第九篇 解析几何方法技巧2 圆锥曲线的综合应用(2)

2019-03-03 12:41

适用情况 2

根据特殊情况能找到定值(或定点)的问题. y2【例1】?已知双曲线C:x-=1,过圆O:x2+y2=2上任意一点作圆的切线l,

2若l交双曲线于A,B两点,证明:∠AOB的大小为定值. 证明 当切线的斜率不存在时,切线方程为x=±2. 当x=2时,代入双曲线方程,得y=±2, 即A(2,2),B(2,-2),此时∠AOB=90°, 同理,当x=-2时,∠AOB=90°.

当切线的斜率存在时,设切线方程为y=kx+b, 则

|b|1+k2

=2,即b2=2(1+k2).

由直线方程和双曲线方程消掉y, 得(2-k2)x2-2kbx-(b2+2)=0, 由直线l与双曲线交于A,B两点. 故2-k2≠0.设A(x1,y1),B(x2,y2). 2kb-?b2+2?则x1+x2=,xx=,

2-k2122-k2y1y2=(kx1+b)(kx2+b)=k2x1x2+kb(x1+x2)+b2 -k2b2-2k22k2b22b2-k2b22b2-2k2

=++=,

2-k22-k22-k22-k2-b2-22b2-2k2b2-2?1+k2?故x1x2+y1y2=+=,

2-k22-k22-k2由于b2=2(1+k2),

→·→=0,∠AOB=90°

故x1x2+y1y2=0,即OAOB. 综上可知,若l交双曲线于A,B两点, 则∠AOB的大小为定值90°. 方法2:引进参数法

① 引进参数表示变化量; 解题步骤 ②研究变化的量与参数何时没有关系,找到定值或定点. - 6 -

适用情况 定值、定点是变化中的不变量,引入参数找出与变量与参数没有关系的点(或值)即是定点(或定值).

x2y2

【例2】?如图所示,曲线C1:+=1,曲线C2:y2=4x,过曲线C1的右焦点

98F2作一条与x轴不垂直的直线,分别与曲线C1,C2依次交于B,C,D,E四点.若G为CD的中点、H为BE的中点,证明

|BE|·|GF2|

为定值.

|CD|·|HF2|

证明 由题意,知F1(-1,0),F2(1,0),设B(x1,y1),E(x2,y2),C(x3,y3),D(x4,y4),

x2y2

直线y=k(x-1),代入+=1,

98

?y?

得8?+1?2+9y2-72=0,即(8+9k2)y2+16ky-64k2=0,

?k?16k64k2

则y1+y2=-,yy=-.

8+9k2128+9k2同理,将y=k(x-1)代入y2=4x,得ky2-4y-4k=0, 4

则y3+y4=,y3y4=-4,

k1

|y+y|

|BE|·|GF2||y1-y2|234

所以=· |CD|·|HF2||y3-y4|1

|y1+y2|2=

?y1-y2?2?y3+y4?2

·

?y1+y2?2?y3-y4?2?y1+y2?2-4y1y2?y3+y4?2

· ?y1+y2?2?y3+y4?2-4y3y4

?-16k?24×64k2?4?2

??22+2?k??8+9k?8+9k·=3为定值.

?-16k?24?2?

??+16?k??8+9k2?2=

方法运用训练2

- 7 -

1.设P是曲线y2=4x上的一个动点,则点P到点A(-1,1)的距离与点P到x=-1直线的距离之和的最小值为( ). A.2 B.3 C.5 D.6

解析 如图,易知抛物线的焦点为F(1,0), 准线是x=-1,由抛物线的定义知:

点P到直线x=-1的距离等于点P到焦点F的距离; 于是,问题转化为:在曲线上求一点P,

使点P到点A(-1,1)的距离与点P到F(1,0)的距离之和最小;显然,连AF交曲线于P点.

故最小值为22+1,即为5. 答案 C

?b?

?2有四个交点,其中c为椭圆2.椭圆b2x2+a2y2=a2b2(a>b>0)和圆x2+y2=?+c?2?的半焦距,则椭圆离心率e的范围为( ). A.C.

53<e< 5523<e< 55

B.0<e<D.

2 5

35<e< 55

解析 此题的本质是椭圆的两个顶点(a,0)与(0,b)一个在圆外、一个在圆内即: ?b?22

?a>??2+c???

??b?

22

??b<+c???2?

??

b

a>??2+cbb<??2+c

??a-c?2>1?a2-c2?

?

4??

??a2-c2<2c

53

?<e<. 55答案 A

x2y23.(2011·长郡中学1次月考)设F是椭圆+=1的右焦点,且椭圆上至少有21

76个不同的点Pi(i=1,2,3,…),使|FP1|,|FP2|,|FP3|,…组成公差为d的等差数列,

- 8 -

则d的取值范围为________.

解析 若公差d>0,则|FP1|最小,|FP1|=7-1; 数列中的最大项为7+1,并设为第n项, 21

则7+1=7-1+(n-1)d?n=+1≥21?d≤,

d10注意到d>0,得0<d≤

11

;若d<0,易得-≤d<0. 1010

1??1??

那么,d的取值范围为?-,0?∪?0,?.

?10??10?1??1??

?∪?0,? 答案 ?-,0

?10??10?

4.过抛物线y2=2px(p>0)上一定点P(x0,y0)(y0>0)作两直线分别交抛物线于A(x1,y1),B(x2,y2),当PA与PB的斜率存在且倾斜角互补时,则解析 设直线PA的斜率为kPA,PB的斜率为kPB, y1-y02p2

由y2=2px,y=2px,得k==, 1100PA

x1-x0y1+y02p

同理kPB=,

y2+y0

由于PA与PB的斜率存在且倾斜角互补, 2p2p因此=-,即y1+y2=-2y0(y0>0),

y1+y0y2+y0y1+y2那么=-2.

y0答案 -2

5.椭圆b2x2+a2y2=a2b2(a>b>0)的左焦点为F,过F点的直线l交椭圆于A,B两点,P为线段AB的中点,当△PFO的面积最大时,求直线l的方程. 解 求直线方程,由于F(-c,0)为已知,仅需求斜率k, y1+y2

设A(x1,y1),B(x2,y2),P(x0,y0),则y0=,

21c

由于S△PFO=|OF|·|y0|=|y0|只需保证|y0|最大即可,

22?y=k?x+c?

由?222222?(b2+a2k2)y2-2b2cky-b4k2=0, ?bx+ay=ab

- 9 -

y1+y2

的值为________. y0

b2cbc?y1+y2??b2ck?

|y0|=??=??=≤

?2??b2+a2k2?b222a

+a|k||k|bc2b2b

得:S△PFO≤,此时=a2|k|?k=±,

4a|k|ab

故直线方程为:y=±(x+c).

a

6.(长沙雅礼中学最新月考)已知⊙O′过定点A(0,p)(p>0),圆心O′在抛物线C:x2=2py(p>0)上运动,MN为圆O′在轴上所截得的弦. (1)当O′点运动时,|MN|是否有变化?并证明你的结论;

(2)当|OA|是|OM|与|ON|的等差中项时,试判断抛物线C的准线与圆O′的位置关系,并说明理由.

解 (1)设O′(x0,y0),则x20=2py0(y0≥0),

2则⊙O′的半径|O′A|=x20+?y0-p?, 2⊙O′的方程为(x-x0)2+(y-y0)2=x20+(y0-p), 22令y=0,并把x0=2py0,代入得x2-2x0x+x20-p=0,

解得x1=x0-p,x2=x0+p,所以|MN|=|x1-x2|=2p, 这说明|MN|是不变化,其为定值2p. (2)不妨设M(x0-p,0),N(x0+p,0).

由题2|OA|=|OM|+|ON|,得2p=|x0-p|+|x0+p|, 所以-p≤x0≤p.

2

ppx0+p2

O′到抛物线准线y=-的距离d=y0+=,

222p2

⊙O′的半径|O′A|=x20+?y0-p?=

x0??22

?x0+?-p?

? 2p

2=

14

x0+4p4. 2p

- 10 -

224232+p因为r>d?x0+4p4>(x2)?x00<p,

2232

又x2≤p<p(p>0),所以r>d, 0

2

即⊙O′与抛物线的准线总相交.

- 11 -


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