解析几何难题——教师版-附解答Word版

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解析几何难题——教师版,附解答

解析几何【例01】点的坐标分别是，，直线相交于点M ，且它们的斜率之积为． (1)求点M 轨迹的方程.(2)若过点的直线与(1)中的轨迹交于不同的两点、(在、之间)，试求与面积之比的取值范围(为坐标原点)．解(1)设点的坐标为，∵)，这就是动点M 的轨迹方程． (2)方法一由题意知直线的斜率存在，设的方程为() ① 将①代入，得，由，解得．设，，则 ②令，则，即，即，且由②得，即．且且．解得且，且．∴△OBE 与△OBF 面积之比的取值范围是．方法二由题意知直线的斜率存在，设的方程为 ①将①代入，整理，得，由，解得． ,A B (0,1)-(0,1),AM BM 12-C ()2,0D l CEF E D F ODE ∆ODF ∆O M (,)x y 12AM BM k k ⋅=-0x ≠l l ()2y k x =-12k ≠±1222=+y x 0)28(8)12(2222=-+⋅-+k x k x k 0∆>2102k <<()11,E x y ()22,F x y ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+-=+=+.1228,12822212221k k x x k k x x OBE OBF SS λ∆∆=||||BE BF λ=BE BF λ=⋅()1222x x λ-=-0 1.λ<<12212121224(2)(2),2122)(2)2()4.21x x k x x x x x x k -⎧-+-=⎪⎪+⎨⎪-⋅-=-++=⎪+⎩（()()()22222412,2122.21x k x k λλ-⎧+-=⎪⎪+⎨⎪-=⎪+⎩22222141,(1)8(1)2k k λλλλ+∴==-++即2102k <<214k ≠24110(1)22λλ∴<-<+2411(1)24λλ-≠+33λ-<<+13λ≠01λ<<1223<<-∴λ13λ≠113,133⎛⎫⎛⎫- ⎪⎪⎝⎭⎝⎭l l 2x sy =+(2)s ≠±1222=+y x 22(2)420s y sy +++=0∆>22s >设，，则② 令，且 .将代入②，得∴．即． ∵且，∴且．即且．解得且．，且．故△OBE 与△OBF 面积之比的取值范围是．【例02】在△ABC 中，A 点的坐标为(3，0)，BC 边长为2，且BC 在y 轴上的区间[-3，3]上滑动．(1)求△ABC 外心的轨迹方程．(2)设直线l ∶y =3x +b 与(1)的轨迹交于E 、F 两点，原点到直线l 的距离为d ，求的最大值并求出此时b 的值．解 (1)设B 点的坐标为(0，)，则C 点坐标为(0，+2)(-3≤≤1)，则BC 边的垂直平分线为y =+1 ① ②由①②消去，得．∵，∴．故所求的△ABC 外心的轨迹方程为：．(2)将代入得．由及，得．所以方程①在区间，2有两个实根．设，则方程③在，2上有两个不等实根的充要条件是：得∵∴ 又原点到直线l 的距离为，∴∵，∴．∴当，即时，．()11,E x y ()22,F x y 1221224,22.2s y y s y y s ⎧+=-⎪⎪+⎨⎪=⎪+⎩11221212OBE OBF OB y S y S y OB y λ∆∆⋅===⋅01λ<<12y y λ=()2222241,22.2s y s y s λλ⎧+=-⎪⎪+⎨⎪=⎪+⎩()222182s s λλ+=+()2222161s λλλ+=--22s >24s ≠()2221261λλλ+>--()2221461λλλ+≠--2610λλ-+<13λ≠33λ-<<+13λ≠01λ<<1223<<-∴λ13λ≠113,133⎛⎫⎛⎫- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭dEF ||0y 0y 0y 0y )23(3200-=+x y y y 0y 862-=x y 130≤≤-y 2120≤+=≤-y y )22(862≤≤--=y x y b x y +=3862-=x y 08)1(6922=++-+b x b x 862-=x y 22≤≤-y 234≤≤x 34[]8)1(69)(22++-+=b x b x x f 34[]⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧≤--≤≥++-+=≥++-+=>+--=∆⋅⋅⋅⋅⋅⋅．，，，292)1(634082)1(629)2(0834)1(6)34(9)34(0)8(94)]1(6[222222b b b f b b f b b 34-≤≤-b 7232984)]1(32[||2221--=+--=-⋅b b b x x 721032||1||212--=-+=⋅b x x k EF 10||b d =71)711(73202732072320||222++-=--=--=b b b b b d EF 34-≤≤-b 41131-≤≤-b 411-=b 4-=b 35||max =d EF【例03】已知椭圆：的右顶点为，过的焦点且垂直长轴的弦长为．(1)求椭圆的方程．(2)设点在抛物线：上，在点处的切线与交于点．当线段的中点与的中点的横坐标相等时，求的最小值．解(I )由题意得所求的椭圆方程为，(II )不妨设则抛物线在点P 处的切线斜率为，直线MN 的方程为，将上式代入椭圆的方程中，得，即，因为直线MN 与椭圆有两个不同的交点，所以有，设线段MN 的中点的横坐标是，则，设线段PA 的中点的横坐标是，则，由题意得，即有，其中的或；当时有，因此不等式不成立；因此，当时代入方程得，将代入不等式成立，因此的最小值为1．【例04】已知抛物线：上一点到其焦点的距离为． (1)求与的值．(2)设抛物线上一点的横坐标为，过的直线交于另一点，交轴于点，过点作的垂线交于另一点．若是的切线，求的最小值．解(Ⅰ)由抛物线方程得其准线方程：，根据抛物线定义点到焦点的距离等于它到准线的距离，即，解得抛物线方程为：，将代入抛物线方程，解得(Ⅱ)由题意知，过点的直线斜率存在且不为0，设其为.1C 22221(0)y x a b a b+=>>(1,0)A 1C 11C P 2C 2()y x h h =+∈R 2C P 1C ,M N AP MN h 212,,121b a b b a=⎧=⎧⎪∴⎨⎨=⋅=⎩⎪⎩2214y x +=21122(,),(,),(,),M x y N x y P t t h +2C 2x ty t ='=22y tx t h =-+1C 2224(2)40x tx t h +-+-=()22222414()()40t x t t h x t h +--+--=1C 4221162(2)40t h t h ⎡⎤∆=-++-+>⎣⎦3x 21232()22(1)x x t t h x t +-==+4x 412t x +=34x x =2(1)10t h t +++=22(1)40,1h h ∆=+-≥∴≥3h ≤-3h ≤-220,40h h +<-<4221162(2)40t h t h ⎡⎤∆=-++-+>⎣⎦1h ≥1h =2(1)10t h t +++=1t =-1,1h t ==-4221162(2)40t h t h ⎡⎤∆=-++-+>⎣⎦h C 22(0)x py p =>(,4)A m 174p m C P (0)t t >P C Q x M Q PQ C N MN C t 2py -=)4,(m A 41724=+p 21=p ∴y x =2)4,(m A 2±=m ),(2t t P PQ k则，当则. 联立方程，整理得：即：，解得或，而，直线斜率为，联立方程整理得：，即：，解得：，或，而抛物线在点N 处切线斜率：MN 是抛物线的切线，，整理得，解得(舍去)，或，【例05】已知双曲线．(1)求双曲线的方程．(2)设直线是圆上动点处的切线，与双曲线交于不同的两点，证明的大小为定值.【解法1】本题主要考查双曲线的标准方程、圆的切线方程等基础知识，考查曲线和方程的关系等解析几何的基本思想方法，考查推理、运算能力．(Ⅰ)由题意，得，解得，所求双曲线的方程为. )(:2t x k t y l PQ -=-,,02k kt t x y +-==)0,(2kktt M +-⎩⎨⎧=-=-y x t x k t y 22)(0)(2=-+-t k t kx x 0)]()[(=---t k x t x ,t x =t k x -=))(,(2t k t k Q --∴QP QN ⊥∴NQ k1-)]([1)(:2t k x k t k y l NQ---=--∴⎪⎩⎪⎨⎧=---=--y x t k x kt k y 22)]([1)(0)()(1122=----+t k t k kx k x 0]1)()[(2=+---+t k k t k x kx 0)](][1)([=--+-+t k x t k k kx kt k k x 1)(+--=t k x -=)]1)([,1)((22kt k k k t k k N +-+--∴)1()1(1)(]1)([2222222--+-=+--+--+-=∴k t k kt k kkt t k t k k k t k k K NMkt k k y k kt k k x 2)(21)(---='=+--=切k t k k k t k kt k 2)(2)1()1(2222---=--+-∴02122=-++t tk k 0)21(422≥--=∆t t 32-≤t 32≥t 32min =∴t 2222:1(0,0)x y C a b a b-=>>3x =C l 22:2O x y +=0000(,)(0)P x y x y ≠l C ,A B AOB ∠23a c c a⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩1,a c ==2222b c a =-=C 2212y x -=(Ⅱ)点在圆上，圆在点处的切线方程为，化简得. 由及得， ∵切线与双曲线C 交于不同的两点A 、B ，且，∴，且，设A 、B 两点的坐标分别为，则， ∵，且，.∴ 的大小为.【解法2】(Ⅰ)同解法1.(Ⅱ)点在圆上，圆在点处的切线方程为，化简得.由及得 ① ②∵切线与双曲线C 交于不同的两点A 、B ，且，∴，设A 、B 两点的坐标分别为，则，∴，∴ 的大小为. (∵且，∴，从而当时，方程①和方程②的判别式均大于零).()()0000,0P x y x y ≠222x y +=()00,P x y ()0000x y y x x y -=--002x x y y +=2200122y x x x y y ⎧-=⎪⎨⎪+=⎩22002x y +=()222000344820x x x x x --+-=l 2002x <<20340x -≠()()22200016434820x x x ∆=--->()()1122,,,x y x y 20012122200482,3434x x x x x x x x -+==--cos OA OB AOB OA OB⋅∠=⋅()()121212010220122OA OB x x y y x x x x x x y ⋅=+=+--()212012012201422x x x x x x x x x ⎡⎤=+-++⎣⎦-()222200002222000082828143423434x x x x x x x x ⎡⎤--⎢⎥=+-+----⎢⎥⎣⎦22002200828203434x x x x --==-=--AOB ∠90︒()()0000,0P x y x y ≠222x y +=()00,P x y ()0000x y y x x y -=--002x x y y +=2200122y x x x y y ⎧-=⎪⎨⎪+=⎩22002x y +=()22200344820x x x x x --+-=()222000348820xy y x x ---+=l 2002x <<20340x -≠()()1122,,,x y x y 2200121222008228,3434x x x x y y x x --==--12120OA OB x x y y ⋅=+=AOB ∠90︒22002x y +=000x y ≠220002,02x y <<<<20340x -≠【例06】椭圆E : (a 、b >0)过M (2) ，N，1)两点，O 为坐标原点.(1)求椭圆E 的方程．(2)是否存在圆心在原点的圆，使得该圆的任意一条切线与椭圆E 恒有两个交点A ，B ，并且若存在，写出该圆的方程，并求|AB |的取值范围，若不存在说明理由.解:(1)因为椭圆E : (a ，b >0)过M (2) ，N ，1)两点，所以解得所以椭圆E 的方程为 (2)假设存在圆心在原点的圆，使得该圆的任意一条切线与椭圆E 恒有两个交点A ，B ，且，设该圆的切线方程为解方程组得，即，则△=，即，要使，需使，即，所以，所以又，所以，所以，即或，因为直线为圆心在原点的圆的一条切线，所以圆的半径为，，，所求的圆为，此时圆的切线都满足或，而当切线的斜率不存在时切线为与椭圆的两个交点为或满足，综上，存在圆心在原点的圆，使得该圆的任意一条切线与椭圆E 恒有两个交点A ，B ，且.因为， 22221x y a b+=OA OB ⊥22221x y a b +=2222421611a b a b +=+=⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩22118114a b ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩2284a b ⎧=⎨=⎩22184x y +=OA OB ⊥y kx m =+22184x y y kx m+==+⎧⎪⎨⎪⎩222()8x kx m ++=222(12)4280k x kmx m +++-=222222164(12)(28)8(84)0k m k m k m -+-=-+>22840k m -+>12221224122812km x x k m x x k⎧+=-⎪⎪+⎨-⎪=⎪+⎩22222222212121212222(28)48()()()121212k m k m m ky y kx m kx m k x x km x x m m k k k --=++=+++=-+=+++OA OB⊥12120x x y y +=2222228801212m m k k k--+=++223880m k --=223808mk -=≥22840k m -+>22238m m ⎧>⎨≥⎩283m ≥m ≥m ≤y kx m =+r =222228381318m m r m k===-++3r =2283x y +=y kx m =+m ≥m ≤x =22184x y +=(OA OB ⊥2283x y +=OA OB ⊥12221224122812km x x k m x x k ⎧+=-⎪⎪+⎨-⎪=⎪+⎩所以，， ①当时因为所以，所以，所以当且仅当时取”=”.②当时， ③ 当AB 的斜率不存在时，两个交点为或，所以此时综上， |AB |: 【命题立意】:本题属于探究是否存在的问题，主要考查了椭圆的标准方程的确定，直线与椭圆的位置关系直线与圆的位置关系和待定系数法求方程的方法，能够运用解方程组法研究有关参数问题以及方程的根与系数关系.【例07】设，在平面直角坐标系中，已知向量，向量，，动点的轨迹为E .(1)求轨迹E 的方程，并说明该方程所表示曲线的形状． (2)已知，证明:存在圆心在原点的圆，使得该圆的任意一条切线与轨迹E 恒有两个交点A ， B ，且(O 为坐标原点)，并求出该圆的方程． (3)已知，设直线与圆C :(1<R <2)相切于A 1，且与轨迹E 只有一个公共点B 1，当R 为何值时，|A 1B 1|取得最大值?并求最大值.解(1)因为，，，所以，即.当m =0时，方程表示两直线，方程为；22222212121222224288(84)()()4()41212(12)km m k m x x x x x x k k k --+-=+-=--⨯=+++||AB =====0k ≠||AB =221448k k ++≥221101844k k<≤++2232321[1]1213344k k<+≤++46||233AB <≤22k =±0k =||AB =±(||AB =||AB ≤≤||AB ∈m R ∈(,1)a mx y =+(,1)b x y =-a b ⊥(,)M x y 41=m OA OB ⊥41=m l 222x y R +=l a b ⊥(,1)a mx y =+(,1)b x y =-2210a b mx y ⋅=+-=221mx y +=1±=y当时，方程表示的是圆当且时，方程表示的是椭圆；当时，方程表示的是双曲线.(2).当时，轨迹E 的方程为，设圆心在原点的圆的一条切线为，解方程组得，即，要使切线与轨迹E 恒有两个交点A ，B ，则使△=，即，即，且，要使，需使，即，所以，即且，即恒成立. 所以又因为直线为圆心在原点的圆的一条切线，所以圆的半径为，，所求的圆为. 当切线的斜率不存在时，切线为，与交于点或也满足.综上，存在圆心在原点的圆使得该圆的任意一条切线与椭圆E 恒有两个交点且. (3)当时，轨迹E 的方程为，设直线的方程为，因为直线与圆C :(1<R <2)相切于A 1，由(2)知，即 ①，因为与轨迹E 只有一个公共点B 1，由(2)知得，即有唯一解则△=，即， ②1m =0>m 1≠m 0<m 41=m 2214x y +=y kx t =+2214y kx t x y ++==⎧⎪⎨⎪⎩224()4x kx t ++=222(14)8440k x ktx t +++-=2222226416(14)(1)16(41)0k t k t k t -+-=-+>22410k t -+>2241t k <+12221228144414kt x x k t x x k ⎧+=-⎪⎪+⎨-⎪=⎪+⎩22222222212121212222(44)84()()()141414k t k t t k y y kx t kx t k x x kt x x t t k k k--=++=+++=-+=+++OA OB ⊥12120x x y y +=222222224445440141414t t k t k k k k ----+==+++225440t k --=22544t k =+2241t k <+2244205k k +<+y kx t =+r =222224(1)45115k t r k k +===++2245x y +=552±=x 2214x y +=)552,552(±)552,552(±-OA OB ⊥2245x y +=OA OB ⊥41=m 2214x y +=l y kx t =+l 222x y R +=R =222(1)t R k =+l 2214y kx t x y ++==⎧⎪⎨⎪⎩224()4x kx t ++=222(14)8440k x ktx t +++-=2222226416(14)(1)16(41)0k t k t k t -+-=-+=22410k t -+=由①②得，此时A ，B 重合为B 1(x 1，y 1)点，由中，所以，， B 1(x 1，y 1)点在椭圆上，所以，所以，在直角三角形OA 1B 1中，因为当且仅当时取等号，所以，时|A 1B 1|取得最大值，最大值为1.【命题立意】:本题主要考查了直线与圆的方程和位置关系，以及直线与椭圆的位置关系，可以通过解方程组法研究有没有交点问题，有几个交点的问题.【例08】如图所示，已知圆是椭圆的内接△的内切圆，其中为椭圆的左顶点. (1)求圆的半径.(2)过点作圆的两条切线交椭圆于两点，证明：直线与圆相切．(1)解设，过圆心作于，由，即 (1)而点在椭圆上，由(1)、 (2)式得，解得或(舍去) (2) 证明设过点与圆相切的直线方程为: (3) 则(4) 解得将(3)代入得，则异于零的解为 2222223414R t R R k R ⎧=⎪⎪-⎨-⎪=⎪⎩-12221228144414kt x x k t x x k ⎧+=-⎪⎪+⎨-⎪=⎪+⎩21x x =222122441616143t R x k R --==+22211214143R y x R -=-=22211124||5OB x y R=+=-2222211112244||||||55()A B OB OA R R R R =-=--=-+2244R R+≥(1,2)R =211||541A B ≤-=(1,2)R =:G 222(2)x y r -+=22116x y +=ABC A G r (0,1)M G E F ，EF G B 02,r y +（）G GD AB ⊥D BC GD HBAD AH =06y r =+0y =B 02,r y +（）2220(2)12411616r r r y +--=-==2158120r r +-=23r =65r =-M(0,1)224(2)9x y -+=1y kx -=23=2323650k k ++=12k k ==22116x y +=22(161)320k x kx ++=232161k x k =-+设，，则则直线的斜率为：于是直线的方程为: 即则圆心到直线的距离故结论成立.【例09】已知椭圆()的两个焦点分别为，过点的直线与椭圆相交于点A ，B 两点，且.(1)求椭圆的离心率. (2)直线AB 的斜率.(3)设点C 与点A 关于坐标原点对称，直线上有一点H (m ，n )()在的外接圆上，求的值.(1)得从而得，离心率 (2)由(1)知，，所以椭圆的方程可以写为设直线AB 的方程为即由已知设则它们的坐标满足方程组消去y 整理，得依题意，而，有题设知，点B 为线段AE 的中点，所以联立三式，解得，将结果代入韦达定理中解得. (3)由(2)知，，当时，得A 由已知得111(,1)F x k x +222(,1)E x k x +121222123232,161161k k x x k k =-=-++FE 221112*********EF k x k x k k k x x k k -+===--FE 2112211323231()1614161k k y x k k +-=+++3743y x =-(2,0)FE 3722339116d -==+12222=+by a x 0>>b a )0)(0,(),0,(21>-c c F c F )0,(2c a E ||2||,//2121B F A F B F A F =B F 20≠m C AF 1∆mn||||,//2121B F A F B F A F =21||||||||1212==A F B F EF EF 2122=+-c cacc a 223c a =33==a c e 22222c c a b =-=222632c y x =+)(2ca x k y -=)3(c x k y -=),(),(2211y x B y x A ⎩⎨⎧=+-=222632)3(cy x c x k y 062718)32(222222=-+-+c c k cx k x k 3333,0)31(4822<<->-=∆k k c 222221222132627,3218k c c k x x k k x x +-=+=+2123x c x =+222222213229,3229kc c k x k c c k x ++=+-=32±=k 23,021cx x ==32-=k )2,0(c )2,0(c C -线段的垂直平分线l 的方程为直线l 与x 轴的交点是的外接圆的圆心，因此外接圆的方程为直线的方程为，于是点满足方程组由，解得，故，当时，同理可得.【例10】已知椭圆的左、右焦点分别为，离心率，右准线方程为2x =.(1)求椭圆的标准方程.(2)过点的直线与该椭圆交于两点，且的方程.解(I )由已知得，解得∴ ∴ 所求椭圆的方程为. (II )由(I )得、①若直线的斜率不存在，则直线的方程为，由得设、，∴ ，与已知相矛盾. ②若直线的斜率存在，设直线直线的斜率为，则直线的方程为，设、，联立，消元得∴，∴ ，又∵∴∴ 1AF ),2(2222c x c y +-=-)0,2(c C AF 1∆222)2()2(cc y c x +=+-B F 2)(2c x y -=),(n m H ⎪⎩⎪⎨⎧-==+-)(249)2(222c m n c n c m 0≠m 222,35c n c m ==522=m n 32=k 522=m n 2221(0)x y a b a b+=>>12F F 、e =1F l M N 、2223F M F N +=l 2222⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩c a a c2,1==a c 221-=b a c 2212+=x y 1(1,0)-F 2(1,0)F l l 1=-x 22112=-⎧⎪⎨+=⎪⎩x x y 2=±y (1,)2-M (1,2--N 22(2,(2,)(4,0)422+=-+--=-=F M F N l l k l (1)=+y k x 11(,)M x y 22(,)N x y 22(1)12=+⎧⎪⎨+=⎪⎩y k x x y 2222(12)4220+++-=k x k x k 22121222422,1212--+==++k k x x x x k k 121222(2)12+=++=+ky y k x x k 211222(1,),(1,)=-=-F M x y F N x y 221212(2,)+=+-+F M F N x x y y 22(+===F M F N x化简得解得 ∴ ∴ 所求直线的方程为 .【例11】在平面直角坐标系xOy 中，点P 到点F (3，0)的距离的4倍与它到直线x =2的距离的3倍之和记为d ，当P 点运动时，d 恒等于点P 的横坐标与18之和. (1)求点P 的轨迹C .(2)设过点F 的直线l 与轨迹C 相交于M ，N 两点，求线段MN 长度的最大值.解(Ⅰ)设点P 的坐标为(x ，y )，则3︳x -2︳由题设当x >2时，由①得化简得当时由①得化简得故点P 的轨迹C 是椭圆在直线x =2的右侧部分与抛物线在直线x =2的左侧部分(包括它与直线x =2的交点)所组成的曲线，参见图1(Ⅱ)如图2所示，易知直线x =2与，的交点都是A (2，)，B (2，)，直线AF ，BF 的斜率分别为=，=. 当点P 在上时，由②知. ④当点P 在上时，由③知 ⑤ 若直线l 的斜率k 存在，则直线l 的方程为(i )当k ≤，或k ≥，即k ≤-2 时，直线I 与轨迹C 的两个交点M (，)，N (，)都在C 上，此时由④知∣MF ∣= 6 -∣NF ∣= 6 -从而∣MN ∣= ∣MF ∣+ ∣NF ∣= (6 -)+ (6 - )=12 - ( +) 424023170--=k k 2217140或(舍去)==-k k 1=±k l 11或=+=--y x y x 224(3)d x y =--+221(3)6,2x y x -+=-22 1.3627x y +=2x ≤22(3)3,x y x ++=+212y x =221:13627x y C +=22:12C y x =1C 2C 2626-AF k 26-BF k 261C 162PF x =-2C 3PF x =+(3)y k x =-AF k BF k 61x 1y 2x 2y 1121x 122x 121x 122x 121x 2x由得则，是这个方程的两根，所以+=*∣MN ∣=12 - (+)=12 - 因为当当且仅当时，等号成立.(2)当L 与轨迹C 的两个交点分别在上，不妨设点在上，点上，则④⑤知，设直线AF 与椭圆的另一交点为E 所以.而点A ，E 都在上，且有(1)知若直线的斜率不存在，则==3，此时综上所述，线段MN 长度的最大值为.22(3)13627y k x x y =-⎧⎪⎨+=⎪⎩2222(34)24361080k x k x k +-+-=1x 1y 1x 2x 222434k k +121x 2x 221234k k +226,6,24,k k ≤≥≥或k 2时22212121001212.134114k MN k k =-=-=++k =±,AE AN k k k k <<-<1122(,),(,)M x y N x y 12,C C M 1C 2C 1216,32MF x NF x =-=+1C 00012(,),, 2.x y x x x <<则1021166,33222MF x x EF NF x AF =-<-==+<+=MN MF NF EF AF AE =+<+=1C 26,AE k =-100100,1111AE MN =<所以ι1x 2x 12110012()9211MN x x =-+=<10011【例12】已知直线经过椭圆的左顶点A 和上顶点D ，椭圆的右顶点为，点和椭圆上位于轴上方的动点，直线，与直线分别交于两点.(1)求椭圆的方程.(2)求线段MN 的长度的最小值.(3)当线段MN 的长度最小时，在椭圆上是否存在这样的点，使得的面积为？若存在，确定点的个数，若不存在，说明理由.解方法一(I )由已知得，椭圆的左顶点为上顶点为故椭圆的方程为 (Ⅱ)直线AS 的斜率显然存在，且，故可设直线的方程为，从而由得0设则得，从而即又由得故又当且仅当，即时等号成立时，线段的长度取最小值 (Ⅲ)由(Ⅱ)可知，当取最小值时，此时的方程为要使椭圆上存在点，使得的面积等于，只须到直线的距离等于，所以在平行于且与距离等于的直线上.设直线由解得或220x y -+=2222:1(0)x y C a b a b+=>>C B S C x ,AS BS 10:3l x =,M N C C T TSB ∆15T C (2,0),A -(0,1),2,1D a b ∴==C 2214x y +=k 0k >AS (2)y k x =+1016(,)33k M 22(2)14y k x x y =+⎧⎪⎨+=⎪⎩2222(14)16164k x k x k +++-=11(,),S x y 212164(2),14k x k --=+2122814k x k -=+12414ky k =+222284(,),1414k k S k k -++(2,0)B 1(2)4103y x k x ⎧=--⎪⎪⎨⎪=⎪⎩10313x y k ⎧=⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩101(,)33N k ∴-161||33k MN k=+16116180,||233333k k k MN k k >∴=+≥⋅=16133k k =14k =14k ∴=MN 83MN 14k =BS 644220,(,),||555x y s BS +-=∴=C T TSB ∆15T BS 24T BS BS 24l ':10l x y ++=|2|2,42t +=32t =-52t =-【例13】给定椭圆，称圆心在原点的圆是椭圆Ｃ的“准圆”.若椭圆C 的一个焦点为，其短轴上的一个端点到Ｆ(1)求椭圆Ｃ的方程和其“准圆”方程.(2)点P 是椭圆C 的“准圆”上的一个动点，过点P 作直线，使得与椭圆C 都只有一个交点，且分别交其“准圆”于点M 、N .①当P 为“准圆”与轴正半轴的交点时，求的方程. ②求证|MN |为定值.解：(I )因为，所以 ……………2分所以椭圆的方程为，准圆的方程为 . ……………4分 (II )(1)因为准圆与轴正半轴的交点为P (0，2)， ……………5分设过点P (0，2)，且与椭圆有一个公共点的直线为，所以，消去y ，得到， ……………6分因为椭圆与只有一个公共点，所以，…7分解得. …8分所以方程为. ……9分 (2)①当中有一条无斜率时，不妨设无斜率，因为与椭圆只有一个公共点，则其方程为或，当方程为时，此时与准圆交于点，此时经过点(或)且与椭圆只有一个公共点的直线是(或)，即为(或)，显然直线垂直；同理可证方程为时，直线垂直. ………10分 ② 当都有斜率时，设点，其中，设经过点与椭圆只有一个公共点的直线为，则，消去得到，，，经过化简得到:，因为，，2222:1(0)x y C a b a b+=>>O F 12,l l 12,l l 12,l l y 12,l l 3,2==a c 1=b 2213x y +=422=+y x 422=+y x y 2+=kx y 22213y kx x y =+⎧⎪⎨+=⎪⎩0912)31(22=+++kx x k 2+=kx y 2214449(13)0k k ∆=-⨯+=1±=k 12,l l 2,2+-=+=x y x y 12,l l 1l 1l 3=x 3-=x 1l 3=x 1l )1,3(),1,3(-)1,3()1,3(-1=y 1-=y 2l 1=y 1-=y 12,l l 1l 3-=x 12,l l 12,l l ),(00y x P 42020=+y x ),(00y x P 00)(y x x t y +-=0022()13y tx y tx x y =+-⎧⎪⎨+=⎪⎩y 03))((32002=--++tx y tx x 03)(3)(6)31(2000022=--+-++tx y x tx y t x t 0]3)(3)[31(4)](6[2002200=--+⋅--=∆tx y t tx y t 012)3(2000220=-++-y t y x t x 42020=+y x 0)3(2)3(2000220=-++-x t y x t x设的斜率分别为，因为与椭圆都只有一个公共点，所以满足上述方程，所以，即垂直.……12分综合①②知：因为经过点，又分别交其准圆于点M ，N ，且垂直，所以线段MN 为准圆的直径，所以|ＭＮ|=４. ……………13分【例14】设曲线C 1:1222=+y ax (a 为正常数)与C 2:y 2=2(x +m )在x 轴上方公有一个公共点P .(1)实数m 的取值范围(用a 表示).(2)O 为原点，若C 1与x 轴的负半轴交于点A ，当0<a <21时，试求⊿OAP 的面积的最大值(用a 表示). 14. 解：(1)由⎪⎩⎪⎨⎧+==+)(212222m x y y a x 消去y 得：0222222=-++a m a x a x ①设222222)(a m a x a x x f -++=，问题(1)化为方程①在x ∈(-a ，a )上有唯一解或等根．只需讨论以下三种情况：1°△=0得：212+=a m ，此时x p =-a 2，当且仅当-a <-a 2<a ，即0<a <1时适合；2°f (a )f (-a )<0，当且仅当-a <m <a ；3°f (-a )=0得m =a ，此时x p =a -2a 2，当且仅当-a <a -2a 2<a ，即0<a <1时适合． f (a )=0得m =-a ，此时x p =-a -2a 2，由于-a -2a 2<-a ，从而m ≠-a ．综上可知，当0<a <1时，212+=a m 或-a <m ≤a ；当a ≥1时，-a <m <a ．…… 10分(2)△OAP 的面积p ay S 21=∵0<a <21，故-a <m ≤a 时，0<m a a a 2122-++-<a ，由唯一性得 m a a a x p 2122-++-=显然当m =a 时，x p 取值最小．由于x p ＞0，从而y p =221ax p -取值最大，此时22a a y p -=，∴2a a a S -=．当212+=a m 时，x p =-a 2，y p =21a -，此时2121a a S -=．下面比较2a a a -与2121a a -的大小：令22121a a a a a -=-，得31=a故当0<a ≤31时，2a a a -≤2121a a -，此时2121a a S max -=．当2131<<a 时，22121a a a a a ->-，此时2a a a S max -=．……… 20分12,l l 21,t t 12,l l 21,t t 0)3(2)3(2000220=-++-x t y x t x 121-=⋅t t 12,l l 12,l l ),(00y x P 12,l l 422=+y x【例15】一张纸上画有半径为R 的圆O 和圆内一定点A 且OA =a . 拆叠纸片使得圆周上某一点A /刚好与A 点重合，这样的每一种拆法都留下一条直线折痕，当A /取遍圆周上所有点时，求所有折痕所在直线上点的集合．16.解：如图，以O 为原点，OA 所在直线为x 轴建立直角坐标系，则有A (a ，0)．设折叠时，⊙O 上点A /(ααsin ,cos R R )与点A 重合，而折痕为直线MN ，则 MN 为线段AA /的中垂线．设P (x ，y )为MN 上任一点，则｜PA /｜=｜PA ｜ 5分 ∴2222)()sin ()cos (y a x R y R x +-=-+-α 即ax a R y x R 2)sin cos (222+-=+αα 10分∴22222222sin cos yx R ax a R yx y x ++-=++αα可得：)cos ,(sin 22)sin(22222222yx y yx x yx R ax a R +=+=++-=+θθθα∴222222yx R ax a R ++-≤1 (此不等式也可直接由柯西不等式得到) 15分平方后可化为 22222)2()2()2()2(a R y R a x -+-≥1，即所求点的集合为椭圆圆22222)2()2()2()2(a R y R a x -+-=1外(含边界)的部分． 20分【例16】过抛物线2x y =上的一点A (1，1)作抛物线的切线分别交x 轴于D 、交y 轴于B .点C 在抛物线上，点E 在线段AC 上，满足1λ=EC AE ；点F 在线段BC 上，满足2λ=FCBF，121=+λλ，线段CD 与EF 交于点P .当点C 在抛物线上移动时，求点P 的轨迹方程.18.解一：过抛物线上点A 的切线斜率为：∴=='=,2|21x x y 切线AB 的方程为D B x y 、∴-=.12的坐标为D D B ∴-),0,21(),1,0(是线段AB 的中点.……5分设),(y x P 、),(200x x C 、),(11y x E 、),(22y x F ，则由1λ=ECAE知， ;11,11120111011λλλλ++=++=x y x x ,2λ=FC BE得.11,1220222022λλλλ++-=+=x y x x∴EF 所在直线方程为：,1111111111111202101120122021201λλλλλλλλλλλλ++-+++-=++-++-++-x x x x x x x y 化简得.1]3)[()]1()[(2020********x x x x y x λλλλλλ-++--=+--…①…10分当210≠x 时，直线CD 的方程为：12202020--=x x x x y …②联立①、②解得02133x x x y +⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩，消去0x ，得P 点轨迹方程为：.)13(312-=x y ……15分当210=x 时，EF 方程为：CD x y ,4123)34141(23212λλλ-+--=-方程为：21=x ，联立解得⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==.121,21y x 也在P 点轨迹上.因C 与A 不能重合，∴.32,10≠∴≠x x ∴所求轨迹方程为).32()13(312≠-=x x y ……20分解二：由解一知，AB 的方程为),0,21(),1,0(,12D B x y --=故D 是AB 的中点. ……5分令,1,1,2211λλγ+==+===CF CBt CE CA t CP CD 则.321=+t t 因为CD 为ABC ∆的中线， .22CBD CAD CAB S S S ∆∆∆==∴而,23,232)11(212212*********=∴=+=+=+==⋅⋅=∆∆∆∆∆∆γγγγγt t t t t t t t S S S S S S CB CA CF CE t t CBD CFP CAD CEP CAB CEF P ∴是ABC ∆的重心.……10分设),,(),,(200x x C y x P 因点C 异于A ，则,10≠x 故重心P 的坐标为,3311),32(,31310202000x x y x x x x =++-=≠+=++=消去,0x 得.)13(312-=x y故所求轨迹方程为).32()13(312≠-=x x y ……20分。

立体几何难题解析附有答案详解

立体几何难题解析（附有答案详解）一、解答题1．如图1，直角梯形ABCD 中，//,90AB CD ABC ∠=︒,42==AB CD ，2=BC ．//AE BC 交CD 于点E ，点G ,H 分别在线段DA ,DE 上，且//GH AE ．将图1中的AED ∆沿AE 翻折，使平面ADE ⊥平面ABCE （如图2所示），连结BD 、CD ，AC 、BE ．HEGDCBA图1图2ABCG EHD（Ⅰ）求证：平面⊥DAC 平面DEB ；（Ⅱ）当三棱锥GHE B -的体积最大时，求直线BG 与平面BCD 所成角的正弦值．2．如图，在直三棱柱111ABC A B C －中，点D E 、分别在边11BC B C 、上，1CD B E AC ==，60ACD ∠︒＝．求证：（1）BE 平面1AC D ；（2）平面1ADC ⊥平面11BCC B ．3．如图，在直角梯形CD AB 中，D//C A B ，DC 90∠A = ，AE ⊥平面CD AB ，F//CD E ，1C CD F D 12B ==AE =E =A =．（1）求证：C //E 平面F AB ；（2）在直线C B 上是否存在点M ，使二面角D E -M -A 的大小为6π？若存在，求出C M 的长；若不存在，说明理由．4．如图，在四棱锥P ABCD -中，PA ⊥底面ABCD ，底面ABCD 为直角梯形，90CDA BAD ∠=∠= ，1AD DC ==，2AB =，E 、F 分别为PD 、PB 的中点．（1）求证：平面PCB ⊥平面PAC ；（2）若平面CEF 与底面ABCD 所成的锐二面角为4π，求PA 的长．5．如图，两个相同的正四棱锥底面重合组成一个八面体，可放入棱长为2的正方体中，重合的底面与正方体的某一个面平行，各顶点均在正方体的表面上，将满足上述条件的八面体称为正方体的“正子体”．（1）若正子体的六个顶点分别是正方体各面的中心，求该八面体的表面积．（2）此正子体的表面积S 是否为定值？若是，求出该定值；若不是，求出表面积的取值范围．6．如图1，已知四边形ABCD 满足//AD BC ，12BA AD DC BC a ====，E 是BC 的中点，将BAE 沿着AE 翻折成1B AE △，形成四棱锥1B AECD -，F 为1B D 的中点，M 为AE 的中点，如图2所示.（1）求证：面1B DM ⊥面1B AE ；（2）当平面1B AE 与平面1B DC 所成角的余弦值为5时，求1B D 的长度；（3）当面1B AE ⊥面AECD 时，求平面1ADB 与平面1ECB 所成角的正弦值.7．在棱长均为2的正三棱柱111ABC A B C -中，E 为11B C 的中点．过AE 的截面与棱1BB ，11A C 分别交于点F ，G．（1）若F 为1BB 的中点，求三棱柱被截面AGEF 分成上下两部分的体积比12V V ；（2）若四棱雉1A AGEF -求截面AGEF 与底面ABC 所成二面角的正弦值；（3）设截面AFEG 的面积为0S ，AEG ∆面积为1S ，AEF 面积为2S ，当点F 在棱1BB 上变动时，求2012S S S的取值范围．8．如图，在四棱锥B ACDE -中，平面ABC ⊥平面ACDE ，ABC 是等边三角形，在直角梯形ACDE 中，//AE CD ，AE AC ⊥，1AE =，2AC CD ==，P 是棱BD 的中点．（1）求证：EP ⊥平面BCD ；（2）设点M 在线段AC 上，若平面PEM 与平面EAB求MP 的长．9．如图，ABCD是块矩形硬纸板，其中2AB AD ==E 为DC 中点，将它沿AE 折成直二面角D AE B --.（1）求证：AD ⊥平面BDE ；（2）如果()0AH HB λλ=> ，求二面角H AD E --的余弦值.10．如图1，在边长为2的正方形ABCD 中，P 为CD 中点，分别将△PAD,△PBC 沿PA,PB 所在直线折叠，使点C 与点D 重合于点O，如图2．在三棱锥P-OAB 中，E 为PB 中点．(Ⅰ)求证：PO⊥AB;(II）求直线BP 与平面POA 所成角的正弦值；(Ⅲ）求二面角P-AO-E 的大小．11．如图，在四棱锥P −ABCD 中，PA⊥平面Q 在PB 上，且满足PQ∶QB=1∶3，求直线CQ 与平面PAC 所成角的正弦值．12．已知四棱锥中平面，点在棱上，且，底面为直角梯形，分别是的中点．（1）求证：//平面；（2）求截面与底面所成二面角的大小．13．如图，已知四边形ABCD由Rt ABC∆拼接而成，其中∆和Rt BCDBAC BCD∠=∠=︒，3090∆沿着BC折起.=，BC=ABC∠=︒，AB ACDBC（1）若AD=，求异面直线AB与CD所成角的余弦值；（2）当四面体ABCD的表面积的最大时，求二面角A BC D--的余弦值.14．如图，ABCD与ADEF是两个边长为1的正方形，它们所在的平面互相垂直．（1）求异面直线AE 与BD 所成角的大小；（2）在线段BD 上取点M ，在线段AE 上取点N ，且BMx BD=，EN y EA =，试用x ，y 来表示线段MN 的长度；（3）在（2）的条件下，求MN 长度的最小值，并判断当MN 最短时，MN 是否是异面直线AE 与BD 的公垂线段?15．（本题满分14分）如图所示，正方形ABCD 所在的平面与等腰ABE ∆所在的平面互相垂直，其中顶120BAE ∠= ，4AE AB ==，F 为线段AE 的中点．（1）若H 是线段BD 上的中点，求证：//FH 平面CDE ；（2）若H 是线段BD 上的一个动点，设直线FH 与平面ABCD 所成角的大小为θ，求tan θ的最大值．16．如图所示，正方体ABCD A B C D -''''的棱长为1，E F 、分别是棱AA CC ''、的中点，过直线EF 的平面分别与棱BB DD ''、交于M N 、，设[]01BM x x =∈，，，求:(1)求EF 与面A B BA ''所成的角的大小；(2)求四棱锥C MENF '-的体积()V h x =，并讨论它的单调性；(3)若点P 是正方体棱上一点，试证:满足'2PA PC +=成立的点的个数为6.17．如图，在斜三棱柱111ABC A B C -中，AC BC =，D 为AB 的中点，1D 为11A B 的中点，平面111A B C ⊥平面11ABB A ，异面直线1BC 与1AB 互相垂直.（1）求证：平面1//A DC 平面11BD C ；（2）若1CC 与平面11ABB A 的距离为x ，116AC AB ==，三棱锥1AACD -的体积为y ，试写出y 关于x 的函数关系式；（3）在（2）的条件下，当1CC 与平面11ABB A 的距离为多少时，三棱锥1A ACD -的体积取得最大值？并求出最大值.18．如图,四棱锥P ABCD -的底面为菱形且∠ABC=120°,PA ⊥底面ABCD,AB=1,PA E 为PC 的中点.(1)求直线DE 与平面PAC 所成角的大小；(2)求二面角E-AD-C 平面角的正切值；(3)在线段PC 上是否存在一点M ,使PC ⊥平面MBD 成立.如果存在,求出MC 的长；如果不存在,请说明理由参考答案1．（Ⅰ）见解析；（Ⅱ）BG 与平面BCD所成角的正弦值为6．【解析】（Ⅰ）由已知CD AB //，︒=∠90ABC ，42==AB CD 及BC AE //交CD 于点E ．得到四边形ABCE 是边长为2的正方形．BE AC ⊥，AE DE ⊥．再据平面ADE ABCE ⊥平面，平面ADE ABCE AE ⋂=平面，得到DE ABCE ⊥平面，DE AC ⊥，AC DBE ⊥平面，得证．（Ⅱ）由（Ⅰ）知DE ABCE ⊥平面，EC AE ⊥，以E 为原点，ED EC EA ,,的方向为x 轴，y 轴，z 轴的正方向建立空间直角坐标系．)0,0,2(A ，)0,2,2(B ，(0,2,0)C ，)2,0,0(D 设x EH =，则x DH GH -==2（20<<x ）由CE AB //，得到DAE AB 面⊥，从而2)]2(21[3131⨯-=⋅=∆-x x AB S V GHE GHE B ]1)1([31)2(3122+--=+-=x x x ，根据1=x 时，三棱锥GHE B -体积最大，此时，H 为ED 中点．G 也是AD 的中点，求得)1,0,1(G ，)1,2,1(--=BG ．设),,(z y x n =是面BCD 的法向量．由⎪⎩⎪⎨⎧=-=-⋅=⋅=-=-⋅=⋅022)2,2,0(),,(02)0,0,2(),,(z y z y x DC n x z y x BC n ，令1=y ，得)1,1,0(=n ，设BG 与面BCD 所成角为θ，由||sin ||||BG n BG n θ⋅=即得．试题解析：（Ⅰ）∵CD AB //，︒=∠90ABC ，42==AB CD 又BC AE //交CD 于点E ．∴四边形ABCE 是边长为2的正方形∴BE AC ⊥，AE DE ⊥．又∵平面ADE ABCE ⊥平面平面ADE ABCE AE = 平面∴DE ABCE⊥平面∵AC ABCE ⊂平面，∴DE AC ⊥又E BE DE = ∴AC DBE ⊥平面∵AC DAC ⊂平面∴平面DAC DEB⊥平面（Ⅱ）由（Ⅰ）知DE ABCE ⊥平面，ECAE ⊥以E 为原点，ED EC EA ,,的方向为x 轴，y 轴，z 轴的正方向建立空间直角坐标系．则)0,0,2(A ，)0,2,2(B ，(0,2,0)C ，)2,0,0(D 设x EH =，则x DH GH -==2（20<<x ）∵CE AB //，∴DAE AB 面⊥∴2)]2(21[3131⨯-=⋅=∆-x x AB S V GHE GHE B ]1)1([31)2(3122+--=+-=x x x ∵20<<x ，∴1=x 时，三棱锥GHE B -体积最大，此时，H 为ED 中点．∵AE GH //，∴G 也是AD 的中点，∴)1,0,1(G ，)1,2,1(--=BG ．设),,(z y x n =是面BCD 的法向量．则(,,)(2,0,0)20(,,)(0,2,2)220n BC x y z x n DC x y z y z ⎧⋅=⋅-=-=⎪⎨⋅=⋅-=-=⎪⎩ 令1=y ，得)1,1,0(=n 设BG 与面BCD 所成角为θ则||sin 6||||BG n BG n θ⋅===∴BG 与平面BCD所成角的正弦值为6．2．（1）见详解；（2）见详解.【分析】（1）通过1BE C D 来证明BE 平面1AC D ；（2）通过AD ⊥平面11BCC B 来证明平面1ADC ⊥平面11BCC B .【详解】证明：（1）由三棱柱111ABC A B C －是直三棱柱，得11BC B C .因为点D E 、分别在边11BC B C 、上，1CD B E =，所以1BD C E =，1BD C E .所以四边形1BDC E 是平行四形，所以1BE C D 因为1C D ⊂平面1AC D ，BE ⊄平面1AC D 所以BE 平面1AC D .(2)由三棱柱111ABC A B C －是直三棱柱,得1CC ⊥平面ABC ，因为AD ⊂平面ABC ,所以1AD CC ⊥，在ACD ∆中,由12CD AC =，60ACD ∠︒＝，得32AD AC ==，所以222AD CD AC +=，所以90ADC ∠︒＝,即：AD BC ⊥，因为BC ⊂平面11BCC B ，1CC ⊂平面11BCC B ，1BC CC C = ，所以AD ⊥平面11BCC B ，因为AD ⊂平面1ADC ，所以平面1ADC ⊥平面11BCC B .3．（1）详见解析（2）C 3M =【解析】（1）证明线面平行，一般利用线面平行判定定理进行论证，即从平几出发，寻找线线平行：根据题意先将图形补全，再利用平行四边形得线线平行（2）研究二面角，一般方法为利用空间向量：先建立坐标系，利用坐标求二面角两个平面的法向量，因为AE ⊥平面D AM ，所以AE 为平面D AM 的一个法向量，而平面D EM 的一个法向量，则需联立方程组解出，再利用向量数量积求两法向量的夹角的余弦值，最后根据二面角与法向量夹角相等或互补关系，列等量关系确定点M ，同时根据向量的模求出C M 的长.解：（1）如图，作FG//EA ，G//F A E ，连接G E 交F A 于H ，连接BH ，G B ，F//CD E 且F CD E =，∴G//CD A ，即点G 在平面CD AB 内．由AE ⊥平面CD AB ，知G AE ⊥A ，∴四边形FG AE 为正方形，四边形CD G A 为平行四边形，∴H 为G E 的中点，B 为CG 的中点，∴//C BH E ．BH ⊂平面F AB ，C E ⊄平面F AB ，∴C //E 平面F AB ．（4分）（2）法一：如图，以A 为原点，G A 为x 轴，D A 为y 轴，AE 为z 轴，建立空间直角坐标系xyz A -．则()0,0,0A ，()0,0,1E ，()D 0,2,0，设()01,,0y M ，∴()D 0,2,1E =- ，()0D 1,2,0y M =-，设平面D EM 的一个法向量为(),,n x y z = ，则()0D 20D 20n y z n x y y ⎧⋅E =-=⎪⎨⋅M =+-=⎪⎩，令1y =，得2z =，02x y =-，∴()02,1,2n y =-．（10分）又 AE ⊥平面D AM ，∴()0,0,1AE =为平面D AM 的一个法向量，∴cos ,cos62n πAE ==，解得023y =±，∴在直线C B 上存在点M ，且33C 2233⎛M =-±= ⎝⎭．方法二：作D S A⊥M ，则SA ，由等面积法，得D 3M =，∴C 3M =．【分析】（1）本题首先可根据题意求出AC 、BC 的长度，然后根据222AC BC AB +=得出BC AC ⊥，再然后根据PA ⊥底面ABCD 得出PA BC ⊥，即可得出BC ⊥平面PAC ，最后根据BC ⊂平面PCB 即可证得平面PCB ⊥平面PAC ；（2）本题首先可结合图像构造空间直角坐标系，然后设PA a =，写出平面ABCD的法向量1n u r 以及平面CEF 的法向量2n u u r，最后根据平面CEF 与底面ABCD 所成的锐二面角为4π即可求出PA 的长.【详解】（1）因为1AD DC ==，2AB =，90CDA BAD ∠=∠=，所以AC BC ==因为222AC BC AB +=，所以BC AC ⊥，因为PA ⊥底面ABCD ，BC ⊂平面ABCD ，所以PA BC ⊥，因为AC PA A ⋂=，所以BC ⊥平面PAC ，因为BC ⊂平面PCB ，所以平面PCB ⊥平面PAC .（2）如图，以A 为坐标原点，分别以AD 、AB 、AP 所在直线为x 轴、y 轴、z 轴，建立如图所示的空间直角坐标系，设(0)PA a a =>，则()0,2,0B =，()1,1,0C ，()1,0,0D ，()0,0,P a ，因为E 、F 分别为PD 、PB 的中点，所以1,0,22a E ⎛⎫ ⎪⎝⎭，0,1,2a F ⎛⎫ ⎪⎝⎭，1,1,22a CE ⎛⎫=-- ⎪⎝⎭ ，1,0,2a CF ⎛⎫=- ⎪⎝⎭ ，易知平面ABCD 的一个法向量1(0,0,1)n =，设平面CEF 的法向量为2(,,)n x y z =，则220,0,CE n CF n ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩ ，即10,220,2az x y az x ⎧--+=⎪⎪⎨⎪-+=⎪⎩，不妨取4z =，则2x a =，y a =，即2(2,,4)a a n=，因为平面CEF 与底面ABCD 所成的锐二面角为4π，所以121212cos,nnn nnn⋅=⋅解得a=，即PA【点睛】利用空间向量解决立体几何问题，关键是依托图形建立空间直角坐标系，将相关向量用坐标表示，通过向量运算判断或证明空间元素的位置关系及探究空间角、空间距离问题．建立空间直角坐标系的三种方法：（1）以几何体中共顶点且互相垂直的三条棱所在的直线作为坐标轴建系；（2）利用线面垂直关系找到三条互相垂直的直线建系；（3）利用面面垂直关系找到三条互相垂直的直线建系．5．（1）．【分析】（1）根据题意，正子体的所有棱都是正方体相邻两个面中心的连线，则正子体每个面都是正三角形，进而求出表面积；（2）设平面ABCD截正方体所得截面为A B C D''''，设(01)AA x x'=≤≤，进而算出ADE的面积，从而算出正子体的表面积即可判断.【详解】（1）依题意，正子体任一棱都是正方体相邻两个面中心的连线，所以正子体所有棱的长均相等.因为AB=所以242ABES=⨯，故该八面体的表面积8=．（2）正子体的表面积S不是定值．如图1，设平面ABCD截正方体所得截面为A B C D''''，且A B C D''''的中心为O，过点O作OG A B''⊥，垂足为G．设(01)AA x x '=≤≤，则1AG x =-，222222(1)1123AE DE AO OE x x x ==+=-++=-+，()2222(2)224AD x x x x =-+=-+.设AD 的中点为H ，如图2，则()22212122AD AH x x ⎛⎫==-+ ⎪⎝⎭，()22221222EH AE AH x x =-=-+，所以()()()2222211122422442ADE S AD EH x x x x ⎡⎤⎡⎤=⋅=-+-+⎢⎥⎣⎦⎣⎦ ()()2221322242x x x x =-+-+．因为01x ≤≤，所以2120x x -≤-≤，则()()2223132222442x x x x ≤-+-+≤，ADE S ≤≤ S ≤≤，所以此正子体的表面积S 的取值范围为．6．（1）证明见解析；（2）5a ；（3）45.【分析】(1)要证面1B DM ⊥面1B AE ，只需证AE ⊥面1B DM 即可；(2)根据已知条件可知，1MB D ∠即为面1B AE 与面1B DC 所成角的平面角，进而可得1B D 的长度；(3)建立适当的空间直角坐标系进行求解即可.【详解】(1)证明：因为12BA AD DC BC a ====，E 是BC 的中点，所以AD CE a ==，又因为//AD BC ，所以四边形AECD 为菱形，所以ABE △为正三角形，又因为M 为AE 的中点，所以1B M AE ⊥，DM AE ⊥，又因为1B M DM M ⋂=，所以AE ⊥面1B DM ，又因为AE ⊆面1B AE ，所以面1B DM ⊥面1B AE ，(2)由(1)知：DM AE ⊥，1B M AE ⊥，又因为//AE CD ，所以1B M CD ⊥，CD DM ⊥，所以CD ⊥面1B DM ，所以面1B DC ⊥面1B DM ，又因为面1B DM ⊥面1B AE ，所以1MB D ∠即为面1B AE 与面1B DC所成角的平面角，即1cos 5MB D ∠=，在1MB D △中，1B M =，DM =，由余弦定理得：22211111cos 25B M B D DM MB D B M B D +-∠=⋅，解得：15B D =.(3)因为面1B AE ⊥面AECD ，1B M AE ⊥，所以1B M ⊥面AECD ，所以以M 为坐标原点，以向量ME，MD ，1MB 的方向为x 轴，y 轴，z 轴的正方向建立如图所示的空间直角坐标系，由题可得：,0,02aA ⎛⎫- ⎪⎝⎭，1B ⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭，0,,02D ⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭，,0,02aE ⎛⎫⎪⎝⎭，,,02C a ⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭，则有：1,0,22a B A ⎛⎫=-- ⎪ ⎪⎝⎭，10,,22B D ⎛⎫=- ⎪ ⎪⎝⎭，1,0,22a B E ⎛⎫=- ⎪ ⎪⎝⎭ ，133,22B C a a a ⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭，设平面1ADB 与平面1ECB 的法向量分别为()1111,,x n y z =，()2222,,n x y z = ，由111100n B A n B D ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩，得11110220a x z y z ⎧--=⎪⎪=，令11z =，则1x =11y =，所以()1n =，由212100n B E n B C ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩，得222220220ax z ax y z ⎧-=⎪⎪⎨⎪+=⎪⎩，令21z =，则1x =21y =-，所以)21,1n =-，设平面1ADB 与平面1ECB 所成角的平面角为θ，则：12123cos 5n n n n θ⋅==⋅ 所以4sin 5θ=.7．（1）121323V V =；（2）45；（3）94,2⎡⎤⎢⎣⎦．【分析】（1）连结EF ，并延长分别交1CC ，CB 于点M ，N ，连结AM 交11A C 于点G ，连结AN ，GE ，利用比例关系确定G 为11A C 靠近1C 的三等分点，然后先求出棱柱的体积，连结1A E ，1A F ，由11111A EFB G AA E F AA E V V V V ---=++和21V V V =-进行求解，即可得到答案；（2）求出点G 到平面1A AE 的距离，得到点G 为11A C 靠近1C 的四等分点，通过面面垂直的性质定理可得1AGA ∠即为截面AGEF 与底面ABC 所成的二面角，在三角形中利用边角关系求解即可；（3）设1GC m =，则[0m ∈，1]，先求出12S S 的关系以及取值范围，然后将2012S S S 转化为1S ，2S 表示，求解取值范围即可．【详解】解：（1）连接EF ，并延长分别交1CC ，CB 延长线于点M ，N ，连接AM 交11A C 于点G ，连接AN ，GE ．易得11113GC MC C E AC MC CN ===．故G 为11A C 靠近1C 的三等分点．11MC =，123GC =．下面求三棱柱被截面分成两部分的体积比．三棱柱111ABC A B C -的体积2224V =⨯=连接1A E ，1A F ．由1//BB 平面1A AE 知，1F AA E V -为定值．11121323F AA E V -=⨯⨯=．11111A EFB G AA E F AA E V V V V ---=++1111211232323=⨯⨯⨯⨯⨯+=21V V V =-=121323V V =．（2）由111A AGEF G AA E F AA E V V V ---=+及1F AA E V -=1G AA E V -=又1113G AA E AA E V S h -=⨯⨯△，所以34h =．即点G 到1A E 的距离为34，G 为11A C 靠近1C 的四等分点．因为平面111//A B C 平面ABC ，所以截面AGEF 与平面ABC 所成角即为截面AGEF 与平面111A B C 所成角，在1GC E △中，112GC =，11C E =，故1EG GC ⊥．又因为平面11ACC A ⊥平面111A B C ，且平面11ACC A 平面11111A B C AC =，所以EG ⊥平面11ACC A ．则1AGA ∠即为截面AGEF 与底面ABC 所成的二面角．在1Rt AGA △中，132A G =，12AA =，52AG =．故114sin 5AA A GA AG ∠==．因此，截面AGEF 与平面ABC 所成二面角的正弦值为45．（3）设1GC m =，则[]0,1m ∈，2MG mGA m=-．设MGE 的面积为S ，所以12S m S m=-．又因为21S S S =+，所以1222S mS -=．且1221,122S m S -⎡⎤=∈⎢⎥⎣⎦．令12S t S =则1,12t ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦故()21201212122212S S SS S S S S S S S +==++．令12S t S =则1,12t ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦，所以()12g t t t =++在1,12t ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦上单调递减，所以()()min 14g t g ==，()max 1922g t g ⎛⎫== ⎪⎝⎭，所以()94,2g t ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦，所以20121221924,2S S S S S S S ⎡⎤=++∈⎢⎥⎣⎦8．（1）证明见解析；（2）2M P =.【分析】（1）取BC 的中点Q ，连接PQ 、AQ ，由线面垂直判定定理可证AQ ⊥面BCD ，即可得证；（2）以Q 为原点建立坐标系，利用向量法建立关系可求出.【详解】（1）证明：如图，取BC 的中点Q ，连接PQ 、AQ ，因为ABC 是等边三角形，所以AQ BC ⊥，又平面ABC ⊥平面ACDE ，AE AC ⊥，平面ABC 平面ACDE =AC ，所以AE ⊥面ABC ，又AQ ⊂面ABC ，所以AE AQ ⊥，又//AE CD ，所以CD AQ ⊥，又CD BC C ⋂=，所以AQ ⊥面BCD ，因为2BP PD =，又P 是棱BD 的中点，所以112PQ DC ==，//PQ DC ，又//AE CD ，1AE =，所以//AE PQ ，AE PQ =，即四边形AEPQ 是一个平行四边形，所以//EP AQ ，所以EP ⊥平面BCD ；（2）由（1）得PQ ⊥平面ABC ，所以以点Q 为坐标原点，建立如图所示的空间直角坐标系，则()0,0,0Q ，)A ，()0,1,0B ，)E ，()0,0,1P ，设平面EAB 的法向量为()111,,m x y z =，由()111+00m AB y m m AE z ⎧⋅==⎪⇒=⎨⋅==⎪⎩，因为点M 在线段AC上，设其坐标为),0M t -，其中01t ≤≤，所以(),,1EM t =--，()EP = 设平面PEM 的法向量为()222,,n x y z =，由()222200,1,0n EM ty z n t n EP ⎧⋅=--=⎪⇒=-⎨⋅==⎪⎩，由题意，设平面PEM 与平面EAB 所成的锐二面角为θ，则1cos 2m n t m n θ⋅=⇒=-⋅或12t =，因为01t ≤≤，所以1,02M ⎫-⎪⎪⎝⎭，所以M P =.【点睛】向量法求二面角的步骤：建、设、求、算、取.1、建：建立空间直角坐标系.以三条互相垂直的垂线的交点为原点，没有三垂线时需做辅助线;建立右手直角坐标系,让尽量多的点落在坐标轴上。

解析几何参考答案

解析几何参考答案解析几何参考答案解析几何是高中数学中的一门重要课程，它是数学的一个分支，主要研究几何图形的性质和变换。

在解析几何中，我们常常需要通过运用几何图形的坐标来解决问题。

下面，我们将对一些常见的解析几何问题给出参考答案。

1. 直线的方程在解析几何中，直线的方程是一个重要的概念。

对于一条直线，我们可以通过给定的条件来确定其方程。

常见的直线方程有点斜式、一般式和截距式。

对于点斜式方程，我们可以通过已知直线上的一点和其斜率来确定直线的方程。

例如，已知直线上的一点为P(x1, y1)，斜率为k，那么直线的点斜式方程为y -y1 = k(x - x1)。

对于一般式方程，我们可以通过直线的斜率和截距来确定直线的方程。

例如，已知直线的斜率为k，截距为b，那么直线的一般式方程为y = kx + b。

对于截距式方程，我们可以通过直线在坐标轴上的截距来确定直线的方程。

例如，已知直线与x轴和y轴的截距分别为a和b，那么直线的截距式方程为x/a + y/b = 1。

2. 圆的方程在解析几何中，圆的方程也是一个重要的概念。

对于一个圆，我们可以通过给定的条件来确定其方程。

常见的圆方程有标准式和一般式。

对于标准式方程，我们可以通过圆心的坐标和半径来确定圆的方程。

例如，已知圆心的坐标为(h, k)，半径为r，那么圆的标准式方程为(x - h)² + (y - k)² = r²。

对于一般式方程，我们可以通过圆心的坐标和与x轴夹角的正弦和余弦值来确定圆的方程。

例如，已知圆心的坐标为(h, k)，与x轴夹角的正弦和余弦值分别为sinθ和cosθ，那么圆的一般式方程为(x - h)² + (y - k)² = r²sin²θ + r²cos²θ。

3. 直线与圆的位置关系在解析几何中，我们经常需要研究直线与圆的位置关系。

根据直线与圆的位置关系，我们可以得出一些结论。

解析几何大题及答案

解析几何大题及答案解析几何是数学中的一个重要分支，研究的是空间图形的性质和变换。

在高中数学中，解析几何是一个关键的考点，也是学生容易遇到的难点之一。

本文将解析几何中的几个大题进行解析，并给出详细的答案。

一、平面直角坐标系与向量1. 设平面上一直线的方程为3x-y+4=0，求该直线的斜率及与坐标轴的交点坐标。

答案：首先将直线的方程转化为斜截式的形式，即y=3x+4。

由此可得该直线的斜率为3。

与x轴的交点坐标可通过令y=0，解得x=-4/3；与y轴的交点坐标可通过令x=0，解得y=4。

因此，该直线与x轴的交点坐标为(-4/3,0)，与y轴的交点坐标为(0,4)。

2. 已知平面内的向量a=(4,3)，求向量2a的模和方向角。

答案：向量2a=(2*4,2*3)=(8,6)。

模可以通过向量的标准模公式计算：|2a|=√((8)^2+(6)^2)=√100=10。

方向角可以通过向量的方向角公式计算：tanθ=y/x=6/8=3/4，所以θ=arctan(3/4)。

因此，向量2a的模为10，方向角为arctan(3/4)。

二、直线的方程与位置关系1. 设直线L1过点A(1,3)且与直线L2:2x+3y-7=0相交于点B，求线段AB的中点坐标。

答案：首先求直线L1的方程，由过点A(1,3)，设斜率为k，则直线L1的方程为y-3=k(x-1)。

将直线L2的方程与直线L1的方程联立，可求出点B的坐标。

解方程组得到B的坐标为(-1,3)。

线段AB的中点坐标可以通过两点坐标的平均值计算：((1+(-1))/2,(3+3)/2)=(0,3)。

因此，线段AB的中点坐标为(0,3)。

2. 设直线L1:x+2y-3=0与直线L2:2x-y-1=0相交于点A，直线L1与直线L3:2x+3y-4=0平行，求直线L3的方程。

答案：由直线L1与直线L2的方程可解得直线L1与直线L2的交点A的坐标为(1,1)。

由直线L1与直线L3平行可得其斜率相等，即2=3k，解得k=2/3。

八大难点突破难点4 解析几何中的范围、定值和探索性问题 Word版含答案

难点四解析几何中的范围、定值和探索性问题(对应学生用书第68页)解析几何中的范围、定值和探索性问题仍是高考考试的重点与难点，主要以解答题形式考查，一般以椭圆为背景，考查范围、定值和探索性问题，试题难度较大．复习时不能把目标仅仅定位在知识的掌握上，要在解题方法、解题思想上深入下去．解析几何中基本的解题方法是使用代数方程的方法研究直线、曲线的某些几何性质，代数方程是解题的桥梁，要掌握一些解方程(组)的方法，掌握一元二次方程的知识在解析几何中的应用，掌握使用根与系数的关系进行整体代入的解题方法；其次注意分类讨论思想、函数与方程思想、化归与转化思想等的应用，如解析几何中的最值问题往往需建立求解目标函数，通过函数的最值研究几何中的最值．下面对这些难点一一分析：1．圆锥曲线中的定点、定值问题该类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，难度较大．定点、定值问题是在变化中所表现出来的不变的量，那么就可以用变化的量表示问题的直线方程、数量积、比例关系等，这些直线方程、数量积、比例关系不受变化的量所影响的一个点、一个值，就是要求的定点、定值．化解这类问题的关键就是引进变的参数表示直线方程、数量积、比例关系等，根据等式的恒成立、数式变换等寻找不受参数影响的量．【例1】 (2017·江苏省南京市迎一模模拟)设椭圆C ：x 2a 2＋y 2b 2＝1(a ＞b ＞0)的离心率e ＝32，直线y ＝x ＋2与以原点为圆心、椭圆C 的短半轴长为半径的圆O 相切．(1)求椭圆C 的方程；(2)设直线x ＝12与椭圆C 交于不同的两点M ，N ，以线段MN 为直径作圆D ，若圆D 与y 轴相交于不同的两点A ，B ，求△ABD 的面积；(3)如图1，A 1，A 2，B 1，B 2是椭圆C 的顶点，P 是椭圆C 上除顶点外的任意点，直线B 2P 交x 轴于点F ，直线A 1B 2交A 2P 于点E ，设A 2P 的斜率为k ，EF 的斜率为m ，求证：2m －k 为定值.【导学号：56394098】图1[解] (1)∵直线y ＝x ＋2与以原点为圆心、椭圆C 的短半轴长为半径的圆O 相切， ∴|0－2|2＝b ，化为b ＝1.∵离心率e ＝32＝c a ，b 2＝a 2－c 2＝1，联立解得a ＝2，c ＝ 3. ∴椭圆C 的方程为x 24＋y 2＝1； (2)把x ＝12代入椭圆方程可得：y 2＝1－116，解得y ＝±154. ∴⊙D 的方程为：⎝ ⎛⎭⎪⎫x －122＋y 2＝1516. 令x ＝0，解得y ＝±114， ∴|AB |＝112，∴S △ABD ＝12|AB |·|OD |＝12×112×12＝118. (3)证明：由(1)知：A 1(－2,0)，A 2(2,0)，B 2(0,1)，∴直线A 1B 2的方程为y ＝12x ＋1，由题意，直线A 2P 的方程为y ＝k (x －2)，k ≠0，且k ≠±12，由⎩⎪⎨⎪⎧ y ＝12x ＋1，y ＝k x －2 ，解得E ⎝ ⎛⎭⎪⎫4k ＋22k －1，4k 2k －1. 设P (x 1，y 1)，则由⎩⎪⎨⎪⎧ y ＝k x －2 ，x 24＋y 2＝1，得(4k 2＋1)x 2－16k 2x ＋16k 2－4＝0. ∴2x 1＝16k 2－44k 2＋1，∴x 1＝8k 2－24k 2＋1，y 1＝k (x 1－2)＝－4k 4k 2＋1.∴P ⎝ ⎛⎭⎪⎫8k 2－24k 2＋1，－4k 4k 2＋1. 设F (x 2,0)，则由P ，B 2，F 三点共线得，kB 2P ＝kB 2F .即－4k 4k 2＋1－18k 2－24k 2＋1－0＝0－1x 2－0，∴x 2＝4k －22k ＋1，∴F ⎝ ⎛⎭⎪⎫4k －22k ＋1，0. ∴EF 的斜率m ＝4k 2k －1－04k ＋22k －1－4k －22k ＋1＝2k ＋14. ∴2m －k ＝2k ＋12－k ＝12为定值． [方法总结] 定值问题是解析几何中的一种常见问题，基本的求解思想是：先用变量表示所需证明的不变量，然后通过推导和已知条件，消去变量，得到定值，即解决定值问题首先是求解非定值问题，即变量问题，最后才是定值问题．(1)求定值问题常见的方法有两种①从特殊入手，求出定值，再证明这个值与变量无关．②直接推理、计算，并在计算推理的过程中消去变量，从而得到定值．(2)定点的探索与证明问题①探索直线过定点时，可设出直线方程为y ＝kx ＋m ，然后利用条件建立k ，m 等量关系进行消元，借助于直线系的思想找出定点．②从特殊情况入手，先探求定点，再证明与变量无关．2．圆锥曲线中的最值、范围问题圆锥曲线中参数的范围及最值问题，由于其能很好地考查学生对数学知识的迁移、组合、融会的能力，有利于提高学生综合运用所学知识分析、解决问题的能力．该类试题设计巧妙、命题新颖别致，常求特定量、特定式子的最值或范围．常与函数解析式的求法、函数最值、不等式等知识交汇，成为近年高考热点．解决圆锥曲线中最值、范围问题的基本思想是建立目标函数和建立不等关系，根据目标函数和不等式求最值、范围，因此这类问题的难点，就是如何建立目标函数和不等关系．建立目标函数或不等关系的关键是选用一个合适变量，其原则是这个变量能够表达要解决的问题，这个变量可以是直线的斜率、直线的截距、点的坐标等，要根据问题的实际情况灵活处理．图2【例2】 (苏北四市(徐州、淮安、连云港、宿迁)2017届高三上学期期末)如图2，在平面直角坐标系xOy 中，已知椭圆C ：x 2a 2＋y 2b 2＝1(a ＞b ＞0)的离心率为22，且右焦点F 到左准线的距离为6 2.(1)求椭圆C 的标准方程；(2)设A 为椭圆C 的左顶点，P 为椭圆C 上位于x 轴上方的点，直线PA 交y 轴于点M ，过点F 作MF 的垂线，交y 轴于点N .(ⅰ)当直线的PA 斜率为12时，求△FMN 的外接圆的方程； (ⅱ)设直线AN 交椭圆C 于另一点Q ，求△APQ 的面积的最大值．[解] (1)由题意，得⎩⎪⎨⎪⎧ c a ＝22，c ＋a 2c ＝62，解得⎩⎨⎧ a ＝4，c ＝22，则b ＝22，所以椭圆C 的标准方程为x 216＋y 28＝1. (2)由题可设直线PA 的方程为y ＝k (x ＋4)，k ＞0，则M (0,4k )，所以直线FN 的方程为y ＝224k (x －22)，则N ⎝⎛⎭⎪⎫0，－2k . (ⅰ)当直线PA 的斜率为12，即k ＝12时，M (0,2)，N (0，－4)，F (22，0)，MF →＝(22，－2)，FN →＝(－22，－4)，MF →·FN →＝－8＋8＝0.所以MF ⊥FN ，所以圆心为(0，－1)，半径为3，所以△FMN 的外接圆的方程为x 2＋(y ＋1)2＝9. (ⅱ)联立⎩⎪⎨⎪⎧ y ＝k x ＋4 ，x 216＋y 28＝1，消去y 并整理得，(1＋2k 2)x 2＋16k 2x ＋32k 2－16＝0，解得x 1＝－4或x 2＝4－8k 21＋2k 2，所以P ⎝ ⎛⎭⎪⎫4－8k21＋2k 2，8k1＋2k 2，直线AN 的方程为y ＝－12k (x ＋4)，同理可得，Q ⎝ ⎛⎭⎪⎫8k 2－41＋2k 2，－8k 1＋2k 2，所以P ，Q 关于原点对称，即PQ 过原点．所以△APQ 的面积S ＝12OA ·(y P －y Q )＝2×16k 1＋2k 2＝322k ＋1k ≤82，当且仅当2k ＝1k ，即k ＝22时，取“＝”．所以△APQ 的面积的最大值为8 2.[方法总结] 这类问题在题目中往往没有给出不等关系，需要我们去寻找．求最值或范围常见的解法：(1)几何法：若题目的条件和结论能明显体现几何特征及意义，可考虑利用图形性质来解决；(2)代数法：若题目的条件和结论能体现一种明确的函数关系，则可首先建立目标函数，再求最值，求函数最值常用的方法有配方法、判别式法、导数法、基本不等式法及函数的单调性、有界性法等．用这种方法求解圆锥曲线的最值与范围问题时，除了重视建立函数关系式这个关键点外，还要密切注意所建立的函数式中的变量是否有限制范围，这些限制范围恰好制约了最值的取得，因此在解题时要予以高度关注．3．圆锥曲线中的探索性问题探索性问题主要考查学生探索解题途径，解决非传统完备问题的能力，是命题者根据学科特点，将数学知识有机结合并赋予新的情境创设而成的，要求学生自己观察、分析、创造性地运用所学知识和方法解决问题，它能很好地考查数学思维能力以及科学的探索精神．因此越来越受到高考命题者的青睐．探索性问题实质上是探索结论的开放性问题．相对于其他的开放性问题来说，由于这类问题的结论较少(只有存在、不存在两个结论有时候需讨论)，因此，思考途径较为单一，难度易于控制，受到各类考试命题者的青睐．解答这一类问题，往往从承认结论、变结论为条件出发，然后通过特例归纳，或由演绎推理证明其合理性．探索过程要充分挖掘已知条件，注意条件的完备性，不要忽略任何可能的因素．图3【例3】 (苏北四市(淮安、宿迁、连云港、徐州)2017届高三上学期期中)如图3，在平面直角坐标系xOy 中，已知圆C ：x 2＋y 2－4x ＝0及点A (－1,0)，B (1,2)．(1)若直线l 平行于AB ，与圆C 相交于M ，N 两点，MN ＝AB ，求直线l 的方程；(2)在圆C 上是否存在点P 满足条件，使得PA 2＋PB 2＝12？若存在，求点P 的个数；若不存在，说明理由．【导学号：56394099】[解] (1)圆C 的标准方程为(x －2)2＋y 2＝4，所以圆心C (2,0)，半径为2.因为l ∥AB ，A (－1,0)，B (1,2)，所以直线l 的斜率为2－01－－1 ＝1，设直线l 的方程为x －y ＋m ＝0，则圆心C 到直线l 的距离为d ＝|2－0＋m |2＝|2＋m |2. 因为MN ＝AB ＝22＋22＝22，而CM 2＝d 2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫MN 22，所以4＝ 2＋m 22＋2，解得m ＝0或m ＝－4，故直线l 的方程为x －y ＝0或x －y －4＝0.(2)假设圆C 上存在点P 满足条件，设P (x ，y )，则(x －2)2＋y 2＝4， PA 2＋PB 2＝(x ＋1)2＋(y －0)2＋(x －1)2＋(y －2)2＝12，即x 2＋y 2－2y －3＝0，即x 2＋(y －1)2＝4，因为|2－2|＜ 2－0 2＋ 0－1 2＜2＋2，所以圆(x －2)2＋y 2＝4与圆x 2＋(y －1)2＝4相交，所以点P 的个数为2.[方法总结] (1)解决存在性问题的解题步骤：第一步：先假设存在，引入参变量，根据题目条件列出关于参变量的方程(组)或不等式(组)；第二步：解此方程(组)或不等式(组)，若有解则存在，若无解则不存在；第三步：得出结论．(2)解决存在性问题应注意以下几点：①当条件和结论不唯一时要分类讨论；②当给出结论而要推导出存在的条件时，先假设成立，再推出条件；③当条件和结论都不知，按常规方法解题很难时，要思维开放，采取另外的途径．。

解析几何专题训练含参考答案

15．已知直线ax－y+2a=0与(2a－1)x+ay+a=0互相垂直,则a的值=
16若圆与圆的公共弦长为，则a=________.
三、解答题
17．在平面直角坐标系中，已知圆心在轴上、半径为的圆位于轴右侧，且与直线相切.
（1）求圆的方程；（2）在圆上，是否存在点，使得直线与圆相交于不同的两点，且的面积最大？若存在，求出点的坐标及对应的的面积；若不存在，请说明理由．
解析几何专题训练含参考答案
一、选择题
1．直线与圆相交于M,N两点，若，则k的取值范围是（）
A． B． C． D．
2．已知抛物线y2＝4x的准线过双曲线－＝1(a>0，b>0)的左顶点，且此双曲线的一条渐近线方程为y＝2x，则双曲线的焦距等于( )．
A. B．2 C. D．2
3．已知分别是椭圆的左右焦点，过与轴垂直的直线交椭圆于两点，若是锐角三角形，则椭圆离心率的范围是（）
依题意，得： 8分
由，令，得，即
10分（用表示一样给分）
当且仅当即时取等号.12分
因为故时，有最小值 .13分
15．1,016【解析】由已知，两个圆的方程作差可以得到相交弦的直线方程为，
利用圆心（0，0）到直线的距离d 为，解得a=1.
【答案】117．（1）；（2）时取得最大值，点的坐标是与，面积的最大值是 .
试题分析：（1）设圆心是，它到直线的距离是，
解得或（舍去）所求圆的方程是
18．已知抛物线的焦点以及椭圆的上、下焦点及左、右顶点均在圆上．
（1）求抛物线和椭圆的标准方程；（2）过点的直线交抛物线于两不同点，交轴于点，已知，则是否为定值？若是，求出其值；若不是，说明理由．

解析几何大题带答案

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文科高考数学重难点04 解析几何(解析版)

重难点04 解析几何【命题趋势】解析几何一直是高考数学中的计算量代名词，在高考中所占的比例一直是2+1+1模式.即两道选择，一道填空，一道解答题.高考中选择部分，一道圆锥曲线相关的简单概念以及简单性质，另外一道是圆锥曲线的性质会与直线、圆等结合考查一道综合题目，一般难度诶中等.填空题目也是综合题目，难度中等.大题部分一般是以椭圆抛物线性质为主，加之直线与圆的相关性子相结合，常见题型为定值、定点、对应变量的取值范围问题、面积问题等.双曲线一般不出现在解答题中，一般出现在小题中.即复习解答题时也应是以椭圆、抛物线为主.本专题主要通过对高考中解析几何的知识点的统计，整理了高考中常见的解析几何的题型进行详细的分析与总结，通过本专题的学习，能够掌握高考中解析几何出题的脉略，从而能够对于高考中这一重难点有一个比较详细的认知，对于解析几何的题目的做法能够有一定的理解与应用.【满分技巧】定值问题：采用逆推方法，先计算出结果.即一般会求直线过定点，或者是其他曲线过定点.对于此类题目一般采用特殊点求出两组直线，或者是曲线然后求出两组直线或者是曲线的交点即是所要求的的定点.算出结果以后，再去写出一般情况下的步骤.定值问题：一般也是采用利用结果写过程的形式.先求结果一般会也是采用满足条件的特殊点进行带入求值（最好是原点或是（1，0）此类的点）.所得答案即是要求的定值.然后再利用答案，写出一般情况下的过程即可.注：过程中比较复杂的解答过程可以不求，因为已经知道答案，直接往答案上凑即可.关于取值范围问题：一般也是采用利用结果写过程的形式.对于答案的求解，一般利用边界点进行求解，答案即是在边界点范围内.知道答案以后再写出一般情况下的步骤比较好写.一般情况下的步骤对于复杂的计算可以不算.方法点睛：求解椭圆或双曲线的离心率的方法如下：a c（1）定义法：通过已知条件列出方程组，求得、的值，根据离心率的定义求解离心率e的值；a c e（2）齐次式法：由已知条件得出关于、的齐次方程，然后转化为关于的方程求解；（3）特殊值法：通过取特殊位置或特殊值，求得离心率.【考查题型】选择，填空，解答题【限时检测】（建议用时：45分钟）一、单选题一、单选题1．（2020·贵州贵阳一中高三月考（文））已知圆C ：(x +3)2+(y +4)2=4上一动点B ，则点B 到直线l :3x +4y +5=0的距离的最小值为（）A ．6B ．4C ．2D．【答案】C【分析】因为圆心到直线的距离，Cl 4d ==所以最小值为，422-=故选：C ．2．（2020·河南开封市·高三一模（文））已知双曲线的离心率与椭圆221(0)x y m m -=>的离心率互为倒数，则该双曲线的渐近线方程为（）2213x y m m +=A ．B ．C ．D．y =y x =y x =y =【答案】B【分析】双曲线的离心率为221(0)x y m m -=>e =在椭圆中，由于，则，所以焦点在轴上2213x y m m +=0m >30m m >>y 所以椭圆的离心率为2213x y m m +=e =解得：1=2m =所以双曲线的渐近线方程为：2212x y -=y x =±故选：B3．（2020·四川成都市·高三一模（文））已知平行于轴的一条直线与双曲线x 相交于，两点，，（为坐标原()222210,0x y a b a b -=>>P Q 4PQ a=π3PQO ∠=O点），则该双曲线的离心率为（）．A BC D【答案】D【分析】如图，由题可知，是等边三角形，POQ △，，4PQ a =()2,P a ∴将点P 代入双曲线可得，可得，22224121a a a b -=224b a =离心率.∴c e a ===故选：D.4．（2020·河南周口市·高三月考（文））已知直线：与圆：l 340x y m -+=C 有公共点，则实数的取值范围为（）226430x y x y +-+-=m A ．B ．C ．D ．()3,37[]37,3-[]3,4[]4,4-【答案】B 【分析】因为圆的标准方程为，C ()()223216x y -++=所以，半径，()3,2C -4r =所以点到直线C :340l x y m -+=根据题意可知，解得.1745m+≤373m -≤≤故选：B5．（2020·全国福建省漳州市教师进修学校高三三模（文））已知直线:210l kx y k --+=与椭圆交于A 、B 两点，与圆交于C 、D22122:1(0)x y C a b a b +=>>222:(2)(1)1C x y -+-=两点.若存在，使得，则椭圆的离心率的取值范围是（）[2,1]k ∈--AC DB =1CA ．B ．C ．D ．10,2⎛⎤ ⎥⎝⎦1,12⎡⎫⎪⎢⎣⎭⎛ ⎝⎫⎪⎪⎭【答案】C【分析】直线，即为，可得直线恒过定点，:210l kx y k --+=(2)10k x y -+-=(2,1)圆的圆心为，半径为1，且，为直径的端点，222:(2)(1)1C x y -+-=(2,1)C D 由，可得的中点为，AC DB =AB (2,1)设，，，，1(A x 1)y 2(B x 2)y 则，，2211221x y a b +=2222221x y a b +=两式相减可得，1212121222()()()()0x x x x y y y y a b +-+-+=由．，124x x +=122y y +=可得，由，即有，2122122y y b k x x a -==--21k -- (2)2112b a……则椭圆的离心率．(0c e a ==故选：C6．（2020·全国高三其他模拟（文））已知，为的两个顶点，点()1,0A ()3,0B ABC :C在抛物线上，且到焦点的距离为13，则的面积为（）24x y =ABC :A ．12B ．13C ．14D ．15【答案】A【分析】解:因为点在抛物线上,设，C 24x y =()00,C x y 抛物线的准线方程为，24x y =1y =-根据抛物线的性质,抛物线上的点到焦点的距离等于到准线的距离.由，得，0113y +=012y =所以.()01131121222ABC S AB y =⨯⋅=⨯-⨯=△故选:A7．（2020·四川成都市·高三一模（文））已知抛物线的焦点为，过的直线24x y =F F l 与抛物线相交于，两点，．若，则（）．A B 70,2P ⎛-⎫ ⎪⎝⎭PB AB ⊥AF =A ．B ．C ．D ．322523【答案】D【分析】由题意可知，，设，，()0,1F 211,4x A x ⎛⎫ ⎪⎝⎭222,4x B x ⎛⎫ ⎪⎝⎭则，，2227,42x PB x ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭ 222,14x BF x ⎛⎫=-- ⎪⎝⎭ 因为，且，，三点共线，则由可得，PB AB ⊥A B F 0AB PB ⋅= 0BF PB ⋅=所以，即，222222710424x x x ⎛⎫⎛⎫-++-= ⎪⎪⎝⎭⎝⎭422226560x x+-=解得或（舍），所以.222x =2228x =-2x =设直线的方程为，与抛物线方程联立，AB 1y kx =+得，消去得，则，所以.214y kx x y =+⎧⎨=⎩y 2440x kx --=124x x =-1x =±则.21124x y ==所以.12213y F pA =+==+故选：D.8．（2020·四川高三一模（文））已知直线与双曲线：y kx =C ()222210,0x y a b a b -=>>相交于不同的两点，，为双曲线的左焦点，且满足，（A B F C 3AF BF=OA b=为坐标原点），则双曲线的离心率为（）O C AB C ．2D【答案】B【分析】设是右焦点，则，，即，F 'BF AF '=3AF BF=3AF AF '=又，∴，，而，∴22AF AF AF a''-==AF a'=3AF a=,OA b OF c'==，OA AF '⊥由得，AOF AOF π'∠+∠=cos cos 0AOFAOF '∠+∠=∴，整理得．222902b c a b bc c +-+===ce a 故选：B ．9．（2020·河南新乡市·高三一模（文））已知双曲线的左、()2222:10,0x y C a b a b -=>>右焦点分别为、，过原点的右支于点，若1F 2F O C A ，则双曲线的离心率为（）1223F AF π∠=AB 1C D【答案】D 【分析】推导出，可计算出，利用余弦定理求得112F OA F AF :::1F A =2AF =，进而可得出该双曲线的离心率为，即可得解.1212F F e AF AF =-【详解】题可知，，，123F OA π∠=121AF O F AF ∠=∠ 112F OA F AF ∠=∠112F OA F AF ∴:△△，所以，可得.11112F O F AF A F F =1F A =在中，由余弦定理可得，12F AF :22212121222cos3F F AF AF AF AF π=+-⋅即，解得.2220AF c +=2AF=双曲线的离心率为.1212F F e AF AF ===-故选：D.【点睛】10．（2020·全国高三专题练习（文））已知圆，则在轴和轴上22:(2)2C x y ++=x y 的截距相等且与圆相切的直线有几条（）C A ．1条B ．2条C ．3条D ．4条【答案】C【分析】若直线不过原点，其斜率为，设其方程为，1-y x m =-+则，解得或，d 0m =4-当时，直线过原点；0m =若过原点，把代入，()0,0()2200242++=>即原点在圆外，所以过原点有2条切线，综上，一共有3条，故选：C ．二、解答题11．（2020·四川成都市·高三一模（文））已知椭圆的离心率()2222:10x y C a b a b +=>>，且直线与圆相切．1x ya b +=222x y +=（1）求椭圆的方程；C（2）设直线与椭圆相交于不同的两点﹐，为线段的中点，为坐标原l C A B M AB O 点，射线与椭圆相交于点，且，求的面积．OM C P OP OM=ABO :【答案】（1）；（2．22163x y +=【分析】（1，∴（为半焦距）．c a=c∵直线与圆．1x ya b +=222x y +==又∵，∴，．222c b a +=26a =23b =∴椭圆的方程为．C 22163x y +=（2）（ⅰ）当直线的斜率不存在时，l 设直线的方程为．l (x nn =<<∵，∴．OP OM==225n =∴．ABOS ==△（ⅱ）当直线的斜率存在时，设直线，l ():0l y kx m m =+≠，．()11,A x y ()22,B x y 由，消去，得．22163y kx mx y =+⎧⎪⎨+=⎪⎩y ()222214260k x kmx m +++-=∴，即．()()()2222221682138630k m k m k m ∆=-+-=-+>22630k m -+>∴，．122421kmx x k +=-+21222621m x x k -=+∴线段的中点．AB 222,2121kmm M k k ⎛⎫- ⎪++⎝⎭当时，∵，∴．0k =OP OM==215m =∴．ABOS =△当时，射线所在的直线方程为．0k ≠OM 12y x k =-由，消去，得，．2212163y x k x y ⎧=-⎪⎪⎨⎪+=⎪⎩y 2221221P k x k =+22321Py k =+∴M POMy OPy ===∴．经检验满足成立．22521m k =+0∆>设点到直线的距离为，则．O ld d =∴212ABOS x =-===△综上，．ABO :12．（2020·云南高三其他模拟（文））已知椭圆的左右焦点分2222:1(0)x y C a b a b +=>>别为，离心率为，椭圆上的点到点的距离之和等于4.12,F F 12C 31,2M ⎛⎫ ⎪⎝⎭12,F F （1）求椭圆的标准方程；C（2）是否存在过点的直线与椭圆相交于不同的两点，，满足()2,1P l C A B 若存在，求出直线的方程；若不存在，请说明理由.2PA PB PM ⋅= l 【答案】（1）；（2）存在直线满足条件，其方程为.22143x y +=l 12y x =【分析】解：（1）由题意得，所以.2221224c a a a b c ⎧=⎪⎪=⎨⎪=+⎪⎩21a c b ⎧=⎪=⎨⎪=⎩故椭圆的标准方程为.C 22143x y +=（2）若存在满足条件的直线，则直线的斜率存在，设其方程为.l l (2)1y k x =-+代入椭圆的方程得.C 222(34)8(21)161680k x k k x k k +--+--=设，两点的坐标分别为，，A B ()11,x y ()22,x y 所以.所以，222[8(21)]4(34)(16168)32(63)0k k k k k k ∆=---+--=+>12k >-且，.1228(21)34k k x x k -+=+21221616834k k x x k --=+因为，即，2PA PB PM ⋅= 12125(2)(2)(1)(1)4x x y y --+--=所以.2212(2)(2)(1)54x x k PM --+==即.[]2121252()4(1)4x x x x k -+++=所以，222222161688(21)44524(1)3434344k k k k k k k k k ⎡⎤---+-⋅++==⎢⎥+++⎣⎦解得.12k =±又因为，所以.12k >-12k =所以存在直线满足条件，其方程为.l 12y x =13．（2020·广西北海市·高三一模（文））已知抛物线的准线为2:2(0)C x py p =>，焦点为F .1y =-（1）求抛物线C 的方程；（2）设过焦点F 的直线l 与抛物线C 交于A ，B 两点，且抛物线在A ，B 两点处的切线分别交x 轴于P ，Q 两点，求的最小值.||||AP BQ ⋅【答案】（1）；（2）2.24x y =【分析】（1）因为抛物线的准线为，12py =-=-解得，2p =所以抛物线的方程为.24x y =（2）由已知可判断直线l 的斜率存在，设斜率为k ，由（1）得，则直线l 的方程为.(0,1)F 1y kx =+设，，211,4x A x ⎛⎫ ⎪⎝⎭222,4x B x ⎛⎫ ⎪⎝⎭由消去y ，得，214y kx x y =+⎧⎨=⎩2440x kx --=所以，.124x x k +=124x x =-因为抛物线C 也是函数的图象，且，214y x =12y x '=所以直线PA 的方程为.()2111142x y x x x -=-令，解得，所以，0y =112x x =11,02P x ⎛⎫ ⎪⎝⎭从而||AP =同理得||BQ =所以，||||AP BQ ⋅==，=，==当时，取得最小值2.0k =||||AP BQ ⋅14．（2020·广东东莞市·高三其他模拟（文））在平面直角坐标系中，已知两定点xOy，，动点满足.()2,2A -()0,2B P PAPB=（1）求动点的轨迹的方程；P C （2）轨迹上有两点，，它们关于直线：对称，且满足C E F l 40kx y +-=，求的面积.4OE OF ⋅=OEF ∆【答案】（1）动点的轨迹是圆，其方程为（2）P ()()22228x y -+-=【分析】（1）设动点的坐标为，则.P (),xyPAPB==整理得，故动点的轨迹是圆，且方程为.()()22228x y -+-=P ()()22228x y -+-=（2）由（1）知动点的轨迹是圆心为，半径的圆，圆上两点，关P ()2,2C R =E F 于直线对称，由垂径定理可得圆心在直线：上，代入并求得l ()2,2l 40kx y +-=1k =，故直线的方程为.l 40x y +-=易知垂直于直线，且.OC l OC R=设的中点为，则EF M ()()OE OF OM ME OM MF⋅=+⋅+()()OM ME OM ME=+⋅- ，又，.224OM ME =-= 22222OM OC CM R CM =+=+ 222ME R CM =-∴，，∴，.224CM = CM =ME==2FE ME == 易知，故到的距离等于，∴OC FE :O FE CM 12OEF S ∆=⨯=15．（2020·全国高三专题练习）在平面直角坐标系中，已知椭圆xOy 的长轴长为6，且经过点，为左顶点，为下顶点，椭22221(0)x y a b a b +=>>3(2Q A B 圆上的点在第一象限，交轴于点，交轴于点.P PA y C PB x D （1）求椭圆的标准方程（2）若，求线段的长20OB OC +=PA （3）试问：四边形的面积是否为定值？若是，求出该定值，若不是，请说明理由ABCD 【答案】（1）；（2；（3）是定值，6.22194x y +=【分析】（1）解：由题意得，解得.26a =3a =把点的坐标代入椭圆C 的方程，得Q 22221x y a b +=229314ab +=由于，解得3a =2b =所以所求的椭圆的标准方程为.22194x y +=（2）解：因为，则得，即，20OB OC += 1(0,1)2OC OB =-=(0,1)C 又因为，所以直线的方程为.(3,0)A -AP 1(3)3y x =+由解得(舍去)或，即得221(3)3194y x x y ⎧=+⎪⎪⎨⎪+=⎪⎩30x y =-⎧⎨=⎩27152415x y ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩2724,1515P ⎛⎫ ⎪⎝⎭所以||AP ==即线段AP （3）由题意知，直线的斜率存在，可设直线.PB 2:23PB y kx k ⎛⎫=-> ⎪⎝⎭令，得，0y =2,0D k ⎛⎫⎪⎝⎭由得，解得(舍去)或222194y kx x y =-⎧⎪⎨+=⎪⎩()2249360k x kx +-=0x =23649kx k =+所以，即2218849k y k -=+22236188,4949k k P k k ⎛⎫- ⎪++⎝⎭于是直线的方程为，即AP 22218849(3)36314k k y x k k -+=⨯+++2(32)(3)3(32)k y x k -=++令，得，即，0x =2(32)32k y k -=+2(32)0,32k C k -⎛⎫ ⎪+⎝⎭所以四边形的面积等于ABDC 1||||2AD BC ⨯⨯122(32)13212326232232k k k k k k k -+⎛⎫⎛⎫=+⋅+=⋅⋅= ⎪ ⎪++⎝⎭⎝⎭即四边形的面积为定值.ABDC 16．（2020·江西南昌市·南昌二中高三其他模拟（文））已知抛物线的()220y px p =->焦点为，轴上方的点在抛物线上，且，直线与抛物线交于，F x ()2,M m -52MF =l A 两点（点，与不重合），设直线，的斜率分别为，.B A B M MA MB 1k 2k （Ⅰ）求抛物线的方程；（Ⅱ）当时，求证：直线恒过定点并求出该定点的坐标.122k k +=-l 【答案】（Ⅰ）；22y x =-（Ⅱ）见解析.（Ⅰ）由抛物线的定义可以，5(2)22p MF =--=,抛物线的方程为.1p ∴=22y x =-（Ⅱ）由（Ⅰ）可知，点的坐标为M (2,2)-当直线斜率不存在时，此时重合，舍去. l ,A B 当直线斜率存在时，设直线的方程为l l y kx b=+设，将直线与抛物线联立得：()()1122,,,A x y B x y l 2222(22)02y kx bk x kb x b y x=+⎧+++=⎨=-⎩212122222,kb b x x x x k k --+==①又，12121222222y y k k x x --+=+=-++即，()()()()()()1221122222222kx b x kx b x x x +-+++-+=-++，()()()()12121212121222248248kx x k x x b x x x x b x x x x ++++-++-=--+-，()1212(2+2)(2+2)40k x x k b x x b ++++=将①代入得，222(1)0b b k b ---+=即(1)(22)0b b k +--=得或1b =-22b k =+当时，直线为，此时直线恒过;1b =-l 1y kx =-(0,1)-当时，直线为，此时直线恒过（舍去）22b k =+l 22(2)2y kx k k x =++=++(2,2)-所以直线恒过定点.l (0,1)-。

2021届高考二轮复习数学专题精品试卷专题十解析几何教师版(含答案)

位置关系
外离
外切
公共点个数
，则相交
内切
内含
，，的关系公切线条数 3．圆锥曲线及其性质（1）椭圆的标准方程及几何性质
标准方程
图形
焦点坐标
顶点坐标
焦点在轴上
焦点在轴上
，
，
，
，
，
,
，
长轴
短轴
焦距
范围
长轴
，是长半轴的长
短轴
，是短半轴的长
焦距
，是半焦距
，
，
离心率（2）双曲线的标准方程及几何性质
设斜率为
的直线与圆锥曲线相交于
两点，
，
，
一、选择题．
1．已知直线
和
互相平行，则实数等于（）
A．或 3 B． C． D．1 或【答案】A
【解析】∵两条直线
和
互相平行，
∴
，解得
或
．
若
，则
与
平行，满足题意；
若
，则
与
平行，满足题意，
故选 A．
【点评】本题主要考查了直线平行的条件，属于基础题．
2．直线
如果两条直线，的斜率存在，设为，，则有
；
当其中一条直线的斜率不存在，而另一条直线的斜率为时，
．
（3）两条直线的交点的求法
直线：
，：
，
则与的交点坐标就是方程组（4）三种距离公式
的解．
①
，
两点之间的距离：
．
②点
到直线：
的距离：
．
③平行线
与
（5）圆的定义及方程

空间解析几何习题答案解析(可编辑修改word版)

(- 2 y - 5z )2+ (z + 2x )2+ (5x - y )2x 2 + y 2 + z 2 ⋅ 12 + 52 + (- 2)2 x 2 + y 2 + z 2 ⋅ 3010 5 ⎪一、计算题与证明题1．已知| a |= 1, | b |= 4 ,| c |= 5 , 并且 a + b + c = 0 ．计算 a ⨯ b + b ⨯ c + c ⨯ a ．解：因为| a |= 1, | b |= 4 , | c |= 5 , 并且 a + b + c = 0 所以 a 与b 同向，且 a + b 与c反向因此 a ⨯ b = 0 ， b ⨯ c = 0 ， c ⨯ a = 0 所以 a ⨯ b + b ⨯ c + c ⨯ a = 02．已知| a ⋅ b |= 3 , | a ⨯ b |= 4 , 求| a | ⋅ | b |．解： | a ⋅ b |= a ⋅ b cos= 3（1）| a ⨯ b |= a ⋅ b sin = 4(1)2 + (2)2 得(a ⋅ b )2= 25（2）所以a ⋅b = 54．已知向量 x 与 a (,1,5,-2) 共线, 且满足a ⋅ x= 3 , 求向量 x 的坐标．解：设 x 的坐标为(x , y , z )，又 a = (1,5,-2) 则 a ⋅ x = x + 5 y - 2z = 3 又 x 与 a 共线，则 x ⨯ a = 0即（1）i j kx yz = y 1 5 - 2 5 z i - x - 2 1 y j + x y k- 2 1 5= (- 2 y - 5z )i + (z + 2x ) j + (5x - y )k = 0所以 = 0即29x 2 + 5 y 2 + 26z 2 + 20 yz + 4xz - 10xy = 0 又 x 与 a 共线， x 与 a 夹角为0 或（2）cos 0 = 1 =x ⋅ a=3整理得x 2 + y 2 + z 2 = 310（3）联立(1)、(2)、(3) 解出向量 x 的坐标为⎛ 1 ⎝ , 1, 2 - 1 ⎫ ⎭a ⋅b a ⋅ b x 2 + y 2 + z 2 12 + 12 + 02 ⎩- ⎪ ⎪⎪6．已知点 A (3,8,7) , B (-1,2,-3) 求线段 AB 的中垂面的方程．解：因为 A (3,8,7) , B (-1,2,-3)AB 中垂面上的点到 A 、B 的距离相等，设动点坐标为 M (x , y , z ) ，则由 MA ==MB 得化简得2x + 3y + 5z - 27 = 0这就是线段 AB 的中垂面的方程。

备战2021高考专题18 解析几何综合(教师版含解析)

专题18 解析几何综合1．(2020届湖南省怀化市高三第一次模拟)若抛物线2:2(0)C y px p =>的焦点为F ，O 是坐标原点，M 为抛物线上的一点，向量FM 与x 轴正方向的夹角为60°，且OFM △的面积为3. (1)求抛物线C 的方程；(2)若抛物线C 的准线与x 轴交于点A ，点N 在抛物线C 上，求当||||NA NF 取得最大值时，直线AN 的方程. 【答案】(1) 24y x =；(2) 1y x =+或1y x =--【解析】(1))设M 的坐标为(),M x y ，(如图)因为向量FM 与x 轴正方向的夹角为60°,,02p F ⎛⎫⎪⎝⎭，所以22p MF x ⎛⎫=-⎪⎝⎭，根据抛物线定义得：2p MF x =+，即222p p x x ⎛⎫+=- ⎪⎝⎭，解得：32p x =即2MF p =，则211sin 2sin122232034OMFp SOF MF OFM p p ︒==⋅⋅⋅∠=⨯⨯⨯= 解得：2p =即抛物线C 的方程为：24y x =；(2) 设N 的坐标为(),N a b ，()1,0A -，则()()22221,1NA a b NFa b =++=-+，因为点N 在抛物线C ：24y x =上，即有：24b a =，所以()()222211461NA a b a a a a =++=++=++，()222121NF a b a a =-+=++，因此22226161212|1|||a a a a NA NF a a a a ++++=++=++ 24441112121222a a aa a ++++≤++=+=+= 当且仅当1a a=即1a =时等号成立，此时()1,2N ±，()1,0A -，所以直线AN 的方程为： 1y x =+或1y x =--2．(2020届陕西省汉中市高三质检)如图，椭圆()222210x y a b a b+=>>的长轴长为4，点A 、B 、C 为椭圆上的三个点，A 为椭圆的右端点，BC 过中心O ，且2BC AB =，3ABC S ∆=．(1)求椭圆的标准方程；(2)设P 、Q 是椭圆上位于直线AC 同侧的两个动点(异于A 、C )，且满足PBC QBA ∠=∠，试讨论直线BP 与直线BQ 斜率之间的关系，并求证直线PQ 的斜率为定值.【答案】(1)22143x y +=；(2)详见解析.【解析】(1)利用题中条件先得出a 的值，然后利用条件2BC AB =，3ABC S ∆=结合椭圆的对称性得到点B 的坐标，然后将点B 的坐标代入椭圆方程求出b 的值，从而确定椭圆的方程；(2)将条件PBC ∠=QBA ∠得到直线BP 与BQ 的斜率直线的关系(互为相反数)，然后设直线BP 的方程为()312y k x -=-，将此直线的方程与椭圆方程联立，求出点P 的坐标，注意到直线BP 与BQ 的斜率之间的关系得到点Q 的坐标，最后再用斜率公式证明直线PQ 的斜率为定值. (1)2BC AB =，1322OAB ABC S S ∆∆∴==，又AOB ∆是等腰三角形，所以31,2B ⎛⎫ ⎪⎝⎭，把B 点代入椭圆方程22214x y b+=，求得23b =，所以椭圆方程为22143x y +=；(2)由题易得直线BP 、BQ 斜率均存在，又PBC QBA ∠=∠，所以BP BQ k k =-，设直线()3:12BP y k x -=-代入椭圆方程22143x y +=，化简得()2223348412302kx k k x k k ⎛⎫+--+--= ⎪⎝⎭，其一解为1，另一解为22412334P k k x k --=+，可求221263342P k k y k --=++，用k -代入得22412334Q k k x k +-=+，221263342Q k k y k -+=++， 12P Q PQ P Qy y k x x -∴==-为定值. 3．(2020届四川省泸州市高三二诊)抛物线C ：y 2＝2px (p ＞0)的焦点为F ，点P 在C 上，若PF ⊥x 轴，且△POF (O为坐标原点)的面积为1. (1)求抛物线C 的方程；(2)若C 上的两动点A ，B (A ，B 在x 轴异侧)满足32⋅=OA OB ，且|F A |+|FB |＝|AB |+2，求|AB |的值. 【答案】(1)24y x =.(2)480 【解析】(1)由题知P 点的横坐标为2p ，代入抛物线方程得，y 2＝2p 2p⨯，解得y ＝p 或﹣p ，所以P (2p ，﹣p )或(2p ，p )，△POF 面积为122pp ⨯⨯=1，解得p ＝2，所以抛物线C 方程为y 2＝4x ，S △OFP 21224p pp =⨯⨯=. (2)设直线AB 方程为x ＝my +n ，A (x 1，y 1)，B (x 2，y 2)联立抛物线方程得y 2﹣2my ﹣2n ＝0，y 1+y 2＝2m ，y 1y 2＝﹣2n ，|AB |==① 因为|F A |+|FB |＝|AB |+2，所以x 1+1+x 2+1＝|AB |+2，即x 1+x 2＝|AB |， my 1+n +my 2+n ＝|AB |，m (y 1+y 2)+2n ＝|AB |，2m 2+2n ＝|AB |②由①②得2m 2+2n =m 2＝n 2﹣2n ，因为OA •OB =32，所以x 1x 2+y 1y 2＝32，所以221244y y +y 1y 2＝32，(y 1y 2)2+16y 1y 2﹣16×32＝0，(﹣2n )2+16(﹣2n )﹣16×32＝0，n 2﹣8n ﹣128＝0，解得n ＝﹣8(舍)或16，所以|AB |＝2m 2+2n ＝2(n 2﹣2n )+2n ＝2n 2﹣2n ＝480.4．(2020届陕西省咸阳市高三第二次模拟)已知椭圆2222:1(0)x y C a b a b+=>>过点31,2⎛⎫ ⎪⎝⎭，且其离心率为12，过坐标原点O 作两条互相垂直的射线与椭圆C 分别相交于M ，N 两点. (1)求椭圆C 的方程；(2)是否存在圆心在原点的定圆与直线MN 总相切？若存在，求定圆的方程；若不存在，请说明理由.【答案】(1)22143x y +=(2)存在；定圆22127x y +=【解析】(1)椭圆C 经过点31,2⎛⎫⎪⎝⎭，∴221914a b +=，又∵12c a =，解之得24a =，23b =.所以椭圆C 的方程为22143x y +=；(2)当直线MN 的斜率不存在时，由对称性，设()00,M x x ，()00,N x x -.∵M ，N 在椭圆C 上，∴2200143x x +=，∴20127x =.∴O 到直线MN的距离为07d x ==，所以22127x y +=. 当直线MN 的斜率存在时，设MN 的方程为y kx m =+，由22143y kx mx y =+⎧⎪⎨+=⎪⎩得()2223484120k x kmx m +++-=.设()11,M x y ，()22,N x y ，则122834km x x k +=-+，212241234m x x k -=+. ∵OM ON ⊥，∴12120x x y y +=，∴()()()()221212121210x x kx m kx m k x x km x x m +++=++++=.∴()22222224128103434m k m k m k k-+⋅-+=++，即()227121m k =+. ∴O 到直线MN的距离为7d ===，故存在定圆22127x y +=与直线MN 总相切. 5．(2020届山西省太原市高三模拟)椭圆E 的焦点为1(1,0)F -和2(1,0)F ，过2F 的直线1l 交E 于,A B 两点，过A 作与y 轴垂直的直线2l ，又知点(2,0)H ，直线BH 记为3l ，2l 与3l 交于点C ．设22AF F B λ→→=，已知当2λ=时，1||AB BF =． (Ⅰ)求椭圆E 的方程；(Ⅱ)求证：无论λ如何变化，点C 的横坐标是定值，并求出这个定值．【答案】(Ⅰ)22132x y+=；(Ⅱ)定值为3【解析】(Ⅰ)设椭圆的方程为22221x ya b+=，其中221b a=-，由已知，当2λ=时，不妨设2||BF m=，则2||2AF m=，又1||AB BF=，所以13BF m=，由椭圆的定义得24a m=，从而12||||2AF AF m==，此时点A在y轴上，不妨设(0,)A b，从而由已知条件222AF F B=可得(10,0)2(1,)B Bb x y--=-，解得3,22B Bbx y==，故3(,)22bB，代入椭圆方程，解得23a=，所以2212b a=-=，故所求椭圆方程为22132x y+=.(Ⅱ)设直线AB的方程为1x my=+，1122(,),(,)A x yB x y，将1x my=+代入椭圆22236x y+=中，得222(1)36my y++=，即()2223440m y my++-=，12122244,2323my y y ym m--+==++，所以1212y ymy y+=，由已知，(2,0)H，直线BH的斜率222112221211BHy y yk yy yx myy====+---，所以直线BH的方程为1(2)y y x=-，而直线2l的方程为1y y=，代入1(2)y y x=-，解得3x=，故点C的横坐标是定值3.6．(2020届江西省九江市高三第二次模拟)过点(1,0)A 的动直线l 与y 轴交于点(0,)T t ，过点T 且垂直于l 的直线l '与直线2y t =相交于点M . (1)求M 的轨迹方程；(2)设M 位于第一象限，以AM 为直径的圆O '与y 轴相交于点N ，且30NMA ∠=︒，求AM 的值. 【答案】(1)24y x =(2)4 【解析】(1)∵(1,0)A ，(0,)T t ，当0t =时，M 的坐标为(0,0)当0t ≠时，010l t k t -==--，∴11l l k k t '=-=，∴l '的方程为1y x t t=+ 由2y t =得2x t =，()2,2M t t 验证当0t =时，也满足()2,2M t t∴M 的坐标满足方程24y x =，即M 的轨迹方程为24y x =(2)作1O O y '⊥轴于1O ，1MM y ⊥轴于1M ，则()1112O O MM OA '=+ 又A 为抛物线24y x =的焦点，∴112O O MA '=，故圆O '与y 轴相切于点N ∵30NMA ∠=︒，∵60NO A '∠=︒，∴3AM k =AM 的方程为3(1)y x =-联立23(1)4y x y x⎧=-⎪⎨=⎪⎩，消去y 整理得231030x x -+=，解得3x =或13x =(舍)，即03x =∵A 为抛物线24y x =的焦点，∴014AM x =+=7．(2020届湖南省衡阳市高三一模)已知椭圆2222:1(0)x y C a b a b +=>>，左右焦点分别为1F 、2F ，A 为椭圆上一点，1AF 与y 轴交于点B ，2||AB F B =，||4OB =. (1)求椭圆C 的方程；(2)设直线1:1l x my =+与椭圆C 相交于M 、N 两点，过M 作与y 轴垂直的直线2l ，点K 坐标为3,02⎛⎫ ⎪⎝⎭，试问直线NK 与直线2l 交点的横坐标是否为定值，请说明理由.【答案】(1)2212x y +=(2)横坐标为定值2，详见解析【解析】(1)连接2AF ，由题意得21||AB F B F B ==，所以BO 为12F AF 的中位线，又因为12BO F F ⊥，所以212AF F F ⊥，且222||b AF OB a ===又2c e a ==，222a b c =+，得22a =，21b =，故所求椭圆方程为2212x y +=.(2)设()11,M x y ，()22,N x y 由22112x my x y =+⎧⎪⎨+=⎪⎩得()222210m y my ++-= ∴12122221,22m y y y y m m --+==++ 直线NK 的方程：223322y y x x ⎛⎫=- ⎪⎝⎭-，令1y y =，则有()121221222222313123222222m y x y my y y y y m x y y y ⎛⎫⎛⎫---+-++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭+=+==22222222m my m m y -++++==∴NK 与2l 交点的横坐标为定值2.8．(2020届湖南省常德市高三模拟)已知椭圆2222:1(0)x y C a b a b+=>>，1(1,0)F -为其左焦点，31,2P ⎛⎫ ⎪⎝⎭在椭圆C 上.(1)求椭圆C 的方程；(2)若A B 、是椭圆C 上不同的两点，以AB 为直径的圆过原点O ，求||AB 的最大值.【答案】(1)22143x y +=；【解析】(1)设椭圆的右焦点为2(1,0)F ，根据椭圆的定义：1224PF PF a +==， 2a ∴=又1c =，b ∴=∴椭圆C 的方程为22143x y+=. (2)当直线AB 的斜率不存在时，由对称性可知45AOx BOx ∠=∠=︒，不妨设()00,A x y ，则2200143x y +=，0x =||AB =当直线AB 的斜率存在时，设直线AB 的方程为y kx m =+，()11,A x y ，()22,B x y ，联立22143x y y kx m ⎧+=⎪⎨⎪=+⎩，得()2224384120k x kmx m +++-=，由()()2222644434120k m k m ∆=-+->，得22430k m +->，()*由韦达定理得122843km x x k -+=+，212241243m x x k -=+，因为以AB 为直径的圆过原点O ，所以0OA OB ⋅=，即()()2222121212122712121034m k x x y y k x x km x x m k--+=++++==+，即2212127k m +=，满足()*式.设AB 的中点是()00,P x y ，则12024234x x km x k+-==+，022433434km my k m k k -=+=++，||2||AB OP ====，()()221691212kk +++≤=221691212k k +=+时等号成立，即2k=±，<||AB . 9．(2020届湖北省宜昌市高三调研)已知抛物线2:8C x y =和直线:2l y kx =+，直线l 恒过圆P 的圆心，且圆P 上的点到直线l 的最大距离为2. (1)求圆P 的方程；(2)直线l 与抛物线C 和圆P 都相交，且四个交点自左向右顺次记为A 、B 、C 、D ．如果16CD AB =，求直线l 的方程.【答案】(1)22(2)4x y +-= (2)3480x y -+= 【解析】(1)直线2y kx =+过定点()0,2，∵圆心()0,2P . 因为圆P 上的点到直线的最大距离为2，所以2r ，所以圆P 的方程为22(2)4x y +-=. (2)由28x y =知()0,2P 为抛物线焦点由图和16CD AB =，知0k >.()222884402x yy k y y kx ⎧=⇒-++=⎨=+⎩，设()11,A x y ，()22,D x y ，则21284y y k +=+，124y y .由拋物线的定义得22CD DP y =-=，12AB AP y =-= 所以211616CD AB y y =⇒=，所以112y =，28y =，从而有218482k +=+ 所以293164k k =⇒=.所以直线l 的方程为3480x y -+=. 10．(2020届湖北省高三模拟)已知椭圆：22221x y a b+=(a ＞b ＞0)过点E 21)，其左、右顶点分别为A ，B ，左、右焦点为F 1，F 2，其中F 1(2-，0)． (1)求椭圆C 的方程：(2)设M (x 0，y 0)为椭圆C 上异于A ，B 两点的任意一点，MN ⊥AB 于点N ，直线l ：x 0x +2y 0y ﹣4＝0，设过点A 与x 轴垂直的直线与直线l 交于点P ，证明：直线BP 经过线段MN 的中点．【答案】(1)22142x y +=；(2)证明详见解析．【解析】(1)由题意知，2a ＝|EF 1|+|EF 2|22(22)1(22)1=++-+=4，则a ＝2，c =b =故椭圆的方程为22142x y +=，(2)由(1)知A (﹣2,0)，B (2,0)，过点A 且与x 轴垂直的直线的方程为x ＝﹣2，结合方程x 0x +2y 0y ﹣4＝0，得点P (﹣2,002x y +)，直线PB 的斜率为020002224x y x k y +-+==---，直线PB 的方程为()00224x y x y +=--，因为MN ⊥AB 于点N ，所以N (x 0,0)，线段MN 的中点坐标(002yx ，)，令x ＝x 0，得()20000024244x x y x y y +-=--=，因为220024x y +=，所以220000042442x y y y y y -===，即直线BP 经过线段MN 的中点．11．(2020届河南省郑州市高三第二次质量预测)已知椭圆2222:1(0)x y C a b a b+=>>的短轴长为，离心率为2． (1)求椭圆C 的标准方程； (2)直线l 平行于直线by x a=，且与椭圆C 交于,A B 两个不同的点，若AOB ∠为钝角，求直线l 在x 轴上的截距m 的取值范围．【答案】(1)22182x y +=；(2)(-⋃【解析】(1)由题意可得2b =，所以b =c e a ==a = 所以椭圆C 的标准方程为22182x y +=．(2)由于直线l 平行于直线b y x a =，即12y x =，设直线l 在y 轴上的截距为n ，所以l 的方程为1(0)2y x n n =+≠．联立221,2182y x n x y ⎧=+⎪⎪⎨⎪+=⎪⎩，得222240x nx n ++-=，因为直线l 与椭圆C 交于,A B 两个不同的点，所以()22(2)4240n n ∆=-->，解得22n -<<．设()11,A x y ，()22,B x y ，则122x x n +=-，21224x x n =-．因为AOB ∠为钝角等价于0OA OB ⋅<，且0n ≠，所以121212121122OA OB x x y y x x x n x n ⎛⎫⎛⎫⋅=+=+++ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭()()22212125524(2)04242n nx x x x n n n n =+++=-+-+<，即22n <，且0n ≠，所以直线l 在y 轴上的截距n的取值范围：(⋃．因为直线l 在x 轴上的截距2m n =-，所以m的取值范围是：(-⋃．12．(2020届广西柳州市高三第一次模拟)已知圆E ： 221924x y ⎛⎫+-= ⎪⎝⎭经过椭圆C ：22221(0)x y a b a b+=>>的左右焦点12,F F ，且与椭圆C 在第一象限的交点为A ，且1,,F E A 三点共线，直线l 交椭圆C 于M ， N 两点，且MN OA λ=(0λ≠).(1)求椭圆C的方程；(2)当三角形AMN的面积取得最大值时，求直线l的方程.【答案】(1)22142x y+=；(2)262024x y-+±=．【解析】(1)如图，圆经过椭圆的左、右焦点，，所以，解得,因为1F，E，三点共线，所以为圆E的直径，所以,因为，所以.所以,由，得．所以椭圆的方程为. (2)由(1)得，点的坐标为，因为,所以直线的斜率为，设直线l的方程为,联立，得,设，由，得．因为所以, 又点到直线l 的距离为，.当且仅当，即时，等号成立,所以直线l 的方程为或.13．(2020届广东省湛江市模拟)已知1F ，2F 是椭圆2222:1(0,0)x y C a b a b+=>>的左右焦点，椭圆与y 轴正半轴交于点B ，直线1BF 32F 到直线1BF 3． (1)求椭圆C 的方程；(2)P 为椭圆C 上任意一点，过1F ，2F 分别作直线1l ，2l ，且1l 与2l 相交于x 轴上方一点M ，当123F MF π∠=时，求P ，M 两点间距离的最大值．【答案】(1)2214x y +=432【解析】(1)由题意，可知1(,0)F c -，2(,0)F c ，(0,)B b ．∴33b c =①． ∵直线1BF 的方程为1x yc b+=-，即0bx cy bc -+=． ∴由题意有23bca=②．又222a b c =+③．由①②③得2a =，1b =，3c =∴椭圆C 的方程为2214x y +=．(2)由(1)可知：1(F，2F ．设()00,P x y ，(,)M x y 且0y >．则当1l ，2l 都不垂直于x轴时，1MF k =，2MF k =．∵123F MF π∠=，∴123MF x MF x π∠-∠=．∴1221tan31MF MF MF MF k k k k π-=⋅+．化简，得22(1)4(0)x y x y +-≠>=．当1l 或2l 垂直于x轴时，得(M ，也满足上式． ∴M 点的轨迹方程为22(1)4(0)x y y =+->．∴当P 与圆心(0,1)距离最大时，P ，M 两点间距离取得最大值．==又∵011y -≤≤，∴03<≤． ∴P ，M 2． 14．(2020届广东省东莞市高三模拟)在平面直角坐标系xOy 中，已知圆()22:11N x y -+=，圆心()1,0N ，点E 在直线1x =-上，点P 满足//PE ON ，NP NE EP EN ⋅=⋅，点P 的轨迹为曲线M ． (1)求曲线M 的方程．(2)过点N 的直线l 分别交M 于点A 、B ，交圆N 于点C 、D (自上而下)，若AC 、CD 、DB 成等差数列，求直线l 的方程．【答案】(1)24y x =；(2)1)y x =-．【解析】(1)设(),P x y ，由//PE ON ，得()1,E y -，则(1,)NP x y =-，(2,)NE y =-，(1,0)EP x =+，(2,)EN y =-，由NP NE EP EN ⋅=⋅，得()()()()1,2,1,02,x y y x y --=⋅+-⋅，即22222x y x -++=+，化简得：24y x =，所以点P 的轨迹曲线M 的方程为：24y x =； (2)由AC 、CD 、DB 成等差数列，得24AC DB CD +==，所以弦长6AB AC CD DB =++=， ①当斜率不存在时，直线l 的方程为：1x =，交点()1,2A ，()1,2B -，此时46AB =≠，不符合题意；②当斜率存在时，设直线l 的方程为：()1y k x =-，()11,A x y ，()22,B x y ，联立方程2(1)4y k x y x=-⎧⎨=⎩，消去y 得：()2222240k x k x k -++=，∴12242x x k+=+，121=x x ，显然()21610k ∆=+>恒成立，由抛物线的定义可知，1226AB x x =++=，∴2446k+=，解得：k =l 的方程为1)y x =-． 15．(2020届甘肃省兰州市高三诊断)已知点F 为椭圆22221x y a b+=(a ＞b ＞0)的一个焦点，点A 为椭圆的右顶点，点B 为椭圆的下顶点，椭圆上任意一点到点F 距离的最大值为3，最小值为1. (1)求椭圆的标准方程；(2)若M 、N 在椭圆上但不在坐标轴上，且直线AM ∥直线BN ，直线AN 、BM 的斜率分别为k 1和k 2，求证：k 1•k 2＝e 2﹣1(e 为椭圆的离心率).【答案】(1)22143x y +=(2)证明见解析【解析】 (1)由题意可知，31a c a c +=⎧⎨-=⎩，解得21a c =⎧⎨=⎩，∴b 2＝a 2﹣c 2＝3，∴椭圆的标准方程为：22143x y +=；(2)由(1)可知，A (2，0)，B (0，，设直线AM 的斜率为k ，则直线BN 的斜率也为k ，故直线AM 的方程为y ＝k (x ﹣2)，直线BN 的方程为y ＝kx由()2234122x y y k x ⎧+=⎪⎨=-⎪⎩得：(3+4k 2)x 2﹣16k 2x +16k 2﹣12＝0， ∴221612234M k x k -=+，∴228634Mk x k -=+，21234M k y k -=+， ∴22286123434k M k k ⎛⎫-- ⎪++⎝⎭，，由223412x y y kx ⎧+=⎪⎨=⎪⎩得：()22340k x +-=，∴234N x k=+，2234N y k -=+，∴N ⎝⎭，∴2143k k -==)()2222221243348624334kk k k k k k --++==--+， ∴k 1k2243k-=•)()224334243k k -+=--，又∵12c e a ==， ∴k 1•k 2＝e 2﹣1.16．(2020届安徽省皖南八校高三第三次联考)已知点1F ，2F 是椭圆()2222:10x y C a b a b+=>>的左，右焦点，椭圆上一点P 满足1PF x ⊥轴，215PF PF =，12F F =(1)求椭圆C 的标准方程；(2)过2F 的直线l 交椭圆C 于,A B 两点，当1ABF 的内切圆面积最大时，求直线l 的方程.【答案】(1)2213x y +=；(2)y x =-y x =-+.【解析】(1)因为1PF x ⊥轴，所以122PF F π∠=，则2221122PF F F PF +=，由215PF PF =，12FF =2PF =1PF =122F F c==由椭圆的定义知2a== a ∴=2221b a c =-=， ∴椭圆C 的标准方程为2213x y +=. (2)要使1AF B △的内切圆的面积最大，需且仅需其1AF B△的内切圆的半径r 最大. 因为()1F ，)2F ，设()11,A x y ，()22,B x y ，易知，直线l 的斜率不为0，设直线:lx ty =+2213x ty x y ⎧=+⎪⎨+=⎪⎩，整理得()22310t y ++-=，故12y y +=，12213y y t =-+；所以11212121212AF BF F A F F BSS SF F y y=+=-===，又()1111114222AF B S AF F BAB r a r r=++⋅=⋅⋅=⋅=，故23t=+，即，12r ==≤；=，即1t =±时等号成立，此时内切圆半径取最大值为12， ∴直线l 的方程为y x =-y x =-17．(2020届安徽省合肥市高三第二次质检)已知圆22(4)(4)25x y -+-=经过抛物线2:2(0)E y px p =>的焦点F ，且与抛物线E 的准线l 相切. (1)求抛物线E 的标准方程；(2)设经过点F 的直线m 交抛物线E 于,A B 两点，点B 关于x 轴的对称点为点C ，若ACF 的面积为6，求直线m 的方程.【答案】(1)y 2＝4x ．(2)2x ±3y ﹣2＝0．【解析】(1)由已知可得：圆心(4，4)到焦点F 的距离与到准线l 的距离相等，即点(4，4)在抛物线E 上， ∴16＝8p ，解得p ＝2．∴抛物线E 的标准方程为y 2＝4x ．(2)由已知可得，直线m 斜率存在，否则点C 与点A 重合．设直线m 的斜率为k (k ≠0)，则直线AB 的方程为y ＝k (x ﹣1)．设A (x 1，y 1)，B (x 2，y 2)，联立()241y x y k x ⎧=⎪⎨=-⎪⎩消去y 得k 2x 2﹣2(k 2+2)x +k 2＝0．∴12242x x k +=+，x 1x 2＝1．由对称性可知，C (x 2，﹣y 2)，∴|AF |＝x 1+1，|CF |＝x 2+1．设直线m (AB )的倾斜角为α，则tanα＝k ， ∴()222222222211sin cos tan k sin AFC sin sin sin cos sin cos tan k αααπααααααα∠=-=====+++， ∴()()()121212214112121AFC k S x x sin x x x x k k α⎡⎤=++=+++⋅=⎣⎦+．由已知可得46k =，解得23k =±． ∴直线m 的方程为()213y x =±-，即2x ±3y ﹣2＝0．。

解析几何试题及答案

解析几何试题及答案1、试题分析本文将为大家解析几个典型的解析几何试题，并给出详细的答案解析。

这些试题涵盖了解析几何的基本概念和常见解题方法，有助于提高解析几何的应用能力。

2、试题一已知平面直角坐标系中，直线L的方程为2x+3y=6，直线L与x轴、y轴分别交于点A、B。

求证：点A、B和原点O构成等边三角形。

解答：首先，求直线L与x轴的交点，令y=0，得到x=3。

所以，点A的坐标为(3,0)。

然后，求直线L与y轴的交点，令x=0，得到y=2。

所以，点B的坐标为(0,2)。

接着，计算OA的长度，用两点间距离公式可得：OA = √[(3-0)²+(0-0)²] = 3同理，计算OB的长度得到OB = √[(0-0)²+(2-0)²] = 2最后，计算AB的长度得到AB = √[(3-0)²+(2-0)²] = √13由于OA = OB = AB，所以点A、B和原点O构成等边三角形。

证毕。

3、试题二在平面直角坐标系中，一条直线L与x轴的交点为A，与y轴的交点为B。

已知A点坐标为(3,0)，且直线L与另一条直线M：2x+y=6平行。

求直线L的方程。

解答：由题可知，直线L与x轴的交点为A(3,0)，与y轴的交点为B。

设直线L的斜率为k。

由于直线L与直线M平行，所以L的斜率与M的斜率相等。

而M的斜率为2，所以L的斜率也为2。

斜率为k的直线通过点A(3,0)，即可得到直线L的方程为y=k(x-3)。

至此，直线L的方程为y=2(x-3)，即L的方程为y=2x-6。

4、试题三已知直线L1过点A(1,2)，斜率为k。

直线L2过点B(-2,3)，斜率为-2。

若直线L1与L2相互垂直，求直线L1的方程。

解答：设直线L1的方程为y=kx+b，代入点A(1,2)的坐标可得2=k+b。

由于L1与L2相互垂直，所以L1的斜率与L2的斜率之积为-1。

即k*(-2)=-1，解得k=1/2。

立体几何难题解析附有答案详解

立体几何试题分析[设计思路]围绕前两年高考试题的类型以及常考的知识点和解题方法设计，通过对2005和2006浙江省立体几何试题及2006年部分省市的试题的研究大致预测2007年立体几何试题的类型。

[设计理念]略[考点回顾] 常考的知识点有线面平行、垂直；两个平面垂直的判定和性质；线线角、线面角、二面角；向量坐标运算；线面角公式、二面角公式、点到平面的距离。

考查的（能力）方法有：逻辑推理能力；空间想象能力。

一、2005——2006浙江省试题分析 1、（2005浙江18）．如图，在三棱锥P －ABC 中，AB ⊥BC ，AB ＝BC ＝kPA ，点O 、D 分别是AC 、PC 的中点，OP ⊥底面ABC ．（Ⅰ）求证：OD ∥平面PAB(Ⅱ) 当k ＝21时，求直线PA 与平面PBC 所成角的大小；(Ⅲ) 当k 取何值时，O 在平面PBC 内的射影恰好为△PBC 的重心？[简析]：本题考查的知识点有：线面平行的判定；线线角、线面角、二面角；两个平面垂直的判定和性质；向量坐标运算；线面角公式。

考查的（能力）方法有：逻辑推理能力；空间想象能力。

[试题结构]：以底面是等腰直角三角形的三棱锥为载体结合线面垂直，以及面面垂直，证明线面平行，求线面角，并由点的垂足的位置确定参数k 的值。

1、（2005浙江18）．解：2、（2006浙江17）如图，在四棱锥P A B C D -中，底面为直角梯形，A D ∥B C ，90B A D ∠=︒，ABC D O PP A ⊥底面A B C D ，且2PA AD AB BC ===，M 、N分别为PC 、PB 的中点. (Ⅰ) 求证：P B D M ⊥；(Ⅱ) 求C D 与平面A D M N 所成的角。

[简析]：本题考查的知识点有：空间线线、线面关系、空间向量的概念；。

考查的（能力）方法有：逻辑推理能力；空间想象能力。

[试题结构]：以底面是直角梯形的四棱锥为载体，结合线面垂直及特殊的线段长度关系，证明两异面直线垂直，并求线面角。

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解析几何【例01】点的坐标分别是，，直线相交于点M ，且它们的斜率之积为． (1)求点M 轨迹的方程.(2)若过点的直线与(1)中的轨迹交于不同的两点、(在、之间)，试求与面积之比的取值范围(为坐标原点)．解(1)设点的坐标为，∵)，这就是动点M 的轨迹方程． (2)方法一由题意知直线的斜率存在，设的方程为() ① 将①代入，得，由，解得．设，，则 ②令，则，即，即，且由②得，即．且且．解得且，且．∴△OBE 与△OBF 面积之比的取值范围是．方法二由题意知直线的斜率存在，设的方程为 ①将①代入，整理，得，由，解得． ,A B (0,1)-(0,1),AM BM 12-C ()2,0D l CEF E D F ODE ∆ODF ∆O M (,)x y 12AM BM k k ⋅=-0x ≠l l ()2y k x =-12k ≠±1222=+y x 0)28(8)12(2222=-+⋅-+k x k x k 0∆>2102k <<()11,E x y ()22,F x y ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+-=+=+.1228,12822212221k k x x k k x x OBE OBF SS λ∆∆=||||BE BF λ=BE BF λ=⋅()1222x x λ-=-0 1.λ<<12212121224(2)(2),2122)(2)2()4.21x x k x x x x x x k -⎧-+-=⎪⎪+⎨⎪-⋅-=-++=⎪+⎩（()()()22222412,2122.21x k x k λλ-⎧+-=⎪⎪+⎨⎪-=⎪+⎩22222141,(1)8(1)2k k λλλλ+∴==-++即2102k <<214k ≠24110(1)22λλ∴<-<+2411(1)24λλ-≠+33λ-<<+13λ≠01λ<<1223<<-∴λ13λ≠113,133⎛⎫⎛⎫- ⎪⎪⎝⎭⎝⎭l l 2x sy =+(2)s ≠±1222=+y x 22(2)420s y sy +++=0∆>22s >设，，则② 令，且 .将代入②，得∴．即． ∵且，∴且．即且．解得且．，且．故△OBE 与△OBF 面积之比的取值范围是．【例02】在△ABC 中，A 点的坐标为(3，0)，BC 边长为2，且BC 在y 轴上的区间[-3，3]上滑动．(1)求△ABC 外心的轨迹方程．(2)设直线l ∶y =3x +b 与(1)的轨迹交于E 、F 两点，原点到直线l 的距离为d ，求的最大值并求出此时b 的值．解 (1)设B 点的坐标为(0，)，则C 点坐标为(0，+2)(-3≤≤1)，则BC 边的垂直平分线为y =+1 ① ②由①②消去，得．∵，∴．故所求的△ABC 外心的轨迹方程为：．(2)将代入得．由及，得．所以方程①在区间，2有两个实根．设，则方程③在，2上有两个不等实根的充要条件是：得∵∴ 又原点到直线l 的距离为，∴∵，∴．∴当，即时，． ()11,E x y ()22,F x y 1221224,22.2s y y s y y s ⎧+=-⎪⎪+⎨⎪=⎪+⎩11221212OBE OBF OB y S y S y OB y λ∆∆⋅===⋅01λ<<12y y λ=()2222241,22.2s y s y s λλ⎧+=-⎪⎪+⎨⎪=⎪+⎩()222182s s λλ+=+()2222161s λλλ+=--22s >24s ≠()2221261λλλ+>--()2221461λλλ+≠--2610λλ-+<13λ≠33λ-<<+13λ≠01λ<<1223<<-∴λ13λ≠113,133⎛⎫⎛⎫- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭dEF ||0y 0y 0y 0y )23(3200-=+x y y y 0y 862-=x y 130≤≤-y 2120≤+=≤-y y )22(862≤≤--=y x y b x y +=3862-=x y 08)1(6922=++-+b x b x 862-=x y 22≤≤-y 234≤≤x 34[]8)1(69)(22++-+=b x b x x f 34[]⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧≤--≤≥++-+=≥++-+=>+--=∆⋅⋅⋅⋅⋅⋅．，，，292)1(634082)1(629)2(0834)1(6)34(9)34(0)8(94)]1(6[222222b b b f b b f b b 34-≤≤-b 7232984)]1(32[||2221--=+--=-⋅b b b x x 721032||1||212--=-+=⋅b x x k EF 10||b d =71)711(73202732072320||222++-=--=--=b b b b b d EF 34-≤≤-b 41131-≤≤-b 411-=b 4-=b 35||max =d EF【例03】已知椭圆：的右顶点为，过的焦点且垂直长轴的弦长为．(1)求椭圆的方程．(2)设点在抛物线：上，在点处的切线与交于点．当线段的中点与的中点的横坐标相等时，求的最小值．解(I )由题意得所求的椭圆方程为，(II )不妨设则抛物线在点P 处的切线斜率为，直线MN 的方程为，将上式代入椭圆的方程中，得，即，因为直线MN 与椭圆有两个不同的交点，所以有，设线段MN 的中点的横坐标是，则，设线段PA 的中点的横坐标是，则，由题意得，即有，其中的或；当时有，因此不等式不成立；因此，当时代入方程得，将代入不等式成立，因此的最小值为1．【例04】已知抛物线：上一点到其焦点的距离为． (1)求与的值．(2)设抛物线上一点的横坐标为，过的直线交于另一点，交轴于点，过点作的垂线交于另一点．若是的切线，求的最小值．解(Ⅰ)由抛物线方程得其准线方程：，根据抛物线定义点到焦点的距离等于它到准线的距离，即，解得抛物线方程为：，将代入抛物线方程，解得(Ⅱ)由题意知，过点的直线斜率存在且不为0，设其为.1C 22221(0)y x a b a b+=>>(1,0)A 1C 11C P 2C 2()y x h h =+∈R 2C P 1C ,M N AP MN h 212,,121b a b b a=⎧=⎧⎪∴⎨⎨=⋅=⎩⎪⎩2214y x +=21122(,),(,),(,),M x y N x y P t t h +2C 2x t y t ='=22y tx t h =-+1C 2224(2)40x tx t h +-+-=()22222414()()40t x t t h x t h +--+--=1C 4221162(2)40t h t h ⎡⎤∆=-++-+>⎣⎦3x 21232()22(1)x x t t h x t +-==+4x 412t x +=34x x =2(1)10t h t +++=22(1)40,1h h ∆=+-≥∴≥3h ≤-3h ≤-220,40h h +<-<4221162(2)40t h t h ⎡⎤∆=-++-+>⎣⎦1h ≥1h =2(1)10t h t +++=1t =-1,1h t ==-4221162(2)40t h t h ⎡⎤∆=-++-+>⎣⎦h C 22(0)x py p =>(,4)A m 174p m C P (0)t t >P C Q x M Q PQ C N MN C t 2py -=)4,(m A 41724=+p 21=p ∴y x =2)4,(m A 2±=m ),(2t t P PQ k则，当则.)(:2t x k t y l PQ -=-,,02kktt x y +-==)0,(2kkt t M +-联立方程，整理得：即：，解得或，而，直线斜率为，联立方程整理得：，即：，解得：，或，而抛物线在点N 处切线斜率：MN 是抛物线的切线，，整理得，解得(舍去)，或，【例05】已知双曲线．(1)求双曲线的方程．(2)设直线是圆上动点处的切线，与双曲线交于不同的两点，证明的大小为定值.【解法1】本题主要考查双曲线的标准方程、圆的切线方程等基础知识，考查曲线和方程的关系等解析几何的基本思想方法，考查推理、运算能力．(Ⅰ)由题意，得，解得，所求双曲线的方程为. (Ⅱ)点在圆上，⎩⎨⎧=-=-y x t x k t y 22)(0)(2=-+-t k t kx x 0)]()[(=---t k x t x ,t x =t k x -=))(,(2t k t k Q --∴QP QN ⊥∴NQ k1-)]([1)(:2t k x k t k y l NQ---=--∴⎪⎩⎪⎨⎧=---=--y x t k x kt k y 22)]([1)(0)()(1122=----+t k t k kx k x 0]1)()[(2=+---+t k k t k x kx 0)](][1)([=--+-+t k x t k k kx kt k k x 1)(+--=t k x -=)]1)([,1)((22kt k k k t k k N +-+--∴)1()1(1)(]1)([2222222--+-=+--+--+-=∴k t k kt k kkt t k t k k k t k k K NMkt k k y k kt k k x 2)(21)(---='=+--=切k t k k k t k kt k 2)(2)1()1(2222---=--+-∴02122=-++t tk k 0)21(422≥--=∆t t 32-≤t 32≥t 32min =∴t 2222:1(0,0)x y C a b a b-=>>3x =C l 22:2O x y +=0000(,)(0)P x y x y ≠l C ,A B AOB ∠23a c c a⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩1,a c ==2222b c a =-=C 2212y x -=()()0000,0P x y x y ≠222x y +=圆在点处的切线方程为，化简得.()00,P x y ()0000x y y x x y -=--002x x y y +=由及得， ∵切线与双曲线C 交于不同的两点A 、B ，且，∴，且，设A 、B 两点的坐标分别为，则， ∵，且，.∴ 的大小为.【解法2】(Ⅰ)同解法1.(Ⅱ)点在圆上，圆在点处的切线方程为，化简得.由及得 ① ②∵切线与双曲线C 交于不同的两点A 、B ，且，∴，设A 、B 两点的坐标分别为，则，∴，∴ 的大小为. (∵且，∴，从而当时，方程①和方程②的判别式均大于零).【例06】椭圆E : (a 、b >0)过M (2) ，N，1)两点，O 为坐标原点.(1)求椭圆E 的方程．(2)是否存在圆心在原点的圆，使得该圆的任意一条切线与椭圆E 恒有两个交点A ，B ，并且2200122y x x x y y ⎧-=⎪⎨⎪+=⎩22002x y +=()222000344820x x x x x --+-=l 2002x <<20340x -≠()()22200016434820x x x ∆=--->()()1122,,,x y x y 20012122200482,3434x x x x x x x x -+==--cos OA OB AOB OA OB⋅∠=⋅()()121212010220122OA OB x x y y x x x x x x y ⋅=+=+--()212012012201422x x x x x x x x x ⎡⎤=+-++⎣⎦-()222200002222000082828143423434x x x x x x x x ⎡⎤--⎢⎥=+-+----⎢⎥⎣⎦22002200828203434x x x x --==-=--AOB ∠90︒()()0000,0P x y x y ≠222x y +=()00,P x y ()0000x y y x x y -=--002x x y y +=2200122y x x x y y ⎧-=⎪⎨⎪+=⎩22002x y +=()22200344820x x x x x --+-=()222000348820xy y x x ---+=l 2002x <<20340x -≠()()1122,,,x y x y 2200121222008228,3434x x x x y y x x --==--12120OA OB x x y y ⋅=+=AOB ∠90︒22002x y +=000x y ≠220002,02x y <<<<20340x -≠22221x y a b+=？若存在，写出该圆的方程，并求|AB |的取值范围，若不存在说明理由.解:(1)因为椭圆E : (a ，b >0)过M (2) ，N，1)两点，所以解得所以椭圆E 的方程为 (2)假设存在圆心在原点的圆，使得该圆的任意一条切线与椭圆E 恒有两个交点A ，B ，且，设该圆的切线方程为解方程组得，即，则△=，即，要使，需使，即，所以，所以又，所以，所以，即或，因为直线为圆心在原点的圆的一条切线，所以圆的半径为，，，所求的圆为，此时圆的切线都满足或，而当切线的斜率不存在时切线为与椭圆的两个交点为或满足，综上，存在圆心在原点的圆，使得该圆的任意一条切线与椭圆E 恒有两个交点A ，B ，且.因为，所以，OA OB ⊥22221x y a b +=2222421611a b a b +=+=⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩22118114a b ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩2284a b ⎧=⎨=⎩22184x y +=OA OB ⊥y kx m =+22184x y y kx m+==+⎧⎪⎨⎪⎩222()8x kx m ++=222(12)4280k x kmx m +++-=222222164(12)(28)8(84)0k m k m k m -+-=-+>22840k m -+>12221224122812km x x k m x x k ⎧+=-⎪⎪+⎨-⎪=⎪+⎩22222222212121212222(28)48()()()121212k mk m m k y y kx m kx m k x x km x x m m kk k --=++=+++=-+=+++OA OB ⊥12120x x y y +=2222228801212m m k k k--+=++223880mk --=223808m k -=≥22840k m-+>22238m m ⎧>⎨≥⎩283m≥m ≥m ≤y kx m =+r =222228381318m m r m k===-++3r =2283x y +=y kx m =+m ≥m ≤x =22184x y +=(OA OB ⊥2283x y +=OA OB ⊥12221224122812km x x k m x x k ⎧+=-⎪⎪+⎨-⎪=⎪+⎩22222212121222224288(84)()()4()41212(12)km m k m x x x x x x k k k --+-=+-=--⨯=+++，①当时因为所以，所以，所以当且仅当时取”=”.② 当时， ③ 当AB 的斜率不存在时，两个交点为或，所以此时综上， |AB |: 【命题立意】:本题属于探究是否存在的问题，主要考查了椭圆的标准方程的确定，直线与椭圆的位置关系直线与圆的位置关系和待定系数法求方程的方法，能够运用解方程组法研究有关参数问题以及方程的根与系数关系.【例07】设，在平面直角坐标系中，已知向量，向量，，动点的轨迹为E .(1)求轨迹E 的方程，并说明该方程所表示曲线的形状． (2)已知，证明:存在圆心在原点的圆，使得该圆的任意一条切线与轨迹E 恒有两个交点A ， B ，且(O 为坐标原点)，并求出该圆的方程．(3)已知，设直线与圆C :(1<R <2)相切于A 1，且与轨迹E 只有一个公共点B 1，当R 为何值时，|A 1B 1|取得最大值?并求最大值.解(1)因为，，，所以，即.当m =0时，方程表示两直线，方程为；当时，方程表示的是圆||AB =====0k ≠||AB =221448k k ++≥221101844k k<≤++2232321[1]1213344k k<+≤++46||233AB <≤22k =±0k =||AB =(||AB =||AB ≤≤||AB ∈m R ∈(,1)a mx y =+(,1)b x y =-a b ⊥(,)M x y 41=m OA OB ⊥41=m l 222x y R +=l a b ⊥(,1)a mx y =+(,1)b x y =-2210a b mx y ⋅=+-=221mx y +=1±=y 1m =当且时，方程表示的是椭圆；当时，方程表示的是双曲线.(2).当时，轨迹E 的方程为，设圆心在原点的圆的一条切线为，解方程组得，即，要使切线与轨迹E 恒有两个交点A ，B ，则使△=，即，即，且，要使，需使，即，所以，即且，即恒成立. 所以又因为直线为圆心在原点的圆的一条切线，所以圆的半径为，，所求的圆为. 当切线的斜率不存在时，切线为，与交于点或也满足.综上，存在圆心在原点的圆使得该圆的任意一条切线与椭圆E 恒有两个交点且. (3)当时，轨迹E 的方程为，设直线的方程为，因为直线与圆C :(1<R <2)相切于A 1，由(2)知，即 ①，因为与轨迹E 只有一个公共点B 1，由(2)知得，即有唯一解则△=，即， ②0>m 1≠m 0<m 41=m 2214x y +=y kx t =+2214y kx t x y ++==⎧⎪⎨⎪⎩224()4x kx t ++=222(14)8440k x ktx t +++-=2222226416(14)(1)16(41)0k t k t k t -+-=-+>22410k t -+>2241t k <+12221228144414kt x x k t x x k ⎧+=-⎪⎪+⎨-⎪=⎪+⎩22222222212121212222(44)84()()()141414k t k t t k y y kx t kx t k x x kt x x t t k k k --=++=+++=-+=+++OA OB ⊥12120x x y y +=222222224445440141414t t k t k k k k ----+==+++225440t k --=22544t k =+2241t k <+2244205k k +<+y kx t =+r =222224(1)45115k t r k k +===++2245x y +=552±=x 2214x y +=)552,552(±)552,552(±-OA OB ⊥2245x y +=OA OB ⊥41=m 2214x y +=l y kx t =+l 222x y R +=R =222(1)t R k =+l 2214y kx t x y ++==⎧⎪⎨⎪⎩224()4x kx t ++=222(14)8440k x ktx t +++-=2222226416(14)(1)16(41)0k t k t k t -+-=-+=22410k t -+=由①②得，此时A ，B 重合为B 1(x 1，y 1)点，由中，所以，， B 1(x 1，y 1)点在椭圆上，所以，所以，在直角三角形OA 1B 1中，因为当且仅当时取等号，所以，时|A 1B 1|取得最大值，最大值为1.【命题立意】:本题主要考查了直线与圆的方程和位置关系，以及直线与椭圆的位置关系，可以通过解方程组法研究有没有交点问题，有几个交点的问题.【例08】如图所示，已知圆是椭圆的内接△的内切圆，其中为椭圆的左顶点. (1)求圆的半径.(2)过点作圆的两条切线交椭圆于两点，证明：直线与圆相切．(1)解设，过圆心作于，由，即 (1) 而点在椭圆上，由(1)、 (2)式得，解得或(舍去) (2) 证明设过点与圆相切的直线方程为: (3) 则(4) 解得将(3)代入得，则异于零的解为2222223414R t R R k R ⎧=⎪⎪-⎨-⎪=⎪⎩-12221228144414kt x x k t x x k ⎧+=-⎪⎪+⎨-⎪=⎪+⎩21x x =222122441616143t R x k R --==+22211214143R y x R -=-=22211124||5OB x y R=+=-2222211112244||||||55()A B OB OA R R R R =-=--=-+2244R R+≥(1,2)R =211||541A B ≤-=(1,2)R =:G 222(2)x y r -+=22116x y +=ABC A G r (0,1)M G E F ，EF G B 02,r y +（）G GD AB ⊥D BC GD HBAD AH =06y r =+0y =B 02,r y +（）2220(2)12411616r r r y +--=-==2158120r r +-=23r =65r =-M(0,1)224(2)9x y -+=1y kx -=23=2323650k k ++=12k k ==221x y +=22(161)320k x kx ++=32kx =-设，，则则直线的斜率为：于是直线的方程为: 即则圆心到直线的距离故结论成立.【例09】已知椭圆()的两个焦点分别为，过点的直线与椭圆相交于点A ，B 两点，且.(1)求椭圆的离心率. (2)直线AB 的斜率.(3)设点C 与点A 关于坐标原点对称，直线上有一点H (m ，n )()在的外接圆上，求的值.(1)得从而得，离心率 (2)由(1)知，，所以椭圆的方程可以写为设直线AB 的方程为即由已知设则它们的坐标满足方程组消去y 整理，得依题意，而，有题设知，点B 为线段AE 的中点，所以联立三式，解得，将结果代入韦达定理中解得. (3)由(2)知，，当时，得A 由已知得111(,1)F x k x +222(,1)E x k x +121222123232,161161k k x x k k =-=-++FE 221112*********EF k x k x k k k x x k k -+===--FE 2112211323231()1614161k k y x k k +-=+++3743y x =-(2,0)FE 3722339116d -==+12222=+by a x 0>>b a )0)(0,(),0,(21>-c c F c F )0,(2c a E ||2||,//2121B F A F B F A F =B F 20≠m C AF 1∆mn||||,//2121B F A F B F A F =21||||||||1212==A F B F EF EF 2122=+-c cacc a 223c a =33==a c e 22222c c a b =-=222632c y x =+)(2ca x k y -=)3(c x k y -=),(),(2211y x B y x A ⎩⎨⎧=+-=222632)3(cy x c x k y 062718)32(222222=-+-+c c k cx k x k 3333,0)31(4822<<->-=∆k k c 222221222132627,3218k c c k x x k k x x +-=+=+2123x c x =+222222213229,3229kc c k x k c c k x ++=+-=32±=k 3,0cx x ==2-=k )2,0(c )2,0(c C -线段的垂直平分线l 的方程为直线l 与x 轴的交点是的外接圆的圆心，因此外接圆的方程为直线的方程为，于是点满足方程组由，解得，故，当时，同理可得.【例10】已知椭圆的左、右焦点分别为，离心率，右准线方程为.(1)求椭圆的标准方程.(2)过点的直线与该椭圆交于两点，且，求直线的方程.解(I )由已知得，解得 ∴ ∴ 所求椭圆的方程为. (II )由(I )得、①若直线的斜率不存在，则直线的方程为，由得设、，∴ ，与已知相矛盾. ②若直线的斜率存在，设直线直线的斜率为，则直线的方程为，设、，联立，消元得∴，∴ ，1AF ),2(2222c x c y +-=-)0,2(c C AF 1∆222)2()2(c c y c x +=+-B F 2)(2c x y -=),(n m H ⎪⎩⎪⎨⎧-==+-)(249)2(222c m n c n c m 0≠m 222,35c n c m ==522=m n 32=k 522=m n 2221(0)x y a b a b+=>>12F F 、e =1F l M N 、222F M F N +=l 2222⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩c a a c 2,1==a c 221=-=b a c 2212+=x y 1(1,0)-F 2(1,0)F l l 1=-x 22112=-⎧⎪⎨+=⎪⎩x x y 2=±y (1,)2-M (1,2--N 22(2,(2,)(4,0)422+=-+--=-=F M F N l l k l (1)=+y k x 11(,)M x y 22(,)N x y 22(1)12=+⎧⎪⎨+=⎪⎩y k x x y 2222(12)4220+++-=k x k x k 22121222422,1212--+==++k k x x x x k k 121222(2)12+=++=+ky y k x x k∴ 化简得解得 ∴ ∴ 所求直线的方程为 .【例11】在平面直角坐标系xOy 中，点P 到点F (3，0)的距离的4倍与它到直线x =2的距离的3倍之和记为d ，当P 点运动时，d 恒等于点P 的横坐标与18之和. (1)求点P 的轨迹C .(2)设过点F 的直线l 与轨迹C 相交于M ，N 两点，求线段MN 长度的最大值.解(Ⅰ)设点P 的坐标为(x ，y )，则3︳x -2︳由题设当x >2时，由①得化简得当时由①得化简得故点P 的轨迹C 是椭圆在直线x =2的右侧部分与抛物线在直线x =2的左侧部分(包括它与直线x =2的交点)所组成的曲线，参见图1(Ⅱ)如图2所示，易知直线x =2与，的交点都是A (2，)，B (2，)，直线AF ，BF 的斜率分别为=，=. 当点P 在上时，由②知. ④当点P 在上时，由③知 ⑤ 若直线l 的斜率k 存在，则直线l 的方程为(i )当k ≤，或k ≥，即k ≤-2 时，直线I 与轨迹C 的两个交点M (，)，N (，)都在C 上，此时由④知∣MF ∣= 6 -∣NF ∣= 6 -2222222121222822226(2)()1212⎛⎫+⎛⎫+=+-++=+= ⎪ ⎪++⎝⎭⎝⎭k k F M F N x x y y k k 424023170--=k k 2217140或(舍去)==-k k 1=±k l 11或=+=--y x y x 224(3)d x y =--+221(3)6,2x y x -+=-22 1.3627x y +=2x ≤22(3)3,x y x ++=+212y x =221:13627x y C +=22:12C y x =1C 2C 2626-AF k 26-BF k 261C 162PF x =-2C 3PF x =+(3)y k x =-AF k BF k 61x 1y 2x 2y 1121x 122x从而∣MN ∣= ∣MF ∣+ ∣NF ∣= (6 -)+ (6 - )=12 - ( +)121x 122x 121x 2x由得则，是这个方程的两根，所以+=*∣MN ∣=12 - (+)=12 - 因为当当且仅当时，等号成立.(2)当L 与轨迹C 的两个交点分别在上，不妨设点在上，点上，则④⑤知，设直线AF 与椭圆的另一交点为E 所以.而点A ，E 都在上，且有(1)知若直线的斜率不存在，则==3，此时综上所述，线段MN 长度的最大值为.22(3)13627y k x x y =-⎧⎪⎨+=⎪⎩2222(34)24361080k x k x k +-+-=1x 1y 1x 2x 222434k k +121x 2x 221234k k +226,6,24,k k ≤≥≥或k 2时22212121001212.134114k MN k k =-=-=++k =±,AE AN k k k k <<-<1122(,),(,)M x y N x y 12,C C M 1C 2C 1216,32MF x NF x =-=+1C 00012(,),, 2.x y x x x <<则1021166,33222MF x x EF NF x AF =-<-==+<+=MN MF NF EF AF AE =+<+=1C 26,AE k =-100100,1111AE MN =<所以ι1x 2x 12110012()9211MN x x =-+=<10011【例12】已知直线经过椭圆的左顶点A 和上顶点D ，椭圆的右顶点为，点和椭圆上位于轴上方的动点，直线，与直线分别交于两点.(1)求椭圆的方程.(2)求线段MN 的长度的最小值.(3)当线段MN 的长度最小时，在椭圆上是否存在这样的点，使得的面积为？若存在，确定点的个数，若不存在，说明理由.解方法一(I )由已知得，椭圆的左顶点为上顶点为故椭圆的方程为 (Ⅱ)直线AS 的斜率显然存在，且，故可设直线的方程为，从而由得0设则得，从而即又由得故又当且仅当，即时等号成立时，线段的长度取最小值 (Ⅲ)由(Ⅱ)可知，当取最小值时，此时的方程为要使椭圆上存在点，使得的面积等于，只须到直线的距离等于，所以在平行于且与距离等于的直线上.设直线由解得或 220x y -+=2222:1(0)x y C a b a b+=>>C B S C x ,AS BS 10:3l x =,M N C C T TSB ∆15T C (2,0),A -(0,1),2,1D a b ∴==C 2214x y +=k 0k >AS (2)y k x =+1016(,)33k M 22(2)14y k x x y =+⎧⎪⎨+=⎪⎩2222(14)16164k x k x k +++-=11(,),S x y 212164(2),14k x k --=+2122814k x k -=+12414ky k =+222284(,),1414k k S k k -++(2,0)B 1(2)4103y x k x ⎧=--⎪⎪⎨⎪=⎪⎩10313x y k ⎧=⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩101(,)33N k ∴-161||33k MN k=+16116180,||233333k k k MN k k >∴=+≥⋅=16133k k =14k =14k ∴=MN 83MN 14k =BS 644220,(,),||55x y s BS +-=∴=C T TSB ∆15T BS 24T BS BS 24l ':10l x y ++=|2|2,42t +=32t =-5t =-【例13】给定椭圆，称圆心在原点的圆是椭圆Ｃ的“准圆”.若椭圆C 的一个焦点为，其短轴上的一个端点到Ｆ. (1)求椭圆Ｃ的方程和其“准圆”方程.(2)点P 是椭圆C 的“准圆”上的一个动点，过点P 作直线，使得与椭圆C 都只有一个交点，且分别交其“准圆”于点M 、N .①当P 为“准圆”与轴正半轴的交点时，求的方程. ②求证|MN |为定值.解：(I )因为，所以 ……………2分所以椭圆的方程为，准圆的方程为. ……………4分(II )(1)因为准圆与轴正半轴的交点为P (0，2)， ……………5分设过点P (0，2)，且与椭圆有一个公共点的直线为，所以，消去y ，得到， ……………6分因为椭圆与只有一个公共点，所以，…7分解得. …8分所以方程为. ……9分 (2)①当中有一条无斜率时，不妨设无斜率，因为与椭圆只有一个公共点，则其方程为或，当方程为时，此时与准圆交于点，此时经过点(或)且与椭圆只有一个公共点的直线是(或)，即为(或)，显然直线垂直；同理可证方程为时，直线垂直. ………10分 ② 当都有斜率时，设点，其中，设经过点与椭圆只有一个公共点的直线为，则，消去得到，2222:1(0)x y C a b a b+=>>O F 12,l l 12,l l 12,l l y 12,l l 3,2==a c 1=b 2213x y +=422=+y x 422=+y x y 2+=kx y 22213y kx x y =+⎧⎪⎨+=⎪⎩0912)31(22=+++kx x k 2+=kx y 2214449(13)0k k ∆=-⨯+=1±=k 12,l l 2,2+-=+=x y x y 12,l l 1l 1l 3=x 3-=x 1l 3=x 1l )1,3(),1,3(-)1,3()1,3(-1=y 1-=y 2l 1=y 1-=y 12,l l 1l 3-=x 12,l l 12,l l ),(00y x P 42020=+y x ),(00y x P 00)(y x x t y +-=0022()1y tx y tx x y =+-⎧⎪⎨+=⎪y3))((32002=--++tx y tx x，，经过化简得到:，因为，，设的斜率分别为，因为与椭圆都只有一个公共点，所以满足上述方程，所以，即垂直.……12分综合①②知：因为经过点，又分别交其准圆于点M ，N ，且垂直，所以线段MN 为准圆的直径，所以|ＭＮ|=４. ……………13分【例14】设曲线C 1:122=+y ax (a 为正常数)与C 2:y 2=2(x +m )在x 轴上方公有一个公共点P .(1)实数m 的取值范围(用a 表示).(2)O 为原点，若C 1与x 轴的负半轴交于点A ，当0<a <2时，试求⊿OAP 的面积的最大值(用a 表示).14. 解：(1)由⎪⎪⎨⎧+==+)(212222m x y y a x 消去y 得： ①22)(a m a x a x x f -++=(1)化为方程①在x ∈(-a ，a )上有唯一解或等根．只需讨论以下三种情况：1°△=0得：21+=a m ，此时x p =-a 2，当且仅当-a <-a 2<a ，即0<a <1时适合；2°f (a )f (-a )<0，当且仅当-a <m <a ；3°f (-a )=0得m =a ，此时x p =a -2a 2，当且仅当-a <a -2a 2<a ，即0<a <1时适合． f (a )=0得m =-a ，此时x p =-a -2a 2，由于-a -2a 2<-a ，从而m ≠-a ．综上可知，当0<a <1时，21+=a m 或-a <m ≤a ；当a ≥1时，-a <m <a ．…… 10分(2)△OAP 的面积p ay S 2=∵0<a <2，故-a <m ≤a 时，0<<a，由唯一性得m a xx y03)(3)(6)31(2000022=--+-++tx y x tx y t x t 0]3)(3)[31(4)](6[2002200=--+⋅--=∆tx y t tx y t 012)3(2000220=-++-y t y x t x 42020=+y x 0)3(2)3(2000220=-++-x t y x t x 12,l l 21,t t 12,l l 21,t t 0)3(2)3(2000220=-++-x t y x t x 121-=⋅t t 12,l l 12,l l ),(00y x P 12,l l 422=+y x∴．当21+=a m 时，x p =-a 2，y p =，此时212a a S -=．下面比较与21a a -的大小：令2212a a a a a -=-，得3=a故当0<a ≤3时，≤2212a a S max-=．当23<<a 时，2212a a a a a ->- 20分【例15】一张纸上画有半径为R 的圆O 和圆内一定点A 且OA =a . 拆叠纸片使得圆周上某一点A /刚好与A 点重合，这样的每一种拆法都留下一条直线折痕，当A /取遍圆周上所有点时，求所有折痕所在直线上点的集合．为原点，OA 所在直线为x 轴建立直角坐标系，则有A (a ，0)．设折叠时，⊙O 上点A /与点A 重合，而折痕为直线MN ，则 MN 为线段AA /的中垂线．设P (x ，y )为MN 上任一点，)()sin ()cos (y a x R y R x +-=-+-α ax a R y x R 2)sin cos (2+-=+αα10分15分平方后可化为22222)2()2()2()2(a R y R x -+-≥1，即所求点的集合为椭圆圆22222)2()2()2()2(a R y R x -+-=1外(含边界)的部分． 20分【例16x y =A (1，1)x y B .点C 在抛物线上，点E 在线段AC 上，满足1λ=EC ；点F 在线段BC 上，满足2λ=FCCD 与EF18.解一：过抛物线上点A AB 的方程为的坐标为D D B ∴-),0,2(),1,0(是线段AB 的中点.……5分设、),(x x C 、11、22，则由1λ=EC 知， ;11,11120111011λλλλ++=++=x y x x ,2λ=FC 得.11,120222022λλ++-=+=x y x x ∴EF 所在直线方程为：,1111111111110120210112012202101λλλλλλλλλλ++-+++-=++-++-++-x x x x x x x y .1]3)[()]1()[(x x x x y x -++--=+--10分当20≠x 时，直线CD 的方程为：122000--=x x x x y …② 联立①、②解得020133x x x y +⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪P 点轨迹方程为：.)13(32-=x y ……15分当20=x 时，EF 方程为：CD x y ,42)344(2212λλλ-+--=-方程为：2=x ，联立解得⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎪⎨⎧==.121,21y x 也在P 点轨迹上.因C 与A 不能重合，∴.3,10≠∴≠x x ∴所求轨迹方程为).3()13(32≠-=x x y ……20分解二：由解一知，AB 的方程为),0,2(),1,0(,12D B x y --=故D 是AB 的中点. ……5分令,1,1,2211λλγ+==+===CFt CE t CP 21CD 为的中线，而,2,22)(22221=∴==+=+==⋅=∆∆∆γγγγγt t t t t t S S S CB CA t t CFP CEP CEF P ∴ABC ∆重心.……10分),,(),,(x x C y x P C 异于A P 的坐标为,3311),32(,313100000x x y x x x x =++-=≠+=++=.)13(32-=x y 故所求轨迹方程为).3()13(32≠-=x x y ……20分（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）。

解析几何难题——教师版-附解答Word版