高考文科数学专题复习冲刺方案专题五圆锥曲线的综合问题.doc
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1、第3讲圆锥曲线的综合问题考情研析1.圆锥曲线的综合问题一般以直线和圆锥曲线的位置关系为载体,以参数处理为核心,考查范围、最值问题,定点、定值问题,探索性问题2.试题解答往往要综合应用函数与方程、数形结合、分类讨论等多种思想方法,对计算能力也有较高要求,难度较大.核心知识回顾1.最值问题求解最值问题的基本思路是选择变量,建立求解目标的函数解析式,然后利用函数知识、基本不等式等知识求解其最值2范围问题求参数范围的问题,牢记“先找不等式,有时需要找出两个量之间的关系,然后消去另一个量,保留要求的量”不等式的来源可以是0或圆锥曲线的有界性或题目条件中的某个量的范围等3定点问题在解析几何中,有些含有参数
2、的直线或曲线的方程,不论参数如何变化,其都过某定点,这类问题称为定点问题4定值问题在解析几何中,有些几何量,如斜率、距离、面积、比值等基本量和动点坐标或动线中的参变量无关,这类问题统称为定值问题5存在性问题的解题步骤(1)先假设存在,引入参变量,根据题目条件列出关于参变量的方程(组)或不等式(组)(2)解此方程(组)或不等式(组),若有解则存在,若无解则不存在热点考向探究考向1 最值与范围问题角度1最值问题例1已知抛物线C的方程为y22px(p0),点R(1,2)在抛物线C上(1)求抛物线C的方程;(2)过点Q(1,1)作直线交抛物线C于不同于R的两点A,B,若直线AR,BR分别交直线l:y2
3、x2于M,N两点,求|MN|最小时直线AB的方程解(1)点R(1,2)在抛物线C:y22px(p0)上,42p,解得p2,抛物线C的方程为y24x.(2)设点A(x1,y1),B(x2,y2),直线AB的方程为xm(y1)1,m0,由消去x并整理得y24my4(m1)0,y1y24m,y1y24(m1),设直线AR的方程为yk1(x1)2,由解得点M的横坐标xM,又k1,xM,同理点N的横坐标xN,|y2y1|4,|MN|xMxN|28 2 ,令m1t,t0,则mt1,|MN|2 ,当t2,即m1时,|MN|取得最小值,此时直线AB的方程为xy20. 解析几何中最值问题的基本解法有几何法和代数
4、法几何法是根据已知的几何量之间的相互关系,结合平面几何和解析几何知识加以解决的(如抛物线上的点到某个定点和焦点的距离之和、光线反射问题等);代数法是建立求解目标关于某个(或两个)变量的函数,通过求解函数的最值(利用普通方法、基本不等式法或导数法等)解决的 (2019湘赣十四校高三联考)已知椭圆C:1(ab0)的离心率为,左焦点为F1,点A是椭圆C上位于x轴上方的一个动点,当直线AF1的斜率为1时,|AF1|.(1)求椭圆C的方程;(2)若直线AF1与椭圆C的另外一个交点为B,点A关于x轴的对称点为A,求F1AB面积的最大值解(1)解法一:e,a22c2,又a2b2c2,bc.当直线AF1的斜率
5、为1时,直线AF1通过椭圆上的顶点,|AF1|a.又a22c2,bc,b1,椭圆C的方程为y21.解法二:设椭圆的右焦点为F2,在AF1F2中,|AF1|,|AF2|2a,|F1F2|2c,(2a)22(2c)222ccos45,即a2ac2c.又e,ac.联立,得a,c1,又a2b2c2,b1.椭圆C的方程为y21.解法三:e,a22c2,又a2b2c2,abc.椭圆C的方程可化为1,即x22y22c2.又直线AF1的方程为yxc.联立,得x22(xc)22c2,即3x24cx0,x0或xc.直线AF1的斜率为1且A在x轴上方,xA0,A的坐标为(0,b)|AF1|a,a,又abc,bc1.
6、椭圆C的方程为y21.(2)如图,A在x轴上方,直线AB的斜率不为0,设直线AB的方程为xmy1.F1,A,B三点能构成三角形,直线AB不垂直于x轴,m0,设A的坐标为(x1,y1),B的坐标为(x2,y2),则A的坐标为(x1,y1)联立得(my1)22y22,即(2m2)y22my10,y1y2,y1y2.解法一:SF1ABSBAASF1AA|AA|x2xF1|y1|x21|y1|my2|my1y2|,当且仅当|m|即|m|时取等号F1AB面积的最大值为.解法二:直线AB的方程为yy1(xx1),令y0,则xx1112,直线AB过定点(2,0),设定点为T,则SF1AB|SF1TBSF1T
7、A|y2y1|,当且仅当|m|即|m|时取等号F1AB面积的最大值为.角度2范围问题例2(2019广东高三联考)已知椭圆C1,抛物线C2的焦点均在x轴上,C1的中心和C2的顶点均为原点O,从每条曲线上各取两个点,其坐标分别是(3,2),(2,0),(4,4),.(1)求C1,C2的标准方程;(2)过点M(0,2)的直线l与椭圆C1交于不同的两点A,B,且AOB为锐角(其中O为坐标原点),求直线l的斜率k的取值范围解(1)由题意,抛物线的顶点为原点,所以点(2,0)一定在椭圆上,且a2,则椭圆上任何点的横坐标的绝对值都小于等于2,所以也在椭圆上,1,b21,故椭圆C1的标准方程为y21,所以点(
8、3,2),(4,4)在抛物线上,且抛物线开口向右,其抛物线C2的方程为y22px,126p,p2,所以抛物线C2的方程为y24x.(2)当直线l斜率不存在时,易知A,O,B三点共线,不合符题意当l斜率存在时,设l:ykx2,A(x1,y1),B(x2,y2),由得x24(kx2)240,即(4k21)x216kx120,令(16k)248(4k21)0,即256k2192k2480,得64k248,即k,x1x2,x1x2,y1y2(kx12)(kx22)k2x1x22k(x1x2)4,AOB为锐角,x1x2y1y20,即4k216,得2kb0)的长轴长为2,P为椭圆C上异于顶点的一个动点,O
9、为坐标原点,A2为椭圆C的右顶点,点M为线段PA2的中点,且直线PA2与直线OM的斜率之积恒为.(1)求椭圆C的方程;(2)过椭圆C的左焦点F1且不与坐标轴垂直的直线l交椭圆C于A,B两点,线段AB的垂直平分线与x轴交于点N,点N的横坐标的取值范围是,求线段AB长的取值范围解(1)由已知2a2,a,设点P(x0,y0),M,直线PA2与OM的斜率之积恒为,.y1,b1.故椭圆C的方程为y21.(2)设直线l:yk(x1),联立直线与椭圆方程得(2k21)x24k2x2k220,设A(x1,y1),B(x2,y2),由根与系数的关系可得可得y1y2k(x1x22),故AB中点Q,QN直线方程:y
10、x,N,由已知条件得,0,02k21,|AB| ,|EF|,故Q点的轨迹T为以E,F为焦点,长轴长为4的椭圆,则a2,c1,所以b,所以点Q的轨迹T的方程为1.(2)证明:分别设直线AB和CD的中点为M,N,当直线AB斜率不存在或为0时,分析可知直线MN与x轴重合,当直线AB的斜率为1时,此时M,N,直线MN的方程为x,联立解得直线MN经过定点.下面证明一般性:当直线AB的斜率存在且不为0,1时,设直线AB的方程为yk(x1),则直线CD的方程为y(x1),设A(x1,y1),B(x2,y2),联立消去y得(4k23)x28k2x4k2120,则x1x2,所以y1y2,即M,同理,N,于是直线
11、MN的斜率为kMN,故直线MN的方程为y,显然x时,y0,故直线经过定点. 过定点问题的两大类型及解法(1)动直线l过定点问题,解法:设动直线方程(斜率存在)为ykxt,由题设条件将t用k表示为tmk,得yk(xm),故动直线过定点(m,0)(2)动曲线C过定点问题,解法:引入参变量建立曲线C的方程,再根据其对参变量恒成立,令其系数等于零,得出定点 (2019白银市靖远县高三联考)设椭圆C:1(ab0)的左、右焦点分别为F1,F2,下顶点为A,O为坐标原点,点O到直线AF2的距离为,AF1F2为等腰直角三角形(1)求椭圆C的标准方程;(2)直线l与椭圆C交于M,N两点,若直线AM与直线AN的斜
12、率之和为2,证明:直线l恒过定点,并求出该定点的坐标解(1)由题意可知,直线AF2的方程为1,即bxcybc0,则.因为AF1F2为等腰直角三角形,所以bc,又a2b2c2,解得a,b1,c1,所以椭圆C的标准方程为y21.(2)证明:由(1)知A(0,1),当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为ykxt(t1),代入y21,得(12k2)x24ktx2t220,所以16k2t24(12k2)(2t22)0,即t22k2b0)的离心率为,点A(2,)在椭圆上,O为坐标原点(1)求椭圆C的方程;(2)已知点P,M,N为椭圆C上的三点,若四边形OPMN为平行四边形,证明四边形OPMN的面积S为定值
13、,并求出该定值解(1)由题有a28,b24,椭圆C的方程为1.(2)当直线PN的斜率k不存在时,直线PN的方程为x或x,从而有|PN|2,所以四边形OPMN的面积S|PN|OM|222.当直线PN的斜率k存在时,设直线PN的方程为ykxm(m0),P(x1,y1),N(x2,y2),将直线PN的方程代入椭圆C的方程,整理得(12k2)x24kmx2m280,所以x1x2,x1x2,y1y2k(x1x2)2m,由,得M.将M点的坐标代入椭圆C的方程得m212k2.又点O到直线PN的距离为d,|PN|x1x2|,四边形OPMN的面积Sd|PN|m|x1x2| 2.综上,平行四边形OPMN的面积S为
14、定值2. 定值问题的两种解法(1)首先由特例得出一个值(此值一般就是定值)然后证明定值:即将问题转化为证明待证式与参数(某些变量)无关(2)先将式子用动点坐标或动线中的参数表示,再利用其满足的约束条件使其绝对值相等的正负项相抵消或分子、分母约分得定值 已知抛物线E:y22px(p0),直线xmy3与E交于A,B两点,且6,其中O为坐标原点(1)求抛物线E的方程;(2)已知点C的坐标为(3,0),记直线CA,CB的斜率分别为k1,k2,证明:2m2为定值解(1)设A(x1,y1),B(x2,y2),整理得y22pmy6p0,由根与系数的关系可知,y1y22pm,y1y26p,则x1x2,由x1x
15、2y1y2y1y296p6,解得p,所以y2x.(2)证明:由题意得k1,k2,所以m,m,所以2m2222m22m212m362m22m212m362m2,由(1)可知,y1y22pmm,y1y26p3,所以2m22m212m362m224,所以2m2为定值考向3 探索性问题例5如图,椭圆C:1(ab0)经过点P,离心率e,直线l的方程为x4.(1)求椭圆C的方程;(2)线段AB是经过右焦点F的任一弦(不经过点P),设直线AB与直线l相交于点M,记直线PA,PB,PM的斜率分别为k1,k2,k3.问:是否存在常数,使得k1k2k3?若存在,求的值;若不存在,说明理由解(1)由P在椭圆上,得1
16、,因为e,所以a2c,则代入解得c21,a24,b23.故椭圆C的方程为1.(2)由题意可设直线AB的斜率为k,则直线AB的方程为yk(x1),代入椭圆方程并整理,得(4k23)x28k2x4(k23)0,设A(x1,y1),B(x2,y2),且x1x21,则有x1x2,x1x2,在方程中令x4得,M的坐标为(4,3k)从而k1,k2,k3k.因为A,F,B三点共线,所以kkAFkBF,即有k.所以k1k22k2k2k1,又k3k,所以k1k22k3.故存在常数2符合题意 解析几何中的探索性问题,从类型上看,主要是存在类型的相关题型,解决这类问题通常采用“肯定顺推法”,将不确定性问题明确化其步
17、骤为:假设满足条件的元素(点、直线、曲线或参数)存在,用待定系数法设出,列出关于待定系数的方程组,若方程组有实数解,则元素(点、直线、曲线或参数)存在;否则,元素(点、直线、曲线或参数)不存在 (2019南通市高三阶段测试)已知A(2,0),B(2,0),点C,D依次满足|2,()(1)求点D的轨迹;(2)过点A作直线l交以A,B为焦点的椭圆于M,N两点,线段MN的中点到y轴的距离为,且直线l与点D的轨迹相切,求该椭圆的方程;(3)在(2)的条件下,设点Q的坐标为(1,0),是否存在椭圆上的点P及以Q为圆心的一个圆,使得该圆与直线PA,PB都相切,若存在,求出P点坐标及圆的方程;若不存在,请说
18、明理由解(1)设C(x0,y0),D(x,y),则(x02,y0),(4,0),()(x2,y),则有代入|2(x02)2y4得x2y21.点D的轨迹是以原点为圆心,1为半径的圆(2)由题意可知直线l斜率存在,设直线l的方程为yk(x2),椭圆的方程1(a24),由l与圆相切得1,即k2,将代入得(a2k2a24)x24a2k2x4a2k2a44a20,又k2,可得(a23)x2a2xa44a20,设M(x1,y1),N(x2,y2),|x1x2|,解得a28或a2(舍去),椭圆方程为1.(3)假设存在椭圆上的一点P(x0,y0),使得直线PA,PB与以Q为圆心的圆相切,则Q到直线PA,PB的
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