2022年圆锥曲线解题技巧和方法综合 3.pdf
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1、优秀教案欢迎下载圆锥曲线的解题技巧一、常规七大题型:(1)中点弦问题具有斜率的弦中点问题,常用设而不求法(点差法):设曲线上两点为(,)xy11,(,)xy22,代入方程,然后两方程相减,再应用中点关系及斜率公式(当然在这里也要注意斜率不存在的请款讨论),消去四个参数。如: (1))0(12222babyax与直线相交于A、 B,设弦AB 中点为M(x0,y0),则有02020kbyax。(2))0,0(12222babyax与直线l 相交于A、B,设弦AB 中点为M(x0,y0)则有02020kbyax(3)y2=2px( p0)与直线 l 相交于 A、B设弦 AB 中点为 M(x0,y0)
2、,则有 2y0k=2p,即 y0k=p. 典型例题给定双曲线xy2221。 过 A (2, 1)的直线与双曲线交于两点P1及P2,求线段P1P2的中点 P 的轨迹方程。(2)焦点三角形问题椭圆或双曲线上一点P,与两个焦点F1、F2构成的三角形问题,常用正、余弦定理搭桥。典 型 例 题设P(x,y)为 椭圆xayb22221上 任 一点,Fc10(, ),Fc20( , )为焦 点,PF F12,PF F21。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 29 页优秀教案欢迎下载(1)求证离心率sinsin)sin(e;(2)求|PFP
3、F1323的最值。(3)直线与圆锥曲线位置关系问题直线与圆锥曲线的位置关系的基本方法是解方程组,进而转化为一元二次方程后利用判别式、 根与系数的关系、求根公式等来处理,应特别注意数形结合的思想,通过图形的直观性帮助分析解决问题,如果直线过椭圆的焦点,结合三大曲线的定义去解。典型例题抛物线方程,直线与 轴的交点在抛物线准线的右边。yp xpxytx210() ()(1)求证:直线与抛物线总有两个不同交点(2)设直线与抛物线的交点为A、B,且 OAOB,求 p 关于 t 的函数 f(t)的表达式。(4)圆锥曲线的相关最值(范围)问题圆锥曲线中的有关最值(范围)问题,常用代数法和几何法解决。若命题的
4、条件和结论具有明显的几何意义,一般可用图形性质来解决。若命题的条件和结论体现明确的函数关系式,则可建立目标函数(通常利用二次函数,三角函数,均值不等式)求最值。( 1) ,可以设法得到关于a 的不等式,通过解不等式求出a 的范围,即: “求范围,找不等式 ” 。或者将 a 表示为另一个变量的函数,利用求函数的值域求出a 的范围;对于( 2)首先要把 NAB的面积表示为一个变量的函数,然后再求它的最大值,即: “最值问题,函数思想” 。最值问题的处理思路:1、建立目标函数。用坐标表示距离,用方程消参转化为一元二次函数的最值问题,关键是由方程求x、y 的范围;2、数形结合,用化曲为直的转化思想;3
5、、利用判别式,对于二次函数求最值,往往由条件建立二次方程,用判别式求最值;4、借助均值不等式求最值。典型例题已知抛物线y2=2px(p0),过 M(a,0)且斜率为 1 的直线 L与抛物线交于不同的两点A、B,|AB| 2p (1)求 a 的取值范围;(2)若线段 AB的垂直平分线交x 轴于点 N,求NAB 面积的最大值。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 29 页优秀教案欢迎下载(5)求曲线的方程问题1曲线的形状已知-这类问题一般可用待定系数法解决。典型例题已知直线L 过原点,抛物线C 的顶点在原点,焦点在x 轴正半轴上。
6、若点A(-1,0)和点 B( 0,8)关于 L的对称点都在C上,求直线L和抛物线C 的方程。2曲线的形状未知-求轨迹方程典型例题已知直角坐标平面上点Q(2,0)和圆 C:x2+y2=1, 动点 M 到圆 C的切线长与 |MQ| 的比等于常数(0),求动点 M 的轨迹方程,并说明它是什么曲线。(6) 存在两点关于直线对称问题在曲线上两点关于某直线对称问题,可以按如下方式分三步解决:求两点所在的直线,求这两直线的交点,使这交点在圆锥曲线形内。(当然也可以利用韦达定理并结合判别式来解决)典型例题已知椭圆C 的方程xy22431,试确定m 的取值范围,使得对于直线yxm4,椭圆 C上有不同两点关于直线
7、对称(7)两线段垂直问题M N Q O 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 29 页优秀教案欢迎下载圆锥曲线两焦半径互相垂直问题,常用kkyyxx1212121来处理或用向量的坐标运算来处理。典型例题已知直线l的斜率为k,且过点P(, )2 0,抛物线C yx:()241,直线l与抛物线 C有两个不同的交点(如图)。(1)求k的取值范围;(2)直线l的倾斜角为何值时, A、B与抛物线C 的焦点连线互相垂直。四、解题的技巧方面:在教学中, 学生普遍觉得解析几何问题的计算量较大。事实上, 如果我们能够充分利用几何图形、韦达定理、
8、曲线系方程,以及运用“设而不求”的策略,往往能够减少计算量。下面举例说明:(1)充分利用几何图形解析几何的研究对象就是几何图形及其性质,所以在处理解析几何问题时,除了运用代数方程外,充分挖掘几何条件,并结合平面几何知识,这往往能减少计算量。典型例题设直线340 xym与圆xyxy2220相交于P、Q 两点, O 为坐标原点,若OP OQ,求m的值。(2) 充分利用韦达定理及“设而不求”的策略我们经常设出弦的端点坐标而不求它,而是结合韦达定理求解,这种方法在有关斜率、中点等问题中常常用到。典型例题已知中心在原点O,焦点在y轴上的椭圆与直线yx1相交于 P、Q 两点,且OP OQ,|PQ102,求
9、此椭圆方程。(3) 充分利用曲线系方程利用曲线系方程可以避免求曲线的交点,因此也可以减少计算。典型例题求经过两已知圆Cxyxy122420:和Cxyy22224:0 的精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 29 页优秀教案欢迎下载交点,且圆心在直线l:2410 xy上的圆的方程。(4)充分利用椭圆的参数方程椭圆的参数方程涉及到正、余弦, 利用正、余弦的有界性, 可以解决相关的求最值的问题这也是我们常说的三角代换法。典型例题P为椭圆22221xyab上一动点, A 为长轴的右端点,B 为短轴的上端点,求四边形 OAPB面积的最大
10、值及此时点P的坐标。(5)线段长的几种简便计算方法 充分利用现成结果,减少运算过程一般地,求直线与圆锥曲线相交的弦AB 长的方法是:把直线方程ykxb代入圆锥曲线方程中,得到型如axbxc20的方程,方程的两根设为xA,xB,判别式为,则|ABkxxAB12|12ak,若直接用结论,能减少配方、开方等运算过程。例求直线xy10被椭圆xy22416所截得的线段AB的长。 结合图形的特殊位置关系,减少运算在求过圆锥曲线焦点的弦长时,由于圆锥曲线的定义都涉及焦点,结合图形运用圆锥曲线的定义,可回避复杂运算。例F1、F2是椭圆xy222591的两个焦点, AB是经过F1的弦,若|AB8,求值|22BF
11、AF 利用圆锥曲线的定义,把到焦点的距离转化为到准线的距离例点 A(3,2)为定点, 点 F是抛物线yx24的焦点, 点 P在抛物线y24x上移动,若| |PAPF取得最小值,求点P的坐标。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 29 页优秀教案欢迎下载圆锥曲线解题方法技巧归纳第一、知识储备:1. 直线方程的形式(1)直线方程的形式有五件:点斜式、两点式、斜截式、截距式、一般式。(2)与直线相关的重要内容倾斜角与斜率tan,0,)k 点 到 直 线 的 距 离0022AxByCdAB 夹 角 公 式 :2121tan1kkk k
12、(3)弦长公式直线ykxb上两点1122(,),(,)A xyB xy间的距离:2121ABkxx221212(1)()4kxxx x或12211AByyk(4)两条直线的位置关系1212llk k=-1 212121/bbkkll且2、圆锥曲线方程及性质(1)、椭圆的方程的形式有几种?(三种形式)标准方程:221(0,0)xymnmnmn且距离式方程:2222()()2xcyxcya参数方程:cos ,sinxayb(2)、双曲线的方程的形式有两种精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 29 页优秀教案欢迎下载标准方程:221
13、(0)xym nmn距离式方程:2222|()()| 2xcyxcya(3)、三种圆锥曲线的通径你记得吗?22222bbpaa椭圆:;双曲线:;抛物线:(4)、圆锥曲线的定义你记清楚了吗?如:已知21FF 、是椭圆13422yx的两个焦点,平面内一个动点M 满足221MFMF则动点 M 的轨迹是()A、双曲线; B、双曲线的一支; C、两条射线; D、一条射线(5)、焦点三角形面积公式:122tan2F PFPb在椭圆上时, S122cot2F PFPb在双曲线上时, S(其中2221212121212|4,cos,|cos| |PFPFcF PFPFPFPFPFPFPF)(6)、记住焦半径公
14、式:(1)00;xaexaey椭圆焦点在轴上时为焦点在 y轴上时为,可简记为“左加右减,上加下减” 。(2)0|xe xa双曲线焦点在轴上时为(3)11|,|22ppxxy抛物线焦点在轴上时为焦点在 y轴上时为(6)、椭圆和双曲线的基本量三角形你清楚吗?第二、方法储备1、点差法(中点弦问题)设11, yxA、22,yxB,baM,为椭圆13422yx的弦AB中点则有精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 29 页优秀教案欢迎下载1342121yx,1342222yx;两式相减得03422212221yyxx3421212121y
15、yyyxxxxABk=ba432、联立消元法:你会解直线与圆锥曲线的位置关系一类的问题吗?经典套路是什么?如果有两个参数怎么办?设直线的方程,并且与曲线的方程联立,消去一个未知数,得到一个二次方程, 使用判别式0,以及根与系数的关系, 代入弦长公式,设曲线上的两点1122(,),(,)A x yB xy,将这两点代入曲线方程得到12 两个式子,然后1 -2 ,整体消元 ,若有两个字母未知数,则要找到它们的联系, 消去一个,比如直线过焦点,则可以利用三点A、B、F 共线解决之。若有向量的关系,则寻找坐标之间的关系, 根与系数的关系结合消元处理。一旦设直线为ykxb,就意味着 k 存在。例 1、已
16、知三角形 ABC 的三个顶点均在椭圆805422yx上,且点 A是椭圆短轴的一个端点(点A 在 y 轴正半轴上) . (1)若三角形 ABC 的重心是椭圆的右焦点,试求直线BC的方程 ; (2)若角 A 为090,AD 垂直 BC 于 D,试求点 D 的轨迹方程 . 分析:第一问抓住“重心” ,利用点差法及重心坐标公式可求出中点弦 BC的斜率,从而写出直线 BC 的方程。第二问抓住角 A 为090可得出 ABAC,从而得016)(14212121yyyyxx,然后利用联立消元法及交轨法求出点D 的轨迹方程;解: ( 1)设 B(1x,1y) ,C(2x,2y),BC 中点为 (00, yx),
17、F(2,0)则 有精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 29 页优秀教案欢迎下载11620, 1162022222121yxyx两式作差有016)(20)(21212121yyyyxxxx04500kyx(1) F(2,0)为三角形重心,所以由2321xx,得30 x,由03421yy得20y,代入( 1)得56k直线 BC的方程为02856yx2)由 ABAC 得016)(14212121yyyyxx(2)设直线BC方程为8054,22yxbkxy代入,得080510)54(222bbkxxk2215410kkbxx,222
18、154805kbxx2222122154804,548kkbyykkyy代入( 2)式得0541632922kbb,解得)(4 舍b或94b直 线 过 定 点 ( 0,)94, 设D ( x,y) , 则1494xyxy, 即016329922yxy所以所求点 D 的轨迹方程是)4()920()916(222yyx。4、设而不求法例 2、 如图,已知梯形 ABCD 中CDAB2, 点 E 分有向线段AC所成的比为, 双曲线过 C、 D、E 三点,且以 A、 B 为焦点当4332时,求双曲线离心率e的取值范围。分析:本小题主要考查坐标法、定比分点坐标公式、双曲线的概念精选学习资料 - - - -
19、 - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 29 页优秀教案欢迎下载和性质,推理、运算能力和综合运用数学知识解决问题的能力。建立直角坐标系xOy,如图,若设 Chc,2,代入12222byax,求得h,进 而 求 得,EExy再 代 入12222byax, 建 立 目 标 函 数( , , , )0f a b c,整理( ,)0f e,此运算量可见是难上加难.我们对h可采取设而不求的解题策略, 建立目标函数( , , , )0f a b c,整理( ,)0f e,化繁为简 . 解法一:如图,以AB 为垂直平分线为y轴,直线 AB 为x轴,建立直角坐标系xOy,
20、则 CDy轴因为双曲线经过点C、D,且以 A、B 为焦点,由双曲线的对称性知C、D 关于y轴对称依题意,记 A0, c,Chc,2,E00, yx,其中|21ABc为双曲线的半焦距,h是梯形的高,由定比分点坐标公式得122120cccx,10hy设双曲线的方程为12222byax,则离心率ace由点 C、E 在双曲线上,将点C、E 的坐标和ace代入双曲线方程得14222bhe,11124222bhe由式得14222ebh,精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 29 页优秀教案欢迎下载将式代入式,整理得214442e,故13
21、12e由题设4332得,43231322e解得107e所以双曲线的离心率的取值范围为10,7分析:考虑,AEAC为焦半径 ,可用焦半径公式 , ,AEAC用,E C的横坐标表示,回避h的计算 , 达到设而不求的解题策略解法二:建系同解法一,,ECAEaexACaex,22121Ecccx,又1AEAC,代入整理1312e,由题设4332得,43231322e解得107e所以双曲线的离心率的取值范围为10,75、判别式法例 3已知双曲线122:22xyC, 直线l过点0,2A, 斜率为k, 当10k时,双曲线的上支上有且仅有一点B 到直线l的距离为2,试求k的值及此时点 B 的坐标。分析 1:解
22、析几何是用代数方法来研究几何图形的一门学科,因此,数形结合必然是研究解析几何问题的重要手段. 从“有且仅有”这个微观入手,对照草图,不难想到:过点B 作与l平行的直线,必与双曲线C 相切 . 而相切的代数表现形式是所构造方程的判别式精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 29 页优秀教案欢迎下载0. 由此出发,可设计如下解题思路:10)2(:kxkylkkkxyl2222: 的值解得 k解题过程略 . 分析 2:如果从代数推理的角度去思考,就应当把距离用代数式表达,即所谓“有且仅有一点B 到直线l的距离为2” ,相当于化归的方
23、程有唯一解 . 据此设计出如下解题思路:简解:设点)2,(2xxM为双曲线 C 上支上任一点,则点M 到直线l的距离为:212222kkxkx10k把直线 l 的方程代入双曲线方程,消去y,令判别式0直线 l 在 l 的上方且到直线l 的距离为2转化为一元二次方程根的问题求解问题关于 x的方程10212222kkkxkx有唯一精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 29 页优秀教案欢迎下载于是,问题即可转化为如上关于x的方程 . 由于10k,所以kxxx22,从而有.222222kxkxkxkx于是关于x的方程) 1(2222
24、2kkxkx02)1(2,)2) 1(2(222222kxkkkxkkx.02)1(2,022)1(22) 1(221222222kxkkkkxkkkxk由10k可知:方程022) 1(22) 1(22122222kkxkkkxk的二根同正,故02) 1(22kxkk恒成立,于是等价于022)1(22)1(22122222kkxkkkxk. 由如上关于x的方程有唯一解,得其判别式0,就可解得552k. 点评:上述解法紧扣解题目标,不断进行问题转换,充分体现了全局观念与整体思维的优越性. 例 4 已知椭圆 C:xy2228和点 P(4,1) ,过 P 作直线交椭圆于A、B 两点,在线段 AB 上
25、取点 Q,使APPBAQQB,求动点 Q 的轨迹所在曲线的方程 . 分析:这是一个轨迹问题,解题困难在于多动点的困扰,学生往往不知从何入手。其实,应该想到轨迹问题可以通过参数法求解. 因精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 29 页优秀教案欢迎下载此,首先是选定参数,然后想方设法将点Q 的横、纵坐标用参数表达,最后通过消参可达到解题的目的. 由于点),(yxQ的变化是由直线AB 的变化引起的,自然可选择直线AB 的斜率k作为参数,如何将yx,与k联系起来?一方面利用点Q 在直线 AB 上;另一方面就是运用题目条件:APPBA
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