經(jīng)歷用向量的數(shù)量積推導(dǎo)出兩角差的余弦公式的過程,進(jìn)一步體會向量方法的作用,由此出發(fā),導(dǎo)出其他的三角恒等變換公式,并能運(yùn)用這些公式進(jìn)行簡單的恒等變換,從而發(fā)展學(xué)生的推理能力和運(yùn)算能力.
1.和與差的三角函數(shù)公式
(1)向量的數(shù)量積推導(dǎo)出兩角差的余弦公式.
(2)用兩角差的余弦公式導(dǎo)出兩角差的正弦、正切公式.
(3)用兩角差的余弦公式導(dǎo)出兩角和的正弦、余弦、正切公式,導(dǎo)出二倍角的正弦、余弦、正切公式,了解它們的內(nèi)在聯(lián)系.
(4)體會化歸思想的應(yīng)用,能運(yùn)用它們進(jìn)行簡單的三角函數(shù)式的化簡、求值及恒等式的證明。
2、解答題
(1)解析幾何章節(jié)內(nèi)知識綜合問題
已知向量
,動點(diǎn)M到定直線
的距離等于
,并且滿足
,其中O為坐標(biāo)原點(diǎn),K為參數(shù);
(1)求動點(diǎn)M的軌跡方程,并判斷曲線類型;
(2)當(dāng)k=
時,求
的最大值和最小值;
(3)在(2)的條件下,將曲線向左平移一個單位,在x軸上是否存在一點(diǎn)P(m,0)使得過點(diǎn)P的直線交該曲線于D、E兩點(diǎn)、并且以DE為直徑的圓經(jīng)過原點(diǎn),若存在,請求出
的最小值;若不存在,請說明理由.
解題過程: (1)設(shè)
,則由
,
且O為原點(diǎn)得A(2,0),B(2,1),C(0,1)
從而![]()
代入
得
為所求軌跡方程
當(dāng)K=1時,
=0 軌跡為一條直線
當(dāng)K
1時,
,若K=0,則為圓 ;若K
,則為雙曲線
(2)當(dāng)K=
時,若
或
則為橢圓
方程為
,即
且
從而![]()
又 ![]()
當(dāng)
時,
取最小值
,當(dāng)
時,
取最大值16
故
,
(3)在(2)的條件下,將曲線向左平移一個單位后曲線方程為 ![]()
假設(shè)存在過P(m,0)直線滿足題意條件,不妨設(shè)過P(m,0)直線方程為![]()
![]()
設(shè)D(x1,y1 ),E(x2,y2
),
消去x得:![]()
即![]()
由韋達(dá)定理,得![]()
由于以DE為直徑的圓都過原點(diǎn)則
,即![]()
![]()
又因?yàn)?sub>![]()
![]()
即
顯然能滿足![]()
故當(dāng)![]()
命題意圖:解析幾何大題在高考中以直線與圓錐曲線相交為背景,結(jié)合向量(向量起“表達(dá)”作用),考查求方程、最值、點(diǎn)的定位等問題。本題就是抓住這一特點(diǎn)進(jìn)行命題的。另外特別說一下,09安徽高考數(shù)學(xué)解析幾何大題要以橢圓為背景命題。
(2)解幾與函數(shù)導(dǎo)數(shù)綜合問題
已知圓O的方程為
過直線
上的任意一點(diǎn)P作圓O的切線PA、PB.四邊形OABP的面積取得最小時的點(diǎn)P的坐標(biāo)(m,n)設(shè)
.
(1)求證:當(dāng)
恒成立;
(2)討論關(guān)于
的方程:
根的個數(shù).
解題過程:(1)
=
.
當(dāng)
取得最小值時
取得最小,過點(diǎn)O 作
垂直于直線
,交點(diǎn)為
,
易得
,∴
.∴
.
∴
,∴
在
是單調(diào)增函數(shù),
∴![]()
對于
恒成立.
(2)方程
,∴
.
∵
,∴
方程為
.令
,
,當(dāng)
上為增函數(shù);
上為減函數(shù),
當(dāng)
時,![]()
![]()
,
∴
、
在同一坐標(biāo)系的大致圖象如圖所示,
∴①當(dāng)
時,方程無解.
②當(dāng)
時,方程有一個根.
③當(dāng)
時,方程有兩個根.
命題意圖:解幾大題在高考中以解幾章節(jié)內(nèi)部知識綜合題為主,只有理科卷在高考中偶爾會有與導(dǎo)數(shù)函數(shù)綜合型的問題。本題就在這一點(diǎn)上立意命題。
1、已知集合
,
,則集合
所表示圖形的面積是
.
答案:![]()
解題過程:集合
表示以
為圓心,1為半徑的圓及內(nèi)部的平面區(qū)域,其中圓心
在邊長為2的正方形區(qū)域
內(nèi)移動(如圖),故
所表示的圖形是“圓角”正方形,面積為:
.
命題意圖:主要考查學(xué)生對集合語言的理解以及對解幾初步知識的運(yùn)用能力,以線性規(guī)劃求面積問題的面目出現(xiàn),考察了直線、圓及點(diǎn)集的表示。
(2)參數(shù)方程與普通方程問題(理)(09年安徽文科不作為考試內(nèi)容)
曲線的參數(shù)方程為
(t是參數(shù)),則曲線是( )
A、線段 B、雙曲線的一支 C、圓 D、射線
解題過程:消去參數(shù)可得D選項(xiàng)
命題意圖:參數(shù)方程在高考中只要求學(xué)生能化為普通方程即可。
(3)求參數(shù)的值問題(以圓錐曲線的離心率問題為主,對大題考不到的圓錐曲線做以補(bǔ)充)
幾何參量
若拋物線
的焦點(diǎn)與橢圓
的右焦點(diǎn)重合,則
的值為( )
A.
B. C.
D.![]()
解題過程:橢圓
的右焦點(diǎn)為(1,0),所以拋物線
的焦點(diǎn)為(1,0),則
,故選D.
命題意圖: 本題主要考查拋物線、橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程和拋物線、橢圓的基本幾何性質(zhì).
曲線的離心率
(1)橢圓的離心率e=
∈(0,1) (e越大則橢圓越扁);
(2) 雙曲線的離心率e=
∈(1, +∞) (e越大則雙曲線開口越大).
已知雙曲線的方程為
,則雙曲線的交點(diǎn)坐標(biāo)為( ),離心率為( )
解答過程:
所以焦點(diǎn)是
,
,離心率為2
命題意圖:本題主要考查雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程和雙曲線的離心率以及焦點(diǎn)等基本概念.
小結(jié): 對雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程和雙曲線的離心率以及焦點(diǎn)等基本概念,要注意認(rèn)真掌握.尤其對雙曲線的焦點(diǎn)位置和雙曲線標(biāo)準(zhǔn)方程中分母大小關(guān)系要認(rèn)真體會.
(2)極坐標(biāo)與直角坐標(biāo)的互化問題(理)(09年安徽文科不作為考試內(nèi)容)
已知曲線
的極坐標(biāo)方程為
,曲線
的極坐標(biāo)方程為
,曲線
,
相交于
,
兩點(diǎn).
(Ⅰ)把曲線
,
的極坐標(biāo)方程轉(zhuǎn)化為直角坐標(biāo)方程;
(Ⅱ)求弦
的長度.
解題過程:(Ⅰ)曲線
:
(
)表示直線
.曲線
:
,
,
所以
,即
.
(Ⅱ)圓心(3,0)到直線的距離
,
,所以弦長
=
.
命題意圖:極坐標(biāo)在高考中的要求較低,只要能把極坐標(biāo)與直角坐標(biāo)進(jìn)行互化即可。
1、小題(選擇題、填空題)
(1) 線性規(guī)劃問題
2、應(yīng)試對策
(1)重視對教材中知識交匯點(diǎn)的復(fù)習(xí)。將解析幾何與導(dǎo)數(shù)知識結(jié)合,利用導(dǎo)數(shù)求曲線的切線方程,建模后求參數(shù)的取值范圍;將解析幾何與向量結(jié)合,向量起“表達(dá)”或“工具”作用。所有這些都是高考命題的重點(diǎn),因此對這類知識及問題要重視它的建模與解模的思想與方法,重視這些題型的訓(xùn)練。
(2)注重基礎(chǔ),掌握基本知識、基本方法、基本技能、基本內(nèi)容。要多訓(xùn)練一些選擇、填空題型。求直線、圓、圓錐曲線的方程,動點(diǎn)的軌跡,參數(shù)的范圍以及對稱問題等是高考考試中的重點(diǎn)題型,要熟練掌握求軌跡方程的方法與步驟,要熟練掌握求參數(shù)的范圍的常用方法,考前要對這些重要內(nèi)容與重要方法,進(jìn)行一定量的適應(yīng)性訓(xùn)練,使之成為技能,成為常法,考時才能得心應(yīng)手。
(3)重視圓錐曲線的定義在解題中的應(yīng)用。有關(guān)圓錐曲線上的點(diǎn)到焦點(diǎn)的距離,曲線上的點(diǎn)到準(zhǔn)線的距離,離心率的問題等都可用圓錐曲線的定義去求解,活用定義,可以大大縮短破題與解題的時間,減少運(yùn)算量,進(jìn)而大大提高自己的解題自信心。
(4)熟練掌握坐標(biāo)法的思想。要注意學(xué)習(xí)如何借助于坐標(biāo)系,用代數(shù)的方法來研究幾何問題,體會這種數(shù)形結(jié)合的思想的應(yīng)用;要會尋找點(diǎn)與坐標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系、曲線與方程的對應(yīng)關(guān)系,把幾何問題轉(zhuǎn)化為代數(shù)問題。這兒順便提一下:有關(guān)圓的問題,解答時一定要充分利用圓的幾何性質(zhì),如圓與直線相切、相交的性質(zhì),圓與圓的位置關(guān)系,這樣可以大大減少運(yùn)算量,并使過程得以簡化。
1。命題預(yù)測
直線與圓是最基本的圖形,是解析幾何的基本內(nèi)容,也是高考必考查的內(nèi)容,試題多為選擇和填空題,難度適中,屬基本要求,但偶有與圓有關(guān)問題的解答題,其解答難度則可能較大。試題常在直線的圖象、求直線方程,直線 的平行與垂直的位置關(guān)系,求圓面積的方程與有關(guān)圓的軌跡問題上作重點(diǎn)考查。同時有關(guān)對稱問題也是高考的熱點(diǎn)問題,其中直線與圓的位置關(guān)系與對稱問題出現(xiàn)頻率較高。而隨著平面向量的出現(xiàn),向量與直線或圓的綜合問題則是一直高考的新熱點(diǎn)。
圓錐曲線是平面解析幾何的核心內(nèi)容,因而是高考考查的重點(diǎn)內(nèi)容。在每年的高考中一般有兩道選擇或填空題以及一道解答題。兩道小題目通常是一道較易的“低檔”題與一道“中檔”題,主要考查圓錐曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程及其幾何性質(zhì)等基礎(chǔ)知識、基本技能以及基本方法的靈活運(yùn)用,特別是要注意離心率的考察。而解答題則是注重對數(shù)學(xué)思想方法和數(shù)學(xué)語言的考查,重視對圓錐曲線定義的應(yīng)用的考查。求軌跡以及直線與圓錐曲線的位置關(guān)系的考題,將注重考查與一元二次方程有關(guān)的判別式、韋達(dá)定理等腰三角形的應(yīng)用。
4、(2008學(xué)年度第一學(xué)期上海市普陀區(qū)高三年級質(zhì)量調(diào)研第16題)(本題滿分12分)設(shè)點(diǎn)
在橢圓
的長軸上,點(diǎn)
是橢圓上任意一點(diǎn). 當(dāng)
的模最小時,點(diǎn)
恰好落在橢圓的右頂點(diǎn),求實(shí)數(shù)
的取值范圍.
答案:解:設(shè)
為橢圓上的動點(diǎn),由于橢圓方程為
,故
.
因?yàn)?sub>
,所以![]()
推出![]()
.
依題意可知,當(dāng)
時,
取得最小值.而
,
故有
,解得
.
又點(diǎn)
在橢圓的長軸上,即
. 故實(shí)數(shù)
的取值范圍是
.
[點(diǎn)評]與圓錐曲線有關(guān)的最值問題、參數(shù)范圍問題綜合性較強(qiáng),解題時需根據(jù)具體問題靈活的運(yùn)用平面幾何、函數(shù)、不等式等知識,正確的構(gòu)造出圓錐曲線與其他數(shù)學(xué)知識的聯(lián)系。
3、(金麗衢十二校高三第一次聯(lián)考數(shù)學(xué)試卷(理科))
已知橢圓
的中心在坐標(biāo)原點(diǎn),焦點(diǎn)在坐標(biāo)軸上,且經(jīng)過
、
、
三點(diǎn).
(1)求橢圓
的方程:
(2)若點(diǎn)D為橢圓
上不同于
、
的任意一點(diǎn),
,當(dāng)
內(nèi)切圓的面積最大時。求內(nèi)切圓圓心的坐標(biāo);
(3)若直線
與橢圓
交于
、
兩點(diǎn),證明直線
與直線
的交點(diǎn)在直線
上.
[解析](1)設(shè)橢圓方程為![]()
將
、
、
代入橢圓E的方程,得
解得
.
∴橢圓
的方程
(4分)
(2)
,設(shè)
邊上的高為![]()
當(dāng)點(diǎn)
在橢圓的上頂點(diǎn)時,
最大為
,所以
的最大值為
.
設(shè)
的內(nèi)切圓的半徑為
,因?yàn)?sub>
的周長為定值6.所以
,
所以
的最大值為
.所以內(nèi)切圓圓心的坐標(biāo)為
(10分)
(3)法一:將直線
代入橢圓
的方程
并整理.
得
.
設(shè)直線
與橢圓
的交點(diǎn)
,
由根系數(shù)的關(guān)系,得
.
直線
的方程為:
,它與直線
的交點(diǎn)坐標(biāo)為
同理可求得直線
與直線
的交點(diǎn)坐標(biāo)為
.
下面證明
、
兩點(diǎn)重合,即證明
、
兩點(diǎn)的縱坐標(biāo)相等:
,
![]()
![]()
因此結(jié)論成立.
綜上可知.直線
與直線
的交點(diǎn)住直線
上. (16分)
法二:直線
的方程為:![]()
由直線
的方程為:
,即![]()
由直線
與直線
的方程消去
,得
![]()
![]()
∴直線
與直線
的交點(diǎn)在直線
上.
[點(diǎn)評]本題是將直線、圓與橢圓結(jié)合運(yùn)用方程思想解題。
2、(遼寧省部分重點(diǎn)中學(xué)協(xié)作體2008年高考模擬)
在正△ABC中,D∈AB,E∈AC,向量
,則以B,C為焦點(diǎn),且過D,E的雙曲線的離心率為 ( )
A.
B.
C.
D.![]()
[解析]D.
[點(diǎn)評]由幾何圖形的性質(zhì)得到關(guān)于a,b,c的齊次等式
1.(遼寧省沈陽二中2008-2009學(xué)年上學(xué)期高三期中考試)
直線
恒過定點(diǎn)C,圓C是以點(diǎn)C為圓心,以4為半徑的圓。
(1)求圓C的方程;
(2)設(shè)圓M的方程為
上任意一點(diǎn)P分別作圓C的兩條切線PE、PF,切點(diǎn)為E、F,求
的最大值和最小值。
[解析](1)
,
(2)設(shè)
則
![]()
在
,![]()
由圓的幾何性質(zhì)得![]()
![]()
,由此可得![]()
的最大值為-
最小值為-8
[點(diǎn)評]向量與解析幾何結(jié)合是高考命題的重要趨勢,本題難度不大。但是如果不能將“向量語言”準(zhǔn)確轉(zhuǎn)化為“函數(shù)語言”,或在解題中不細(xì)心都可能會出現(xiàn)錯誤。切記:“細(xì)節(jié)決定成敗”
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