第十六講 圓錐曲線的定義、性質(zhì)和方程(一)
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【考題回放】
1.已知AB為過拋物線y2=2px焦點F的弦, 則以AB為直徑的圓與拋物線的準線(B)
A.相交 B.相切 C.相離 D.與p的取值有關(guān)
2.(江蘇理)在平面直角坐標系xOy中,雙曲線中心在原點,焦點在y軸上,一條漸近線方程為x-2y=0,則它的離心率為 ( A )
A. B. C. D.
3.點P(a,b)是雙曲線x2-y2=1右支上一點,且P到漸近線距離為,則a+b=(B )
A、- B、 C、-2 D、2
4.(湖南)設F1 、F2分別是橢圓()的左、右焦點,若在其右準線上存在P使線段PF1的中垂線過點F2,則橢圓離心率的取值范圍是( D )
A. B. C. D.
5.(湖北理)雙曲線的左準線為l,左焦點和右焦點分別為F1 、F2;拋物線C2的準線為l,焦點為F2;C1與C2的一個交點為M,則等于 ( A )
A. B. C. D.
6.(全國一)拋物線y2=4x的焦點為F,準線為l,經(jīng)過F且斜率為的直線與拋物線在x軸上方的部分相交于點A,AK^l,垂足為K,則△AKF的面積是( C)
A.4 B. C. D.8
7.(福建理)以雙曲線的右焦點為圓心,且與其漸近線相切的圓方程是 ( A )
A.x2+y2-10x+9=0 B.x2+y2-10x+16=
8.(遼寧)設橢圓上一點P到左準線的距離為10,F(xiàn)是該橢圓的左焦點,若點M滿足,則 2
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【熱點透析】
一、圓錐曲線的定義
1. 橢圓:到兩個定點的距離之和等于定長(定長大于兩個定點間的距離)的動點的軌跡叫做橢圓。即:{P| |PF1|+|PF2|=
2. 雙曲線:到兩個定點的距離的差的絕對值為定值(定值小于兩個定點的距離)的動點軌跡叫做雙曲線。即{P| ||PF1|-|PF2||=
3. 圓錐曲線的統(tǒng)一定義:到定點的距離與到定直線的距離的比e是常數(shù)的點的軌跡叫做圓錐曲線。當0<e<1時為橢圓:當e=1時為拋物線;當e>1時為雙曲線。
二、圓錐曲線的方程。
1.橢圓:(a>b>0)或(a>b>0)(其中,a2=b2+c2)
2.雙曲線:(a>0, b>0)或(a>0, b>0)(其中,c2=a2+b2)
3.拋物線:y2=±2px(p>0),x2=±2py(p>0)
三、圓錐曲線的性質(zhì)
知識要點:
1.橢圓:(a>b>0)
。1)范圍:|x|≤a,|y|≤b 。2)頂點:(±a,0),(0,±b) 。3)焦點:(±c,0)
。4)離心率:e=∈(0,1) 。5)準線:
2.雙曲線:(a>0, b>0)
。1)范圍:|x|≥a, y∈R (2)頂點:(±a,0)
。3)焦點:(±c,0)
。4)離心率:∈(1,+∞) 。5)準線: 。6)漸近線:
3.拋物線:y2=2px(p>0)
。1)范圍:x≥0, y∈R 。2)頂點:(0,0)
(3)焦點:(,0)
。4)離心率:e=1 (5)準線:x=-
主要題型:
(1)定義及簡單幾何性質(zhì)的靈活運用;
(2)求曲線方程(含指定圓錐曲線方程及軌跡方程)。
★★★突破重難點
【例1】若F1、F2為雙曲線的左、右焦點,O為坐標原點,點P在雙曲線的左支上,點M在雙曲線的右準線上,且滿足:
,
則該雙曲線的離心率為( )
A. B. C. D.3
解:由知四邊形F1OMP是平行四邊形,又
知OP平分∠F1OM,即F1OMP是菱形,設|OF1|=c,則|PF1|=c.
又|PF2|-|PF1|=
由雙曲線的第二定義知,且e>1,∴e=2,故選C.
【例2】學?萍夹〗M在計算機上模擬航天器變軌返回試驗. 設計方案如圖:航天器運行(按順時針方向)的軌跡方程為,變軌(即航天器運行軌跡由橢圓變?yōu)閽佄锞)后返回的軌跡是以軸為對稱軸、 為頂點的拋物線的實線部分,降落點為. 觀測點同時跟蹤航天器.
(1)求航天器變軌后的運行軌跡所在的曲線方程;
(2)試問:當航天器在軸上方時,觀測點測得離航天器的距離分別為多少時,應向航天器發(fā)出變軌指令?
解:(1)設曲線方程為, 由題意可知,. .
曲線方程為.
(2)設變軌點為,根據(jù)題意可知
得 ,
或(不合題意,舍去).
.
得 或(不合題意,舍去).
點的坐標為,.
答:當觀測點測得距離分別為時,應向航天器發(fā)出指令.
【例3】如圖1,已知A、B、C是長軸為4的橢圓上三點,點A是長軸的一個頂點,BC過橢圓中心O,且,。
(1)建立適當?shù)淖鴺讼,求橢圓方程;
(2)如果橢圓上兩點P、Q使直線CP、CQ與x軸圍
成底邊在x軸上的等腰三角形,是否總存在實數(shù)l
使?請給出證明。
解:(1)以O為原點,OA所在的直線為x軸建立如
圖直角坐標系,則A(2,0),橢圓方程可設為
。
而O為橢圓中心,由對稱性知|OC|=|OB|
又,所以AC⊥BC
又,所以|OC|=|AC|,
所以△AOC為等腰直角三角形,所以點C坐標為(1,1)。將(1,1)代入橢圓方程得,則橢圓方程為。
(2)由直線CP、CQ與x軸圍成底邊在x軸上的等腰三角形,設直線CP的斜率為k,則直線CQ的斜率為-k,直線CP的方程為y-1=k(x-1),直線CQ的方程為y-1=-k(x-1)。由橢圓方程與直線CP的方程聯(lián)立,消去y得
(1+3k2)x2-6k(k-1)x+3k2-6k-1=0①
因為C(1,1)在橢圓上,所以x=1是方程①的一個根,于是
同理
這樣,, 又B(-1,-1),所以,
即kAB=kPQ。所以PQ∥AB,存在實數(shù)l使。
【例4】如圖,直線l1和l2相交于點M,l1 ⊥l2,點N∈l1.以A、B為端點的曲線段C上的任一點到l2的距離與到點N的距離相等.若△AMN為銳角三角形,|AM|=,|AN|=3,且|BN|=6.建立適當?shù)淖鴺讼,求曲線C的方程.
解法一:如圖建立坐標系,以l1為x軸,MN的垂直平分線為y軸,點O為坐標原點.
依題意知:曲線段C是以點N為焦點,以l2為準線的拋線段的一段,其中A、B分別為C的端點.設曲線段C的方程為
y2=2px (p>0),(xA≤x≤xB,y>0),其中xA,xB分別為A,B的橫坐標,P=|MN|.
所以 M (-,0),N (,0).
由 |AM|=,|AN|=3得
(xA+)2+2PxA=17, ①
(xA-)2+2PxA=9. ②
由①、②兩式聯(lián)立解得xA=,再將其代入①式并由p>0解得
或.
因為△AMN是銳角三角形,所以>xA,故舍去.
∴ P=4,xA=1.
由點B在曲線段C上,得xB=|BN|-=4.
綜上得曲線段C的方程為y2=8x (1≤x≤4,y>0).
解法二:如圖建立坐標系,分別以l1、l2為x、y軸,M為坐標原點.
作AE⊥l1,AD⊥l2,BF⊥l2,垂足分別為E、D、F.
設 A (xA,yA)、B (xB,yB)、N (xN,0).
依題意有
xA=|ME|=|DA|=|AN|=3,
yA=|DM|==2,由于△AMN為銳角三角形,故有
xN=|AE|+|EN|=4.
=|ME|+=4
XB=|BF|=|BN|=6.
設點P (x,y)是曲線段C上任一點,則由題意知P屬于集合
{(x,y)|(x-xN)2+y2=x2,xA≤x≤xB,y>0}.
故曲線段C的方程
y2=8(x-2)(3≤x≤6,y>0).
第十七講 圓錐曲線的定義、性質(zhì)和方程(二)
【例5】已知橢圓的長、短軸端點分別為A、B,從此橢圓上一點M向x軸作垂線,恰好通過橢圓的左焦點F1,向量與是共線向量。
(1)求橢圓的離心率e;
(2)設Q是橢圓上任意一點, F1、F2分別是左、右焦點,求∠F1QF2的取值范圍;
解:(1)∵,∴。
∵是共線向量,∴,∴b=c,故。
(2)設
當且僅當時,cosθ=0,∴θ。
(1)過點P分別作兩漸近線的垂線,垂足分別為E,F,求的值;
(2)過點P的直線與兩漸近線分別交于A、B兩點,且的面積.
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