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專題8.8直線與圓錐曲線的位置關(guān)系(舉一反三講義)
【全國(guó)通用】
【題型1直線與圓錐曲線的位置關(guān)系】...................................................................................................................5
【題型2圓錐曲線的弦長(zhǎng)問題】...............................................................................................................................7
【題型3圓錐曲線的中點(diǎn)弦問題】.........................................................................................................................11
【題型4圓錐曲線中的三角形(四邊形)面積問題】.........................................................................................16
【題型5圓錐曲線中的參數(shù)范圍及最值問題】.....................................................................................................21
【題型6圓錐曲線中的定點(diǎn)、定值問題】.............................................................................................................28
【題型7圓錐曲線中的定直線問題】.....................................................................................................................33
【題型8圓錐曲線與其他知識(shí)的綜合問題】.........................................................................................................40
1、直線與圓錐曲線的位置關(guān)系
考點(diǎn)要求真題統(tǒng)計(jì)考情分析
2023年新高考I卷:第22題,
12分圓錐曲線是高考的重點(diǎn)、熱點(diǎn)內(nèi)
2023年新高考Ⅱ卷:第21題,容,直線與圓錐曲線的位置關(guān)系是每
12分年高考必考內(nèi)容.從近幾年的高考情
2023年全國(guó)甲卷(理數(shù)):第況來看,本節(jié)內(nèi)容主要以解答題的形
20題,12分式考查,有時(shí)也會(huì)以多選題的形式考
(1)了解直線與圓錐曲線位置
2024年新高考I卷:第16題,查,考查方向主要有兩個(gè)方面:一是
關(guān)系的判斷方法
15分平面解析幾何通性通法的研究;二是
(2)掌握直線被圓錐曲線所截
2024年新高考Ⅱ卷:第10題,6圓錐曲線中的弦長(zhǎng)、面積、最值、定
的弦長(zhǎng)公式
分點(diǎn)、定值或定直線等問題的求解;高
(3)能利用方程及數(shù)形結(jié)合思
2024年新高考Ⅱ卷:第19題,考復(fù)習(xí)時(shí)要加強(qiáng)圓錐曲線這方面內(nèi)容
想解決焦點(diǎn)弦、中點(diǎn)弦問題
17分的訓(xùn)練.
2025年全國(guó)一卷:第10題,6從近幾年的高考趨勢(shì)來看,圓錐
分、第18題,17分曲線有時(shí)會(huì)與向量、數(shù)列等知識(shí)結(jié)合
2025年全國(guó)二卷:第16題,15考查,其思維要求高,計(jì)算量較大,
分需要靈活求解.
2025年天津卷:第18題,15分
知識(shí)點(diǎn)1直線與圓錐曲線的位置關(guān)系
1.直線與圓錐曲線的位置判斷
將直線方程與圓錐曲線方程聯(lián)立,消去y(或x),得到關(guān)于x(或y)的一元二次方程,則:
直線與圓錐曲線相交;直線與圓錐曲線相切;直線與圓錐曲線相離.
特別地,①與雙曲線漸近線平行的直線與雙曲線相交,有且只有一個(gè)交點(diǎn).
②與拋物線的對(duì)稱軸平行的直線與拋物線相交,有且只有一個(gè)交點(diǎn).
知識(shí)點(diǎn)2圓錐曲線中的弦長(zhǎng)問題
1.橢圓的弦長(zhǎng)問題
(1)定義:直線與橢圓的交點(diǎn)間的線段叫作橢圓的弦.
(2)弦長(zhǎng)公式:設(shè)直線l:y=kx+m交橢圓+=1(a>b>0)于,兩點(diǎn),
則或.
2.雙曲線的弦長(zhǎng)問題
(1)弦長(zhǎng)公式:直線y=kx+b與雙曲線相交所得的弦長(zhǎng)d.
(2)解決此類問題時(shí)要注意是交在同一支,還是交在兩支上.
(3)處理直線與圓錐曲線相交弦有關(guān)問題時(shí),利用韋達(dá)定理、點(diǎn)差法的解題過程中,并沒有條件確定直線與
圓錐曲線一定會(huì)相交,因此,最后要代回去檢驗(yàn).
(4)雙曲線的通徑:
過焦點(diǎn)且與焦點(diǎn)所在的對(duì)稱軸垂直的直線被雙曲線截得的線段叫作雙曲線的通徑.無論焦點(diǎn)在x軸上還是在
y軸上,雙曲線的通徑總等于.
3.拋物線的弦長(zhǎng)問題
設(shè)直線與拋物線交于A,B兩點(diǎn),則|AB|==或
|AB|==(k為直線的斜率,k≠0).
知識(shí)點(diǎn)3圓錐曲線中的中點(diǎn)弦與焦點(diǎn)弦問題
1.橢圓的“中點(diǎn)弦問題”
(1)解決橢圓中點(diǎn)弦問題的兩種方法
①根與系數(shù)的關(guān)系法:聯(lián)立直線方程和橢圓方程構(gòu)成方程組,消去一個(gè)未知數(shù),利用一元二次方程根與系
數(shù)的關(guān)系以及中點(diǎn)坐標(biāo)公式解決.
②點(diǎn)差法:利用端點(diǎn)在曲線上,坐標(biāo)滿足方程,將端點(diǎn)坐標(biāo)分別代入橢圓方程,然后作差,構(gòu)造出中點(diǎn)坐
標(biāo)和斜率的關(guān)系.
設(shè),,代入橢圓方程+=1(a>b>0),得,
①-②可得+=0,
設(shè)線段AB的中點(diǎn)為,當(dāng)時(shí),有+=0.
因?yàn)闉橄褹B的中點(diǎn),從而轉(zhuǎn)化為中點(diǎn)與直線AB的斜率之間的關(guān)系,這就是處理弦中點(diǎn)
軌跡問題的常用方法.
(2)弦的中點(diǎn)與直線的斜率的關(guān)系
線段AB是橢圓+=1(a>b>0)的一條弦,當(dāng)弦AB所在直線的斜率存在時(shí),弦AB的中點(diǎn)M的坐標(biāo)為
,則弦AB所在直線的斜率為,即.
2.雙曲線的“中點(diǎn)弦問題”
“設(shè)而不求”法解決中點(diǎn)弦問題:
①過橢圓內(nèi)一點(diǎn)作直線,與橢圓交于兩點(diǎn),使這點(diǎn)為弦的中點(diǎn),這樣的直線一定存在,但在雙曲線的這類
問題中,則不能確定.要注意檢驗(yàn).
②在解決此類問題中,常用韋達(dá)定理及垂直直線的斜率關(guān)系.常用的解題技巧是如何應(yīng)用直線方程將轉(zhuǎn)
化為能用韋達(dá)定理直接代換的.垂直關(guān)系有時(shí)用向量的數(shù)量關(guān)系來刻畫,要注意轉(zhuǎn)化.
3.拋物線的焦點(diǎn)弦問題
拋物線=2px(p>0)上一點(diǎn)A與焦點(diǎn)F(,0)的距離為|AF|=,若MN為拋物線=2px(p>0)的焦
點(diǎn)弦,則焦點(diǎn)弦長(zhǎng)為|MN|=++p(,分別為M,N的橫坐標(biāo)).
設(shè)過拋物線焦點(diǎn)的弦的端點(diǎn)為A,B,則四種標(biāo)準(zhǔn)方程形式下的弦長(zhǎng)公式為:
標(biāo)準(zhǔn)方程弦長(zhǎng)公式
2
y=2px(p>0)|AB|=x1+x2+p
2
y=-2px(p>0)|AB|=p-(x1+x2)
2
x=2py(p>0)|AB|=y1+y2+p
2
x=-2py(p>0)|AB|=p-(y1+y2)
知識(shí)點(diǎn)4圓錐曲線中最值問題的解題策略
1.處理圓錐曲線最值問題的求解方法
圓錐曲線中的最值問題類型較多,解法靈活多變,但總體上主要有兩種方法:
一是利用幾何法,即通過利用曲線的定義、幾何性質(zhì)以及平面幾何中的定理、性質(zhì)等進(jìn)行求解;
二是利用代數(shù)法,即把要求最值的幾何量或代數(shù)表達(dá)式表示為某個(gè)(些)參數(shù)的函數(shù)(解析式),然后利用函數(shù)
方法、不等式方法等進(jìn)行求解.
知識(shí)點(diǎn)5圓錐曲線中的定點(diǎn)、定值、定直線問題
1.圓錐曲線中的定點(diǎn)、定值問題
圓錐曲線中的定點(diǎn)定值問題一般與圓錐曲線的基本量和題設(shè)條件中的給定的點(diǎn)或值有關(guān),曲線過定點(diǎn)問題
以直線過定點(diǎn)居多,定點(diǎn)問題其實(shí)也可以歸結(jié)到定值問題(定點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)為定值).這類問題用函數(shù)的思想方
法來處理,具體操作流程如下:
(1)變量——選擇合適的參變量;
(2)函數(shù)——要證明為定值的量表示出參數(shù)的函數(shù);
(3)定值——化簡(jiǎn)函數(shù)解析式,消去參數(shù)得定值.
一些存在性問題,是否存在定點(diǎn)使得某一個(gè)量為定值,是否存在定值使得某一量為定值,是否存在定點(diǎn)使
得曲線過定點(diǎn),是否存在定值使得曲線過定點(diǎn),可以看做定點(diǎn)定值問題的延伸.
2.過定點(diǎn)問題的兩大類型及解法
(1)動(dòng)直線l過定點(diǎn)問題
解法:設(shè)動(dòng)直線方程(斜率存在)為,由題設(shè)條件將t用k表示為,得,
故動(dòng)直線過定點(diǎn);
?=??+??=??+??=??+?+?
動(dòng)曲線過定點(diǎn)問題
(2)C??,?
解法:引入?yún)⒆兞拷⑶€C的方程,再根據(jù)其對(duì)參變量恒成立,令其系數(shù)等于零,得出定點(diǎn).
3.求解定值問題的三個(gè)步驟
(1)由特例得出一個(gè)值,此值一般就是定值;
(2)證明定值,有時(shí)可直接證明定值,有時(shí)將問題轉(zhuǎn)化為代數(shù)式,可證明該代數(shù)式與參數(shù)(某些變量)無關(guān);
也可令系數(shù)等于零,得出定值;
(3)得出結(jié)論.
4.圓錐曲線中的定直線問題
定直線問題是指因圖形變化或點(diǎn)的移動(dòng)而產(chǎn)生的動(dòng)點(diǎn)在定直線上的問題.這類問題的核心在于確定定點(diǎn)的軌
跡,主要方法有:
(1)設(shè)點(diǎn)法:設(shè)點(diǎn)的軌跡,通過已知點(diǎn)軌跡,消去參數(shù),從而得到軌跡方程;
(2)待定系數(shù)法:設(shè)出含參數(shù)的直線方程、待定系數(shù)法求解出系數(shù);
(3)驗(yàn)證法:通過特殊點(diǎn)位置求出直線方程,對(duì)一般位置再進(jìn)行驗(yàn)證.
知識(shí)點(diǎn)6圓錐曲線中的探索性問題的解題策略
1.圓錐曲線中的探索性問題
此類問題一般分為探究條件、探究結(jié)論兩種.若探究條件,則可先假設(shè)條件成立,再驗(yàn)證結(jié)論是否成立,成
立則存在,否則不存在;若探究結(jié)論,則應(yīng)先求出結(jié)論的表達(dá)式,再針對(duì)其表達(dá)式進(jìn)行討論,往往涉及對(duì)
參數(shù)的討論.
【方法技巧與總結(jié)】
1.已知M,N是橢圓C:+=1(a>b>0)上的兩點(diǎn),點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn),且P是M,N的中點(diǎn),則
.
2.若曲線為雙曲線,其余條件不變,則.
3.若曲線為拋物線,P為弦MN的中點(diǎn):(開口向右),(開口向左),(開
口向上),(開口向下).
【題型1直線與圓錐曲線的位置關(guān)系】
【例】(高二上江西期末)直線與橢圓()的位置關(guān)系為()
124-25··22
????
22
A.相離B.相切?+?=C.1相交?+?=1D?.>無?法>確0定
【答案】C
【解題思路】由直線與橢圓的位置關(guān)系求解即可.
【解答過程】因?yàn)橹本€過點(diǎn),
??
?+?=1?,0,0,?
而為橢圓的右端點(diǎn)和上端點(diǎn),
22
??
22
?,0,0,??+?=1(?>?>0)
故直線與橢圓相交
22.
????
22
故選:C?+.?=1?+?=1(?>?>0)
【變式】(北京門頭溝一模)是直線與雙曲線只有一個(gè)公共點(diǎn)
1-12025··“”“2”
1?2
的()?=±2?=???34??=1
A.充分不必要條件B.必要不充分條件
C.充要條件D.既不充分也不必要條件
【答案】C
【解題思路】法一:根據(jù)題意,聯(lián)立直線與雙曲線方程,由直線與雙曲線只有一個(gè)公共點(diǎn)代入計(jì)算,即可得
到的取值,再根據(jù)充分條件、必要條件的定義判斷即可.
法二?:利用直線過定點(diǎn)的特征,結(jié)合雙曲線漸近線可作出判斷.
【解答過程】法一:由題意,聯(lián)立方程可得,
?2=???32222
?21?4???24???36??4=0
4??=1
當(dāng)時(shí),即時(shí),方程有一解,即只有一個(gè)公共點(diǎn);
21
1?4?=0?=±2
當(dāng)時(shí),,方程有兩解,即有兩個(gè)公共點(diǎn),不符合題意.
22
所以1,?直4?線≠0Δ=8與0雙?曲+線16>0只有一個(gè)公共點(diǎn)時(shí),
2.
?21
?=???34??=1?=±2
所以是直線與雙曲線只有一個(gè)公共點(diǎn)的充要條件
“”“2”.
1?2
法二:?因=為±2直線?=??過?定3點(diǎn),4雙?曲?線=的1右頂點(diǎn)為,如圖,
?=???3?3,0?2,0
根據(jù)圖象可知,當(dāng)且僅當(dāng)直線與雙曲線的漸近線平行時(shí),直線與雙曲線只有交點(diǎn).
1
?=±2?
所以是直線與雙曲線只有一個(gè)公共點(diǎn)的充要條件
“”“2”.
1?2
故選:?C=.±2?=???34??=1
【變式1-2】(2025·天津·二模)“”是“直線與拋物線只有一個(gè)公共點(diǎn)”的()
12
?=2?=??+1?=2?
A.充分不必要條件B.必要不充分條件
C.充要條件D.既不充分也不必要條件
【答案】A
【解題思路】聯(lián)立直線與拋物線的方程,可得,分和,討論方程只有一
22
??+(2??2)?+1=0?=0?≠0
個(gè)解可得或,再由充分條件和必要條件的定義即可得出答案.
1
【解答過程?】=若0直線?=2與拋物線只有一個(gè)公共點(diǎn),
2
則方程?=只?有?一+個(gè)1解,?=2?
2
即方程(??+1)=2?只有一個(gè)解,
22
當(dāng)?時(shí)?,+(2??2)?+恒1有=一0個(gè)解;
當(dāng)?=0時(shí),?2?+1=0,得,此時(shí)方程只有一個(gè)解.
221
?≠0(2??2)?4?=0?=2
即直線與拋物線只有一個(gè)公共點(diǎn),可得或,
21
?=??+1?=2??=0?=2
故“”是“直線與拋物線只有一個(gè)公共點(diǎn)”的充分不必要條件,
12
?=2?=??+1?=2?
故選:A.
【變式1-3】(24-25高二上·浙江溫州·期末)已知直線與曲線有兩個(gè)公共
12
?:?=?(?+3)+1?:?=24??
點(diǎn),則k的取值范圍是()
A.B.C.D.
616161
(?5,0)[?5,0)(?5,3)(?5,?5]
【答案】B
【解題思路】當(dāng)直線l與橢圓上半部分有兩個(gè)交點(diǎn)時(shí),直線l的斜率k介于直線l與橢圓上半部分相切時(shí)的斜
率和直線l過橢圓上半部分右頂點(diǎn)時(shí)的斜率之間.
【解答過程】直線過定點(diǎn),曲線是橢圓的上半部分,
2
?2
當(dāng)直線l與橢圓上?半:?部=分?(有?兩+個(gè)3)交+點(diǎn)1時(shí),直線(?l3的,1斜)率k介?于直線l4與+橢?圓=上1半部分相切時(shí)的斜率
和直線l過橢圓上半部分右頂點(diǎn)時(shí)的斜率之間,直線l與橢圓上半部分相切時(shí)的斜率為,
?=0
直線l過橢圓上半部分右頂點(diǎn)時(shí)的斜率為,
1?01
?=?3?2=?5
所以k的取值范圍為.
1
[?5,0)
故選:B.
【題型2圓錐曲線的弦長(zhǎng)問題】
【例】(高二上重慶期末)已知橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)是,過原點(diǎn)的直線與相交于點(diǎn),,
224-25··2
?2
?:9+?=1????
的面積是,則()
210
△???5|??|=
A.B.C.D.
35651852185
【答案】D5555
【解題思路】設(shè)直線方程,聯(lián)立直線與橢圓,根據(jù)的面積求出,
利用弦長(zhǎng)公式求出弦?長(zhǎng)?.?=??,??1,?1,??2,?2△????=±6
【解答過程】如圖:
由題,不妨設(shè),直線斜率存在,
設(shè)直線方程?0,22??,
???=??,??1,?1,??2,?2
聯(lián)立2,
?2
9+?=1222
??+9??9=0,Δ=36?+9>0
?=??,
?9
2
?1+?2=0,?1??2=?+9
,
112136210
△???1212122
解?得=2|?,?|?|???|=2×22×?+??4??=2×22×?+9=5
故?=±6,
262185
12
故選|??:|D=.1+?|???|=37×45=5
【變式】(北京模擬預(yù)測(cè))已知雙曲線的兩個(gè)焦點(diǎn)分別為,過的直線與雙曲
2-12024··2
2?
121
線的同一支交于,兩點(diǎn),且,?:則?線?段3=的1長(zhǎng)度為()?,??
11
?A.??B.9??=2??C.??D.6
927
44
【答案】C
【解題思路】根據(jù)對(duì)稱性不妨設(shè)過的直線為,與雙曲線的方程聯(lián)立,運(yùn)用韋達(dá)定
3
1
理和向量共線的坐標(biāo)表示,結(jié)合弦?長(zhǎng)公式,計(jì)?算=可??得?.2?>0,?≠3
【解答過程】雙曲線中,,,則,
2
2?22
?:??3=1?=1?=3?=?+?=2?10,?2
根據(jù)對(duì)稱性不妨設(shè)過的直線為,
3
?1?=???2?>0,?≠3
聯(lián)立,可得,
?=???222
223??1??12??+9=0
則3???=3
222
設(shè)Δ=144?,?363?,?則1=36?+1,>0,①
12?9
1122122122
由??,???,,?可得?+?=,3??1??=3??1
即有??1=2??1,②?