全国高中数学联赛初赛之:解析几何部分
全国高中数学联赛竞赛大纲(修订稿)及全部定理内容
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全国高中数学联赛竞赛大纲及全部定理内容一、平面几何1、数学竞赛大纲所确定的所有内容。
补充要求:面积和面积方法。
2、几个重要定理:梅涅劳斯定理、塞瓦定理、托勒密定理、西姆松定理。
3、几个重要的极值:到三角形三顶点距离之和最小的点--费马点。
到三角形三顶点距离的平方和最小的点--重心。
三角形内到三边距离之积最大的点--重心。
4、几何不等式。
5、简单的等周问题。
了解下述定理:在周长一定的n边形的集合中,正n边形的面积最大。
在周长一定的简单闭曲线的集合中,圆的面积最大。
在面积一定的n边形的集合中,正n边形的周长最小。
在面积一定的简单闭曲线的集合中,圆的周长最小。
6、几何中的运动:反射、平移、旋转。
7、复数方法、向量方法。
平面凸集、凸包及应用。
二、代数1、在一试大纲的基础上另外要求的内容:周期函数与周期,带绝对值的函数的图像。
三倍角公式,三角形的一些简单的恒等式,三角不等式。
2、第二数学归纳法。
递归,一阶、二阶递归,特征方程法。
函数迭代,求n次迭代,简单的函数方程。
3、n个变元的平均不等式,柯西不等式,排序不等式及应用。
4、复数的指数形式,欧拉公式,棣美弗定理,单位根,单位根的应用。
5、圆排列,有重复的排列与组合,简单的组合恒等式。
6、一元n次方程(多项式)根的个数,根与系数的关系,实系数方程虚根成对定理。
7、简单的初等数论问题,除初中大纲中所包括的内容外,还应包括无穷递降法,同余,欧几里得除法,非负最小完全剩余类,高斯函数,费马小定理,欧拉函数,孙子定理,格点及其性质。
三、立体几何1、多面角,多面角的性质。
三面角、直三面角的基本性质。
2、正多面体,欧拉定理。
3、体积证法。
4、截面,会作截面、表面展开图。
四、平面解析几何1、直线的法线式,直线的极坐标方程,直线束及其应用。
2、二元一次不等式表示的区域。
3、三角形的面积公式。
4、圆锥曲线的切线和法线。
5、圆的幂和根轴。
五、其它抽屉原理。
容斤原理。
极端原理。
集合的划分。
高中数学竞赛解析几何
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高中数学联赛(预赛题锦)解析几何板块(天津卷2)2.设,B C 是定点且都不在平面π上,动点A 在平面π上且1in 2s ABC ∠=.那么,A 点的轨迹是( )(A )椭圆 (B )抛物线 (C )双曲线 (D )以上皆有可能(天津卷8)8.设M 是椭圆22143x y +=上的动点,又设点F 和点P 的坐标分别是()1,0和()3,1,则2MF MP -的最大值是__________.(天津卷15)在平面直角坐标系中,设,,A B C 是曲线1xy =上三个不同的点,且,,D E F 分别是,,BC CA AB 的中点.求证:DEF ∆的外接圆经过原点O .(河北卷6)6.圆O 的方程为221xy +=,(1,0)A ,在圆O 上取一个动点B ,设点P 满足()AP OB R λλ=∈且1AP AB ⋅=.则P 点的轨迹方程为 .(河北卷12)12. (本题满分14分)在椭圆中定义:过焦点且垂直于长轴的直线被椭圆截得的弦,叫做椭圆的通径.如图,已知椭圆22221(0)x y a b a b+=>>的左、右焦点分别为1F 、2F ,其离心率为12,通径长为3.(Ⅰ)求椭圆的方程;(Ⅱ)过1F 的直线交椭圆于A B 、两点,12I I 、分别为1212F BF F AF ∆∆、的内心,延长2BF 交椭圆于点M .(ⅰ)求四边形1221F I F I 与2AF B ∆的面积的比值p ; (ⅱ)在x 轴上是否存在定点C ,使CM CB ⋅为常数? 若存在,求出点C 的坐标;若不存在,说明理由.(山西卷2)若自椭圆中心到焦点,长轴顶点,以及到准线的距离之长可以组成一个直角三角形。
则该椭圆的离心率是(吉林卷8)8.椭圆22221x y a b +=(0)a b >>的四个顶点为A 、B 、C 、D ,若菱形ABCD 的内切圆半径等于椭圆焦距的66,则椭圆的离心率为 ______.1F M 2F 1I BxA2I y o(山东卷12)12.(本小题满分15分)已知椭圆22143x y +=的内接平行四边形的一组对边分别过椭圆的焦点12,F F ,求该平行四边形面积的最大值.(福建卷12)12.已知A 、B为抛物线C :24y x =上的两个动点,点A 在第一象限,点B 在第四象限。
高中数学竞赛专题讲座 解析几何
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高中数学竞赛专题讲座解析几何高中数学竞赛专题讲座-解析几何高中数学竞赛专题讲座——解析几何一、选择题部分x2y2??1在任意点P,使椭圆C(H为垂直底脚)的右引导线的垂直线pH为1。
(训练试题)穿过椭圆C:,将pH延伸到点Q,使| HQ |=32λ| pH |(λ≥1) .当P点在椭圆C上移动时,q点轨迹的偏心范围为a.(0,()3] 3b。
(33,]32c.[3,1)3D.(3,1)2HP?1?Pq1?解:设P(x1,Y1),q(x,y)。
由于右侧的准直方程为x=3,h点的坐标为(3,y) HQ=λPH,所以3(1??)?x?[x?3(1??)]2y2x??1所以由定比分点公式,可得:?,代入椭圆方程,得q点轨迹为??1,所以离心率?223y1?ye=3.2.223?? 1.23? [,1)。
因此,选择c.233?2(2022年的南昌)。
如果抛物线的顶点在原点,对称轴是x轴,焦点在直线3x-4y=12上,抛物线方程是(d)a.y??12x2b.y?12倍22c.y??16x2d.y?16x23.(2021年江苏)已知抛物线y?2px,o是坐标原点,f是焦点,p是抛物线上的点,使得△pof是直角三角形,那么这样的点P股(b)a.0个b.2个c、 4 d.6x2y24.(2006天津)已知一条直线l与双曲线2?2?1(b?a?0)的两支分别相交于p、q两点,o为原点,当阿博普?OQ,双曲线中心到直线L的距离d等于(a)aba.b.2222b?ab?a5.(2021全国)方程abb2?a2b2?a2c.d。
ababx2sin2?sin3?y2cos2?cos3?1表示的曲线是()a.焦点在x轴上的椭圆b.焦点在x轴上的双曲线c、聚焦于Y轴D的椭圆。
聚焦于Y轴的双曲解:?2.3.0 2? 2.3.2.cos(?2)?cos(3?),222?? sin2?sin3。
又0?2,?3??,?cos2?0,cos3?0,?cos2?cos3?0,222? 32? 3.罪??(?) 2242? 3.2.3.罪恶(?)?方程式02424表示的曲线是椭圆(sin2sin3)(cos2cos3)22sin2.2.323.0罪?0 2222? 33? 3.244? (?) 风格0.即sin2?sin3?cos2?cos3.?曲线表示焦点在y轴上的椭圆,选c。
2020_年全国高中数学联赛(A_卷)一道解析几何题的几种新解法
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2020年全国高中数学联赛(A卷)一道解析几何题的几种新解法郑建滨(福建省顺昌县第一中学ꎬ福建南平353200)摘㊀要:本文再次重温2020年全国高中数学联赛一试试题ꎬ对其中一道解析几何试题提出了几种新解法.关键词:高中数学ꎻ联赛ꎻ解析几何ꎻ解法中图分类号:G632㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1008-0333(2023)33-0042-03收稿日期:2023-08-25作者简介:郑建滨(1974.6-)ꎬ男ꎬ福建省永泰人ꎬ本科ꎬ中学高级教师ꎬ从事高中数学教学研究.㊀㊀2020年全国高中数学联赛一试试题(A卷)第11题ꎬ考的是双曲线中的等腰直角三角形面积的最小值问题.虽然已过去三年ꎬ但经典永远不会过时.最近笔者在给学生做竞赛辅导时ꎬ又重温了这道经典试题ꎬ并且在已有的解法上ꎬ又提出了自己的几种新解法.1赛题再现2020年全国高中数学联赛(A卷)一试第11题原题如下:在平面直角坐标系中ꎬ点AꎬBꎬC在双曲线xy=1上ꎬ满足ΔABC为等腰直角三角形ꎬ求әABC的面积的最小值[1].2已有解法解法1㊀不妨设等腰直角әABC的顶点A㊁B㊁C逆时针排列ꎬA为直角顶点[2]ꎬ如图1所示.设ABң=(sꎬt)ꎬ则ACң=(-tꎬs)ꎬ且әABC的面积SәABC=12|ABң|2=s2+t22.注意到A在双曲线xy=1上ꎬ设A的坐标为aꎬ1aæèçöø÷ꎬ则B的坐标为a+sꎬ1a+tæèçöø÷ꎬC的坐标为a-tꎬ1a+sæèçöø÷.由B㊁C在双曲线xy=1上ꎬ可知(a+s)1a+tæèçöø÷=(a-t)1a+sæèçöø÷=1ꎬ这等价于sa+at=-st①-ta+as=st②由①+②ꎬ得s-ta+a(t+s)=0ꎬ即a2=t-st+s③由①ˑ②ꎬ并利用③ꎬ得-s2t2=sa+atæèçöø÷-ta+asæèçöø÷=a2-1a2æèçöø÷st+s2-t2=t-st+s-t+st-sæèçöø÷ st+s2-t2=4sts2-t2 st+s2-t2=s2+t2()2s2-t2所以由基本不等式ꎬ得s2+t2()4=-s2t2s2-t2()[]224=142s2t2 2s2t2 s2-t2()2ɤ142s2t2+2s2t2+s2-t2()23[]3=s2+t2()6108④故s2+t2ȡ108=63.以下取一组满足条件的实数(sꎬtꎬa)ꎬ使得s2+t2=63(进而由sꎬtꎬa可确定一个满足条件的әABCꎬ使得SәABC=s2+t22=33öø÷[3].考虑④的取等条件ꎬ有2s2t2=s2-t2()2ꎬ即s2t2=2ʃ3.不妨要求0<s<tꎬ结合s2+t2=63ꎬ得s=3(3-1)ꎬt=3(3+1).由①知a<0ꎬ故由③得a=-t-st+sꎬ其中t=3+13-1s=3+12sꎬ从而有a=-3+1-23+1+2.综上所述ꎬәABC的面积的最小值为33.解法2㊀同解法1得到①式和②式ꎬ把a作为常数ꎬ解出s与t.由①得st+1aæèçöø÷=-atꎬ由②得s(-t+a)=taꎬ两式相除得t=a4+1aa2-1()ꎬ同理可得s=-a4+1aa2+1().从而SәABC=12|ABң|2=s2+t22=12a4+1()2a2a2-1()2+a4+1()2a2a2+1()2[]=a4+1()3a2a4-1()2.令a2=tanθ0<θ<π2æèçöø÷ꎬ则SәABC=tan2θ+1()3tanθtan2θ-1()2=2cos22θsin2θ由均值不等式ꎬ得2cos42θsin22θɤcos22θ+cos22θ+2sin22θ3æèçöø÷3=827即cos22θsin2θɤ239ꎬ当且仅当cos22θ=2sin22θ时等号成立ꎬ此时sin22θ=13ꎬ可以取a=-tanθ=-3-2.所以SәABC=12|ABң|2ȡ33.3新解探究新解法1㊀如图1所示ꎬ不妨设AꎬBꎬC的坐标分别为aꎬ1aæèçöø÷㊁bꎬ1bæèçöø÷㊁cꎬ1cæèçöø÷ꎬ且A为直角顶点.于是ACң=iABңꎬ即c-a+1c-1aæèçöø÷i=ib-a+1b-1aæèçöø÷i[]图1㊀双曲线及其等腰直角三角形化简整理得b=a2-1a+a3所以SәABC=12|ABң|2=12(a-b)2+1a-1bæèçöø÷2[]=12(a-b)21+1a2b2æèçöø÷=12a-a2-1a+a3æèçöø÷21+a2+1a2-1æèçöø÷2[]令a2+1a2=tꎬ因为aʂ1ꎬ故t>2ꎬ所以SәABC=t3(t+2)(t-2)=11t-4t3=11t1-4t2æèçöø÷再令u=1tꎬ则u1-4u2()[]2=u21-4u2()1-4u2()34=188u21-4u2()1-4u2()[]ɤ127当且仅当8u2=1-4u2ꎬ即u2=112ꎬt=23时取等号ꎬ此时a=-3-2.于是ꎬ当a=-3-2时ꎬSΔABC取最小值33.新解法2㊀如图1所示ꎬ设AꎬBꎬC的坐标分别为aꎬ1aæèçöø÷㊁bꎬ1bæèçöø÷㊁cꎬ1cæèçöø÷ꎬ且A为直角顶点.由|AB|=|AC|ꎬ知(a-b)2+1a-1bæèçöø÷2=(a-c)2+1a-1cæèçöø÷2即(c-b)(2a-b-c)=1b-1cæèçöø÷2a-1b-1cæèçöø÷约去c-bʂ0ꎬ得:2a-b-c=1bc2a-b+cbcæèçöø÷将bc=-1a2代入上式ꎬ得2a-(b+c)=-a22a+a2(b+c)[]ꎬ解得b+c=-4aa4-1.从而得到:SΔABC=14|BC|2=14(b-c)2+1b-1cæèçöø÷2[]=14(b-c)21+1b2c2æèçöø÷=a2+1a2æèçöø÷3a+1aæèçöø÷2a-1aæèçöø÷2.令a2+1a2=tꎬ则t>2ꎬSΔABC=t3(t+2)(t-2)=t3t2-4ꎬ记ft()=t3t2-4t>2().由求导运算得:当t=23时ꎬf(t)取最小值33.由a2+1a2=23ꎬ可求得a=-3-2.即当a=-3-2时ꎬSΔABC取最小值33.新解法3㊀如图1所示ꎬ不妨设A的坐标为aꎬ1aæèçöø÷ꎬ且A为直角顶点.设直线AB的参数方程是x=a+tcosθy=1a+tsinθ{ꎬ则直线AC的参数方程是x=a+tcosθ+π2æèçöø÷y=1a+tsinθ+π2æèçöø÷ìîíïïïïꎬ即x=a-tsinθy=1a+tcosθ{.分别代入xy=1ꎬ得tB=-a2sinθ+cosθasinθcosθꎬtC=a2cosθ-sinθasinθcosθ因为әABC是等腰直角三角形ꎬ|AB|=sinθ-cosθsinθ+cosθcosθ-sinθasinθcosθ=-1a(sinθ+cosθ)sinθcosθ|AB|4=16cos22θsin42θ=322cos22θsin22θsin22θȡ108当且仅当2cos22θ=sin22θ时等号成立ꎬ所以SΔABC=33.通过对联赛中经典解析几何试题的多解探究和深入研究ꎬ可以发散学生的数学思维ꎬ锻炼学生的思维品质ꎬ让学生通过解一道题ꎬ达到会解一类题的教学效果.同时ꎬ让学生体会到了不等式㊁导数㊁三角函数㊁复数㊁几何等知识和方法在解析几何最值问题中的应用.此外ꎬ通过讲解与训练ꎬ学生的数学运算㊁逻辑推理等素养得到了一定程度的提升.参考文献:[1]刘刚.2020年全国高中数学联赛解析几何解答题的探究[J].数学通讯ꎬ2021(07):57-61.[2]林国红.2020年全国高中数学联赛一试A卷第11题的探析[J].中学数学研究(华南师范大学版)ꎬ2021(17):22-25.[3]李加朝ꎬ邹峰.2020年全国高中数学联赛一试A卷压轴题的解法探究[J].数学通讯ꎬ2021(01):55-57.[责任编辑:李㊀璟]44。
1981年~2019年全国高中数学联赛试题分类汇编(8)解析几何(含答案)
![1981年~2019年全国高中数学联赛试题分类汇编(8)解析几何(含答案)](https://img.taocdn.com/s3/m/b60ff2fcf01dc281e43af081.png)
b
0 ),则 2a
4, a
a2 b2 2
3 ,可
知 a 2,b 1 , EF 2 3 ,所以 PE PF 4 ,又 PE PF 2 ,
所以 PE 2 PF 2 PE PF 2 2 PE PF 12 EF 2 ,即 EPF 为直角,进而
PEF 得面积为 1 PE PF 1。 2
AF 3 , BF 2 ,求 AB 的所有可能的值。
★解析:不妨设平面直角坐标系中椭圆
的标准方程为
x2 a2
y2 b2
1( a
b 0 ),并记
c a2 b2 .由对称性,可设 F 为 的右焦点.知 F 到椭圆 的左顶点的距离为 a c , 到椭圆 的右顶点的距离为 a c ,到上下顶点的距离均为 a , ⑴A,B 分别为左、右顶点.此时 a c 3, a c 2 ,故 AB 2a 5 ;
圆
:
x2 a2
y2 b2
1( a b 0 )的左、右顶点与上、下顶点.设 P,Q 是椭圆上且位于第一
象限的两点,满足 OQ // AP , M 是线段 AP 的中点,射线 OM 与椭圆交于点 R .
证明:线段 OQ, OR, BC 能构成一个直角三角形。
★证明:设点 P 的坐标为 x0 , y0 ,由于 OQ // AP ,则 AP OP OA ,
综上 AB 的所有可能的值为 5, 7, 17 。
2018A 4、在平面直角坐标系 xOy 中,椭圆 C
:
x2 a2
y2 b2
1( a
b 0 )的左右焦点分别是
F1, F2 , 椭 圆 C 的 弦 ST 与 UV 分 别 平 行 于 x 轴 和 y 轴 , 且 相 交 于 点 P , 已 知 线 段 PU , PS, PV , PT 的长分别为1,2,3,6 ,则 PF1F2 的面积为
高中数学联赛解析几何专题练习(详解版)
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高中数学联赛解析几何专题练习(详解版)一、单选题1.已知12F F 、分别为双曲线()222210,?0x y a b a b-=>>的左、右焦点,P 为双曲线右支上任一点。
若212PF PF 的最小值为8a ,则该双曲线的离心率e 的取值范围是( )。
A .(1, 3] B .(1,2] C .[2,3] D .[3,十∞) 2.对0b a >>,取第1象限的点(),k k k A x y ()1,2,,k n =L ,使a ,1x ,2x ,L n x ,b 成等差数列,而a ,1y ,2y ,L ,n y ,b 成等比数列.则各点1A 、2A 、L 、n A 与射线():0l y x x =>的关系为( ).A .各点均在射线l 的上方B .各点均在射线l 上C .各点均在射线l 的下方D .不能确定 3.若直线4x π=被曲线C :()()()()arcsin arccos arcsin arccos 0x a x a y a y a --+--=所截得的弦长为d ,当a 变化时d 的最小值是( ).A .4πB .3πC .2πD .π4.直线l 在平面上α,直线m 平行于平面α,并与直线l 异面.动点P 在平面上α,且到直线l 、m 的距离相等.则点P 的轨迹为( ).A .直线B .椭圆C .抛物线D .双曲线5.已知1F 、2F 为椭圆与双曲线的公共焦点,P 为它们的一个公共点,且1260F PF ∠=o .则该椭圆与双曲线的离心率之积的最小值为().A.3 B.2 C .l D6.过椭圆2212x y +=的右焦点2F 作倾斜角为45︒的弦AB .则AB 为( ). A.3 B.3 C.3 D.37.点P (0,2)关于直线210x y +-=的对称点坐标是A .(-2,0)B .(-1,0)C .(0.-1)D .62,55⎛⎫-- ⎪⎝⎭. 8.以双曲线2214x y m-=的离心率为半径、右焦点为圆心的圆与双曲线的渐近线相切.则m =( )A .32B .43C .54D .65 9.记()()()223,03x F x y x y y y ⎛⎫=-++≠ ⎪⎝⎭.则(),F x y 的最小值是( ). A .125 B .165 C .185 D .410.设1A 、2A 为椭圆()222210x y a b a b+=>>的左、右顶点.若在椭圆上存在异于点1A 、2A 的点P ,使得20PO PA ⋅=u u u v u u u u v ,其中,O 为坐标原点,则椭圆的离心率e 的取值范围是( ).A .10,2⎛⎫ ⎪⎝⎭B .⎛ ⎝⎭C .1,12⎛⎫ ⎪⎝⎭D .⎫⎪⎪⎝⎭二、填空题11.若实数x 、y 满足x -=,则x 的取值范围是______.12.在平面直角坐标系中,如果x 与y 都是整数,就称点(,)x y 为整点,下列命题中正确的是_____________(写出所有正确命题的编号)①存在这样的直线,既不与坐标轴平行又不经过任何整点②如果k 与b 都是无理数,则直线y kx b =+不经过任何整点③直线l 经过无穷多个整点,当且仅当l 经过两个不同的整点④直线y kx b =+经过无穷多个整点的充分必要条件是:k 与b 都是有理数⑤存在恰经过一个整点的直线13.抛物线22y x =的一条弦被()4,2A 平分,那么这条弦所在的直线方程是__________. 14.已知双曲线()222210,0x y a b a b-=>>的左、右焦点分别为1F 、2F ,过点1F 作圆222x y a +=的切线,与双曲线的右支交于点P ,且1245F PF o ∠=。
全国高中数学联赛分类汇编 专题 解析几何
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1、(2000一试3)已知点A 为双曲线x 2-y 2=1的左顶点,点B 和点C 在双曲线的右分支上,△ABC 是等边三角形,则△ABC 的面积是 ( ) (A)33 (B) 233 (C) 33 (D) 633、(2002一试2)若实数x, y 满足(x+5)2+(y12)2=142,则x 2+y 2的最小值为( )(A ) 2 (B) 1 (C) 3 (D) 2 【答案】B【解析】利用圆的知识结合数形结合分析解答,22x y +表示圆上的点(x,y )到原点的距离。
4、(2002一试4)直线134=+yx 椭圆191622=+y x 相交于A ,B 两点,该圆上点P ,使得⊿PAB 面积等于3,这样的点P 共有( )(A) 1个 (B) 2个 (C) 3个 (D) 4个【答案】B5、(2003一试2)设a,b∈R,ab≠0,那么直线ax-y+b=0和曲线bx2+ay2=ab的图形是()A. B. C. D.【答案】B6、(2003一试3)过抛物线y2=8(x+2)的焦点F作倾斜角为60°的直线,若此直线与抛物线交于A、B两点,弦AB的中垂线与x轴交于点P,则线段PF的长等于()(A)163(B)83(C)1633 (D) 8 3【答案】A【解析】抛物线的焦点为原点(0,0),弦AB所在直线方程为y=3x,弦的中点在y=pk=43上,即AB中点为(43,43),中垂线方程为y=-33(x-43)+43,令y=0,得点P的坐标为163.∴PF=163.选A.7、(2004一试2)已知M={(x ,y )|x 2+2y 2=3},N={(x ,y )|y=mx+b }.若对于所有的m ∈R ,均有M ∩N ≠∅,则b 的取值范围是 ( )A .[-62,62]B .(-62,62)C .(-233,233]D .[-233,233] 【答案】A【解析】点(0,b )在椭圆内或椭圆上,⇒2b 2≤3,⇒b ∈[-62,62].选A .8、(2005一试5)方程13cos 2cos 3sin 2sin 22=-+-y x 表示的曲线是( )A .焦点在x 轴上的椭圆B .焦点在x 轴上的双曲线C .焦点在y 轴上的椭圆D .焦点在y 轴上的双曲线 【答案】C9、(2007一试5)设圆O 1和圆O 2是两个定圆,动圆P 与这两个定圆都相切,则圆P 的圆心轨迹不可能是( )【答案】A【解析】设圆O 1和圆O 2的半径分别是r 1、r 2,|O 1O 2|=2c ,则一般地,圆P 的圆心轨迹是焦点为O 1、O 2,且离心率分别是212r r c +和||221r r c -的圆锥曲线(当r 1=r 2时,O 1O 2的中垂线是轨迹的一部份,当c=0时,轨迹是两个同心圆)。
高中数学竞赛与强基计划试题专题:解析几何
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高中数学竞赛与强基计划试题专题:解析几何一、单选题1.(2020·北京·高三强基计划)从圆224x y +=上的点向椭圆22:12x C y +=引切线,两个切点间的线段称为切点弦,则椭圆C 内不与任何切点弦相交的区域面积为()A .2πB .3πC .4πD .前三个答案都不对2.(2022·北京·高三校考强基计划)内接于椭圆22149x y +=的菱形周长的最大值和最小值之和是()A .B .CD .上述三个选项都不对3.(2020·湖北武汉·高三统考强基计划)已知直线1211::22l y x l y x =-=,,动点P 在椭圆22221(0)x y a b a b +=>>上,作1//PM l 交2l 于点M ,作2//PN l 交1l 于点N .若22PM PN +为定值,则()A .2ab =B .3ab =C .2a b =D .3a b=4.(2020·北京·高三强基计划)设直线3y x m =+与椭圆2212516x y +=交于A ,B 两点,O 为坐标原点,则OAB面积的最大值为()A .8B .10C .12D .前三个答案都不对5.(2022·贵州·高二统考竞赛)如图,1C ,2C 是离心率都为e 的椭圆,点A ,B 是分别是2C 的右顶点和上顶点,过A ,B 两点分别作1C 的切线1l ,2l .若直线1l ,2l 的斜率分别为1k ,2k ,则12k k 的值为()A .2eB .21e -C .21e -D .21e 6.(2020·湖北武汉·高三统考强基计划)过椭圆22149x y +=的中心作两条互相垂直的弦AC 和BD ,顺次连接,,,A B C D 得一四边形,则该四边形的面积可能为()A .10B .12C .14D .167.(2019·贵州·高三校联考竞赛)设椭圆C :()222210x y a b a b +=>>的左、右焦点分别为12,F F ,其焦距为2c .点322c N ⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭在椭圆的内部,点M 是椭圆C 上的动点,且112||MF MN F +<恒成立,则椭圆C 的离心率的取值范围是()A .⎛ ⎝⎭B .⎫⎪⎪⎝⎭C .⎫⎪⎪⎝⎭D .⎝⎭二、多选题8.(2022·贵州·高二统考竞赛)如图,M ,N 分别是Rt ABC △两直角边上的动点,P 是线段MN 的中点,则以下结论正确的是()A .当△AMN 的面积为定值时,点P 的轨迹为双曲线一支B .当|MN |为定值时,点P 的轨迹为一圆弧C .当||||AM AN +为定值时,点P 的轨迹为不含端点线段D .当△AMN 的周长为定值时,点P 的轨迹为抛物线9.(2020·北京·高三校考强基计划)已知A ,B 分别为双曲线2214x y -=的左、右顶点,P 为该曲线上不同于A ,B 的任意一点设,,∠=∠= PAB PBA PAB αβ的面积为S ,则()A .tan tan αβ⋅为定值B .tantan22αβ⋅为定值C .tan()S αβ⋅+为定值D .cot()S αβ⋅+为定值10.(2020·北京·高三校考强基计划)已知点(1,1),(1,0)A Q ,P 为椭圆22143x y +=上的动点,则||||PA PQ +的()A .最大值为4B .最大值为4C .最小值为4-D .最小值为4三、填空题11.(2022·江苏南京·高三强基计划)设F ,l 分别为双曲线()22411212x y --=的右焦点与右准线,椭圆Γ以F和l 为其对应的焦点及准线,过F 作一条平行于y =的直线,交椭圆Γ于A 、B 两点,若Γ的中心位于以AB 为直径的圆外,则椭圆离心率e 的范围为___________.12.(2018·山东·高三竞赛)若直线65280x y --=交椭圆22221x ya b+=(0a b >>,且2a 、b 为整数)于点A 、C .设()0,B b 为椭圆的上顶点,而ABC 的重心为椭圆的右焦点2F ,则椭圆的方程为______.13.(2022·新疆·高二竞赛)设z 为复数,若方程2297--=z z 表示一条圆锥曲线,则此曲线的离心率=e ___________.14.(2021·全国·高三竞赛)已知集合{}22(,)|||||,0,(,)|1,044x y A x y x y t t B x y m m ⎧⎫=+>=+≤<<⎨⎩≤⎬⎭满足B A ⊆,若P 为集合B 的边界线C 上任意一点,12F F 、为曲线C 的焦点,I 为12PF F △的内心,直线1IF 和2IF 的斜率分别为12k k 、,且1213k k ⋅=-则t 的最小值为________.15.(2021·全国·高三竞赛)已知ABCD Y 的四个顶点均在双曲线2214y x -=上,点(0,1)P 在边AB 上,且12AP PB =,则ABCD Y 的面积等于_______.四、解答题16.(2022·湖北武汉·高三统考强基计划)设F 为椭圆C :22194x y +=的左焦点,P 为椭圆C 上的一点(1)作正方形FPAB (F ,P ,A ,B 按逆时针排列)当P 沿着椭圆运动一周,求动点B 的轨迹方程.(2)设()3,2Q 为椭圆外一点,求PQ PF +的取值范围.17.(2018·全国·高三竞赛)一束直线12,,l l 的每条均过xOy 平面内的抛物线2:C y x =的焦点,()1i l i ≥与抛物线C 交于点i A 、i B .若1l 的斜率为1,()2i l i ≥的斜率为1+2014l 的解析式.18.(2018·福建·高三竞赛)已知1F 、2F 分别为椭圆()2222:10x y C a b a b +=>>的左、右焦点,点3P ⎛⎫ ⎪⎝⎭在椭圆C 上,且12F PF △的垂心为5,33H ⎛⎫- ⎪ ⎪⎝⎭.(1)求椭圆C 的方程;(2)设A 为椭圆C 的左顶点,过点2F 的直线l 交椭圆C 于D 、D 两点.记直线AD 、AE 的斜率分别为1k 、2k ,若1212k k +=-,求直线l 的方程.19.(2018·江西·高三竞赛)若椭圆221259x y +=上不同的三点()11,A x y ,94,5B ⎛⎫ ⎪⎝⎭,()22,C x y 到椭圆右焦点的距离顺次成等差数列,线段AC 的中垂线l 交x 轴于点T ,求直线BT 的方程.20.(2018·湖北·高三竞赛)已知O 为坐标原点,()1,0N ,点M 为直线=1x -上的动点,MON ∠的平分线与直线MN 交于点P ,记点P 的轨迹为曲线E .(1)求曲线E 的方程;(2)过点11,22Q ⎛⎫-- ⎪⎝⎭作斜率为k 的直线l ,若直线l 与曲线E 恰好有一个公共点,求k 的取值范围.21.(2021·全国·高三竞赛)过抛物线22y px =(p 为不等于2的质数)的焦点F ,作与x 轴不垂直的直线l 交抛物线于M 、N 两点,线段MN 的垂直平分线交MN 于P 点,交x 轴于Q 点.(1)求PQ 中点R 的轨迹L 的方程;(2)证明:L 上有无穷多个整点(横、纵坐标均为整数的点),但L 上任意整点到原点的距离均不是整数.22.(2021·全国·高三竞赛)已知椭圆22:12+=x E y 的右焦点为(c,0)F ,上顶点为M ,圆222:()(0)F x c y r r -+=>,问:椭圆E 上是否存在两点P 、Q 使得圆F 内切于三角形MPQ 若存在,求出直线PQ 的方程;若不存在,请说明理由.23.(2021·全国·高三竞赛)如图所示,()(),0P a b a b <<为抛物线2:4F y x =外一点,过P 引抛物线Γ的两条切线PA PB 、,切点分别为A 、B .在线段PA 上取两点D 、E ,使得PD AE =.若过D 、E 两点的直线12l l 、分别切抛物线Γ于M 、N 两点(异于A ).求四边形MNAB 面积的最大值.24.(2021·全国·高三竞赛)已知椭圆22122:1(0)x y C a b a b+=>>,其右焦点为F ,过F 作直线l 交椭圆1C 于A 、B 两点(l 与x 轴不重合),设线段AB 中点为D ,连结OD (O 为坐标原点),直线OD 交椭圆1C 于M 、N 两点,若A 、M 、B 、N 四点共圆,且||8||3MN OD =,求椭圆1C 的离心率.25.(2018·甘肃·高三竞赛)已知椭圆2222:1x y C a b+=过点()0,2M ,且右焦点为()2,0F .(1)求椭圆C 的方程;(2)过点F 的直线l 与椭圆C 交于,A B 两点,交y 轴于点P .若,PA mAF PB nBF ==,求证:m n +为定值;(3)在(2)的条件下,若点P 不在椭圆C 的内部,点Q 是点P 关于原点O 的对称点,试求三角形QAB 面积的最小值.26.(2018·山东·高三竞赛)已知圆22:4O x y +=与曲线:3C y x t =-,(),A m n ,(),B s p ,(),,,m n s p *∈N 为曲线C 上的两点,使得圆O 上任意一点到点A 的距离与到点B 的距离之比为定值()1k k >,求t 的值.27.(2022·福建·高二统考竞赛)已知椭圆C :()222210x y a b a b+=>>的离心率为12,1A 、2A 分别为椭圆C 的左、右顶点,1F 、2F 分别为椭圆C 的左、右焦点,B 为椭圆C 的上顶点,且11BA F ∆的外接圆半径为3.(1)求椭圆C 的方程;(2)设与x 不垂直的直线l 交椭圆C 于P 、Q 两点(P 、Q 在x 轴的两侧),记直线1A P 、2PA 、2A Q 、1QA 的斜率分别为1k 、2k 、3k 、4k .已知()142353k k k k +=+,求2F PQ ∆面积的取值范围.28.(2022·新疆·高二竞赛)如图,已知ABC 内接于抛物线2:=E x y ,且边,AB AC 所在直线分别与抛物线2:4=M y x 相切,F 为抛物线M 的焦点.求证:(1)边BC 所在直线与抛物线M 相切;(2)A ,C ,B ,F 四点共圆.(2021·全国·高三竞赛)已知(2,1)S 为椭圆22Γ:182x y+=上的点,对椭圆Γ上的任意两点P 、Q ,用如下办法定义它们的“和”P Q +:过点S 作一条平行于PQ (若点P 与Q 重合,则直线PQ 表示椭圆Γ在P 处的切线)的直线l 与椭圆Γ交于不同于S 的另一点,记作P Q +(若l 与椭圆Γ相切,则规定S 为P Q +).并规定n nP P P P=+++个.29.若点(0,P Q ,求P Q +、2P 以及100P 的坐标.30.在椭圆Γ上是否存在不同于S 的点P ,满足3P S =?若存在,求出所有满足条件的点P 的坐标;若不存在,请说明理由.高中数学竞赛与强基计划试题专题:解析几何答案一、单选题1.(2020·北京·高三强基计划)从圆224x y +=上的点向椭圆22:12x C y +=引切线,两个切点间的线段称为切点弦,则椭圆C 内不与任何切点弦相交的区域面积为()A .2πB .3πC .4πD .前三个答案都不对【答案】A【分析】算出椭圆内与切点弦不相交的点的边界的方程,从而可求区域的面积.【详解】设圆224x y +=上一点为(2cos ,2sin )P θθ,则对应切点弦所在直线l 的方程为2cos 2sin 12xy θθ⋅+⋅=即cos 2sin 1x y θθ+=,1≥,故椭圆C 内不与任何切点弦相交的区域面积即为椭圆2241x y +=围成的面积,其面积为1ππ122⨯⨯=.2.(2022·北京·高三校考强基计划)内接于椭圆22149x y +=的菱形周长的最大值和最小值之和是()A.B.CD .上述三个选项都不对【答案】D【分析】求出椭圆的极坐标方程,设内接于椭圆22149x y +=的菱形为ABCD ,()12,,,2A B πρθρθ⎛⎫+ ⎪⎝⎭,分别求出22,OA OB ,再根据222AB OA OB =+,结合三角恒等变换化简,再根据三角函数的性质求出AB 的最大值和最小值,即可得解.【详解】解:由22149x y +=,得229436x y +=,化为极坐标方程为223645cos ρθ=+,设内接于椭圆22149x y +=的菱形为ABCD ,则OA OB ⊥,设()12,,,2A B πρθρθ⎛⎫+ ⎪⎝⎭,则22123645cos OA ρθ==+,22222363645sin 45cos 2OB ρπθθ==+⎛⎫++ ⎪⎝⎭,所以2221222363645cos 45sin AB ρρθθ=+=+++2223613361325162025sin cos 36sin 24θθθ⨯⨯==+++,当2sin 20θ=时,2AB 取得最大值,即AB所以菱形的周长的最大值为当2sin 21θ=时,2AB 取得最小值,即AB 的最小值为13,所以菱形的周长的最小值为13,所以内接于椭圆22149x y +=的菱形周长的最大值和最小值之和是1313=.3.(2020·湖北武汉·高三统考强基计划)已知直线1211::22l y x l y x =-=,,动点P 在椭圆22221(0)x y a b a b +=>>上,作1//PM l 交2l 于点M ,作2//PN l 交1l 于点N .若22PM PN +为定值,则()A .2ab =B .3ab =C .2a b =D .3a b=【答案】C【分析】根据四边形OMPN 是平行四边形,得到2222PM PN OM ON +=+为定值,然后将取特殊位置(),0P a ,()0,P b 求解.,易知由四边形OMPN 是平行四边形,所以2222PM PN OM ON +=+为定值,取点(),0P a 时,由()1212y x a y x ⎧=-⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩,解得24a x a y ⎧=⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩,所以,24a a M ⎛⎫- ⎪⎝⎭,由对称性得:,24a a N ⎛⎫ ⎪⎝⎭,所以22258OM ON a +=,取点()0,P b 时,由1212y x b y x ⎧=+⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩,解得2x bb y =-⎧⎪⎨=⎪⎩,所以,2b M b ⎛⎫- ⎪⎝⎭,由对称性得:,2b N b ⎛⎫ ⎪⎝⎭,所以22252OM ON b +=,所以225582a b =,即2a b =,4.(2020·北京·高三强基计划)设直线3y x m =+与椭圆2212516x y +=交于A ,B 两点,O 为坐标原点,则OAB面积的最大值为()A .8B .10C .12D .前三个答案都不对【答案】B【分析】联立直线方程和椭圆方程后消元,利用公式可求面积的表达式,再利用基本不等式可求面积的最大值.【详解】由22312516y x m x y =+⎧⎪⎨+=⎪⎩可得22241150254000x mx m ++-=,()22222500424125400160024116000m m m ∆=-⨯-=⨯->,故m而241241AB ==,故1122ABOS AB ==△2224120210241m m+-⨯==,当且仅当m=等号成立,故OAB面积的最大值为10,5.(2022·贵州·高二统考竞赛)如图,1C,2C是离心率都为e的椭圆,点A,B是分别是2C的右顶点和上顶点,过A,B两点分别作1C的切线1l,2l.若直线1l,2l的斜率分别为1k,2k,则12k k的值为()A.2e B.21e-C.21e-D.21e【答案】C【详解】不妨设22122:1x yCa b+=,222222:x yCa bλ+=(0,1)a bλ>>>,∴,(,0)(0,)A aB bλλ,11:()l y k x aλ=-代入1C的方程得:()2222322422211120b a k x a k x a k a bλλ+-+-=,()()()23222224222111Δ240a kb a k a k a bλλ=--+-=,化简得()221221bkaλ=-.22:l y k x bλ=+代入22221x ya b+=得()22222222222220b a k x a bk x a b a bλλ+-+-=.()()()222222222222Δ240a bkb a k a b a bλλ=-+-=.化简得()222221bkaλ-=.∴422124bk ka=,∴222212221b a ck k ea a-===-,6.(2020·湖北武汉·高三统考强基计划)过椭圆22149x y+=的中心作两条互相垂直的弦AC和BD,顺次连接,,,A B C D得一四边形,则该四边形的面积可能为()A.10B.12C.14D.16【答案】B【分析】设()11,A x y,()22,B x y,设x轴正方向旋转到与向量OA 同向所转过的角为α,利用三角函数的定义表示,A B的坐标,代入椭圆方程,求得223636,OA OB关于α的函数表达式,进而得到223636OA OB关于α的函数表达式,利用三角函数恒定变形化简,然后利用三角函数的性质求得其取值范围,进而得到四边形面积的取值范围,从而做出选择.【详解】设()11,A x y ,()22,B x y ,设x 轴正方向旋转到与向量OA同向所转过的角为α,并根据题意不妨设OA 到OB 为逆时针旋转π2,则11cos ,sin .x OA y OA αα⎧=⎪⎨=⎪⎩,22cos sin ,2sin cos .2x OB OB y OB OB πααπαα⎧⎛⎫=+=- ⎪⎪⎪⎝⎭⎨⎛⎫⎪=+= ⎪⎪⎝⎭⎩22149x y +=,229436x y +=,2222369cos 4sin 5cos 4OA ααα=+=+, 22223694cos 5sin 4sin OBααα=+=+,2222236362516925cos sin 36sin 23636,44OA OBααα⎡⎤=+=+∈⎢⎥⎣⎦,∴36136,2OA OB ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,1442,1213ABCD S OA OB ⎡⎤=∈⎢⎥⎣⎦,当4πα=时取到最小值14413,当0α=时取得最大值12.只有选项B 中的12在此范围内7.(2019·贵州·高三校联考竞赛)设椭圆C :()222210x y a b a b +=>>的左、右焦点分别为12,F F ,其焦距为2c .点322c N ⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭在椭圆的内部,点M 是椭圆C上的动点,且112||MF MN F +<恒成立,则椭圆C 的离心率的取值范围是()A.⎛ ⎝⎭B.⎫⎪⎪⎝⎭C.,121⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭D.⎝⎭【答案】D【详解】由322c N ⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭在椭圆的内部,得22229142c c a b +<,即222222924b c a c a b +<,从而422441590a a c c -+>,得到4291540e e -+>,因此()()2231340e e -->.因为0<e <1,所以3e 2-4<0,故3e 2<1,得到0e <<.又由112||MF MN F +<恒成立,即22||a MN MF +-<恒成立,等价于()2max2||a MN MF +-<,亦即22a NF +<,等价于2a ,即2a e >.e <<二、多选题8.(2022·贵州·高二统考竞赛)如图,M ,N 分别是Rt ABC △两直角边上的动点,P 是线段MN 的中点,则以下结论正确的是()A .当△AMN 的面积为定值时,点P 的轨迹为双曲线一支B .当|MN |为定值时,点P 的轨迹为一圆弧C .当||||AM AN +为定值时,点P 的轨迹为不含端点线段D .当△AMN 的周长为定值时,点P 的轨迹为抛物线【答案】ABC【详解】建立如图的直角坐标设(),P x y ,则(2,0)M x ,(0,2)N y ,0x >,0y >,对于A ,当Rt △AMN 面积为定值()20k k >时,12222x y k ⋅⋅=,∴(0)x y k k ⋅=>轨迹为双曲线一支,所以A 正确.对于B ,若2(0)MN d d =>,则222222444x y d x y d +=⋅+=,(0,0)x y >>是一圆弧,所以B 正确.对于C ,当2(0)AM AN t t +=>时,222(0,0)x y t x y +=>>,即(0,0)x y t x y +=>>为空端点线段,所以C 正确.对于D ,当Rt △AMN 的周长为定值2C 时,则222x y C ++,即(0,0)x y C x y +=>>,()C x y =-+,∴22222222x y C Cx Cy xy x y +=--+++,所以2(22)2x C y Cx C -=-,2222Cx C y x C-=-轨迹为双曲线一支,所以D 错误.9.(2020·北京·高三校考强基计划)已知A ,B 分别为双曲线2214x y -=的左、右顶点,P 为该曲线上不同于A ,B 的任意一点设,,∠=∠= PAB PBA PAB αβ的面积为S ,则()A .tan tan αβ⋅为定值B .tantan22αβ⋅为定值C .tan()S αβ⋅+为定值D .cot()S αβ⋅+为定值【答案】AC【分析】利用三角换元得到P 的坐标为2,tan ,0,cos 2P πθθθ⎛⎫⎛⎫∈⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,利用斜率公式可求,αβ与θ的关系,化简后可得,αβ的关系,故可判断AB 的正误,根据面积公式可求S (用θ表示),故可判断CD 的正误.【详解】不妨设2,tan ,0,cos 2P πθθθ⎛⎫⎛⎫∈⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,则tan sin tan 22(1cos )(2)cos θθαθθ==+--,tan sin tan 22(1cos )2cos θθβθθ=-=---,1||tan 2tan 2S AB θθ=⋅⋅=,因此2114tan ,tan ,221t t S t t αβ==-=-,其中tan 2t θ=.对于选项A ,1tan tan 4αβ=-为定值.对于选项B ,由于22224tantan22tan tan 1tan tan tantan 2222αβαβαβαβ=⎛⎫-++ ⎪⎝⎭,因此若tantan22αβ为定值,则tantan 22αβ+为定值,从而tan 2α和tan 2β是确定的值,矛盾,对于选项C ,D ,有()2112122tan()115122t t t t t tαβ--+==-+⋅,因此tan()S αβ⋅+是定值,cot()S αβ⋅+不是定值.10.(2020·北京·高三校考强基计划)已知点(1,1),(1,0)A Q ,P 为椭圆22143x y +=上的动点,则||||PA PQ +的()A.最大值为4B.最大值为4C.最小值为4-D.最小值为4【答案】BD【分析】利用椭圆的定义可求||||PA PQ +的最值.【详解】注意到Q 为椭圆的右焦点,设其椭圆的左焦点为(1,0)Q '-,则()()||||||44||PA PQ PA PQ PA PQ +=+-=-''+,而||PA PQ -'的取值范围是,AQ AQ ''-⎡⎤⎣⎦,即[,因此所求最大值为4,最小值为4三、填空题11.(2022·江苏南京·高三强基计划)设F ,l 分别为双曲线()22411212x y --=的右焦点与右准线,椭圆Γ以F 和l 为其对应的焦点及准线,过F作一条平行于y =的直线,交椭圆Γ于A 、B 两点,若Γ的中心位于以AB 为直径的圆外,则椭圆离心率e 的范围为___________.【答案】⎫⎪⎪⎭【详解】由双曲线方程可知其焦准距为3,则椭圆Γ的焦准距23b c=(同侧焦点和准线),如图,设椭圆中心为O,建立平面直角坐标系,设F :()222210x y a b a b+=>>,()11,A x y ,()22,B x y ,直线AB方程:)y x c =+,联立直线AB 和椭圆Γ可得:()222222223630b a x a cx a c a b +++-=,由韦达可得:212222212226+=-+33=+3a x x b a a c x x b a ⋅⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩,由椭圆中心O 位于以AB 为直径的圆外,则有12120OA OB x x y y ⋅=+>,结合韦达定理可得:222242222422222233330333a c a b b a c a b b b a b a b a----+=>+++,所以422441030a a c c -+<,即423e 10e 40-+<,e 1<<,12.(2018·山东·高三竞赛)若直线65280x y --=交椭圆22221x ya b+=(0a b >>,且2a 、b 为整数)于点A 、C .设()0,B b 为椭圆的上顶点,而ABC 的重心为椭圆的右焦点2F ,则椭圆的方程为______.【答案】2212016x y +=【详解】设()11,A x y ,()22,C x y ,由题意ABC 的重心为椭圆的右焦点2F ,整理得213x x c +=,21y y b +=-.由()11,A x y ,()22,C x y 在直线65280x y --=上,得到212165y y x x -=-.由()11,A x y ,()22,C x y 在椭圆()222210x y a b a b +=>>上,得到2211221x y a b +=,2222221x y a b+=.两式相减并整理得()()()()2212122121635y y y y b b a x x x x c +---==⋅+-,整理得225a bc =.①本号资料全部来源于微信公#众号:数学第六感因为()11,A x y ,()22,C x y 在直线65280x y --=上,所以有1165280x y --=,2265280x y --=.将123x x c +=,12y y b +=-代入得()635560c b ⨯---=,整理得18556c b +=.②联立①②,且注意到a 、b 为整数,解得2c =,4b =,220a =.故所求的椭圆方程为2212016x y +=.13.(2022·新疆·高二竞赛)设z 为复数,若方程2297--=z z 表示一条圆锥曲线,则此曲线的离心率=e ___________.【答案】4【详解】令||,|3|,|3|=-=+=z a z b z c ,则27-=a bc .由复数的几何意义知222218+=+b c a .所以由前两式知2()32-=b c,即||-=b c ,故||3||3||6--+=<z z .因此z6的双曲线,14.(2021·全国·高三竞赛)已知集合{}22(,)|||||,0,(,)|1,044x y A x y x y t t B x y m m ⎧⎫=+>=+≤<<⎨⎩≤⎬⎭满足B A ⊆,若P 为集合B 的边界线C 上任意一点,12F F 、为曲线C 的焦点,I 为12PF F △的内心,直线1IF 和2IF 的斜率分别为12k k 、,且1213k k ⋅=-则t 的最小值为________.【详解】因为12F F 、为曲线C 的焦点,I 为12PF F △的内心,若曲线C 的方程为22221x y a b +=,则I 的轨迹方程为22221x y c bc c a +=⎛⎫ ⎪+⎝⎭,故有22121.3bc c a c k k ⎛⎫ ⎪+⎝⎭=-=-⋅可知::2:a b c =,所以3m =.设(2cos )P θθ为曲线C上一点,则有|2cos ||t θθ≥+恒成立,即t ≥15.(2021·全国·高三竞赛)已知ABCD Y 的四个顶点均在双曲线2214y x -=上,点(0,1)P 在边AB 上,且12AP PB =,则ABCD Y 的面积等于_______.【答案】4【分析】由对称性,知O 为平行四边形的中心,设()00,A x y ,得()002,32B x y --,将点A 、B 的坐标代入双曲线方程,求得A 、B 的坐标,利用等面积法知4ABCD AOB S S = △,代入即可求解.【详解】由平行四边形的对称性与双曲线的对称性,知O 为平行四边形的中心,由A 、B 、C 、D 四点在两支双曲线上各有两点,不妨设A 、D 在左支上,B 、C 在右支上,如图:考虑A 、B 关于双曲线中心的对称点,A B '',因为单支双曲线上不存在四点构成平行四边形,知,A C B D =''=,所以ABCD Y 的对称中心为O .设()00,A x y ,由12AP PB =,得()002,32B x y --.将点A 、B 的坐标代入双曲线方程得()22002020*******y x y x ⎧-=⎪⎪⎨-⎪-=⎪⎩,解得:00814x y ⎧=⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩或00814x y ⎧=-⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩所以A B x x ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩或A B x x ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩.故242||21ABCDADB AOB A B S S S OP x x ===⋅-=⨯⨯YV V.四、解答题16.(2022·湖北武汉·高三统考强基计划)设F 为椭圆C :22194x y +=的左焦点,P 为椭圆C上的一点(1)作正方形FPAB (F ,P ,A ,B 按逆时针排列)当P 沿着椭圆运动一周,求动点B 的轨迹方程.(2)设()3,2Q 为椭圆外一点,求PQ PF +的取值范围.【答案】(1)((22=149x x -+.(2)【详解】(1)如图所示,将椭圆C绕其左焦点()F 逆时针旋转90 ,得到椭圆'C,注意到在正方形FPAB 中,点B 可以看成也是由点P 绕点F 逆时针旋转90 而形成的,由于点P 在椭圆C 上运动,则点B 在椭圆'C 上运动.求B 的轨迹方程,也就是求椭圆'C 的方程.注意到椭圆'C的中心坐标为(,从而'C的方程为((22=149x x +.(2)如图所示,|||||PQ PFQF +≥当且仅当,,P F Q 三点共线,即P 运动到1P 位置时,等号成立.记椭圆C 的右焦点为)E,注意到()||||=||2||=||||6PQ PF PQ a PE PQ PE ++--+,显然有||||||=PQ PE QE -≤从而||||6PQ PF +≤+,当且仅当,,P E Q 三点共线,即P 运动到2P 位置时,等号成立.||||6PQ PF ≤+≤即PQ PF+的取值范围17.(2018·全国·高三竞赛)一束直线12,,l l 的每条均过xOy 平面内的抛物线2:C y x =的焦点,()1i l i ≥与抛物线C 交于点i A 、i B .若1l 的斜率为1,()2i l i ≥的斜率为1+2014l 的解析式.【答案】((()()201520152014201411112411y x -⎛⎫=⋅- ⎪⎝⎭-【详解】易知抛物线焦点1,04P ⎛⎫⎪⎝⎭.设()1:1,2,4i i l y k x i ⎛⎫=-= ⎪⎝⎭ ,并与2y x =联立知点i A 、i B 的横坐标i A x 、i B x 满足关于x 的方程()2222120216i i i k k x k x -++=且i i A B x x ≠.则i ii i A B A B x =-=221i i k k +=.从而,当2i≥时,有1111i i k k -==+.记{}n F 满足121F F ==及递推关系21n n n F F F ++=+则{}n F 为斐波那契数列其通项公式为n nn F ⎡⎤⎛⎥=- ⎥⎝⎭⎝⎭⎦.下面证明:1i i iF k F +=对一切正整数i 成立.由2111F k F ==,知i=1时结论成立.设i=t 时结论成立.则121111111t t t t t t t t t F F F F k k F F F +++++++=+=+==即i=t+1时结论也成立.由数学归纳法知1i i iF k F +=对一切正整数i 成立.特别地,201520142014F k F =.从而,2014l的解析式为((()()201520152014201411112411y x +-⎛⎫=⋅- ⎪⎝⎭-.【注】本题亦可用不动点方法求数列{}i k 的通项.18.(2018·福建·高三竞赛)已知1F 、2F 分别为椭圆()2222:10x y C a b a b +=>>的左、右焦点,点3P ⎛⎫ ⎪⎝⎭在椭圆C 上,且12F PF △的垂心为5,33H ⎛⎫- ⎪ ⎪⎝⎭.(1)求椭圆C 的方程;(2)设A 为椭圆C 的左顶点,过点2F 的直线l 交椭圆C 于D 、D 两点.记直线AD 、AE 的斜率分别为1k 、2k ,若1212k k +=-,求直线l 的方程.【答案】(1)22143x y +=(2)()21y x =-【详解】设()1,0F c -,()2,0F c .由12F PF的垂心为53H ⎫-⎪⎪⎝⎭,得12F H PF ⊥.所以12531F H PF k k -⋅==-,224593c -=,解得21c =.由点P ⎫⎪⎪⎝⎭在椭圆C 上,得2224119a b +=.结合2221a b c -==,解得24a =,23b =.所以椭圆C 的方程为22143x y +=.(2)由(1)知()2,0A -,()21,0F .若l 的斜率不存在,则由对称性,知120k k +=,不符合要求.若l 的存在,设为k ,则l 的方程为()1y k x =-.由()221143y k x x y ⎧=-⎪⎨+=⎪⎩,得()22224384120k x k x k +-+-=.①设()11,D x y ,()22,E x y ,则2122843k x x k +=+,212241243k x x k -=+.所以()()1212121212112222k x k x y y k k x x x x --+=+=+++++()()()12121234331122222x x k k x x x x ⎡⎤++⎛⎫=-+-=⋅-⎢⎥⎪++++⎢⎥⎝⎭⎣⎦()()221222121222834344322412824244343k x x k k k k k x x x x k k ⎡⎤⎛⎫+⎢⎥ ⎪⎡⎤+++⎝⎭⎢⎥=⋅-=⋅-⎢⎥⎢⎥-+++⎢⎥⎣⎦+⨯+⎢⎥++⎣⎦()222222238161221122412161612k k k k k k k k k k ⎡⎤++⎛⎫+⎢⎥=⋅-=⋅-=- ⎪-+++⎢⎥⎝⎭⎣⎦.又1212k k +=-,因此2k =,直线l 的方程为()21y x =-.19.(2018·江西·高三竞赛)若椭圆221259x y +=上不同的三点()11,A x y ,94,5B ⎛⎫ ⎪⎝⎭,()22,C x y 到椭圆右焦点的距离顺次成等差数列,线段AC 的中垂线l 交x 轴于点T ,求直线BT 的方程.【答案】252064x y -=【详解】用a 、b 、c 分别表示椭圆的半长轴、半短轴及半焦距之长度,则5a =,3b =,4c =,右焦点为()4,0F ,且准线方程为2a x c=,由21AFca a x c=-,22CF c a a x c=-,得1455AF x =-,2455CF x =-,根据等差性质,2AF CF BF +=,而95BF =,即12441855555x x ⎛⎫⎛⎫-+-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,所以128x x +=.①设线段AC 的中点为D ,则其坐标为124,2y y D +⎛⎫ ⎪⎝⎭,又设点T 的坐标为()0,0T x ,则AC 的中垂线DT 的方程为()12121242y y x xy x y y +--=---.因()0,0T x 在此直线上,故有()1212012042y y x xx y y +--=---,即()221201242y y x x x --=-.②又根据A 、B 在椭圆上,得()221192525y x =-,()222292525y x =-,所以()()22121212925y y x x x x -=-+-,据①,即有()22121236225y y x x -=--.③再据②③得06425x =,即点T 的坐标为64,025T ⎛⎫⎪⎝⎭,于是直线BT 的方程为252064x y -=.20.(2018·湖北·高三竞赛)已知O 为坐标原点,()1,0N ,点M 为直线=1x -上的动点,MON ∠的平分线与直线MN 交于点P ,记点P 的轨迹为曲线E .(1)求曲线E 的方程;(2)过点11,22Q ⎛⎫-- ⎪⎝⎭作斜率为k 的直线l ,若直线l 与曲线E 恰好有一个公共点,求k 的取值范围.【答案】(1)()201y x x =≤<(2)11,132⎧⎫+⎪⎪⎛⎤-⎨⎬⎥⎝⎦⎪⎪⎩⎭ 【详解】(1).设()(),,1,P x y M t -,易知01x ≤<.因为OP 平分MON ∠,所以OM MP PN ON==,所以)11,x x +-①)0y t y -=-.②由①②可得21y t x =-,代入①得到11x x +=-E 的方程为()201y x x =≤<.(2).记()()1,1,1,1A B -,则11,3QA QB k k ==-.直线l 的方程为1122y k x ⎛⎫+=+ ⎪⎝⎭,与抛物线方程2y x =联立,消去x 得()21102ky y k -+-=当直线l 与抛物线2y x =相切于点T 时,()1210k k ∆=--=,解得1,2k =当1k k ==T y =T 在曲线E 上;当212k k ==时,T y =,切点T 不在曲线E 上.若直线l 与曲线E 恰好有一个公共点,则有QB QA k k k <≤或k =,故所求k的取值范围为1,13⎛⎤-⋃ ⎥⎝⎦⎪⎪⎩⎭.21.(2021·全国·高三竞赛)过抛物线22y px =(p 为不等于2的质数)的焦点F ,作与x 轴不垂直的直线l 交抛物线于M 、N 两点,线段MN 的垂直平分线交MN 于P 点,交x 轴于Q 点.(1)求PQ 中点R 的轨迹L 的方程;(2)证明:L 上有无穷多个整点(横、纵坐标均为整数的点),但L 上任意整点到原点的距离均不是整数.【答案】(1)24()(0)y p x p y =-≠;(2)证明见解析.【详解】(1)抛物线22y px =的焦点为(,0)2p ,设l 的直线方程为()(0)2p y k x k =-≠.由得222y pxp y k x ⎧=⎪⎨⎛⎫=- ⎪⎪⎝⎭⎩得222221(2)04k x pk p x p k -++=.设M 、N 的横坐标分别为12x x 、,由21222pk p x x k ++=,得22122222,()2222P Px x pk p pk p p px y k k k k+++===-=,而PQ l ⊥,故PQ 的斜率为1k -,PQ 的方程为2212()2p pk py x k k k +-=--.代入0Q y =得222223222Q pk p pk px p k k ++=+=.设动点R 的坐标为(),x y ,则:21()21()22p Q P Qp x x x p k p y y y k ⎧=+=+⎪⎪⎨⎪=+=⎪⎩,因此222()4(0)p p x p y y k-==≠,故PQ 中点R 的轨迹L 的方程为24()(0)y p x p y =-≠.(2)显然对任意非零整数t ,点2((41),)p t pt +都是L 上的整点,故L 上有无穷多个整点.反设L 上有一个整点(),x y 到原点的距离为整数()0m m ≥,不妨设0,0x y >>,则:22224()x y m y p x p ⎧+=⎨=-⎩①②,因为p 是奇质数,于是|p y ,从②可推出|p x ,再由①可推出|p m .令111,,x px y py m pm ===,则有22211121141x y m y x ⎧+=⎨=-⎩③④,由③,④得2211114x x m -+=,于是2211(81)(8)17x m +-=,即()()111181881817x m x m +++-=,于是111181817,8181x m x m ++=+-=,得111x m ==,故10y =,有10y py ==,但L 上的点满足0y ≠,矛盾!因此,L 上任意点到原点的距离不为整数.22.(2021·全国·高三竞赛)已知椭圆22:12+=x E y 的右焦点为(c,0)F ,上顶点为M ,圆222:()(0)F x c y r r -+=>,问:椭圆E 上是否存在两点P 、Q 使得圆F 内切于三角形MPQ 若存在,求出直线PQ的方程;若不存在,请说明理由.【答案】存在,PQ的方程为(260x y +-+-=.【详解】假设这样的P 、Q 存在,且设()()1122,,,P x y Q x y ,由题意知(0,1),(1,0)M F ,所以直线()111:10MP y x x y x --+=.因为该直线与圆F 相切,则d r =r =,两边平方化简得()()2222111111x y r x y ⎡⎤+-=+-⎣⎦,整理得()()()()22221111111210r x ryx y -+--+-=.因为()221121x y =-,消去1x 得()()()()()2222111112111210r y r yx y -⋅-+--+-=.因为11y ≠,两边同时除以11y -,得()()()()221111211120r y r y x -⋅++---=,整理得()()221121310x ryr -+-+-=,即点P 在直线()()2221310x r y r -+-+-=上.同理,点Q 也在直线()()2221310x r y r -+-+-=上,因此直线PQ 的方程为()()2221310x r y r -+-+-=.又因为直线PQ 圆Fr=,解得r =因此直线PQ 存在且直线PQ的方程为(260x y +-+-=.23.(2021·全国·高三竞赛)如图所示,()(),0P a b a b <<为抛物线2:4F y x =外一点,过P 引抛物线Γ的两条切线PA PB 、,切点分别为A 、B .在线段PA 上取两点D 、E ,使得PD AE =.若过D 、E 两点的直线12l l 、分别切抛物线Γ于M 、N 两点(异于A ).求四边形MNAB 面积的最大值.【详解】设()()()()11220000,,,,,,,A x y B x y M x y N x y '',则直线AP 的方程为()112y y x x =+,直线BP 的方程为()222y y x x =+,故有121242y y a y y b ⎧=⎪⎪⎨+⎪=⎪⎩,同理可得1010,22E D y y y yy y '++==,又因为PD AE =,所以1E D y y b y +=+,即002y y b +'=,故12121200424AB MN y y k k x x y y b y y '-=====-++,因此//AB MN .直线AB 的方程为22by x a =+,直线MN 的方程为0000004y y y x y y y y '''=+++,即0022y y by x '=+,故两平行线间的距离d ',||AB ===||MN =所以00|4|1(||||))24MNABy y a S d AB MN '-=⋅+=⋅,其中0204a y y b ≤'≤,可令22004,b a A b y y X '-=-=,则:1(4MNAB S A X =-218=+3183⎛≤ ⎝⎭当22001(4)9b y y b a '-=-时取到最大值.24.(2021·全国·高三竞赛)已知椭圆22122:1(0)x y C a b a b+=>>,其右焦点为F ,过F 作直线l 交椭圆1C 于A 、B 两点(l 与x 轴不重合),设线段AB 中点为D ,连结OD (O 为坐标原点),直线OD 交椭圆1C 于M 、N 两点,若A 、M 、B 、N 四点共圆,且||8||3MN OD =,求椭圆1C 的离心率.【分析】先将椭圆与直线联立,结合韦达定理表示出D 坐标,再结合直线OD 交椭圆1C 于M 、N 两点,若A 、M 、B 、N 四点共圆,且||8||3MN OD =,求出2,3M ⎛ ⎝⎭再代入椭圆求出a ,进而求出离心率.【详解】不妨设椭圆1C 的半焦距1c =,则221b a =-,椭圆右焦点为(1,0)F .设:1l x ky =+,将1x ky =+,代入22221x ya b+=消去x 化简整理得()()()222222222110a k k a y a ky a -++---=.显然,方程判别式Δ0>,设()(),,,A A B B A x y B x y .由韦达定理知()2222221A B a k y y a k k a-+=--+,从而()()22222222222211122222A B D A B a k x x ax ky ky a k k a a k k a ⎛⎫-+==++=-+= ⎪ ⎪-+-+⎝⎭,()2222211D D a k x y k a k k a--==--+,于是()22222222221,a k a D a k k a a k k a ⎛⎫-- ⎪ ⎪-+-+⎝⎭.所以直线OD 的方程为()221a x y a k =--.设圆AMBN 的方程为222:0C x y Dx Ey F ++++=,直线l 直线MN 的方程为()232:(1)01a C x ky x y a k ⎛⎫--+= ⎪ ⎪-⎝⎭,由于3C 经过12C C 、的交点,且123C C C 、、均为二次曲线,则存在常数12λλ、,使得()()2222212222(1)11a x y x ky x y x y Dx Ey Fa b a k λλ⎛⎫⎛⎫--+=+-+++++ ⎪ ⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭,比较方程两边xy 系数知()2201a k a k -+=-,即2221a k a =-,由对称性不妨设k =.代入点D 的坐标得1,22D a ⎛- ⎪ ⎪⎝⎭,又||8||3MN OD =,得点2,3M ⎛ ⎝⎭,而M 在1C上,故22222311a a ⎛⎛⎫ ⎪ ⎝⎭⎝⎭+=-,解得a =于是1C的离心率为3c e a ==.25.(2018·甘肃·高三竞赛)已知椭圆2222:1x y C a b+=过点()0,2M ,且右焦点为()2,0F .(1)求椭圆C 的方程;(2)过点F 的直线l 与椭圆C 交于,A B 两点,交y 轴于点P .若,PA mAF PB nBF ==,求证:m n +为定值;(3)在(2)的条件下,若点P 不在椭圆C 的内部,点Q 是点P 关于原点O 的对称点,试求三角形QAB 面积的最小值.【详解】(1)由题意b=2,c=2,所以28a =,椭圆C 的方程为22184x y +=.(2)设A 、B 、P 的坐标分别为()()()1122,,,,0,x y x y t .由PA mAF = 知121m x m =+,11ty m=+.又点A 在椭圆C 上,则22211184m t m m ⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪++⎝⎭⎝⎭+=,整理得222840m m t +-+=.由PB nBF =,同理得到222840n n t +-+=.由于A 、B 不重合,即m n ≠,故m 、n 是二次方程222840x x t +-+=的两根,所以m+n=-4,为定值.(3)依题意,直线l 的方程为12x yt+=,即()22t y x =--,与椭圆C 的方程联立,消去y 并整理,得()2222244160t xt x t +-+-=,()()42221642416321280t t tt ∆=-+-=+>,所以221212224416,22t t x x x x t t -+=⋅=++,而1212122QAB S t x x t x x ∆=⋅⋅-=⋅-()()22222121212=4QAB S t x x t x x x x ∆⎡⎤=-+-⎣⎦()42222216166422t t tt t ⎡⎤-⎢⎥=-⎢⎥++⎣⎦()2222321282t t t +=⋅+.()2243212t ⎡⎤⎢⎥=-⎢⎥+⎣⎦由已知,点P 不在椭圆C 的内部,得2t ,即24t ,所以2QAB S ∆的最小值为82563299⨯=,故三角形QAB 面积的最小值为163.26.(2018·山东·高三竞赛)已知圆22:4O x y +=与曲线:3C y x t =-,(),A m n ,(),B s p ,(),,,m n s p *∈N 为曲线C 上的两点,使得圆O 上任意一点到点A 的距离与到点B 的距离之比为定值()1k k >,求t 的值.【答案】43t =【详解】设(),P x y 为圆O 上任意一点,则由题意知PA k PB=.即222PA k PB =,于是()()()()22222x m y n k x s y p ⎡⎤-+-=-+-⎣⎦,整理得()()()()22222222222222111k s m kp nmn k s p x y x y k k k --+-++--=---.因此点P 的轨迹是一个圆.因为(),P x y 为圆上任意一点,所以此圆与圆22:4O x y +=必为同一个圆,于是有()22201k s m k --=-,()22201k p nk --=-,()()22222241mn k s p k +-+=-,整理得20k s m -=,20k p n -=,所以()()()()()22222424222222222411m n k s p k sk p k s p ks p k k +-++-+==+=--.因为s ,*p N ∈,所以21s ≥,21p ≥,从而22242k s p =≤+.又因为1k >,所以1s p ==,22k =,2m n ==.因此将()2,2A ,()1,1B ,代入3y x t =-,得43t =.27.(2022·福建·高二统考竞赛)已知椭圆C :()222210x y a b a b+=>>的离心率为12,1A 、2A 分别为椭圆C 的左、右顶点,1F 、2F 分别为椭圆C 的左、右焦点,B 为椭圆C 的上顶点,且11BA F ∆的外接圆半径为3.(1)求椭圆C 的方程;(2)设与x 不垂直的直线l 交椭圆C 于P 、Q 两点(P 、Q 在x 轴的两侧),记直线1A P 、2PA 、2A Q 、1QA 的斜率分别为1k 、2k 、3k 、4k .已知()142353k k k k +=+,求2F PQ ∆面积的取值范围.【答案】(1)2211612x y +=(2)0,2⎛ ⎝⎭【详解】(1)由椭圆C 的离心率为12,知12c a =,于是112BF a c OF ===,所以1=30F BO ∠︒,1=60BFO ∠︒,11=120BF A ∠︒,又AB ===,且11BA F ∆所以11==2sin sin1203AB BF A ∠⨯︒,解得=2c ,因此,=4a,b =所以,椭圆C 的方程为2211612x y +=.(2)如图,易知直线l 斜率不为0,设l 方程为x ty m =+,由22=++=11612x ty m x y ⎧⎪⎨⎪⎩,得()2223463480t y mty m +++-=,设()11,P x y ,()22,Q x y ,则122634mt y y t -+=+,212234834m y y t -=+,由(1)知,()14,0A -,()24,0A ,所以122211111222111134441643PA PA y y y y k k k k x x x y ⋅=⋅=⋅===-+---,同理,123434OA QA k k k k ⋅=⋅=-,因为()142353k k k k +=+,所以()2323335443k k k k --=+,()2323233543k k k k k k +-⋅=+,由l 与x 不垂直可得230k k +≠,所以23920k k =-,即22920PA QA k k ⋅=-,所以121294420y y x x ⋅=---,()()1212209440y y ty m ty m ++-+-=,于是()()()()22121292094940t y y t m y y m ++-++-=,()()()222223486920949403434m mt t t m m t t --+⋅+-⋅+-=++,整理得2340m m --=,解得1m =-或=4m ,因为P 、Q 在x 轴的两侧,所以2122348034m y y t -=<+,44m -<<,又1m =-时,直线l 与椭圆C 有两个不同的交点,因此1m =-,直线l 恒过点()1,0D -,。
近十年全国高中数学联赛试题一试(解析几何)
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2
AE BF 1 ;点 F 在线段 BC 上,满足 2 ,且 EC FC
1 2 1 ,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.
解 一 : 过 抛 物 线 上 点 A 的 切 线 斜 率 为 : y 2 x | x1 2, 切 线 AB 的 方 程 为
2
)
16 3
(B)
8 3
(C)
16 3 3
易知直线 AB 的方程为 y 3x ,因此 A,B 两点的横坐标满足方程 3x 8x 16 0 ,从而弦 AB 中点的横坐标为 x 0
4 4 ,纵坐标 y 0 ,进而求得中垂线方程之后,令 y=0,得点 P 的横坐 3 3
标即 PF=
立,得 x 2 2 x b x1, 2 1 b 1. 令正方形边长为 a, 则 a 2 ( x1 x2 ) 2 ( y1 y2 ) 2 5( x1 x2 ) 2 20(b 1). ① 在 y 2 x 17 上任取一点(6,,5) ,它到直线 y 2 x b 的距离为 a, a ①、②联立解得 b1 3, b2 63. a 80, 或 a 1280 . amin 80.
十年全国高中数学联赛试题一试
解析几何圆锥曲线部分 一、选择题 2 2 2000、已知点 A 为双曲线 x y =1 的左顶点,点 B 和点 C 在双曲线的右分支上,△ABC 是等边 三角形,则△ABC 的面积是 【答】 ( ) (A)Biblioteka 3 3(B)3 3 2
(C) 3 3
(D) 6 3
答案: C 。 解析: 如图所示, 设 BD=t, 则 OD= 3 t-1, 从而 B ( 3 t-1, t) 满足方程 x 2 y 2 1 , 可以得到 t= 3 ,所以等边三角形,Δ ABC 的面积是 3 3 .
2022年全国高中数学联赛几何专题(平面几何解析几何)
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2022年全国高中数学联赛几何专题(平面几何解析几何)数学竞赛中的平面几何一、引言1.国际数学竞赛中出现的几何问题,包括平面几何与立体几何,但以平面几何为主体.国际数学竞赛中的平面几何题数量较多、难度适中、方法多样(综合几何法、代数计算法、几何变换法等),从内容上看可以分成三个层次:第一层次,中学几何问题.这是与中学教材结合比较紧密的常规几何题,虽然也有轨迹与作图,但主要是以全等法、相似法为基础的证明题,重点是与圆有关的命题,因为圆的命题知识容量大、变化余地大、综合性也强,是编拟竞赛试题的优质素材.第二层次,中学几何的拓展.第三层次,组合几何——几何与组合的交叉.这是用组合数学的成果来解决几何学中的问题,主要研究几何图形的拓扑性质和有限制条件的欧几里得性质.所涉及的类型包括计数、分类、构造、覆盖、递推关系以及相邻、相交、包含等拓扑性质.这类问题在第六届IMO(1964)就出现了,但近30年,无论内容、形式和难度都上了新的台阶,成为一类极有竞赛味、也极具挑战性的新颖题目.组合几何的异军突起是数学竞赛的三大热点之一.2.在中国的数学竞赛大纲中,对平面几何内容除了教材内容外有如下的补充.初中竞赛大纲:四种命题及其关系;三角形的不等关系;同一个三角形中的边角不等关系,不同三角形中的边角不等关系;面积及等积变换;三角形的心(内心、外心、垂心、重心)及其性质.高中竞赛大纲:几个重要定理:梅涅劳斯定理、塞瓦定理、托勒密定理、西姆松定理;三角形中的几个特殊点:旁心、费马点,欧拉线;几何不等式;几何极值问题;几何中的变换:对称、平移、旋转;圆的幂和根轴;面积方法,复数方法,向量方法,解析几何方法.二、基本内容全等三角形的判别与性质,相似三角形的判别与性质,等腰三角形的判别与性质,“三线八角”基本图形,中位线定理,平行线截割定理,圆中角(圆心角、圆周角、弦切角)定理等大家都已经非常熟悉,此外,竞赛中还经常用到以下基本内容.定义1点集的直径是指两个端点都属于这个集合且长度达到最大值的线段(一个点集可能有多条直径,也可能没有直径).定义2如果对点集A中的任意两点,以这两点为端点的线段包含在A 里,则集合A称为是凸的.定义3设M1,M2,,Mn是多边形,如果MM1M2Mn并且当ij时,Mi与Mj 没有公共的内点,则称多边形M剖分为多边形M1,M2,,Mn.定义4如果凸边形N的所有顶点都在凸多边形M的边上,则称多边形N内接于多边性M.定理1两点之间直线距离最短.推论三角形的两边之和大于第三边,两边之差小于第三边.定理2三角形的内角之等于180.凸n边形(n3)的n个内角和等于(n2)外角和为180180;(每一个顶点处只计算一个外角).702022年全国高中数学联赛集训暨2022年中国数学奥林匹克赛前训练材料--内部使用证明如图1,过C作CE//AB,则有ECAA,(两直线平行,内错角相等)得ABCACB(结合律)ECBB(等量代换)180.(两直线平行,同旁内角互补图1推论三角形的一个外角等于两个不相邻内角之和.定理3三角形中大边对大角、小边对小角.证明(1)如图2,在ABC中,已知ABAC,可在AB上截取ADAC,则在等腰ACD中有12.(等腰三角形的性质定理)又在BCD中,2B,(外角定理)更有C12B.(传递性)说明由上面的证明知ABACBC,ABACBC,ABACBC,这样的分断式命题,其逆命题必定成立.证明如下:图2(2)反之,在ABC中,若CB,这时AB,AC有且只有三种关系ABAC,ABAC,ABAC.若ABAC,由上证得CB,与已知CB矛盾.若ABAC,由等腰三角形性质定理得CB,与已知CB矛盾.所以ABAC.定理4在ABC与A1B1C1中,若ABA1B1,ACAC11,则AA1BCB1C1.定理5凸四边形ABCD内接于圆的充分必要条件是:ABCCDA180(或BADDCB180).证明当四边形ABCD内接于圆时,由圆周角定理有ABCCDA1111ADCABCADCABC180.2222同理可证BADDCB180.反之,当ABCCDA180时,首先过不共线的三点A,B,C作O,若点D不在O上,则有两种可能:(1)D在O的外部(如图3(1)).记AD与O相交于S,连CS,在CDS中有ASCCDA.又由上证,有ABCASC180,得180ABCCDAABCASC180,矛盾.712022年全国高中数学联赛集训暨2022年中国数学奥林匹克赛前训练材料--内部使用图3(2)D在O的内部(如图3(2)).记AD的延长线与O相交于S,连CS,在CDS中有ASCCDA.又由上证,有ABCASC180,得180ABCCDAABCASC180,矛盾.定理6凸四边形ABCD外切于圆的充分必要条件是ABCDBCAD.证明当凸四边形ABCD外切于圆时,设各边的切点分别为P,Q,R,S (如图4),根据圆外一点到圆的两切线长相等,有APAS,PBBQ,CRQC,DRDS.相加APPBCRDRASBQQCDS,得ABCDBCAD.图4反之,若ABCDBCAD,我们引B,C的平分线,因为BC360,所以,两条角平分线必定相交于四边形内部一点,记为N,则N到三边AB,BC,CD的距离相等,可以以N为圆心作N与AB,BC,CD同时相切,这时AD与N的关系有且只有三种可能:相离、相切、相交.(1)若AD与N相离(如图5(1)).过A作切线与CD相交于D,在ADD中,有//DDADAD.①//但由上证,有ABCDBCAD,又由已知,有ABCDBCAD相减得CDCDADAD,////DD/ADAD/,与①矛盾.图5722022年全国高中数学联赛集训暨2022年中国数学奥林匹克赛前训练材料--内部使用(2)若AD与N相交(如图5(2)).过A作切线与CD的延长线相交于D,在ADD中,有①//DDADAD.//但由上证,有ABCDBCAD,//又由已知,有ABCDBCAD相减得CDCDADAD,//即DDADAD,与①矛盾.综上得AD与N的相切,即凸四边形ABCD外切于圆.定理7(相交弦定理)圆内的两条相交弦,被交点分成的两条线段长的积相等.定理8(切割线定理)从圆外一点引圆的切线和割线,切线长是这点到割线与圆交点的两条线段长的比例中项.定义5从一点A作O的割线交O于B,C,则点A到两交点B,C的线段长度之积ABAC称为点A对O的羃.对于两个已知圆有等羃的点的轨迹,称为两圆的根轴(或等羃轴).定理9若两圆相交,其根轴在两圆公共弦所在的直线上;若两圆相切,其根轴在过两圆切点的公切线上;若两圆相离,则两圆的四条公切线的中点在根轴上.定理10(三角形面积公式)在ABC中,记a,b,c为三边长,p//1(abc)为半周长,R是2外接圆半径,r为内切圆半径,ha是边BC上的高,ra是与边BC及AB,AC的延长线相切的旁切圆的半径,则ABC的面积S为:(1)S111ahabhbchc;222111(2)SabinCacinBbcinA;222(3)Sp(pa)(pb)(pc);(4)Sabc2R2inAinBinC;4R(5)Srp;1ra(bca);21(7)SR2(in2Ain2Bin2C).2定理11在RtABC中,有(6)S(1)abc,(勾股定理的逆定理也成立)(2)r2221c(abc),R.22732022年全国高中数学联赛集训暨2022年中国数学奥林匹克赛前训练材料--内部使用定理12(角平分线定理)设AD是ABC中A的平分线,则.ABBD.ACDC此定理有10多种证法,下面是有辅助线与无辅助线的两种代表性证法.证明1(相似法)如图6,延长BA到E,使AEAC,连CE,则BAD1A(已知)21AECACE(外角定理)2AEC,(等腰三角形的两个底角相等)有AD//CE,BDABAB得.(平行线截割定理)图6DCAEAC11ABADinABCSABD2AB2证明2(面积法).DCSACD1ACADin1AAC22定理13(正弦定理、余弦定理)在ABC中,有(1)abcoBccoC,bacoAccoC,cacoAbcoB.abC2R;(2)inAinBinC222(3)abc2bccoA,b2a2c22accoB,c2a2b22abcoC.(4)inAinBinC2inBinCcoA.222abC2R;inAinBinC证明1(1)当ABC为直角三角形时,命题显然成立.(2)当ABC为锐角三角形时,如图7(1),作ABC外接圆O,则圆心O在ABC的内部,(2)连BO交O于D,连结DC.因为BD是O的直径,所以BCD90,在直角BCD中有aabc2R,但AD,故得2R.同理可证2R,2R.inDinAinBinCabC2R.得inAinBinC(1)(2)图7(3)当ABC为钝角三角形时,记A为钝角,则圆心O在ABC的外部,过A作直径,仿上证74。
近十年全国高中数学联赛试题一试(解析几何)-推荐下载
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【答】( )
(D) 6 3
D.4 个
12|cosθ + sinθ-1|
5
,
题设方程可化为 y ax b 和 x 2 y 2 1,观察图形可知; ab
2003.3 过抛物线 y2 8x 2的焦点 F 作倾斜角为 60 的直线. 若此直线与抛物线交于
A,B 两点,弦 AB 的中垂线与 x 轴交于 P 点,则线段 PF 的长等于
2 3 0,sin 2 3 0, 2 3 3 , 3 2 3 .
2
2
sin( 2 3 ) 0, ()式 0.
2
4
2
2
即 sin 2 sin 3 cos 2 cos 3.曲线表示焦点在 y 轴上的椭圆,选 C。
M N , 则 b 的取值范围是
6 ,
6
6 ,
6
A.[ 2 2 ] B。( 2 2 )C。( 3 3 ) D。[ 3 3 ]
解: M N 相当于点(0,b)在椭圆 x2 2 y2 3 上或它的内部
2b2 1, 6 b 6
3
x2
2005. 方程
2
3 0, cos
2
44
2 cos
3 0, 方程表
24
2
r1=r2 时,O1O2 的中垂线是轨迹的
4
cos ABF
则∠ABF=90°.
x2 2003.设 F1, F2 是椭圆 9
a 2 b2
PF1F2 的面积等于_____________.
a 2 c a2
一、选择题
十年全国高中数学联赛试题一试
竞赛试题选讲之解析几何
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高中数学竞赛专题讲座之四:解析几何一、选择题部分1.(集训试题)过椭圆C :12322=+y x 上任一点P ,作椭圆C 的右准线的垂线PH (H 为垂足),延长PH 到点Q ,使|HQ|=λ|PH|(λ≥1)。
当点P 在椭圆C 上运动时,点Q 的轨迹的离心率的取值范围为 ( )A .]33,0( B .]23,33(C .)1,33[D .)1,23(解:设P(x 1, y 1),Q(x, y),因为右准线方程为x=3,所以H 点的坐标为(3, y)。
又∵HQ=λPH ,所以λ+-=11PQ HP ,所以由定比分点公式,可得:⎪⎩⎪⎨⎧=-+=yy x x 11)1(3λλ,代入椭圆方程,得Q 点轨迹为123)]1(3[222=++-y x λλ,所以离心率e=)1,33[321322322∈-=-λλλ. 故选C.2.(2006年南昌市)抛物线顶点在原点,对称轴为x 轴,焦点在直线3x-4y =12上,则抛物线方程为(D)A .212y x =-B .212y x =C .216y x =-D .216y x =3.(2006年江苏)已知抛物线22y px =,O 是坐标原点,F 是焦点,P 是抛物线上的点,使得△POF 是直角三角形,则这样的点P 共有(B )A .0个B .2个C .4个D .6个4.(200 6天津)已知一条直线l 与双曲线12222=-by a x (0>>a b )的两支分别相交于P 、Q 两点,O 为原点,当OQ OP ⊥时,双曲线的中心到直线l 的距离d 等于(A ) A .22ab ab- B .22a b ab- C .aba b 22- D .ab a b 22-5.(2005全国)方程13cos 2cos 3sin 2sin 22=-+-y x 表示的曲线是( ) A .焦点在x 轴上的椭圆 B .焦点在x 轴上的双曲线C .焦点在y 轴上的椭圆D .焦点在y 轴上的双曲线 解:),23cos()22cos(,223220,32ππππππ->-∴<-<-<∴>+ 即 .3sin 2sin >又,03cos 2cos ,03cos ,02cos ,32,220>-∴<>∴<<<<πππ方程表示的曲线是椭圆.)()4232sin(232sin22)3cos 2(cos )3sin 2(sin *++-=--- π,0)4232sin(.423243,432322,0232sin ,02322>++∴<++<∴<+<<-∴<-<-πππππππ.0)(<*∴式即∴-<-.3cos 2cos 3sin 2sin 曲线表示焦点在y 轴上的椭圆,选C 。
全国高中数学联赛解析几何
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04 14、在平面直角坐标系xoy 中,给定三点A (0,34),B(-1,0),C(1,0).点P到直线B C的距离是该点到直线AB 、A C距离的等比中顶. (Ⅰ)求点P 的轨迹方程;(Ⅱ)若直线L 经过△AB C的内心(设为D ),且与P 点的轨迹恰好有3个公共点,求L 的斜率k 的取值范围。
05 5.方程13cos 2cos 3sin 2sin 22=-+-y x 表示的曲线是( )A 。
焦点在x 轴上的椭圆B 。
焦点在x 轴上的双曲线C 。
焦点在y 轴上的椭圆 D.焦点在y 轴上的双曲线11.若正方形AB CD 的一条边在直线172-=x y 上,另外两个顶点在抛物线2x y =上。
则该正方形面积的最小值为 80 .15.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=ECAE ;点F 在线段BC 上,满足2λ=FC BF,且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.06 9.已知椭圆141622=+y x 的左右焦点分别为F 1与F 2,点P 在直线03283:=++-y x l 上. 当21PF F ∠取最大值时,比||||21PF PF 的值为 .13。
给定整数2≥n ,设1),(2000-=nx y y x M 是抛物线与直线y =x 的一个交点. 试证明对于任意正整数m,必存在整数1),(,2200-=≥kx y y x k m m 为抛物线使与直线y =x 的一个交点.10 3.双曲线221x y -=的右半支与直线100x =围成的区域内部(不含边界)整点(纵答15图 横坐标均为整数的点)的个数是 .10.(本小题满分20分)已知抛物线26y x =上的两个动点A (1x ,1y )和B (2x ,2y ),其中12x x ≠且124x x +=.线段AB 的垂直平分线与x 轴交于点C ,求ABC ∆面积的最大值.09 5.椭圆22221x y a b+=()0a b >>上任意两点P ,Q ,若OP OQ ⊥,则乘积OP OQ ⋅的最小值为 .1.(本小题满分14分)设直线:l y kx m =+(其中k ,m 为整数)与椭圆2211612x y +=交于不同两点A ,B ,与双曲线221412x y -=交于不同两点C ,D ,问是否存在直线l ,使得向量0AC BD +=,若存在,指出这样的直线有多少条?若不存在,请说明理由08 15.如题15图,P 是抛物线22y x =上的动点,点B C ,在y 轴上,圆22(1)1x y -+=内切于PBC ∆,求PBC ∆面积的最小值.07 5。
数学竞赛数学类b类解析几何知识点
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数学竞赛数学类b类解析几何知识点摘要:1.数学竞赛简介2.数学类B类竞赛大纲概述3.解析几何知识点概述4.解析几何在数学竞赛中的应用5.提高解析几何能力的方法和建议6.总结正文:一、数学竞赛简介数学竞赛是一项旨在选拔和培养数学人才的重要活动。
在我国,数学竞赛分为不同类别,其中数学类B类竞赛针对中学生,注重考察学生的基本数学素养和数学应用能力。
解析几何作为数学的重要组成部分,在数学竞赛中占据一定比重。
二、数学类B类竞赛大纲概述数学类B类竞赛大纲涵盖了初等代数、几何、三角函数、概率与统计等多个领域。
对于几何部分,大纲要求掌握基本几何图形的性质和计算方法,了解几何变换、坐标几何等相关知识。
而解析几何作为现代几何的基石,更是竞赛中的关键内容。
三、解析几何知识点概述解析几何主要研究平面直角坐标系中点、线、面及其相关性质。
数学类B类竞赛要求掌握以下知识点:1.平面直角坐标系中的基本概念和运算;2.直线、圆、椭圆、双曲线等二次曲线的性质和方程;3.空间几何中的坐标变换;4.解析几何中的数学建模。
四、解析几何在数学竞赛中的应用在数学竞赛中,解析几何知识点的应用主要体现在以下几个方面:1.解题思路:运用解析几何方法,可以将复杂问题转化为简单问题,提高解题效率;2.数学建模:竞赛题目常常涉及实际问题,通过建立解析几何模型,可以更好地理解和解决问题;3.题目创新:解析几何内容丰富,可以为竞赛题目提供更多创新空间。
五、提高解析几何能力的方法和建议1.扎实掌握基本概念和公式;2.多做竞赛题目,积累经验,提高解题速度;3.学习高等数学,拓宽知识面;4.参加培训班或请教专业人士,提升自己的解析几何水平。
六、总结数学类B类竞赛中的解析几何部分,对于选拔和培养数学人才具有重要意义。
要想在竞赛中取得好成绩,就需要扎实掌握解析几何的基本知识和应用,不断提高自己的解题能力。
2021_年全国高中数学联赛(A1)卷解析几何题的解法探究
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2021年全国高中数学联赛(A1)卷解析几何题的解法探究宋长芬(福建省福州第八中学ꎬ福建福州350004)摘㊀要:2021年全国高中数学联赛(A1)卷一试第11题是解析几何题ꎬ考查的是椭圆ꎬ求的是两三角形内切圆半径之差的最大值.本文利用解析法与参数法给出试题的四种解法.关键词:2021年全国高中数学联赛ꎻ解析几何ꎻ内切圆ꎻ最大值ꎻ参数方程中图分类号:G632㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1008-0333(2023)36-0077-03收稿日期:2023-09-25作者简介:宋长芬(1978.10-)ꎬ女ꎬ福建省福州人ꎬ本科ꎬ中学高级教师ꎬ从事高中数学教学研究.㊀㊀2021年全国数学联赛(A1)卷的解析几何题ꎬ作为一试的最后一题ꎬ对考生的数学能力要求较高ꎬ有很好的区分度ꎬ有助于选拔优秀的竞赛选手ꎬ是个难得的好题.笔者经过探究ꎬ从解析法和参数法两个视角给出四种解法ꎬ供读者参考㊁研究.1赛题再现如图1所示ꎬ在平面直角坐标系中ꎬ椭圆Γ:x22+y2=1的左㊁右焦点分别为F1㊁F2.设P是第一象限内Γ上一点ꎬPF1㊁PF2的延长线分别交Γ于点Q1㊁Q2.设r1㊁r2分别为әPF1Q2㊁әPF2Q1的内切圆半径.求r1-r2的最大值[1].图1㊀竞赛题图2解法探究解法1㊀易知F1的坐标为(-1ꎬ0)ꎬF2的坐标为(1ꎬ0).设P㊁Q1㊁Q2的坐标分别为x0ꎬy0()㊁x1ꎬy1()㊁x2ꎬy2()ꎬ由条件知x0ꎬy0>0ꎬy1<0ꎬy2<0.由椭圆定义ꎬ得PF1+PF2=Q1F1+Q1F2=Q2F1+Q2F2=22故әPF1Q2与әPF2Q1的周长均为l=42.又F1F2=2ꎬ因此r1=2SәPF1Q2l=y0-y2() F1F2l=y0-y222同理可得r2=y0-y122ꎬ所以r1-r2=y1-y222.以下先求y1-y2.直线PF1的方程为x=x0+1()yy0-1ꎬ将其代入x22+y2=1ꎬ整理得x0+1()22y20+1[]y2-x0+1y0y-12=0两边乘以2y20ꎬ并注意到x20+2y20=2ꎬ可得3+2x0()y2-2x0+1()y0y-y20=0该方程的两根为y0㊁y1ꎬ由韦达定理ꎬ得y0y1=-y203+2x0ꎬ于是y1=-y03+2x0.77同理可得y2=-y03-2x0.因此y1-y2=y03-2x0-y03+2x0=4x0y09-4x20由于9-4x20=12x20+9y20ȡ212x20 9y20=32x0y0故r1-r2=y1-y222=2x0y09-4x20ɤ2x0y032x0y0=13其中等号成立时要求12x20=9y20ꎬ相应地ꎬ有x0=355ꎬy0=1010.所以r1-r2的最大值为13.解法2㊀利用椭圆的参数方程.易知F1的坐标为(-1ꎬ0)ꎬF2的坐标为(1ꎬ0).设Px0ꎬy0()=(2cosαꎬsinα)ꎬQ1x1ꎬy1()ꎬQ2(x2ꎬy2)ꎬ由条件知0<α<π2ꎬy1<0ꎬy2<0.由椭圆定义ꎬ得PF1+PF2=Q1F1+Q1F2=Q2F1+Q2F2=22ꎬ故әPF1Q2与әPF2Q1的周长均为l=42.又F1F2=2ꎬ因此r1=2SәPF1Q2l=y0-y2() F1F2l=y0-y222同理可得r2=y0-y122ꎬ所以r1-r2=y1-y222.以下先求y1-y2.直线PF1的方程为y=sinα2cosα+1(x+1)ꎬ即x=2cosα+1sinαy-1.将其代入x22+y2=1ꎬ整理得(3+22cosα)y2-2sinα(2cosα+1)y-sin2α=0这个方程的两个根分别为y0=sinα和y1ꎬ由韦达定理得y0y1=-sin2α3+22cosαꎬ所以y1=-sinα3+22cosα同理可得y2=-sinα3-22cosα所以r1-r2=y1-y222=2sinαcosα9-8cos2α=2sinαcosα9sin2α+cos2αɤ2sinαcosα29sin2α cos2α=13其中等号成立时要求cos2α=9sin2αꎬ即cosα=31010ꎬsinα=1010ꎬ相应地ꎬ有x0=355ꎬy0=1010.所以r1-r2的最大值为13.注:最后ꎬ最值也可以用辅助角公式或柯西不等式㊁万能公式等方法处理:r1-r2=y1-y222=2sinαcosα9-8cos2α=sin2α5-4cos2α=f(α)ꎬ则sin2α+4f(α)cos2α=5f(α)ꎬ所以5f(α)ɤ1+16f2(α)ꎬ解得f(α)ɤ13.解法3㊀利用椭圆的参数方程.易知F1的坐标为(-1ꎬ0)ꎬF2的坐标为(1ꎬ0).设Px0ꎬy0()=(2cosαꎬsinα)ꎬQ1x1ꎬy1()=(2cosβꎬsinβ)ꎬQ2x2ꎬy2()=(2cosγꎬsinγ)ꎬ由条件知0<α<π2ꎬy1<0ꎬy2<0ꎬπ<β<3π2<γ<2π.由椭圆定义ꎬ得PF1+PF2=Q1F1+Q1F2=Q2F1+Q2F2=22ꎬ故әPF1Q2与әPF2Q1的周长均为l=42.又F1F2=2ꎬ因此r1=2SәPF1Q2l=y0-y2() F1F2l=y0-y222=sinα-sinγ22同理可得r2=y0-y122=sinα-sinβ22ꎬ所以r1-r2=sinβ-sinγ22.因为P㊁F1㊁Q1三点共线ꎬ所以sinα2cosα+1=sinβ2cosβ+1.87下面用α的三角函数表示sinβ.因为sinα2cosα+1=sinβ2cosβ+1ꎬ所以2(sinαcosβ-cosαsinβ)=sinβ-sinαꎬ即2sin(α-β)=sinβ-sinαꎬ22sinα-β2cosα-β2=-2sinα-β2cosα+β2ꎬ显然sinα-β2ʂ0.于是2cosα-β2=-cosα+β2⇒2(cosα2cosβ2+sinα2sinβ2)=-(cosα2cosβ2-sinα2sinβ2)两边同时除以cosα2cosβ2ꎬ得tanα2tanβ2=-(2+1)2ꎬ所以tanβ2=-3+22tanα2由万能公式及tanα2=sinα1+cosαꎬtan2α2=1-cosα1+cosαꎬ得sinβ=2tanβ21+tan2β2=-(3+22)tanα2tan2α2+(3+22)2=-2(3+22)sinα1+cosα1-cosα1+cosα+(3+22)2=-2(3+22) sinα18+122+(16+122)cosα=-sinα3+22cosα同理可得sinγ=-sinα3-22cosα.所以r1-r2=sinβ-sinγ22=2sinαcosα9-8cos2α=2sinαcosα9sin2α+cos2α=29tanα+cotαɤ229tanα cotα=13其中等号成立时要求tanα=13ꎬ即cosα=31010ꎬsinα=1010ꎬ相应地ꎬ有x0=355ꎬy0=1010.所以r1-r2的最大值为13.解法4㊀利用椭圆的参数方程.同解法3得ꎬr1-r2=sinβ-sinγ22.由焦半径公式ꎬ得PF1=a+exP=2+cosαꎬQ1F1=a+exQ1=2+cosβ又因为kPF1=kQ1F1ꎬ所以sinα2cosα+1=sinβ2cosβ+1ꎬ即sinαsinβ=2cosα+12cosβ+1①又因为PF1Q1F1=yPyQ1ꎬ所以2+cosα2+cosβ=-sinαsinβꎬ即sinαsinβ=-2+2cosα2+2cosβ②由①②及比例性质ꎬ得sinαsinβ=2cosα+12cosβ+1=-2+2cosα2+2cosβ=3+22cosα-1所以sinβ=-sinα3+22cosα同理可得sinγ=-sinα3-22cosα下同解法3.对于一道经典的联赛题ꎬ学生不仅要会做㊁做全ꎬ更要思考如何从多角度来求解.通过探究一道题ꎬ达到会做一类题的效果ꎬ这不仅可以锻炼学生的数学思维ꎬ也开拓了学生数学视野ꎬ帮助其进一步认识数学的本质ꎬ从而提高数学能力㊁提升数学素养.参考文献:[1]郭子涵ꎬ杨琦佳.一道2021年全国联赛试题的探究[J].数学通讯ꎬ2022(05):52-55.[责任编辑:李㊀璟]97。
十年国高中数学联赛试题一试解析几何含解析
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十年全国高中数学联赛试题一试解析几何圆锥曲线部分解答题2000、已知C 0:x 2+y 2=1和C 1:12222=+by a x (a >b >0)。
试问:当且仅当a ,b 满足什么条件时,对C 1上任意一点P ,均存在以P 为项点,与C 0外切,与C 1内接的平行四边形?并证明你的结论。
2002.已知点A (0,2)和抛物线y 2=x +4上两点B ,C ,使得AB ⊥BC ,求点C 的纵坐标的取值范围.2006. 给定整数2n ≥,设 ),(000y x M 是抛物线12-=nx y 与直线x y =的一个交点. 试证明对于任意正整数m ,必存在整数2k ≥,使),(00m m y x 为抛物线12-=kx y 与直线x y =的一个交点.2008.如图,P 是抛物线22y x =上的动点,点B C ,在y 轴上,圆22(1)1x y -+=内切于PBC ∆,求PBC ∆面积的最小值. 2000.答案:所求条件为21a +21b=1. 证明:必要性:易知,圆外切平行四边形一定是菱形,圆心即菱形中心.假设论成立,则对点( a, 0 ), 有( a, 0 )为项点的菱形与C 1内接,与C o 外切. ( a, 0 )的相对顶点为( - a, 0 ),由于菱形的对角线互相垂直平分,另外两个顶点必在y 轴上,为(0, b) 和 (0, -b) .菱形一条边的方程为ax+by =1,即bx+ay=ab.由于菱形与C O 外切, 故必有22b a ab +=1,整理得21a +21b=1. 必要性得证. 充分性:设21a +21b=1,P 是C 1上任意一点,过P 、O 作C 1的弦PR ,再过O 作与PR 垂直的弦QS ,则PQRS 为与C 1内接菱形.设 OP = r 1, OQ =r 2, 则点O 的坐标为(r 1cos θ, r 1sin θ),点Q 的坐标为(r 2cos(θ+2π),r 2sin(θ+2π)),代入椭圆方程,得 ()221cos a r θ+()221sin b r θ=1, 222)]2cos([a r πθ++222)]2sin([br πθ+=1,于是,21OP +21OQ =222111R R +=(2222sin cos b a θθ+)+[22)2(cos a πθ++22)2(sin bπθ+] =21a +21b=1. 又在Rt △POQ 中,设点O 到PQ 的距离为h ,则h1=21OP+21OQ =1,故得h=1 同理,点O 到QR ,RS ,SP 的距离也为1,故菱形PQRS 与C 0外切.充分性得证. [注]对于给出2222b a b a =+ ,22ba ab +=1等条件者,应同样给分.2002.解:设B (y 02-4,y 0),C (y 12-4,y 1).则k AB =y 0-2y 20-4=1y 0+2.k BC =y 1-y 0y 21-y 20=1y 1+y 0. 由k AB ·k BC =-1,得(y 1+y 0)(y 0+2)=-1. ∴ y 02+(y 1+2)y 0+(2y 1+1)=0.∴ △=(y 1+2)2-4(2y 1+1)=y 12-4y 1≥0, ∴ y 1≤0,y 1≥4.当y 1=0时,得B (-3,-1),当y 1=4时,得B (5,-3)均满足要求,故点C 的纵坐标的取值范围是(-∞,0]∪[4,+∞).2005.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,且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.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()[(202020122012x 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+==+===CFCB t CE CA t CP CD 则.321=+t t 因为CD 为ABC ∆的中线, 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),,(),,(20x 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2006.【证明】 因为12-=nx y 与x y =的交点为002n x y ==.显然有001x n x +=。
解析几何专题讲义
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2011年全国高中数学联赛——解析几何宁阳一中奥赛教练 刘清伟问题一:圆锥曲线的第二定义及焦半径公式例1:已知椭圆2222:1(0)x y C a b a b+=>>F 且斜率为(0)k k >的直线与C 相交于A B 、两点.若3AF FB =,则k =________例2:椭圆22221()x y a b a b+=>>0的右焦点F ,其右准线与x 轴的交点为A ,在椭圆上存在点P 满足线段AP 的垂直平分线过点F ,则椭圆离心率的取值范围是________例3:已知F 是椭圆C 的一个焦点,B 是短轴的一个端点,线段BF 的延长线交C 于点D , 且FD BF 2=,则C 的离心率为例4:设椭圆C :22221(0)x y a b a b+=>>的左焦点为F ,过点F 的直线与椭圆C 相交于A ,B 两点,直线l的倾斜角为60o,2AF FB =.(1)求椭圆C 的离心率;(2)如果|AB|=154,求椭圆C 的方程. 问题二:弦长、垂直、中点例1:已知点P 、Q 是椭圆22221(0)x y a b a b +=>>上两点,且OP ⊥OQ,求:OQ OP •的最大、最小值。
例2:已知椭圆Γ的方程为22221(0)x y a b a b+=>>,(0,)A b 、(0,)B b -和(,0)Q a 为Γ的三个顶点.(1)若点M 满足1()2AM AQ AB =+,求点M 的坐标; (2)设直线11:l y k x p =+交椭圆Γ于C 、D 两点,交直线22:l y k x =于点E .若2122b k k a⋅=-,证明:E 为CD 的中点;(3)设点P 在椭圆Γ内且不在x 轴上,如何构作过PQ 中点F 的直线l ,使得l 与椭圆Γ的两个交点1P 、2P 满足12PP PP PQ +=12PP PP PQ +=?令10a =,5b =,点P 的坐标是(-8,-1),若椭圆Γ上的点1P 、2P 满足12PP PP PQ +=,求点1P 、2P 的坐标.例3:设椭圆E : 22221x y a b+=(a ,b >0)过M (2,N,1)两点,O 为坐标原点,(I )求椭圆E 的方程;(II )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 ,且OA OB ⊥?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。
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全国高中数学联赛初赛之:解析几何部分
1、(2016安徽赛区初赛第7题)
已知抛物线P 以椭圆E 的中心为焦点,P 经过E 的两个焦点,并且P 与E 恰有三个交点,则E 的离心率 。
2、(2015安徽赛区初赛第6题)
给定定点)1,0(P ,动点Q 满足线段PQ 的垂直平分线与抛物线2
x y =相切,则Q 的轨迹方程是 。
3、(2014安徽赛区初赛第3题)
设定点)1,2(A ,动点B 在x 轴上,动点C 在直线x y =上,则△ABC 的周长的最小值是 。
4、(2014安徽赛区初赛第7题)
设动点)0,(t P ,),1(t Q ,其中参数]1,0[∈t ,则线段PQ 扫过的平面区域的面积是 。
5、(2012安徽赛区初赛第5题)
设两个椭圆1222222
2=+++-+t t y t t x 和17
53222
22=-++--t t y t t x 有公共焦点,则t 的值是 。
6、(2011安徽赛区初赛第12题)
设)0,1(-A ,)0,1(B ,)0,2(C ,D 在双曲线12
2
=-y x 的左支上,A D ≠,直线CD 交双曲线122
=-y x 的右支于
点E 。
求证:直线AD 与BE 的交点P 在直线2
1
=x 上。
7、(2010安徽赛区初赛第4题)
设椭圆
11
12
2=-++t y t x 与双曲线1=xy 相切,则t 的值是 。
8、(2011安徽赛区初赛第6题)
平面上一个半径为r 的动圆沿边长为a 的正三角形的外侧滚动,其扫过的平面区域的面积是 。
r
a
设抛物线x y C 4:2
=的焦点为F ,过点F 的直线L 与C 交于Q P ,两点,设L 与抛物线C
的准线交于点M ,且3== 。
10、(2016广东赛区初赛第10题)
已知椭圆)0(1:22
22>>=+b a a
y b x C ,直线l 不过原点O 且不平行于坐标轴,l 与C 有两个
交点B A ,,线段AB 的中点为M 。
证明:
(1)直线OM 的斜率与l 的斜率的乘积为定值22
b
a -;
(2)若l 过点),(a b ,延长线段OM 于C 交于点P ,当四边形OAPB 为平行四边形时,则
直线l 的斜率b
a
k l ⋅±=
374。
11、(2016浙江赛区初赛第3题)
设双曲线)0,0(12222>>=-b a b y a x 的左右焦点分别为21,F F ,点A 是过2F 且倾斜角为
4
π
的直线与双曲线的一个交点,若△A F F 21为等腰直角三角形,则双曲线的离心率为 。
12、(2016浙江赛区初赛第17题)
已知椭圆)0(1:2222>>=+b a b y a x C ,经过点)516,3(P ,离心率为5
3
,过椭圆C 的右焦点
作斜率为k 的直线l ,交椭圆于B A ,两点,记PA 、PB 的斜率为21,k k 。
(1)求椭圆的标准方程; (2)若021=+k k 。
求实数k 。
13、(2016全国高中数学联赛第7题)
设双曲线13
:2
2
=-y x C 的左右焦点分别为21,F F ,过点2F 作一条直线与双曲线C 的右支交于点Q P ,,使得︒=∠901PQ F ,则△PQ F 1的内切圆半径为 。
若椭圆两准线之间的距离等于两焦点之间的距离的两倍,则其离心率为 。
15、(2016山西赛区初赛第9题)
设直线2+=x y 与椭圆)0(122
22>>=+b a b
y a x 相交于N M ,两点,且ON OM ⊥(其
中O 为坐标原点),若6=
MN ,求椭圆的方程。
16、(2016辽宁赛区初赛第9题) 在△ABC 中,5
522cos
=C ,0)(,0=+⋅=⋅CB CA AB BC AH ,则过点C ,以H A ,为焦点的双曲线的离心率为 。
17、(2016河南赛区初赛第7题)
已知双曲线)0,0(12222>>=-b a b
y a x 的左右焦点分别为21,F F ,过1F 作圆2
22a y x =+的
切线交双曲线的右支于点P ,且︒=∠4521PF F ,则该双曲线的离心率为 。
18、(2016天津赛区初赛第7题)
若椭圆12
2
=+ky x 与双曲线15
42
2=-y x 有相同的准线,则k 等于 。
19、(2016河南赛区初赛第11题)
已知B A ,是椭圆19
25:
2
2=+y x C 的左右顶点,直线l 交椭圆C 于两点N M ,,记AM 的斜率为1k ,BN 的斜率为2k ,且9:1:21=k k 。
(1)求证:直线l 过定点;
(2)记△AMN 的面积为1S ,△BMN 的面积为2S ,求-1S 2S 的最大值。
数列部分练习
1、(2016内蒙古赛区初赛第9题) 数列{}n a 满足,42)1(,12
22
1
1n
na a a n a a n n n
n +++==+求{}n a 的通项。
已知数列{}n a 满足)1(,414,011≥+++==+n a a a a n n n 。
求{}n a 的通项公式。
3、(2016江苏赛区复赛一试第11题)
在数列的每相邻两项之间插入此两项的和,形成新的数列,这样的操作叫做该数列的一次“Z 扩展”。
已知数列3,2,1,第一次“Z 扩展”后得到数列3,5,2,3,1;第二次“Z 扩展”后得到数列3,8,5,7,2,5,3,4,,1;依次类推,设第n 次“Z 扩展”后得到数列3,,,,,121m x x x ⋅⋅⋅,并记3121++⋅⋅⋅+++=m n x x x a 。
(1)求321,,a a a 值;
(2)若2-=n n a b ,证明数列{}n b 是等比数列,并求数列{}n a 的通项公式。
变式:(马鞍山2017.5三模第16题)在数列的每相邻两项之间插入此两项的积,形成新的数列,这样的操作叫做该数列的一次“H 扩展”。
已知数列2,1,第一次“H 扩展”后得到数列2,2,1;第二次“H 扩展”后得到数列2,42,2,1,;第三次“H 扩展”后得到数列
2,8,4,8,242,2,1,,,;依次类推,设第n 次“H 扩展”后得到数列2,,,,,121m x x x ⋅⋅⋅,并记
)21(log 212⋅⋅⋅⋅⋅⋅=m n x x x a ,则数列{}n a 的通项公式 。
4、(2016贵州赛区初赛第15题)
已知正项数列{}n a 中,,2,411n S S a n n +==+其中n S 为数列{}n a 前项n 和为n S ,令
n n n a n b )23(121-+=
-。
证明:对于+
∈∀N n ,均有1251
2<∑=n
i i b 。
5、(2016甘肃赛区初赛第14题)
若数列{}n a 的前项n 和为n S ,点),(n n S a 在x y 3
1
61-=的图像上+∈N n 。
(1)求数列{}n a 的通项公式;
(2)若,且对+
∈∀N n 都有n n n a c c 2
11lo g =-+。
求证:对2,≥∈∀+
n N n ,总有
4
31113132<+⋅⋅⋅++≤n c c c 。