圆锥曲线终极总结 1.圆锥曲线的两定义:
第一定义中要重视“括号”内的限制条件:椭圆中,与两个定点F1,F2的距离的和等于常数2a,且此常数2a一定要大于F1F2,当常数等于F1F2时,轨迹是线段F1F2,当常数小于F1F2时,无轨迹;双曲线中,与两定点F1,F2的距离的差的绝对值等于常数2a,且此常数2a一定要小于|F1F2|,定义中的“绝对值”与2a<|F1F2|不可忽视。若2a=|F1F2|,则轨迹是以F1,F2为端点的两条射线,若2a﹥|F1F2|,则轨迹不存在。若去掉定义中的绝对值则轨迹仅表示双曲线的一支。
2.圆锥曲线的标准方程(标准方程是指中心(顶点)在原点,坐标轴为对称轴时的标准位置的方程):
x2y2y2x2(1)椭圆:焦点在x轴上时2?2?1(a?b?0),焦点在y轴上时2?2=1(a?b?0)。
abab方程Ax2?By2?C表示椭圆的充要条件是什么?(ABC≠0,且A,B,C同号,A≠B)。 x2y2y2x2(2)双曲线:焦点在x轴上:2?2 =1,焦点在y轴上:2?2=1(a?0,b?0)。方程
abab。 Ax2?By2?C表示双曲线的充要条件是什么?(ABC≠0,且A,B异号)
(3)抛物线:开口向右时y2?2px(p?0),开口向左时y2??2px(p?0),开口向上时
x2?2py(p?0),开口向下时x2??2py(p?0)。
3.圆锥曲线焦点位置的判断(首先化成标准方程,然后再判断):
22(1)椭圆:由x,y分母的大小决定,焦点在分母大的坐标轴上。
(2)双曲线:由x,y项系数的正负决定,焦点在系数为正的坐标轴上; (3)抛物线:焦点在一次项的坐标轴上,一次项的符号决定开口方向。 提醒:在椭圆中,a最大,a?b?c,在双曲线中,c最大,c?a?b。
4.圆锥曲线的几何性质:
22222222x2y2(1)椭圆(以2?2?1(a?b?0)为例):①范围:?a?x?a,?b?y?b;②焦点:两
ab个焦点(?c,0);③对称性:两条对称轴x?0,y?0,一个对称中心(0,0),四个顶点(?a,0),(0,?b),ca2其中长轴长为2a,短轴长为2b;④准线:两条准线x??; ⑤离心率:e?,椭圆?0?e?1,
ace越小,椭圆越圆;e越大,椭圆越扁。
x2y2?2?1(a?0,b?0)为例)(2)双曲线(以:①范围:x??a或x?a,y?R;②焦点:2ab两个焦点(?c,0);③对称性:两条对称轴x?0,y?0,一个对称中心(0,0),两个顶点(?a,0),其中实轴长为2a,虚轴长为2b,特别地,当实轴和虚轴的长相等时,称为等轴双曲线,其方程可设为
2cax2?y2?k,k?0;④准线:两条准线x??; ⑤离心率:e?,双曲线?e?1,等轴双曲线acb?e?2,e越小,开口越小,e越大,开口越大;⑥两条渐近线:y??x。
ap2(3)抛物线(以y?2px(p?0)为例):①范围:x?0,y?R;②焦点:一个焦点(,0),其中p2的几何意义是:焦点到准线的距离;③对称性:一条对称轴y?0,没有对称中心,只有一个顶点(0,0);
cp; ⑤离心率:e?,抛物线?e?1。
a222x0y0x2y25、点P(x0,y0)和椭圆2?2?1(a?b?0)的关系:(1)点P(x0,y0)在椭圆外?2?2?1;
abab2222x0y0x0y0(2)点P(x0,y0)在椭圆上?2?2=1;(3)点P(x0,y0)在椭圆内?2?2?1
abab④准线:一条准线x??
6.直线与圆锥曲线的位置关系:
(1)相交:??0?直线与椭圆相交; ??0?直线与双曲线相交,但直线与双曲线相交不一定有??0,当直线与双曲线的渐近线平行时,直线与双曲线相交且只有一个交点,故??0是直线与双曲线相交的充分条件,但不是必要条件;??0?直线与抛物线相交,但直线与抛物线相交不一定有??0,当直线与抛物线的对称轴平行时,直线与抛物线相交且只有一个交点,故??0也仅是直线与抛物线相交的充分条件,但不是必要条件。
(2)相切:??0?直线与椭圆相切;??0?直线与双曲线相切;??0?直线与抛物线相切;
(3)相离:??0?直线与椭圆相离;??0?直线与双曲线相离;??0?直线与抛物线相离。
提醒:(1)直线与双曲线、抛物线只有一个公共点时的位置关系有两种情形:相切和相交。如果直线与双曲线的渐近线平行时,直线与双曲线相交,但只有一个交点;如果直线与抛物线的轴平行时,直线
x2y2与抛物线相交,也只有一个交点;(2)过双曲线2?2=1外一点P(x0,y0)的直线与双曲线只有一个
ab公共点的情况如下:①P点在两条渐近线之间且不含双曲线的区域内时,有两条与渐近线平行的直线
和分别与双曲线两支相切的两条切线,共四条;②P点在两条渐近线之间且包含双曲线的区域内时,有两条与渐近线平行的直线和只与双曲线一支相切的两条切线,共四条;③P在两条渐近线上但非原点,只有两条:一条是与另一渐近线平行的直线,一条是切线;④P为原点时不存在这样的直线;(3)过抛物线外一点总有三条直线和抛物线有且只有一个公共点:两条切线和一条平行于对称轴的直线。
7、焦点三角形(椭圆或双曲线上的一点与两焦点所构成的三角形)问题: S?btan当|y0|?b即P为短轴端点时,Smax的最大值为bc;对于双曲线S?2?2?c|y0|,
b2tan?2。 如 (1)短轴长为5,
8、抛物线中与焦点弦有关的一些几何图形的性质:(1)以过焦点的弦为直径的圆和准线相切;(2)设AB为焦点弦, M为准线与x轴的交点,则∠AMF=∠BMF;(3)设AB为焦点弦,A、B在准线上的射影分别为A1,B1,若P为A1B1的中点,则PA⊥PB;(4)若AO的延长线交准线于C,则BC平行于x轴,反之,若过B点平行于x轴的直线交准线于C点,则A,O,C三点共线。
9、弦长公式:若直线y?kx?b与圆锥曲线相交于两点A、B,且x1,x2分别为A、B的横坐标,则AB=1?k2x1?x2,若y1,y2分别为A、B的纵坐标,则AB=1?21y1?y2,若弦AB所在直线2k方程设为x?ky?b,则AB=1?ky1?y2。特别地,焦点弦(过焦点的弦):焦点弦的弦长的计
算,一般不用弦长公式计算,而是将焦点弦转化为两条焦半径之和后,利用第二定义求解。
抛物线:
b2x0x2y2在双曲线2?2?1中,以P(x0,y0)为中点的弦所在直线的斜率k=2;在抛物线
abay0py2?2px(p?0)中,以P(x0,y0)为中点的弦所在直线的斜率k=。
y0提醒:因为??0是直线与圆锥曲线相交于两点的必要条件,故在求解有关弦长、对称问题时,务必别忘了检验??0!
11.了解下列结论
2222(1)双曲线x?y?1的渐近线方程为x?y?0;
a2b2a2b22222b(2)以y??x为渐近线(即与双曲线x?y?1共渐近线)的双曲线方程为x?y??(?为
aa2b2a2b2参数,?≠0)。
(3)中心在原点,坐标轴为对称轴的椭圆、双曲线方程可设为mx2?ny2?1;
2b2(4)椭圆、双曲线的通径(过焦点且垂直于对称轴的弦)为,焦准距(焦点到相应准线的距
ab2离)为,抛物线的通径为2p,焦准距为p;
c(5)通径是所有焦点弦(过焦点的弦)中最短的弦;
(6)若抛物线y?2px(p?0)的焦点弦为AB,A(x1,y1),B(x2,y2),则①|AB|?x1?x2?p;
2p2,y1y2??p2 ②x1x2?4(7)若OA、OB是过抛物线y?2px(p?0)顶点O的两条互相垂直的弦,则直线AB恒经过定点
2(2p,0)
12、解析几何与向量综合时可能出现的向量内容:
??(1) 给出直线的方向向量u??1,k?或u??m,n?;
?(3)给出PM?PN?0,等于已知P是MN的中点;
(4)给出AP?AQ??BP?BQ,等于已知P,Q与AB的中点三点共线;
??(5) 给出以下情形之一:①AB//AC;②存在实数?,使AB??AC;③若存在实数
?????????????,?,且????1,使OC??OA??OB,等于已知A,B,C三点共线.
(2)给出OA?OB与AB相交,等于已知OA?OB过AB的中点;
??(6) 给出MA?MB?0,等于已知MA?MB,即?AMB是直角,给出MA?MB?m?0,等于已知?AMB是钝角, 给出MA?MB?m?0,等于已知?AMB是锐角,
???MAMB?(8)给出?????MP,等于已知MP是?AMB的平分线/
?MAMB???(9)在平行四边形ABCD中,给出(AB?AD)?(AB?AD)?0,等于已知ABCD是菱形;
????????????????(10) 在平行四边形ABCD中,给出|AB?AD|?|AB?AD|,等于已知ABCD是矩形;
(11)在?ABC中,给出OA?OB?OC,等于已知O是?ABC的外心(三角形外接圆的圆心,三角形的外心是三角形三边垂直平分线的交点); (12) 在?ABC中,给出OA?OB?OC?0,等于已知O是?ABC的重心(三角形的重心是三角形三条中线的交点); (13)在?ABC中,给出OA?OB?OB?OC?OC?OA,等于已知O是?ABC的垂心(三角形的垂心是三角形三条高的交点);
222????????ABAC??????)(??R?)等于已知AP通过?ABC的内(14)在?ABC中,给出OP?OA??(???|AB||AC|心;
(15)在?ABC中,给出a?OA?b?OB?c?OC?0,等于已知O是?ABC的内心(三角形内切圆的圆心,三角形的内心是三角形三条角平分线的交点);
????1????????AB?AC,等于已知AD是?ABC中BC边的中线; (16) 在?ABC中,给出AD?2????????2
(3)已知A,B为抛物线x=2py(p>0)上异于原点的两点,OA?OB?0,点C坐标为(0,2p)
???????????(2)若AM=?BM(??R)且OM?AB?0试求点M的轨迹方程。
????????x12x22(1)证明:设A(x1,),B(x2,),由OA?OB?0得
2p2p?????x12???x22?x12x12x222) x1x2??0,?x1x2??4p,又?AC?(?x1,2p?),AB?(x2?x1,2p2p2p2p????????x22?x12x12??x1??(2p?)?(x2?x1)?0,?AC//AB,即A,B,C三点共线。
2p2p?????????(2)由(1)知直线AB过定点C,又由OM?AB?0及AM=?BM(??R)知OM?AB,垂
足为M,所以点M的轨迹为以OC为直径的圆,除去坐标原点。即点M的轨迹方程为x2+(y-p)2=p2(x?0,y?0)。
13.圆锥曲线中线段的最值问题:
例1、(1)抛物线C:y2=4x上一点P到点A(3,42)与到准线的距离和最小,则点 P的坐标为______________
(2)抛物线C: y2=4x上一点Q到点B(4,1)与到焦点F的距离和最小,则点Q的坐标为 。 分析:(1)A在抛物线外,如图,连PF,则PH?PF,因而易发现,当A、P、F三点共线时,距离和最小。
AQHPFB(1)求证:A,B,C三点共线;
(2)B在抛物线内,如图,作QR⊥l交于R,则当B、Q、R三点共线时,距离和最小。 解:(1)(2,2)(2)(
1,1) 4x2?y2?1,双曲线C2的左、右焦点分别为C1的左、右顶点,而C2的左、右1、已知椭圆C1的方程为4顶点分别是C1的左、右焦点。 (1) 求双曲线C2的方程;
(2) 若直线l:y?kx?2与椭圆C1及双曲线C2恒有两个不同的交点,且l与C2的两个交点A和B满足OA?OB?6(其中O为原点),求k的取值范围。
22xy解:(Ⅰ)设双曲线C2的方程为?,则a2?4?1?3,再由a2?b2?c2得b2?1. ?1a2b2x2x22?y?1.?y2?1得(1?4k2)x2?82kx?4?0. 故C2的方程为(II)将y?kx?2代入34由直线l与椭圆C1恒有两个不同的交点得
1?1?(82)2k2?16(1?4k2)?16(4k2?1)?0,即 k2?. ①
4x2将y?kx?2代入?y2?1得(1?3k2)x2?62kx?9?0.由直线l与双曲线C2恒有两个不
32?1?1?3k?0,22即k?且k?1. 同的交点A,B得?2223???2?(?62k)?36(1?3k)?36(1?k)?0.62k?9设A(xA,yA),B(xB,yB),则xA?xB?,x?x?AB1?3k21?3k2???????? 由OA?OB?6得xAxB?yAyB?6,而xAxB?yAyB?xAxB?(kxA?2)(kxB?2)?(k2?1)xAxB?2k(xA?xB)?2 ?(k?1)?2?962k?2k??2 221?3k1?3k3k2?7?2.3k?13k2?715k2?1313122k?或k?. ③ 于是2?6,即?0.解此不等式得
1533k?13k2?1由①、②、③得
1113?k2?或?k2?1. 4315