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圓錐曲線重點(diǎn)解析

2015-12-09 18:10李志勤程相東
中學(xué)課程輔導(dǎo)高考版·學(xué)生版 2015年12期
關(guān)鍵詞:斜率雙曲線拋物線

李志勤+程相東

一、知識點(diǎn)歸納

二、重難點(diǎn)解讀

1.圓錐曲線的定義:圓錐曲線的定義是解決圓錐曲線問題的根本依據(jù).可以判斷動點(diǎn)的軌跡的形狀,可以求距離或其他量.特別地,利用拋物線的定義還可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)點(diǎn)距和點(diǎn)線距之間的轉(zhuǎn)化,從而把某些問題化繁為簡.

2.圓錐曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程:對于橢圓和雙曲線來說,就是中心在原點(diǎn)且焦點(diǎn)在坐標(biāo)軸上的曲線的方程;對于拋物線來說,就是頂點(diǎn)在原點(diǎn),焦點(diǎn)在坐標(biāo)軸上的拋物線的方程.圓錐曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程是圓錐曲線定義的“代言人”,要通過橫向?qū)Ρ龋慈N圓錐曲線的方程相對比)和縱向?qū)Ρ龋ㄒ环N圓錐曲線焦點(diǎn)在不同位置時(shí)的方程相對比),明確方程的特征.在求圓錐曲線的方程時(shí),要注意“先定型、后定量”,還要注意根據(jù)不同的題設(shè)條件靈活地選設(shè)方程,要能熟練地運(yùn)用待定系數(shù)法求方程.

3.圓錐曲線的幾何性質(zhì):圓錐曲線的幾何性質(zhì)是解決圓錐曲線問題的根本依據(jù),要善于通過橫向?qū)Ρ壤斫夂陀洃浰鼈儯瑴?zhǔn)確運(yùn)用的前提是明確它們的功能.其中橢圓和雙曲線的離心率、雙曲線的漸近線是其中的重點(diǎn),它們的求法、應(yīng)用要著重掌握.

4.圓錐曲線綜合問題

(1)圓錐曲線間的綜合問題

這類問題指的是圓、橢圓、雙曲線和拋物線這四種圓錐曲線中的兩種或多種的綜合問題,常見類型有:方程的綜合問題、性質(zhì)的綜合問題、圖形的綜合問題,其中性質(zhì)的綜合問題是重點(diǎn).

(2)直線與圓錐曲線問題

①直線與圓錐曲線位置關(guān)系的判斷問題

判斷直線與圓錐曲線的位置關(guān)系,一般采用數(shù)形結(jié)合法.當(dāng)直線的斜率不存在或?yàn)?時(shí),用圖形易判定直線與圓錐曲線的位置關(guān)系;當(dāng)直線的斜率存在且不為0時(shí),可求出直線方程,把它與圓錐曲線方程聯(lián)立,消去x,y中的一個(gè)變量,得到關(guān)于另一個(gè)變量的一個(gè)一元二次方程ax2+bx+c=0(或ay2+by+c=0),用此方程的根的判別式確定其解的個(gè)數(shù),即為直線與圓錐曲線公共點(diǎn)的個(gè)數(shù),進(jìn)而可判斷二者關(guān)系.此外,要注意以下幾點(diǎn):①若直線經(jīng)過橢圓內(nèi)的一點(diǎn),則直線與橢圓一定相交.②直線與雙曲線相交有兩種情形,一是兩個(gè)交點(diǎn)在雙曲線的一支上;二是兩個(gè)交點(diǎn)分居兩支.直線與雙曲線只有一個(gè)公共點(diǎn)也有兩種情形,一是直線與雙曲線相切,對應(yīng)著方程ax2+bx+c=0,Δ=0的情形;二是直線與雙曲線相交只有一個(gè)交點(diǎn),此時(shí)直線與雙曲線的漸近線平行,對應(yīng)著方程ax2+bx+c=0中a=0的情形;③直線與拋物線只有一個(gè)公共點(diǎn)也有兩種情形,一是直線與拋物線相交,此時(shí)直線與拋物線的對稱軸平行;二是直線與拋物線相切.

②弦長問題

|AB|=(x1-x2)2+(y1-y2)2

=(1+k2)[(x1+x2)2-4x1x2]

=1+k2(-ba)2-4ca

=1+k2b2-4aca2=Δ|a|1+k2,

我們把|AB|=Δ|a|1+k2叫做弦長公式.若聯(lián)立直線和二次曲線方程后消去x,則得出的是關(guān)于y的一個(gè)一元二次方程ay2+by+c=0(a≠0),則相應(yīng)的弦長公式為|AB|=Δ|a|1+1k2.

三、易錯(cuò)點(diǎn)警示

復(fù)習(xí)本章需注重下列幾點(diǎn):

(1)深刻理解定義,掌握定義在解題中的應(yīng)用.

(2)掌握各種知識版塊,如“方程塊”——處理直線與圓錐曲線問題;“點(diǎn)代換”——處理中點(diǎn)弦問題等.解答直線與圓錐曲線問題,一定要注意過三關(guān):一是斜率關(guān),即設(shè)直線的斜率時(shí),一定要注意分析直線的斜率是否一定存在,若不一定存在要分類討論;二是二次項(xiàng)系數(shù)關(guān),即聯(lián)立直線與曲線方程并將其化為一元方程后,要留心看二次項(xiàng)系數(shù)是否含參數(shù),若含參數(shù)需對其是否等于0進(jìn)行討論;三是Δ關(guān),即要根據(jù)直線與曲線的位置關(guān)系恰當(dāng)限定Δ,進(jìn)而限定其中參數(shù)的取值范圍,求參數(shù)值時(shí),要在此范圍內(nèi)進(jìn)行.

(3)對涉及的基本題型進(jìn)行有針對性的訓(xùn)練.強(qiáng)化運(yùn)算,力求避繁就簡:根據(jù)求簡意識,突出解析幾何設(shè)而不求的運(yùn)算本色,充分發(fā)揮圓錐曲線的定義和利用平面幾何知識化難為易、化繁為簡的作用.

四、高考鏈接

考點(diǎn)一:求圓錐曲線的方程

例1 已知雙曲線x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)的一條漸近線過點(diǎn)(2,3),且雙曲線的一個(gè)焦點(diǎn)在拋物線y2=47x的準(zhǔn)線上,則雙曲線的方程為 .

解:由題意,ba=32,因?yàn)閽佄锞€y2=47x的準(zhǔn)線方程為x=-7,雙曲線的一個(gè)焦點(diǎn)在拋物線y2=47x的準(zhǔn)線上,所以c=7,所以a2+b2=c2=7,所以a=2,b=3,所以雙曲線的方程為x24-y23=1.

點(diǎn)評:本題主要考查雙曲線和拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程與幾何性質(zhì),考查同學(xué)們的計(jì)算能力,屬于基礎(chǔ)題.由拋物線標(biāo)準(zhǔn)方程易得其準(zhǔn)線方程,從而可得雙曲線的左焦點(diǎn),再根據(jù)焦點(diǎn)在x軸上的雙曲線的漸近線方程,得a、b的另一個(gè)方程,求出a、b,即可得到雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程.

考點(diǎn)二:圓錐曲線的性質(zhì)

例2 已知橢圓E:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的右焦點(diǎn)為F,短軸的一個(gè)端點(diǎn)為M,直線l:3x-4y=0交橢圓E于A,B兩點(diǎn),若|AF|+|BF|=4,點(diǎn)M到直線l的距離不小于45,則橢圓E的

離心率的取值范圍是 .

解:如圖所示,設(shè)F′為橢圓的左焦點(diǎn),連接AF′,BF′,則四邊形AFBF′是平行四邊形,所以4=|AF|+|BF|=|AF′|+|AF|=2a,所以a=2.取M(0,b),因?yàn)辄c(diǎn)M到直線l的距離不小于45,所以|4b|32+42≥45,解得b≥1.所以e=ca=1-b2a2≤1-122=32.

所以橢圓E的離心率的取值范圍是(0,32].

點(diǎn)評:解決本題首先明確四邊形AFBF′是平行四邊形,再結(jié)合橢圓的定義以及不等式的知識.考查了推理能力與計(jì)算能力,屬于中檔題.

考點(diǎn)三:圓錐曲線的定義、性質(zhì)等基本知識綜合

例3 如圖,橢圓x2a2+y2b2=1(a>b>0)的左、右焦點(diǎn)分別為F1,F(xiàn)2,過F2的直線交橢圓于P,Q兩點(diǎn),且PQ⊥PF1.

(1)若|PF1|=2+2,|PF2|=2-2,求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程;

(2)若|PF1|=|PQ|,求橢圓的離心率e.

解:(1)由橢圓的定義,2a=|PF1|+|PF2|=2+2+2-2=4,故a=2.

設(shè)橢圓的半焦距為c,由已知PF2⊥PF1,

因此2c=|F1F2|=|PF1|2+|PF2|2=23,即c=3,

從而b=a2-c2=1,故所求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為x24+y2=1.

(2)連接F1Q,由橢圓的定義,|PF1|+|PF2|=2a,|QF1|+|QF2|=2a,

從而由|PF1|=|PQ|=|PF2|+|QF2|,

有|QF1|=4a-2|PF1|,

又由PQ⊥PF1,|PF1|=|PQ|,

知|QF1|=2|PF1|=4a-2|PF1|,解得|PF1|=2(2-2)a,從而|PF2|=2a-|PF1|=2(2-1)a,由PF2⊥PF1,知2c=|F1F2|=|PF1|2+|PF2|2,

因此

e=ca=|PF1|2+|PF2|22a

=(2-2)2+(2-1)2=9-62=6-3.

點(diǎn)評:本題考查了橢圓的定義2a=|PF1|+|PF2|,橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程,直角三角形的勾股定理,屬于中檔題.

考點(diǎn)四:考查直線與圓錐曲線綜合問題

例4 已知拋物線C1:x2=4y的焦點(diǎn)F也是橢圓C2:y2a2+x2b2=1(a>b>0)的一個(gè)焦點(diǎn),C1與C2的公共弦的長為26,過點(diǎn)F的直線l與C1相交于A,B兩點(diǎn),與C2相交于C,D兩點(diǎn),且AC與BD同向.

(1)求C2的方程;

(2)若|AC|=|BD|,求直線l的斜率.

解:(1)由C1方程可知F(0,1),因?yàn)镕也是橢圓C2的一個(gè)焦點(diǎn),所以a2-b2=1,

又因?yàn)镃1與C2的公共弦的長為26,C1與C2的圖象都關(guān)于y軸對稱,

所以易得C1與C2的公共點(diǎn)的坐標(biāo)為(±6,32),所以94a2+6b2=1,

又因?yàn)閍2-b2=1,所以a2=9,b2=8,所以C2的方程為y29+x28=1.

(2)如圖,設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3),D(x4,y4).

因?yàn)锳C與BD同向,且|AC|=|BD|,所以AC=BD,所以x1-x2=x3-x4,

所以(x1+x2)2-4x1x2=(x3+x4)2-4x3x4.

設(shè)直線l的斜率為k,則l方程:y=kx+1,由y=kx+1x2=4y,可得x2-4kx-4=0,

由韋達(dá)定理可得x1+x2=4k,x1x2=-4.

由y=kx+1y29+x28=1,得(9+8k2)x2+16kx-64=0,

由韋達(dá)定理可得x3+x4=-16k9+8k2,

x3x4=-649+8k2.

又因?yàn)椋▁1+x2)2-4x1x2=(x3+x4)2-4x3x4,

所以16(k2+1)=162k2(9+8k2)2+4×649+8k2,

化簡得16(k2+1)=162×9(k2+1)(9+8k2)2,

所以(9+8k2)2=16×9,解得k=±64,即直線l的斜率為±64.

點(diǎn)評:本題是一道直線與圓錐曲線的綜合題,考查求橢圓方程以及直線的斜率,涉及到韋達(dá)定理等知識,考查計(jì)算能力,注意解題方法的積累,屬于中檔題.

五、備考建議

1.圓錐曲線是高考重點(diǎn)考查的內(nèi)容,填空題主要考查圓錐曲線的方程、幾何性質(zhì)等基礎(chǔ)知識,難度不會太大;解答題主要考查直線與圓錐曲線的位置關(guān)系等綜合問題,以此來考查同學(xué)們的邏輯思維能力、運(yùn)算能力以及分析、解決問題的能力.

2.正確理解橢圓、雙曲線和拋物線的定義,明確焦點(diǎn)、焦距的概念;能根據(jù)條件求出橢圓、雙曲線和拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程;掌握橢圓、雙曲線、拋物線的幾何性質(zhì);利用橢圓、雙曲線和拋物線的幾何性質(zhì),確定橢圓、雙曲線、拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程,并解決簡單的問題,掌握直線與橢圓、雙曲線和拋物線的位置共線的判定方法.

3.注意直線與圓錐曲線的位置關(guān)系,由于該部分內(nèi)容體現(xiàn)了解析幾何的基本思想——用代數(shù)的手段研究幾何問題,對解析幾何的基本思想高度認(rèn)識,可以大大提高分析與解決問題的能力.

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