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高中理科数学解题方法高要求篇(圆锥曲线)
2016-02-21 | 阅:  转:  |  分享 
  
椭圆与双曲线的对偶性质

椭圆

点P处的切线PT平分△PF1F2在点P处的外角.

PT平分△PF1F2在点P处的外角,则焦点在直线PT上的射影H点的轨迹是以长轴为直径的圆,除去长轴的两个端点.

以焦点弦PQ为直径的圆必与对应准线相离.

以焦点半径PF1为直径的圆必与以长轴为直径的圆内切.

若在椭圆上,则过的椭圆的切线方程是.

若在椭圆外,则过Po作椭圆的两条切线切点为P1、P2,则切点弦P1P2的直线方程是.

椭圆(a>b>0)的左右焦点分别为F1,F2,点P为椭圆上任意一点,则椭圆的焦点角形的面积为.

椭圆(a>b>0)的焦半径公式:

,(,).

设过椭圆焦点F作直线与椭圆相交P、Q两点,A为椭圆长轴上一个顶点,连结AP和AQ分别交相应于焦点F的椭圆准线于M、N两点,则MF⊥NF.

过椭圆一个焦点F的直线与椭圆交于两点P、Q,A1、A2为椭圆长轴上的顶点,A1P和A2Q交于点M,A2P和A1Q交于点N,则MF⊥NF.

AB是椭圆的不平行于对称轴的弦,M为AB的中点,则,

即。

若在椭圆内,则被Po所平分的中点弦的方程是.

若在椭圆内,则过Po的弦中点的轨迹方程是.

双曲线

点P处的切线PT平分△PF1F2在点P处的内角.

PT平分△PF1F2在点P处的内角,则焦点在直线PT上的射影H点的轨迹是以长轴为直径的圆,除去长轴的两个端点.

以焦点弦PQ为直径的圆必与对应准线相交.

以焦点半径PF1为直径的圆必与以实轴为直径的圆相切.(内切:P在右支;外切:P在左支)

若在双曲线(a>0,b>0)上,则过的双曲线的切线方程是.

若在双曲线(a>0,b>0)外,则过Po作双曲线的两条切线切点为P1、P2,则切点弦P1P2的直线方程是.

双曲线(a>0,b>o)的左右焦点分别为F1,F2,点P为双曲线上任意一点,则双曲线的焦点角形的面积为.

双曲线(a>0,b>o)的焦半径公式:(,

当在右支上时,,.

当在左支上时,,

设过双曲线焦点F作直线与双曲线相交P、Q两点,A为双曲线长轴上一个顶点,连结AP和AQ分别交相应于焦点F的双曲线准线于M、N两点,则MF⊥NF.

过双曲线一个焦点F的直线与双曲线交于两点P、Q,A1、A2为双曲线实轴上的顶点,A1P和A2Q交于点M,A2P和A1Q交于点N,则MF⊥NF.

AB是双曲线(a>0,b>0)的不平行于对称轴的弦,M为AB的中点,则,即。

若在双曲线(a>0,b>0)内,则被Po所平分的中点弦的方程是.

若在双曲线(a>0,b>0)内,则过Po的弦中点的轨迹方程是.

椭圆与双曲线的对偶性质--(会推导的经典结论)



椭圆

椭圆(a>b>o)的两个顶点为,,与y轴平行的直线交椭圆于P1、P2时A1P1与A2P2交点的轨迹方程是.

过椭圆(a>0,b>0)上任一点任意作两条倾斜角互补的直线交椭圆于B,C两点,则直线BC有定向且(常数).

若P为椭圆(a>b>0)上异于长轴端点的任一点,F1,F2是焦点,,,则.

设椭圆(a>b>0)的两个焦点为F1、F2,P(异于长轴端点)为椭圆上任意一点,在△PF1F2中,记,,,则有.

若椭圆(a>b>0)的左、右焦点分别为F1、F2,左准线为L,则当0<e≤时,可在椭圆上求一点P,使得PF1是P到对应准线距离d与PF2的比例中项.

P为椭圆(a>b>0)上任一点,F1,F2为二焦点,A为椭圆内一定点,则,当且仅当三点共线时,等号成立.

椭圆与直线有公共点的充要条件是.

已知椭圆(a>b>0),O为坐标原点,P、Q为椭圆上两动点,且.(1);(2)|OP|2+|OQ|2的最大值为;(3)的最小值是.

过椭圆(a>b>0)的右焦点F作直线交该椭圆右支于M,N两点,弦MN的垂直平分线交x轴于P,则.

已知椭圆(a>b>0) ,A、B、是椭圆上的两点,线段AB的垂直平分线与x轴相交于点,则.

设P点是椭圆(a>b>0)上异于长轴端点的任一点,F1、F2为其焦点记,则(1).(2).

设A、B是椭圆(a>b>0)的长轴两端点,P是椭圆上的一点,,,,c、e分别是椭圆的半焦距离心率,则有(1).(2).(3).

已知椭圆(a>b>0)的右准线与x轴相交于点,过椭圆右焦点的直线与椭圆相交于A、B两点,点在右准线上,且轴,则直线AC经过线段EF的中点.

过椭圆焦半径的端点作椭圆的切线,与以长轴为直径的圆相交,则相应交点与相应焦点的连线必与切线垂直.

过椭圆焦半径的端点作椭圆的切线交相应准线于一点,则该点与焦点的连线必与焦半径互相垂直.

椭圆焦三角形中,内点到一焦点的距离与以该焦点为端点的焦半径之比为常数e(离心率).

(注:在椭圆焦三角形中,非焦顶点的内、外角平分线与长轴交点分别称为内、外点.)

椭圆焦三角形中,内心将内点与非焦顶点连线段分成定比e.

椭圆焦三角形中,半焦距必为内、外点到椭圆中心的比例中项.



椭圆与双曲线的对偶性质--(会推导的经典结论)

双曲线

双曲线(a>0,b>0)的两个顶点为,,与y轴平行的直线交双曲线于P1、P2时A1P1与A2P2交点的轨迹方程是.

过双曲线(a>0,b>o)上任一点任意作两条倾斜角互补的直线交双曲线于B,C两点,则直线BC有定向且(常数).

若P为双曲线(a>0,b>0)右(或左)支上除顶点外的任一点,F1,F2是焦点,,,则(或).

设双曲线(a>0,b>0)的两个焦点为F1、F2,P(异于长轴端点)为双曲线上任意一点,在△PF1F2中,记,,,则有.

若双曲线(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1、F2,左准线为L,则当1<e≤时,可在双曲线上求一点P,使得PF1是P到对应准线距离d与PF2的比例中项.

P为双曲线(a>0,b>0)上任一点,F1,F2为二焦点,A为双曲线内一定点,则,当且仅当三点共线且和在y轴同侧时,等号成立.

双曲线(a>0,b>0)与直线有公共点的充要条件是.

已知双曲线(b>a>0),O为坐标原点,P、Q为双曲线上两动点,且.

(1);(2)|OP|2+|OQ|2的最小值为;(3)的最小值是.

过双曲线(a>0,b>0)的右焦点F作直线交该双曲线的右支于M,N两点,弦MN的垂直平分线交x轴于P,则.

已知双曲线(a>0,b>0),A、B是双曲线上的两点,线段AB的垂直平分线与x轴相交于点,则或.

设P点是双曲线(a>0,b>0)上异于实轴端点的任一点,F1、F2为其焦点记,则(1).(2).

设A、B是双曲线(a>0,b>0)的长轴两端点,P是双曲线上的一点,,,,c、e分别是双曲线的半焦距离心率,则有(1).

(2).(3).

已知双曲线(a>0,b>0)的右准线与x轴相交于点,过双曲线右焦点的直线与双曲线相交于A、B两点,点在右准线上,且轴,则直线AC经过线段EF的中点.

过双曲线焦半径的端点作双曲线的切线,与以长轴为直径的圆相交,则相应交点与相应焦点的连线必与切线垂直.

过双曲线焦半径的端点作双曲线的切线交相应准线于一点,则该点与焦点的连线必与焦半径互相垂直.

双曲线焦三角形中,外点到一焦点的距离与以该焦点为端点的焦半径之比为常数e(离心率).

(注:在双曲线焦三角形中,非焦顶点的内、外角平分线与长轴交点分别称为内、外点).

双曲线焦三角形中,其焦点所对的旁心将外点与非焦顶点连线段分成定比e.

双曲线焦三角形中,半焦距必为内、外点到双曲线中心的比例中项.

圆锥曲线问题解题方法



圆锥曲线中的知识综合性较强,因而解题时就需要运用多种基础知识、采用多种数学手段来处理问题。熟记各种定义、基本公式、法则固然重要,但要做到迅速、准确解题,还须掌握一些方法和技巧。

一.紧扣定义,灵活解题

灵活运用定义,方法往往直接又明了。

例1.已知点A(3,2),F(2,0),双曲线,P为双曲线上一点。

求的最小值。

解析:如图所示,



双曲线离心率为2,F为右焦点,由第二定律知即点P到准线距离。





二.引入参数,简捷明快

参数的引入,尤如化学中的催化剂,能简化和加快问题的解决。

例2.求共焦点F、共准线的椭圆短轴端点的轨迹方程。

解:取如图所示的坐标系,设点F到准线的距离为p(定值),椭圆中心坐标为M(t,0)(t为参数)



,而



再设椭圆短轴端点坐标为P(x,y),则



消去t,得轨迹方程



三.数形结合,直观显示

将“数”与“形”两者结合起来,充分发挥“数”的严密性和“形”的直观性,以数促形,用形助数,结合使用,能使复杂问题简单化,抽象问题形象化。熟练的使用它,常能巧妙地解决许多貌似困难和麻烦的问题。

例3.已知,且满足方程,又,求m范围。

解析:的几何意义为,曲线上的点与点(-3,-3)连线的斜率,如图所示









四.应用平几,一目了然

用代数研究几何问题是解析几何的本质特征,因此,很多“解几”题中的一些图形性质就和“平几”知识相关联,要抓住关键,适时引用,问题就会迎刃而解。

例4.已知圆和直线的交点为P、Q,则的值为________。

解:





五.应用平面向量,简化解题

向量的坐标形式与解析几何有机融为一体,因此,平面向量成为解决解析几何知识的有力工具。

例5.已知椭圆:,直线:,P是上一点,射线OP交椭圆于一点R,点Q在OP上且满足,当点P在上移动时,求点Q的轨迹方程。



分析:考生见到此题基本上用的都是解析几何法,给解题带来了很大的难度,而如果用向量共线的条件便可简便地解出。

解:如图,共线,设,,,则,









点R在椭圆上,P点在直线上





化简整理得点Q的轨迹方程为:

(直线上方部分)



六.应用曲线系,事半功倍

利用曲线系解题,往往简捷明快,收到事半功倍之效。所以灵活运用曲线系是解析几何中重要的解题方法和技巧之一。

例6.求经过两圆和的交点,且圆心在直线上的圆的方程。

解:设所求圆的方程为:





则圆心为,在直线上

解得

故所求的方程为



七.巧用点差,简捷易行

在圆锥曲线中求线段中点轨迹方程,往往采用点差法,此法比其它方法更简捷一些。

例7.过点A(2,1)的直线与双曲线相交于两点P1、P2,求线段P1P2中点的轨迹方程。

解:设,,则



<2>-<1>得





设P1P2的中点为,则



又,而P1、A、M、P2共线

,即

中点M的轨迹方程是

解析几何题怎么解

高考解析几何试题一般共有4题(2个选择题,1个填空题,1个解答题),共计30分左右,考查的知识点约为20个左右.其命题一般紧扣课本,突出重点,全面考查.选择题和填空题考查直线,圆,圆锥曲线,参数方程和极坐标系中的基础知识.解答题重点考查圆锥曲线中的重要知识点,通过知识的重组与链接,使知识形成网络,着重考查直线与圆锥曲线的位置关系,求解有时还要用到平几的基本知识,这点值得考生在复课时强化.



例1已知点T是半圆O的直径AB上一点,AB=2、OT=t(0
(1)写出直线的方程;(2)计算出点P、Q的坐标;

(3)证明:由点P发出的光线,经AB反射后,反射光线通过点Q.

讲解:通过读图,看出点的坐标.

(1)显然,于是直线

的方程为;

(2)由方程组解出、;

(3),.

由直线PT的斜率和直线QT的斜率互为相反数知,由点P发出的光线经点T反射,反射光线通过点Q.

需要注意的是,Q点的坐标本质上是三角中的万能公式,有趣吗?

例2已知直线l与椭圆有且仅有一个交点Q,且与x轴、y轴分别交于R、S,求以线段SR为对角线的矩形ORPS的一个顶点P的轨迹方程.

讲解:从直线所处的位置,设出直线的方程,

由已知,直线l不过椭圆的四个顶点,所以设直线l的方程为

代入椭圆方程得

化简后,得关于的一元二次方程

于是其判别式

由已知,得△=0.即①

在直线方程中,分别令y=0,x=0,求得

令顶点P的坐标为(x,y),由已知,得

代入①式并整理,得,即为所求顶点P的轨迹方程.

方程形似椭圆的标准方程,你能画出它的图形吗?

例3已知双曲线的离心率,过的直线到原点的距离是

(1)求双曲线的方程;

(2)已知直线交双曲线于不同的点C,D且C,D都在以B为圆心的圆上,求k的值.

讲解:∵(1)原点到直线AB:的距离.

故所求双曲线方程为

(2)把中消去y,整理得.

设的中点是,则





故所求k=±.为了求出的值,需要通过消元,想法设法建构的方程.

例4已知椭圆C的中心在原点,焦点F1、F2在x轴上,点P为椭圆上的一个动点,且∠F1PF2的最大值为90°,直线l过左焦点F1与椭圆交于A、B两点,△ABF2的面积最大值为12.

(1)求椭圆C的离心率;(2)求椭圆C的方程.

讲解:(1)设,对由余弦定理,得



解出

(2)考虑直线的斜率的存在性,可分两种情况:

i)当k存在时,设l的方程为………………①

椭圆方程为由得.

于是椭圆方程可转化为………………②

将①代入②,消去得,

整理为的一元二次方程,得.

则x1、x2是上述方程的两根.且,,

AB边上的高





ii)当k不存在时,把直线代入椭圆方程得

由①②知S的最大值为由题意得=12所以

故当△ABF2面积最大时椭圆的方程为:

下面给出本题的另一解法,请读者比较二者的优劣:

设过左焦点的直线方程为:…………①

(这样设直线方程的好处是什么?还请读者进一步反思反思.)

椭圆的方程为:

由得:于是椭圆方程可化为:……②

把①代入②并整理得:

于是是上述方程的两根.

,

AB边上的高,

从而

当且仅当m=0取等号,即

由题意知,于是.

故当△ABF2面积最大时椭圆的方程为:

例5已知直线与椭圆相交于A、B两点,且线段AB的中点在直线上.(1)求此椭圆的离心率;

(2)若椭圆的右焦点关于直线的对称点的在圆上,求此椭圆的方程.

讲解:(1)设A、B两点的坐标分别为得

,

根据韦达定理,得

∴线段AB的中点坐标为().

由已知得,故椭圆的离心率为.

(2)由(1)知从而椭圆的右焦点坐标为设关于直线的对称点为解得

由已知得,故所求的椭圆方程为.

例6已知⊙M:轴上的动点,QA,QB分别切⊙M于A,B两点,

(1)如果,求直线MQ的方程;(2)求动弦AB的中点P的轨迹方程.

讲解:(1)由,可得

由射影定理,得在Rt△MOQ中,

,故,

所以直线AB方程是

(2)连接MB,MQ,设由点M,P,Q在一直线上,得

由射影定理得即

把()及()消去a,并注意到,可得

适时应用平面几何知识,这是快速解答本题的要害所在,还请读者反思其中的奥妙.

例7如图,在Rt△ABC中,∠CBA=90°,AB=2,AC=。DO⊥AB于O点,OA=OB,DO=2,曲线E过C点,动点P在E上运动,且保持|PA|+|PB|的值不变.

(1)建立适当的坐标系,求曲线E的方程;

(2)过D点的直线L与曲线E相交于不同的两点M、N且M在D、N之间,设,试确定实数的取值范围.

讲解:(1)建立平面直角坐标系,如图所示∵|PA|+|PB|=|CA|+|CB|y=∴动点P的轨迹是椭圆∵∴曲线E的方程是.

(2)设直线L的方程为,代入曲线E的方程,得设M1(,则



i)L与y轴重合时,

ii)L与y轴不重合时,由①得又∵,

∵或∴0<<1,

∴∵

而∴∴∴,

,∴的取值范围是.

值得读者注意的是,直线L与y轴重合的情况易于遗漏,应当引起警惕.

例8直线过抛物线的焦点,且与抛物线相交于A两点.

(1)求证:;(2)求证:对于抛物线的任意给定的一条弦CD,直线l不是CD的垂直平分线.

讲解:(1)易求得抛物线的焦点.若l⊥x轴,则l的方程为.若l不垂直于x轴,可设,代入抛物线方程整理得.综上可知.

(2)设,则CD的垂直平分线的方程为

假设过F,则整理得

,.这时的方程为y=0,从而与抛物线只相交于原点.而l与抛物线有两个不同的交点,因此与l不重合,l不是CD的垂直平分线.

此题是课本题的深化,你能够找到它的原形吗?知识在记忆中积累,能力在联想中提升.课本是高考试题的生长点,复课切忌忘掉课本!

例9某工程要将直线公路l一侧的土石,通过公路上的两个道口A和B,沿着道路AP、BP运往公路另一侧的P处,PA=100m,PB=150m,∠APB=60°,试说明怎样运土石最省工?

讲解:以直线l为x轴,线段AB的中点为原点对立直角坐标系,则在l一侧必存在经A到P和经B到P路程相等的点,设这样的点为M,则|MA|+|AP|=|MB|+|BP|,即|MA|-|MB|=|BP|-|AP|=50,

,∴M在双曲线的右支上.

故曲线右侧的土石层经道口B沿BP运往P处,曲线左侧的土石层经道口A沿AP运往P处,按这种方法运土石最省工.

























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也可这样求解:











AOB



C



















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