圆锥曲线讲义--高三数学一轮复习.docx
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1、第十二章 圆锥曲线本部分的要求主要有三个方面:第一,考查圆锥曲线的定义,求圆锥曲线的标准方程,求曲线的轨迹方程;第二,根据圆锥曲线的标准方程确定圆锥曲线的几何性质(主要是参数a,b,c,p、焦点坐标、顶点坐标、离心率e、抛物线的准线方程、双曲线的渐近线方程等);第三,考查直线与圆锥曲线的位置关系,解决有关综合问题;一.知识与方法梳理:(一)圆锥曲线定义、标准方程、几何性质:项目椭圆双曲线抛物线定义平面内到两定点距离之和为定值(大于两定点距离)的点的轨迹平面内到两定点距离之差的绝对值为定值(小于两定点距离)的点的轨迹平面内到一定点距离与到一定直线的距离(定点不在定直线上)相等的点的轨迹定义的数学
2、表示|FF|+|PF|=2a|FF|PF|-|PF|=2ab0)焦点在x轴上:x2ay2b=1 (a0,b0)y=2px(p0) (焦点在x轴正半轴上)y=2px(p0)(焦点在x轴负半轴上)标准方程(二)焦点在y轴上:y2a+x2b=1 (ab0)焦点在y轴上:y2ax2b=1 (a0,b0)x=2py(p0) (焦点在y轴正半轴上)x=2py(p0)(焦点在y轴负半轴上)标准方程与焦点位置系数大小决定焦点系数符号决定焦点一次项和系数符号决定焦点焦点坐标与准线方程(一)F(c,0),x=a2c(二)F(0,c), y=a2c(一)F(c,0), ,x=a2c(二)F(0,c), y=a2c(
3、一)F(p2,0), ,x=p2 ;F(p2,0), ,x=p2(二)F(0, p2), y=p2F(0, p2), ,y=p2离心率e=ca(0,1)e越大椭圆越扁;e=ca(1,+)e越大开口越阔;e=1p越大开口越阔;顶点A(a, 0),B(0,b)(一)A(a,0);(二)A(0,a)O(0,0)对称性关于x轴、y轴、原点对称:关于x轴、y轴、原点对称;(一)关于x轴对称;(二)关于y轴对称;渐近线无(一)x2ay2b=0y=bax;(二)y2ax2b=0y=abx;双曲线的焦点到渐近线的距离恒等于b;无参数的几何意义b+c=a;a:长半轴长;b短半轴长;c:半焦距;a+b=c;a:实
4、半轴长;b:虚半轴长;c:半焦距;p:焦准距焦半径(第一标准型)|PF|=aex(左右)左支点:|PF|=-(aex)(左右)右支点:|PF|=exa(左右)|PF|=p2+x; PF=p2x;通径(正焦弦)2ba2ba2p最值椭圆上点到焦点距离最大值a+c,最小值a-c;过焦点的最短弦长2ba,最大弦长为2a;过中心的最长弦长为2a,最短弦长为2b:双曲线上点到焦点距离最小值ca(同支)或c+a(异支),无最大值;过焦点的最短弦长2ba (同支)或2a(异支),无最长弦;过中心的最短弦长为2a,无最长弦;抛物线上点到焦点距离最小值p2,无最大值;过焦点的最短弦长2p,无最长弦;注:等轴双曲线
5、:实轴与虚轴长相等的双曲线叫等轴双曲线;“离心率 e=2,是“双曲线为等轴双曲线”的充要条件;共轭双曲线:将双曲线的实轴与虚轴对换后所得的双曲线,称为原双曲线的共轭双曲线;双曲线 x2a2y2b2=1a0,b0)的共轭双曲线方程为 x2a2y2b2=1a0,b0);互为共轭双曲线具有共同的渐近线;具有相同的焦距;并且其离心率满足 1e12+1e22=1;(二)关于圆锥曲线的定义:(1)椭圆:若|PF|+|PF|=2a|FF|=2c,则该轨迹为椭圆;若|PF|+|PF|=2a=|FF|=2c,则该轨迹为线段FF;若|PF|+|PF|=2a|FF|=2c,则无轨迹。(2)双曲线:若|PF|-|PF
6、|=2a|FF|=2c,则无轨迹。若|PF|-|PF|=2a|FF|=2c,则该轨迹为双曲线的一支(含F的一支);若|PF|-|PF|=2a=|FF|=2c,则该轨迹为以F为端点的一条射线;(3)抛物线: |PF|=dpl且F在1外,则该轨迹为抛物线; PF=dpl且F在l上,则该轨迹为过F垂直于l的直线;(4)圆锥曲线的统一定义:平面内到一个定点F的距离与到一定直线l的距离之比为定值e的点的轨迹为圆锥曲线(其中F在1外且0e1时为双曲线;e=1时为抛物线;),其中该定点为焦点,该定直线为该焦点对应的准线。(5)定义体现的是圆锥曲线上点的几何条件,常常在解决问题中体现出几何方法,与平面几何、解
7、三角形知识结合来解决问题;(6)椭圆焦点三角形的性质:椭圆 x2a2+y2b2=1ab0)上的一点P(x,y) (y0)和焦点F(-c,0)、F(c,0)为顶点的PFF,称为焦点三角形。记FPF=,PFF=,PFF=,则有(请自己证明和推导):|PF|+|PF|=2aFPF的周长为2(a+c);(2c)=|PF|+|PF|-2|PF|PF|cos;离心率 e=sin+sin+sin;(正弦定理)【证明如下】 SPF1F2=12|PF1|PF2|sin=b2sin1+cos=b2tan2;【证明如下】当P为短轴的两个端点时,最大。越向两侧,越小。【证明如下】(7)双曲线焦点三角形的性质:以双曲线
8、 x2a2y2b2=1a0,b0)上的一点P(x,y)(y0)和焦点F(-c,0)、F(c,0)为顶点的PFF,称为焦点三角形。记.FPF=,PFF=,PFF=,则有(请自己证明和推导):|PF|-|PF|=2a;(2c)=|PF|+|PF|-2|PF|PF|cos;离心率e=sin+sinsin;【证明如下】 SPF1F2=12|PF1|PF2|sin=b2sin1cos=b2cot2。【证明如下】(8)抛物线焦点弦的性质:已知过抛物线y=2px (p0)焦点的直线交抛物线于A、B两点,则线段AB称为抛物线的焦点弦,设A(x,y)、B(x,y),则有(请自己证明和推导): x1x2=p24,
9、y1y2=p2;【证明如下】焦半径 |AF|=x1+p2;【证明如下】焦点弦长|AB|=x+x+p或 |AB|=2psin2(其中为直线AB的倾斜角);为抛物线对称轴的夹角,倾斜角为【证明如下】以焦点弦AB为直径的圆必与其准线相切;以焦半径为直径的圆必与y轴相切;【证明如下】 SAOB=p22sin;【证明如下】 1|AF|+1|BF|=2p【证明如下】拓展:A.以椭圆焦点弦AB为直径的圆必与该焦点对应的准线相离;证明:设A、B的坐标分别为A(x,y)、B(x,y),弦AB的中点记为M(x,y ),分别记从A、B、M到准线 x=a2c的距离为 d、d、d,根据椭圆的第二定义,可得: |AM|d
10、1=e、|BM|d2=e,所以圆的半径: R=|AB|2=|AM|+|BM|2=ed1+ed22=ed1+d22=ed01 x2a2y2b2=1(或 y2a2x2b2=1) x=asecy=btan(为参数)点P(x,y)在以F为焦点、I为准线的抛物线上 |PF|=dP1A y2=2px(或x=2py) x=2pt2y=2pt,(t为参数)或 x=t22py=t (t为参数)【典例1】如图所示,一圆形纸片的圆心为O,F是圆内一定点,M是圆周上一动点,把纸片折叠使M与F重合,然后抹平纸片,折痕为CD,设CD与OM交于点P,则点P的轨迹是(A)A.椭圆B.双曲线C.抛物线D.圆【体验练习1】1.已
11、知圆(x+2)+y=36的圆心为M,设A为圆上任一点,且点N(2,0),线段AN的垂直平分线交MA于点P,则动点P的轨迹是()A.圆B.椭圆C.双曲线D.抛物线2.设F,F分别是椭圆 x225+y216=1的左,右焦点,P为椭圆上一点,M是FP的中点,|OM|=3,则P点到椭圆左焦点的距离为(A.)A.4B.3C.2D.53.椭圆 x2a2+y2b2=1ab0)的左、右顶点分别是A、B,左、右焦点分别是F、F,若|AF|,|FF|,|FB|成等比数列,则此椭圆的离心率为(B) A.14 B.55 C.12 D.524.已知椭圆上有一点P,F,F是椭圆的左,右焦点,若FPF为直角三角形, 则这样
12、的点P有(C)A.3个B.4个C.6个D.8个5.已知P为椭圆 x225+y216=1上的一点,M,N分别为圆(x+3)+y=1)和圆(x3)+y=4.上的点,则|PM|+|PM的最小值为 6.已知椭圆 x2a2+y2b2=1ab0)的离心率等于 13,其焦点分别为A,B,C为椭圆上异于长轴端点的任意一点,则在ABC中, sinA+sinBsinC的值等于_3 .7.如图,已知椭圆C的中心为原点O, F250为C的左焦点,P为C上一点,满足|OP|=|OF|,且|PF|=4,则椭圆C的方程为(B)A.x225+y25=1 B.x236+y216=1 C.x230+y210=1 D.x245+y
13、225=18.已知圆C:(x+3)+y=1和圆C:(x-3)+y=9,动圆M同时与圆C及圆C相外切,则动圆圆心M的轨迹方程为 9.已知F为双曲线 C:x29y216=121的左焦点,P,Q为C上的点.若PQ的长等于虚轴长的2倍,点A(5,0)在线段PQ上,则PQF的周长为_44.10.已知双曲线 x2a2y2b2=1a0,b0)的左、右焦点分别为F、F,点P在双曲线的右支上,、且|PF|=4|PF|,则此双曲线的离心率e的最大值为_.h11.已知抛物线y=2x的焦点是F,点P是抛物线上的动点,又有点A(3,2),B(3,4),则当并点P的坐标为_(2,2) 时,|PA|+|PF|的最小值为_;
14、|PB|+|PF|的最小值为 。12.设抛物线x=12y的焦点为F,经过点P(2,1)的直线l与抛物线相交于A,B两点,又知点P恰为AB的中点,则|AF|+|BF|= 1013.如图,设抛物线y=4x的焦点为F,不经过焦点的直线上有三个不同的点A,B,C,其中点A,B在抛物线上,点C在y轴上,则BCF与ACF的面积之比是(C)A.|BF|1|AF|1 B.|BF|21|AF|21 C.|BF|+1|AF|+1 D.|BF|2+1|AF|2+114.已知双曲线 x264y236=1上一点P到左焦点F的距离为19,则点P到右焦点F的距离为3_;若双曲线 x264y236=1上一点P到左焦点F的距离
15、为17,则点P到右焦点F的距离为 y_;15.如图,过抛物线y=2px(p0)的焦点F的直线交抛物线于点A、B,交其准线l于点C,若|BC|=2|BF|,且|4F|=3,则此抛物线的方程为_(三)关于圆锥曲线的标准方程:(1)求圆锥曲线的标准方程一般用待定系数法(根据条件确定焦点设方程一列方程(组)-解方程-代入);(2)根据圆锥曲线的方程求有关参数一般需要先转化为标准方程来解决(转化-确定焦点-确定参数)(3)中心在O(m,n),对称轴垂直于坐标轴的椭圆方程为: xm2a2+yn2b2=1(ab0)或 yn2a2+xm2b2=1(ab0)中心在O(m,n),对称轴垂直于坐标轴的双曲线方程为:
16、 xm2a2yn2b2=1(a0,b0) 或 yn2a2xm2b2=1(a0,b0)顶点在O(m,n),对称轴垂直于坐标轴的抛物线方程为:(yn)=2p(xm)(p0)或(xm)=2p(yn)(p0)(4)与x2a2y2b2=1(a0,b0)共轭的双曲线方程为x2a2y2b2=1(a0,b0);互为共轭的双曲线具有共同的渐近线 x2a2y2b2=0即 y=bax,且焦距相等;【典例2】判断方程 x29k+y2k3=1所表示的曲线。【典例3】(1)已知椭圆以坐标轴为对称轴,且长轴是短轴的3倍,开且边点P(3,0),则椭圆的方程为 .(2)已知椭圆的中心在原点,以坐标轴为对称轴,且经过两点 P16
17、1,P232,则椭圆的方程为 .(3)经过点M(2,-3)且与椭圆9x+4y=36共焦点的椭圆方程为 ;【提升】:(1)求椭圆的方程多采用定义法和待定系数法,利用椭圆的定义定形状时,一定要注意常数2a|FF|这一条件.(2)求椭圆标准方程的基本方法是待定系数法,具体过程是先定形,再定量,即首先确定焦点所在位置,然后再根据条件建立关于a,b的方程组.如果焦点位置不确定,要考虑是否有两解,有时为了解题方便,也可把椭圆方程设为mx+ny=1(m0,n0,mn)的形式.(3)与椭圆x2a2+y2b2=1(ab0)共焦点的椭圆标准方程可表示为: x2a2k+y2b2k=1(kb0)有相同离心率的椭圆标准
18、方程可表示为: x2a2+y2b2=(0,焦点在x轴上)或y2a2+x2b2=(0,焦点在y轴上)。【典例4】求适合下列条件的双曲线的标准方程:(1)过点 M342和n945: (2)与双曲线 x29y216=1有共同渐近线,且过点 323; (3)与双曲线 x216y24=1有公共焦点,且过点 322。 【提升】:(1)过已知两点且不知道焦点在哪个轴上时,双曲线的标准方程可表示为:mx+ny=1(mn0);(2)与双曲线共焦点的双曲线标准方程可表示为: x2a2ky2b2+k=1(b2ka2);(2)与双曲线 x2a2y2b2=1共焦点的椭圆标准方程可表示为: x2a2ky2b2+k(k0)
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