圆 锥 曲 线
圆锥曲线一章是高考和教学中的重点内容,蕴涵着多种数学思想、方法,教学中应遵循重基础、抓共性、讲通法、善变化的原则,使基础知识、基本技能、基本方法得到巩固,提高学生知识和方法的运用能力。
一、基本思想和基本方法
⒈基本思想:运动与联系、特殊与一般、函数与方程、转化与类比 ⒉基本方法:代数方法、几何方法、向量方法、三角代换 ⒊基本问题:①由性质求轨迹方程 ②由方程研究性质
二、常见的几种题型 ⒈ 求轨迹方程
⒉ 弦长公式极其应用 ⒊ 垂直半径的问题
⒋ 弦的中点与斜率的关系
⒌ 圆锥曲线上关于直线的对称点问题 ⒍ 圆锥曲线的切线问题
⒎ 圆锥曲线中的不等式问题
三、几组公式:
㈠三类弦长(e表示离心率,p表示焦准距,α弦所在直线的倾斜角): 1.焦点弦的弦长:
椭圆: |AB|=双曲线:|AB|=
1?ecos?222ep1?ecos22?2;
;当1?e2cos22ep|1?ecos?|2?>0时,AB是内点弦,当
<0时,AB是外点弦.
?抛物线:|AB|=
2psin2.
说明:利用圆锥曲线的统一定义证明. 2.中心弦的弦长:
2b椭圆: |AB|=; 双曲线:|AB|=
1?ecos?2222becos??12.
说明:可结合圆锥曲线的参数方程证明.
3.顶点弦的弦长(这里的顶点在长轴、实轴上): 椭圆: |AB|= 双曲线: |AB|= 抛物线: |AB|=
2ep1?ecos22?2|cosα|; |cosα|;
2ep|1?ecos?|2psin22?|cosα|.
说明:可利用直线、圆锥曲线的参数方程证明.
㈡ 与圆锥曲线离心率相关的几个角(以椭圆为例):
1
⒈ 命题1:设P(x,y)是椭圆x2a2?yb22=1(a>b>0)上一点,F1、F2是
cb椭圆的两个焦点,∠F1PF2=α,则y=±b时,?max=2arctg简证:由△PF1F2的面积为S=b2 tg? =c|y|,所以tg? =
22yb22,
cyb2.(或由均值定
理).
2.命题2.设P(x,y)是椭圆x2a2?=1(a>b>0)上一点。∠A1PA2=α,
abba?max?2arctg∠B1PB2=β,则当y=±b时,
?max?2arctg;当x=±a时,
yx?a.
简证:设PA1、PA2的斜率分别为K1、K2,则K1=
2,K2=
yx?a;
可得:K1K2 =-b2;由到角公式和均值定理既可证明.
a⒊命题3:设P、Q是椭圆xa22?yb22=1(a>b>0)的左焦点弦,倾斜角为α,
0
O是原点,∠POQ=β,则当α=90时,?min⒋命题4:设P,Q是椭圆x2a2?2arctgb2ac.
?yb22?1(a>b>0)的左焦点弦,倾斜角
为?,O是原点,A1,A2是椭圆长轴的两个顶点。设∠PA2Q=?,∠PA1Q=?,
epa?c则当?=90时,?min?2arctg0
;当?=90时,?max?2arctg0
epa?c.
说明:命题在双曲线、抛物线形式略有变化,研究方法相同.
㈢ 圆锥曲线中的三角形: ⒈ 焦点三角形: ① 面积:S=c|y|/2=b2tg② 离心率:e=
?2=br1r2?b2
sin(???)sin??sin?⒉ 与焦点弦有关的三角形:
2
S=
epcsin?1?ecos?22 S=
2epcsin?1?ecos?22c)sin? S=ep(a? 221?ecos?
⒊ 与准线有关的三角形
EF1平分∠QEP,
S=
ep22sin?2; FQ⊥OQ,S=abp/c.
1?ecos?
四、例题讲解
㈠轨迹方程的求法
例题⒈(坐标法)点A是直线l外一点,点A到直线l的距离为p,MN为l上的定长线段,且|MN|=2p,
⑴当|MN|在直线l上滑动时,求△AMN外心C的轨迹E。
⑵当圆心C在E上什么位置时,|AM|+|AN|=23p?
说明:一般步骤:
① 选择适当的直角坐标系.②设所求点为P(x,y),并写出相关点的坐标. ③ 出一个含已知点和所求点的等式.④用坐标表示这个等式,并化简整理. ⑤ 去“坏”点.
例题⒉ (判断轨迹法)已知⊙O的方程为x2+y2=4;定点A(4,O);求过定点A且与⊙O相切的动圆圆心P的轨迹方程.
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答案:(x-2)-y/3=1 说明:一般步骤:
① 根据条件判断是否为学过的点的轨迹方程.②判断轨迹的位置. ③利用已知的方程形式,设出待定系数求解.④整理检验.
例题⒊(转移法)F1、F2是椭圆x2/2+y2=1的两个焦点,P是抛物线y=x2上的动点,求三角形F1PF2的重心轨迹方程.
答案:y=3x2(消参法,交轨法) 说明:一般步骤
①设所求点为P(x,y),相关点为Q(x0,y0)。②建立P、Q坐标的关系式,解出x0,y0 ;③代入F(x,y)=0。④整理检验。
例题⒋已知三点A(-4,0)、B(4,0)、F(8,0),直线l的方程为x=2,过F作互相垂直的两条直线,分别交l于M、N点,直线AM、BN交于P点,求P点的轨迹方程.答案:(x2/16-y2/48=1)
说明:一般步骤:
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①若所求动点P(x,y)的坐标关系不易找到,也没有相关点可以利用,可先考虑将x、y用一个或几个参数来表示,然后再消去参数,建立普通方程.
②参数的选择丰富多彩,常用的有变角、变斜率、有向线段数量等等.
㈡直线与圆锥曲线:
例题⒈ (弦长公式、垂直应用) ⒈ 直线l:y=
交双曲线3/5(x-C)
C:x2-y2/3=1于A、B点,OA⊥OB,求|AB|.
答案:4
⒉ 已知抛物线y2=2x,直线l在y轴上的截距为2,且与抛物线交于P、Q两点,以|PQ|为直径的圆过原点,求该直线的方程。
答案:y=-x+2
例题⒉ (弦的中点与斜率的关系)
⑴ 已知椭圆
xa22?yb22?1?a?b?0?与直线x+y=1交于A、B两点,|AB|=22,AB
的中点M与椭圆中心连线的斜率为2/2,求椭圆的方程。
答案:(Ax2+By2=1;x2+2y2/=3)
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⑵ 双曲线C:x/4-y/2=1。①过M(1,1)的直线,交双曲线于A、B两点,求直线AB的方程。②是否存在直线l,使N(1,1/2)为l被双曲线所截弦的中点,若存在,求出它的方程;若不存在,说明理由。
答案:x-2y+1=0;不存在,因为直线与双曲线无公共点。
例题⒊ (圆锥曲线中的对称问题)
⑴ 若抛物线y=ax2-1(a>0)上存在关于直线x+y=0对称的两个点,求a的取值范围。
答案:a>3/4
(提示:由交点弦的中点在x+y=0上及△>0求出;或由弦的中点在内部求出)
⑵ 已知椭圆方程为C:x2/4+y2/3=1。试确定m的范围,使得椭圆C上存在着不同的两个点,关于直线l:y=4x+m对称。
答案:M∈(-2
13/13,2
13/13)
㈢圆锥曲线的切线问题
例⒈(江苏理本小题满分14分)如图,在平面直角坐标系xOy中,过y轴正方向上一点C(0,c)任作一直线,与抛物线y?x2相交于AB两点,一条垂直于x轴的直线,分别与线段AB和直线l:y??c交于P,Q,
4
????????(1)若OA?OB?2,求c的值;
yB(2)若P为线段AB的中点,求证:QA为此抛物线的切线;
(3)试问(2)的逆命题是否成立?说明理由。 解:(1)设过C点的直线为y?kx?c,所以,k?x0?c????????A?x1,y1?,B?x2,y2?,OA=?x1,y1?,OB??x2,y2?????????因为OA?OB?2,所以
x?2CPAx?kx??cc?0?2,即设,
2OxQl2即x1x2??x1x2?y1y2?2,kx1?ck?x?2c???2,x1x2?kx1x2?kc?x1?x2??c?2
所以?c?k2c?kc?k?c2?2,即c2?c?2?0,所以c?2?舍去c??1?
(2)设过Q的切线为y?y1?k1?x?x1?,y/?2x,所以k1?2x1,即
y?2x1x?2x1?y1?2x1x?x122?x1?c,?c?,又,它与y??c的交点为M??22x?1?2?c?x1?x2y1?y2??kk?k?P?,?,?cxx??c,所以Q,因为,所以??x2,,?c?12????22x1?2????22?所以M?切线。
?x1?2?x2??k?,?c???,?c?,所以点2???2M和点Q重合,也就是QA为此抛物线的
(3)(2)的逆命题是成立,由(2)可知Q?,?c?,因为PQ?x轴,所以P?,yP?
?2??2??k??k?因为
x1?x22?k2,所以P为AB的中点。
例⒉(安徽文本小题满分14分)设F是抛物线G:x2=4y的焦点. (Ⅰ)过点P(0,-4)作抛物线G的切线,求切线方程: (Ⅱ)设A、B为势物线G上异于原点的两点,且满足FA·FBBF分别交抛物线G于点C,D,求四边形ABCD面积的最小值.
2?x0?xx解:(I)设切点Q?x0,?.由y??,知抛物线在Q点处的切线斜率为0,故
224???0,延长AF、
所求切线方程为y?x02x442x042?x02(x?x0).
即y?x?.
因为点P(0,??)在切线上.
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