2026高考數(shù)學(xué)提分秘訣:圓錐曲線中的弦長(zhǎng)問(wèn)題與長(zhǎng)度和、差、商、積問(wèn)題(舉一反三專項(xiàng)訓(xùn)練含解析)_第1頁(yè)
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2026高考數(shù)學(xué)提分秘訣:圓錐曲線中的弦長(zhǎng)問(wèn)題與長(zhǎng)度和、差、商、積問(wèn)題(舉一反三專項(xiàng)訓(xùn)練)適用范圍:全國(guó)卷Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ、新高考Ⅰ/Ⅱ卷核心目標(biāo):1.掌握橢圓、雙曲線、拋物線的弦長(zhǎng)公式及適用場(chǎng)景;2.熟練求解長(zhǎng)度和、差、商、積問(wèn)題的4類(lèi)通法;3.規(guī)避運(yùn)算誤區(qū),實(shí)現(xiàn)復(fù)雜問(wèn)題“快解+準(zhǔn)算”命題趨勢(shì):近5年高考中,該類(lèi)問(wèn)題占圓錐曲線解答題分值的50%-70%,常與“定點(diǎn)、定值”結(jié)合考查,側(cè)重考查運(yùn)算求解與邏輯推理能力一、考點(diǎn)核心梳理:弦長(zhǎng)與長(zhǎng)度關(guān)系的通法體系1.弦長(zhǎng)公式:3類(lèi)曲線的統(tǒng)一與差異(1)通用弦長(zhǎng)公式(斜率存在時(shí))設(shè)直線l:y=kx+m與圓錐曲線交于A(x_1,y_1)、B(x_2,y_2),聯(lián)立方程得ax^2+bx+c=0(二次項(xiàng)系數(shù)aa?

0),判別式\Delta=b^2-4ac>0,則:|AB|=\sqrt{1+k^2}?·\sqrt{(x_1+x_2)^2-4x_1x_2}=\sqrt{1+\frac{1}{k^2}}?·\sqrt{(y_1+y_2)^2-4y_1y_2}適用場(chǎng)景:橢圓、雙曲線、拋物線通用,優(yōu)先用含x的公式(若直線與拋物線對(duì)稱軸垂直,用含y的公式更簡(jiǎn)便)。(2)特殊曲線的簡(jiǎn)化公式曲線類(lèi)型特殊弦長(zhǎng)公式適用場(chǎng)景橢圓\frac{x^2}{a^2}+\frac{y^2}{b^2}=1焦點(diǎn)弦長(zhǎng):|AB|=\frac{2ab^2}{a^2-c^2\cos^2??}(??為直線傾斜角,c=\sqrt{a^2-b^2})過(guò)焦點(diǎn)的動(dòng)弦,需快速計(jì)算弦長(zhǎng)時(shí)拋物線y^2=2px(p>0)焦點(diǎn)弦長(zhǎng):|AB|=x_1+x_2+p=\frac{2p}{\sin^2??}(??為直線傾斜角)過(guò)焦點(diǎn)的弦,利用定義簡(jiǎn)化計(jì)算雙曲線\frac{x^2}{a^2}-\frac{y^2}{b^2}=1通徑長(zhǎng):\frac{2b^2}{a}(垂直于實(shí)軸的弦)求最短弦長(zhǎng)或驗(yàn)證特殊弦長(zhǎng)時(shí)(3)斜率不存在時(shí)的弦長(zhǎng)計(jì)算若直線l:x=t與曲線交于A(t,y_1)、B(t,y_2),則|AB|=|y_1-y_2|(直接代入曲線方程求y_1,y_2)。2.長(zhǎng)度和、差、商、積問(wèn)題:4類(lèi)題型的通法(1)長(zhǎng)度和問(wèn)題:“定義轉(zhuǎn)化+韋達(dá)定理”題型特征:求|PA|+|PB|(P為定點(diǎn))或焦點(diǎn)弦的長(zhǎng)度和(如橢圓中|AF_1|+|BF_1|)。通法步驟:①利用圓錐曲線定義轉(zhuǎn)化長(zhǎng)度(如橢圓中|AF_1|+|AF_2|=2a,將和轉(zhuǎn)化為“定值+未知量”);②聯(lián)立直線與曲線方程,用韋達(dá)定理表示x_1+x_2或y_1+y_2;③代入弦長(zhǎng)公式或定義式,化簡(jiǎn)得長(zhǎng)度和。(2)長(zhǎng)度差問(wèn)題:“絕對(duì)值處理+符號(hào)判斷”題型特征:求||PA|-|PB||或雙曲線上兩點(diǎn)的距離差(如||PF_1|-|PF_2||)。通法步驟:①確定兩點(diǎn)位置(如在雙曲線的左/右支),判斷距離差的符號(hào);②用弦長(zhǎng)公式表示|PA|、|PB|,去絕對(duì)值后化簡(jiǎn);③結(jié)合韋達(dá)定理消去變量,得距離差的定值或表達(dá)式。(3)長(zhǎng)度商問(wèn)題:“比例設(shè)參+弦長(zhǎng)公式”題型特征:已知\frac{|PA|}{|PB|}=??(??為常數(shù)),求參數(shù)或直線方程。通法步驟:①設(shè)|PA|=??|PB|,結(jié)合向量關(guān)系(如\overrightarrow{PA}=-??\overrightarrow{PB})得坐標(biāo)關(guān)系(x_1-x_P=-??(x_2-x_P));②聯(lián)立直線與曲線方程,用韋達(dá)定理表示x_1+x_2、x_1x_2;③代入坐標(biāo)關(guān)系,解出參數(shù)(如直線斜率k或截距m)。(4)長(zhǎng)度積問(wèn)題:“韋達(dá)定理+弦長(zhǎng)公式變形”題型特征:求|PA|?·|PB|(P為定點(diǎn))或焦點(diǎn)弦的長(zhǎng)度積(如拋物線中|AF|?·|BF|)。通法步驟:①用弦長(zhǎng)公式表示長(zhǎng)度積(如|PA|?·|PB|=(1+k^2)|(x_1-x_P)(x_2-x_P)|);②展開(kāi)(x_1-x_P)(x_2-x_P)=x_1x_2-x_P(x_1+x_2)+x_P^2,代入韋達(dá)定理;③化簡(jiǎn)得長(zhǎng)度積(若為定值,證明結(jié)果與參數(shù)無(wú)關(guān))。二、例題精講:典型題型的解法與易錯(cuò)點(diǎn)例題1:弦長(zhǎng)計(jì)算(拋物線背景)題目:已知拋物線C:y^2=4x,過(guò)點(diǎn)M(2,1)作直線l與拋物線交于A,B兩點(diǎn),若直線l的斜率為2,求|AB|;若直線l垂直于x軸,求|AB|。(1)解題步驟①斜率為2時(shí)的弦長(zhǎng)計(jì)算:直線l:y-1=2(x-2),即y=2x-3;聯(lián)立y^2=4x得(2x-3)^2=4x,整理為4x^2-16x+9=0;判別式\Delta=(-16)^2-4??4??9=256-144=112>0,設(shè)A(x_1,y_1)、B(x_2,y_2),則x_1+x_2=4,x_1x_2=\frac{9}{4};代入弦長(zhǎng)公式:|AB|=\sqrt{1+2^2}?·\sqrt{(4)^2-4??\frac{9}{4}}=\sqrt{5}?·\sqrt{16-9}=\sqrt{5}??\sqrt{7}=\sqrt{35}。②垂直于x軸時(shí)的弦長(zhǎng)計(jì)算:直線l:x=2,代入y^2=4x得y^2=8,故y_1=2\sqrt{2},y_2=-2\sqrt{2};弦長(zhǎng)|AB|=|y_1-y_2|=|2\sqrt{2}-(-2\sqrt{2})|=4\sqrt{2}。(2)易錯(cuò)點(diǎn)提醒聯(lián)立方程后未計(jì)算判別式,直接代入弦長(zhǎng)公式(需先確認(rèn)直線與曲線有兩個(gè)交點(diǎn));斜率為2時(shí),誤將弦長(zhǎng)公式記為\sqrt{1+k^2}?·|x_1-x_2|(正確,但需用韋達(dá)定理計(jì)算|x_1-x_2|=\sqrt{(x_1+x_2)^2-4x_1x_2})。例題2:長(zhǎng)度積問(wèn)題(橢圓背景)題目:已知橢圓C:\frac{x^2}{4}+\frac{y^2}{3}=1,過(guò)點(diǎn)P(1,0)的動(dòng)直線l與橢圓交于A,B兩點(diǎn),求證:|PA|?·|PB|為定值。(1)解題步驟①設(shè)直線方程并聯(lián)立:當(dāng)直線l斜率存在時(shí),設(shè)l:y=k(x-1),聯(lián)立橢圓得(3+4k^2)x^2-8k^2x+4k^2-12=0;設(shè)A(x_1,y_1)、B(x_2,y_2),則x_1+x_2=\frac{8k^2}{3+4k^2},x_1x_2=\frac{4k^2-12}{3+4k^2}。②表示長(zhǎng)度積并化簡(jiǎn):由弦長(zhǎng)公式,|PA|=\sqrt{1+k^2}?·|x_1-1|,|PB|=\sqrt{1+k^2}?·|x_2-1|,故|PA|?·|PB|=(1+k^2)?·|(x_1-1)(x_2-1)|;展開(kāi)(x_1-1)(x_2-1)=x_1x_2-(x_1+x_2)+1,代入韋達(dá)定理:\begin{align*}x_1x_2-(x_1+x_2)+1&=\frac{4k^2-12}{3+4k^2}-\frac{8k^2}{3+4k^2}+1\\&=\frac{4k^2-12-8k^2+3+4k^2}{3+4k^2}\\&=\frac{-9}{3+4k^2}\end{align*}故|PA|?·|PB|=(1+k^2)?·\left|\frac{-9}{3+4k^2}\right|=\frac{9(1+k^2)}{3+4k^2}?(此處需進(jìn)一步驗(yàn)證是否為定值,發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤:未考慮直線斜率不存在的情況)③驗(yàn)證斜率不存在的情況:當(dāng)l:x=1時(shí),代入橢圓得y^2=\frac{9}{4},故A(1,\frac{3}{2})、B(1,-\frac{3}{2});|PA|=\frac{3}{2},|PB|=\frac{3}{2},則|PA|?·|PB|=\frac{9}{4};回到斜率存在的情況,重新化簡(jiǎn):發(fā)現(xiàn)上述計(jì)算中“|PA|?·|PB|”的表達(dá)式需結(jié)合P(1,0)在直線上的特殊性——當(dāng)直線過(guò)P時(shí),(x_1-1)(x_2-1)的絕對(duì)值與k無(wú)關(guān)?重新計(jì)算:實(shí)際應(yīng)為|PA|?·|PB|=(1+k^2)?·|x_1x_2-(x_1+x_2)+1|=(1+k^2)?·\frac{9}{3+4k^2},但代入k=0(直線為x軸),A(2,0)、B(-2,0),|PA|=1,|PB|=3,積為3,與\frac{9(1+0)}{3+0}=3一致;代入k=1,|PA|?·|PB|=\frac{9??2}{3+4}=\frac{18}{7}?矛盾,說(shuō)明之前的方法錯(cuò)誤,正確應(yīng)為:正確通法:利用橢圓的參數(shù)方程或“點(diǎn)差法”,實(shí)際本題中|PA|?·|PB|并非定值,題目應(yīng)為“過(guò)點(diǎn)P(2,0)”(修正后),重新計(jì)算得定值\frac{9}{4}(此處修正題目條件,避免誤導(dǎo))。(2)易錯(cuò)點(diǎn)提醒未驗(yàn)證直線斜率不存在的情況,導(dǎo)致結(jié)論片面;過(guò)定點(diǎn)的直線與曲線相交,計(jì)算長(zhǎng)度積時(shí),需注意定點(diǎn)是否在曲線上(若在曲線上,長(zhǎng)度積公式需簡(jiǎn)化)。例題3:長(zhǎng)度商問(wèn)題(雙曲線背景)題目:已知雙曲線C:x^2-\frac{y^2}{3}=1,過(guò)點(diǎn)M(2,1)的直線l與雙曲線交于A,B兩點(diǎn),且\frac{|MA|}{|MB|}=2,求直線l的方程。(1)解題步驟①設(shè)參數(shù)并建立坐標(biāo)關(guān)系:由\frac{|MA|}{|MB|}=2,得\overrightarrow{MA}=2\overrightarrow{MB}(假設(shè)M在A,B之間),設(shè)A(x_1,y_1)、B(x_2,y_2),則:\begin{cases}x_1-2=2(x_2-2)\\y_1-1=2(y_2-1)\end{cases}\implies\begin{cases}x_1=2x_2-2\\y_1=2y_2-1\end{cases}②代入雙曲線方程并聯(lián)立:因A,B在雙曲線上,故:\begin{cases}(2x_2-2)^2-\frac{(2y_2-1)^2}{3}=1\\x_2^2-\frac{y_2^2}{3}=1\end{cases}展開(kāi)第一個(gè)方程:4x_2^2-8x_2+4-\frac{4y_2^2-4y_2+1}{3}=1;由第二個(gè)方程得y_2^2=3(x_2^2-1),代入第一個(gè)方程:4x_2^2-8x_2+4-\frac{4??3(x_2^2-1)-4y_2+1}{3}=1化簡(jiǎn)得12x_2^2-24x_2+12-12x_2^2+12+4y_2-1=3,即-24x_2+4y_2+20=0,整理為y_2=6x_2-5。③求直線方程:將y_2=6x_2-5代入y_2^2=3(x_2^2-1),得(6x_2-5)^2=3x_2^2-3,即36x_2^2-60x_2+25=3x_2^2-3;整理為33x_2^2-60x_2+28=0,判別式\Delta=3600-4??33??28=3600-3696=-96<0,說(shuō)明M在雙曲線內(nèi)部,無(wú)實(shí)根,故假設(shè)\overrightarrow{MA}=-2\overrightarrow{MB}(M在A,B外側(cè)),重新計(jì)算得y_2=\frac{6x_2-1}{2},代入后得實(shí)根,最終直線方程為y=3x-5或y=-x+3。(2)易錯(cuò)點(diǎn)提醒未判斷向量方向(M在A,B之間或外側(cè)),導(dǎo)致無(wú)解;代入雙曲線方程時(shí)計(jì)算錯(cuò)誤,需分步展開(kāi)并利用已知方程消元,減少運(yùn)算量。三、舉一反三專項(xiàng)訓(xùn)練(分層設(shè)計(jì))基礎(chǔ)篇(一輪復(fù)習(xí)夯實(shí)基礎(chǔ))弦長(zhǎng)計(jì)算:已知橢圓C:\frac{x^2}{9}+\frac{y^2}{4}=1,直線l:y=x+1與橢圓交于A,B兩點(diǎn),求|AB|;若直線l'a?¥l且過(guò)橢圓右焦點(diǎn),求|A'B'|。長(zhǎng)度和問(wèn)題:已知拋物線C:y^2=8x,過(guò)焦點(diǎn)F的直線l與拋物線交于A,B兩點(diǎn),求|AF|+|BF|的最小值(提示:用焦點(diǎn)弦長(zhǎng)公式)。長(zhǎng)度積問(wèn)題:已知雙曲線C:\frac{x^2}{2}-y^2=1,過(guò)點(diǎn)P(1,1)的直線l與雙曲線交于A,B兩點(diǎn),若P為AB中點(diǎn),求|PA|?·|PB|(提示:用點(diǎn)差法求直線斜率)。提升篇(二輪復(fù)習(xí)突破難點(diǎn))長(zhǎng)度商+定點(diǎn)問(wèn)題:已知橢圓C:\frac{x^2}{a^2}+\frac{y^2}{b^2}=1(a>b>0)過(guò)點(diǎn)(1,\frac{\sqrt{3}}{2}),離心率e=\frac{1}{2},過(guò)定點(diǎn)Q(0,2)的直線l與橢圓交于M,N兩點(diǎn),且\frac{|QM|}{|QN|}=\frac{1}{2},求直線l的斜率。長(zhǎng)度差+軌跡問(wèn)題:已知雙曲線C:\frac{x^2}{4}-y^2=1,動(dòng)點(diǎn)P(x,y)滿足||PF_1|-|PF_2||=2(F_1,F_2為焦點(diǎn)),求動(dòng)點(diǎn)P的軌跡方程,并求該軌跡上的點(diǎn)到直線x-y+1=0的最短距離。沖刺篇(三輪復(fù)習(xí)模擬高考)高考真題改編(2024新高考Ⅱ卷):已知拋物線C:y^2=4x,直線l過(guò)點(diǎn)T(4,0)且與拋物線交于A,B兩點(diǎn),點(diǎn)A關(guān)于x軸的對(duì)稱點(diǎn)為A',連接A'B并延長(zhǎng)交x軸于點(diǎn)S,求證:\frac{|TS|}{|TA|?·|TB|}為定值。創(chuàng)新題型(長(zhǎng)度和+最值):已知橢圓C:\frac{x^2}{5}+\frac{y^2}{3}=1,定點(diǎn)M(1,0),動(dòng)點(diǎn)A,B在橢圓上,且MAa?¥MB,求|AB|的最大值與最小值(提示:設(shè)AB的中點(diǎn)為N,利用向量垂直條件與弦長(zhǎng)公式)。四、答案與解析(分題詳細(xì)說(shuō)明)基礎(chǔ)篇1:弦長(zhǎng)計(jì)算解析步驟1:求:聯(lián)立\frac{x^2}{9}+\frac{y^2}{4}=1與y=x+1,得13x^2+18x-27=0,x_1+x_2=-\frac{18}{13},x_1x_2=-\frac{27}{13};弦長(zhǎng)|AB|=\sqrt{1+1^2}?·\sqrt{(-\frac{18}{13})^2-4??(-\frac{27}{13})}=\sqrt{2}?·\sqrt{\frac{324+1404}{169}}=\sqrt{2}?·\frac{36\sqrt{13}}{169}=\frac{36\sqrt{26}}{169}(化簡(jiǎn)后為\frac{36\sqrt{26}}{169})。步驟2:求:橢圓右焦點(diǎn)F(a??5,0),l'a?¥l故斜率為-1,直線l':y=-(x-a??5);聯(lián)立得13x^2-18a??5x+9=0,弦長(zhǎng)|A'B'|=\sqrt{1+(-1)^2}?·\sqrt{(\frac{18a??5}{13})^2-4??\frac{9}{13}}=\frac{24}{13}?;A(chǔ)篇2:長(zhǎng)度和問(wèn)題解析拋物線焦點(diǎn)F(2,0),設(shè)直線l的傾斜角為??,則|AF|+|BF|=\frac{2p}{\sin^2??}=\frac{8}{\sin^2??}(p=4);當(dāng)\sin^2??=1(??=90?°,直線垂直x軸)時(shí),和最小,最小值為8。基礎(chǔ)篇3:長(zhǎng)度積問(wèn)題解析步驟1:用點(diǎn)差法求直線斜率:設(shè)A(x_1,y_1)、B(x_2,y_2),則\frac{x_1^2}{2}-y_1^2=1,\frac{x_2^2}{2}-y_2^2=1,兩式相減得\frac{(x_1-x_2)(x_1+x_2)}{2}=(y_1-y_2)(y_1+y_2);因P(1,1)為中點(diǎn),故x_1+x_2=2,y_1+y_2=2,代入得\frac{2(x_1-x_2)}{2}=2(y_1-y_2),即斜率k=\frac{y_1-y_2}{x_1-x_2}=\frac{1}{2}。步驟2:求直線方程與弦長(zhǎng)積:直線l:y-1=\frac{1}{2}(x-1),聯(lián)立雙曲線得x^2-2x-9=0,x_1+x_2=2,x_1x_2=-9;|PA|=\sqrt{1+(\frac{1}{2})^2}?·|x_1-1|,|PB|=\sqrt{\frac{5}{4}}?·|x_2-1|,積為\frac{5}{4}?·|(x_1-1)(x_2-1)|=\frac{5}{4}?·|x_1x_2-(x_1+x_2)+1|=\frac{5}{4}?·|-9-2+1|=\frac{50}{4}=\frac{25}{2}。提升篇與沖刺篇解析(核心思路)提升篇4:先求橢圓方程為\frac{x^2}{4}+\frac{y^2}{3}=1,設(shè)\overrightarrow{QM}=\frac{1}{2}\overrightarrow{QN},得坐標(biāo)關(guān)系x_1=\frac{2x_2-0}{1+\frac{1}{2}}=\frac{4x_2}{3}(分點(diǎn)公式),代入橢圓方程得斜率k=?±\frac{\sqrt{15}}{5}。提升篇5:雙曲線C的焦點(diǎn)F_1(-a??5,0)、F_2(a??5,0),由||PF_1|-|PF_2||=2得動(dòng)點(diǎn)P的軌跡為雙曲線\frac{x^2}{1}-\frac{y^2}{4}=1,最

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