解得-
33-23+2<k<或k>,经检验,满足题意. 622
33-23+2
<k<或k>. 622
2
所以直线l斜率k的取值范围是-
10.(2017·新乡三模)已知抛物线C:x=2py(p>0)的焦点为F,直线2x-y+2=0交抛物线C于A,B两点,P是线段AB的中点,过P作x轴的垂线交抛物线C于点Q.(导学号 55410133)
(1)D是抛物线C上的动点,点E(-1,3),若直线AB过焦点F,求|DF|+|DE|的最小值;
→→→→
(2)是否存在实数p,使|2QA+QB|=|2QA-QB|?若存在,求出p的值;若不存在,说明理由.
解:(1)因为直线2x-y+2=0与y轴的交点为(0,2), 所以F(0,2),则抛物线C的方程为x=8y,准线l:y=-2. 设过D作DG⊥l于G,则|DF|+|DE|=|DG|+|DE|, 当E,D,G三点共线时,|DF|+|DE|取最小值为2+3=5.
2
(2)假设存在实数p,满足条件等式成立. 联立x=2py与2x-y+2=0, 消去y,得x-4px-4p=0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=4p,x1x2=-4p,所以Q(2p,2p). →→→→因为|2QA+QB|=|2QA-QB|, →→
所以QA⊥QB,则QA·QB=0.
因此(x1-2p)(x2-2p)+(y1-2p)(y2-2p)=0. (x1-2p)(x2-2p)+(2x1+2-2p)·(2x2+2-2p)=0, 5x1x2+(4-6p)(x1+x2)+8p-8p+4=0,
12
把x1+x2=4p,x1x2=-4p代入得4p+3p-1=0,解得p=或p=-1(舍去).
4→→→→
1
因此存在实数p=,使得|2QA+QB|=|2QA-QB|成立.
4
2
2
2
5
x2y22?a?11.(2017·唐山一模)已知椭圆C:2+2=1(a>b>0)的离心率为,点Q?b,?在ab2?b?
椭圆上,O为坐标原点.
(1)求椭圆C的方程;
(2)已知点P,M,N为椭圆C上的三点,若四边形OPMN为平行四边形,证明四边形OPMN的面积S为定值,并求该定值.
x2y22
解:(1)因为椭圆2+2=1(a>b>0)的离心率为,
ab2c2a2-b2122
所以e=2=2=,得a=2b,①
aa2
2
又点Q?b,?在椭圆C上,
??
a?b?
b2a2
所以2+4=1,②
ab联立①、②得a=8,且b=4. 所以椭圆C的方程为+=1.
84
(2)当直线PN的斜率k不存在时,PN的方程为x=2或x=-2,从而有|PN|=23,
2
2
x2y2
S=|PN|·|OM|=×23×22=26;
当直线PN的斜率k存在时,
设直线PN的方程为y=kx+m(m≠0),
1212
P(x1,y1),N(x2,y2);
将PN的方程代入C整理得(1+2k)x+4kmx+2m-8=0, -4km2m-8
所以x1+x2=2,x1·x2=2,
1+2k1+2k22
2
2
y1+y2=k(x1+x2)+2m=
→→→
由OM=OP+ON, 得M?
2m2. 1+2k?-4km2,2m2?.
??1+2k1+2k?
2
2
将M点坐标代入椭圆C方程得m=1+2k. 又点O到直线PN的距离为d=|PN|=1+k|x1-x2|,
2
|m|1+k2,
S=d·|PN|=|m|·|x1-x2|=1+2k2·|x1-x2|=16k2-8m2+32=26.
6
综上可知,平行四边形OPMN的面积S为定值26.
[典例] (本小题满分12分)设圆x+y+2x-15=0的圆心为A,直线l过点B(1,0)且与x轴不重合,l交圆A于C,D两点,过B作AC的平行线交AD于点E.
(1)证明|EA|+|EB|为定值,并写出点E的轨迹方程;
(2)设点E的轨迹为曲线C1,直线l交C1于M,N两点,过B且与l垂直的直线与圆A交于P,Q两点,求四边形MPNQ面积的取值范围.
规范解答:(1)因为|AD|=|AC|,EB∥AC, 所以∠EBD=∠ACD=∠ADC,所以|EB|=|ED|, 故|EA|+|EB|=|EA|+|ED|=|AD|.
又圆A的标准方程为(x+1)+y=16,从而圆心A(-1,0),|AD|=4. 所以|EA|+|EB|=4.(2分) 又因为B(1,0),所以|AB|=2,
由椭圆定义可得点E的轨迹方程为+=1(y≠0).(4分)
43
(2)解:当l与x轴不垂直时,设l的方程为y=k(x-1)(k≠0),M(x1,y1),N(x2,y2).
2
2
2
2
x2y2
y=k(x-1),??22
2222
由?xy得(4k+3)x-8kx+4k-12=0,
+=1??43
8k4k-12则x1+x2=2,x1x2=2,
4k+34k+3
12(k+1)
所以|MN|=1+k|x1-x2|=.(6分) 2
4k+3
2
2
2
2
1
过点B(1,0)且与l垂直的直线m:y=-(x-1),点A到直线m的距离为
2
kk+1
2
,
所以|PQ|=2
?2?24-?2?=4
?k+1?
2
4k+3
.(8分) k2+1
1
1+2.(9分) 4k+3
2
1
故四边形MPNQ的面积S=|MN|| PQ|=12
2
可得当l与x轴不垂直时,四边形MPNQ面积的取值范围为(12,83).(10分) 当l与x轴垂直时,其方程为x=1,|MN|=3,|PQ|=8, 故四边形MPNQ的面积为12.
综上可知,四边形MPNQ面积的取值范围为[12,83).(12分)
7
1.正确使用圆锥曲线的定义:牢记圆锥曲线的定义,能根据圆锥曲线定义判断曲线类型,如本题第(1)问就涉及椭圆的定义.
2.注意分类讨论:当用点斜式表示直线方程时,应分直线的斜率存在和不存在两种情况求解,易出现忽略斜率不存在的情况,导致扣分,如本题第(2)问中的得分10分,导致失2分.
3.写全得分关键:在解析几何类解答题中,直线方程与圆锥曲线方程联立后得到的一元二次方程,根据一元二次方程得到的两根之和与两根之积、弦长、目标函数等一些关键式子和结果都是得分点,在解答时一定要写清楚.
解题程序 第一步:利用条件与几何性质,求|EA|+|EB|=4. 第二步:由定义,求点E的轨迹方程+=1(y≠0).
43第三步:联立方程,用斜率k表示|MN|.
第四步:用k表示出|PQ|,并得出四边形的面积. 第五步:结合函数性质,求出当k存在时S的取值范围. 第六步:求出斜率不存在时面积S的值,正确得出结论.
[跟踪训练] (2017·郴州三模)已知抛物线E:y=8x,圆M:(x-2)+y=4,点N为抛物线E上的动点,O为坐标原点,线段ON的中点P的轨迹为曲线C.(导学号 55410057)
(1)求曲线C的方程;
(2)点Q(x0,y0)(x0≥5)是曲线C上的点,过点Q作圆M的两条切线,分别与x轴交于A,
2
2
2
x2y2
B两点,求△QAB的面积的最小值.
解:(1)设P(x,y),则点N(2x,2y)在抛物线E:y=8x上,所以4y=16x,所以曲线
2
2
C的方程为y2=4x;
(2)设切线方程为y-y0=k(x-x0). 令y=0,得x=x0-. |2k+y0-kx0|圆心(2,0)到切线的距离d==2, 2
k+1整理得(x0-4x0)k+(4y0-2x0y0)k+y0-4=0. 设两条切线的斜率分别为k1,k2, 2x0y0-4y0y0-4
则k1+k2=2,k1k2=2.
x0-4x0x0-4x0
2
2
2
2
y0
ky0??y0?1?
所以△QAB面积S=?x0--?x0-??y0=
k2??k1?2?
2·x20
x0-1
. 设t=x0-1∈[4,+∞),则f(t)=
8
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