内蒙古伊图里河高级中学高三数学复习 第六讲 解析几何 理.doc
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1、内蒙古伊图里河高级中学高三数学复习:第六讲 解析几何(理科) 曲线与方程是解析几何的基本概念,在近年的高考试题中,重点考查曲线与方程的关系,考查曲线方程的探求方法,多以综合解答题的第小题的形式出现,就这部分考题来说,属于中档题,难度值一般在之间. 考试要求 了解方程的曲线与曲线的方程的对应关系. 掌握一般曲线(点的轨迹)方程的求解方法和用定义法求圆锥曲线方程.题型1 曲线与方程 例 设方程的解集非空.如果命题“坐标满足方程的点都在曲线上”不正确,给出以下四个命题:曲线上的点的坐标都满足方程;坐标满足方程的点有些在上,有些不在上;坐标满足方程的点都不在曲线上;一定有不在曲线上的点,并且其坐标满足
2、方程.那么正确命题的个数是( ). A. B. C. D. 点拨:直接用定义进行判断. 解:“坐标满足方程的点都在曲线上” 不正确,意味着“坐标满足方程的点不都在曲线上”是正确的,即一定有不在曲线上的点,并且其坐标满足方程,正确;曲线上的点的坐标可以有不满足方程的,错;若只有一解,则知错;“都”的否定是“不都”,而不是“都不”,错.故选A. 易错点:定义把握不准确,关键字词认识不到位,概念理解不深刻,均有可能错选其它选项.A.C.B.D.图 变式与引申:方程的曲线形状是( ). 已知定点不在直线:上,则方程表示一条( A ). A.过点且平行于的直线 B.过点且垂直于的直线 C.不过点但平行于
3、的直线 D.不过点但垂直于的直线 题型2 代入法(相关点法)求曲线方程 例 已知点,点、分别在轴、轴上,且,当点在轴上运动时,求点的轨迹方程. 点拨:由确定与的坐标关系,由建立动点与、的坐标关系,用代入法求轨迹方程. 解:设,又,则,.由,得 .由,得,即,代入得,当时,三点、重合,不满足条件,故点的轨迹方程为. 易错点:忽视轨迹方程中的.图 变式与引申:已知为坐标原点,点、分别在轴、轴上运动,且,动点满足,求动点的轨迹方程.如图,从双曲线上一点引直线的垂线,垂足为,求线段的中点的轨迹方程.题型3 待定系数法、直接法求曲线方程 例 (2009年海南理卷第20题)已知椭圆的中心为直角坐标系的原点
4、,焦点在轴上,它的一个顶点到两个焦点的距离分别是和. 求椭圆的方程; 若为椭圆上的动点,为过且垂直于轴的直线上的点,求点的轨迹方程,并说明轨迹是什么曲线. 点拨:问题用待定系数法求椭圆的方程;问题可将点、的坐标代入满足的关系式中,得到点的轨迹方程(含参数),最后对进行分类讨论,说明其轨迹是什么曲线,并指出变量的取值范围. 解:设椭圆的标准方程为,半焦距为,则,解得,.故椭圆的标准方程为. 设,其中.由已知及点在椭圆上可得.整理得,其中. 时,化简得,所以点的轨迹方程为,轨迹是两条平行于轴的线段. 时,方程变形为,其中.当时,点的轨迹为中心在原点、实轴在轴上的双曲线满足的部分;当时,点的轨迹为中
5、心在原点、长轴在轴上的椭圆满足的部分;当时,点的轨迹为中心在原点、长轴在轴上的椭圆. 易错点:第小题中忽视方程的变量的限制;讨论方程所表示的曲线时,标准不明确,分类混乱, 会导致错误发生.讨论方程所表示的曲线时,一般是以二次项系数为零或相等的参数值来进行分类,做到不重复不遗漏.图 变式与引申:20090423(2009年浙江理卷第21题)已知椭圆:的右顶点为,过的焦点且垂直长轴的弦长为. 求椭圆的方程; 设点在抛物线:上,在点处的切线与交于点、.当线段的中点与的中点的横坐标相等时,求的最小值.题型4 定义法求曲线方程与实际应用问题川图冰已融化区域 例 (2010年湖南理卷第19题)为了考察冰川
6、的融化状况,一支科考队在某冰川上相距的、两点各建一个考察基地.视冰川面为平面形,以过、两点的直线为轴,线段的的垂直平分线为轴建立平面直角坐标系(如图所示).在直线的右侧,考察范围为到点的距离不超过区域;在直线的左侧,考察范围为到、两点的距离之和不超过区域. 求考察区域边界曲线的方程; 如图所示,设线段,是冰川的部分边界线(不考虑其他边界线),当冰川融化时,边界线沿与其垂直的方向朝考察区域平行移动,第一年移动,以后每年移动的距离为前一年的倍,求冰川边界线移动到考察区域所需的最短时间. 点拨:通过审题,构建圆与椭圆的数学模型,运用圆的知识及椭圆定义求出考察区域边界曲线、的方程,但需注意变量的取值范
7、围.对于第问,先写出直线、的方程,然后依题意求出与平行、且与曲线相切的直线的方程,再综合运用平行直线间的距离公式、等比数列求和公式、解不等式等知识求解.图 解:设考察区域边界曲线上点的坐标为.当时,由题意知.当时,由知,点在以、为焦点,长轴长为的椭圆上,此时短半轴长,因而其方程为.故考察区域边界曲线的方程为:和:. 设过点、的直线为,过点、的直线为,则直线、的方程分别为、.设直线平行于直线,其方程为,代入椭圆方程,消去整理得,.由,解得或.从图中可以看出,当时,直线与的公共点到直线的距离最近,此时直线的方程为.,与之间的距离为.又直线到和的最短距离,考察区域边界到冰川边界线的最短距离为.设冰川
8、边界线移动到考察区域所需的时间为年,则由题设及等比数列求和公式,得,.故冰川边界线移动到考察区域所需的最短时间为年. 易错点:易出现审题不清,不能将实际问题有效转化为数学问题;求方程时忽视,求方程时忽视;待定系数与不能正确取舍.图 变式与引申: 某航天卫星发射前,科技小组在计算机上模拟航天器变轨返回试验,设计方案如图,航天器运行(按顺时针方向)的轨迹方程为,变轨(即航天器运行轨迹由椭圆变为抛物线)后返回的轨迹是以轴为对称轴、为顶点的抛物线的实线部分,降落点为.观测点、同时跟踪航天器. 求航天器变轨后的运行轨迹所在的曲线方程; 试问:当航天器在轴上方时,观测点、测得离航天器的距离分别为多少时,应
9、向航天器发出变轨指令?本节主要考查: 知识点有曲线与方程的关系、求曲线(轨迹)的方程; 依据动点轨迹的几何条件,运用求曲线(轨迹)方程的方法求轨迹方程的问题,以应用题为背景的求曲线方程的问题; 求曲线(轨迹)方程时:恰当建立坐标系,使所求方程更简单; 适时利用圆锥曲线的定义,及时运用平面几何知识,将大大简化求解运算过程. 解析几何基本思想(用代数方法研究几何问题)、方程思想、等价转化思想、分类讨论思想、应用题建模思想以及分析推理能力、运算能力.点评: 求曲线(轨迹)方程的常用方法有: 直接法:直接利用动点满足的几何条件(一些几何量的等量关系)建立,之间的关系(如例第小题).其一般步骤是:建系设
10、点、列式、坐标代换、化简、证明(证明或判断所求方程即为符合条件的动点轨迹方程); 待定系数法:已知所求曲线的类型时,可先根据条件设出所求曲线的方程,再由条件确定其待定系数,求出曲线的方程(如例第小题); 定义法:先根据条件能得出动点的轨迹符合某种曲线的定义,则可用曲线的定义直接写出动点的轨迹方程(如例); 代入法(相关点法):有些问题中,动点是随着另一动点(称之为相关点)而运动的,并且点在某已知曲线上,这时可先用、的代数式来表示、,再将、的表达式代入已知曲线,即得要求的动点轨迹方程(如例及变式). 要注意求曲线(轨迹)方程与求轨迹的区别:求曲线(轨迹)的方程只需根据条件求出曲线(轨迹)方程即可
11、;求轨迹则是需先求出轨迹方程,再根据方程形式说明或讨论(含参数时)曲线图形的(形状、位置、大小)类型.解题时应根据题意作出正确、规范的解答. 在求出曲线(轨迹)的方程时,要注意动点的取值范围,及时补漏和去除“杂点”,以保证所求曲线(轨迹)方程的完整性.习题6-1 .方程的曲线是( ). A.一个点 B.一条直线 C.一个点和一条直线 D.两条直线 .(2010年天津卷第13题)已知双曲线的一条渐近线方程是,它的一个焦点与抛物线的焦点相同.则双曲线的方程为. .已知动圆过定点,且与直线相切. 求动圆的圆心轨迹的方程; 是否存在直线,使过点,并与轨迹交于、两点,且满足,若存在,求出直线的方程;若不
12、存在,说明理由. .(2009年四川理卷第20题)已知椭圆的左、右焦点分别为、,离心率,右准线方程为. 求椭圆的标准方程; 过点的直线与该椭圆交于、两点,且,求直线的方程. .(2010年广东卷第20题改编)已知双曲线的左、右顶点分别为、,点,是双曲线上不同的两个动点. 求直线与交点的轨迹的方程; 若过点的两条直线和与轨迹都只有一个公共点,且,求的值.第二节 圆锥曲线 圆锥曲线是高考命题的热点,也是难点.纵观近几年的高考试题,对圆锥曲线的定义、几何性质等的考查多以选择填空题的形式出现,而圆锥曲线的标准方程以及圆锥曲线与平面向量、三角形、直线等结合时,多以综合解答题的形式考查,属于中高档题,甚至
13、是压轴题,难度值一般控制在之间. 考试要求 了解圆锥曲线的实际背景;掌握椭圆的定义、几何图形、标准方程和简单几何性质;掌握双曲线的定义、几何图形、标准方程和简单几何性质;掌握抛物线的定义、几何图形、标准方程和简单几何性质;了解圆锥曲线的简单应用;掌握数形结合、等价转化的思想方法.题型一 圆锥曲线的定义及应用 例 已知点为椭圆的左焦点,是此椭圆上的动点,是一定点,则的最大值和最小值分别为. 已知双曲线的虚轴长为,离心率为,、分别是它的左、右焦点,若过的直线与双曲线的左支交于、两点,且是与的等差中项,则. 点拨:题可利用椭圆定义、三角形的三边间关系及不等式性质求最值;题是圆锥曲线与数列性质的综合题
14、,可根据条件先求出双曲线的半实轴长的值,再应用双曲线的定义与等差中项的知识求的值. 解:设椭圆右焦点为,则,.又 (当、共线时等号成立).又,.故的最大值为,最小值为. 依题意有,解得.、在双曲线的左支上,.又,.,即. 易错点:在本例的两个小题中,正确应用相应曲线的定义至关重要,否则求解思路受阻;忽视双曲线定义中的两焦半径的大小关系容易出现解题错误;由、三点共线求出的最值也是值得注意的问题. 变式与引申:已知为抛物线上任一动点,记点到轴的距离为,对于给定的点,的最小值为( ). A. B. C. D. (2008年浙江理卷第12题)已知、为椭圆的两个焦点,过的直线交椭圆于、两点,若,则.题型
15、二 圆锥曲线的标准方程图 例(2010年江西理卷第21题)设椭圆:,抛物线:. 若经过的两个焦点,求的离心率; 设,又,为与不在轴上的两个交点,若的垂心为,且的重心在抛物线上,求椭圆和抛物线的方程. 点拨:问题:将的焦点坐标代入的方程,得出的关系式,进而求出的离心率;问题:利用、在抛物线上的对称性及的垂心、的重心求,进而得坐标,再利用点在椭圆上求,问题获解. 解: 由已知抛物线经过椭圆的两个焦点,即,即椭圆的离心率. 由题设可知、关于轴对称,设,由的垂心为,有,即.又点在抛物线上,解得或(舍去),故得重心坐标.又的重心在抛物线上,得,.又点在椭圆上,代入椭圆的方程,得,故椭圆方程为,抛物线方程
16、为. 易错点:不会利用对称性表示、的坐标;记错重心坐标公式;用向量关系表示垂直条件值得关注. 变式与引申:求经过两点和的椭圆的标准方程. 已知椭圆与直线相交于、两点,是的中点,若,的斜率为,求椭圆的方程.题型三 圆锥曲线的几何性质图 例 如图,已知为椭圆的左焦点,过点作斜率为(为半焦距)的直线交椭圆于点、两点. 若直线的倾斜角为,求证:(为椭圆的离心率); 若,且,求椭圆的离心率的取值范围. 点拨:这是一道过椭圆焦点的直线与椭圆性质的有关问题,依据题给条件,运用三角公式、斜率与倾斜角的关系以及椭圆离心率知识可使问题获证;对于问题则运用平几性质、焦半径公式及题给条件建立含离心率的不等式,进而求出
17、的取值范围. 解法:,即,又,故. 解法:依题意直线的分别为,点的坐标为,故. 解法:,.将直线代入椭圆,整理得,.,解不等式,得,故椭圆的离心率的取值范围为. 解法:运用焦半径(其中)可得, ,解不等式,得,故椭圆的离心率的取值范围为. 易错点:问题中忽视斜率的正负,会导致的符号出错;问题中不适时联想平几性质或运用焦半径另一形式(其中),解题思路将受阻. 变式与引申:已知双曲线:,、为其渐近线,为右焦点,过点作直线且交双曲线于点,又过点作轴的垂线与交于第一象限内的点. ()用,表示;图 ()求证:为定值; ()若,且,试求双曲线的离心率的取值范围. 给定抛物线:,过点斜率为的直线与交于,两点
18、. ()设线段的中点在直线上,求的值; ()设,求的取值范围.题型四 以圆锥曲线为载体的探索性问题 例(2009年全国2理卷第21题)已知椭圆:的离心率为,过右焦点的直 线与相交于、两点.当的斜率为时,坐标原点到的距离为. 求、的值; 上是否存在点,使得当绕转到某一位置时,有成立?若存在,求出所有 的点的坐标与的方程.若不存在,说明理由. 点拨:问题可先写出的方程,再利用点到的距离和椭圆的离心率求出、的值;问题是存在性探索问题,可先探索命题成立的充要条件,将向量坐标化,再综合运用题给条件,逐步推出满足题意的是否存在.但需考虑转动时斜率不存在情形. 解:设,当的斜率为时,其方程为,点到的距离为,
19、 .由,得,. 上存在点,使得当绕转到某一位置时,有成立.由知的方程为 .设,. 当不垂直轴时,设的方程为.上的点使成立的充要条件是 的坐标为,且,即 .又、在上, 将代入 ,整理得, 于是 ,.代入解得, 此时,于是,即.因此,当时, 的方程为;当时,的方程为. 当垂直于轴时,由知,上不存在点,使成立. 综上,上存在点使成立,此时的方程为. 易错点:本题涉及字母较多,思路不清晰,运算能力不强易导致错解发生;直线垂直于轴情形易遗漏,需值得注意.图 变式与引申:如图,过点和的动直线与抛物线:交于、两点(点在、之间),为坐标原点. 若,求的面积; 对于任意的动直线,是否存在常数,总有?若存在,求出
20、的值;若不存在,请说明理由.本节主要考查:知识点有圆锥曲线的定义、标准方程、简单几何性质(焦点、离心率、焦点三角形,焦半径等)以及这些知识的综合应用;以平面向量、三角形、导数为背景的圆锥曲线的方程问题、参数范围问题、最值问题、定值问题等相关的综合问题;圆锥曲线定义法、待定系数法、相关点法、点差法、设而不求的整体思想以及坐标法和“几何问题代数化” 等解析几何的基本方法;数形结合思想、方程思想、等价转化思想的应用以及逻辑推理能力、运算求解能力等基本数学能力. 点评:圆锥曲线是解析几何的重点,也是高中数学的重点内容,同时又是高考的热点和压轴点之一,主要考查圆锥曲线的定义(如例)与性质(如例)、求圆锥
21、曲线方程(如例)、直线与圆锥曲线的位置关系、以圆锥曲线为载体的探索性问题(如例)等. 圆锥曲线的定义,揭示了圆锥曲线存在的条件性质、几何特征与焦点、离心率相关的问题,恰当利用圆锥曲线定义和数形结合思想解题,可避免繁琐的推理与运算. 求圆锥曲线的标准方程:定型确定是椭圆、抛物线、或双曲线;定位判断焦点的位置;定量建立基本量、的关系式,并求其值;定式据、的值写出圆锥曲线方程. 圆锥曲线的性质如范围、对称性、顶点、焦点、离心率、焦半径、焦点三角形、通径等都是高考的重点热点.此类问题,它源于课本,又有拓宽引申、高于课本,是高考试题的题源之一,应引起重视,注意掌握好这一类问题的求解方法与策略.如对于求离
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