2023年高三一轮复习讲座八圆锥曲线方程高中数学.docx

2023年高三一轮复习讲座八 ----圆锥曲线方程 主讲教师：王思俭 〔苏州中学〕 二、复习要求 1、 三种圆锥曲线：椭圆、双曲线、抛物线的定义、标准方程、几何性质等。 2、直线和圆锥曲线位置关系。 3、求轨迹方程的常规方法。 三、学习指导 1、上一章已经复习过解析几何的根本问题之一：如何求曲线〔点的轨迹〕方程。它一般分为两类基此题型：一是轨迹类型求其方程，常用待定系数法，如求直线及圆的方程就是典型例题；二是未知轨迹类型，此时除了用代入法、交轨法、参数法等求轨迹的方法外，通常设法利用轨迹的定义解题，化归为求轨迹类型的轨迹方程。因此在求动点轨迹方程的过程中，一是寻找与动点坐标有关的方程〔等量关系〕，侧重于数的运算，一是寻找与动点有关的几何条件，侧重于形，重视图形几何性质的运用。 在根本轨迹中，除了直线、圆外，还有三种圆锥曲线：椭圆、双曲线、抛物线。 2、 三种圆锥曲线的研究 〔1〕统一定义，三种圆锥曲线均可看成是这样的点集：，其中F为定点，d为P到定直线的l距离，Fl，如图。 因为三者有统一定义，所以，它们的一些性质，研究它们的一些方法都具有规律性。 当0<e<1时，点P轨迹是椭圆；当e>1时，点P轨迹是双曲线；当e=1时，点P轨迹是抛物线。 〔2〕椭圆及双曲线几何定义：椭圆：{P||PF1|+|PF2|=2a，2a>|F1F2|>0，F1、F2为定点}，双曲线{P|||PF1|-|PF2||=2a，|F1F2|>2a>0，F1，F2为定点}。 〔3〕圆锥曲线的几何性质：几何性质是圆锥曲线内在的，固有的性质，不因为位置的改变而改变。 ① 定性：焦点在与准线垂直的对称轴上 椭圆及双曲线中：中心为两焦点中点，两准线关于中心对称；椭圆及双曲线关于长轴、短轴或实轴、虚轴成轴对称，关于中心成中心对称。 ② 定量： 椭 圆 双 曲 线 抛 物 线 焦 距 2c 长轴长 2a —— 实轴长 —— 2a 短轴长 2b 焦点到对应 准线距离 P=2 p 通径长 2· 2p 离心率 1 根本量关系 a2=b2+c2 C2=a2+b2 〔4〕圆锥曲线的标准方程及解析量〔随坐标改变而变〕 举焦点在x轴上的方程如下： 椭 圆 双 曲 线 抛 物 线 标准方程 〔a>b>0〕 〔a>0，b>0〕 y2=2px〔p>0〕 顶 点 〔±a，0〕 〔0，±b〕 〔±a，0〕 〔0，0〕 焦 点 〔±c，0〕 〔，0〕 准 线 X=± x= 中 心 〔0，0〕 有界性 |x|≤a |y|≤b |x|≥a x≥0 焦半径 P(x0，y0)为圆锥曲线上一点，F1、F2分别为左、右焦点 |PF1|=a+ex0 |PF2|=a-ex0 P在右支时： |PF1|=a+ex0 |PF2|=-a+ex0 P在左支时： |PF1|=-a-ex0 |PF2|=a-ex0 |PF|=x0+ 总之研究圆锥曲线，一要重视定义，这是学好圆锥曲线最重要的思想方法，二要数形结合，既熟练掌握方程组理论，又关注图形的几何性质，以简化运算。 3、 直线和圆锥曲线位置关系 （1） 位置关系判断：△法〔△适用对象是二次方程，二次项系数不为0〕。 其中直线和曲线只有一个公共点，包括直线和双曲线相切及直线与双曲线渐近线平行两种情形；后一种情形下，消元后关于x或y方程的二次项系数为0。 直线和抛物线只有一个公共点包括直线和抛物线相切及直线与抛物线对称轴平行等两种情况；后一种情形下，消元后关于x或y方程的二次项系数为0。 （2） 直线和圆锥曲线相交时，交点坐标就是方程组的解。 当涉及到弦的中点时，通常有两种处理方法：一是韦达定理；二是点差法。 4、圆锥曲线中参数取值范围问题通常从两个途径思考，一是建立函数，用求值域的方法求范围；二是建立不等式，通过解不等式求范围。 四、典型例题 例1、 根据以下条件，求双曲线方程。 （1） 与双曲线有共同渐近线，且过点〔-3，〕； （2） 与双曲线有公共焦点，且过点〔，2〕。 分析： 法一：〔1〕双曲线的渐近线为 令x=-3，y=±4，因，故点〔-3，〕在射线〔x≤0〕及x轴负半轴之间， ∴ 双曲线焦点在x轴上 设双曲线方程为，〔a>0，b>0〕 解之得： ∴ 双曲线方程为 〔2〕设双曲线方程为〔a>0，b>0〕 那么 解之得： ∴ 双曲线方程为 法二：〔1〕设双曲线方程为〔λ≠0〕 ∴ ∴ ∴ 双曲线方程为 （3） 设双曲线方程为 ∴ 解之得：k=4 ∴ 双曲线方程为 评注：与双曲线共渐近线的双曲线方程为〔λ≠0〕，当λ>0时，焦点在x轴上；当λ<0时，焦点在y轴上。与双曲线共焦点的双曲线为〔a2+k>0，b2-k>0〕。比拟上述两种解法可知，引入适当的参数可以提高解题质量，特别是充分利用含参数方程的几何意义，可以更准确地理解解析几何的根本思想。 例2、设F1、F2为椭圆的两个焦点，P为椭圆上一点，P、F1、F2是一个直角三角形的三个顶点，且|PF1|>|PF2|，求的值。 解题思路分析： 当题设涉及到焦半径这个信息时，通常联想到椭圆的两个定义。 法一：当∠PF2F1=900时，由得： ， ∴ 当∠F1PF2=900时，同理求得|PF1|=4，|PF2|=2 ∴ 法二：当∠PF2F1=900， ∴ ∴ P〔〕 又F2〔，0〕 ∴ |PF2|= ∴ |PF1|=2a-|PF2|= 当∠F1PF2=900，由得： P〔〕。下略。 评注：由|PF1|>|PF2|的条件，直角顶点应有两种情况，需分类讨论。 例3、设点P到M〔-1，0〕，N〔1，0〕的距离之差为2m，到x轴、y轴的距离之比为2，求m取值范围。 分析： 根据题意，从点P的轨迹着手 ∵ ||PM|-|PN||=2m ∴ 点P轨迹为双曲线，方程为〔|m|<1〕 ① 又y=±2x〔x≠0〕 ② ①②联立得： 将此式看成是关于x的二次函数式，下求该二次函数值域，从而得到m 的取值范围。 根据双曲线有界性：|x|>m，x2>m2 ∴ 又0<m2<1 ∴ 1-5m2>0 ∴ 且m≠0 ∴ 评注：利用双曲线的定义找到点P轨迹是重要一步，当题目条件有等量关系时，一般考虑利用函数思想，建立函数关系式。 例4、x2+y2=1，双曲线(x-1)2-y2=1，直线l同时满足以下两个条件：①与双曲线交于不同两点；②与圆相切，且切点是直线与双曲线相交所得弦的中点。求直线l方程。 分析： 选择适当的直线方程形式，把条件“l是圆的切线〞“切点M是弦AB中点〞翻译为关于参数的方程组。 法一：当l斜率不存在时，x=-1满足； 当l斜率存在时，设l：y=kx+b l与⊙O相切，设切点为M，那么|OM|=1 ∴ ∴ b2=k2+1 ① 由得：(1-k2)x2-2(1+kb)x-b2=0 当k≠±1且△>0时，设A〔x1，y1〕，B〔x2，y2〕，那么中点M〔x0，y0〕， ∴ y0=kx0+b= ∵ M在⊙O上 ∴ x02+y02=1 ∴ (1+kb)2+(k+b)2=(1-k2)2 ② 由①②得： 或 ∴ l：或 法二：设M〔x0，y0〕，那么切线AB方程x0x+y0y=1 当y0=0时，x0=±1，显然只有x=-1满足； 当y0≠0时， 代入(x-1)2-y2=1得：(y02-x02)x2+2(x0-y0)2x-1=0 ∵ y02+x02=1 ∴ 可进一步化简方程为：(1-2x02)x2+2(x02+x0-1)x-1=0 由中点坐标公式及韦达定理得：∴ 即2x03-x02-2x0+1=0 解之得：x0=±1(舍)，x0= ∴ y0=。下略 评注：不管是设定何种参数，都必须将形的两个条件〔“相切〞和“中点〞〕转化为关于参数的方程组，所以提高阅读能力，准确领会题意，抓住关键信息是根底而又重要的一步。 例5、A、B是抛物线y2=2px〔p>0〕上的两点，且OA⊥OB， （1） 求A、B两点的横坐标之积和纵坐标之积； （2） 求证：直线AB过定点； （3） 求弦AB中点P的轨迹方程； （4） 求△AOB面积的最小值； （5） O在AB上的射影M轨迹方程。 分析： 设A〔x1,y1〕，B〔x2,y2〕，中点P〔x0,y0〕 〔1〕 ∵ OA⊥OB ∴ kOAkOB=-1 ∴ x1x2+y1y2=0 ∵ y12=2px1，y22=2px2 ∴ ∵ y1≠0，y2≠0 ∴ y1y2=-4p2 ∴ x1x2=4p2 〔2〕∵ y12=2px1，y22=2px2 ∴ 〔y1-y2〕(y1+y2)=2p(x1-x2) ∴ ∴ ∴ 直线AB： ∴ ∴ ∵ ∴ ∴ ∴ AB过定点〔2p，0〕，设M〔2p，0〕 〔3〕设OA∶y=kx，代入y2=2px得：x=0，x= ∴ A〔〕 同理，以代k得B〔2pk2，-2pk〕 ∴ ∵ ∴ 即y02=px0-2p2 ∴ 中点M轨迹方程y2=px-2p2 〔4〕 ≥ 当且仅当|y1|=|y2|=2p时，等号成立 评注：充分利用〔1〕的结论。 〔5〕法一：设H〔x3,y3〕，那么 ∴ ∴ AB： 即代入y2=2p得 由〔1〕知，y1y2=-4p2 ∴ 整理得：x32+y32-2px3=0 ∴ 点H轨迹方程为x2+y2-4x=0〔去掉〔0，0〕〕 法二：∵ ∠OHM=900，又由〔2〕知OM为定线段 ∴ H在以OM为直径的圆上 ∴ 点H轨迹方程为(x-p)2+y2=p2，去掉〔0，0〕 例6、设双曲线上两点A、B，AB中点M〔1，2〕 （1） 求直线AB方程； 〔2〕如果线段AB的垂直平分线与双曲线交于C、D两点，那么A、B、C、D是否共圆，为什么？ 分析： （1） 法一：显然AB斜率存在 设AB：y-2=k(x-1) 由得：(2-k2)x2-2k(2-k)x-k2+4k-6=0 当△>0时，设A〔x1,y1〕，B〔x2,y2〕 那么 ∴ k=1，满足△>0 ∴ 直线AB：y=x+1 法二：设A〔x1,y1〕，B〔x2,y2〕 那么 两式相减得：(x1-x2)(x1+x2)=(y1-y2)(y1+y2) ∵ x1≠x2 ∴ ∴ ∴ AB：y=x+1 代入得：△>0 评注：法一为韦达定理法，法二称为点差法，当涉及到弦的中点时，常用这两种途径处理。在利用点差法时，必须检验条件△>0是否成立。 〔2〕此类探索性命题通常肯定满足条件的结论存在，然后求出该结论，并检验是否满足所有条件。 此题应着重分析圆的几何性质，以定圆心和定半径这两定为中心 设A、B、C、D共圆于⊙OM，因AB为弦，故M在AB垂直平分线即CD上；又CD为弦，故圆心M为CD中点。因此只需证CD中点M满足|MA|=|MB|=|MC|=|MD| 由得：A〔-1，0〕，B〔3，4〕 又CD方程：y=-x+3 由得：x2+6x-11=0 设C〔x3,y3〕，D〔x4,y4〕，CD中点M〔x0,y0〕 那么 ∴ M〔-3，6〕 ∴ |MC|=|MD|=|CD|= 又|MA|=|MB|= ∴ |MA|=|MB|=|MC|=|MD| ∴ A、B、C、D在以CD中点，M〔-3，6〕为圆心，为半径的圆上 评