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文檔簡介
1、解圓錐曲線問題的常用方法大全 1、定義法(1)橢圓有兩種定義。第一定義中,r1+r2=2a。第二定義中,r1=ed1 r2=ed2。 (2)雙曲線有兩種定義。第一定義中,當r1r2時,注意r2的最小值為c-a:第二定義中,r1=ed1,r2=ed2,尤其應注意第二定義的應用,常常將 半徑與“點到準線距離”互相轉化。 (3)拋物線只有一種定義,而此定義的作用較橢圓、雙曲線更大,很多拋物線問題用定義解決更直接簡明。2、韋達定理法 因直線的方程是一次的,圓錐曲線的方程是二次的,故直線與圓錐曲線的問題常轉化為方程組關系問題,最終轉化為一元二次方程問題,故用韋達定理及判別式是解決圓錐曲線問題的重點方法之
2、一,尤其是弦中點問題,弦長問題,可用韋達定理直接解決,但應注意不要忽視判別式的作用。 3、解析幾何的運算中,常設一些量而并不解解出這些量,利用這些量過渡使問題得以解決,這種方法稱為“設而不求法”。設而不求法對于直線與圓錐曲線相交而產生的弦中點問題,常用“點差法”,即設弦的兩個端點a(x1,y1),b(x2,y2),弦ab中點為m(x0,y0),將點a、b坐標代入圓錐曲線方程,作差后,產生弦中點與弦斜率的關系,這是一種常見的“設而不求”法,具體有: (1)與直線相交于a、b,設弦ab中點為m(x0,y0),則有。 (2)與直線l相交于a、b,設弦ab中點為m(x0,y0)則有(3)y2=2px(
3、p0)與直線l相交于a、b設弦ab中點為m(x0,y0),則有2y0k=2p,即y0k=p.【典型例題】例1、(1)拋物線c:y2=4x上一點p到點a(3,4)與到準線的距離和最小,則點 p的坐標為_ (2)拋物線c: y2=4x上一點q到點b(4,1)與到焦點f的距離和最小,則點q的坐標為 。分析:(1)a在拋物線外,如圖,連pf,則,因而易發(fā)現(xiàn),當a、p、f三點共線時,距離和最小。(2)b在拋物線內,如圖,作qrl交于r,則當b、q、r三點共線時,距離和最小。解:(1)(2,)連pf,當a、p、f三點共線時,最小,此時af的方程為 即 y=2(x-1),代入y2=4x得p(2,2),(注:
4、另一交點為(),它為直線af與拋物線的另一交點,舍去)(2)()過q作qrl交于r,當b、q、r三點共線時,最小,此時q點的縱坐標為1,代入y2=4x得x=,q()點評:這是利用定義將“點點距離”與“點線距離”互相轉化的一個典型例題,請仔細體會。例2、f是橢圓的右焦點,a(1,1)為橢圓內一定點,p為橢圓上一動點。(1)的最小值為 (2)的最小值為 分析:pf為橢圓的一個焦半徑,常需將另一焦半徑或準線作出來考慮問題。解:(1)4- 設另一焦點為,則(-1,0)連a,p 當p是a的延長線與橢圓的交點時, 取得最小值為4-。(2)3 作出右準線l,作phl交于h,因a2=4,b2=3,c2=1,
5、a=2,c=1,e=,當a、p、h三點共線時,其和最小,最小值為例3、動圓m與圓c1:(x+1)2+y2=36內切,與圓c2:(x-1)2+y2=4外切,求圓心m的軌跡方程。分析:作圖時,要注意相切時的“圖形特征”:兩個圓心與切點這三點共線(如圖中的a、m、c共線,b、d、m共線)。列式的主要途徑是動圓的“半徑等于半徑”(如圖中的)。解:如圖, (*)點m的軌跡為橢圓,2a=8,a=4,c=1,b2=15軌跡方程為點評:得到方程(*)后,應直接利用橢圓的定義寫出方程,而無需再用距離公式列式求解,即列出,再移項,平方,相當于將橢圓標準方程推導了一遍,較繁瑣!例4、abc中,b(-5,0),c(5
6、,0),且sinc-sinb=sina,求點a的軌跡方程。分析:由于sina、sinb、sinc的關系為一次齊次式,兩邊乘以2r(r為外接圓半徑),可轉化為邊長的關系。解:sinc-sinb=sina 2rsinc-2rsinb=2rsina即 (*)點a的軌跡為雙曲線的右支(去掉頂點)2a=6,2c=10a=3, c=5, b=4所求軌跡方程為 (x3)點評:要注意利用定義直接解題,這里由(*)式直接用定義說明了軌跡(雙曲線右支)例5、定長為3的線段ab的兩個端點在y=x2上移動,ab中點為m,求點m到x軸的最短距離。分析:(1)可直接利用拋物線設點,如設a(x1,x12),b(x2,x22
7、),又設ab中點為m(x0y0)用弦長公式及中點公式得出y0關于x0的函數(shù)表達式,再用函數(shù)思想求出最短距離。(2)m到x軸的距離是一種“點線距離”,可先考慮m到準線的距離,想到用定義法。解法一:設a(x1,x12),b(x2,x22),ab中點m(x0,y0)則由得(x1-x2)21+(x1+x2)2=9即(x1+x2)2-4x1x21+(x1+x2)2=9 由、得2x1x2=(2x0)2-2y0=4x02-2y0代入得 (2x0)2-(8x02-4y0)1+(2x0)2=9, 當4x02+1=3 即 時,此時法二:如圖, 即, 當ab經過焦點f時取得最小值。m到x軸的最短距離為點評:解法一是
8、列出方程組,利用整體消元思想消x1,x2,從而形成y0關于x0的函數(shù),這是一種“設而不求”的方法。而解法二充分利用了拋物線的定義,巧妙地將中點m到x軸的距離轉化為它到準線的距離,再利用梯形的中位線,轉化為a、b到準線的距離和,結合定義與三角形中兩邊之和大于第三邊(當三角形“壓扁”時,兩邊之和等于第三邊)的屬性,簡捷地求解出結果的,但此解法中有缺點,即沒有驗證ab是否能經過焦點f,而且點m的坐標也不能直接得出。例6、已知橢圓過其左焦點且斜率為1的直線與橢圓及準線從左到右依次變于a、b、c、d、設f(m)=,(1)求f(m),(2)求f(m)的最值。分析:此題初看很復雜,對f(m)的結構不知如何運
9、算,因a、b來源于“不同系統(tǒng)”,a在準線上,b在橢圓上,同樣c在橢圓上,d在準線上,可見直接求解較繁,將這些線段“投影”到x軸上,立即可得防 此時問題已明朗化,只需用韋達定理即可。解:(1)橢圓中,a2=m,b2=m-1,c2=1,左焦點f1(-1,0)則bc:y=x+1,代入橢圓方程即(m-1)x2+my2-m(m-1)=0得(m-1)x2+m(x+1)2-m2+m=0(2m-1)x2+2mx+2m-m2=0設b(x1,y1),c(x2,y2),則x1+x2=-(2)當m=5時, 當m=2時,點評:此題因最終需求,而bc斜率已知為1,故可也用“點差法”設bc中點為m(x0,y0),通過將b、
10、c坐標代入作差,得,將y0=x0+1,k=1代入得,可見當然,解本題的關鍵在于對的認識,通過線段在x軸的“投影”發(fā)現(xiàn)是解此題的要點?!就骄毩暋?、已知:f1,f2是雙曲線的左、右焦點,過f1作直線交雙曲線左支于點a、b,若,abf2的周長為( )a、4a b、4a+m c、4a+2m d、4a-m 2、若點p到點f(4,0)的距離比它到直線x+5=0的距離小1,則p點的軌跡方程是 ( )a、y2=-16x b、y2=-32x c、y2=16x d、y2=32x3、已知abc的三邊ab、bc、ac的長依次成等差數(shù)列,且,點b、c的坐標分別為(-1,0),(1,0),則頂點a的軌跡方程是( )a
11、、 b、 c、 d、4、過原點的橢圓的一個焦點為f(1,0),其長軸長為4,則橢圓中心的軌跡方程是 ( )a、 b、c、 d、5、已知雙曲線上一點m的橫坐標為4,則點m到左焦點的距離是 6、拋物線y=2x2截一組斜率為2的平行直線,所得弦中點的軌跡方程是 7、已知拋物線y2=2x的弦ab所在直線過定點p(-2,0),則弦ab中點的軌跡方程是 8、過雙曲線x2-y2=4的焦點且平行于虛軸的弦長為 9、直線y=kx+1與雙曲線x2-y2=1的交點個數(shù)只有一個,則k= 10、設點p是橢圓上的動點,f1,f2是橢圓的兩個焦點,求sinf1pf2的最大值。11、已知橢圓的中心在原點,焦點在x軸上,左焦點
12、到坐標原點、右焦點、右準線的距離依次成等差數(shù)列,若直線l與此橢圓相交于a、b兩點,且ab中點m為(-2,1),求直線l的方程和橢圓方程。12、已知直線l和雙曲線及其漸近線的交點從左到右依次為a、b、c、d。求證:?!緟⒖即鸢浮?1、c,選c2、c點p到f與到x+4=0等距離,p點軌跡為拋物線 p=8開口向右,則方程為y2=16x,選c3、d,且點a的軌跡為橢圓在y軸右方的部分、又a、b、c三點不共線,即y0,故選d。4、a設中心為(x,y),則另一焦點為(2x-1,2y),則原點到兩焦點距離和為4得, 又ca,(x-1)2+y2)7、y2=x+2(x2)設a(x1,y1),b(x2,y2),a
13、b中點m(x,y),則,即y2=x+2又弦中點在已知拋物線內p,即y22x,即x+228、4,令代入方程得8-y2=4y2=4,y=2,弦長為49、y=kx+1代入x2-y2=1得x2-(kx+1)2-1=0(1-k2)x2-2kx-2=0得4k2+8(1-k2)=0,k=1-k2=0得k=110、解:a2=25,b2=9,c2=16設f1、f2為左、右焦點,則f1(-4,0)f2(4,0)設則 2-得2r1r2(1+cos)=4b2 1+cos= r1+r2, r1r2的最大值為a21+cos的最小值為,即1+coscos, 則當時,sin取值得最大值1,即sinf1pf2的最大值為1。11
14、、設橢圓方程為由題意:c、2c、成等差數(shù)列,a2=2(a2-b22ddfff2+2222222大案要案 000),a2=2b2橢圓方程為,設a(x1,y1),b(x2,y2)則 -得2222222即 k=1直線ab方程為y-1=x+2即y=x+3, 代入橢圓方程即x2+2y2-2b2=0得x2+2(x+3)2-2b2=03x2+12x+18-2b2=0, 解得b2=12, 橢圓方程為,直線l方程為x-y+3=012、證明:設a(x1,y1),d(x2,y2),ad中點為m(x0,y0)直線l的斜率為k,則 -得 設,則 -得 由、知m、均在直線上,而m、又在直線l上 ,若l過原點,則b、c重合
15、于原點,命題成立若l與x軸垂直,則由對稱性知命題成立若l不過原點且與x軸不垂直,則m與重合橢圓與雙曲線的對偶性質總結橢 圓1. 點p處的切線pt平分pf1f2在點p處的外角.2. pt平分pf1f2在點p處的外角,則焦點在直線pt上的射影h點的軌跡是以長軸為直徑的圓,除去長軸的兩個端點.3. 以焦點弦pq為直徑的圓必與對應準線相離.4. 以焦點半徑pf1為直徑的圓必與以長軸為直徑的圓內切.5. 若在橢圓上,則過的橢圓的切線方程是.6. 若在橢圓外 ,則過po作橢圓的兩條切線切點為p1、p2,則切點弦p1p2的直線方程是.7. 橢圓 (ab0)的左右焦點分別為f1,f 2,點p為橢圓上任意一點,
16、則橢圓的焦點角形的面積為.8. 橢圓(ab0)的焦半徑公式:,( , ).9. 設過橢圓焦點f作直線與橢圓相交 p、q兩點,a為橢圓長軸上一個頂點,連結ap 和aq分別交相應于焦點f的橢圓準線于m、n兩點,則mfnf.10. 過橢圓一個焦點f的直線與橢圓交于兩點p、q, a1、a2為橢圓長軸上的頂點,a1p和a2q交于點m,a2p和a1q交于點n,則mfnf.11. ab是橢圓的不平行于對稱軸的弦,m為ab的中點,則,即。12. 若在橢圓內,則被po所平分的中點弦的方程是.13. 若在橢圓內,則過po的弦中點的軌跡方程是.雙曲線1. 點p處的切線pt平分pf1f2在點p處的內角.2. pt平分
17、pf1f2在點p處的內角,則焦點在直線pt上的射影h點的軌跡是以長軸為直徑的圓,除去長軸的兩個端點.3. 以焦點弦pq為直徑的圓必與對應準線相交.4. 以焦點半徑pf1為直徑的圓必與以實軸為直徑的圓相切.(內切:p在右支;外切:p在左支)5. 若在雙曲線(a0,b0)上,則過的雙曲線的切線方程是.6. 若在雙曲線(a0,b0)外 ,則過po作雙曲線的兩條切線切點為p1、p2,則切點弦p1p2的直線方程是.7. 雙曲線(a0,bo)的左右焦點分別為f1,f 2,點p為雙曲線上任意一點,則雙曲線的焦點角形的面積為.8. 雙曲線(a0,bo)的焦半徑公式:( , 當在右支上時,,.當在左支上時,,9
18、. 設過雙曲線焦點f作直線與雙曲線相交 p、q兩點,a為雙曲線長軸上一個頂點,連結ap 和aq分別交相應于焦點f的雙曲線準線于m、n兩點,則mfnf.10. 過雙曲線一個焦點f的直線與雙曲線交于兩點p、q, a1、a2為雙曲線實軸上的頂點,a1p和a2q交于點m,a2p和a1q交于點n,則mfnf.11. ab是雙曲線(a0,b0)的不平行于對稱軸的弦,m為ab的中點,則,即。12. 若在雙曲線(a0,b0)內,則被po所平分的中點弦的方程是.13. 若在雙曲線(a0,b0)內,則過po的弦中點的軌跡方程是.橢圓與雙曲線的經典結論橢 圓1. 橢圓(abo)的兩個頂點為,,與y軸平行的直線交橢圓
19、于p1、p2時a1p1與a2p2交點的軌跡方程是.2. 過橢圓 (a0, b0)上任一點任意作兩條傾斜角互補的直線交橢圓于b,c兩點,則直線bc有定向且(常數(shù)).3. 若p為橢圓(ab0)上異于長軸端點的任一點,f1, f 2是焦點, , ,則.4. 設橢圓(ab0)的兩個焦點為f1、f2,p(異于長軸端點)為橢圓上任意一點,在pf1f2中,記, ,,則有.5. 若橢圓(ab0)的左、右焦點分別為f1、f2,左準線為l,則當0e時,可在橢圓上求一點p,使得pf1是p到對應準線距離d與pf2的比例中項.6. p為橢圓(ab0)上任一點,f1,f2為二焦點,a為橢圓內一定點,則,當且僅當三點共線時
20、,等號成立.7. 橢圓與直線有公共點的充要條件是.8. 已知橢圓(ab0),o為坐標原點,p、q為橢圓上兩動點,且.(1);(2)|op|2+|oq|2的最大值為;(3)的最小值是.9. 過橢圓(ab0)的右焦點f作直線交該橢圓右支于m,n兩點,弦mn的垂直平分線交x軸于p,則.10. 已知橢圓( ab0),a、b、是橢圓上的兩點,線段ab的垂直平分線與x軸相交于點, 則.11. 設p點是橢圓( ab0)上異于長軸端點的任一點,f1、f2為其焦點記,則(1).(2) .12. 設a、b是橢圓( ab0)的長軸兩端點,p是橢圓上的一點,, ,,c、e分別是橢圓的半焦距離心率,則有(1).(2)
21、.(3) .13. 已知橢圓( ab0)的右準線與x軸相交于點,過橢圓右焦點的直線與橢圓相交于a、b兩點,點在右準線上,且軸,則直線ac經過線段ef 的中點.14. 過橢圓焦半徑的端點作橢圓的切線,與以長軸為直徑的圓相交,則相應交點與相應焦點的連線必與切線垂直.15. 過橢圓焦半徑的端點作橢圓的切線交相應準線于一點,則該點與焦點的連線必與焦半徑互相垂直.16. 橢圓焦三角形中,內點到一焦點的距離與以該焦點為端點的焦半徑之比為常數(shù)e(離心率). (注:在橢圓焦三角形中,非焦頂點的內、外角平分線與長軸交點分別稱為內、外點.)17. 橢圓焦三角形中,內心將內點與非焦頂點連線段分成定比e.18. 橢圓
22、焦三角形中,半焦距必為內、外點到橢圓中心的比例中項.雙曲線1. 雙曲線(a0,b0)的兩個頂點為,,與y軸平行的直線交雙曲線于p1、p2時a1p1與a2p2交點的軌跡方程是.2. 過雙曲線(a0,bo)上任一點任意作兩條傾斜角互補的直線交雙曲線于b,c兩點,則直線bc有定向且(常數(shù)).3. 若p為雙曲線(a0,b0)右(或左)支上除頂點外的任一點,f1, f 2是焦點, , ,則(或).4. 設雙曲線(a0,b0)的兩個焦點為f1、f2,p(異于長軸端點)為雙曲線上任意一點,在pf1f2中,記, ,,則有.5. 若雙曲線(a0,b0)的左、右焦點分別為f1、f2,左準線為l,則當1e時,可在雙曲線上求一點p,使得pf1是p到對應準線距離d與
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