解析几何题型与方法
高考解析几何涉及直线、圆、椭圆、双曲线、抛物线的方程、性质及其相互之间的关系,其本质是使用代数的方法解决几何问题,因此数形结合是最常用的思想方法,同时转化思想、函数与方程思想等也比较常用。在解题时,解析几何问题的题目较为明确,每一各设问的顺序也决定了解题的顺序,考生容易找到解题思路,但难点在于,解析题容易找到路标,找到路标之后怎没走和庞大的运算量是困扰考生的关键问题。
解析答题通常是五种线型中两或三种线形组合而成,常见有以下四种题型: 题型一:轨迹与方程(判定线型并求出轨迹方程) 题型二:范围与最值(通常是题目中某个参数的范围)
题型三:定值与定性(证明某个参数的定值或以式子的形式明确的关系) 题型四:存在与探索(讨论存在性) 【考点精析】
考点一 曲线(轨迹)方程的求法 常见的求轨迹方程的方法:
(1)单动点的轨迹问题——直接法(五步曲)+ 待定系数法(定义法); (2)双动点的轨迹问题——代入法;
(3)多动点的轨迹问题——参数法 + 交轨法。
例题1. 已知⊙M:x2?(y?2)2?1,Q是x轴上的动点,QA,QB分别切⊙M于A,B两点,(1)如果|AB|?42,求直线MQ的方程; 3 (2)求动弦AB的中点P的轨迹方程.
解析:(1)两点确定一条直线;(2)利用平面几何知识,找出关系。
42|AB|22221,可得|MP|?|MA|2?()?12?()?,由射3233影定理,得 |MB|2?|MP|?|MQ|,得|MQ|?3, 在Rt△MOQ中,
答案:(1)由|AB|?22 |OQ|?|MQ|?|MO|?32?22?5,
故a?5或a??5, 所以直线AB方程是
2x?5y?25?0或2x?5y?25?0; (2)连接MB,MQ,设P(x,y),Q(a,0),由
点M,P,Q在一直线上,得
2y?2?,(*)由射影定理得|MB|2?|MP|?|MQ|, ?ax222即x?(y?2)?a?4=1(**)
把(*)及(**)消去a,
7212(y?2). 并注意到y?2,可得x?(y?)?416点评:合理应用平面几何知识,这是快速解答本题的关键所在。
例题2. (湖北省十一校)在直角坐标平面中,△ABC的两个顶点为 A(0,-1),B(0,
??????????????????????????1)平面内两点G、M同时满足:①GA?GB?GC?0 , ②|MA|= |MB|= |MC| ?????????③GM∥AB
(1)求顶点C的轨迹E的方程
????????(2)设P、Q、R、N都在曲线E上 ,定点F的坐标为(2, 0) ,已知PF∥FQ ,
????????????????RF ∥FN且PF2RF= 0.求四边形PRQN面积S的最大值和最小值.
分析:本例(1)要熟悉用向量的方式表达点特征;(2)要把握好直线与椭圆的位置关系,
弦长公式,灵活的运算技巧是解决好本题的关键。
????????????????????解:(1)设C ( x , y ), ?GA?GB?2GO,由①知GC??2GO,?G为
xy△ABC的重心 , ? G(,) 由②知M是△ABC的外心,?M在x轴上
33x 由③知M(,0),
3?????????x2x22由|MC| ? |MA| 得()?1?(x?)?y
33x2?y2?1(x≠0)。 化简整理得:3x2?y2?1的右焦点 (2)F(2,0 )恰为32 设PQ的斜率为k≠0且k≠±,则直线PQ的方程为y = k ( x -2) 2??y?k(x?2)2222?(3k?1)x?62kx?6k?3?0 由?22??x?3y?3?06k2?362k2设P(x1 , y1) ,Q (x2 ,y2 ) 则x1 + x2 = , x12x2 =2 23k?13k?1则| PQ | =1?k2 ·
2(x1?x2)2?4x1x2
62k226k2?3 = 1?k ·(2 )?4?23k?13k?123(k2?1) = 23k?1123(k2?1) ?RN⊥PQ,把k换成?得 | RN | = 2k3?k1 ?S =| PQ | · | RN |
26(k2?1)28 = =) 2?221(3k?1)(k?3)3(k2?2)?10k18?3(k2?2)?10?
k2?S18?k2?2≥2 , ?≥16
k2?S3?≤ S < 2 , (当 k = ±1时取等号) 2又当k不存在或k = 0时S = 2 综上可得
3 ≤ S ≤ 2 2 ?Smax = 2 , Smin =
3 2点评:本题考查了向量的有关知识,椭圆与直线的基本关系,二次方程的根与系数的关系及
不等式,转化的基本思想方法以及运用综合知识解决问题的能力。
考点二 圆锥曲线的几何性质
x2y2??1 的两个焦点,P为上一点,已知P、F1、F2是一个例题3.设F1、F2为椭圆94|PF1|直角三角形的三个顶点,且|PF1|>|PF2|,求的值.
|PF2|分析:由已知,F1不是直角顶点,所以只要对P、F2中哪一个是直角顶点分两种情况即可. 解法1:由已知,|PF1|>|PF2|,|PF1|+|PF2|=6,|F1F2|=25, 若∠PF2F1为直角,则|PF1|2=|PF2|2+|F1F2|2,可解得:|PF1|==
14,|PF2|3|PF1|74,这时?. 3|PF2|2|PF1|?2.
|PF2||PF1|74144),这时|PF1|=,|PF2|=,这时?.若∠PF2F1333|PF2|2若∠F2PF1为直角,则|PF1|2+|PF2|2=|F1F2|2,可解得:|PF1|=4,|PF2|=2,这时
解法2:由椭圆的对称性,不妨设P(x,y)(其中x>0,y>0),F1(?5,0),F2(5,0).若∠PF2F1为直角,则P(5,
?x2y2??1?3545?94为直角,则由?,解得:P(,). yy55????1??x?5x?5|PF1|于是|PF1|=4,|PF2|=2,这时?2.
|PF2|点评:由椭圆的方程,熟练准确地写出其几何性质(如顶点,焦点,长、短轴长,焦距,离心率,焦半径等)是应对考试必备的基本功;在解法2中设出了P点坐标的前提下,还可利用|PF1|=a+ex,|PF2|=a-ex来求解.
例题4.(2006年湖北省高考题)设A,B分别为椭圆
x2y2??1(a,b?0)的左、右顶点,椭圆长半轴的长等于焦距,a2b2且x?4为它的右准线
yMAP(Ⅰ)、求椭圆的方程;
(Ⅱ)、设P为右准线上不同于点(4,0)的任意一点, 若直线AP,BP分别与椭圆相交于异于A,B的点M、N,证明:点B在
oNB(4,0)x以MN为直径的圆内
分析:本小题主要考查直线、圆和椭圆等平面解析几何的基础知识,考查综合运用数学知识进行推理运算的能力和解决问题的能力 a2解:(Ⅰ)依题意得 a=2c,=4,解得a=2,c=1,从而b=3
cx2y2??1 故椭圆的方程为 43(Ⅱ)解法1:由(Ⅰ)得A(-2,0),B(2,0) 设M(x0,y0)
yMAPoNB(4,0)x∵M点在椭圆上,∴y0=
3(4-x02) ① 4又点M异于顶点A、B,∴-2 6y0 ) x0?2?????从而BM=(x0-2,y0), ????6y0BP=(2,) x0?22?????????6y02∴BM2BP=2x0-4+=(x02-4+3y02) ② x0?2x0?2?????????5将①代入②,化简得BM2BP=(2-x0) 2?????????∵2-x0>0,∴BM2BP>0,则∠MBP为锐角,从而∠MBN为钝角, P(4, 故点B在以MN为直径的圆内 解法2:由(Ⅰ)得A(-2,0),B(2,0) 设M(x1,y1),N(x2,y2), 则-2 x1?x2y?y2,1), 22BQ- 2x?x2y?y22112MN=(1-2)2+(1)-[(x1-x2)2+(y1-y2)2] 4422 =(x1-2) (x2-2)+y1y1 ③ 又直线AP的方程为y= y1y2(x?2),直线BP的方程为y=(x?2), x1?2x2?2而点两直线AP与BP的交点P在准线x=4上, ∴ 6y16y2(3x2?2)y1,即y2= ④ ?x1?2x2?2x1?222xy322又点M在椭圆上,则1?1?1,即y1?(4?x1) ⑤ 4431522于是将○4、○5代入○3,化简后可得BQ-MN=(2-x1)(x2?2)?0 44从而,点B在以MN为直径的圆内 点评:本题关键是联系直线、圆和椭圆等平面解析几何的基础知识,运用数学知识进行推理运算的能力和解决问题的能力 考点三 有关圆锥曲线的定义的问题 利用圆锥曲线的第一、第二定义求解 例题5.已知某椭圆的焦点F1(-4,0),F2(4,0),过点F2并垂直于x轴的直线与椭圆的一个焦点为B,且=10,椭圆上不同两点A(x1,y1),C(x2,y2)满足条件|F2A|,|F2B|,|F2C|成等差数列.(1)求该椭圆的方程;(2)求弦AC中点的横坐标. 分析:因为已知条件中涉及到椭圆上的点到焦点的距离,所以可以从椭圆的定义入手. 解:(1)由椭圆的定义及已知条件知:2a=|F1B|+|F2B|=10,所以a=5, x2y2??1. 又c=3,故b=4.故椭圆的方程为 259由点B(4,y0)在椭圆上,得|F2B|=|y0|= 925,因为椭圆的右准线方程为x?,离5444254?x1)?5?x1, .所以根据椭圆的第二定义,有|F2A|?(55454254|F2C|?(?x2)?5?x2.因为|F2A|,|F2B|,|F2C|成等差数列, 545449于是5?x1+5?x2?2?,所以: x1+x2=8, 555x?x2?4。 从而弦AC的中点的横坐标为12心率e?点评:涉及椭圆、双曲线上的点到两个焦点的距离问题,常常要注意运用第一定义,而涉及曲线上的点到某一焦点的距离,常常用圆锥曲线的统一定义.对于后者,需要注意的是右焦点与右准线对应,不能弄错. 考点四 直线与圆锥曲线位置关系问题 利用数形结合法或将它们的方程组成的方程组转化为一元二次方程,利用判别式、韦达定理来求解或证明. 例题6.(2007江西吉安)已知双曲线的两条渐近线方程为直线 l1:y?3x和l2:y??3x,其焦点在x轴上,实轴长为2. (Ⅰ)求双曲线的方程; (Ⅱ)设直线l:y?kx?1与双曲线相切于点M且与右准线交于N,F为右焦点,求证:∠MFN为直角. 分析:将直线方程和抛物线方程组成的方程组转化为一元二次方程,用韦达定理来求解. 解:(Ⅰ)由题意,设双曲线方程为 3x?y??(??0)?22x2?3?y2??1 y2?1 又2a?2?a?1 ??1???32?2?a?1,∴方程为x?33?2k2?3?3?k2?0??(Ⅱ)由消去y得(3?k)x?2kx?4?0,由???2?k??2 ????0?k?4当k=2时得 xM??2,代入y?2x?1得yM??3, ?M(?2,?3) 22?y?2x?11??N(,2) F(2,0)?FM?(?4,?3) ?12x??2?3FN?(?,2)?FM?FN?6?6?0?FM?FN 21当k=-2时同理得M(2,?3),N(,0) 23F(2,0)?FM?(0,?3),FN?(?,0)?FM?FN?0?FM?FN 2综上:∠MFN为直角. 点评:解析几何解题思维方法比较简单,但对运算能力的要求比较高,平时练习要注意提高自己的运算能力. 考点五 圆锥曲线在高考中的应用 (1).圆锥曲线的标准方程和几何性质与平面向量的巧妙结合。