1.已知双曲线C:𝑥2𝑎2−
𝑦2𝑏2=1(a>b>0)的两个焦点为F1,F2,一条渐近线方程为y=bx,
且双曲线C经过点D(√2,1). (1)求双曲线C的方程;
(2)设点P在直线x=m(y≠±m,0<m<1,且m为常数)上,过点P作双曲线C的两条切线PA,PB,切点为A,B,求证:直线AB过某一个定点.
【分析】(1)依题意,建立关于a,b的方程组,解出a,b的值,即可求得双曲线的方程;
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),直线PA:y﹣y1=k(x﹣x1),将其与双曲线方程联立,由相切可得△=0,化简可得y1k1﹣x1=0,则𝑘=
𝑥1,由此表示直线PA方程,同理可得𝑦1
直线PB方程,进而得到直线AB方程,由此可得证.
𝑏=𝑏𝑎𝑎=1
【解答】解:(1)依题意,{2,解得{, 1𝑏=1−=1
𝑎2𝑏2∴双曲线C的方程为x2﹣y2=1;
(2)证明:设A(x1,y1),B(x2,y2),直线PA:y﹣y1=k(x﹣x1), 𝑦−𝑦1=𝑘(𝑥−𝑥1)由{2得,(1−𝑘2)𝑥2−2𝑘(𝑦1−𝑘𝑥1)𝑥−(𝑦1−𝑘𝑥1)2−1=0, 2
𝑥−𝑦=1∵直线PA与双曲线相切,
∴△=4𝑘2(𝑦1−𝑘𝑥1)1+4(1−𝑘2)(𝑦1−𝑘𝑥1)2+4(1−𝑘2)=0, ∴4(𝑦1−𝑘𝑥1)2+4(1−𝑘2)=0,
∴𝑘2𝑥12−2𝑘𝑥1𝑦1+𝑦12+1−𝑘2=0,即(𝑥12−1)𝑘2−2𝑘𝑥1𝑦1+𝑦12+1=0, 又𝑥12−𝑦12=1,
∴𝑥12−1=𝑦12,𝑦12+1=𝑥12,
∴𝑦12𝑘2−2𝑘𝑥1𝑦1+𝑥12=(𝑦1𝑘−𝑥1)2=0, ∴y1k1﹣x1=0,则𝑘=𝑦1,
1
∴直线PA:𝑦−𝑦1=𝑦1(𝑥−𝑥1),即y1y=x1x﹣1,
1同理,切线PB的方程为y2y=x2x﹣1, ∵P(m,y0)在切线PA,PB上,
𝑥𝑥
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𝑦𝑦=𝑚𝑥1−1∴{01, 𝑦0𝑦2=𝑚𝑥2−1
∴A,B满足直线方程y0y=mx﹣1,而两点确定唯一一条直线,
𝑥=
𝑚时,无论y0取何值,等式均成立, ∴直线AB:y0y=mx﹣1,则当{
𝑦=0∴点(𝑚,0)恒在直线AB上,故无论点P在何处,直线AB恒过定点(𝑚,0). 【点评】本题考查双曲线方程的求法,考查直线与双曲线的位置关系,考查圆锥曲线中的证明问题,计算量较大,属于较难题目.
2.已知定点A(0,﹣1),B(0,1),曲线L上的任一点M都有𝐴𝑀⋅𝐴𝐵=|𝑀𝐵|⋅|𝐴𝐵|. (1)求曲线L的方程;
(2)点Q(﹣2,﹣2),动直线l恒过定点N(0,2),与曲线L交于C,D,设直线CQ,DQ,NQ的斜率分别为k1,k2,k3,证明:
1𝑘1
→
→
→
→
1
11
,1𝑘2
,1𝑘3
成等差数列.
【分析】(1)设M(x,y),根据题设建立关于x,y的等式,化简后即可得到曲线L的方程;
(2)设直线l的方程为y=kx+2,C(x1,y1),D(x2,y2),将直线l与抛物线方程联立,求出x1+x2,x1x2,再表示出得证.
【解答】解:(1)设M(x,y),则𝐴𝑀=(𝑥,𝑦+1),𝑀𝐵=(−𝑥,1−𝑦),𝐴𝐵=(0,2), 由𝐴𝑀⋅𝐴𝐵=|𝑀𝐵|⋅|𝐴𝐵|得,2(𝑦+1)=2√𝑥2+(𝑦−1)2,化简得x2=4y; (2)证明:设直线l的方程为y=kx+2,C(x1,y1),D(x2,y2), 𝑦=𝑘𝑥+2由{2得,x2﹣4kx﹣8=0,且△=16k2+32>0, 𝑥=4𝑦∴x1+x2=4k,x1x2=﹣8,
又𝑘1=𝑥1+2,𝑘2=𝑥2+2,𝑘3=0−(−2)=2,
12∴
1𝑘1𝑦+2
𝑦+2
2−(−2)
→
→
→
→
→
→
→
1𝑘1
,1𝑘2
,1𝑘3
,化简
1
𝑘1
+
1𝑘2
后可得
1
𝑘1
+
1𝑘2
=2⋅
1𝑘3
,即可+
1𝑘2
=
𝑥1+2𝑦1+2
+=
𝑥2+2𝑦2+2
=
𝑥1+2𝑘𝑥1+4
+
𝑥2+2𝑘𝑥2+4
=
2𝑘𝑥1𝑥2+(2𝑘+4)(𝑥1+𝑥2)+16𝑘2𝑥1𝑥2+4𝑘(𝑥1+𝑥2)+16
=
2𝑘⋅(−8)+(2𝑘+4)⋅4𝑘+16𝑘2⋅(−8)+4𝑘⋅4𝑘+16111𝑘1
8𝑘2+168𝑘2+16
=1,
∴+
𝑘2
=2⋅
𝑘3
,
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∴
1𝑘1
,1𝑘2
,1𝑘3
成等差数列.
【点评】本题考查动点轨迹方程的求法,考查直线与抛物线的位置关系,考查运算求解能力,属于中档题.
3.已知椭圆的中心在原点,焦点在x轴上,离心率为,且经过点(﹣2,0).
21
(1)求椭圆的方程;
(2)直线x﹣my﹣1=0交椭圆于不同的两点A,B,是否存在一定点T(t,0)满足𝐴𝑇•𝐵𝑇为定值?若存在,求出定点T;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)根据题意建立关于a,b,c的方程组,求出a,b的值,即可求得椭圆方程; (2)假设存在,设A(x1,y1),B(x2,y2),联立直线与椭圆方程,即可利用m表示出y1+y2,y1y2,再表示出𝐴𝑇⋅𝐵𝑇,化简𝐴𝑇⋅𝐵𝑇,根据系数成比例即可计算对应的t的值. 𝑎=2【解答】解:(1)依题意,{𝑎=2,解得{𝑏=√3,
𝑐=1𝑎2=𝑏2+𝑐2∴椭圆方程为
𝑥24
𝑐1
=𝑎2→
→
→
→
→
→
+
→
𝑦23
=1;
→
(2)存在点满足𝐴𝑇⋅𝐵𝑇为定值,设A(x1,y1),B(x2,y2), 𝑥−𝑚𝑦−1=0
由{𝑥2𝑦2得,(3m2+4)y2+6my﹣9=0,
+3=14由韦达定理得,𝑦1+𝑦2=−
→
→
6𝑚9
,𝑦𝑦=−, 12
3𝑚2+43𝑚2+4∵𝐴𝑇=(𝑡−𝑥1,−𝑦1),𝐵𝑇=(𝑡−𝑥2,−𝑦2), ∴𝐴𝑇⋅𝐵𝑇=𝑡2−𝑡(𝑥1+𝑥2)+𝑥1𝑥2+𝑦1𝑦2
=(𝑚2+1)𝑦1𝑦2+𝑚(1−𝑡)(𝑦1+𝑦2)+𝑡2−2𝑡+1 =−(𝑚2+1)⋅
2
2
→
→
96𝑚−𝑚(1−𝑡)⋅+𝑡2−2𝑡+1 223𝑚+43𝑚+4
3(𝑡−4)𝑚+(4𝑡2−8𝑡−5)
=, 23𝑚+4
4𝑡2−8𝑡−511
假设𝐴𝑇⋅𝐵𝑇为定值,则𝑡−4=,解得𝑡=,
48→
→
2
→→11
∴存在点𝑇(8,0),满足𝐴𝑇⋅𝐵𝑇为定值.
【点评】本题椭圆方程的求法,考查直线与椭圆的位置关系,运算量较大,考查运算求
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解能力,属于中档题.
4.已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,P是抛物线C上一点,且满足𝐹𝑃=(0,−2). (1)求抛物线C的方程;
(2)已知直线l与抛物线C交于A,B两点,且|AB|=15,线段AB的中点M在直线x=1上.
(ⅰ)求直线l的方程;
(ⅱ)证明:|𝐹𝐴|,|𝐹𝑃|,|𝐹𝐵|成等差数列,并求该数列的公差.
【分析】(1)设点P的坐标,利用向量𝐹𝑃的坐标,求出点P代入抛物线方程,即可求出p的值,从而得到抛物线的方程;
(2)(i)判断直线l斜率存在,设直线l的方程,与抛物线联立方程组,通过△>0,求出km<1,利用弦长公式结合韦达定理,利用线段AB的中点M在直线x=1上,求解即可得到答案;
(ii)利用(i)中的结果,x1+x2=2,𝑥1𝑥2=,得到|𝐹𝐴|+|𝐹𝐵|,𝐹𝑃,再利用|𝐹𝐴|,|𝐹𝑃|,|𝐹𝐵|成等差数列,分析求解即可得到答案.
【解答】(1)解:由题可知,𝐹(,0),设点P(x0,y0), 因为𝐹𝑃=(0,−2),即(𝑥0−2,𝑦0)=(0,−2), 所以𝑥0=2,y0=﹣2,故𝑃(2,−2), 将点P代入y2=2px,得4=p2, 又因为p>0,所以p=2, 所以抛物线C的方程为y2=4x;
(2)(i)解:若直线l斜率不存在,则直线l:x=1,此时|𝐴𝐵|=4≠√15, 故直线l斜率存在,设直线l:y=kx+m,
𝑦=𝑘𝑥+𝑚联立方程组{2,消去y得,k2x2+(2km﹣4)x+m2=0,
𝑦=4𝑥满足△=(2km﹣4)2﹣4k2m2=16(1﹣km)>0,即km<1, 设点A(x1,y1),B(x2,y2), 则𝑥1+𝑥2=
4−2𝑘𝑚𝑘
2→→
→
→
→
→
→
1
4→→→→→
𝑝2𝑝
𝑝𝑝
,𝑥1𝑥2=
𝑚2𝑘
2,
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所以|𝐴𝐵|=√1+𝑘2|𝑥1−𝑥2|=√1+𝑘24√1−𝑘𝑚𝑘
2=√15①,
又因为线段AB的中点M在直线x=1上, 所以𝑥1+𝑥2=
4−2𝑘𝑚𝑘
2=2②,
由①式与②式联立可得k=±2, 当k=2时,m=﹣1,满足km<1; 当k=﹣2时,m=1,满足km<1,
所以直线l的方程为y=2x﹣1或y=﹣2x+1;
(ii)证明:由(i)可知,直线l与抛物线C联立方程,消去y可得4x2﹣8x+1=0, 所以x1+x2=2,𝑥1𝑥2=,
故|𝐹𝐴|+|𝐹𝐵|=𝑥1+𝑥2+2=4,|𝐹𝑃|=2, 则|𝐹𝐴|+|𝐹𝐵|=2|𝐹𝑃|,
所以|𝐹𝐴|,|𝐹𝑃|,|𝐹𝐵|成等差数列,
又因为公差d满足2𝑑=|𝐹𝐵|−|𝐹𝐴|=𝑥2−𝑥1, 因为|𝑥2−𝑥1|=√(𝑥1+𝑥2)2−4𝑥1𝑥2=√3, 所以2𝑑=±√3,故数列的公差𝑑=±2.
【点评】本题考查了抛物线标准方程的求解、直线与抛物线位置关系的应用,在解决直线与圆锥曲线位置关系的问题时,一般会联立直线与圆锥曲线的方程,利用韦达定理和“设而不求”的方法进行研究,属于中档题.
√3→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
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