高中数学圆锥曲线知识点总结与经典例题.docx

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高中数学圆锥曲线知识点总结与经典例题

圆锥曲线解题方法技巧

 

第一、知识储备:

1.直线方程的形式

 

2)与直线相关的重要内容

[0,)ky2y1

x2x1

By

C0的距离

d

Ax0By0C

A2B2

k1x

k2x

b1

1夹角为,b2

则tan

k2k1

1k2k1

①倾斜角与斜率ktan

②点P(x0,y0)到直线Ax

③夹角公式:

直线l1:

y

l2:

y

3)弦长公式

直线y

kxb上两点A(x1,y1),B(x2,y2)间的距离

 

1

AB

12

y1y2

4)两条直线的位置关系

 

l1:

A1xB1yC10l2:

A2xB2yC20

两平行线距离公式

:

ykxb1

距离d|b1b2|

l1:

AxByC10

距离d

|C1C2|

:

ykxb2

1k2

l2:

AxByC20

A2B2

椭圆、双曲线

、抛物线:

椭圆

双曲线

抛物线

l1

l2

定义

1.到两定点F1,F2的距离之和为定值2a(2a>|F1F2|)的点的轨迹2.与定点和直线的距离之比为定值e的点的轨迹.

(0

1.到两定点F1,F2的距离之差的绝对值为定值2a(0<2a<|F1F2|)的点的轨迹2.与定点和直线的距离之比为定值e的点的轨迹.(e>1)

与定点和直线的距离相等的点的轨迹.

轨迹条件

点集:

({M|=2a,|F

|MF1+|MF2|1F2|<2a}.

点集:

{M|=±2a,

M

F2F

F1|-|MF2|.

2|>2a}.

点集{M||MF|=点M到直线l的距离}.

图形

方程

标准方程

22

x2y21(ab>0)ab

22

x2y21(a>0,b>0)ab

y22px

参数方程

xacosybsin

(参数为离心角)

xasec

ybtan

(参数为离心角)

2

x2pt(t为参数)y2pt

范围

─axa,─byb

|x|a,yR

x0

中心

原点O(0,0)

原点O(0,0)

顶点

(a,0),(─a,0),

(0,b),(0,─b)

(a,0),(─a,0)

(0,0)

对称轴

x轴,y轴;长轴长2a,短轴长2b

x轴,y轴;实轴长2a,虚轴长2b.

x轴

焦点

F1(c,0),F2(─c,0)

F1(c,0),F2(─c,0)

F(2p,0)

准线

2x=±ac

准线垂直于长轴,且在椭圆

外.

2

a

x=±

c

准线垂直于实轴,且在两顶点的内侧.

x=-p

2准线与焦点位于顶点两侧,且到顶点的距离相等.

焦距

2c(c=a2b2)

22

2c(c=ab)

离心率

ec(0e1)a

ec(e1)

a

e=1

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:

P在左支时:

|PF1|=a+ex0|PF1|=-a-ex0

|PF2|=-a+ex0|PF2|=a-ex0

|PF|=x0+p

2

备注1】双曲线:

⑶等轴双曲线:

双曲线x2y2a2称为等轴双曲线,其渐近线方程为yx,离心率e2.

备注2】抛物线:

 

到准线的距离为p.

 

叫做焦半径).

椭圆典型例题

、已知椭圆焦点的位置,求椭圆的标准方程。

例1:

已知椭圆的焦点是F1(0,-1)、F2(0,1),P是椭圆上一点,并且PF1+PF2=2F1F2,求椭圆的标准方程。

解:

由PF1+PF2=2F1F2=2×2=4,得2a=4.又c=1,所以b2=3.

所以椭圆的标准方程是y+x=1.

43

2.已知椭圆的两个焦点为F1(-1,0),F2(1,0),且2a=10,求椭圆的标准方程.22解:

由椭圆定义知c=1,∴b=52-1=24.∴椭圆的标准方程为x+y=1.

2524

、未知椭圆焦点的位置,求椭圆的标准方程。

例:

1.椭圆的一个顶点为A2,0,其长轴长是短轴长的2倍,求椭圆的标准方程.

分析:

题目没有指出焦点的位置,要考虑两种位置.

解:

(1)当A2,0为长轴端点时,a2,b1,

椭圆的标准方程为:

22

x2y21;

41

2)当A2,0为短轴端点时,b2,a4,

22

1;

椭圆的标准方程为:

xy

416

三、椭圆的焦点位置由其它方程间接给出,求椭圆的标准方程。

x2y2

例.求过点(-3,2)且与椭圆x+y=1有相同焦点的椭圆的标准方程.

94

22

2xy9解:

因为c2=9-4=5,所以设所求椭圆的标准方程为a2+a2-5=1.由点(-3,2)在椭圆上知a2+42x2y2

2=1,所以a2=15.所以所求椭圆的标准方程为+=1.

a-51510

四、与直线相结合的问题,求椭圆的标准方程。

 

 

由e1,得1k1,即k

294

k,利用条件求k.

∴满足条件的k4或k

4

六、由椭圆内的三角形周长、面积有关的问题

例:

1.若△ABC的两个顶点坐标A(-4,0),B(4,0),△ABC的周长为18,求顶点C的轨迹方程。

解:

顶点C到两个定点A,B的距离之和为定值10,且大于两定点间的距离,因此顶点C的轨迹为椭圆,并且2a=10,所以a=5,2c=8,所以c=4,所以b2=a2-c2=9,故顶点C的轨

x2y2

方程为x+y=1.又A、B、C三点构成三角形,所以y≠0.所以顶点

259

x2y2x2y2

为2x5+y9=1(y≠0)答案:

2x5+y9=1(y≠0)

22

2.已知椭圆的标准方程是ax2+2y5=1(a>5),它的两焦点分别是F1,的周长.

即a=41,所以△ABF2的周长为4a=441.

因为F1F2=8,即即所以2c=8,即c=4,所以a2=25+16=41,

x2y2

3.设F1、F2是椭圆x9+y4=1的两个焦点,P是椭圆上的点,且PF1:

PF2=2:

1,求△PF1F2的面积.

解析:

由椭圆方程,得a=3,b=2,c=5,∴PF1+PF2=2a=6.又PF1∶PF2=2∶1,∴PF1=4,PF2=2,由22+42=(25)2可知△PF1F2是直角三角形,故△PF1F2的面积为12PF1·PF2=12×2×4=4.

七、直线与椭圆的位置问题

x2211

例已知椭圆xy21,求过点P1,1且被P平分的弦所在的直线方程.

222

分析一:

已知一点求直线,关键是求斜率,故设斜率为

 

222

12k2x22k2

2kx

1k2k

2

3

2

0

由韦达定理得x1

2k

22k.

x2

2.

21

2k2

∵P是弦中点,∴

x1x2

1.故得

k

1

2

11

解法二:

设过P,的直线与椭圆交于

22

Ax1,y1、Bx2,y2,则由题意得

所以所求直线方程为2x4y30.

22

①-②得x1x2

2

2y1

2

y2

0.

将③、④代入⑤得

y1

y2

1

1,即直线的斜率为

1

x1

x2

2

2

所求直线方程为2x4y30.

双曲线典型例题、根据方程的特点判断圆锥曲线的类型。

 

c2a2b216,这些椭圆有共同的焦点(-4,0),(4,0).

 

222

c2a2b216,这些双曲线也有共同的焦点(-4,0),)(4,0).

k值,画出其图形,体会一

3)k25,k9,k25时,所给方程没有轨迹.

说明:

将具有共同焦点的一系列圆锥曲线,称为同焦点圆锥曲线系,不妨取一些下几何图形所带给人们的美感.

、根据已知条件,求双曲线的标准方程。

例2根据下列条件,求双曲线的标准方程.

 

22

3)与双曲线xy1有相同焦点,且经过点32,2

164

22

解:

(1)设双曲线方程为xy1mn

P、Q两点在双曲线上,

 

9mn

22

∴所求双曲线方程为xy1

169

说明:

采取以上“巧设”可以避免分两种情况讨论,得“巧求”的目的.

2)∵焦点在x轴上,

2

y1(其中0

6

x2

∴所求双曲线方程为

12

巧妙的设法.

(2)寻找一种简捷的方法,须有牢固的基础和一定的变通能力,这也是在我们教学中应该注重的一个重要方面.

三、求与双曲线有关的角度问题。

2

y1的右焦点分别为F1、F2,点P在双曲线上的左支上且

16

F1PF2的大小.

分析:

一般地,求一个角的大小,通常要解这个角所在的三角形.解:

∵点P在双曲线的左支上

∴PF1PF26

22

∴PF12PF222PF1PF236

22

∴PF12PF22100

∵F1F224c24a2b12100

F1PF290

说明:

(1)巧妙地将双曲线的定义应用于解题当中,使问题得以简单化.

点P在

(2)题目的“点P在双曲线的左支上”这个条件非常关键,应引起我们的重视,若将这一条件改为双曲线上”结论如何改变呢?

请读者试探索.四、求与双曲线有关的三角形的面积问题。

2

F1PF2的

例4已知F1、F2是双曲线y21的两个焦点,点P在双曲线上且满足F1PF290,求

4

面积.

分析:

利用双曲线的定义及F1PF2中的勾股定理可求F1PF2的面积.

2

解:

∵P为双曲线y21上的一个点且F1、F2为焦点.

4

∴PF1PF22a4,F1F22c25

∵F1PF290

222

∴在RtPF1F2中,PF12PF22F1F2220

222

∵PF1PF22PF12PF222PF1PF216

∴202PF1PF216

∴PF1PF22

1

∴SF1PF2PF1PF21

122

说明:

双曲线定义的应用在解题中起了关键性的作用.

五、根据双曲线的定义求其标准方程。

例5已知两点F15,0、F25,0,求与它们的距离差的绝对值是6的点的轨迹.

分析:

问题的条件符合双曲线的定义,可利用双曲线定义直接求出动点轨迹.

解:

根据双曲线定义,可知所求点的轨迹是双曲线.

∵c5,a3

∴b2c2a252324216

22

∴所求方程xy1为动点的轨迹方程,且轨迹是双曲线.

916

22

例:

P是双曲线xy1上一点,F1、F2是双曲线的两个焦点,且PF117,求PF2的值.

643612

分析:

利用双曲线的定义求解.

22

解:

在双曲线xy1中,a8,b6,故c10.

6436

由P是双曲线上一点,得PF1PF216.

∴PF21或PF233.

又PF2ca2,得PF233.

说明:

本题容易忽视PF2ca这一条件,而得出错误的结论PF21或PF233.

六、求与圆有关的双曲线方程。

例6求下列动圆圆心M的轨迹方程:

2

1)与⊙C:

x22

2y

2内切,且过点

A2,0

2)与⊙

C1:

x2y

12

2

1和⊙C2:

x2

y12

4都外切.

3)与⊙

C1:

x32

2

y2

9外切,且与⊙

2

C2:

x3

2

y21内切

r2.解

分析:

这是圆与圆相切的问题,解题时要抓住关键点,即圆心与切点和关键线段,即半径与圆心距离.如果相切的⊙C1、⊙C2的半径为r1、r2且r1r2,则当它们外切时,O1O2r1r2;当它们内切时,O1O2r1题中要注意灵活运用双曲线的定义求出轨迹方程.

解:

设动圆M的半径为r

(1)∵⊙C1与⊙M内切,点A在⊙C外

∴MCr2,MAr,MAMC2∴点M的轨迹是以C、A为焦点的双曲线的左支,且有:

2

2

2

27

a,c

2,b2

c

a

2

2

∴双曲线方程为

2x2

2y2

1x2

7

2)∵⊙M与⊙C1、⊙C2都外切

∴MC1r1,MC2r2,

MC2MC11

∴所求的双曲线的方程为:

3)∵⊙M与⊙C1外切,且与⊙C2内切

∴MC1r3,MC2r1,MC1MC24

 

a2,c3,b2c2a25

∴所求双曲线方程为:

22xy

45

说明:

(1)“定义法”求动点轨迹是解析几何中解决点轨迹问题常用而重要的方法.

(2)巧妙地应用“定义法”可使运算量大大减小,提高了解题的速度与质量.(3)通过以上题目的分析,我们体会到了,灵活准确地选择适当的方法解决问题是我们无休止的追求目标.

抛物线典型例题

一、求抛物线的标准方程。

例1指出抛物线的焦点坐标、准线方程.

22

(1)x4y

(2)xay(a0)

分析:

(1)先根据抛物线方程确定抛物线是四种中哪一种,求出p,再写出焦点坐标和准线方程.

(2)先把方程化为标准方程形式,再对a进行讨论,确定是哪一种后,求p及焦点坐标与准线方程.

解:

(1)p2,∴焦点坐标是(0,1),准线方程是:

y1

 

、求直线与抛物线相结合的问题

分析:

由直线与抛物线相交利用韦达定理列出k的方程求解.另由于已知与直线斜率及弦中点坐标有关,故也可利用“作差法”求k.

ykx222

解法一:

设A(x1,y1)、B(x2,y2),则由:

2可得:

kx(4k8)x40.

y28x

∵直线与抛物线相交,k0且0,则k1.

∵AB中点横坐标为:

x1x24k82,

解得:

k2或k

2

1(舍去).

k2

故所求直线方程为:

y2x2.

解法二:

设A(x1,y1)、B(x2,y2)

,则有

2y1

8x1

2y2

8x2.

两式作差解:

(y1

y2)(y1y2)

8(x1

x2)

,即y1

x1

y2

8.

x2

y1y2

x1x24y1

y2kx1

2kx2

2

k(x1

x2)

44k4,

k8故k4k4

2或k1(

舍去)

则所求直线方程为:

y2x2.

三、求直线中的参数问题

35,求k值.

9时,求P点坐标.P点坐标.

例3

(1)设抛物线y24x被直线y2xk截得的弦长为

(2)以

(1)中的弦为底边,以x轴上的点P为顶点作三角形,当三角形的面积为分析:

(1)题可利用弦长公式求k,

(2)题可利用面积求高,再用点到直线距离求

解:

(1)由y4x得:

4x2(4k4)xk20y2xk

 

AB35,5(12k)35,即k4

 

四、与抛物线有关的最值问题

例4定长为3的线段AB的端点A、B在抛物线y2x上移动,求AB的中点到y轴的距离的最小值,并

求出此时AB中点的坐标.

解:

如图,设F是y2

x的焦点,

A、B两点到准线的垂线分别是

AC、BD,又M到准线的垂线为MN,

C、D和N是垂足,则

MN

1

12(ACBD)

12(AF

设M点的横坐标为

x,

纵坐标为

1

y,MNx,则

31

x

24

等式成立的条件是

5时,

4

当x

y1y2

AB过点F.

P21

4

(y1

y2)2

2y1

2y2

2y1y2

2x22,

y1

y2

2,

所以

M(45,22),此时M到y轴的距离的最小值为

例已知点M(3,2),F为抛物线y22x的焦点,点

P在该抛物线上移动,当PMPF

取最小值时,

点P的坐标为

分析:

本题若建立目标函数来求

题不难解决.

解:

如图,

由定义知PF

PE,故PM

取等号时,

M、

所以P点坐标为

PM

PF

P、E三点共线,∴

(2,2).

PF

的最小值是困难的,若巧妙地利用抛物线定义,结合图形则问

PF

PM

P点纵坐标为

ME

MN

1

3.

2

2,代入方程,求出其横坐标为2,

 

 

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