【高考领航】2016届高考数学二轮复习限时训练21直线与圆锥曲线的位置关系、轨迹问题理(建议用时45分钟)1.(2015·高考重庆卷)如图,椭圆+=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,过F2的直线交椭圆于P,Q两点,且PQ⊥PF1.(1)若|PF1|=2+,|PF2|=2-,求椭圆的标准方程;(2)若|PF1|=|PQ|,求椭圆的离心率e.解:(1)由椭圆的定义,2a=|PF1|+|PF2|=(2+)+(2-)=4,故a=2.设椭圆的半焦距为c,由已知PF1⊥PF2,因此2c=|F1F2|===2.即c=,从而b==1,故所求椭圆的标准方程为+y2=1.(2)方法一:连接F1Q,如图,设点P(x0,y0)在椭圆上,且PF1⊥PF2,则+=1,x+y=c2,求得x0=±,y0=±.由|PF1|=|PQ|>|PF2|得x0>0,从而|PF1|2=(+c)2+=2(a2-b2)+2a=(a+)2.由椭圆的定义,|PF1|+|PF2|=2a,|QF1|+|QF2|=2a.从而由|PF1|=|PQ|=|PF2|+|QF2|,有|QF1|=4a-2|PF1|,又由PF1⊥PF2,|PF1|=|PQ|,知|QF1|=|PF1|,因此(2+)|PF1|=4a,即(2+)(a+)=4a,于是(2+)(1+)=4,解得e==-.方法二:如图,由椭圆的定义,|PF1|+|PF2|=2a,|QF1|+|QF2|=2a,从而由|PF1|=|PQ|=|PF2|+|QF2|,有|QF1|=4a-2|PF1|.又由PF1⊥PQ,|PF1|=|PQ|,知|QF1|=|PF1|,因此,4a-2|PF1|=|PF1|,则|PF1|=2(2-)a,从而|PF2|=2a-|PF1|=2a-2(2-)a=2(-1)a.由PF1⊥PF2,知|PF1|2+|PF2|2=|F1F2|2=(2c)2,因此e=====-.2.(2016·石家庄市模拟)在平面直角坐标系xOy中,一动圆经过点且与直线x=-相切,设该动圆圆心的轨迹为曲线E.(1)求曲线E的方程;(2)设P是曲线E上的动点,点B、C在y轴上,△PBC的内切圆的方程为(x-1)2+y2=1,求△PBC面积的最小值.解:(1)由题意可知圆心到的距离等于到直线x=-的距离,由抛物线的定义可知,曲线E的方程为y2=2x.(2)法一:设P(x0,y0),B(0,b),C(0,c),直线PB的方程为:(y0-b)x-x0y+x0b=0,又圆心(1,0)到PB的距离为1,所以=1,整理得:(x0-2)b2+2y0b-x0=0,同理可得:(x0-2)c2+2y0c-x0=0,所以b,c是方程(x0-2)x2+2y0x-x0=0的两根,所以b+c=,bc=,依题意bc<0,即x0>2,则(b-c)2=,因为y=2x0,所以|b-c|=,所以S=|b-c|x0=(x0-2)++4≥8,当x0=4时上式取得等号,所以△PBC面积的最小值为8.法二:设P(x0,y0),直线PB:y-y0=k(x-x0),由题知PB与圆(x-1)2+y2=1相切,则=1,整理得:(x-2x0)k2+2(1-x0)y0k+y-1=0,k1+k2=-,k1k2=,依题意x0>2,则|yB-yC|=|(y0-k1x0)-(y)-k2x0|=|k1-k2|x0,又|k1-k2|=,则|yB-yC|=,所以S=|yB-yC||x0|=(x0-2)++4≥8,当且仅当x0=4时上式取得等号,所以△PBC面积的最小值为8.3.(2016·长春市高三模拟)在△ABC中,顶点B(-1,0),C(1,0),G,I分别是△ABC的重心和内心,且IG∥BC.(1)求顶点A的轨迹M的方程;(2)过点C的直线交曲线M于P,Q两点,H是直线x=4上一点,设直线CH,PH,QH的斜率分别为k1,k2,k3,试比较2k1与k2+k3的大小,并加以证明.解:(1)由题意知S△ABC=(|AB|+|AC|+|BC|)·r=|BC|·|yA|,且|BC|=2,|yA|=3r,其中r为内切圆半径,化简得:|AB|+|AC|=4,顶点A的轨迹是以B,C为焦点,4为长轴长的椭圆(去掉长轴端点),其中a=2,c=1,b=,所以轨迹M的方程为+=1(y≠0).(2)2k1=k2+k3,以下进行证明:当直线PQ的斜率存在时,设直线PQ:y=k(x-1)且P(x1,y1),Q(x2,y2),H(4,m),联立可得x1+x2=,x1x2=.由题意:k1=,k2=,k3=.k2+k3=====2k1.当直线PQ的斜率不存在时,不妨取P,Q,则k2+k3=+==2k1.综上可得2k1=k2+k3.4.(2016·洛阳市高三模拟)设M是焦距为2的椭圆E:+=1(a>b>0)上一点,A,B是其左、右顶点,直线MA与MB的斜率分别为k1,k2,且k1k2=-.(1)求椭圆E的方程;(2)已知椭圆E:+=1(a>b>0)上点N(x0,y0)处切线方程为+=1,若与椭圆E相切于C(x1,y1),D(x2,y2)两点的切线相交于P点,且PC·PD=0.求证:点P到原点的距离为定值.(1)解:由题意,2c=2,c=1,A(-a,0),B(a,0),设M(x,y),∵k1k2=-,∴·=-,即=-.∵M(x,y)在椭圆上,∴+=1.∴=-,∴=,∴a2=2b2.又a2-b2=c2=1,∴a2=2,b2=1.∴椭圆E的方程为+y2=1.(2)证明:依题意,切线PC,PD的方程分别为+y1y=1,+y2y=1,即x1x+2y1y=2,x2x+2y2y=2.由,得P,∵PC·PD=0,∴PC⊥PD,∴=-1,即x1x2=-4y1y2.∵C,D在椭圆E上,∴x+2y=2,x+2y=2.∴x=2-2y,x=2-2y.∴|PO|2===.∵x1x2=-4y1y2,∴xx=16yy.即(2-2y)(2-2y)=16yy,(1-y)(1-y)=4yy,得yy=.∴|OP|2===3.∴|PO|=,∴P到原点的距离为定值.