高中数学解析几何题型与专题训练.pdf
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1、. . . 专业技术资料高中数学解析几何题型本文档主要包含高中数学解析几何常见的10 类题型与基本方法和专题训练与高考预测:考点 1. 求参数的值考点 2. 求线段的长考点 3. 曲线的离心率考点 4. 求最大 ( 小) 值考点 5 圆锥曲线的基本概念和性质考点 6 利用向量求曲线方程和解决相关问题考点 7 利用向量处理圆锥曲线中的最值问题考点 8 利用向量处理圆锥曲线中的取值范围问题考点 9 利用向量处理圆锥曲线中的存在性问题考点 10 利用向量处理直线与圆锥曲线的关系问题专题训练与高考预测考点 1. 求参数的值求参数的值是高考题中的常见题型之一,其解法为从曲线的性质入手, 构造方程解之.
2、例 1若抛物线22ypx的焦点与椭圆22162xy的右焦点重合,则p的值为()A2 B2 C4 D4考查意图 :本题主要考查抛物线、椭圆的标准方程和抛物线、椭圆的基本几何性质. 解答过程:椭圆22162xy的右焦点为 (2,0),所以抛物线22ypx的焦点为 (2,0) ,则4p,故选 D. 考点 2. 求线段的长更多精品学习资料都在微信公众号:高中学长加油站更多精品学习资料都在微信公众号:高中学长加油站微信公众号:高中学长加油站. . . 专业技术资料求线段的长也是高考题中的常见题型之一, 其解法为从曲线的性质入手, 找出点的坐标,利用距离公式解之 . 例 2已知抛物线y-x2+3 上存在关
3、于直线x+y=0 对称的相异两点A、B,则 |AB| 等于A.3 B.4 C.32 D.42考查意图 :本题主要考查直线与圆锥曲线的位置关系和距离公式的应用. 解:设直线AB的方程为yxb,由22123301yxxxbxxyxb,进而可求出AB的中点11(,)22Mb,又由11(,)22Mb在直线0 xy上可求出1b,220 xx,由弦长公式可求出221 114( 2)3 2AB故选 C 例 3如图,把椭圆2212516xy的长轴AB分成8等份,过每个分点作x轴的垂线交椭圆的上半部分于1234567,P P P P P P P七个点,F是椭圆的一个焦点,则1234567PFPFPFPFPFPF
4、P F_. 考查意图 :本题主要考查椭圆的性质和距离公式的灵活应用.解答过程:由椭圆2212516xy的方程知225,5.aa12345677277535.2aPFPFPFPFPFPFPFa故填 35. 考点 3. 曲线的离心率曲线的离心率是高考题中的热点题型之一, 其解法为充分利用: (1) 椭圆的 离心率eac(0,1) (e越大则椭圆越扁); (2) 双曲线的 离心率eac(1, ) (e越大则双曲线开口越大). 结合有关知识来解题. 例 4已知双曲线的离心率为2,焦点是(4,0),(4,0),则双曲线方程为A221412xy B221124xy C221106xy D221610 xy
5、更多精品学习资料都在微信公众号:高中学长加油站更多精品学习资料都在微信公众号:高中学长加油站微信公众号:高中学长加油站. . . 专业技术资料考查意图 : 本题主要考查双曲线的标准方程和双曲线的离心率以及焦点等基本概念. 解答过程:2,4,cecaQ所以22,12.ab故选 (A). 小结 :对双曲线的标准方程和双曲线的离心率以及焦点等基本概念,要注意认真掌握.尤其对双曲线的焦点位置和双曲线标准方程中分母大小关系要认真体会. 例 5已知双曲线9322yx, 则双曲线右支上的点P到右焦点的距离与点P到右准线的距离之比等于() A. 2 B.332 C. 2 D.4 考查意图 :本题主要考查双曲线
6、的性质和离心率eac(1, ) 的有关知识的应用能力.解答过程:依题意可知3293,322baca考点 4. 求最大 ( 小)值求最大 ( 小) 值, 是高考题中的热点题型之一. 其解法为转化为二次函数问题或利用不等式求最大 ( 小) 值: 特别是 , 一些题目还需要应用曲线的几何意义来解答. 例 6 已知抛物线y2=4x, 过点P(4,0) 的直线与抛物线相交于A(x1,y1),B(x2,y2)两点, 则y12+y22的最小值是 . 考查意图 :本题主要考查直线与抛物线的位置关系,以及利用不等式求最大( 小) 值的方法 .解: 设过点P(4,0)的直线为224 ,8164 ,yk xkxxx
7、122222222122284160,8414416 232.k xkxkkyyxxkk故填 32. 考点 5 圆锥曲线的基本概念和性质圆锥曲线第一定义中的限制条件、圆锥曲线第二定义的统一性,都是考试的重点内容,要能够熟练运用;常用的解题技巧要熟记于心. 例 7在平面直角坐标系xOy中, 已知圆心在第二象 限、 半径为 22的圆C与直线y=x相切于坐标原点O. 椭圆9222yax=1 与圆C的一个交点到椭圆两焦点的距离之和为10. 更多精品学习资料都在微信公众号:高中学长加油站更多精品学习资料都在微信公众号:高中学长加油站微信公众号:高中学长加油站. . . 专业技术资料(1)求圆C的方程;(
8、2) 试探究圆C上是否存在异于原点的点Q, 使Q到椭圆右焦点F的距离等于线段OF的长 .若存在,请求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由. 考查目的 本小题主要考查直线、椭圆等平面解析几何的基础知识,考查综合运用数学知识进行推理运算的能力和解决问题的能力 解答过程 (1) 设圆 C 的圆心为 (m, n) 则,222,mnn解得2,2.mn所求的圆的方程为22(2)(2)8xy(2) 由已知可得210a,5a椭圆的方程为221259xy , 右焦点为 F( 4, 0) ; 假设存在Q点22 2cos ,22 2 sin使QFOF, 22222 cos4222 sin4整理得sin3cos2 2,
9、 代入22sincos1得:210cos12 2 cos70 , 122812 22 2cos11010因此不存在符合题意的Q点. 例 8如图 , 曲线G的方程为)0(22yxy.以原点为圆心,以)0(tt为半径的圆分别与曲线G和y轴的正半轴相交于A 与点B. 直线AB 与x 轴相交于点C. ()求点A 的横坐标a 与点C 的横坐标c的关系式;()设曲线G上点D的横坐标为2a, 求证:直线CD的斜率为定值. 考查目的 本小题综合考查平面解析几何知识,主要涉及平面直角坐标素中的两点间距离公式、直线的方程与斜率、抛物线上的点与曲线方程的关系,考查运算能力与思维能力,综合分析问题的能力. 解答过程
10、(I )由题意知,).2,(aaA因为.2,|22taatOA所以更多精品学习资料都在微信公众号:高中学长加油站更多精品学习资料都在微信公众号:高中学长加油站微信公众号:高中学长加油站. . . 专业技术资料由于.2,02aatt故有(1)由点B( 0,t) ,C(c,0)的坐标知,直线BC的方程为.1tycx又因点A在直线BC上,故有, 12taca将( 1)代入上式,得, 1)2(2aaaca解得)2( 22aac. (II )因为) )2(22(aaD,所以直线CD的斜率为1)2(2)2(2) )2(22(2)2(22)2(2aaaaaacaakCD,所以直线CD的斜率为定值. 例 9已
11、知椭圆2222xyE:1(ab0)ab,AB是它的一条弦,M(2,1)是弦 AB的中点,若以点M(2,1)为焦点,椭圆E 的右准线为相应准线的双曲线C 和直线AB交于点N(4,1),若椭圆离心率e 和双曲线离心率1e之间满足1ee1,求:(1)椭圆 E的离心率;(2)双曲线 C的方程 . 解答过程:( 1)设 A 、B坐标分别为1122A(x , y ), B(x ,y ),则221122xy1ab,222222xy1ab,二式相减得:21212AB21212yy(xx )bkxx(yy )a2MN22b1( 1)k1a24,所以2222a2b2(ac ),22a2c ,则c2ea2;(2)椭
12、圆 E的右准线为22a(2c)x2ccc,双曲线的离心率11e2e,设P(x, y)是双曲线上任一点,则:22(x2)(y1)| PM |2|x2c| x2c |,两端平方且将N(4,1)代入得:c1或c3,当c1时,双曲线方程为:22(x2)(y1)0,不合题意,舍去;当c3时,双曲线方程为:22(x10)(y1)32,即为所求 . 小结: (1) “点差法”是处理弦的中点与斜率问题的常用方法;(2)求解圆锥曲线时,若有焦点、准线,则通常会用到第二定义. 更多精品学习资料都在微信公众号:高中学长加油站更多精品学习资料都在微信公众号:高中学长加油站微信公众号:高中学长加油站. . . 专业技术
13、资料考点 6 利用向量求曲线方程和解决相关问题利用向量给出题设条件,可以将复杂的题设简单化,便于理解和计算. 典型例题:例 10双曲线C与椭圆22184xy有相同的焦点,直线y=x3为C的一条渐近线. (1) 求双曲线C的方程;(2) 过点P(0,4) 的直线l,交双曲线C于A,B两点,交x轴于Q点 (Q点与C的顶点不重合) .当12PQQAQBuuu ruuu ruuu r,且3821时,求Q点的坐标 . 考查意图 :本题考查利用直线、椭圆、双曲线和平面向量等知识综合解题的能力, 以及运用数形结合思想 , 方程和转化的思想解决问题的能力. 解答过程:()设双曲线方程为22221xyab, 由
14、椭圆22184xy, 求得两焦点为( 2,0),(2,0),对于双曲线:2C c,又3yx为双曲线C的一条渐近线3ba解得221,3ab,双曲线C的方程为2213yx()解法一:由题意知直线l的斜率k存在且不等于零. 设l的方程:114,(,)ykxA x y,22(,)B xy, 则4(,0)Qk. 1PQQAuuu ruuu rQ,11144(, 4)(,)xykk. 111111114444()44xkkxkkyyQ11(,)A x y在双曲线C上,2121111616()10k. 222211161632160.3kk2221116(16)32160.3kk同理有:2222216(16
15、)32160.3kk若2160,k则直线l过顶点,不合题意.2160,k更多精品学习资料都在微信公众号:高中学长加油站更多精品学习资料都在微信公众号:高中学长加油站微信公众号:高中学长加油站. . . 专业技术资料12,是二次方程22216(16)32160.3kxxk的两根 . 122328163k,24k,此时0,2k. 所求Q的坐标为( 2,0). 解法二:由题意知直线l的斜率k存在且不等于零设l的方程,11224,(,),(,)ykxA xyB xy,则4(,0)Qk. 1PQQAuuu ruuu rQ,Q分PAuuu r的比为1. 由定比分点坐标公式得1111111111144(1)
16、14401xxkkyy下同解法一解法三:由题意知直线l的斜率k存在且不等于零设l的方程:11224,(,),(,)ykxA xyB xy,则4(,0)Qk. 12PQQAQBuuu ru uu ruuu rQ,111222444(, 4)(,)(,)xyxykkk. 11224yy,114y,224y,又1283,121123yy, 即12123()2yyy y. 将4ykx代入2213yx得222(3)244830kyyk. 230kQ,否则l与渐近线平行. 212122224483,33kyyy ykk. 222244833233kkk.2k( 2,0)Q. 解法四:由题意知直线l 得斜率
17、 k 存在且不等于零, 设l的方程:4ykx,1122(,),(,)A x yB xy,则4(,0)Qk1PQQAuuu vuuu vQ,11144(, 4)(,)xykk. 更多精品学习资料都在微信公众号:高中学长加油站更多精品学习资料都在微信公众号:高中学长加油站微信公众号:高中学长加油站. . . 专业技术资料1114444kkxxk. 同理1244kx. 1212448443kxkx. 即2121225 ()80k x xk xx. (*)又22413ykxyx消去 y 得22(3)8190kxkx. 当230k时,则直线l 与双曲线得渐近线平行,不合题意,230k. 由韦达定理有:1
18、2212283193kxxkx xk代入( *)式得24,2kk. 所求 Q点的坐标为( 2,0). 例 11设动点P到点A( l ,0) 和B(1,0) 的距离分别为d1和d2,APB2, 且存在常数(0 1, 使得d1d2 sin2(1)证明:动点P的轨迹C为双曲线,并求出C的方程;(2)过点B作直线交双曲线C的右支于M、N两点 , 试确定的范围, 使OMON 0, 其中点 O为坐标原点 考查目的 本小题主要考查直线、双曲线等平面解析几何的基础知识,考查综合运用数学知识进行推理运算的能力和解决问题的能力 解答过程 解法 1: (1)在PAB中,2AB,即222121222cos 2ddd
19、d,2212124()4sinddd d,即2121244sin2 12ddd d(常数),点P的轨迹C是以AB,为焦点,实轴长22 1a的双曲线方程为:2211xy更多精品学习资料都在微信公众号:高中学长加油站更多精品学习资料都在微信公众号:高中学长加油站微信公众号:高中学长加油站. . . 专业技术资料(2)设11()Mxy,22()N xy,当 MN 垂直于x轴时,MN的方程为1x,(11)M,(11)N,在双曲线上即2111511012,因为01,所以512当MN不垂直于x轴时,设MN的方程为(1)yk x由2211(1)xyyk x得:2222(1)2(1)(1)()0kxk xk,
20、由题意知:2(1)0k,所以21222(1)(1)kxxk,2122(1)()(1)kx xk于是:22212122(1)(1)(1)ky ykxxk因为0ONOM,且MN,在双曲线右支上,所以2121222122212(1)0(1)5121011231001x xy ykxxkx x由知,51223解法 2: (1)同解法1 (2)设11()Mxy,22()N xy,MN的中点为00()E xy,当121xx时,221101MB,因为 01,所以512;当12xx时,002222212111111yxkyxyxMN又001MNBEykkx所以22000(1) yxx;由2MON得222002
21、MNxy,由第二定义得2212()222MNe xxa22000111(1)211xxx所以222000(1)2(1)(1)yxx更多精品学习资料都在微信公众号:高中学长加油站更多精品学习资料都在微信公众号:高中学长加油站微信公众号:高中学长加油站. . . 专业技术资料CBAoyx于是由22000222000(1),(1)2(1)(1) ,yxxyxx得20(1).23x因为01x,所以2(1)123,又01,解得:51223由知51223考点 7 利用向量处理圆锥曲线中的最值问题利用向量的数量积构造出等式或函数关系,再利用函数求最值的方法求最值,要比只利用解析几何知识建立等量关系容易. 例
22、 12设椭圆 E的中心在坐标原点O,焦点在 x 轴上, 离心率为33,过点 C( 1,0) 的直线交椭圆 E于 A、B两点,且 CA2BCuuu ru uu r,求当AOB的面积达到最大值时直线和椭圆E的方程 .解答过程:因为椭圆的离心率为33,故可设椭圆方程为222x3yt(t0) ,直线方程为myx1,由222x3ytmyx1得:22(2m3)y4my2t0,设1122A(x ,y ), B(x ,y ),则1224myy2m3又CA2BCuuu ruuu r,故1122(x1,y )2( 1x ,y ),即12y2y由得:128my2m3,224my2m3,则AOB1221mS| yy
23、|6 |22m366322| m|m|,当23m2,即6m2时,AOB 面积取最大值,此时2122222t32my y2m3(2m3),即t10,所以,直线方程为6xy102,椭圆方程为222x3y10. 小结:利用向量的数量积构造等量关系要比利用圆锥曲线的性质构造等量关系容易. 例 13已知PA(x5, y)uuu r,PB(x5,y)uu u r,且|PA |PB |6uuu ruu u r,求|2x3y12 |的最大值和最小值 . 解答过程:设P(x, y) , A(5,0) ,B(5,0),因为|PA | PB|6uuu ru uu r,且|AB |2 56,更多精品学习资料都在微信公
24、众号:高中学长加油站更多精品学习资料都在微信公众号:高中学长加油站微信公众号:高中学长加油站. . . 专业技术资料所以,动点P的轨迹是以A、B为焦点,长轴长为6的椭圆,椭圆方程为22xy194,令x3cos , y2sin,则|2x3y12 |62 cos()12|4,当cos()14时,| 2x3y12|取最大值126 2,当cos()14时,|2x3y12 |取最小值126 2. 小结:利用椭圆的参数方程,可以将复杂的代数运算化为简单的三角运算. 考点 8 利用向量处理圆锥曲线中的取值范围问题解析几何中求变量的范围,一般情况下最终都转化成方程是否有解或转化成求函数的值域问题 . 例 14
25、 ( 2006 年福建卷)已知椭圆2212xy的左焦点为F,O为坐标原点 . (I )求过点O 、 F,并且与椭圆的左准线l相切的圆的方程;(II )设过点 F 且不与坐标轴垂直的直线交椭圆于A、 B两点,线段 AB的垂直平分线与x轴交于点G ,求点 G横坐标的取值范围. 考查意图 : 本小题主要考查直线、圆、椭圆和不等式等基本知识,考查平面解析几何的基本方法,考查运算能力和综合解题能力. 解答过程:( I )222,1,1,( 1,0), :2.abcFlxQQ圆过点 O、F,圆心 M在直线12x上. 设1(, ),2Mt则圆半径13()( 2).22r由,OMr得2213(),22t解得2
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