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文檔簡介
1、圓錐曲線解題方法技巧第一、知識儲藏:1. 直線方程的形式1直線方程的形式有五件:點(diǎn)斜式、兩點(diǎn)式、斜截式、截距式、一般式。2與直線相關(guān)的重要內(nèi)容傾斜角與斜率 點(diǎn)到直線的距離 夾角公式:直線 夾角為, 那么3弦長公式直線上兩點(diǎn)間的距離 4兩條直線的位置關(guān)系 =-1 或者兩平行線距離公式 距離 距離2、圓錐曲線方程及性質(zhì)1.圓錐曲線的兩定義:第一定義中要重視“括號內(nèi)的限制條件:橢圓中,與兩個定點(diǎn)F,F(xiàn)的距離的和等于常數(shù),且此常數(shù)一定要大于,當(dāng)常數(shù)等于時,軌跡是線段FF,當(dāng)常數(shù)小于時,無軌跡;雙曲線中,與兩定點(diǎn)F,F(xiàn)的距離的差的絕對值等于常數(shù),且此常數(shù)一定要小于|FF|,定義中的“絕對值與|FF|不可
2、無視。假設(shè)|FF|,那么軌跡是以F,F(xiàn)為端點(diǎn)的兩條射線,假設(shè)|FF|,那么軌跡不存在。假設(shè)去掉定義中的絕對值那么軌跡僅表示雙曲線的一支。如方程表示的曲線是_答:雙曲線的左支2.圓錐曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程標(biāo)準(zhǔn)方程是指中心頂點(diǎn)在原點(diǎn),坐標(biāo)軸為對稱軸時的標(biāo)準(zhǔn)位置的方程:1橢圓:焦點(diǎn)在軸上時,焦點(diǎn)在軸上時1。方程表示橢圓的充要條件是什么?ABC0,且A,B,C同號,AB。橢圓的方程的形式有幾種?三種形式 標(biāo)準(zhǔn)方程: 距離式方程: 參數(shù)方程: 假設(shè),且,那么的最大值是_,的最小值是_答:2雙曲線:焦點(diǎn)在軸上: =1,焦點(diǎn)在軸上:1。方程表示雙曲線的充要條件是什么?ABC0,且A,B異號。如設(shè)中心在坐標(biāo)原點(diǎn),焦點(diǎn)
3、、在坐標(biāo)軸上,離心率的雙曲線C過點(diǎn),那么C的方程為_答:3拋物線:開口向右時,開口向左時,開口向上時,開口向下時。3.圓錐曲線焦點(diǎn)位置的判斷首先化成標(biāo)準(zhǔn)方程,然后再判斷:1橢圓:由,分母的大小決定,焦點(diǎn)在分母大的坐標(biāo)軸上。如方程表示焦點(diǎn)在y軸上的橢圓,那么m的取值范圍是_答:2雙曲線:由,項系數(shù)的正負(fù)決定,焦點(diǎn)在系數(shù)為正的坐標(biāo)軸上;3拋物線:焦點(diǎn)在一次項的坐標(biāo)軸上,一次項的符號決定開口方向。提醒:在橢圓中,最大,在雙曲線中,最大,。4.圓錐曲線的幾何性質(zhì):1橢圓以為例:范圍:;焦點(diǎn):兩個焦點(diǎn);對稱性:兩條對稱軸,一個對稱中心0,0,四個頂點(diǎn),其中長軸長為2,短軸長為2;準(zhǔn)線:兩條準(zhǔn)線; 離心率
4、:,橢圓,越小,橢圓越圓;越大,橢圓越扁。如1假設(shè)橢圓的離心率,那么的值是_答:3或;2以橢圓上一點(diǎn)和橢圓兩焦點(diǎn)為頂點(diǎn)的三角形的面積最大值為1時,那么橢圓長軸的最小值為_答:2雙曲線以為例:范圍:或;焦點(diǎn):兩個焦點(diǎn);對稱性:兩條對稱軸,一個對稱中心0,0,兩個頂點(diǎn),其中實軸長為2,虛軸長為2,特別地,當(dāng)實軸和虛軸的長相等時,稱為等軸雙曲線,其方程可設(shè)為;準(zhǔn)線:兩條準(zhǔn)線; 離心率:,雙曲線,等軸雙曲線,越小,開口越小,越大,開口越大;兩條漸近線:。雙曲線的方程的形式有兩種 標(biāo)準(zhǔn)方程:距離式方程:3拋物線以為例:范圍:;焦點(diǎn):一個焦點(diǎn),其中的幾何意義是:焦點(diǎn)到準(zhǔn)線的距離;對稱性:一條對稱軸,沒有對
5、稱中心,只有一個頂點(diǎn)0,0;準(zhǔn)線:一條準(zhǔn)線; 離心率:,拋物線。如設(shè),那么拋物線的焦點(diǎn)坐標(biāo)為_答:;5、點(diǎn)和橢圓的關(guān)系:1點(diǎn)在橢圓外;2點(diǎn)在橢圓上1;3點(diǎn)在橢圓內(nèi)6.記住焦半徑公式:1,可簡記為“左加右減,上加下減。 2 37.橢圓和雙曲線的根本量三角形你清楚嗎? 第二、方法儲藏1、點(diǎn)差法中點(diǎn)弦問題設(shè)、,為橢圓的弦中點(diǎn)那么有,;兩式相減得=2、聯(lián)立消元法:你會解直線與圓錐曲線的位置關(guān)系一類的問題嗎?經(jīng)典套路是什么?如果有兩個參數(shù)怎么辦? 設(shè)直線的方程,并且與曲線的方程聯(lián)立,消去一個未知數(shù),得到一個二次方程,使用判別式,以及根與系數(shù)的關(guān)系,代入弦長公式,設(shè)曲線上的兩點(diǎn),將這兩點(diǎn)代入曲線方程得到兩
6、個式子,然后-,整體消元······,假設(shè)有兩個字母未知數(shù),那么要找到它們的聯(lián)系,消去一個,比方直線過焦點(diǎn),那么可以利用三點(diǎn)A、B、F共線解決之。假設(shè)有向量的關(guān)系,那么尋找坐標(biāo)之間的關(guān)系,根與系數(shù)的關(guān)系結(jié)合消元處理。一旦設(shè)直線為,就意味著k存在。例1、三角形ABC的三個頂點(diǎn)均在橢圓上,且點(diǎn)A是橢圓短軸的一個端點(diǎn)點(diǎn)A在y軸正半軸上.1假設(shè)三角形ABC的重心是橢圓的右焦點(diǎn),試求直線BC的方程;2假設(shè)角A為,AD垂直BC于D,試求點(diǎn)D的軌跡方程.分析:第一問抓住“重心,利用點(diǎn)差法及重心坐標(biāo)公式可求出中點(diǎn)弦BC的斜率,從而寫出直線BC的方程。
7、第二問抓住角A為可得出ABAC,從而得,然后利用聯(lián)立消元法及交軌法求出點(diǎn)D的軌跡方程;解:1設(shè)B,C(,),BC中點(diǎn)為(),F(2,0)那么有兩式作差有 (1)F(2,0)為三角形重心,所以由,得,由得,代入1得直線BC的方程為2)由ABAC得 2設(shè)直線BC方程為,得, 代入2式得,解得或直線過定點(diǎn)0,設(shè)Dx,y,那么,即所以所求點(diǎn)D的軌跡方程是。4、設(shè)而不求法例2、如圖,梯形ABCD中,點(diǎn)E分有向線段所成的比為,雙曲線過C、D、E三點(diǎn),且以A、B為焦點(diǎn)當(dāng)時,求雙曲線離心率的取值范圍。分析:本小題主要考查坐標(biāo)法、定比分點(diǎn)坐標(biāo)公式、雙曲線的概念和性質(zhì),推理、運(yùn)算能力和綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)知識解決問題的能
8、力。建立直角坐標(biāo)系,如圖,假設(shè)設(shè)C,代入,求得,進(jìn)而求得再代入,建立目標(biāo)函數(shù),整理,此運(yùn)算量可見是難上加難.我們對可采取設(shè)而不求的解題策略,建立目標(biāo)函數(shù),整理,化繁為簡. 解法一:如圖,以AB為垂直平分線為軸,直線AB為軸,建立直角坐標(biāo)系,那么CD軸因為雙曲線經(jīng)過點(diǎn)C、D,且以A、B為焦點(diǎn),由雙曲線的對稱性知C、D關(guān)于軸對稱 依題意,記A,C,E,其中為雙曲線的半焦距,是梯形的高,由定比分點(diǎn)坐標(biāo)公式得 , 設(shè)雙曲線的方程為,那么離心率由點(diǎn)C、E在雙曲線上,將點(diǎn)C、E的坐標(biāo)和代入雙曲線方程得 , 由式得 , 將式代入式,整理得 ,故 由題設(shè)得,解得 所以雙曲線的離心率的取值范圍為 分析:考慮為焦
9、半徑,可用焦半徑公式, 用的橫坐標(biāo)表示,回避的計算, 到達(dá)設(shè)而不求的解題策略 解法二:建系同解法一,又,代入整理,由題設(shè)得,解得 所以雙曲線的離心率的取值范圍為 5、判別式法例3雙曲線,直線過點(diǎn),斜率為,當(dāng)時,雙曲線的上支上有且僅有一點(diǎn)B到直線的距離為,試求的值及此時點(diǎn)B的坐標(biāo)。分析1:解析幾何是用代數(shù)方法來研究幾何圖形的一門學(xué)科,因此,數(shù)形結(jié)合必然是研究解析幾何問題的重要手段. 從“有且僅有這個微觀入手,對照草圖,不難想到:過點(diǎn)B作與平行的直線,必與雙曲線C相切. 而相切的代數(shù)表現(xiàn)形式是所構(gòu)造方程的判別式. 由此出發(fā),可設(shè)計如下解題思路:把直線l的方程代入雙曲線方程,消去y,令判別式直線l在
10、l的上方且到直線l的距離為解題過程略.分析2:如果從代數(shù)推理的角度去思考,就應(yīng)當(dāng)把距離用代數(shù)式表達(dá),即所謂“有且僅有一點(diǎn)B到直線的距離為,相當(dāng)于化歸的方程有唯一解. 據(jù)此設(shè)計出如下解題思路:轉(zhuǎn)化為一元二次方程根的問題求解問題關(guān)于x的方程有唯一解簡解:設(shè)點(diǎn)為雙曲線C上支上任一點(diǎn),那么點(diǎn)M到直線的距離為: 于是,問題即可轉(zhuǎn)化為如上關(guān)于的方程.由于,所以,從而有于是關(guān)于的方程 由可知: 方程的二根同正,故恒成立,于是等價于.由如上關(guān)于的方程有唯一解,得其判別式,就可解得 .點(diǎn)評:上述解法緊扣解題目標(biāo),不斷進(jìn)行問題轉(zhuǎn)換,充分表達(dá)了全局觀念與整體思維的優(yōu)越性.例4橢圓C:和點(diǎn)P4,1,過P作直線交橢圓于
11、A、B兩點(diǎn),在線段AB上取點(diǎn)Q,使,求動點(diǎn)Q的軌跡所在曲線的方程.分析:這是一個軌跡問題,解題困難在于多動點(diǎn)的困擾,學(xué)生往往不知從何入手。其實,應(yīng)該想到軌跡問題可以通過參數(shù)法求解. 因此,首先是選定參數(shù),然后想方設(shè)法將點(diǎn)Q的橫、縱坐標(biāo)用參數(shù)表達(dá),最后通過消參可到達(dá)解題的目的.由于點(diǎn)的變化是由直線AB的變化引起的,自然可選擇直線AB的斜率作為參數(shù),如何將與聯(lián)系起來?一方面利用點(diǎn)Q在直線AB上;另一方面就是運(yùn)用題目條件:來轉(zhuǎn)化.由A、B、P、Q四點(diǎn)共線,不難得到,要建立與的關(guān)系,只需將直線AB的方程代入橢圓C的方程,利用韋達(dá)定理即可.通過這樣的分析,可以看出,雖然我們還沒有開始解題,但對于如何解決
12、此題,已經(jīng)做到心中有數(shù). 將直線方程代入橢圓方程,消去y,利用韋達(dá)定理利用點(diǎn)Q滿足直線AB的方程:y = k (x4)+1,消去參數(shù)k點(diǎn)Q的軌跡方程在得到之后,如果能夠從整體上把握,認(rèn)識到:所謂消參,目的不過是得到關(guān)于的方程不含k,那么可由解得,直接代入即可得到軌跡方程。從而簡化消去參的過程。簡解:設(shè),那么由可得:,解之得: 1設(shè)直線AB的方程為:,代入橢圓C的方程,消去得出關(guān)于 x的一元二次方程: 2 代入1,化簡得: (3)與聯(lián)立,消去得:在2中,由,解得 ,結(jié)合3可求得 故知點(diǎn)Q的軌跡方程為: .點(diǎn)評:由方程組實施消元,產(chǎn)生一個標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)于一個變量的一元二次方程,其判別式、韋達(dá)定理模塊思維
13、易于想到. 這當(dāng)中,難點(diǎn)在引出參,活點(diǎn)在應(yīng)用參,重點(diǎn)在消去參.,而“引參、用參、消參三步曲,正是解析幾何綜合問題求解的一條有效通道.6、求根公式法例5設(shè)直線過點(diǎn)P0,3,和橢圓順次交于A、B兩點(diǎn),試求的取值范圍.分析:此題中,絕大多數(shù)同學(xué)不難得到:=,但從此后卻一籌莫展, 問題的根源在于對題目的整體把握不夠. 事實上,所謂求取值范圍,不外乎兩條路:其一是構(gòu)造所求變量關(guān)于某個或某幾個參數(shù)的函數(shù)關(guān)系式或方程,這只需利用對應(yīng)的思想實施;其二那么是構(gòu)造關(guān)于所求量的一個不等關(guān)系.分析1:從第一條想法入手,=已經(jīng)是一個關(guān)系式,但由于有兩個變量,同時這兩個變量的范圍不好控制,所以自然想到利用第3個變量直線A
14、B的斜率k. 問題就轉(zhuǎn)化為如何將轉(zhuǎn)化為關(guān)于k的表達(dá)式,到此為止,將直線方程代入橢圓方程,消去y得出關(guān)于的一元二次方程,其求根公式呼之欲出.所求量的取值范圍把直線l的方程y = kx+3代入橢圓方程,消去y得到關(guān)于x的一元二次方程xA= fk,xB = gk得到所求量關(guān)于k的函數(shù)關(guān)系式求根公式AP/PB = xA / xB由判別式得出k的取值范圍簡解1:當(dāng)直線垂直于x軸時,可求得;當(dāng)與x軸不垂直時,設(shè),直線的方程為:,代入橢圓方程,消去得解之得 因為橢圓關(guān)于y軸對稱,點(diǎn)P在y軸上,所以只需考慮的情形.當(dāng)時,所以 =.由 , 解得 ,所以 ,綜上 .分析2: 如果想構(gòu)造關(guān)于所求量的不等式,那么應(yīng)該
15、考慮到:判別式往往是產(chǎn)生不等的根源. 由判別式值的非負(fù)性可以很快確定的取值范圍,于是問題轉(zhuǎn)化為如何將所求量與聯(lián)系起來. 一般來說,韋達(dá)定理總是充當(dāng)這種問題的橋梁,但此題無法直接應(yīng)用韋達(dá)定理,原因在于不是關(guān)于的對稱關(guān)系式. 原因找到后,解決問題的方法自然也就有了,即我們可以構(gòu)造關(guān)于的對稱關(guān)系式.把直線l的方程y = kx+3代入橢圓方程,消去y得到關(guān)于x的一元二次方程xA+ xB = fk,xA xB = gk構(gòu)造所求量與k的關(guān)系式關(guān)于所求量的不等式韋達(dá)定理AP/PB = xA / xB由判別式得出k的取值范圍簡解2:設(shè)直線的方程為:,代入橢圓方程,消去得 *那么令,那么,在*中,由判別式可得
16、,從而有 ,所以 ,解得 .結(jié)合得. 綜上,.點(diǎn)評:范圍問題不等關(guān)系的建立途徑多多,諸如判別式法,均值不等式法,變量的有界性法,函數(shù)的性質(zhì)法,數(shù)形結(jié)合法等等. 此題也可從數(shù)形結(jié)合的角度入手,給出又一優(yōu)美解法.解題猶如打仗,不能只是忙于沖鋒陷陣,一時局部的勝利并不能說明問題,有時甚至?xí)痪植克m纏而看不清問題的實質(zhì)所在,只有見微知著,樹立全局觀念,講究排兵布陣,運(yùn)籌帷幄,方能決勝千里.第三、推理訓(xùn)練:數(shù)學(xué)推理是由的數(shù)學(xué)命題得出新命題的根本思維形式,它是數(shù)學(xué)求解的核心。以的真實數(shù)學(xué)命題,即定義、公理、定理、性質(zhì)等為依據(jù),選擇恰當(dāng)?shù)慕忸}方法,到達(dá)解題目標(biāo),得出結(jié)論的一系列推理過程。在推理過程中,必須
17、注意所使用的命題之間的相互關(guān)系充分性、必要性、充要性等,做到思考縝密、推理嚴(yán)密。通過編寫思維流程圖來錘煉自己的大腦,快速提高解題能力。例6橢圓長軸端點(diǎn)為,為橢圓中心,為橢圓的右焦點(diǎn),且,求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程;記橢圓的上頂點(diǎn)為,直線交橢圓于兩點(diǎn),問:是否存在直線,使點(diǎn)恰為的垂心?假設(shè)存在,求出直線的方程;假設(shè)不存在,請說明理由。思維流程:寫出橢圓方程由, 由F為的重心兩根之和,兩根之積得出關(guān)于m的方程解出m 消元 解題過程: 如圖建系,設(shè)橢圓方程為,那么又即 , 故橢圓方程為 假設(shè)存在直線交橢圓于兩點(diǎn),且恰為的垂心,那么設(shè),故,于是設(shè)直線為 ,由得, 又得 即 由韋達(dá)定理得 解得或舍 經(jīng)檢驗符合條件
18、點(diǎn)石成金:垂心的特點(diǎn)是垂心與頂點(diǎn)的連線垂直對邊,然后轉(zhuǎn)化為兩向量乘積為零例7、橢圓的中心在坐標(biāo)原點(diǎn),焦點(diǎn)在坐標(biāo)軸上,且經(jīng)過、三點(diǎn)求橢圓的方程:假設(shè)點(diǎn)D為橢圓上不同于、的任意一點(diǎn),當(dāng)內(nèi)切圓的面積最大時,求內(nèi)心的坐標(biāo);由橢圓經(jīng)過A、B、C三點(diǎn)設(shè)方程為得到的方程組解出思維流程: 由內(nèi)切圓面積最大轉(zhuǎn)化為面積最大轉(zhuǎn)化為點(diǎn)的縱坐標(biāo)的絕對值最大最大為橢圓短軸端點(diǎn)面積最大值為 得出點(diǎn)坐標(biāo)為解題過程: 設(shè)橢圓方程為,將、代入橢圓E的方程,得解得.橢圓的方程 ,設(shè)邊上的高為 當(dāng)點(diǎn)在橢圓的上頂點(diǎn)時,最大為,所以的最大值為 設(shè)的內(nèi)切圓的半徑為,因為的周長為定值6所以, 所以的最大值為所以內(nèi)切圓圓心的坐標(biāo)為.點(diǎn)石成金:
19、例8、定點(diǎn)及橢圓,過點(diǎn)的動直線與橢圓相交于兩點(diǎn).假設(shè)線段中點(diǎn)的橫坐標(biāo)是,求直線的方程;在軸上是否存在點(diǎn),使為常數(shù)?假設(shè)存在,求出點(diǎn)的坐標(biāo);假設(shè)不存在,請說明理由.思維流程:解:依題意,直線的斜率存在,設(shè)直線的方程為,將代入, 消去整理得 設(shè) 那么 由線段中點(diǎn)的橫坐標(biāo)是, 得,解得,符合題意。所以直線的方程為 ,或 . 解:假設(shè)在軸上存在點(diǎn),使為常數(shù). 當(dāng)直線與軸不垂直時,由知 所以 將代入,整理得 注意到是與無關(guān)的常數(shù), 從而有, 此時 當(dāng)直線與軸垂直時,此時點(diǎn)的坐標(biāo)分別為,當(dāng)時, 亦有 綜上,在軸上存在定點(diǎn),使為常數(shù).點(diǎn)石成金: 例9、橢圓的中心在原點(diǎn),焦點(diǎn)在x軸上,長軸長是短軸長的2倍且經(jīng)過點(diǎn)M2,1,平行于OM的直線在y軸上的截距為mm0,交橢圓于A、B兩個不同點(diǎn)。 求橢圓的方程; 求m的取值范圍; 求證直線MA、MB與x軸始終圍成一個等腰三角形.思維流程:解:1設(shè)橢圓方程為那么 橢圓方程為直線l平行于OM,且在y軸上的截距為m又KOM= 由直線l與橢圓交于A、B兩個不同點(diǎn), 設(shè)直線MA、MB的斜率分別為k1,k2,只需證明k1+k2=0即可設(shè) 那么由而故直線MA、MB與x軸始終圍成一個等腰三角形.點(diǎn)石成金:直線MA、MB與x軸始終圍成一個等腰三角形例10、雙曲線的離心率,過的直線到原點(diǎn)的距離是 1求雙曲
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