专题15 圆锥曲线的中点弦问题

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专题15 圆锥曲线的中点弦问题
一、结论
1.在椭圆C :22
221(0)x y a b a b
+=>>中:(特别提醒此题结论适用x 型椭圆)
(1)如图①所示,若直线(0)y kx k =≠与椭圆C 交于A ,B 两点,过A ,B 两点作椭圆的切
线l ,l ',有l l ',设其斜率为0k ,则202b
k k a
=−.
(2)如图②所示,若直线(0)y kx k =≠与椭圆C 交于A ,B 两点,P 为椭圆上异于A ,B 的
点,若直线PA ,PB 的斜率存在,且分别为1k ,2k ,则2122b
k k a
=−.
(3)如图③所示,若直线(0,0)y kx b k m =+≠≠与椭圆C 交于A ,B 两点,P 为弦AB 的中
点,设直线PO 的斜率为0k ,则202b
k k a
=−.
2.在双曲线C :22
221(0,0)x y a b a b
−=>>中,类比上述结论有:(特别提醒此题结论适用x 型
双曲线)
(1)202b k k a =.    (2)2122b k k a =.      (3)2
02b k k a
=.
3.在抛物线C :2
2(0)y px p =>中类比1(3)的结论有00
(0)p
k y y =
≠. 特别提醒:圆锥曲线的中点弦问题常用点差法,但是注意使用点差法后要检验答案是否符合题意;另外也可以通过联立+韦达定理求解.
二、典型例题
1.(2022·内蒙古·海拉尔第二中学高三期末(文))设椭圆的方程为22124
x y +=,斜率为k
的直线不经过原点O ,而且与椭圆相交于A ,B 两点,M 为线段AB 的中点,下列结论正确的是(      )
A .直线A
B 与OM 垂直;
B .若直线方程为22y x =+,则AB =
C .若直线方程为1y x =+,则点M 坐标为1433⎛⎫
⎪⎝⎭
D .若点M 坐标为()1,1,则直线方程为230x y +−=; 【答案】D 【详解】
不妨设,A B 坐标为()()1122,,,x y x y ,则2211124x y +=,2222
124
x y +=,两式作差可得:
1212
12122y y y y x x x x +−⨯=−+−,设()00,M x y ,则00
2y k x ⨯=−. 对A :0
2AB OM y k k k x ⨯=⨯
=−,故直线,AB OM 不垂直,则A 错误; 对B :若直线方程为22y x =+,联立椭圆方程2224x y +=,
可得:2680x x +=,解得124
0,3
x x ==−,故1222,3y y ==−,
则AB =
=
,故B 错误; 对C :若直线方程为y =x +1,故可得
12y x ⨯=−,即002y x =−,又001y x =+, 解得0012,33x y =−=,即12,33M ⎛⎫
− ⎪⎝⎭
,故C 错误;
此题对C 另解,直接利用二级结论,由于本题椭圆方程为22
124
x y +=,是
y 型椭圆,所
以:2024
22a k k b =−=−=−,故可得00
12y x ⨯=−,即002y x =−,又001y x =+,
解得0012,33x y =−=,即12,33M ⎛⎫
− ⎪⎝⎭
,故C 错误;
对D :若点M 坐标为()1,1,则1
21
k ⨯=−,则2AB k =−,
又AB 过点()1,1,则直线AB 的方程为()121y x −=−−,即230x y +−=,故D 正确. 故选:D .
【反思】本题考察椭圆中弦长的求解,以及中点弦问题的处理方法;解决问题的关键是利用点差法,再使用二级结论时,注意先判断椭圆是x 型还是y 型,再利用结论求解.
2.(2021·安徽·淮北师范大学附属实验中学高二期中)已知椭圆()
22
22:10x y E a b a b
+=>>的右焦点F 与抛物线212y x =的焦点重合,过点F 的直线交E 于A 、B 两点, 若AB 的中点
坐标为()1,1−,则E 的方程为(      )
A .22
14536x y +=
B .22
13627x y +=
C .22
12718
x y +=
D .22
1189
x y +=
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【答案】D 【详解】
解:设()11,A x y 、()22,B x y ,若AB x ⊥轴,则A 、B 关于x 轴对称,不合乎题意,
将A 、B 的坐标代入椭圆方程得22
112222
222211
x y a b x y a b ⎧+=⎪⎪⎨⎪+=⎪⎩,两式相减得22221212
220x x y y a b −−+=, 可得121212
22
120x x y y y y a x x b +−++⋅=−, 因为线段AB 的中点坐标为()1,1−,所以,122x x +=,122y y +=−, 因为抛物线212y x =的焦点为()3,0,所以()3,0F , 又直线AB 过点()3,0F ,因此1212101132AB y y k x x −−−=
==−−,所以,22212
02a b
−+⨯=, 整理得222a b =
,又3c ==218a =,29b =,
因此,椭圆E 的方程为22
1189
x y +=,
故选:D.
另解:设()11,A x y 、()22,B x y ,若AB x ⊥轴,则A 、B 关于x 轴对称,不合乎题意,因为抛物线212y x =的焦点为()3,0,所以()3,0F ,所以3c =,设线段AB 的中点坐标为
()1,1M −,利用二级结论222222
0(1)131OM AB
OM FM b b b k k k k a a a
−−=−⇒=−⇒−⨯=−−221
2
b a ⇒=,又因为229a b =+,解得218a =,29b =,因此,椭圆E 的方程为221189
x y +=,故选:D.
【反思】在圆锥曲线中,涉及到中点弦问题,小题中,常用点差法,也可以直接使用二级结论,但是在解答题中,不建议直接使用二级结论,即使使用点差法,也需检验答案是否符合题意,否则,最后还是需要联立直线与圆锥曲线,再求解.
3.(2021·湖北·高二阶段练习)已知斜率为1的直线与双曲线()22
22:10,0x y C a b a b
−=>>相
交于A 、B 两点,O 为坐标原点,AB 的中点为P ,若直线OP 的斜率为2,则双曲线C 的离心率为(      ) A
B .2
C
D .3
【答案】A 【详解】
设()11,A x y 、()22,B x y 、()00,P x y ,则22
1122
22
2222
11x y a b x y a b ⎧−=⎪⎪⎨⎪−=⎪⎩, 两式相减得2222
1212
diat22
x x y y a b −−=
,所以2121221212y y x x b x x a y y −+=⋅−+. 因为1202x x x +=,1202y y y +=,所以
2120
2120
−=⋅−y y b x x x a y . 因为12121AB视频硬件
y y k x x −==−,002==OP y k x ,所以2212b a =,故222b a
=,
故c e a ==
故选:A.
另解:直接利用双曲线中的二级结论,
22
22222202221223b b k k b a c a a e e a a
=⇒⨯=⇒=⇒−=⇒=⇒=.
【反思】注意使用二级结论的公式,一定要先判断,第一判断曲线是椭圆,还是双曲线,还是抛物线,第二判断圆锥曲线是x 型,还是y 型,第三,根据判断选择合适的二级结论,代入计算.
4.(四川省蓉城名校联盟2021-2022学年高二上学期期末联考理科数学试题)已知抛物线
()220x py p =>,过其焦点且斜率为1的直线交抛物线于A ,B 两点,若线段AB 的中点的
横坐标为3,则该抛物线的准线方程为(      ) A .3y =− B .3
2
y =−
C .3x =−
D .3
2
x =−
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【答案】B
【详解】
解:根据题意,设()()1122,,,A x y B x y ,
所以2
112x py =①,2222x py =②,
所以,①−②得:()()()1212122x x x x p y y −+=−,即1212
122AB y y x x k x x p
−+==−, 因为直线AB 的斜率为1,线段AB 的中点的横坐标为3, 所以1212123
12AB y y x x k x x p p
−+=
===−,即3p =, 所以抛物线26x y =,准线方程为3
2
y =−.
故选:B
【反思】在抛物线C :2
2(0)y px p =>中类比1(3)的结论有00
(0)p
k y y =
≠,注意到本题的抛物线方程是()2
20x py p =>,此时中点弦二级结论有0
x k p
=
马丽散
直接代入3
13p p
=
⇒=,小题都可以用二级结论直接求解,但是注意先判断适用条件. 5.(2021·江西·南昌市新建区第一中学高二期末(理))已知斜率为(0)k k >的直线l 与抛物线2:4C y x =交于,A B 两点,O 为坐标原点,M 是线段AB 的中点,F 是C 的焦点,
OFM ∆的面积等于3,则k =(      )
A .14
B .13
C .1
2
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【答案】B 【详解】
由抛物线2:4C y x =知:焦点()1,0F  设()()()112200,,,,,,A x y B x y M x y  因为M 是线段AB 的中点,所以012
012
22x x x y y y =+⎧⎨
=+⎩
将2114y x =和2
224y x =两式相减可得:()2212124y y x x −=−,
即12120
2
y y k x x y −=
=− ∵000k y >∴>
∴001
13,62
OFM S y y ∆=⨯⨯=∴=,

本文发布于:2023-05-28 15:07:44,感谢您对本站的认可!

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