解圆锥曲线问题常用方法+椭圆与双曲线的经典
结论+椭圆与双曲线的对偶性质总结
解圆锥曲线问题常用以下方法:
1、定义法
(1)椭圆有两种定义。第一定义中,r1+r2=2a。第二定义中,r1=ed1 r2=ed2。
(2)双曲线有两种定义。第一定义中,r1r22a,当r1>r2时,注意r2的最小值为c-a:第二定义中,r1=ed1,r2=ed2,尤其应注意第二定义的应用,常常将 半径与“点到准线距离”互相转化。
(3)抛物线只有一种定义,而此定义的作用较椭圆、双曲线更大,很多抛物线问题用定义解决更直接简明。
2、韦达定理法
因直线的方程是一次的,圆锥曲线的方程是二次的,故直线与圆锥曲线的问题常转化为方程组关系问题,最终转化为一元二次方程问题,故用韦达定理及判别式是解决圆锥曲线问题的重点方法之一,尤其是弦中点问题,弦长问题,可用韦达定理直接解决,但应注意不要忽视判别式的作用。
3、解析几何的运算中,常设一些量而并不解解出这些量,利用这些量过渡使问题得以解决,这种方法称为“设而不求法”。设而不求法对于直线与圆锥曲线相交而产生的弦中点问题,常用“点差法”,即设弦的两个端点A(x1,y1),B(x2,y2),弦AB中点为M(x0,y0),将点A、B坐标代入圆锥曲线方程,作差后,产生弦中点与弦斜率的关系,这是一种常见的“设而不求”法,具体有:
xy0x2y2k0。 (1)221(ab0)与直线相交于A、B,设弦AB中点为M(x0,y0),则有0a2b2abxy0x2y2k0 (2)221(a0,b0)与直线l相交于A、B,设弦AB中点为M(x0,y0)则有0a2b2ab
1
(3)y2=2px(p>0)与直线l相交于A、B设弦AB中点为M(x0,y0),则有2y0k=2p,即y0k=p.
【典型例题】
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,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,最小。
解:(1)(2,2)
连PF,当A、P、F三点共线时,APPHAPPF最小,此时AF的方程为yy=22(x-1),代入y2=4x得P(2,22),(注:另一交点为(
(2)(
HPFAQB当A、距离和420(x1) 即 311,2),它为直线AF与抛物线的另一交点,舍去) 21,1) 4过Q作QR⊥l交于R,当B、Q、R三点共线时,BQQFBQQR最小,此时Q点的纵坐标为1,代入y2=4x得x=
11,∴Q(,1) 44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=
F0′yAFPHx虑问1, 2 2
∴PF1PH,即2PFPH 2∴PA2PFPAPH
a2xA413 当A、P、H三点共线时,其和最小,最小值为c
例3、动圆M与圆C1:(x+1)2+y2=36内切,与圆C2:(x-1)2+y2=4外切,求圆心M的轨迹方程。 分析:作图时,要注意相切时的“图形特征”:两个圆心与切点这三点(如图中的A、M、C共线,B、D、M共线)。列式的主要途径是动圆的等于半径”(如图中的MCMD)。
解:如图,MCMD,
∴ACMAMBDB即6MAMB2 ∴MAMB8 (*)
yMDC5x共线“半径A0Bx2y21 ∴点M的轨迹为椭圆,2a=8,a=4,c=1,b=15轨迹方程为16152
点评:得到方程(*)后,应直接利用椭圆的定义写出方程,而无需再用距离公式列式求解,即列出(x1)2y2(x1)2y24,再移项,平方,„相当于将椭圆标准方程推导了一遍,较繁琐! 例4、△ABC中,B(-5,0),C(5,0),且sinC-sinB=
3sinA,求点A的轨迹方程。 5分析:由于sinA、sinB、sinC的关系为一次齐次式,两边乘以2R(R为外接圆半径),可转化为边长的关系。 解:sinC-sinB=
33sinA 2RsinC-2RsinB=·2RsinA 553BC 5∴ABAC即ABAC6 (*)
∴点A的轨迹为双曲线的右支(去掉顶点) ∵2a=6,2c=10 ∴a=3, c=5, b=4
x2y21 (x>3) 所求轨迹方程为
916点评:要注意利用定义直接解题,这里由(*)式直接用定义说明了轨迹(双曲线右支)
例5、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。 分析:(1)可直接利用抛物线设点,如设A(x1,x12),B(x2,X22),又设AB中点为M(x0y0)用弦长公式及中点
3
公式得出y0关于x0的函数表达式,再用函数思想求出最短距离。
(2)M到x轴的距离是一种“点线距离”,可先考虑M到准线的距离,想到用定义法。 解法一:设A(x1,x12),B(x2,x22),AB中点M(x0,y0)
22(x1x2)2(x12x2)9① 则xx2x ② 120③ 22x1x22y0由①得(x1-x2)2[1+(x1+x2)2]=9
即[(x1+x2)2-4x1x2]·[1+(x1+x2)2]=9 ④ 由②、③得2x1x2=(2x0)2-2y0=4x02-2y0 代入④得 [(2x0)2-(8x02-4y0)]·[1+(2x0)2]=9
∴4y04x029, 214x024y04x0992(4x1)1 0224x04x015 4 ≥2915, y0当4x02+1=3 即 x05225时,(y0)min此时M(,)
4224法二:如图,2MM2AA2BB2AFBFAB3
∴MM2313, 即MM1, 242AA1A2yMB5∴MM1, 当AB经过焦点F时取得最小值。 45∴M到x轴的最短距离为 40M1M2B1B2x点评:解法一是列出方程组,利用整体消元思想消x1,x2,从而形成y0关于x0的函数,这是一种“设而不
4 求”的方法。而解法二充分利用了抛物线的定义,巧妙地将中点M到x轴的距离转化为它到准线的距离,再利用梯形的中位线,转化为A、B到准线的距离和,结合定义与三角形中两边之和大于第三边(当三角形“压扁”时,两边之和等于第三边)的属性,简捷地求解出结果的,但此解法中有缺点,即没有验证AB是否能经过焦点F,而且点M的坐标也不能直接得出。
x2y21(2m5)过其左焦点且斜率为1的直线与椭圆及准线从左到右依次变于A、例6、已知椭圆
mm1B、C、D、设f(m)=ABCD,(1)求f(m),(2)求f(m)的最值。
分析:此题初看很复杂,对f(m)的结构不知如何运算,因A、B来源于“不同系统”,A在准线上,B在椭圆上,同样C在椭圆上,D在准线上,可见直接求解较繁,将这些线段“投影”到x轴上,立即可得防 f(m)(xBxA)2(xDxC)22(xBxA)(xDXC) 2(xBxC)(xAxD) 2(xBXC)
AByCF10F2Dx此时问题已明朗化,只需用韦达定理即可。
x2y21中,a2=m,b2=m-1,c2=1,左焦点F1(-1,0) 解:(1)椭圆
mm1则BC:y=x+1,代入椭圆方程即(m-1)x2+my2-m(m-1)=0 得(m-1)x2+m(x+1)2-m2+m=0 ∴(2m-1)x2+2mx+2m-m2=0
设B(x1,y1),C(x2,y2),则x1+x2=-
2m(2m5)
2m1f(m)ABCD2(xBxA)(xDxC)2m
2(x1x2)(xAxC)2x1x222m1(2)f(m)22m1112(1)
2m12m1 5
∴当m=5时,f(m)min102 942 3 当m=2时,f(m)max点评:此题因最终需求xBxC,而BC斜率已知为1,故可也用“点差法”设BC中点为M(x0,y0),通过将B、C坐标代入作差,得
x0yxx1m0k0,将y0=x0+1,k=1代入得000,∴x0,可见mm1mm12m1xBxC2m
2m1当然,解本题的关键在于对f(m)ABCD的认识,通过线段在x轴的“投影”发现f(m)xBxC是解此题的要点。
【同步练习】
x2y21、已知:F1,F2是双曲线221的左、右焦点,过F1作直线交双曲线左支于点A、B,若ABm,
ab△ABF2的周长为( )
A、4a B、4a+m C、4a+2m D、4a-m
2、若点P到点F(4,0)的距离比它到直线x+5=0的距离小1,则P点的轨迹方程是 ( )
A、y2=-16x B、y2=-32x C、y2=16x D、y2=32x
3、已知△ABC的三边AB、BC、AC的长依次成等差数列,且ABAC,点B、C的坐标分别为(-1,0),(1,0),则顶点A的轨迹方程是( )
x2y2x2y21(x0) 1 B、A、
4343x2y2x2y21(x0) D、1(x0且y0) C、43434、过原点的椭圆的一个焦点为F(1,0),其长轴长为4,则椭圆中心的轨迹方程是 ( ) A、(x)yC、x(y)21222919(x1) B、(x)2y2(x1) 424919(x1) D、x2(y)2(x1) 4246
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x2y21上一点M的横坐标为4,则点M到左焦点的距离是 5、已知双曲线
9166、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 7、已知抛物线y2=2x的弦AB所在直线过定点p(-2,0),则弦AB中点的轨迹方程是
8、过双曲线x2-y2=4的焦点且平行于虚轴的弦长为
9、直线y=kx+1与双曲线x2-y2=1的交点个数只有一个,则k= x2y21上的动点,F1,F2是椭圆的两个焦点,求sin∠F1PF2的最大值。 10、设点P是椭圆
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11、已知椭圆的中心在原点,焦点在x轴上,左焦点到坐标原点、右焦点、右准线的距离依次成等差数列,若直线l与此椭圆相交于A、B两点,且AB中点M为(-2,1),AB43,求直线l的方程和椭圆方程。
x2y212、已知直线l和双曲线221(a0,b0)及其渐近线的交点从左到右依次为A、B、C、D。求证:
abABCD。
【参考答案】
1、C
AF2AF12a,BF2BF12a,
∴AF2BF2AB4a,AF2BF2AB4a2m,选C 2、C
点P到F与到x+4=0等距离,P点轨迹为抛物线 p=8开口向右,则方程为y2=16x,选C 3、D
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∵ABAC22,且ABAC
∵点A的轨迹为椭圆在y轴右方的部分、又A、B、C三点不共线,即y≠0,故选D。 4、A
22设中心为(x,y),则另一焦点为(2x-1,2y),则原点到两焦点距离和为4得1(2x1)(2y)4,∴
19(x)2y2