圆锥曲线解题要点
圆锥曲线解题要点
圆锥曲线是高中数学的难点和重点内容,同学们做题常常不得要领,请阅读此文,认真体会,是否对你有一定帮助。
一、定义法解题: 第一定义解题的应用:
例1、已知M(-2,0),N(2,0),|PM|-|PN|=4,则动点P的轨迹是 A.双曲线 B.双曲线左支 C.一条射线 D.双曲线右支
分析:由定义知道,可能为双曲线;很容易选D,仔细观察后,由于2a=2c;只能是一条射线。第一定义中要重视“括号”内的限制条件 故本题答案为C
x2y2
1的两焦点,过点F2的直线交椭圆于点A,B,例2、已知F1,F2是椭圆
169
若AB5,则|AF1||BF2|
A.3 B.8 C.13 D.16
分析:由定义知道,AF1+AF2=2a;再根据AB5很容易选A
x2y2x2
y21的公共焦点为F1,F2,P是两曲线1和双曲线例3、设椭圆
362
的一个公共点,则cosF1PF2的值等于 1113A. B. C. D. 4395分析:设PF1为x,PF2为y,由椭圆、双曲线的定义知道,x+y=2倍根号6;x-y=2倍根号3;再根据三角形F1PF2中的边角关系,由余弦定理和 xy、x2+y2的整体代入,可得答案为B
x2
y21的两个焦点,点P在双曲线上且满足例4、设F1,F2为双曲线4
F1PF2900,则F1PF2的面积是
C.2 D. 2
此题答案为A.1
x2y2
1上的点,F1、F2 是两个焦点,则PF1PF2的最大值例5、P是椭圆94
与最小值之差是______. 此题答案为5
A.1 B.
例6、定点F1(3,0),F2(3,0),在满足下列条件的平面上动点P的轨迹中,是椭圆的是( )
A.PF1PF24 B.PF1PF26
C.PF 1.(C); 1PF210D.PF12PF2
2
12
例7
8表示的曲线是(双曲线的左支)
第二定义解题的应用:
例1
A.
3x4y6
的离心率为
10
11
B. C.2 D.无法确定 102
分析:由定义知道,对上式稍加变型,右边是点到直线的距离公式,把10分解
1
为2与5的积,就得到点到定点的距离与此点到定直线的距离为,此题答案
2
1为B.
2
例2、若椭圆
x
2
4
y
2
3
1内有一点P
1,1,F
为右焦点,椭圆上的点M使得
│MP│+2│MF│的值最小,则点M为
33A.(
B. C.(1,) D.(1,)
2233
分析:由定义知道2│MF│即是M点到右准线的距离,此题转化为P点到右准线的距离。很容易得到答案
B.(
3
x2
例3、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
4
___(2)
二、联立方程组,相减求斜率;代入构建一元二次方程,利用△值或韦达定理解决有关问题。
例一、双曲线的中心为原点O,焦点在x轴上,两条渐近线分别为l1,l2,经过
ABOB成等差数右焦点F垂直于l1的直线分别交l1,l2于A,B两点.已知OA
列,且BF与FA同向.
(Ⅰ)求双曲线的离心率;
(Ⅱ)设AB被双曲线所截得的线段的长为4,求双曲线的方程. 解:(Ⅰ)设OAmd,ABm,OBmd 由勾股定理可得:(md)2m2(md)2 得:d
1bAB4
m,tanAOF,tanAOBtan2AOF 4aOA3
b
4,解得b1,
则离心率e 由倍角公式2
a232b
1a
2
ax2y2
(Ⅱ)过F直线方程为y(xc),与双曲线方程221联立
bab
将a
2b,c
代入,化简有
152xx21
0 24b
41x2解得b3 将数值代入,有4x2y2
1。 故所求的双曲线方程为
369
例二、如图,设抛物线方程为x2=2py(p>0),M为 直线y=-2p上任意一点,过M引抛物线的切线,切点分别为A,B.
(Ⅰ)求证:A,M,B三点的横坐标成等差数列; (Ⅱ)已知当M点的坐标为(2,-2p
)时,AB求此时抛物线的方程;
(Ⅲ)是否存在点M,使得点C关于直线AB的对称点D
2
在抛物线x2py(p>0)上,其中,点C满足OCOAOB(O为坐标原点).若存在,求出所有适合题意的点M的坐标;若不存在,请说明理由. (Ⅰ)证明:由题意
设
2
x12x2
A(x1,),B(x2,),x1<x2,M(x0,2p).
2p2p
xx2
由x2py得y,则y,
p2p
2
所以kMA
x1x
,kMB2. pp
x1
(xx0), p
x2
(xx0). p
因此直线MA的方程为y2p
直线MB的方程为y2p
x12x所以2p1(x1x0),
2pp
2x2x
2p2(x2x0). 2pp
①
②
2
x1x2
x1x2x0, 由①、②得
22
x1x2
因此 x0,即2x0x1x2.
2
所以A、M、B三点的横坐标成等差数列.
(Ⅱ)解:由(Ⅰ)知,当x0=2时, 将其代入①、②并整理得:
x124x14p20,
2
x24x24p20,
所以 x1、x2是方程x24x4p20的两根,
因此x1x24,x1x24p2,
2
x2x12
2p2px1x2x0, x2x12pp
又kAB
所以kAB
2. p
由弦长公式得
AB
又AB
所以p=1或p=2,
因此所求抛物线方程为x22y或x24y.
(Ⅲ)解:设D(x3,y3),由题意得C(x1+ x2, y1+ y2),
xxxyy2y3
), 则CD的中点坐标为Q(123,1
22
设直线AB的方程为yy1
x0
(xx1), p
x1x2y1y2
,)也在直线AB上, 22
由点Q在直线AB上,并注意到点( 代入得y3
x0
x3. p
2
若D(x3,y3)在抛物线上,则x32py32x0x3,
因此 x3=0或x3=2x0.
2
2x0
即D(0,0)或D(2x0,).
p
(1)当x0=0时,则x1x22x00,此时,点M(0,-2p)适合题意.
2
x12x2
2
x12x22p
,
2x04px0
2
x12x2
(2)当x00,对于D(0,0),此时C(2x0,),kCD
2p
又kAB
x0
,AB⊥CD, p
22
x0x12x2x12x21, 2
p4px04p
所以kABkCD
2
即x12x24p2,矛盾.
22
2x0x12x2
对于D(2x0,),因为C(2x0,),此时直线CD平行于y轴,
p2p
又kAB
x0
0, p
所以 直线AB与直线CD不垂直,与题设矛盾, 所以x00时,不存在符合题意的M点.
综上所述,仅存在一点M(0,-2p)适合题意
例三、已知抛物线C:y2x2,直线ykx2交C于A,B两点,M是线段AB的中点,过M作x轴的垂线交C于点N.
(Ⅰ)证明:抛物线C在点N处的切线与AB平行;
(Ⅱ)是否存在实数k使NANB0,若存在,求k的值;若不存在,说明理由. 20.解法一:(Ⅰ)如图,设A(x1,把ykx22x12),B(x2,2x22),代入y2x2得2x2kx20, 由韦达定理得x1x2
k
,x1x21, 2
.
kk2x1x2k
,N点的坐标为xNxM2448
k2k
设抛物线在点N处的切线l的方程为ymx,
84
mkk2
0, 将y2x代入上式得2xmx48
2
2
直线l与抛物线C相切,
mkk2
m8m22mkk2(mk)20,mk.
84
2
即l∥AB.
(Ⅱ)假设存在实数k,使NANB0,则NANB,又M是AB的中点,
|MN|
1
|AB|. 2
111
由(Ⅰ)知yM(y1y2)(kx12kx22)[k(x1x2)4]
222
k21k2
42.
224
k2k2k216
MNx轴,|MN||yMyN|2.
488|x1x2| 又|AB|
16.
k216,解得k2.
8
即存在k2,使NANB0.
2
解法二:(Ⅰ)如图,设A(x1,2x12),B(x2,2x2),把ykx2代入y2x2得
k
2x2kx20.由韦达定理得x1x2,x1x21.
2kk2x1x2k
,N点的坐标为xNxM2448
2
.y2x,y4x,
抛物线在点N处的切线l的斜率为4
k
k,l∥AB. 4
(Ⅱ)假设存在实数k,使NANB0.
kk2kk222
由(Ⅰ)知NAx1,2x1,NBx2,2x2,则
4848kk2k22k2
NANBx1x22x12x2
4488
kk2k22k2
x1x24x1x2
441616
kkkk
x1x214x1x2
4444
kk2k2x1x2x1x214x1x2k(x1x2)
4164
kkk2kk2
114(1)k
421624
k23
13k2
164
0,
3k2
10,3k20,解得k2.
416
即存在k2,使NANB0.
例四、已知中心在原点的双曲线C的一个焦点是F13,0,一条渐近线的方程是5x2y0.
(Ⅰ)求双曲线C的方程;
(Ⅱ)若以kk0为斜率的直线l与双曲线C相交于两个不同的点M,N,且
81,求k的取值范围. 2
本小题主要考查双曲线的标准方程和几何性质、直线方程、两条直线垂直、线段的定比分点等基础知识,考查曲线和方程的关系等解析几何的基本思想方法,考查推理运算能力.
线段MN的垂直平分线与两坐标轴围成的三角形的面积为
x2y2
(Ⅰ)解:设双曲线C的方程为221(a0,b0).由题设得
aba2b292
x2y2a4
1. ,解得2,所以双曲线方程为b45b5
2a
(Ⅱ)解:设直
线l的方程为ykxm(k0).点M(x1,y1),N(x2,y2)
的坐标满足方程
ykxm
组x2y2
154
x2(kxm)2
1,整理得(54k2)x28kmx4m2200.将①式代入②式,得
45
此方程有两个一等实根,于是
54k20
,且
(8km)24(54k2)(4m220)0.整理得m254k20. ③ 由根与系数的关系可知线段MN的中点坐标(x0,y0)满足
x1x24km5m
ykxm,. 00
254k254k2
5m14km
(x). 从而线段MN的垂直平分线方程为y22
54kk54kx0
此直线与x轴,y轴的交点坐标分别为(
9km9m
,0)(0,).由题设可得,
54k254k2
19km9m81(54k2)22
||||.整理得m,k0. 22254k54k2|k|
(54k2)2将上式代入③式得54k20,整理得(4k25)(4k2|k|5)0,
|k|
k0.
解得0|k|
5或|k|.
455
所以k
的取值范围是(,)((,).
44
例五、在直角坐标系xOy中,点P
到两点(0
,(0的距离之和等于4,设点P的轨迹为C,直线ykx1与C交于A,B两点. (Ⅰ)写出C的方程;
(Ⅱ)若OAOB,求k的值;
(Ⅲ)若点A在第一象限,证明:当k>0时,恒有|OA|>|OB|.
本小题主要考查平面向量,椭圆的定义、标准方程及直线与椭圆位置关系等基础知识,考查综合运用解析几何知识解决问题的能力
解:(Ⅰ)设P(x,y),由椭圆定义可知,点P的轨迹C
是以(0,(0为焦点,长半轴为2
的椭圆.它的短半轴b1,
y2
1. ·故曲线C的方程为x························································· 3分 4
2
(Ⅱ)设A(x1,y1),B(x2,y2),其坐标满足
2y2
1,x
4
ykx1.
消去y并整理得(k24)x22kx30, 故x1x2
2k3
xx. ···················································· 5分 12
k24k24
若OAOB,即x1x2y1y20.
而y1y2k2x1x2k(x1x2)1,
33k22k2
10, 于是x1x2y1y22
k4k24k24
1
化简得4k210,所以k. ······················································ 8分
2
22
22y2) (Ⅲ)OAOBx12y12(x2
22
(x12x2)4(1x121x2)
3(x1x2)(x1x2)
6k(x1x2)
.
k24
3
知x20,从而x1x20.又k0, 2
k4
因为A在第一象限,故x10.由x1x2
22
故OAOB0,
即在题设条件下,恒有OAOB. ·················································· 12分
例六、已知l1、l2是过点P(-2,0)的两条互相垂直的直线,且l1、l2与双曲线y2-x2=1各有两个交点,分别为A1、B1和A2、B2 (I)求l1的斜率k1的取值范围;
(II)若|A1B1|=|A2B2|,求l1、l2的方程
解:(I)依题设,l1、l2的斜率都存在,因为l1过点P(-2,0)且与双曲线有两个交点,故方程组
yk1(x2)(k10)
y2x21
(1)
(1分)
有两个不同的解.在方程组①中消去y,整理得
222(k11)x222k1x2k110
(2)
若k21-1=0,则方程组①只有一个解,即l1与双曲线只有一个交点,与题设矛盾,故k21-1≠0即|k1|≠1方程②的判别式为
22222
1(22k1)4(k11)(2k11)4(3k11)
设的斜率为k2,因为l2过点P(-2,0)且与双曲线有两个交点,故方程组
yk2(x2)(k20)
y2x21
(3)
有两个不同的解.在方程组③中消去y,整理得
222
(k221)x22k2x2k2102同理有k2210,24(3k21)
(4)
又因为l1⊥l2,所以有k1·k2=-1. 4分 于是,l1、l2与双曲线各有两个交点,等价于
23k1102
3k210
k1k21|k1|1
解得
3k1(6分)3|k1|1
k1(3,1)(1,
33
)(,1)(1,)(7分)333
(Ⅱ)设A1(x1y1),B1(x2y2)1.由方程②知
22
22k12k11
x1x2,xx,1222
k11k11
∴│A1B1│2=(x1-x2)2+(y1-y2)2
2
(1k1)(x1x2)222
(1k1)(3k11)4(5)2
(k11)2
(9分)
2
22
(1k1)(3k1)
|A2B2|42
2(1k)1同理,由方程④可求得,|A2B2|,整理得⑥
由|A1B1|=5|A2B2|,得|A1B1|2=5|A2B2|2
将⑤、⑥代入上式得
2222
4(1k1)(3k11)4(1k1)(3k1)
5222
(k11)2(1k1)
解得k12
2
(x2)22
取k12时,l1:y2(x2),l2:y(x2)(12分)
2 取k12时,l1:y2(x2),l2:y
三、充分利用平面几何知识、三角形知识,简化解题过程。
x2y2xy
112416128例一、已知椭圆,直线l:,P是l上一点,射线OP交椭圆于点R,
又点Q在OP上且满足│OQ│·│OP│=│OR│2.当点P在l上移动时,求点Q的轨迹方程,并说明轨迹是什么曲线.
解:由题设知点Q不在原点.设P,R,Q的坐标分别为(xp,yp),(xR,yR),(x,y),其中x,y不同时为零.
设OP与x轴正方向的夹角为α,则有 xp=│OP│cosα,yp=│OP│sinα; xR=│OR│cosα,yR=│OR│sinα; x=│OQ│cosα,y=│OQ│sinα; 由上式及题设条件|OQ|·|OP|=|OR|2,得
|OP|xx(1)p|OQ||OP|ypy(2)|OQ|
2|OP|2xx(3)R|OQ||OP|2y2y(4)R|OQ|
由点P在直线l上,点R在椭圆上,得方程组
将①,②,③,④代入⑤,⑥,整理得点Q的轨迹方程为
(x1)2(y1)2
1(其中x、y不同时为零) 5523
xpyp112822xyRR12416
(5)(6)
与x轴平行的椭圆、去掉坐标原点.
x2y2
例二、设椭圆C:221(ab
0)过点M
,且着焦点为F1( ab
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)当过点P(4,1)的动直线l与椭圆C相交与两不同点A,B时,在线段AB上
取点Q,满足APQBAQPB,证明:点Q总在某定直线上
解 (1)由题意:
c22
x2y22122
1 221 ,解得a4,b2,所求椭圆方程为
ab42222cab
(2)方法一
设点Q、A、B的坐标分别为(x,y),(x1,y1),(x2,y2)。
APAQ
由题设知AP,PB,AQ,QB均不为零,记,则0且1
PBQB
又A,P,B,Q四点共线,从而APPB,AQQB
x1x2yy2
, 11 11xx2yy2
x1, y1
11
从而
于是 4
x122x22y122y22
4x,(1) y,(2)
1212
又点A、B在椭圆C上,即
22
x122y124,(3) x22y24,(4)
(1)+(2)×2并结合(3),(4)得4s2y4
即点Q(x,y)总在定直线2xy20上 方法二
设点Q(x,y),A(x1,y1),B(x2,y2),由题设,PA,PB,AQ,QB均不为零。
PAPB且
AQQB
又 P,A,Q,B四点共线,可设PAAQ,PBBQ(0,1),于是
4x1y
,y1 (1) 114x1y
,y2 x2 (2) 11
x1
由于A(x1,y1),B(x2,y2)在椭圆C上,将(1),(2)分别代入C的方程
x22y24,
整理得
(x22y24)24(2xy2)140 (3) (x22y24)24(2xy2)140 (4)
xy2) 0(4)-(3) 得 8(2∵0,∴2xy20
即点Q(x,y)总在定直线2xy20上
附圆锥曲线部分填空选择题:
一. 选择题:
x2y2
1.(福建卷11)又曲线221(a>0,b>0)的两个焦点为F1、F2,若P
ab
为其上一点,且|PF1|=2|PF2|,则双曲线离心率的取值范围为B
A.(1,3)
B.1,3
C.(3,+)
D.3,
2.(海南卷11)已知点P在抛物线y2 = 4x上,那么点P到点Q(2,-1)的距
离与点P到抛物线焦点距离之和取得最小值时,点P的坐标为( A ) A. (
1
,-1) 4
B. (
1
,1) 4
C. (1,2) D. (1,-2)
3.(湖北卷10)如图所示,“嫦娥一号”探月卫星沿地月转移轨道飞向月球,在月球附近一点P轨进入以月球球心F为一个焦点的椭圆轨道Ⅰ绕月飞行,之后卫星在P点第二次变轨进入仍以F为一个焦点的椭圆轨道Ⅱ绕月飞行,最终卫星在P点第三次变轨进入以F为圆心的圆形轨道Ⅲ绕月飞行,若用2c1和2c2分别表示椭轨道Ⅰ和Ⅱ的焦距,用2a1和2a2分别表示椭圆轨道Ⅰ和Ⅱ的长轴的长,给出下列式子: ①a1c1a2c2; ②a1c1a2c2; ③c1a2a1c2; ④其中正确式子的序号是B
A. ①③ B. ②③ C. ①④ D. ②④
3ax2y2
4.(湖南卷8)若双曲线221(a>0,b>0)上横坐标为的点到右焦点
2ab
c1c
<2. a1a2
的距离大于它到左准线的距离,则双曲线离心率的取值范围是( B )
A.(1,2)
B.(2,+) C.(1,5) D. (5,+)
A
B
5.(江西卷7)已知F1、F2是椭圆的两个焦点,满足MF1MF20的点M总在椭圆内部,则椭圆离心率的取值范围是C
1 D
. A.(0,1) B.(0,] C
.2CD
6.(辽宁卷10)已知点P是抛物线y22x上的一个动点,则点P到点(0,2)的距离与P到该抛物线准线的距离之和的最小值为( A ) A
.
2
B.3 C
D.
9
2
x2y2
7.(全国二9)设a1,则双曲线2( B ) 1的离心率e的取值范围是
a(a1)2A
.2)
B
.
C.(2,5)
D
.(2
5
,焦点在X轴上且长轴长为26.若曲线13
C2上的点到椭圆C1的两个焦点的距离的差的绝对值等于8,则曲线C2的标准方程为A
8.(山东卷(10)设椭圆C1的离心率为
x2y2x2y2
(A)221 (B)221
13543x2y2x2y2
(C)221 (D)221
131234x2y2
9.(陕西卷8)双曲线221(a0,b0)的左、右焦点分别是F1,F2,
ab
过F1作倾斜角为30的直线交双曲线右支于M点,若MF2垂直于x轴,则双曲线的离心率为( B ) A
B
C
D
10.(四川卷12)已知抛物线C:y28x的焦点为F,准线与x轴的交点为K,点A在C
上且AK,则AFK的面积为( B )
(A)4 (B)8 (C)16 (D)32
x2y2
11.(天津卷(7)设椭圆221(m0,n0)的右焦点与抛物线y28x
mn
的焦点相同,离心率为
1
,则此椭圆的方程为B 2
x2y2x2y2x2y2x2y2
1 (D)1 1 (B)1 (C)(A)
[**************]2x2y2
12.(浙江卷7)若双曲线221的两个焦点到一条准线的距离之比为3:
ab
2,则双曲线的离心率是D
(A)3 (B)5 (C) (D) 13.(浙江卷10)如图,AB是平面a的斜线段,A为斜足,若点P在平面a内运
动,使得△ABP的面积为定值,则动点P的轨迹是B
(A)圆 (B)椭圆 (C)一条直线 (D)两条平行直线
x2y2
14.(重庆卷(8)已知双曲线221(a>0,b>0)的一条渐近线为y=kx(k>
ab
0),离心率e
,则双曲线方程为C
x2y2
(A)2-2=1
a4ax2y2
(C)221
4bb
x2y2
(B)221
a5a
x2y2
(D)221
5bb
二. 填空题:
x2y2
1的右顶点为A,右焦点为F。过点F平行双1.(海南卷14)过双曲线
916
曲线的一条渐近线的直线与双曲线交于点B,则△AFB的面积为_______
32 15
x2y2
2.(湖南卷12)已知椭圆221(a>b>0)的右焦点为F,右准线为l,离心
ab
率e
1则直线FM的斜率等于 . 过顶点A(0,b)作AMl,垂足为M,
2x2y2
3.(江苏卷12)在平面直角坐标系中,椭圆221( ab0)的焦距为2,
ab
a2
以O为圆心,a为半径的圆,过点,0作圆的两切线互相垂直,则离心率
c
e
.
2
4.(江西卷15)过抛物线x22py(p0)的焦点F作倾角为30的直线,与抛物线分别交于A、B两点(A在y轴左侧),则
AF
1
.
3FB
5.(全国一14)已知抛物线yax21的焦点是坐标原点,则以抛物线与两坐标
轴的三个交点为顶点的三角形面积为 .2 6.(全国一15)在△ABC中,ABBC,cosB
7
.若以A,B为焦点的椭18
3
圆经过点C,则该椭圆的离心率e .
8
7.(全国二15)已知F是抛物线C:y24x的焦点,过F且斜率为1的直线交C于A,B两点.设FAFB,则FA与FB的比值等于
.3x2y2
1的两个焦点,过F1的直线交椭圆8.(浙江卷12)已知F1、F2为椭圆
259
于A、B两点若F2AF2B12,则AB=______________。8