1、 第2讲 椭圆、双曲线、抛物线 考情解读 (1)以选择、填空的形式考查,主要考查圆锥曲线的标准方程、性质(特殊是离心率),以及圆锥曲线之间的关系,突出考查基础学问、基本技能,属于基础题.(2)以解答题的形式考查,主要考查圆锥曲线的定义、性质及标准方程的求解,直线与圆锥曲线的位置关系,经常在学问的交汇点处命题,有时以探究的形式毁灭,有时以证明题的形式毁灭.该部分题目多数为综合性问题,考查分析问题、解决问题的力气,综合运用学问的力气等,属于中、高档题,一般难度较大. 圆锥曲线的定义、标准方程与几何性质 名称 椭圆 双曲线 抛物线 定义 |PF1|+|PF2|=2a(2a>|F
2、1F2|) ||PF1|-|PF2||=2a(2a<|F1F2|) |PF|=|PM|,点F不在直线l上,PM⊥l于M 标准方程 +=1(a>b>0) -=1(a>0,b>0) y2=2px(p>0) 图形 几何性质 范围 |x|≤a,|y|≤b |x|≥a x≥0 顶点 (±a,0)(0,±b) (±a,0) (0,0) 对称性 关于x轴,y轴和原点对称 关于x轴对称 焦点 (±c,0) (,0) 轴 长轴长2a,短轴长2b 实轴长2a,虚轴长2b 离心率 e== (0<e<1) e== (e>1) e=1 准线
3、 x=- 渐近线 y=±x 热点一 圆锥曲线的定义与标准方程 例1 (1)若椭圆C:+=1的焦点为F1,F2,点P在椭圆C上,且|PF2|=4则∠F1PF2等于( ) A.30° B.60° C.120° D.150° (2)已知抛物线x2=2py(p>0)的焦点与双曲线x2-y2=-的一个焦点重合,且在抛物线上有一动点P到x轴的距离为m,P到直线l:2x-y-4=0的距离为n,则m+n的最小值为________. 思维启迪 (1)△PF1F2中利用余弦定理求∠F1PF2;(2)依据抛物线定义得m=|PF|-1.再利用数形结合求最值. 答案 (1)
4、C (2)-1 解析 (1)由题意得a=3,c=,所以|PF1|=2. 在△F2PF1中, 由余弦定理可得cos∠F2PF1==-. 又由于cos∠F2PF1∈(0°,180°),所以∠F2PF1=120°. (2)易知x2=2py(p>0)的焦点为F(0,1),故p=2, 因此抛物线方程为x2=4y. 依据抛物线的定义可知m=|PF|-1, 设|PH|=n(H为点P到直线l所作垂线的垂足), 因此m+n=|PF|-1+|PH|. 易知当F,P,H三点共线时m+n最小, 因此其最小值为|FH|-1=-1=-1. 思维升华 (1)对于圆锥曲线的定义不仅要熟记,还要深化理解
5、细节部分:比如椭圆的定义中要求|PF1|+|PF2|>|F1F2|,双曲线的定义中要求||PF1|-|PF2||<|F1F2|,抛物线上的点到焦点的距离与到准线的距离相等的转化. (2)留意数形结合,画出合理草图. (1)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为.双曲线x2-y2=1的渐近线与椭圆C有四个交点,以这四个交点为顶点的四边形的面积为16,则椭圆C的方程为( ) A.+=1 B.+=1 C.+=1 D.+=1 (2) 如图,过抛物线y2=2px(p>0)的焦点F的直线交抛物线于点A,B,交其准线l于点C,若|BC|=2|BF|,且|AF|=3,则此抛物线的方程为(
6、 ) A.y2=9x B.y2=6x C.y2=3x D.y2=x 答案 (1)D (2)C 解析 (1)∵椭圆的离心率为,∴==, ∴a=2b.∴椭圆方程为x2+4y2=4b2. ∵双曲线x2-y2=1的渐近线方程为x±y=0, ∴渐近线x±y=0与椭圆x2+4y2=4b2在第一象限的交点为, ∴由圆锥曲线的对称性得四边形在第一象限部分的面积为b×b=4,∴b2=5,∴a2=4b2=20. ∴椭圆C的方程为+=1. (2) 如图,分别过A,B作AA1⊥l于A1,BB1⊥l于B1,由抛物线的定义知,|AF|=|AA1|,|BF|=|BB1|, ∵|BC
7、=2|BF|,∴|BC|=2|BB1|, ∴∠BCB1=30°,∴∠A1AF=60°. 连接A1F,则△A1AF为等边三角形, 过F作FF1⊥AA1于F1,则F1为AA1的中点, 设l交x轴于N,则|NF|=|A1F1|=|AA1|=|AF|,即p=,∴抛物线方程为y2=3x,故选C. 热点二 圆锥曲线的几何性质 例2 (1)已知离心率为e的双曲线和离心率为的椭圆有相同的焦点F1,F2,P是两曲线的一个公共点,若∠F1PF2=,则e等于( ) A. B. C. D.3 (2)设F1,F2分别是椭圆+=1 (a>b>0)的左,右焦点,若在直线x=上存在点P,使线段PF1
8、的中垂线过点F2,则椭圆的离心率的取值范围是( ) A. B. C. D. 思维启迪 (1)在△F1F2P中利用余弦定理列方程,然后利用定义和已知条件消元;(2)可设点P坐标为(,y),考察y存在的条件. 答案 (1)C (2)D 解析 (1)设椭圆的长半轴长为a1,双曲线的实半轴长为a2,焦距为2c,|PF1|=m,|PF2|=n,且不妨设m>n,由m+n=2a1,m-n=2a2得m=a1+a2,n=a1-a2. 又∠F1PF2=, ∴4c2=m2+n2-mn=a+3a, ∴+=4,即+=4,解得e=,故选C. (2)设P,线段F1P的中点Q的坐标为, 当kQF2存
9、在时,则kF1P=,kQF2=,
由kF1P·kQF2=-1,得
y2=,y2≥0,
但留意到b2-2c2≠0,即2c2-b2>0,
即3c2-a2>0,即e2>,故 10、双曲线-=1(a>0,b>0)的右焦点为F,以OF为直径作圆交双曲线的渐近线于异于原点的两点A、B,若(+)·=0,则双曲线的离心率e为( )
A.2 B.3 C. D.
(2)(2022·课标全国Ⅰ)已知F为双曲线C:x2-my2=3m(m>0)的一个焦点,则点F到C的一条渐近线的距离为( )
A. B.3 C.m D.3m
答案 (1)C (2)A
解析 (1)设OF的中点为C,则
+=2,由题意得,
2·=0,
∴AC⊥OF,∴AO=AF,
又∠OAF=90°,∴∠AOF=45°,
即双曲线的渐近线的倾斜角为45°,
∴=tan 45°=1,
则双 11、曲线的离心率e= =,故选C.
(2)双曲线C的标准方程为-=1(m>0),其渐近线方程为y=± x=±x,即y=±x,不妨选取右焦点F(,0)到其中一条渐近线x-y=0的距离求解,得d==.故选A.
热点三 直线与圆锥曲线
例3 过椭圆+=1(a>b>0)的左顶点A作斜率为2的直线,与椭圆的另一个交点为B,与y轴的交点为C,已知=.
(1)求椭圆的离心率;
(2)设动直线y=kx+m与椭圆有且只有一个公共点P,且与直线x=4相交于点Q,若x轴上存在确定点M(1,0),使得PM⊥QM,求椭圆的方程.
思维启迪 (1)依据=和点B在椭圆上列关于a、b的方程;(2)联立直线y=kx+m 12、与椭圆方程,利用Δ=0,·=0求解.
解 (1)∵A(-a,0),设直线方程为y=2(x+a),B(x1,y1),
令x=0,则y=2a,∴C(0,2a),
∴=(x1+a,y1),=(-x1,2a-y1),
∵=,∴x1+a=(-x1),y1=(2a-y1),
整理得x1=-a,y1=a,
∵点B在椭圆上,∴()2+()2·=1,∴=,
∴=,即1-e2=,∴e=.
(2)∵=,可设b2=3t,a2=4t,
∴椭圆的方程为3x2+4y2-12t=0,
由,得
(3+4k2)x2+8kmx+4m2-12t=0,
∵动直线y=kx+m与椭圆有且只有一个公共点P,
∴Δ= 13、0,即64k2m2-4(3+4k2)(4m2-12t)=0,
整理得m2=3t+4k2t,
设P(x1,y1)则有x1=-=-,
y1=kx1+m=,
∴P(-,),
又M(1,0),Q(4,4k+m),
∵x轴上存在确定点M(1,0),使得PM⊥QM,
∴(1+,-)·(-3,-(4k+m))=0恒成立,
整理得3+4k2=m2.
∴3+4k2=3t+4k2t恒成立,故t=1.
∴椭圆的方程为+=1.
思维升华 待定系数法是求圆锥曲线方程的基本方法;解决直线与圆锥曲线问题的通法是联立方程,利用根与系数的关系,设而不求思想,弦长公式等简化计算;涉及中点弦问题时,也可用“点 14、差法”求解.
已知椭圆C:+=1(a>b>0)的焦距为2,且过点(1,),右焦点为F2.设A,B是C上的两个动点,线段AB的中点M的横坐标为-,线段AB的中垂线交椭圆C于P,Q两点.
(1)求椭圆C的方程;
(2)求·的取值范围.
解 (1)由于焦距为2,所以a2-b2=1.
由于椭圆C过点(1,),
所以+=1.故a2=2,b2=1.
所以椭圆C的方程为+y2=1.
(2)由题意,当直线AB垂直于x轴时,直线AB的方程为x=-,
此时P(-,0),Q(,0),
得·=-1.
当直线AB不垂直于x轴时,设直线AB的斜率为k(k≠0),M(-,m)(m≠0),A(x1,y 15、1),B(x2,y2),
由得(x1+x2)+2(y1+y2)·=0,则-1+4mk=0,
故4mk=1.
此时,直线PQ的斜率为k1=-4m,
直线PQ的方程为y-m=-4m(x+).
即y=-4mx-m.
联立消去y,
整理得(32m2+1)x2+16m2x+2m2-2=0.
设P(x3,y3),Q(x4,y4)
所以x3+x4=-,x3x4=.
于是·=(x3-1)(x4-1)+y3y4=x3x4-(x3+x4)+1+(4mx3+m)(4mx4+m)
=(4m2-1)(x3+x4)+(16m2+1)x3x4+m2+1
=++1+m2
=.
由于M(-,m)在 16、椭圆的内部,故0 17、双曲线、椭圆、抛物线的焦点垂直于对称轴的弦称为通径,双曲线、椭圆的通径长为,过椭圆焦点的弦中通径最短;抛物线通径长是2p,过抛物线焦点的弦中通径最短.
椭圆上点到焦点的最长距离为a+c,最短距离为a-c.
5.抛物线焦点弦性质:
已知AB是抛物线y2=2px(p>0)的焦点弦,F为抛物线的焦点,A(x1,y1),B(x2,y2).
(1)y1y2=-p2,x1x2=;
(2)|AB|=x1+x2+p=(α为弦AB的倾斜角);
(3)S△AOB=;
(4)+为定值;
(5)以AB为直径的圆与抛物线的准线相切.
真题感悟
1.(2022·湖北)已知F1,F2是椭圆和双曲线的 18、公共焦点,P是它们的一个公共点,且∠F1PF2=,则椭圆和双曲线的离心率的倒数之和的最大值为( )
A. B.
C.3 D.2
答案 A
解析 设|PF1|=r1,|PF2|=r2(r1>r2),|F1F2|=2c,椭圆长半轴长为a1,双曲线实半轴长为a2,椭圆、双曲线的离心率分别为e1,e2,
由(2c)2=r+r-2r1r2cos ,
得4c2=r+r-r1r2.
由得
∴+==.
令m==
==,
当=时,mmax=,
∴()max=,
即+的最大值为.
2.(2022·辽宁)已知点A(-2,3)在抛物线C:y2=2px的准线上,过点A的直线与C在第一象 19、限相切于点B,记C的焦点为F,则直线BF的斜率为( )
A. B.
C. D.
答案 D
解析 抛物线y2=2px的准线为直线x=-,而点A(-2,3)在准线上,所以-=-2,即p=4,从而C:y2=8x,焦点为F(2,0).设切线方程为y-3=k(x+2),代入y2=8x得y2-y+2k+3=0(k≠0)①,由于Δ=1-4×(2k+3)=0,所以k=-2或k=.
由于切点在第一象限,所以k=.
将k=代入①中,得y=8,再代入y2=8x中得x=8,
所以点B的坐标为(8,8),
所以直线BF的斜率为.
押题精练
1.已知圆x 20、2+y2=上点E处的一条切线l过双曲线-=1(a>0,b>0)的左焦点F,且与双曲线的右支交于点P,若=(+),则双曲线的离心率是_______________.
答案
解析
如图所示,设双曲线的右焦点为H,连接PH,
由题意可知|OE|=,
由=(+),可知E为FP的中点.
由双曲线的性质,可知O为FH的中点,
所以OE∥PH,且|OE|=|PH|,
故|PH|=2|OE|=.
由双曲线的定义,可知|PF|-|PH|=2a(P在双曲线的右支上),
所以|PF|=2a+|PH|=.
由于直线l与圆相切,所以PF⊥OE.
又OE∥PH,所以PF⊥PH.在△PFH中 21、
|FH|2=|PH|2+|PF|2,
即(2c)2=()2+()2,
整理得=,即e=.
2.设椭圆+=1(a>b>0)的左、右顶点分别为A、B,点P在椭圆上且异于A、B两点,O为坐标原点.
(1)若直线AP与BP的斜率之积为-,求椭圆的离心率;
(2)若|AP|=|OA|,证明:直线OP的斜率k满足|k|>.
(1)解 设点P的坐标为(x0,y0),y0≠0.
由题意,有+=1.①
由A(-a,0),B(a,0),得kAP=,kBP=.
由kAP· kBP=-,可得x=a2-2y,
代入①并整理得(a2-2b2)y=0.
由于y0≠0,故a2=2b2.于是e2== 22、所以椭圆的离心率e=.
(2)证明 方法一 依题意,直线OP的方程为y=kx,设点P的坐标为(x0,y0).由条件得
消去y0并整理,得x=,②
由|AP|=|OA|,A(-a,0)及y0=kx0,
得(x0+a)2+k2x=a2.
整理得(1+k2)x+2ax0=0.
而x0≠0,于是x0=,
代入②,整理得(1+k2)2=4k22+4.
又a>b>0,故(1+k2)2>4k2+4,即k2+1>4,
因此k2>3,所以|k|>.
方法二 依题意,直线OP的方程为y=kx,可设点P的坐标为(x0,kx0).
由点P在椭圆上,有+=1.
由于a>b>0,kx0≠0,
23、所以+<1,即(1+k2)x 24、AF2|+|BF2|)≥3.由椭圆的性质,可知过椭圆焦点的弦中,通径最短,即=3,可求得b2=3,即b=.
2.已知双曲线-=1(a>0,b>0)以及双曲线-=1的渐近线将第一象限三等分,则双曲线-=1的离心率为( )
A.2或 B.或
C.2或 D.或
答案 A
解析 由题意,可知双曲线-=1的渐近线的倾斜角为30°或60°,则=或.
则e=== =或2.
故选A.
3.已知双曲线-=1(a>0,b>0)的一条渐近线方程是y=x,它的一个焦点在抛物线y2=24x的准线上,则双曲线的方程为( )
A.-=1 B.-=1
C.-=1 D.-=1
答案 B
25、解析 由双曲线-=1(a>0,b>0)的一条渐近线方程是y=x,可设双曲线的方程为x2-=λ(λ>0).
由于双曲线-=1(a>0,b>0)的一个焦点在抛物线y2=24x的准线上,所以F(-6,0)是双曲线的左焦点,即λ+3λ=36,λ=9,所以双曲线的方程为-=1.故选B.
4.已知椭圆+=1 (a>b>0),A(4,0)为长轴的一个端点,弦BC过椭圆的中心O,且·=0,|-|=2|-|,则其焦距为( )
A. B.
C. D.
答案 C
解析 由题意,可知||=||=||,且a=4,
又|-|=2|-|,
所以,||=2||.故||=||.
又·=0,所以⊥.
故 26、△OAC为等腰直角三角形,||=||=2.
不妨设点C在第一象限,则点C的坐标为(2,2),代入椭圆的方程,得+=1,解得b2=.
所以c2=a2-b2=42-=,c=.
故其焦距为2c=.
5.设F为抛物线C:y2=3x的焦点,过F且倾斜角为30°的直线交C于A,B两点,O为坐标原点,则△OAB的面积为( )
A. B. C. D.
答案 D
解析 由已知得焦点坐标为F(,0),
因此直线AB的方程为y=(x-),
即4x-4y-3=0.
方法一 联立抛物线方程,化简得4y2-12y-9=0,
故|yA-yB|==6.
因此S△OAB=|OF||yA-yB|= 27、××6=.
方法二 联立方程得x2-x+=0,
故xA+xB=.
依据抛物线的定义有|AB|=xA+xB+p=+=12,
同时原点到直线AB的距离为h==,
因此S△OAB=|AB|·h=.
6.椭圆M:+=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1、F2,P为椭圆M上任一点,且1·2的最大值的取值范围是[c2,3c2],其中c=,则椭圆M的离心率e的取值范围是( )
A.[,] B.[,]
C.(,1) D.[,1)
答案 B
解析 设P(x,y),F1(-c,0),F2(c,0),
则=(-c-x,-y),=(c-x,-y),
·=x2+y2-c2.
又x2+y 28、2可看作P(x,y)到原点的距离的平方,
所以(x2+y2)max=a2,所以(·)max=b2,
所以c2≤b2=a2-c2≤3c2,即≤e2≤,
所以≤e≤.故选B.
二、填空题
7.(2022·北京)设双曲线C经过点(2,2),且与-x2=1具有相同渐近线,则C的方程为________;渐近线方程为________.
答案 -=1 y=±2x
解析 设双曲线C的方程为-x2=λ,
将点(2,2)代入上式,得λ=-3,
∴C的方程为-=1,
其渐近线方程为y=±2x.
8.(2022·浙江东阳中学阶段考试)已知点P(0,2),抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F 29、线段PF与抛物线C的交点为M,过M作抛物线准线的垂线,垂足为Q,若∠PQF=90°,则p=________.
答案
解析 由抛物线的定义可得|MQ|=|MF|,F(,0),又PQ⊥QF,故M为线段PF的中点,所以M(,1),把M(,1),代入抛物线y2=2px(p>0)得,1=2p×,
解得p=,故答案为.
9.抛物线C的顶点在原点,焦点F与双曲线-=1的右焦点重合,过点P(2,0)且斜率为1的直线l与抛物线C交于A,B两点,则弦AB的中点到抛物线准线的距离为________.
答案 11
解析 由于双曲线-=1的右焦点坐标是(3,0).
所以=3,所以p=6.
即抛物线的 30、标准方程为y2=12x.
设过点P(2,0)且斜率为1的直线l的方程为y=x-2,
联立y2=12x消去y可得x2-16x+4=0,设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=16,
所以弦AB的中点到抛物线准线的距离为
==11.故填11.
10.已知F1,F2是双曲线-=1(a>0,b>0)的左,右焦点,点P在双曲线上且不与顶点重合,过F2作∠F1PF2的角平分线的垂线,垂足为A.若|OA|= b,则该双曲线的离心率为________.
答案
解析 延长F2A交PF1于B点,则|PB|=|PF2|,
依题意可得|BF1|=|PF1|-|PF2|=2a.
又由于点 31、A是BF2的中点.
所以得到|OA|=|BF1|,所以b=a.
所以c=a.所以离心率为.
三、解答题
11.已知曲线C上的动点P(x,y)满足到定点A(-1,0)的距离与到定点B(1,0)的距离之比为.
(1)求曲线C的方程;
(2)过点M(1,2)的直线l与曲线C交于两点M、N,若|MN|=4,求直线l的方程.
解 (1)由题意得|PA|=|PB|,
故=,
化简得:x2+y2-6x+1=0(或(x-3)2+y2=8)即为所求.
(2)当直线l的斜率不存在时,直线l的方程为x=1.
将x=1代入方程x2+y2-6x+1=0得y=±2,
所以|MN|=4,满足题意.
32、
当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为y=kx-k+2,
由圆心到直线的距离d=2=,
解得k=0,此时直线l的方程为y=2.
综上所述,满足题意的直线l的方程为x=1或y=2.
12.设F1,F2分别是椭圆E:+=1(a>b>0)的左,右焦点,过F1且斜率为1的直线l与E相交于A,B两点,且|AF2|,|AB|,|BF2|成等差数列.
(1)求E的离心率;
(2)设点P(0,-1)满足|PA|=|PB|,求E的方程.
解 (1)由椭圆定义知|AF2|+|BF2|+|AB|=4a,
由于2|AB|=|AF2|+|BF2|,所以|AB|=a.
l的方程为y=x+c,其中c=. 33、
设A(x1,y1),B(x2,y2),则A,B两点坐标满足方程组
化简得(a2+b2)x2+2a2cx+a2(c2-b2)=0,
则x1+x2=,x1x2=.
由于直线AB的斜率为1,
所以|AB|=|x2-x1|=.
故a=,得a2=2b2,
所以E的离心率e===.
(2)设AB的中点为N(x0,y0),由(1)知
x0===-c,y0=x0+c=.
由|PA|=|PB|,得kPN=-1,
即=-1,
得c=3,从而a=3,b=3.
故椭圆E的方程为+=1.
13.(2021·北京)已知A,B,C是椭圆W:+y2=1上的三个点,O是坐标原点.
(1)当点B是 34、W的右顶点,且四边形OABC为菱形时,求此菱形的面积;
(2)当点B不是W的顶点时,推断四边形OABC是否可能为菱形,并说明理由.
解 (1)由椭圆W:+y2=1,知B(2,0)
∴线段OB的垂直平分线x=1.
在菱形OABC中,AC⊥OB,
将x=1代入+y2=1,得y=±.
∴|AC|=|yA-yC|=.
∴菱形的面积S=|OB|·|AC|=×2×=.
(2)假设四边形OABC为菱形.
∵点B不是W的顶点,且直线AC不过原点,
∴可设AC的方程为y=kx+m(k≠0,m≠0).
由
消y并整理得(1+4k2)x2+8kmx+4m2-4=0.
设A(x1,y1),C(x2,y2),则
=-,=k·+m=.
∴线段AC中点M,
∵M为AC和OB交点,∴kOB=-.
又k·=-≠-1,
∴AC与OB不垂直.
∴OABC不是菱形,这与假设冲突.
综上,四边形OABC不是菱形.






