直線與圓錐曲線的位置關系是高考中的熱點,往往與一元二次方程以及弦長、面積等知識相結合.此類問題難度較大,對學生的能力要求較高.
(1)直線和圓錐曲線的位置關系.
(2)直線和圓錐曲線的交點問題.
(3)弦長問題.
常用方法:(1)聯(lián)立方程求交點,運用根與系數(shù)的關系求弦長,利用根的分布找范圍,曲線定義不能忘.(2)“點差法”的常見題型:求中點弦的方程,求弦(過定點、平行弦)中點的軌跡,垂直平分線問題.需要提醒的是,“點差法”具有不等價性,即要考慮判別式Δ>0是否成立.
例1 已知點A(1,0),橢圓C: + =1,過點A作直線交橢圓C于P,Q兩點,若 =2 ,則直線PQ的斜率為( )
A. B.
C. ± D. ±
破解思路 (1)解答直線與橢圓的題目時,通常把它們的方程聯(lián)立,消去x(或y)后建立一個關于y(或x)的一元二次方程,然后借助根與系數(shù)的關系,并結合題設條件建立有關參變量的等量關系.
(2)當涉及直線方程的設法時,務必考慮全面,不要忽略了直線斜率為0或不存在等特殊情形.
答案詳解 設點P,Q的坐標分別為P(x ,y ),Q(x ,y ),則 =(x1-1,y1), =(1-x2,-y2).
因為 =2 ,所以x1-1=2(1-x2),整理得x1+2x2=3 ①.
設直線PQ的斜率為k,則其方程為y=k(x-1),代入橢圓方程得(4k2+3)x2-8k2x+4k2-12=0. 于是可得x1+x2= ②,x1x2= ③. 從而聯(lián)立①②③,解得k=± . 故選D.
例2 已知橢圓 + =1(a>b>0)的一個頂點為B(0,4),離心率e= ,直線l交橢圓于M,N兩點.?搖
(1)若直線l的方程為y=x-4,求弦MN的長.
(2)如果△BMN的重心恰好為橢圓的右焦點F,求直線l方程的一般式.
破解思路 直線與圓錐曲線的關系問題,一般可以直接聯(lián)立方程,“設而不求”,把方程組轉化成關于x或y的一元二次方程,利用根與系數(shù)的關系及弦長公式求解.
答案詳解 (1)由已知得b=4,且 = ,即 = ,所以 = ,解得a2=20,所以橢圓的方程為 + =1. 將4x2+5y2=80與y=x-4聯(lián)立,消去y得9x2-40x=0,所以x1=0,x2= ,所以所求弦長MN= ·x2-x1= .
(2)橢圓右焦點F的坐標為(2,0),設線段MN的中點為Q(x0,y0),由三角形重心的性質知 =2 .又B(0,4),所以(2,-4)=2(x0-2,y0),得x0=3,y0=-2,即得點Q的坐標為(3,-2). 設M(x1,y1),N(x2,y2),則x1+x2=6,y1+y2=-4,且 + =1, + =1,將以上兩式相減可得 + =0,所以kMN= = - · =- × = ,故直線MN的方程為y+2= (x-3),即6x-5y-28=0.
例3 在平面直角坐標系xOy中,已知點M(2,2),P是動點,且△POM的三邊所在直線的斜率滿足kOM+kOP=kPM.
(1)求點P的軌跡C的方程;
(2)點N在直線y=4x-1上,過N作(1)中軌跡C的兩切線,切點分別為A,B,若△ABN是直角三角形,求點N的坐標.
破解思路 (1)直線與拋物線的位置關系和直線與橢圓、雙曲線的位置關系類似,一般要用到根與系數(shù)的關系;(2)有關直線與拋物線的相切問題,若拋物線的開口方向向上或者向下時,往往可以借助導數(shù)來求相應切線的斜率.
答案詳解 (1)設P(x,y),則由kOM+kOP=kPM得1+ = ,即x2=2y,所以點P的軌跡C的方程是x2=2y(x≠0,且x≠2).
(2)因為y= x2,所以y′=x. 設Ax1, x21,Bx2, x22,N(a,b),則kAN=x1,kBN=x2. 由于AN是曲線的切線,所以 =x1,即x21-2ax1+2b=0,同理x22-2ax2+2b=0. 兩式相減可得(x1+x2)(x1-x2)-2a(x1-x2)=0,又x1≠x2,故x1+x2=2a.
①若AN⊥BN,則kAN·kBN=-1,所以x1x2=-1,由x21-2ax1+2b=0,x22-2ax2+2b=0,x1x2=-1,得2b= -1,b=- ,此時N ,- .
②若AN⊥AB,則kAN·kAB=-1,即 ·x1=-1,化簡得(x1+x2)x1+2=0,即2ax1+2=0,x1=- . 又x21-2ax1+2b=0,即 +2+2b=0. 由 +2+2b=0,b=4a-1可得a=- ,b=-3,所以N- ,-3.
③若BN⊥AB,同理得N- ,-3.
綜上所述,所求的點N共有兩個: ,- 和- ,-3.
如圖5,圓O與離心率為 的橢圓T: + =1(a>b>0)相切于點M(0,1).
(1)求橢圓T與圓O的方程;
(2)過點M引兩條互相垂直的直線l1,l2與兩曲線分別交于點A,C與點B,D(均不重合).
(i)若P為橢圓上任一點,記點P到兩直線的距離分別為d1,d2,求d +d 的最大值;
(ii)若3 · =4 · ,求l1與l2的方程.