圆锥曲线典型例题讲解(2)

2019-09-02 15:10

要特别注意轨迹是否为双曲线的两支.

x2y2

【变式训练1】P为双曲线-=1的右支上一点,M,N分别是圆(x+5)2+y2=4和

916(x-5)2+y2=1上的点,则|PM|-|PN|的最大值为( )

A.6

B.7

C.8

D.9 【解析】选D.

题型二 双曲线几何性质的运用

x2y2

【例2】双曲线C:2-2=1(a>0,b>0)的右顶点为A,x轴上有一点Q(2a,0),若C上存在一点P,

ab使AP?PQ=0,求此双曲线离心率的取值范围.【解析】(1,

6). 2

【点拨】根据双曲线上的点的范围或者焦半径的最小值建立不等式,是求离心率的取值范围的常用方法.

x2y2

【变式训练2】设离心率为e的双曲线C:2-2=1(a>0,b>0)的右焦点为F,直线l过焦点F,且

ab斜率为k,则直线l与双曲线C的左、右两支都相交的充要条件是( )

A.k2-e2>1 C.e2-k2>1

B.k2-e2<1

D.e2-k2<1【解析】,故选C.

题型三 有关双曲线的综合问题

x22

【例3】(2010广东)已知双曲线-y=1的左、右顶点分别为A1、A2,点P(x1,y1),Q(x1,-y1)是双

2曲线上不同的两个动点.

(1)求直线A1P与A2Q交点的轨迹E的方程;(2)若过点H(0,h)(h>1)的两条直线l1和l2与轨迹E都只有一个交点,且l1⊥l2,求h的值.

x22

【解析】(1)轨迹E的方程为2+y=1,x≠0且x≠±2.(2)符合条件的h的值为3或2.

x2y2

【变式训练3】双曲线2-2=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,离心率为e,过F2的直线与双

ab曲线的右支交于A,B两点,若△F1AB是以A为直角顶点的等腰直角三角形,则e2等于( )

A.1+22

B.3+22 C.4-22 D.5-22 【解析】故选D

总结提高

1.要与椭圆类比来理解、掌握双曲线的定义、标准方程和几何性质,但应特别注意不同点,如a,b,c的关系、渐近线等.

2.要深刻理解双曲线的定义,注意其中的隐含条件.当||PF1|-|PF2||=2a<|F1F2|时,P的轨迹是双曲线;当||PF1|-|PF2||=2a=|F1F2|时,P的轨迹是以F1或F2为端点的射线;当 ||PF1|-|PF2||=2a>|F1F2|时,P无轨迹.

3.双曲线是具有渐近线的曲线,画双曲线草图时,一般先画出渐近线,要掌握以下两个问题: (1)已知双曲线方程,求它的渐近线;

6

bx2y2

(2)求已知渐近线的双曲线的方程.如已知双曲线渐近线y=±x,可将双曲线方程设为2-2=λ(λ≠0),

aab再利用其他条件确定λ的值,求法的实质是待定系数法.

练习

x2y231、【2012高考山东理10】已知椭圆C:2?2?1(a?b?0)的离心学率为.双曲线x2?y2?1的渐

ab2近线与椭圆C有四个交点,以这四个焦点为顶点的四边形的面积为16,则椭圆C的方程为

x2y2x2y2x2y2x2y2?1 ??1 (B)??1 (C)??1 (D)?(A)

20582126164【答案】D

2.直线y=kx+2与双曲线x2-y2=6的右支交于不同两点,则k的取值范围是 A.(-C.(-

1515,) 33

B.(0,15

) 3

1515,0) D.(-,-1) 33

x2y23.【2012高考湖北理14】如图,双曲线2?2?1 (a,b?0)的两顶点为A1,A2,虚轴两端点为B1,B2,

ab两焦点为F1,F2. 若以A1A2为直径的圆内切于菱形F1B1F2B2,切点分别为A,B,C,D. 则 (Ⅰ)双曲线的离心率e? ;(Ⅱ)菱形F1B1F2B2的面积S1与矩形ABCD的面积S2的比值

S1? .【答案】e?S2【例3】由题意知|x1|>

5?1S12?5;?2S22

-y1y1

(x+2),①直线A2Q的方程为y=(x-2).②方

x1+2x1-2

2,A1(-2,0),A2(2,0),则有直线A1P的方程为y=

22y122y

法一:联立①②解得交点坐标为x=,y=,即x1=,y1=,③则x≠0,|x|<2. x1x1xx

x2x21而点P(x1,y1)在双曲线-y2=1上,所以-y21=1. 22

x2

将③代入上式,整理得所求轨迹E的方程为+y2=1,x≠0且x≠±2. 2-y21

方法二:设点M(x,y)是A1P与A2Q的交点,①×②得y2=2(x2-2).③

x1-2x2x2112

又点P(x1,y1)在双曲线上,因此-y2=1,即y=-1. 11

22x2

代入③式整理得+y2=1.

2

因为点P,Q是双曲线上的不同两点,所以它们与点A1,A2均不重合.故点A1和A2均不在轨迹E上.过点(0,1)及A2(2,0)的直线l的方程为x+2y-2=0.

?x?2y?2?0,?解方程组?2得x=

x2??y?1?2

2,y=0.所以直线l与双曲线只有唯一交点A2.

故轨迹E不过点(0,1).同理轨迹E也不过点(0,-1).

7

x2

综上分析,轨迹E的方程为+y2=1,x≠0且x≠±2. 2(2)设过点H(0,h)的直线为y=kx+h(h>1), x2

联立+y2=1得(1+2k2)x2+4khx+2h2-2=0.

2令Δ=16k2h2-4(1+2k2)(2h2-2)=0,得h2-1-2k2=0, 解得k1=

h2-1

,k2=-2

h2-1h2-1

.由于l1⊥l2,则k1k2=-=-1,故h=3. 22

hh

×(-)=-1,得h=2. 22

过点A1,A2分别引直线l1,l2通过y轴上的点H(0,h),且使l1⊥l2,因此A1H⊥A2H,由此时,l1,l2的方程分别为y=x+2与y=-x+2, 它们与轨迹E分别仅有一个交点(-

222222,)与(,). 3333

所以,符合条件的h的值为3或2.

【变式训练3】据题意设|AF1|=x,则|AB|=x,|BF1|=

由双曲线定义有|AF1|-|AF2|=2a,|BF1|-|BF2|=2a

2x.

?(|AF1|+|BF1|)-(|AF2|+|BF2|)=(2+1)x-x=4a,即x=22a=|AF1|. 故在Rt△AF1F2中可求得|AF2|=|F1F2|2-|AF1|2=4c2-8a2.

c2

又由定义可得|AF2|=|AF1|-2a=22a-2a,即4c2-8a2=22-2a,两边平方整理得c2=a2(5-22)?2=e2=5-22,.

a

9.3 抛物线

典例精析

题型一 抛物线定义的运用

【例1】根据下列条件,求抛物线的标准方程. (1)抛物线过点P(2,-4);

(2)抛物线焦点F在x轴上,直线y=-3与抛物线交于点A,|AF|=5. 【解析】(1)y2=8x或x2=-y.(2)方程为y2=±2x或y2=±18x.

【变式训练1】已知P是抛物线y2=2x上的一点,另一点A(a,0) (a>0)满足|PA|=d,试求d的最小值. 【解析】dmin=2a-1. 题型二 直线与抛物线位置讨论

【例2】(2010湖北)已知一条曲线C在y轴右侧,C上每一点到点F(1,0)的距离减去它到y轴距离的差都是1.

(1)求曲线C的方程;

(2)是否存在正数m,对于过点M(m,0)且与曲线C有两个交点A,B的任一直线,都有FA?FB<0?若存在,求出m的取值范围;若不存在,请说明理由.

【解析】(1)y2=4x(x>0). (2)3-22<m<3+22.

8

由此可知,存在正数m,对于过点M(m,0)且与曲线C有两个交点A,B的任一直线,都有FA·FB<0,且m的取值范围是(3-22,3+22).

【变式训练2】已知抛物线y2=4x的一条弦AB,A(x1,y1),B(x2,y2),AB所在直线与y轴的交点坐111

标为(0,2),则+= .【解析】.

y1y22

题型三 有关抛物线的综合问题

【例3】已知抛物线C:y=2x2,直线y=kx+2交C于A,B两点,M是线段AB的中点,过M作x轴的垂线交C于点N.

(1)求证:抛物线C在点N处的切线与AB平行;

(2)是否存在实数k使NA·NB=0?若存在,求k的值;若不存在,说明理由. 【解析】

【点拨】直线与抛物线的位置关系,一般要用到根与系数的关系;有关抛物线

的弦长问题,要注意弦是否过焦点,若过抛物线的焦点,可直接使用公式|AB|=x1+x2+p,若不过焦点,则必须使用弦长公式.

【变式训练3】已知P是抛物线y2=2x上的一个动点,过点P作圆(x-3)2+y2=1的切线,切点分别45

为M、N,则|MN|的最小值是 .【解析】.

5

总结提高

1.在抛物线定义中,焦点F不在准线l上,这是一个重要的隐含条件,若F在l上,则抛物线退化为一条直线.

2.掌握抛物线本身固有的一些性质:(1)顶点、焦点在对称轴上;(2)准线垂直于对称轴;(3)焦点到准线的距离为p;(4)过焦点垂直于对称轴的弦(通径)长为2p.

3.抛物线的标准方程有四种形式,要掌握抛物线的方程与图形的对应关系.求抛物线方程时,若由已知条件可知曲线的类型,可采用待定系数法.

4.抛物线的几何性质,只要与椭圆、双曲线加以对照,很容易把握.但由于抛物线的离心率为1,所以抛物线的焦点有很多重要性质,而且应用广泛,例如:已知过抛物线y2=2px(p>0)的焦点的直线交抛物线于A、2p

B两点,设A(x1,y1),B(x2,y2),则有下列性质:|AB|=x1+x2+p或|AB|=2(α为AB的倾斜角),y1y2=

sinαp2

-p,x1x2=等.

4

2

练习

1.【2012高考全国卷理8】已知F1、F2为双曲线C:x2-y2=2的左、右焦点,点P在C上,|PF1|=|2PF2|,则cos∠F1PF2=

9

(A)

1334 (B) (C) (D) 【答案】C

54452.【2012高考安徽理9】过抛物线y2?4x的焦点F的直线交抛物线于A,B两点,点O是原点,若AF?3,则?AOB的面积为( )

(A)

222

【例3】证明:如图,设A(x1,2x21),B(x2,2x2),把y=kx+2代入y=2x,得2x-kx-2=0,

2 (B) 22 (C)

32 (D)22【答案】C 2x1+x2kkkk2

由韦达定理得x1+x2=,x1x2=-1,所以xN=xM==,所以点N的坐标为(,). 22448

k2kmkk2

设抛物线在点N处的切线l的方程为y-=m(x-),将y=2x2代入上式,得2x2-mx+-=0,

8448mkk2

因为直线l与抛物线C相切,所以Δ=m2-8(-)=m2-2mk+k2=(m-k)2=0,所以m=k,即l∥AB.

48(2)假设存在实数k,使NA·

NB=0,则NA⊥NB, 又因为M是AB的中点,所以|MN|=

1|AB|. 22

1111k2k2k2k2k+16

由(1)知yM=(y1+y2)=(kx1+2+kx2+2)=[k(x1+x2)+4]=(+4)=+2.因为MN⊥x轴,所以|MN|=|yM-yN|=+2-=. 222224488

又|AB|=1+k2·|x1-x2|=1+k2·(x1+x2)2-4x1x2=1+k2·

k1

()2-4×(-1)=k2+1·k2+16. 22

k2+1612所以=k+1·k2+16,解得k=±2.即存在k=±2,使NA·

84

NB=0.

9.4 直线与圆锥曲线的位置关系

典例精析

题型一 直线与圆锥曲线交点问题

【例1】若曲线y2=ax与直线y=(a+1)x-1恰有一个公共点,求实数a的值. 4【解析】综上所述,a=0或a=-1或a=-.

5

【点拨】本题设计了一个思维“陷阱”,即审题中误认为a≠0,解答过程中的失误就是不讨论二次项系数

a?1=0,即a=-1的可能性,从而漏掉两解.本题用代数方法解完后,应从几何上验证一下:①当a2

a=0时,曲线y=ax,即直线y=0,此时与已知直线y=x-1 恰有交点(1,0);②当a=-1时,直线y=-1与抛物线的对称轴平行,恰有一个交点(代数特征是消元后得到的一元二次方程中二次项系数为零);4

③当a=-时直线与抛物线相切.

5

【变式训练1】若直线y=kx-1与双曲线x2-y2=4有且只有一个公共点,则实数k的取值范围为( ) A.{1,-1,

55

,-} 22

B.(-∞,-

55

]∪[,+∞) 22

5

,+∞) 2

10

C.(-∞,-1]∪[1,+∞) 【解析】答案为A.

D.(-∞,-1)∪[


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