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13解析几何★★☆☆☆
已知点 A(1,5)A(1,5) 在抛物线 C:y2=2pxC:y^2=2px 上,则 AA 到 CC 的准线距离为______.

2023 · 全国 · 乙卷 · 理 · 第 13 题 · 填空题

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21解析几何★★★★☆
已知椭圆 C:y2a2+x2b2=1C:\dfrac{y^2}{a^2}+\dfrac{x^2}{b^2}=1(a>b>0a>b>0)的离心率为 53\dfrac{\sqrt5}{3},点 A(−2,0)A(-2,0) 在 CC 上.
(1) 求 CC 的方程; (2) 过点 (−2,3)(-2,3) 的直线交 CC 于 PP,QQ 两点,直线 APAP,AQAQ 与 yy 轴的交点分别为 MM,NN,证明:线段 MNMN 的中点为定点.
\begin{solution} \begin{enumerate} \item 设椭圆的半焦距为 cc,则 c2=a2−b2c^2=a^2-b^2. 由点 A(−2,0)A(-2,0) 在椭圆上,得 b=2b=2. 又由离心率得 c2a2=59\dfrac{c^2}{a^2}=\dfrac59,所以 1−4a2=591-\dfrac{4}{a^2}=\dfrac59,从而 a=3a=3. 因此 CC 的方程为 y29+x24=1\dfrac{y^2}{9}+\dfrac{x^2}{4}=1. \item 过点 (−2,3)(-2,3) 的直线若为 x=−2x=-2,则与椭圆只有一个交点,故由题意可设该直线斜率为 kk,其方程为 y=k(x+2)+3y=k(x+2)+3. 设 P(x1,y1)P(x_1,y_1),Q(x2,y2)Q(x_2,y_2),则 x1x_1,x2x_2 是方程
9x2+4(k(x+2)+3)2=369x^2+4\bigl(k(x+2)+3\bigr)^2=36
的两个根,即
(9+4k2)x2+8k(2k+3)x+4(2k+3)2−36=0(9+4k^2)x^2+8k(2k+3)x+4(2k+3)^2-36=0
由韦达定理, x1+x2=−8k(2k+3)9+4k2x_1+x_2=-\frac{8k(2k+3)}{9+4k^2},x1x2=16k(k+3)9+4k2x_1x_2=\frac{16k(k+3)}{9+4k^2}. 直线 APAP 与 yy 轴的交点纵坐标为 2y1x1+2\dfrac{2y_1}{x_1+2},而 y1=k(x1+2)+3y_1=k(x_1+2)+3,所以该纵坐标为 2k+6x1+22k+\dfrac{6}{x_1+2}. 同理,点 NN 的纵坐标为 2k+6x2+22k+\dfrac{6}{x_2+2}. 因而线段 MNMN 的中点横坐标为 00,纵坐标为
2k+3(1x1+2+1x2+2)=2k+3x1+x2+4x1x2+2(x1+x2)+42k+3\left(\frac1{x_1+2}+\frac1{x_2+2}\right)=2k+3\frac{x_1+x_2+4}{x_1x_2+2(x_1+x_2)+4}
由上式中的韦达关系, x1+x2+4=12(3−2k)9+4k2x_1+x_2+4=\frac{12(3-2k)}{9+4k^2},x1x2+2(x1+x2)+4=369+4k2x_1x_2+2(x_1+x_2)+4=\frac{36}{9+4k^2}, 故中点纵坐标为 2k+3⋅3−2k3=32k+3\cdot\dfrac{3-2k}{3}=3. 所以线段 MNMN 的中点为定点 (0,3)(0,3). \end{enumerate} \end{solution}

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22解析几何★★★★☆
在直角坐标系 xOyxOy 中,以坐标原点 OO 为极点,xx 轴正半轴为极轴建立极坐标系,曲线 C1C_1 的极坐标方程为 ρ=2sin⁡θ\rho=2\sin\theta(π4≤θ≤π2\frac\pi4\le\theta\le\frac\pi2),曲线
C2:{x=2cos⁡α,y=2sin⁡αC_2:\begin{cases} x=2\cos\alpha,\\ y=2\sin\alpha \end{cases}
(α\alpha 为参数,π2<α<π\frac\pi2<\alpha<\pi).
(1) 写出 C1C_1 的直角坐标方程; (2) 若直线 y=x+my=x+m 与 C1C_1,C2C_2 均无公共点,求 mm 的取值范围.
\begin{solution} \begin{enumerate} \item 由极坐标与直角坐标的关系 x=ρcos⁡θx=\rho\cos\theta,y=ρsin⁡θy=\rho\sin\theta,得 ρ2=2ρsin⁡θ=2y\rho^2=2\rho\sin\theta=2y,所以 x2+y2=2yx^2+y^2=2y,即 x2+(y−1)2=1x^2+(y-1)^2=1. 由 π4≤θ≤π2\dfrac\pi4\le\theta\le\dfrac\pi2,可知该曲线取第一象限内从 (1,1)(1,1) 到 (0,2)(0,2) 的圆弧,故还需满足 x∈[0,1]x\in[0,1],y∈[1,2]y\in[1,2]. \item 直线 y=x+my=x+m 与曲线有公共点,当且仅当 m=y−xm=y-x. 对 C1C_1,令 x=2sin⁡θcos⁡θx=2\sin\theta\cos\theta,y=2sin⁡2θy=2\sin^2\theta,故 m=y−x=2sin⁡2θ−2sin⁡θcos⁡θ=1−cos⁡2θ−sin⁡2θm=y-x=2\sin^2\theta-2\sin\theta\cos\theta=1-\cos2\theta-\sin2\theta,其中 θ∈[π4,π2]\theta\in\left[\dfrac\pi4,\dfrac\pi2\right]. 其导数为 m′(θ)=2sin⁡2θ−2cos⁡2θ>0m'(\theta)=2\sin2\theta-2\cos2\theta>0,且 m(π4)=0m\left(\dfrac\pi4\right)=0,m(π2)=2m\left(\dfrac\pi2\right)=2,所以 mm 的取值范围为 [0,2][0,2].
对 C2C_2,有 m=2sin⁡α−2cos⁡α=2(sin⁡α−cos⁡α)m=2\sin\alpha-2\cos\alpha=2(\sin\alpha-\cos\alpha),其中 α∈(π2,π)\alpha\in\left(\dfrac\pi2,\pi\right). 因为 m′=2(sin⁡α+cos⁡α)m'=2(\sin\alpha+\cos\alpha),所以 mm 在 α=3π4\alpha=\dfrac{3\pi}{4} 处取得最大值 222\sqrt2;又当 α→π2+\alpha\to\dfrac\pi2^+ 或 α→π−\alpha\to\pi^- 时,m→2m\to2,但 α\alpha 不取端点,故 mm 的取值范围为 (2,22](2,2\sqrt2].
因此直线同时与 C1C_1,C2C_2 无公共点时,mm 不属于 [0,2]∪(2,22]=[0,22][0,2]\cup(2,2\sqrt2]=[0,2\sqrt2],即 m∈(−∞,0)∪(22,+∞)m\in(-\infty,0)\cup(2\sqrt2,+\infty). \end{enumerate} \end{solution}

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