圆锥曲线―概念、方法、题型、及应试技巧总结
1.圆锥曲线的两个定义:
(1)第一定义中要重视“括号”内的条件:椭圆中,与两个定点F1,F2的距离的和等于常数2a,且此常数2a一定要大于F1F2,当常数等于F1F2时,轨迹是线段F1F2,当常数小于F1F2时,无轨迹;双曲线中,与两定点F1,F2的距离的差的绝对值等于常数2a,且此常数2a一定要小于|F1F2|,定义中的“绝对值”与2a<|F1F2|不可忽视。若2a=|F1F2|,则轨迹是以F1,F2为端点的两条射线,若2a﹥|F1F2|,则轨迹不存在。若去掉定义中的绝对值则轨迹仅表示双曲线的一支。
如方程(x6)2y2(x6)2y28表示的曲线是_____(答:双曲线的左支) (2)第二定义中要注意定点和定直线是相应的焦点和准线,且“点点距为分子、点线距为分母”,其商即是离心率e。圆锥曲线的第二定义,给出了圆锥曲线上的点到焦点距离与此点到相应准线距离间的关系,要善于运用第二定义对它们进行相互转化。
x2如已知点Q(22,0)及抛物线y上一动点P(x,y),则y+|PQ|的最小值是_____(答2)
42.圆锥曲线的标准方程(标准方程是指中心(顶点)在原点,坐标轴为对称轴时的标准位置的方程):
x2y2y2x2(1)椭圆:焦点在x轴上时221(ab0),焦点在y轴上时22=
abab221(ab0)。方程AxByC表示椭圆的充要条件是什么?(ABC≠0,且A,B,
C同号,A≠B)。
x2y2如(1)已知方程1表示椭圆,则k的取值范围为____(答:
3k2k11(3,)(,2));
2222(2)若x,yR,且3x22y26,则xy的最大值是____,xy的最小值是
___(答:5,2)
x2y2y2x2(2)双曲线:焦点在x轴上:22 =1,焦点在y轴上:22=1(a0,b0)。
abab22方程AxByC表示双曲线的充要条件是什么?(ABC≠0,且A,B异号)。
如设中心在坐标原点O,焦点F1、F2在坐标轴上,离心率e2的双曲线C过点
P(4,10),则C的方程为_______(答:x2y26)
22(3)抛物线:开口向右时y2px(p0),开口向左时y2px(p0),开口
22向上时x2py(p0),开口向下时x2py(p0)。
如定长为3的线段AB的两个端点在y=x2上移动,AB中点为M,求点M到x轴的最短距离。
5 43.圆锥曲线焦点位置的判断(首先化成标准方程,然后再判断):
(1)椭圆:由x,y22分母的大小决定,焦点在分母大的坐标轴上。
x2y2如已知方程则m的取值范围是__(答:1表示焦点在y轴上的椭圆,
m12m3(,1)(1,))
2(2)双曲线:由x,y项系数的正负决定,焦点在系数为正的坐标轴上; (3)抛物线:焦点在一次项的坐标轴上,一次项的符号决定开口方向。 特别提醒:(1)在求解椭圆、双曲线问题时,首先要判断焦点位置,焦点F1,F2的位置,是椭圆、双曲线的定位条件,它决定椭圆、双曲线标准方程的类型,而方程中的两个参数a,b,确定椭圆、双曲线的形状和大小,是椭圆、双曲线的定形条件;在求解抛物
222线问题时,首先要判断开口方向;(2)在椭圆中,a最大,abc,在双曲线中,c最大,c2a2b2。
4.圆锥曲线的几何性质:
22x2y2(1)椭圆(以221(ab0)为例):①范围:axa,byb;
ab②焦点:两个焦点(c,0);③对称性:两条对称轴x0,y0,一个对称中心(0,0),a2四个顶点(a,0),(0,b),其中长轴长为2a,短轴长为2b;④准线:两条准线x;
cc⑤离心率:e,椭圆0e1,e越小,椭圆越圆;e越大,椭圆越扁。
a25x2y210如(1)若椭圆,则m的值是__(答:3或); 1的离心率e35m5(2)以椭圆上一点和椭圆两焦点为顶点的三角形的面积最大值为1时,则椭圆长轴的最小值为__(答:22)
x2y21(2)双曲线(以(a0,b0)为例):①范围:xa或xa,yR;a2b2②焦点:两个焦点(c,0);③对称性:两条对称轴x0,y0,一个对称中心(0,0),两个顶点(a,0),其中实轴长为2a,虚轴长为2b,特别地,当实轴和虚轴的长相等时,
2a称为等轴双曲线,其方程可设为x2y2k,k0;④准线:两条准线x; ⑤离
cc心率:e,双曲线e1,等轴双曲线e2,e越小,开口越小,e越大,
ab开口越大;⑥两条渐近线:yx。
a13如 (1)双曲线的渐近线方程是3x2y0,则该双曲线的离心率等于______(答:213或);
3
(2)双曲线ax2by21的离心率为5,则a:b= (答:4或
1); 4x2y2 (3)设双曲线221(a>0,b>0)中,离心率e∈[2,2],则两条渐近线夹角
ab(锐角或直角)θ的取值范围是________(答:[,]);
32x2y21的左焦点,顶点为A1、A2, P是双曲线上任意(4) 已知F1、F2为双曲线
20102009一点,则分别以线段PF1、A1A2为直径的两圆一定( ) A.相交 B.相切 C.相离 D.以上情况均有可能
(3)抛物线(以y22px(p0)为例):①范围:x0,yR;②焦点:一个焦点
p(,0),其中p的几何意义是:焦点到准线的距离;③对称性:一条对称轴y0,没有2pc对称中心,只有一个顶点(0,0);④准线:一条准线x; ⑤离心率:e,抛物
2a线e1。
如设a0,aR,则抛物线y4ax的焦点坐标为________(答:(0,21; ))16ax2y25、点P(x0,y0)和椭圆221(ab0)的关系:(1)点P(x0,y0)在椭圆
ab2222x0y0x0y0外221;(2)点P(x0,y0)在椭圆上22=1;(3)点P(x0,y0)在椭圆
abab22x0y0内221
ab6.直线与圆锥曲线的位置关系:
(1)相交:0直线与椭圆相交; 0直线与双曲线相交,但直线与双曲线相交不一定有0,当直线与双曲线的渐近线平行时,直线与双曲线相交且只有一个交点,故0是直线与双曲线相交的充分条件,但不是必要条件;0直线与抛物线相交,但直线与抛物线相交不一定有0,当直线与抛物线的对称轴平行时,直线与抛物线相交且只有一个交点,故0也仅是直线与抛物线相交的充分条件,但不是必要条件。
22
如(1)若直线y=kx+2与双曲线x-y=6的右支有两个不同的交点,则k的取值范围是_______(答:(-
15,-1)); 3x2y21恒有公共点,则m的取值范围是_______(2)直线y―kx―1=0与椭圆
5m(答:[1,5)∪(5,+∞));
x2y21的右焦点直线交双曲线于A、B两点,若│AB︱=4,则(3)过双曲线12这样的直线有_____条(答:3);
(2)相切:0直线与椭圆相切;0直线与双曲线相切;0直线与抛物线相切;
(3)相离:0直线与椭圆相离;0直线与双曲线相离;0直线与抛物线相离。
特别提醒:(1)直线与双曲线、抛物线只有一个公共点时的位置关系有两种情形:相切和相交。如果直线与双曲线的渐近线平行时,直线与双曲线相交,但只有一个交点;如果
x2y2直线与抛物线的轴平行时,直线与抛物线相交,也只有一个交点;(2)过双曲线22=1
ab外一点P(x0,y0)的直线与双曲线只有一个公共点的情况如下:①P点在两条渐近线之间且
不含双曲线的区域内时,有两条与渐近线平行的直线和分别与双曲线两支相切的两条切线,共四条;②P点在两条渐近线之间且包含双曲线的区域内时,有两条与渐近线平行的直线和只与双曲线一支相切的两条切线,共四条;③P在两条渐近线上但非原点,只有两条:一条是与另一渐近线平行的直线,一条是切线;④P为原点时不存在这样的直线;(3)过抛物线外一点总有三条直线和抛物线有且只有一个公共点:两条切线和一条平行于对称轴的直线。
如(1)过点(2,4)作直线与抛物线y28x只有一个公共点,这样的直线有______(答:
x2y22); (2)过点(0,2)与双曲线1有且仅有一个公共点的直线的斜率的取值范围为
916445______(答:,; )
33y2(3)过双曲线x1的右焦点作直线l交双曲线于A、B两点,若AB4,则
2满足条件的直线l有____条(答:3);
22(4)对于抛物线C:y4x,我们称满足y04x0的点M(x0,y0)在抛物线的内
2部,若点M(x0,y0)在抛物线的内部,则直线l:y0y2(xx0)与抛物线C的位置关系是_______(答:相离);
(5)过抛物线y4x的焦点F作一直线交抛物线于P、Q两点,若线段PF与FQ的长分别是p、q,则
211; _______(答:1)
pqx2y21的右焦点为F,右准线为l,设某直线m交其左支、右支(6)设双曲线
169和右准线分别于P,Q,R,则PFR和QFR的大小关系为___________(填大于、小于或
等于) (答:等于);
(7)求椭圆7x24y228上的点到直线3x2y160的最短距离(答:
22813); 13(8)直线yax1与双曲线3xy1交于A、B两点。①当a为何值时,A、B分
别在双曲线的两支上?②当a为何值时,以AB为直径的圆过坐标原点?(答:①
3,3;②a1);
7、焦半径(圆锥曲线上的点P到焦点F的距离)的计算方法:利用圆锥曲线的第二定义,转化到相应准线的距离,即焦半径red,其中d表示P到与F所对应的准线的距离。
x2y2如(1)已知椭圆1上一点P到椭圆左焦点的距离为3,则点P到右准线的
2516距离为____(答:
35); 3(2)已知抛物线方程为y28x,若抛物线上一点到y轴的距离等于5,则它到抛物线的焦点的距离等于____;
(3)若该抛物线上的点M到焦点的距离是4,则点M的坐标为_____(答:; 7,(2,4))
x2y2(4)点P在椭圆1上,它到左焦点的距离是它到右焦点距离的两倍,则点
25925P的横坐标为_______(答:);
12(5)抛物线y22x上的两点A、B到焦点的距离和是5,则线段AB的中点到y轴
的距离为______(答:2);
x2y2(6)椭圆1内有一点P(1,1),F为右焦点,在椭圆上有一点M,使
4326; MP2MF 之值最小,则点M的坐标为_______(答:(,1))
38、焦点三角形(椭圆或双曲线上的一点与两焦点所构成的三角形)问题:
Sb2tan2c|y0|,当|y0|b即P为短轴端点时,Smax的最大值为bc;对于双曲线
2的椭圆的两焦点为F1、F2,过F1作3Sb2tan2。 如 (1)短轴长为5,离心率e直线交椭圆于A、B两点,则ABF2的周长为________(答:6);
(2)设P是等轴双曲线x2y2a2(a0)右支上一点,F1、F2是左右焦点,若; PF2F1F20,|PF1|=6,则该双曲线的方程为 (答:x2y24)
x2y2→→1的焦点为F1、F2,点P为椭圆上的动点,当PF(3)椭圆2 ·PF1 <0时,943535点P的横坐标的取值范围是 (答:(; ,))
556(4)双曲线的虚轴长为4,离心率e=,F1、F2是它的左右焦点,若过F1的直线
2与双曲线的左支交于A、B两点,且AB是AF2与BF2等差中项,则AB=__________
(答:82);
(5)已知双曲线的离心率为2,F1、F2是左右焦点,P为双曲线上一点,且
F1PF260,SPF1F2x2y2; 123.求该双曲线的标准方程(答:1)
4129、抛物线中与焦点弦有关的一些几何图形的性质:(1)以过焦点的弦为直径的圆和准线相切;(2)设AB为焦点弦, M为准线与x轴的交点,则∠AMF=∠BMF;(3)设AB为焦点弦,A、B在准线上的射影分别为A1,B1,若P为A1B1的中点,则PA⊥PB;(4)若AO的延长线交准线于C,则BC平行于x轴,反之,若过B点平行于x轴的直线交准线于C
点,则A,O,C三点共线。
10、弦长公式:若直线ykxb与圆锥曲线相交于两点A、B,且x1,x2分别为A、B的横坐标,则AB=1k2x1x2,若y1,y2分别为A、B的纵坐标,则AB=
1121ky1y2。yy,若弦AB所在直线方程设为,则=xkybAB122k特别地,焦点弦(过焦点的弦):焦点弦的弦长的计算,一般不用弦长公式计算,而是将焦点弦转化为两条焦半径之和后,利用第二定义求解。
如(1)过抛物线y2=4x的焦点作直线交抛物线于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,若x1+x2=6,那么|AB|等于_______(答:8); (2)过抛物线y22x焦点的直线交抛物线于A、B两点,已知|AB|=10,O为坐标原点,则ΔABC重心的横坐标为_______(答:3); (3)已知抛物线y2px(p0)的焦点恰为双曲线12x4y3的右焦点,且倾斜角为
2223的直线交抛物线于P,Q两点,则|y1y2|的值为( ) 4A. 2
B. 4
C. 42
D. 8
11、圆锥曲线的中点弦问题:遇到中点弦问题常用“韦达定理”或“点差法”求解。
b2x0x2y2在椭圆221中,以P(x0,y0)为中点的弦所在直线的斜率k=-2;在双曲线
abay0b2x0x2y21中,以P(x0,y0)为中点的弦所在直线的斜率k=2;在抛物线a2b2ay0py22px(p0)中,以P(x0,y0)为中点的弦所在直线的斜率k=。
y0x2y21弦被点A(4,2)平分,那么这条弦所在的直线方程是 如(1)如果椭圆
369(答:x2y80);
x2y2(2)已知直线y=-x+1与椭圆221(ab0)相交于A、B两点,且线段
ab
AB的中点在直线L:x-2y=0上,则此椭圆的离心率为_______(答:
2); 2x2y2(3)试确定m的取值范围,使得椭圆1上有不同的两点关于直线
43213213; y4xm对称(答:13,13)
(4)抛物线y=2x2截一组斜率为2的平行直线,所得弦中点的轨迹方程是
11(y)) 22特别提醒:因为0是直线与圆锥曲线相交于两点的必要条件,故在求解有关弦长、对称问题时,务必别忘了检验0!
(答:x12.你了解下列结论吗?
2222(1)双曲线xy1的渐近线方程为xy0;
a2b2a2b222b(2)以yx为渐近线(即与双曲线xy1共渐近线)的双曲线方程为
aa2b2x2y22(为参数,≠0)。 2abx2y2如与双曲线1有共同的渐近线,且过点(3,23)的双曲线方程为_______
91x2y21) (答:94(3)中心在原点,坐标轴为对称轴的椭圆、双曲线方程可设为mxny1;
222b2(4)椭圆、双曲线的通径(过焦点且垂直于对称轴的弦)为,焦准距(焦点到
ab2相应准线的距离)为,抛物线的通径为2p,焦准距为p;
c(5)通径是所有焦点弦(过焦点的弦)中最短的弦;
(6)若抛物线y2px(p0)的焦点弦为AB,A(x1,y1),B(x2,y2),则①
2p2,y1y2p2 |AB|x1x2p;②x1x242(7)若OA、OB是过抛物线y2px(p0)顶点O的两条互相垂直的弦,则直线AB恒经过定点(2p,0)
13.动点轨迹方程:
(1)求轨迹方程的步骤:建系、设点、列式、化简、确定点的范围; (2)求轨迹方程的常用方法:
①直接法:直接利用条件建立x,y之间的关系F(x,y)0;
如已知动点P到定点F(1,0)和直线x3的距离之和等于4,求P的轨迹方程.(答:
y212(x4)(3x4)或y24x(0x3));
②待定系数法:已知所求曲线的类型,求曲线方程――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。
如线段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2m,以x轴为对称轴,过A、O、B三点作抛物线,则此抛物线方程为 (答:y22x);
③定义法:先根据条件得出动点的轨迹是某种已知曲线,再由曲线的定义直接写出动点的轨迹方程; 如(1)由动点P向圆x2y21作两条切线PA、PB,切点分别为A、B,∠APB=60,则
0
动点P的轨迹方程为
(答:x2y24);
(2)点M与点F(4,0)的距离比它到直线l:x50的距离小于1,则点M的轨迹方程是_______ (答:y216x);
(3) 一动圆与两圆⊙M:x2y21和⊙N:x2y28x120都外切,则动圆圆心的轨迹为 (答:双曲线的一支);
④代入转移法:动点P(x,y)依赖于另一动点Q(x0,y0)的变化而变化,并且Q(x0,y0)又在某已知曲线上,则可先用x,y的代数式表示x0,y0,再将x0,y0代入已知曲线得要求的轨迹方程;
如动点P是抛物线y2x1上任一点,定点为A(0,1),点M分PA所成的比为2,
1则M的轨迹方程为__________(答:y6x2);
3⑤参数法:当动点P(x,y)坐标之间的关系不易直接找到,也没有相关动点可用时,可考虑将x,y均用一中间变量(参数)表示,得参数方程,再消去参数得普通方程)。
如(1)AB是圆O的直径,且|AB|=2a,M为圆上一动点,作MN⊥AB,垂足为N,在OM上取点P,使|OP||MN|,求点P的轨迹。(答:xya|y|);
(2)若点P(x1,y1)在圆xy1上运动,则点Q(x1y1,x1y1)的轨迹方程是____
2(答:y2x1(|x|222221)); 22(3)过抛物线x4y的焦点F作直线l交抛物线于A、B两点,则弦AB的中点M的
2轨迹方程是________(答:x2y2);
注意:①如果问题中涉及到平面向量知识,那么应从已知向量的特点出发,考虑选择向量的几何形式进行“摘帽子或脱靴子”转化,还是选择向量的代数形式进行“摘帽子或脱靴子”转化。
x2y2如已知椭圆221(ab0)的左、右焦点分别是F1
ab(-c,0)、F2(c,0),Q是椭圆外的动点,满足|F1Q|2a.点
P是线段F1Q与该椭圆的交点,点T在线段F2Q上,并且满足
PTTF20,|TF2|0.(1)设x为点P的横坐标,证明
cx;(2)求点T的轨迹C的方程;(3)试问:在点T的轨迹C上,是否存a在点M,使△F1MF2的面积S=b2.若存在,求∠F1MF2的正切值;若不存在,请说明理由.
b2b2222a时不存在;当a时存在,此时∠(答:(1)略;(2)xya;(3)当cc|F1P|aF1MF2=2)
②曲线与曲线方程、轨迹与轨迹方程是两个不同的概念,寻求轨迹或轨迹方程时应注意轨迹上特殊点对轨迹的“完备性与纯粹性”的影响.
③在与圆锥曲线相关的综合题中,常借助于“平面几何性质”数形结合(如角平分线的双重身份――对称性、利用到角公式)、“方程与函数性质”化解析几何问题为代数问题、“分类讨论思想”化整为零分化处理、“求值构造等式、求变量范围构造不等关系”等等.
④如果在一条直线上出现“三个或三个以上的点”,那么可选择应用“斜率或向量”为桥梁转化.
14、解析几何与向量综合时可能出现的向量内容:
(1) 给出直线的方向向量u1,k或um,n;
(2)给出OAOB与AB相交,等于已知OAOB过AB的中点; (3)给出PMPN0,等于已知P是MN的中点;
(5) 给出以下情形之一:①AB//AC;②存在实数,使ABAC;③若存在实
数,,且1,使OCOAOB,等于已知A,B,C三点共线.
(6) 给出MAMB0,等于已知MAMB,即AMB是直角,给出
(4)给出APAQBPBQ,等于已知P,Q与AB的中点三点共线;
MAMBm0,等于已知AMB是钝角, 给出MAMBm0,等于已知AMB是
锐角,
MAMB(8)给出MP,等于已知MP是AMB的平分线/
MAMB(9)在平行四边形ABCD中,给出(ABAD)(ABAD)0,等于已知ABCD是菱形; 矩形;
(11)在ABC中,给出OAOBOC,等于已知O是ABC的外心(三角形外接圆的圆心,三角形的外心是三角形三边垂直平分线的交点); (12) 在ABC中,给出OAOBOC0,等于已知O是ABC的重心(三角形的重心是三角形三条中线的交点); (13)在ABC中,给出OAOBOBOCOCOA,等于已知O是ABC的垂心(三角形的垂心是三角形三条高的交点);
222ABCD(10) 在平行四边形中,给出|ABAD||ABAD|,等于已知ABCD是
ABAC)(R)等于已知AP通过(14)在ABC中,给出OPOA(|AB||AC|
ABC的内心;
(15)在ABC中,给出aOAbOBcOC0,等于已知O是ABC的内心(三角形内切圆的圆心,三角形的内心是三角形三条角平分线的交点);
1ABAC,等于已知AD是ABC中BC边的中线; (16) 在ABC中,给出AD2y221的焦点为F1、F2,点M在双曲线上且MF1MF20,则(1)已知双曲线x2点M到x轴的距离为(C)
4523 (B) (C) (D)3 333(2)已知i,j是x,y轴正方向的单位向量,设a=(x3)iyj, b=(x3)iyj,且满足bi=|a|.求点P(x,y)的轨迹.
解: bi(x3)i2yijx3,
(A)
∴x3(x3)y,化简得y243x, 故点P的轨迹是以(3,0)为焦点以x3为准线的抛物线
222(3)已知A,B为抛物线x=2py(p>0)上异于原点的两点,OAOB0,点C坐标为
(0,2p)
(1)求证:A,B,C三点共线;
(2)若AM=BM(R)且OMAB0试求点M的轨迹方程。
x12x22(1)证明:设A(x1,),B(x2,),由OAOB0得
2p2px12x22x12x22x122x1x20,x1x24p,又AC(x1,2p),AB(x2x1,)
2p2p2p2px22x12x12x1(2p)(x2x1)0,AC//AB,即A,B,C三点共线。
2p2p(2)由(1)知直线AB过定点C,又由OMAB0及AM=BM(R)知
OMAB,垂足为M,所以点M的轨迹为以OC为直径的圆,除去坐标原点。即点M的轨迹方程为x2+(y-p)2=p2(x0,y0)。
15.圆锥曲线中线段的最值问题:
例1、(1)抛物线C:y2=4x上一点P到点A(3,42)与到准线的距离和最小,则点 P的坐标为______________
(2)抛物线C: y2=4x上一点Q到点B(4,1)与到焦点F的距离和最小,则点Q的坐标为 。
分析:(1)A在抛物线外,如图,连PF,则PHPF,因而易发现,AQHPFB
当A、P、F三点共线时,距离和最小。
(2)B在抛物线内,如图,作QR⊥l交于R,则当B、Q、R三点共线时,距离和最小。
解:(1)(2,2)(2)(
1,1) 4点评:这是利用定义将“点点距离”与“点线距离”互相转化的一个典型例题,请仔细体会。
x2y21的右焦点,A(1,1)为椭圆内一定点,P为椭圆上一动点。 例2、F是椭圆43(1)PAPF的最小值为 (2)PA2PF的最小值为
分析:PF为椭圆的一个焦半径,常需将另一焦半径PF或准线作出来考虑问题。
解:(1)4-5
设另一焦点为F,则F(-1,0)连AF,PF
PAPFPA2aPF2a(PFPA)2aAF45
当P是FA的延长线与椭圆的交点时, PAPF取得最小值为4-5。 (2)3 作出右准线l,作PH⊥l交于H,因a2=4,b2=3,c2=1, a=2,c=1,e=∴PFyAF0′FPHx1, 21PH,即2PFPH 2∴PA2PFPAPH
a2xA413 当A、P、H三点共线时,其和最小,最小值为c
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