测试题 一.选择题(每小题5分共40分) 1. 下列四个命题中的真命题是( ) A.经过定点P 0(x 0,y 0)的直线都可以用方程y -y 0=k (x -x 0)表示; B.经过任意两个不同的点P 1(x 1,y 1)、P 2(x 2,y 2)的直线都可以用方程 (y -y 1)·(x 2-x 1)=(x -x 1)(y 2-y 1)表示; C.不经过原点的直线都可以用方程 1=+b y a x 表示; D.经过定点A (0, b )的直线都可以用方程y =kx +b 表示。 【答案】B 【解析】A 中过点P 0(x 0,y 0)与x 轴垂直的直线x =x 0不能用y -y 0=k (x -x 0)表示,因为其斜率k 不存在;C 中不过原点但在x 轴或y 轴无截距的直线y =b (b ≠0)或x =a (a ≠0)不能用方程b y a x +=1表示;D 中过A (0, b )的直线x =0不能用方程y =kx +b 表示. 评述:本题考查直线方程的知识,应熟练掌握直线方程的各种形式的适用范围. 2. 图1中的直线l 1、l 2、l 3的斜率分别为k 1、k 2、k 3,则( ) A.k 1<k 2<k 3 B.k 3<k 1<k 2 C.k 3<k 2<k 1 D.k 1<k 3<k 2 【答案】D 【解析】直线l 1的倾斜角α1是钝角,故k 1<0,直线l 2与l 3的倾斜角α2、α3均为锐角,且α2 >α3,所以k 2>k 3>0,因此k 2>k 3>k 1,故应选D. 3. 两条直线A 1x +B 1y +C 1=0,A 2x +B 2y +C 2=0垂直的充要条件是( ) A. A 1A 2+B 1B 2=0 B.A 1A 2-B 1B 2=0 C.12121-=B B A A D.2 121A A B B =1 【答案】A 【解析】法一:当两直线的斜率都存在时,- 11B A ·(2 2B A -)=-1,A 1A 2+B 1B 2=0.图1
第8章 第1节 一、选择题 1.(2010·崇文区)“m =-2”是“直线(m +1)x +y -2=0与直线mx +(2m +2)y +1=0相互垂直”的( ) A .充分不必要条件 B .必要不充分条件 C .充要条件 D .既不充分也不必要条件 [答案] A [解析] m =-2时,两直线-x +y -2=0、-2x -2y +1=0相互垂直;两直线相互垂直时,m(m +1)+2m +2=0,∴m =-1或-2,故选A. 2.(文)(2010·安徽文)过点(1,0)且与直线x -2y -2=0平行的直线方程是( ) A .x -2y -1=0 B .x -2y +1=0 C .2x +y -2=0 D .x +2y -1=0 [答案] A [解析] 解法1:所求直线斜率为12,过点(1,0),由点斜式得,y =12(x -1),即x -2y -1=0. 解法2:设所求直线方程为x -2y +b =0, ∵过点(1,0),∴b =-1,故选A. (理)设曲线y =ax2在点(1,a)处的切线与直线2x -y -6=0平行,则a =( ) A .1 B.12 C .-12 D .-1 [答案] A [解析] y′=2ax ,在(1,a)处切线的斜率为k =2a , 因为与直线2x -y -6=0平行,所以2a =2,解得a =1. 3.点(-1,1)关于直线x -y -1=0的对称点是( ) A .(-1,1) B .(1,-1) C .(-2,2) D .(2,-2) [答案] D [解析] 一般解法:设对称点为(x ,y),则