圆锥曲线专题之第五章 结论总结篇.docx
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1、 圆锥曲线专题 第五章他山之石 题型结论篇7321 群英荟萃,面积咸集7321.1三角形的面积常用公式7321.2 三角形面积分割公式(重点掌握)7341.3“渐近线”三角形面积公式7381.4 三角形和四边形的坐标面积公式7411.5 利用比例转化面积向定点靠拢7431.6 面积最值的求法7481.7 四边形7501.8面积比的转化7571.9 面积差的转化7661.10算两次面积7672 四点共圆,围炉夜话7712.1 圆幂定理法7712.1斜率互反型7722.3斜率法(圆周角相等或对角互补)7782.4定义法(定圆心算半径)7802.5 曲线系法7813 柔中带刚,圆的相关问题7823.
2、1圆的双根式方程的应用7823.2 点和圆的位置关系(利用向量判断夹角的范围)7873.3圆锥曲线与圆的综合7904珠联璧合,向量vs圆锥曲线7984.1常规题目7984.2向量的通法坐标代入法7994.3 向量距离8084.4距离(面积)向量8094.5向量和韦达定理8134.6向量和向量分解(向定点靠拢)8164.7 向量和投影8185解几明珠,椭圆定值b2a2的串讲8195.1性质一8195.2性质二8265.3性质三8265.4性质四8295.5性质五8305.6性质六8346解几宠儿,重心三角形8356.1 椭圆的重心三角形8356.2 抛物线的重心三角形8397位似共心,椭圆切线8
3、408举重若轻,直角弦问题8448.1椭圆和双曲线的直角弦8448.2等面积法的应用8468.3抛物线的直角弦8579 按部就班,直线和单圆锥曲线8589.1圆锥曲线的统一定义及内外部区域8589.2直线与椭圆的位置关系8599.3直线与抛物线的位置关系8609.4直线与双曲线的位置关系8639.5 点、直线、圆锥曲线(和圆类比)8709.6线段与圆锥曲线的公共点问题8739.7综合题集87510 登堂入室,直线和双圆锥曲线87911 研精究微,二次曲线相交问题88312 张弛有度,圆锥曲线vs线性规划89513 水乳交融,平几性质vs圆锥曲线89813.1相似三角形89813.2不仅有解析,
4、还有几何90213.3直角三角形的性质和判定90413.4全等三角形90913.4平行四边形的判定909第五章他山之石 题型结论篇1 群英荟萃,面积咸集1.1三角形的面积常用公式1. (分别表示a、b、c边上的高);2. (两边一夹角);3. (r为ABC内切圆半径,半周长)例(2011北京理压轴)曲线C是平面内与两个定点和的距离的积等于常数的点的轨迹给出下列三个结论:曲线C过坐标原点;曲线C关于坐标原点对称;若点P在曲线C上,则的面积不大于其中,所有正确结论的序号是 解设曲线C上一动点为,则J;曲线C经过原点,将原点代入J,可得,与条件矛盾;将代入J,显然成立,故正确;若点P在曲线C上,则,
5、进而,故也是正确的 【解题时,选择合适的面积公式,很关键!】综上所述,所有正确结论的序号是例(2005福建文压轴、理)已知方向向量为的直线l过点和椭圆的焦点,且椭圆C的中心关于直线l的对称点在椭圆C的右准线上(1)求椭圆C的方程;(2)是否存在过点的直线m交椭圆C于点M、N,满足(O为原点)若存在,求直线m的方程;若不存在,请说明理由解(1)斜率为k的直线的方向向量为,因此,直线l为,进而可得过原点且垂直l的直线方程为,与l联立可得,故,因此,椭圆C的方程为 【也可以利用对称点公式求解,此处略!】(2)由可得:设,设直线m为:,与椭圆联立:,则,整理得,解得或,故直线m的方程为或或例(2007
6、陕西文压轴、理)已知椭圆的离心率为,短轴一个端点到右焦点的距离为(1)求椭圆C的方程;(2)设直线l与椭圆C交于A、B两点,坐标原点O到直线l的距离为,求AOB面积的最大值例已知椭圆E的中心在坐标原点,焦点在x轴上,且经过、两点(1)求椭圆E的方程; (2)若椭圆E的左、右焦点分别是F、H,过点H的直线与椭圆E交于M、N两点,则FMN的内切圆的面积是否存在最大值?若存在,求出这个最大值及直线l的方程;若不存在,请说明理由解(1)设椭圆E的方程为1(ab0),椭圆E经过A(2,0)、B(1,)两点,a24,b23,椭圆E的方程为1 (2)设M(x1,y1)、N(x2,y2),不妨设y10,y20
7、,如图,设FMN的内切圆的半径为R,则SFMN(|MN|MF|NF|)R(|MF|MH|)(|NF|NH|)R4R,当SFMN最大时,R也最大,FMN的内切圆的面积也最大,又SFMN|FH|y1|FH|y2|,|FH|2c2,SFMN|y1|y2|y1y2,由得(3m24)y26my90,则(6m)249(3m24)0恒成立,y1y2,y1y2,y1y2,SFMN,设t,则t1,且m2t1,SFMN,设f(t),则f(t),t1,f(t)0,函数f(t)在1,)上是单调减函数,fmax(t)f(1)3,即SFMN的最大值是34R3,R,即R的最大值是,FMN的内切圆的面积的最大值是,此时,m0
8、,直线l的方程是x1 1.2 三角形面积分割公式(重点掌握)如图,在ABC中,轴,A、B的纵坐标分别为,则这个思想,在圆锥曲线的面积问题很常用!譬如,下面以椭圆为例 (1)定点在x轴如图,已知定点,过定点直线和圆锥曲线交于、两点,则 (2)定点在y轴类似的,如果定点、在y轴上,则注定点M和直线的截距N是匹配的!因此,定点在哪个轴上,就去求哪个截距,然后分割出定长此法不需要计算弦长!而且,后面的,可以直接利用得到对于抛物线,参见抛物线的定点三角形面积公式专题一般情况下,在解析几何大题中,三角形的面积计算都优先使用这个方法!实际上,利用弦长乘高的面积公式,在计算化简后,和面积分割公式的结果是一致的
9、,但是,明显会废纸费时,可结合例题体会!例(2012北京理)已知椭圆的一个顶点为,离心率为,直线与椭圆C交于不同的两点M、N(1)求椭圆C的方程;(2)当AMN得面积为时,求k的值解(1);(2)利用面积分割:,易得例(2014新课标理)已知点,椭圆的离心率为;F是椭圆E的右焦点,直线AF的斜率为, O为坐标原点(1)求E的方程;(2)设过点A的动直线l与E相交于P、Q两点,当OPQ的面积最大时,求l的直线方程解(1);(2)当轴时,不合题意,故可设直线,直线和椭圆联立:,由,可得利用面积分割,易得,因此,当且仅当,即时取等号!因此,直线l的方程为或注对于求最值的基本功也要扎实,此类题型,主要
10、思路:直接均值不等式、换元均值不等式或者对勾函数!比如上面,如果想不到直接均值不等式,就老老实实换元:令,则,当且仅当,即,即时取等号! 知道背景的话(参见后面的的专题),很显然,面积最大为,再结合,即,即例(2006江西文理)如图,椭圆的右焦点,过点F的一动直线m绕点F转动,并且交椭圆于A、B两点,P是线段AB的中点(1)求点P的轨迹H的方程;(2)(理)在Q的方程中,令、确定的值,使原点距椭圆的右准线l最远,此时,设l与x轴交点为D,当直线m绕点F转动到什么位置时,三角形ABD的面积最大?(2)(文)在Q的方程中,令、设轨迹H的最高点和最低点分别为M和N当为何值时,为一个正三角形? OPA
11、FBDxy解(1)利用替换法则易知点P的轨迹H的方程为:,依旧是椭圆具体证明可以利用点差法,注意利用点差法要讨论斜率为0和不存在两种情况!设,当直线AB不与坐标轴平行时,利用点差法:,即,又,可得:,即为J当直线AB不与坐标轴平行时,点P为或,亦满足J;综上所述,点P的轨迹H的方程为(2)(理)由于,当时,取得最大值,故,则椭圆Q的方程为利用面积分割,可得,设直线m为:,与椭圆Q联立,利用均值不等式,易得当,即直线m和x轴垂直时,三角形ABD的面积取得最大练习(2008湖北理)如图,在以点O为圆心,为直径的半圆ADB中,P是半圆弧上一点,曲线C是满足为定值的动点M的轨迹,且曲线C过点P(1)建
12、立适当的平面直角坐标系,求曲线C的方程;(2)设过点D的直线l与曲线C相交于不同的两点E、F若OEF的面积不小于,求直线l斜率的取值范围例如图,在平面直角坐标系xOy中,椭圆的左顶点为A,与x轴平行的直线与椭圆E交于B、C两点,过B、C两点且分别与直线AB、AC垂直的直线相交于点D已知椭圆E的离心率为,右焦点到右准线的距离为(1)求椭圆E的标准方程;(2)证明:点D在一条定直线上运动,并求出该直线的方程;(3)求BCD面积的最大值解(1);(2)设,则,消去y得:,因此,点D在定直线上运动(3)对于,令,可得:,因此,BCD面积为:又,即,当且仅当取得等号,因此,BCD面积的最大值为1.3“渐
13、近线”三角形面积公式如图,设直线OA、OB的方程分别为:、,则 注具体证明和更多应用参见前面的渐近线专题例(2014福建理)已知双曲线的两条渐近线分别为、(1)求双曲线E的离心率;(2)如图,O为坐标原点,动直线l分别交直线于A、B两点(A、B分别在第一,四象限),且OAB的面积恒为8,试探究:是否存在总与直线l有且只有一个公共点的双曲线E?若存在,求出双曲线E的方程;若不存在,说明理由解(1)由于,故(2)此题是送分题,探索型的问题,利用套路,由特殊到一般地求解即可!同时,计算面积,依旧优先尝试使用分割法!由(1)知,双曲线的方程为,设直线l与x轴交于点C,当直线轴时,由于直线l与双曲线E有
14、且只有一个公共点,则,故,解得,此时,双曲线E的方程为因此,若存在满足条件的双曲线E,则E的方程只能为下面证明:当直线l不与x轴垂直时,双曲线也满足条件设直线l的方程为,与双曲线联立:,由可得:设,则,同理可得:,设直线l与x轴的交点为,则,代入可得,故双曲线符合题意综上所述,存在总与直线l有且只有一个公共点的双曲线注(1)利用渐近线三角形面积公式,设直线OA的倾斜角为,则,故显然,和面积分割相比,也没有特别的优势(2)此题和下面例题的背景,参见前面的渐近线专题例(2010重庆文压轴、理)已知以原点O为中心,为右焦点的双曲线C的离心率(1)求双曲线C的标准方程及其渐近线方程;(2)(理)如图,
15、已知过点的直线与过点(其中)的直线的交点E在双曲线C上,直线MN与两条渐近线分别交与G、H两点,求OGH的面积(2)(文)将理科的“求OGH的面积”换成“求的值”,其他条件不变.解(1)C的标准方程为,渐近线方程为;(2)(理)设点,点E在直线上,即,即点M、N在直线上,因此,直线MN的方程就是【利用“同一法”求直线MN的方程,要熟悉套路!】利用分割法求面积,设直线MN和x轴的交点为,则;直线MN和两条渐近线联立,可解得:、,故(2)(文)1.4 三角形和四边形的坐标面积公式 三角形在ABC中,已知,则ABC的坐标面积公式为四边形在四边形ABCD中,AC和BD是对角线,且,则四边形的面积为,其
16、中为AC与BD的夹角注(1)相关证明和更多内容和说明可参见前面的向量章节(2)在正规考试的大题中,最好不要直接使用,上面也已经给出了证明套路(3)和有关的题型,常用到三角形的坐标面积公式,具体参见相应的专题例已知椭圆的长轴长为4,椭圆的离心率为设点M是椭圆上不在坐标轴上的任意一点,过点M的直线分别交x轴、y轴于A、B两点,且满足(1)求证:线段AB的长是一定值;(2)若点N是点M关于原点的对称点,一过原点O且与直线AB平行的直线与椭圆交于P、Q两点(如图),求四边形MPNQ面积的最大值,并求出此时直线MN的斜率解(1)易得椭圆方程为,设,根据可得:,因此,即线段AB为定值3(2)法一设点法根据
17、题意可知:,故直线PQ的方程为:,联立,解得,因此,故四边形MPNQ的面积为:,令,则,因此,四边形MPNQ面积的最大值为4,当且仅当,即,时取得等号,此时化成对勾函数,再利用均值不等式法二设线法设直线MN的斜率为k,则,故直线MN、PQ的方程分别为:、联立,解得,用替换k得:,因此,故四边形MPNQ的面积为:,当且仅当,即时取得等号注对比发现,还是设线隐藏的替换,比较方便!例如图,已知为椭圆的右焦点,、A为椭圆的下、上、右三个顶点,与的面积之比为(1)求椭圆C的标准方程;(2)试探究椭圆C上是否存在不同于点、的一点P满足下列条件:点P在y轴上的投影为Q,PQ的中点为M,直线交直线于点N,的中
18、点为R,且的面积为若不存在,请说明理由;若存在,求出点P的坐标略解(1);(2)存在,且点P的坐标为;设,则,易求得,利用坐标面积公式:,即,解得1.5 利用比例转化面积向定点靠拢例(2014浙江文压轴)已知ABP的三个顶点都在抛物线上,F为抛物线C的焦点,点M为AB的中点,(1)若,求点M的坐标;(2)求ABP面积的最大值解(1)由题意知,焦点为,准线方程为设,由抛物线的定义知,故,代入得:,即点P为或,结合,可得点M的坐标分别为或(2)设,则直线AB的方程为:,则直线AB和y轴的交点为,结合,可得由和得:,即,代入,变形整理得:,即,故由于,当且仅当,即时取得等号,因此, 即ABP面积的最
19、大值为注对于抛物线和面积相关的题目,往往求面积最值的时候会用到三次均值,即,比如前面的“2009全国卷理” 例(2015山东理文压轴、理)平面直角坐标系xOy中,已知椭圆的离心率为,左、右焦点分别是以为圆心以3为半径的圆与以为圆心1为半径的圆相交,且交点在椭圆C上.(1)求椭圆C的方程;(2)设椭圆,P为椭圆C上任意一点,过点P的直线交椭圆E于A、B两点,射线PO交椭圆E于点Q.(i)求的值;(ii)求ABQ面积的最大值分析对于(i),由于O、P、Q三点共线,利用定比分点或者极坐标(或三角函数定义法)都可以;(ii)按部就班,将ABQ面积,利用比例关系转化为求定点三角形OAB的面积,再利用面积
20、分割求面积即可解(1)设两个圆的交点为H,则,即,又,故,椭圆C的方程:(2)(i)法一定比分点法设,则,即,代入E可得:,又,故,解得法二三角函数定义法设,则Q为,分别代入相应的椭圆方程,整理可得:,故,即(ii)直线AB和椭圆E联立:,直线AB和椭圆C联立:,由于,故,设,直线AB和y轴的交点为,则,令,由可得:,故,当且仅当时,即时取得最大值,因此,ABQ面积的最大值为注估计有的同学会如下处理:,当且仅当,即时取等号!产生错误的原因可能有如下两个:(1)审题不清,没有发现隐藏的限制条件,即没有得到上面的限制条件,估计多数同学会掉入这个坑里;(2)借助结论先入为主,即套用结论得到:最大,虽
21、然大多数面积的题目的最大值都是这个结果,但是也不能一概而论,一定要具体问题具体分析,对于取得最值的等号的验证,也要谨慎细心!例(2014山东理压轴)已知抛物线的焦点为F,A为C上异于原点的任意一点,过点A的直线l交C于另一点B,交x轴的正半轴于点D,且有当点A的横坐标为3时,ADF为正三角形(1)求C的方程;(2)若直线,且和C有且只有一个公共点E,(2)(i)证明直线AE过定点,并求出定点坐标;(ii)ABE的面积是否存在最小值?若存在,请求出最小值;若不存在,请说明理由.解(1)由于,故点D只能在点F的右侧,当时,ADF为正三角形,作AMFD,垂足为M,则,即,解得,C的方程为(2)(i)
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