2.通過圓錐曲線與方程的學(xué)習(xí),進(jìn)一步體會(huì)數(shù)形結(jié)合的思想;
1.由方程研究曲線,特別是圓錐曲線的幾何性質(zhì)問題;癁榈仁浇鉀Q,要加強(qiáng)等價(jià)轉(zhuǎn)化思想的訓(xùn)練;
4.當(dāng)直線與圓錐曲線相交時(shí)
涉及弦長(zhǎng)問題,常用“韋達(dá)定理法”設(shè)而不求計(jì)算弦長(zhǎng)(即應(yīng)用弦長(zhǎng)公式);涉及弦長(zhǎng)的中點(diǎn)問題,常用“點(diǎn)差法”設(shè)而不求,將弦所在直線的斜率、弦的中點(diǎn)坐標(biāo)聯(lián)系起來,相互轉(zhuǎn)化。同時(shí)還應(yīng)充分挖掘題目的隱含條件,尋找量與量間的關(guān)系靈活轉(zhuǎn)化,往往就能事半功倍;
3.直線與圓錐曲線有無公共點(diǎn)或有幾個(gè)公共點(diǎn)的問題,實(shí)際上是研究它們的方程組成的方程是否有實(shí)數(shù)解成實(shí)數(shù)解的個(gè)數(shù)問題,此時(shí)要注意用好分類討論和數(shù)形結(jié)合的思想方法;
2.關(guān)于直線與圓錐曲線相交弦則結(jié)合韋達(dá)定理采用設(shè)而不求法。利用引入一個(gè)參數(shù)表示動(dòng)點(diǎn)的坐標(biāo)x、y,間接把它們聯(lián)系起來,減少變量、未知量采用參數(shù)法。有些題目還常用它們與平面幾何的關(guān)系,利用平面幾何知識(shí)會(huì)化難為易,化繁為簡(jiǎn),收到意想不到的解題效果;
1.加強(qiáng)直線與圓錐曲線的位置關(guān)系問題的復(fù)習(xí)
由于直線與圓錐曲線的位置關(guān)系一直為高考的熱點(diǎn)。這類問題常涉及到圓錐曲線的性質(zhì)和直線的基本知識(shí)點(diǎn)、線段的中點(diǎn)、弦長(zhǎng)、垂直問題,因此分析問題時(shí)利用數(shù)形結(jié)合思想來設(shè)。而不求法與弦長(zhǎng)公式及韋達(dá)定理聯(lián)系去解決。這樣就加強(qiáng)了對(duì)數(shù)學(xué)各種能力的考查;
題型1:直線與橢圓的位置關(guān)系
例1.已知橢圓:
,過左焦點(diǎn)F作傾斜角為
的直線交橢圓于A、B兩點(diǎn),求弦AB的長(zhǎng)。
解析:a=3,b=1,c=2
,則F(-2
,0)。
由題意知:
與
聯(lián)立消去y得:
。
設(shè)A(
、B(
,則
是上面方程的二實(shí)根,由違達(dá)定理,
,
,
又因?yàn)锳、B、F都是直線
上的點(diǎn),
所以|AB|=![]()
點(diǎn)評(píng):也可讓學(xué)生利用“焦半徑”公式計(jì)算。
例2.中心在原點(diǎn),一個(gè)焦點(diǎn)為F1(0,
)的橢圓截直線
所得弦的中點(diǎn)橫坐標(biāo)為
,求橢圓的方程。
解析:設(shè)橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為
,由F1(0,
)得![]()
把直線方程
代入橢圓方程整理得:
。
設(shè)弦的兩個(gè)端點(diǎn)為
,則由根與系數(shù)的關(guān)系得:
,又AB的中點(diǎn)橫坐標(biāo)為
,![]()
,與方程
聯(lián)立可解出![]()
故所求橢圓的方程為:
。
點(diǎn)評(píng):根據(jù)題意,可設(shè)橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程,與直線方程聯(lián)立解方程組,利用韋達(dá)定理及中點(diǎn)坐標(biāo)公式,求出中點(diǎn)的橫坐標(biāo),再由F1(0,
)知,c=
,
,最后解關(guān)于a、b的方程組即可。
例3.(06遼寧卷)直線
與曲線
的公共點(diǎn)的個(gè)數(shù)為( )
(A)1 (B)2 (C)3 (D)4
解析:將
代入
得:
。
,顯然該關(guān)于
的方程有兩正解,即x有四解,所以交點(diǎn)有4個(gè),故選擇答案D。
點(diǎn)評(píng):本題考查了方程與曲線的關(guān)系以及絕對(duì)值的變換技巧,同時(shí)對(duì)二次方程的實(shí)根分布也進(jìn)行了簡(jiǎn)單的考查。
例4.(2000上海,17)已知橢圓C的焦點(diǎn)分別為F1(
,0)和F2(2
,0),長(zhǎng)軸長(zhǎng)為6,設(shè)直線y=x+2交橢圓C于A、B兩點(diǎn),求線段AB的中點(diǎn)坐標(biāo)。
解析:設(shè)橢圓C的方程為
,
由題意a=3,c=2
,于是b=1.
∴橢圓C的方程為
+y2=1.
由
得10x2+36x+27=0,
因?yàn)樵摱畏匠痰呐袆e式Δ>0,所以直線與橢圓有兩個(gè)不同的交點(diǎn),
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),
則x1+x2=
,
故線段AB的中點(diǎn)坐標(biāo)為(
).
點(diǎn)評(píng):本題主要考查橢圓的定義標(biāo)準(zhǔn)方程,直線與橢圓的位置關(guān)系及線段中點(diǎn)坐標(biāo)公式。
題型2:直線與雙曲線的位置關(guān)系
例5.(1)過點(diǎn)
與雙曲線
有且只有一個(gè)公共點(diǎn)的直線有幾條,分別求出它們的方程。
(2)直線
與雙曲線
相交于A、B兩點(diǎn),當(dāng)
為何值時(shí),A、B在雙曲線的同一支上?當(dāng)
為何值時(shí),A、B分別在雙曲線的兩支上?
解析:(1)解:若直線的斜率不存在時(shí),則
,此時(shí)僅有一個(gè)交點(diǎn)
,滿足條件;
若直線的斜率存在時(shí),設(shè)直線的方程為
則
,
, ∴
,
,
當(dāng)
時(shí),方程無解,不滿足條件;
當(dāng)
時(shí),
方程有一解,滿足條件;
當(dāng)
時(shí),令
,
化簡(jiǎn)得:
無解,所以不滿足條件;
所以滿足條件的直線有兩條
和
。
(2)把
代入
整理得:
……(1)
當(dāng)
時(shí),
。
由
>0得
且
時(shí),方程組有兩解,直線與雙曲線有兩個(gè)交點(diǎn)。
若A、B在雙曲線的同一支,須
>0 ,所以
或
。
故當(dāng)
或
時(shí),A、B兩點(diǎn)在同一支上;當(dāng)
時(shí),A、B兩點(diǎn)在雙曲線的兩支上。
點(diǎn)評(píng):與雙曲線只有一個(gè)公共點(diǎn)的直線有兩種。一種是與漸近線平行的兩條與雙曲線交于一點(diǎn)的直線。另一種是與雙曲線相切的直線也有兩條。
例5.(1)求直線
被雙曲線
截得的弦長(zhǎng);
(2)求過定點(diǎn)
的直線被雙曲線
截得的弦中點(diǎn)軌跡方程。
解析:由![]()
得
得
(*)
設(shè)方程(*)的解為
,則有
得,
![]()
(2)方法一:若該直線的斜率不存在時(shí)與雙曲線無交點(diǎn),則設(shè)直線的方程為
,它被雙曲線截得的弦為
對(duì)應(yīng)的中點(diǎn)為
,
由
得
(*)
設(shè)方程(*)的解為
,則
,
∴
,
且
,
∴
,
![]()
得
或
。
方法二:設(shè)弦的兩個(gè)端點(diǎn)坐標(biāo)為
,弦中點(diǎn)為
,則
得:
,
∴
, 即
, 即
(圖象的一部分)
點(diǎn)評(píng):(1)弦長(zhǎng)公式
;(2)有關(guān)中點(diǎn)弦問題的兩種處理方法。
例7.過雙曲線的一焦點(diǎn)的直線垂直于一漸近線,且與雙曲線的兩支相交,求該雙曲線離心率的范圍。
解析:設(shè)雙曲線的方程為
,
,漸近線
,則過
的直線方程為
,則
,
代入得
,
∴
即得
,
∴
,即得到
。
點(diǎn)評(píng):直線與圓錐曲線的位置關(guān)系經(jīng)常和圓錐曲線的幾何要素建立起對(duì)應(yīng)關(guān)系,取值范圍往往與判別式的取值建立聯(lián)系。
題型3:直線與拋物線的位置關(guān)系
例8.已知拋物線方程為
,直線
過拋物線的焦點(diǎn)F且被拋物線截得的弦長(zhǎng)為3,求p的值。
解析:設(shè)
與拋物線交于![]()
由距離公式|AB|=
=![]()
由![]()
![]()
從而
由于p>0,解得![]()
點(diǎn)評(píng):方程組有兩組不同實(shí)數(shù)解或一組實(shí)數(shù)解則相交;有兩組相同實(shí)數(shù)解則相切;無實(shí)數(shù)解則相離。
例9.2003上海春,4)直線y=x-1被拋物線y2=4x截得線段的中點(diǎn)坐標(biāo)是_____.
答案:(3,2)
解法一:設(shè)直線y=x-1與拋物線y2=4x交于A(x1,y1),B(x2,y2),其中點(diǎn)為P(x0,y0)。
由題意得
,(x-1)2=4x,x2-6x+1=0。
∴x0=
=3.y0=x0-1=2.∴P(3,2)。
解法二:y22=4x2,y12=4x1,y22-y12=4x2-4x1,
=4.∴y1+y2=4,即y0=2,x0=y0+1=3。
故中點(diǎn)為P(3,2)。
點(diǎn)評(píng):本題考查曲線的交點(diǎn)與方程的根的關(guān)系.同時(shí)應(yīng)注意解法一中的縱坐標(biāo)與解法二中的橫坐標(biāo)的求法。
例10.(1997上海)拋物線方程為y2=p(x+1)(p>0),直線x+y=m與x軸的交點(diǎn)在拋物線的準(zhǔn)線的右邊.
(1)求證:直線與拋物線總有兩個(gè)交點(diǎn);
(2)設(shè)直線與拋物線的交點(diǎn)為Q、R,OQ⊥OR,求p關(guān)于m的函數(shù)f(m)的表達(dá)式;
(3)(文)在(2)的條件下,若拋物線焦點(diǎn)F到直線x+y=m的距離為
,求此直線的方程;
(理)在(2)的條件下,若m變化,使得原點(diǎn)O到直線QR的距離不大于
,求p的值的范圍.
解:(1)拋物線y2=p(x+1)的準(zhǔn)線方程是x=-1-
,直線x+y=m與x軸的交點(diǎn)為(m,0),由題設(shè)交點(diǎn)在準(zhǔn)線右邊,得m>-1-
,即4m+p+4>0.
由![]()
得x2-(2m+p)x+(m2-p)=0.
而判別式Δ=(2m+p)2-4(m2-p)=p(4m+p+4).
又p>0及4m+p+4>0,可知Δ>0.
因此,直線與拋物線總有兩個(gè)交點(diǎn);
(2)設(shè)Q、R兩點(diǎn)的坐標(biāo)分別為(x1,y1)、(x2,y2),由(1)知,x1、x2是方程x2-(2m+p)x+m2-p=0的兩根,
∴x1+x2=2m+p,x1·x2=m2-p.
由OQ⊥OR,得kOQ·kOR=-1,
即有x1x2+y1y2=0.
又Q、R為直線x+y=m上的點(diǎn),
因而y1=-x1+m,y2=-x2+m.
于是x1x2+y1y2=2x1x2-m(x1+x2)+m2=2(m2-p)-m(2m+p)+m2=0,
∴p=f(m)=
,
由
得m>-2,m≠0;
(3)(文)由于拋物線y2=p(x+1)的焦點(diǎn)F坐標(biāo)為(-1+
,0),于是有
,即|p-4m-4|=4.
又p=
∴|
|=4.
解得m1=0,m2=-
,m3=-4,m4=-
.
但m≠0且m>-2,因而舍去m1、m2、m3,故所求直線方程為3x+3y+4=0.
(理)解法一:由于原點(diǎn)O到直線x+y=m的距離不大于
,于是
,∴|m|≤1.
由(2),知m>-2且m≠0,
故m∈[-1,0)∪(0,1].
由(2),知f(m)=
=(m+2)+
-4,
當(dāng)m∈[-1,0)時(shí),任取m1、m2,0>m1>m2≥-1,則
f(m1)-f(m2)=(m1-m2)+(
)
=(m1-m2)[1-
].
由0>m1>m2≥-1,知0<(m1+2)(m2+2)<4,1-
<0.
又由m1-m2>0知f(m1)<f(m2)因而f(m)為減函數(shù).
可見,當(dāng)m∈[-1,0)時(shí),p∈(0,1].
同樣可證,當(dāng)m∈(0,1]時(shí),f(m)為增函數(shù),從而p∈(0,
].
解法二:由解法一知,m∈[-1,0)∪(0,1].由(2)知
p=f(m)=
.
設(shè)t=
,g(t)=t+2t2,則t∈(-∞,-1]∪[1,+∞),又
g(t)=2t2+t=2(t+
)2-
.
∴當(dāng)t∈(-∞,-1]時(shí),g(t)為減函數(shù),g(t)∈[1,+∞).
當(dāng)t∈[1,+∞)時(shí),g(t)為增函數(shù),g(t)∈[3,+∞).
因此,當(dāng)m∈[-1,0]時(shí),t∈(-∞,-1],p=
∈(0,1];
當(dāng)m∈(0,1]時(shí),t∈[1,+∞),p∈(0,
].
點(diǎn)評(píng):本題考查拋物線的性質(zhì)與方程,拋物線與直線的位置關(guān)系,點(diǎn)到直線的距離,函數(shù)與不等式的知識(shí),以及解決綜合問題的能力。
例11.(06山東卷)已知拋物線y2=4x,過點(diǎn)P(4,0)的直線與拋物線相交于A(x1,y1),B(x2,y2)兩點(diǎn),則y12+y22的最小值是 。
解析:顯然
³0,又
=4(
)³8
,當(dāng)且僅當(dāng)
時(shí)取等號(hào),所以所求的值為32。
點(diǎn)評(píng):該題考查直線與拋物線位置關(guān)系下的部分求值問題,結(jié)合基本不等式求得最終結(jié)果。
3.直線與圓錐曲線相交的弦長(zhǎng)公式
設(shè)直線l:y=kx+n,圓錐曲線:F(x,y)=0,它們的交點(diǎn)為P1 (x1,y1),P2 (x2,y2),
且由
,消去y→ax2+bx+c=0(a≠0),Δ=b2 -4ac。
則弦長(zhǎng)公式為:
d=
=
=
=
。
焦點(diǎn)弦長(zhǎng):
(點(diǎn)
是圓錐曲線上的任意一點(diǎn),
是焦點(diǎn),
是
到相應(yīng)于焦點(diǎn)
的準(zhǔn)線的距離,
是離心率)。
2.直線與圓錐曲線的位置關(guān)系
直線與圓錐曲線的位置關(guān)系,從幾何角度可分為三類:無公共點(diǎn),僅有一個(gè)公共點(diǎn)及有兩個(gè)相異公共點(diǎn)。
直線與圓錐曲線的位置關(guān)系的研究方法可通過代數(shù)方法即解方程組的辦法來研究。因?yàn)榉匠探M解的個(gè)數(shù)與交點(diǎn)的個(gè)數(shù)是一樣的。
直線與圓錐曲線的位置關(guān)系可分為:相交、相切、相離.對(duì)于拋物線來說,平行于對(duì)稱軸的直線與拋物線相交于一點(diǎn),但并不是相切;對(duì)于雙曲線來說,平行于漸近線的直線與雙曲線只有一個(gè)交點(diǎn),但并不相切.這三種位置關(guān)系的判定條件可引導(dǎo)學(xué)生歸納為:
![]()
![]()
![]()
注意:直線與拋物線、雙曲線有一個(gè)公共點(diǎn)是直線與拋物線、雙曲線相切的必要條件,但不是充分條件.
1.點(diǎn)M(x0,y0)與圓錐曲線C:f(x,y)=0的位置關(guān)系
![]()
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