圆锥曲线基础知识手册.pdf
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1、圆锥曲线一、椭圆及其性质第1页 共29页第一定义平面内一动点P与两定点居、B距离之和为常数(大于匹凡|)的点轨迹第二定义平面内一动点到定点与到准线的距离比是常数的点轨迹 孥=季=e焦点焦点在C轴上焦点在u轴上图形!仅111B.2纯/=!:AX F,Oc1 JiF,JA2!*JV:囱 C B,2 X11LBT;W-标准方程%+方=1(。6 0)丁2溟+p =l(a b 0)范围-a c&Q 且 一b&y&bb W n&b 且 一Q&ya顶点A(a,0),A2(a,0),B(0,-b),B2(0fb)4(0,a),A.2(0,a),Bj(6,0),J32(6,0)轴长长轴长=2a,短轴长=2b,焦
2、距=FlF2=2c,c2=d2 b2焦点月(一c,0)、用(c,0)Fi(0,c)、B(0,c)焦半径PFI=a+ex(),PF2=a-eg|PFj-a-e y0,|P7|-a +eyQ焦点弦左焦点弦|AB|=2a+e(电+电),右焦点弦|AB|=2a-e(.+x2).离心率e=f=7 -?(oe 1-2e2(4)焦 长 公 式:炉尸J:一坟、居|=a ccosa a+ccosalAol_ 2ab2 _ 2ab2 仪 p1 a2-c2cos2a b2+c2sin2a离心率:黑k2X二、双曲线及其性质第一定义平面内一动点P与两定点耳、尸2距离之差为常数(大于|尸产的点轨迹第二定义平面内一动点到定
3、点与到准线的距离比是常数的点轨迹季=孥=6焦点焦点在轴上焦点在夕轴上图形J虚实轴标准方程g-*=l(a 0,b 0)范围/a或cQ,g 6 Ry a,c R顶点4(a,0)、4 2(a,0)4(0,a)、4(0,a)轴长虚轴长=2 b,实轴长=2Q,焦距=FF2=2 c,c2=d2+b2焦点片(一 c,0)、凡(c,0)片(0,-c)、(0,c)焦半径 PF=a +exQ f PF2=-a +e g左支添“一”离心率e=W =L +%(e l)准线方程劣=土 土cu =土!渐近线y=r-x”b切线方程g y四 _ ia2 b2 一XQX y()y _b2 a2 通径过双曲线焦点且垂直于对称轴的
4、弦长 AB =等(最短焦点弦)焦点三角形(1)由定义可知:|P|-|P H l =2 a(2)焦点直角三角形的个数为八个,顶角为直角与底角为直角各四个:焦点三角形面积:$例%=+t a n?-c-y乙 政,3宓 _ _ _ _ 回 同 _ s i n。_ s i n(a +6)w十 I I P同 _|P同 1 I s i n a -s i n l|s i n a -s i n|*第2页 共29页三、抛物线及其性质第3页 共29页定义平面内与一个定点尸和一条定直线1的距离相等的点的轨迹称为抛物线.方程y2=2px(p0)y2=2px(p0)x2=2py(p0)x1 2pg(p0)图形JLV%?2
5、-T-T J*顶点(0,0)对称轴C轴9轴焦点F管,。)F(-i 0)尸(。用P(0,+)准线方程,=一 当,二 号9=+T离心率e=l范围/0c 4 09 0g切线方程yoy=p(x+xo)yoy=-p(.x+xo)XoX=pQ+7/0)xox=-p(y+y0)通径过抛物线焦点且垂直于对称轴的弦|4 3|=2 M最短焦点弦)焦点弦48为过靖=2RT(P 0)焦点的弦,力31,%)、氏力2演),倾斜角为Q.则:|力闭=+号|B F|=x2+y A B|=X i +x2+p,/P 2 2(2)仔2=丁 功=-p(3)|1 F|P BF-7,p1 c o s。1 +c o s a FA FB 卜(
6、4)|A B|.S OB i r?-s m a 2 s i n aA B 为过 c 2=2 p g(p 0)焦点的弦,A(孙 功)、B d y J,河=1-G 画=1+黑四f s“=号s i n a0l倾斜)制为a.则:yIIKF娟=2 p M p 0)yo2=2?x r(p 0)X四、圆锥曲线的通法Q 点差法与通法1、圆锥曲线综述:联立方程设交点,韦达定理求弦长;变量范围判别式,曲线定义不能忘;弦斜中点点差法,设而不求计算畅:向量参数恰当用,数形结合记心间.2、直线与圆锥曲线的位置关系(1)宣线的设法:若题目明确涉及斜率,则设直线:y=f a r +b,需考虑直线斜率是否存在,分类讨论;若题
7、目没有涉及斜率或直线过(a,0)则设直线:z=7ny+a,可避免对斜率进行讨论2)研究通法:联立W:ax2+bx +c =0W,y)=0到别式:A -b2 4ac,韦达定理:g +=A,7 2=套3)次长公式:AB =J(-O;2)2+(%仇)2=+火山-铀|=1(1+h2)31+?)2 =J 1 +吉(%+与 产 一 4yl y213、硬解定理设直线g=/K i:+9与曲线 +,=1相交于4 7 1,%)、B(如 例)/I C T -G,可得:(九 +?71%2)+2k 07712+?72(02 m)=0nx +m y-=m n判另I 式:=4m n(n+mf c2 b 0)中,有/CATN
8、*=-/;在双曲线当 告=l(a 6 0)中,有k N,%=%;ar bz 工。ar在抛物线y2=2p x(p 0)中,有kM N,班=p.()设M、N 两两点的坐标分别为(如功)、(如功),第4 页 共 29 页十则 有 I对 IS+一 ,得 至 卓+七 驾=。C L 0.二 一%.例+幼 _ _出 X2-Xx X2+Xj-a2v .L _ yy、3 _ 2y _ y.y _-_ _X.HMN-,+-2 x x,MN x a2-11X=-量62M/F/O -F.J x置律曲线的参数方程1、参数方程的概念在平面直角坐标系中,曲线上任意一点的坐标土都是某个变数t 的函数x=f(t).y=g(t)
9、并且对于t 的每一个允许值,由 这 个 方 程 所 确 定 的 点 都 在 这 条 曲 线 上,该 方 程就叫做这条曲线的参数方程,联系变数x,y 的变数t 叫做参变数,简称参数.相对于参数方程而言,直接给出点的坐标间关系的方程叫做普通方程.派2、直线的参数方程 过定点P(g,他)、倾斜角为a(a*爰)的直线的参数方程(2)参数t 的几何意义:=。+忙。$&(为参数)y=yQ+tsm a参数土表示直线,上以定点地为起点,任意一点M(z,妨为终点的有向线段的长度再加上表示方向的正负号,也即|西 必|=用,表示直线上任一点M 到定点Mn的距离.当点M 在跖上方时,t 0;当点加在M。下方时,tV
10、O;当点”与他重合时,t=0;直线方程与参数方程互化:夕%=tanaQ -与)o,=+tcosa(t 为参数)y=yo+tsma直线参数方程:x=x0+at、,人“、,(t 为参数),9=为+机当a?+=1时,参数方程为标准型参数方程,参数的几何意义才是代表距离.当a2+w i时,将参数方程化为 3、圆的参数方程X=X o-h:若tV 然后在进行计算.=仇+下 才x=a-rcosO.s.公 文 心、八,.A (6为参数);n=b+rsina(1)圆心(a,b),半径r 的圆(x a)24-(y b)?=r?参数方程参数方程为:x=rcosd,日心 是第5 页 共 29页可得圆方程:Q-a2+(
11、y b)2 =r2 4、椭圆的参数方程 椭 圆 岑+9 =l(a b 0)的 参 数 方 程 为:c s?g 为参数).a(g=bsin b 0)的参数方程为ebCSP(b 0)的 参 数 方 程=为参数);sec=一a b lg=btan0 cos双 曲 线%番=l(a b 0)的参数方程,一儿tm 为参数);cscp=a b 夕=acsc(p sm。(2)介数0的几何章义:参数。表示双曲线上某一点的离心角.派6、抛物线的参数方程(1)抛物线娟=2px参数方程r =2区,。为参数,力=-1-):y=2pt tana(2)参数t的几何恚义:抛物线上除顶点外的任意一点与原点连线的斜率的倒数.t=
12、4KO PQ仿射变模与齐次式1、仿射变换:在几何中,一个向量空间进行一次线性变换并接上一个平移,变换为另一个向量空间.派2、椭圆的变换:椭圆62X2+a 2 g 2 =a 2 b 2变换内容(x,=x储=却 _x=xy=苑 z =知:1=若。、y=y y=yr圆方程x2+y2=d2x2+y2=b2图示aC科-4I (J X-A点坐标统)T 4(如 京 b)A(xa,yn)A(-xn,yn)斜率变化kf=卡k,由于瓦vc kbc=_ 1.fAC*kBC 壬kAG =kr=卡k,由于 kAc -*c=1.AC*ksc=比 va,CLB,C,二一曾弦长变化则 AB=Nl+短|干x2|n AB9=V1
13、 4-k,2xx T2|=J l +借 浓|电 _的|第6 页 共 29页面积变化S4ABe=EC,(水平宽不变,铅锤高缩小)SAABC=黄必 畛(水平宽扩大,铅垂高不变)3、中点弦问题,Wb的B=4,中 垂 线 问 题 替=耳,且 加.=与 故=一 曾,(Ig MP(I C L 0拓展1:椭圆内接HBC中,若原点O 为重心,则仿射后一定得到OB,。为 120的等腰三角形;4 9。为等边三角形;拓展2:楠圆内接平行四边形OAPB(力、P、B)在椭圆上,则仿射后一定得菱形OA P B,4、面积问题:若以椭圆考 +4=1 对称中心引出两条直线交椭圆于4 3 两点,且 r 4 汨=一彩a b-ar则
14、经过仿射变换后kO A-生星=一 1,所以SfO B为定值.(2)若椭圆方程亳+号=1 上三点A,B,Af,满 足:心 k oB=-7 S4AoB=OM sintzOA+c os aO B ot (,),三者等价派5、平移构造齐次式:(圆锥曲线斜率和与积的问题)(1)题谈:过圆锥曲线上的一个定点P 作两条直线与圆锥曲线交于4、3,在直线P 4和P B 斜率之和或者斜率之积为定值的情况下,直线4 B 过定点或者AB定斜率的问题.步*将公共点:平移到坐标原点(点平移:左加右减上减下加)找出平移单位长.由中的平移单位长得出平移后的圆锥曲线C,所 有 直 线 方 程 统 一 写 为=1将圆锥曲线。展开
15、,在一次项中乘以小7+九 y=1,构造出齐次式.在齐次式中,同时除以炉,构建斜率去的一元二次方程,由韦达定理可得斜率之积(和).0圄律曲线考点归类(一)条件方法梳理1、椭圆的角平分线定理(1)若点4B 是 椭 圆 营+,=1(&6 0)上的点,人 3 与椭圆长轴交点为川 在长轴上一定存在一个点M,当仅当则/工N=&2时,乙4M N=/BM/V,即长轴为角平分线;(2)若点A、B 是椭圆手 +,=1(4 6 0)上的点,A B与椭圆短轴交点为N,在短轴上一定存在一个点M,当 仅 当 则 犷&=时,/4W N=N B M V,即短轴为角平分线;派2、关于角平分线的结论:若直线A O的斜率为e,直线
16、CO的斜率为M E O 平分A A O C则有:k +k2 t ana+t an(n a)=0角平分线的一些等价代换条件:作/轴的对称点、点到两边的距离相等.3、四种常用直线系方程第 7 页 共 29页(1)定点直线系方程:经过定点区(而,仇)的直线系方程为y-n产M x-g)(除直线/=铀),其中k 是待定的系数;经过定点国附加的直线系方程为A(x -g)+%)=0,其中4 8是待定的系数.(2)共点直线系方程:经 过 两 直 线 小AR+B出+G=0 2:4 7+3%+。2=0 的交点的直线系方程为+Biy+G)+A(A2X+B2y+Q)=0(除。),其中 4 是待定的系数.平行直线系方程
17、:直线夕=k z +b 中当斜率k 一定而b变动时,表示平行直线系方程.与直线Ax +By+。=0 平行的直线系方程是人,+国+4=0(/1 0 0)是参变量.(4)垂直直线系方程:与直线A r +B y +C=0(A r 0,B片0)垂直的直线系方程是B x-A y +A=0,A是参变量.4、圆系方程(1)过直线/:力工+向/+。=0 与圆。:一+娟+D r +坳+F0的交点的圆系方程是x2+y2+D x +Ey+R +4 A r +3 u +C)=0 是待定的系数.(2)过圆G:d+炉+D ix +Ey+R=0 与圆C?:+靖+D2x +E.2y+=0的交点的圆系方程是d+炉+Dl X+E
18、ly+Fl+A(x2+y2+D2x +E2y+B)=(M 是待定的系数.(二)圆锥曲线过定点问题1、直线过定点的背景:(1)直线过定点模型:AB是圆锥曲线上的两动点,M是一定点,其中a,分别为M 4,MB的倾斜角,则:、加 诟 为定值o 直线4 3恒过定点;、kM A以出为定值=直线A B恒过定点;、a+6 =8(0 8 0)上的两动点,a,8分别为OA QB的倾斜角,则:O A OB kOA-kOB=-1 o l a -0 1 =号=直线 AB恒过定点(2 p,0).(3)椭圆中直线过定点模型:4 B是 椭 圆 受+$=l(a b 0)上异于右顶点D的两动点,其 中 分 别为。4 D3的倾斜
19、角,则可以得到下面几个充要的结论:2D A D Bok D A.k D B=T。l a -6 1 =等 o 直线AB恒过 定 点(令 江,0)2、定点的求解方法:含参形式简单的直线方程,通过将直线化为y y产k(x -x)可求得定点坐标(3,涣)含参形式复杂的通过变换主元法求解定点坐标.交操主元法:将直线化为无(应妨+43,访=0,解方程组:乃了?二 :可得定点坐标.U(r c,y)=0eg:直线方程:(2m +1)x+(m 5)y +6 =0,将 m看作主元,按照降塞排列:(2工+沙)m+x 5 y +6 =0,解方程组:解得:b 0)的两个顶点为A1(-a,0),A2(a,0),与y轴平行
20、的直线交椭圆于g.E时A P与4R交点的轨迹方程是岑告=1.a bX_ _Z、2 21 0 .若点入(3,他)在椭圆3+方=l(a b 0)上,则在点气处 的 切 线 方 程 是 等+喘=1.X._,/11 1 .若 入(判,物)在椭圆/+=1 外,则过P。作椭圆的两条切线切点为必、鼻,则切点弦P R的直线方程 是 笔+普=1.ar bzK _.1 2 .是椭圆/+4=1 的不平行于对称轴的弦,M 为 A B的中点,则自加和B=ar b-aX,_1 3 .若居3,仅)在 椭 圆/+=1 内,则被PO所 平 分 的 中 点 弦 的 方 程 是 等+耦=苧+等.,/1 4.若8(3,物)在椭圆+哲
21、=1 内,则过PO的弦中点的轨迹方程是+若=义挈+普.a b*a V a b-X._.Z-,1 5.若PQ是椭圆5+1 =l(a b 0)上对中心张直角的弦,则 去+十=3 +*(n=|O P|,r 2 =I O Q I).X_ _(-;-1 6.若 椭 圆 与+4=l(a b 0)上中心张直角的弦L所在直线方程为Ax +By=1(力 B W 0),则(1)4+a baX y l2+B2-(i L 2 Ja%2 +贷b,2-A +J3,(2)L-Q?4+biB2-第1 0 页 共 2 9 页/X9/一1 7.给定椭圆 Cx:b2x2+a2y2=a2b a 6 0),C2:b 2x2+d2y2=
22、(3*曲),5 1 0 对 G 上任意给定的点P(g,仇),它的任一直角弦必须经过G 上一定点河(0 篝 g,一方/为).匕 对 G 上任一点P闺,端)在G 上 存 在 唯 一 的 点 使 得 W的任一直角弦都经过P点.1 4 0,0)上一点,。岛 为 曲 线。的 动 弦,且 弦 吗 小后 斜率存在,记为防后,则直线P 岛通过定点M(M,m涣)(m W 1)的充要条件是自居=一 栏 霍 4-_/A ZxiW 1 9.过椭圆 +$=l(a 0,6 0)上任一点A(g,2)任意作两条倾斜角互补的直线交椭圆于3,。两S 点,则直线B C有定向且他=孕(常数).4Q级)Q b 0)的左右焦点分别为BB
23、,点 P为椭圆上任意一点 FPF.2=y,则椭圆的匕 焦点三角形的面积为SwL/ta n*,P(fA/c2-62t an2-y t an-).r=_ J z、乜 2 1.若P为椭圆,+=l(Q b O)上异于长轴端点的任一点,F L 是焦点,N P F 以=a,/P E E =,乜q 则-与 *=t an#t an-y.a+c 2 2、_yzxf 2 2.椭圆号+菅 =l(a b 0)的焦半径公式:|MF J =a+ex0,|MF,|=a-eg 出(c,0),F,(c,O),M(xt tr ,明).二 l/-X 1 2 3.若椭圆。+%=1(。&)的 左、右焦点分别为”、4,左准线为乙,则当弓
24、 V 2-l e 6 0)上任一点,/,玛为二焦点,人为椭圆内一定点,则 2 a-|4 码 L 少a b|之|P*+|P R|&2 a+|月园,当且仅当A,月,P三点共线时,,等号成立.、_y口(卜 分 2 5.椭圆考C L +羔=l(a b 0)上存在两点关于直线l:y=k(x-窃)对称的充要条件是就V(匕 芸00 O KL o x_/I*2 6.过椭圆焦半径的端点作椭圆的切线,与以长轴为直径的圆相交,则相应交点与相应焦点的连线必与切S 线垂直.L o V_/I2 2 7.过椭圆焦半径的端点作椭圆的切线交相应准线于一点,则该点与焦点的连线必与焦半径互相垂直._ z5(2 8 .P是椭圆X=:
25、c os?3 b 0)上一点,则点P对椭圆两焦点张直角的充要条件是e2=,1 2 jl.Q y=bs in(l)l+s m。0-,岂-:-:-12 9 .设 4,B 为椭圆 +=楙 0#1)上两点,其 直 线 与 椭 圆 5+g=1 相交于P,Q,则 A Pl.o=B Q.第 11页 共 2 9 页3 0.在椭圆与+若=1 中,定 长 为 2 7 n (o V m W a)的 弦 中 点 轨 迹 方 程 为 i =(JL O 1(3+土)(a2 c os 2 a+f e2s i n2a),其中 t an a=-*,当 y=0 时,a=9 0.3 1.设S 为 椭 圆 +=1(匕 0)的通径,定
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