2013高考数学 解题方法攻略 方程与函数 理.doc
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1、方程平面解析几何初步7.1直线和圆的方程一、知识导学1两点间的距离公式:不论A(1,1),B(2,2)在坐标平面上什么位置,都有d=|AB|=,特别地,与坐标轴平行的线段的长|AB|=|21|或|AB|=|2-1|.2定比分点公式:定比分点公式是解决共线三点A(1,1),B(2,2),P(,)之间数量关系的一个公式,其中的值是起点到分点与分点到终点的有向线段的数量之比.这里起点、分点、终点的位置是可以任意选择的,一旦选定后的值也就随之确定了.若以A为起点,B为终点,P为分点,则定比分点公式是.当P点为AB的中点时,=1,此时中点坐标公式是.3直线的倾斜角和斜率的关系(1)每一条直线都有倾斜角,
2、但不一定有斜率.(2)斜率存在的直线,其斜率与倾斜角之间的关系是=tan.4确定直线方程需要有两个互相独立的条件。直线方程的形式很多,但必须注意各种形式的直线方程的适用范围.名称方程说明适用条件斜截式为直线的斜率b为直线的纵截距倾斜角为90的直线不能用此式点斜式() 为直线上的已知点,为直线的斜率倾斜角为90的直线不能用此式两点式=(),()是直线上两个已知点与两坐标轴平行的直线不能用此式截距式+=1为直线的横截距b为直线的纵截距过(0,0)及与两坐标轴平行的直线不能用此式一般式,分别为斜率、横截距和纵截距A、B不全为零5两条直线的夹角。当两直线的斜率,都存在且 -1时,tan=,当直线的斜率
3、不存在时,可结合图形判断.另外还应注意到:“到角”公式与“夹角”公式的区别.6怎么判断两直线是否平行或垂直?判断两直线是否平行或垂直时,若两直线的斜率都存在,可以用斜率的关系来判断;若直线的斜率不存在,则必须用一般式的平行垂直条件来判断.(1)斜率存在且不重合的两条直线1, 2,有以下结论:12=,且1212= -1(2)对于直线1,2 ,当1,2,1,2都不为零时,有以下结论:12=1212+12 = 01与2相交1与2重合=7点到直线的距离公式.(1)已知一点P()及一条直线:,则点P到直线的距离d=;(2)两平行直线1: , 2: 之间的距离d=.8确定圆方程需要有三个互相独立的条件。圆
4、的方程有两种形式,要知道两种形式之间的相互转化及相互联系(1)圆的标准方程:,其中(,b)是圆心坐标,是圆的半径;(2)圆的一般方程:(0),圆心坐标为(-,-),半径为=.二、疑难知识导析1直线与圆的位置关系的判定方法.(1)方法一直线:;圆:.一元二次方程(2)方法二直线: ;圆:,圆心(,b)到直线的距离为d=2两圆的位置关系的判定方法.设两圆圆心分别为O1、O2,半径分别为1,2,|O1O2|为圆心距,则两圆位置关系如下:|O1O2|1+2两圆外离;|O1O2|=1+2两圆外切;| 1-2|O1O2|1+2两圆相交;| O1O2 |=|1-2|两圆内切;0| O1O2| 1-2|两圆内
5、含.三、经典例题导讲例1直线l经过P(2,3),且在x,y轴上的截距相等,试求该直线方程.错解:设直线方程为:,又过P(2,3),求得a=5 直线方程为x+y-5=0.错因:直线方程的截距式: 的条件是:0且b0,本题忽略了这一情形.正解:在原解的基础上,再补充这样的过程:当直线过(0,0)时,此时斜率为:,直线方程为y=x综上可得:所求直线方程为x+y-5=0或y=x .例2已知动点P到y轴的距离的3倍等于它到点A(1,3)的距离的平方,求动点P的轨迹方程.错解:设动点P坐标为(x,y).由已知3 化简3=x2-2x+1+y2-6y+9 . 当x0时得x2-5x+y2-6y+10=0 . 当
6、x0时得x2+ x+y2-6y+10=0 . 错因:上述过程清楚点到y轴距离的意义及两点间距离公式,并且正确应用绝对值定义将方程分类化简,但进一步研究化简后的两个方程,配方后得(x-)2+(y-3)2 = 和 (x+)2+(y-3)2 = - 两个平方数之和不可能为负数,故方程的情况不会出现.正解:接前面的过程,方程化为(x-)2+(y-3)2 = ,方程化为(x+)2+(y-3)2 = - ,由于两个平方数之和不可能为负数,故所求动点P的轨迹方程为: (x-)2+(y-3)2 = (x0)例3m是什么数时,关于x,y的方程(2m2+m-1)x2+(m2-m+2)y2+m+2=0的图象表示一个
7、圆?错解:欲使方程Ax2+Cy2+F=0表示一个圆,只要A=C0, 得2m2+m-1=m2-m+2,即m2+2m-3=0,解得m1=1,m2=-3, 当m=1或m=-3时,x2和y2项的系数相等,这时,原方程的图象表示一个圆错因:A=C,是Ax2+Cy2+F=0表示圆的必要条件,而非充要条件,其充要条件是:A=C0且0.正解:欲使方程Ax2+Cy2+F=0表示一个圆,只要A=C0, 得2m2+m-1=m2-m+2,即m2+2m-3=0,解得m1=1,m2=-3,(1) 当m=1时,方程为2x2+2y2=-3不合题意,舍去.(2) 当m=-3时,方程为14x2+14y2=1,即x2+y2=,原方
8、程的图形表示圆.例4自点A(-3,3)发出的光线L射到x轴上,被x轴反射,其反射光线所在直线与圆x2+y2-4x-4y+70相切,求光线L所在的直线方程.错解:设反射光线为L,由于L和L关于x轴对称,L过点A(-3,3),点A关于x轴的对称点A(-3,-3),于是L过A(-3,-3).设L的斜率为k,则L的方程为y-(-3)kx-(-3),即kx-y+3k-30,已知圆方程即(x-2)2+(y-2)21,圆心O的坐标为(2,2),半径r1因L和已知圆相切,则O到L的距离等于半径r1即整理得12k2-25k+120解得kL的方程为y+3(x+3)即4x-3y+30因L和L关于x轴对称故L的方程为
9、4x+3y+30.错因:漏解正解:设反射光线为L,由于L和L关于x轴对称,L过点A(-3,3),点A关于x轴的对称点A(-3,-3),于是L过A(-3,-3).设L的斜率为k,则L的方程为y-(-3)kx-(-3),即kx-y+3k-30,已知圆方程即(x-2)2+(y-2)21,圆心O的坐标为(2,2),半径r1因L和已知圆相切,则O到L的距离等于半径r1即整理得12k2-25k+120解得k或kL的方程为y+3(x+3);或y+3(x+3)。即4x-3y+30或3x-4y-30因L和L关于x轴对称故L的方程为4x+3y+30或3x+4y-30.例5求过直线和圆的交点,且满足下列条件之一的圆
10、的方程:(1) 过原点;(2)有最小面积.解:设所求圆的方程是: 即:(1)因为圆过原点,所以,即故所求圆的方程为:.(2) 将圆系方程化为标准式,有:当其半径最小时,圆的面积最小,此时为所求.故满足条件的圆的方程是.点评:(1)直线和圆相交问题,这里应用了曲线系方程,这种解法比较方便;当然也可以待定系数法。(2)面积最小时即圆半径最小。也可用几何意义,即直线与相交弦为直径时圆面积最小.例6(06年辽宁理科)已知点A(),B()(0)是抛物线上的两个动点,O是坐标原点,向量满足.设圆C的方程为(1)证明线段AB是圆C的直径;(2)当圆C的圆心到直线的距离的最小值为时,求的值.解:(1)证明,(
11、)2()2,整理得:00设M()是以线段AB为直径的圆上的任意一点,则0即0整理得:故线段AB是圆C的直径.(2)设圆C的圆心为C(),则,又0,0,04所以圆心的轨迹方程为设圆心C到直线的距离为,则当时,有最小值,由题设得2.四、典型习题导练1直线截圆得的劣弧所对的圆心角为 ( ) A.B.C.D.2.已知直线x=a(a0)和圆(x-1)2+y2=4相切,那么a的值是( )A.5 B.4 C.3 D.23. 如果实数x、y满足等式(x-2)2+y2,则的最大值为: .4.设正方形ABCD(A、B、C、D顺时针排列)的外接圆方程为x2+y2-6x+a=0(ab0)上一点M向x轴所作垂线恰好通过
12、椭圆的左焦点F1,A、B分别是椭圆长、短轴的端点,ABOM设Q是椭圆上任意一点,当QF2AB时,延长QF2与椭圆交于另一点P,若F1PQ的面积为20,求此时椭圆的方程解:本题可用待定系数法求解b=c, =c,可设椭圆方程为PQAB,kPQ=-,则PQ的方程为y=(x-c),代入椭圆方程整理得5x2-8cx+2c2=0,根据弦长公式,得,又点F1到PQ的距离d=c ,由故所求椭圆方程为例6已知椭圆:,过左焦点F作倾斜角为的直线交椭圆于A、B两点,求弦AB的长解:a=3,b=1,c=2; 则F(-2,0)由题意知:与联立消去y得:设A(、B(,则是上面方程的二实根,由违达定理,又因为A、B、F都是
13、直线上的点,所以|AB|=点评:也可利用“焦半径”公式计算例7(06年全国理科)设P是椭圆短轴的一个端点,Q为椭圆上的一个动点,求PQ的最大值.解: 依题意可设P(0,1),Q(),则PQ,又因为Q在椭圆上,所以,PQ2.因为1,1,若,则1,当时,PQ取最大值;若1,则当时,PQ取最大值2.例8已知双曲线的中心在原点,过右焦点F(2,0)作斜率为的直线,交双曲线于M、N 两点,且=4,求双曲线方程解:设所求双曲线方程为,由右焦点为(2,0)知C=2,b2=4-2则双曲线方程为,设直线MN的方程为:,代入双曲线方程整理得:(20-82)x2+122x+54-322=0 设M(x1,y1),N(
14、x2,y2),则, 解得,故所求双曲线方程为:点评:利用待定系数法求曲线方程,运用一元二次方程的根与系数关系将两根之和与积整体代入,体现了数学的整体思想,也简化了计算,要求学生熟练掌握四、典型习题导练1. 设双曲线两焦点为F1、F2,点Q为双曲线上除顶点外的任一点,过F1作F1QF2的平分线的垂线,垂足为P,则点P的轨迹是( )A.椭圆的一部分 B.双曲线的一部分C.抛物线的一部分 D.圆的一部分.2已知点(-2,3)与抛物线y2=2px(p0)的焦点 的距离是5,则p= .3.平面内有两定点上,求一点P使取得最大值或最小值,并求出最大值和最小值.4.已知椭圆的离心率为.(1)若圆(x-2)2
15、+(y-1)2=与椭圆相交于A、B两点且线段AB恰为圆的直径,求椭圆方程;(2)设L为过椭圆右焦点F的直线,交椭圆于M、N两点,且L的倾斜角为600,求的值.5.已知抛物线方程为,直线过抛物线的焦点F且被抛物线截得的弦长为3,求p的值6.线段AB过x轴正半轴上一点M(m,0)(m0),端点A、B到x轴距离之积为,以x轴为对称轴,过A,O,B三点作抛物线 (1)求抛物线方程;(2)若的取值范围点、直线和圆锥曲线一、知识导学1 点M(x0,y0)与圆锥曲线C:f(x,y)=0的位置关系已知(ab0)的焦点为F1、F2, (a0,b0)的焦点为F1、F2,(p0)的焦点为F,一定点为P(x0,y0)
16、,M点到抛物线的准线的距离为d,则有:上述结论可以利用定比分点公式,建立两点间的关系进行证明2直线AxBC=0与圆锥曲线Cf(x,y)0的位置关系:直线与圆锥曲线的位置关系可分为:相交、相切、相离对于抛物线来说,平行于对称轴的直线与抛物线相交于一点,但并不是相切;对于双曲线来说,平行于渐近线的直线与双曲线只有一个交点,但并不相切这三种位置关系的判定条件可引导学生归纳为:设直线:Ax+By+C=0,圆锥曲线C:f(x,y)=0,由消去y(或消去x)得:ax2+bx+c=0,=b2-4ac,(若a0时),0相交 0相离 = 0相切注意:直线与抛物线、双曲线有一个公共点是直线与抛物线、双曲线相切的必
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