圆锥曲线高考考查十大热点问题.docx
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1、关注公众号品数学圆锥曲线高考考查十大热点问题热点一:弦的垂直平分线问题知识点:弦的垂直平分线问题和对称问题是一种解题思维,首先弄清楚哪个是弦,哪个是对称轴,用到的知识是:垂直(两直线的斜率之积为-1)和平分(中点坐标公式).例题1、过点T(-1,0)作直线与曲线N :交于A、B两点,在x轴上是否存在一点E(,0),使得是等边三角形,若存在,求出;若不存在,请说明理由.解:依题意知,直线的斜率存在,且不等于0.设直线,.由消y整理,得 由直线和抛物线交于两点,得即 由韦达定理,得:.则线段AB的中点为.线段的垂直平分线方程为:令y=0,得,则为正三角形,到直线AB的距离d为.解得满足式此时.【涉
2、及到弦的垂直平分线问题】 这种问题主要是需要用到弦AB的垂直平分线L的方程,往往是利用点差或者韦达定理产生弦AB的中点坐标M,结合弦AB与它的垂直平分线L的斜率互为负倒数,写出弦的垂直平分线L的方程,然后解决相关问题,比如:求L在x轴y轴上的截距的取值范围,求L过某定点等等.有时候题目的条件比较隐蔽,要分析后才能判定是有关弦AB的中点问题,比如:弦与某定点D构成以D为顶点的等腰三角形(即D在AB的垂直平分线上)、曲线上存在两点AB关于直线m对称等等.例题分析1:已知抛物线y=-x2+3上存在关于直线x+y=0对称的相异两点A、B,则|AB|等于 .解:设直线的方程为,由,进而可求出的中点,又由
3、在直线上可求出,由弦长公式可求出高中数学资料共享群(734924357)例题2:已知中心在原点的双曲线的一个焦点是一条渐近线的方程是()求双曲线的方程;()若以为斜率的直线与双曲线相交于两个不同的点,且线段的垂直平分线与两坐标轴围成的三角形的面积为,求的取值范围.【解析】()设双曲线C的方程为由题设得解得.所以双曲线C的方程为()解:设直线l方程为点M,N的坐标满足方程组 将式代入式,得整理得此方程有两个不等实根,于是,且整理得.由根与系数的关系可知线段MN的中点坐标()满足从而线段的垂直平分线的方程为此直线与轴,轴的交点坐标分别为由题设可得整理得高中数学资料共享群(734924357)将上式
4、代入式得,整理得解得或所以k的取值范围是例题3:已知椭圆的右焦点,长轴的左、右端点分别为,且.()求椭圆的方程;()过焦点斜率为的直线交椭圆于两点,弦的垂直平分线与轴相交于点. 试问椭圆上是否存在点使得四边形为菱形?若存在,试求点到轴的距离;若不存在,请说明理由.【解析】()依题设,则,.由,解得,所以.所以椭圆的方程为. ()依题直线的方程为.由得.设,弦的中点为,则,所以.高中数学资料共享群(734924357)直线的方程为,令,得,则.若四边形为菱形,则,.所以.若点在椭圆上,则.整理得,解得.所以椭圆上存在点使得四边形为菱形.此时点到的距离为. 例题4:设是椭圆上的两点,点是线段的中点
5、,线段的垂直平分线与椭圆相交于两点. ()确定的取值范围,并求直线的方程;()试判断是否存在这样的,使得四点在同一个圆上?并说明理由.【解析】()解法1:依题意,可设直线的方程为代入,整理得 设则是方程的两个不同的根, 且由是线段的中点,得解得k=-1,代入得,即的取值范围是.于是,直线的方程为()解法1:垂直平分直线的方程为即代入椭圆方程,整理得 又设的中点为则是方程的两根,且即于是由弦长公式可得 将直线的方程代入椭圆方程得 同理可得 当时假设在在,使得四点共圆,则必为圆的直径,点为圆心.点到直线的距离为 于是,由、式和勾股定理可得故当时,四点均在以为圆心,为半径的圆上.(注:上述解法中最后
6、一步可按如下解法获得:高中数学资料共享群(734924357)共圆为直角三角形,为直角即 由式知,式左边=由和知,式右边=式成立,即四点共圆练习1:设抛物线过定点,且以直线为准线()求抛物线顶点的轨迹的方程;()若直线与轨迹交于不同的两点,且线段恰被直线平分,设弦的垂直平分线的方程为,试求的取值范围【解析】()设抛物线的顶点为,则其焦点为由抛物线的定义可知:等于点到直线的距离为所以,所以,抛物线顶点的轨迹的方程为: ()因为是弦的垂直平分线与轴交点的纵坐标,由所唯一确定所以,要求的取值范围,还应该从直线与轨迹相交入手显然,直线与坐标轴不可能平行,所以,设直线的方程为,代入椭圆方程得:由于与轨迹
7、交于不同的两点,所以,即()又线段恰被直线平分,所以,所以,代入()可解得:下面,只需找到与的关系,即可求出的取值范围由于为弦MN的垂直平分线,故可考虑弦的中点在中,令,可解得:将点代入,可得:所以,且解法二设弦MN的中点为,则由点为椭圆上的点,可知:两式相减得:又由于,代入上式得:又点在弦MN的垂直平分线上,所以,所以,由点在线段上(为直线与椭圆的交点),所以,也即:所以,且圆锥曲线高考考查十大热点问题热点二:动弦过定点的问题若直线过的定点在已知曲线上,则过定点的直线的方程和曲线联立,转化为一元二次方程(或类一元二次方程) , 考察判断式后,韦达定理结合定点的坐标就可以求出另一端点的坐标,进
8、而解决问题。下面我们就通过例题领略一下思维过程。例题1、已知椭圆C:的离心率为,且在x轴上的顶点分别为A1(-2,0),A2(2,0)。(I)求椭圆的方程;(II)若直线与x轴交于点T,点P为直线上异于点T的任一点,直线PA1,PA2分别与椭圆交于M、N点,试问直线MN是否通过椭圆的焦点?并证明你的结论解:(I)由已知椭圆C的离心率,,则得。从而椭圆的方程为(II)设,直线的斜率为,则直线的方程为,由消y整理得是方程的两个根,则,即点M的坐标为,同理,设直线A2N的斜率为k2,则得点N的坐标为,直线MN的方程为:,令y=0,得,将点M、N的坐标代入,化简后得:又,椭圆的焦点为,即故当时,MN过
9、椭圆的焦点。例题2、已知点A、B、C是椭圆E: 上的三点,其中点A是椭圆的右顶点,直线BC过椭圆的中心O,且,如图。(I)求点C的坐标及椭圆E的方程;(II)若椭圆E上存在两点P、Q,使得直线PC与直线QC关于直线对称,求直线PQ的斜率。解:(I) ,且BC过椭圆的中心O又点C的坐标为。A是椭圆的右顶点,则椭圆方程为:将点C代入方程,得,椭圆E的方程为(II) 直线PC与直线QC关于直线对称,设直线PC的斜率为,则直线QC的斜率为,从而直线PC的方程为:,即,由消y,整理得:是方程的一个根,即同理可得:则直线PQ的斜率为定值。方法总结:本题第二问中,由“直线PC与直线QC关于直线对称”得两直线
10、的斜率互为相反数,设直线PC的斜率为k,就得直线QC的斜率为-k。利用是方程的根,易得点P的横坐标:,再将其中的k用-k换下来,就得到了点Q的横坐标:,这样计算量就减少了许多,在考场上就节省了大量的时间。接下来,如果分别利用直线PC、QC的方程通过坐标变换法将点P、Q的纵坐标也求出来,计算量会增加许多。直接计算、,就降低了计算量。总之,本题有两处是需要同学们好好想一想,如何解决此类问题,一是过曲线上的点的直线和曲线相交,点的坐标是方程组消元后得到的方程的根;二是利用直线的斜率互为相反数,减少计算量,达到节省时间的目的。练习1、:已知,椭圆C以过点A(1,),两个焦点为(1,0)(1,0)。(1
11、)求椭圆C的方程;(2)E,F是椭圆C上的两个动点,如果直线AE的斜率与AF的斜率互为相反数,证明直线EF的斜率为定值,并求出这个定值。 分析:第一问中,知道焦点,则 ,再根据过点A,通过解方程组,就可以求出 ,求出方程。第二问中,设出直线AE的斜率k,写出直线的方程,联立方程组,转化成一元二次方程,由韦达定理和点A的坐标,可以求出点E的坐标,将点E中的k,用-k换下来,就可以得到点F的坐标,通过计算yE-yF,xE-xF,就可以求出直线EF的斜率了解:()由题意,c=1,可设椭圆方程为 ,将点A的坐标代入方程: ,解得 , (舍去)所以椭圆方程为 。 ()设直线AE方程为:,代入得 设,因为
12、点在椭圆上,所以 8分又直线AF的斜率与AE的斜率互为相反数,在上式中以K代K,可得 所以直线EF的斜率即直线EF的斜率为定值,其值为。 12分老师总结:此类题的关键就是定点在曲线上,定点的坐标是方程的根,通过韦达定理,将动点的坐标求出,在根据斜率互为相反数,就可以直接求出第二动点的坐标,最后由斜率公式,可以求出斜率为定值。练习2:已知椭圆C中心在原点、焦点在x轴上,椭圆C上的点到焦点的最大值为3,最小值为1 ()求椭圆C的标准方程; ()若直线l:y=kx+m(k0)与椭圆交于不同的两点M、N(M、N不是左、右顶点),且以MN为直径的圆经过椭圆的右顶点A求证:直线l过定点,并求出定点的坐标【
13、分析】()由题设条件可知解得,由此能够推导出椭圆C的标准方程 ()由方程组消去y,得(3+4k)x+8kmx+4m12=0,然后结合题设条件利用根的判别式和根与系数的关系求解 【解答】解:()设椭圆的长半轴为a,半焦距为c, 则解得 椭圆C的标准方程为 ()由方程组消去y, 高中数学资料共享群(734924357)得(3+4k)x+8kmx+4m12=0 由题意:=(8km)4(3+4k)(4m12)0 整理得:3+4km0 设M(x,y)、N(x,y), 1122则, 由已知,AMAN,且椭圆的右顶点为A(2,0) (x2)(x2)+yy=0 即(1+k)xx+(km2)(x+x)+m+4=
14、0 也即 整理得:7m+16mk+4k=0 解得:m=2k或,均满足 当m=2k时,直线l的方程为y=kx2k,过定点(2,0),舍去 当时,直线l的方程为,过定点, 故直线l过定点,且定点的坐标为 圆锥曲线高考考查十大热点问题热点三:过已知曲线上定点的弦的问题例题1、已知点A、B、C是椭圆E: 上的三点,其中点A是椭圆的右顶点,直线BC过椭圆的中心O,且,如图。(I)求点C的坐标及椭圆E的方程;(II)若椭圆E上存在两点P、Q,使得直线PC与直线QC关于直线对称,求直线PQ的斜率。 解:(I) ,且BC过椭圆的中心O又点C的坐标为。A是椭圆的右顶点,则椭圆方程为:将点C代入方程,得,椭圆E的
15、方程为(II) 直线PC与直线QC关于直线对称,设直线PC的斜率为,则直线QC的斜率为,从而直线PC的方程为:,即,由消y,整理得:是方程的一个根,即同理可得:则直线PQ的斜率为定值。练习1.已知是抛物线C:上的一点,过P作互相垂直的直线PA,PB与抛物线C的另一交点分别是A,B.(1)若直线AB的斜率为,求AB方程;(2)设,当时,求PAB的面积.高中数学资料共享群(734924357)【答案】(1);(2)【解析】【分析】(1)根据题意,得到抛物线的方程为,设,利用斜率公式以及两直线垂直的条件,整理得出,得到或,从而得到直线过原点,进而得到直线方程;(2)先证明三点共线,根据得,进而求得方
16、程为,利用面积公式求得结果.【详解】(1)将点坐标代入得,抛物线方程为设,则 又,即,得 所以或,直线方程为 (2)先证明三点共线,(或设方程为,与抛物线方程联立得,由韦达定理,结合(1)的结论得,即直线过定点)所以三点共线,得(舍去)或 所以方程为,法二: 所以由得 (舍去)或 所以方程为,.练习2:已知A(-2,0), B(2,0), 点P在平面内运动,。(I) 求点P的轨迹C的方程;(II) 若点2(0,1),M,N为轨迹C.上的两动点,.问直线MN能否过定点,若能过定点,则求出该定点坐标,若不能过定点则说明理由.解答:(I )设P(x,y),y0,则,所以,点P的轨迹方程:(y0)(I
17、I)设M(,),N(,),MN:y=kx+m代入:即又m1,4m+2=0m=,y=kx-,过定点(0,)圆锥曲线高考考查十大热点问题热点四:共线向量问题1:如图所示,已知圆为圆上一动点,点P在AM上,点N在CM上,且满足的轨迹为曲线E.I)求曲线E的方程;II)若过定点F(0,2)的直线交曲线E于不同的两点G、H(点G在点F、H之间),且满足,求的取值范围.解:(1)NP为AM的垂直平分线,|NA|=|NM|又动点N的轨迹是以点C(1,0),A(1,0)为焦点的椭圆.且椭圆长轴长为焦距2c=2. 曲线E的方程为 (2)当直线GH斜率存在时,设直线GH方程为得设 ,又当直线GH斜率不存在,方程为
18、 2:已知椭圆C的中心在坐标原点,焦点在轴上,它的一个顶点恰好是抛物线的焦点,离心率为.(1)求椭圆C 的标准方程;(2)过椭圆C 的右焦点作直线交椭圆C于、两点,交轴于点,若, ,求证:.解:设椭圆C的方程为 ()抛物线方程化为,其焦点为, 则椭圆C的一个顶点为,即 由,椭圆C的方程为 (2)证明:右焦点,设,显然直线的斜率存在,设直线的方程为 ,代入方程 并整理,得, 又,而 , ,即,所以 3、已知OFQ的面积S=2, 且。设以O为中心,F为焦点的双曲线经过Q, ,当取得最小值时,求此双曲线方程。解:设双曲线方程为, Q(x0, y0)。 , SOFQ=,。=c(x0c)=。当且仅当,所
19、以。类型1求待定字母的值例1设双曲线C:与直线L:x+y=1相交于两个不同的点A、B,直线L与y轴交于点P,且PA=,求的值思路:设A、B两点的坐标,将向量表达式转化为坐标表达式,再利用韦达定理,通过解方程组求a的值。 解:设A(x1,y1),B(x2,y2),P(0,1)PA= x1=.联立消去y并整理得,(1a2)x2+2a2x2a2=0(*)A、B是不同的两点,0a且a1. 于是x1+x2= 且x1 x2=,即,消去x2得,=,a=,0a且a1,a=。类型2求动点的轨迹例2如图2 ,动直线与y轴交于点A,与抛物交于不同的两点B和C, 且满足BP=PC, AB=AC,其中。求POA的重心Q
20、的轨迹。思路:将向量表达式转化为坐标表达式,消去参数获得重心Q的轨迹方程,再运用判别式确定实数k的取值范围,从而确定轨迹的形状。解:由得,k2x2+(2k1)x+4=0.由设P(x,y),B(x1,y1),C(x2,y2), (图2)则x1+x2=, x1.x2=.由= = 由 =。 消去k得, x2 y6=0 (*) 设重心Q(x,y),则,代入(*)式得,3x6y4=0。因为故点Q的轨迹方程是3x6y4=0(),其轨迹是直线3x6y4=0上且不包括点的线段AB。类型3证明定值问题例3已知椭圆的中心在坐标原点O,焦点在x轴上,斜率为1且过椭圆右焦点F的直线交椭圆于A、B两点,与共线。设M为椭
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