人教版高中数学选修11第二章22圆锥曲线知识点总结.docx

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人教版高中数学选修11第二章22圆锥曲线知识点总结

 

圆锥曲线知识点小结

 

圆锥曲线在高考中的地位:

圆锥曲线在高考数学中占有十分重要的地位,是高考的重点、热点和难点。

通过以圆锥

曲线为载体,与平面向量、导数、数列、不等式、平面几何等知识进行综合,结合数学思想

方法,并与高等数学基础知识融为一体,考查学生的数学思维能力及创新能力,其设问形式

新颖、有趣、综合性很强。

(1).重视圆锥曲线的标准方程和几何性质与平面向量的巧妙结合。

(2).重视圆锥曲线性质与数列的有机结合。

 

(3).重视解析几何与立体几何的有机结合。

 

高考再现:

2011 年(文 22)在平面直角坐标系 xOy 中,已知椭圆 C:

+ y2 =

1.如图所示,斜率为 k(k>0)且不过原点的直线 l 交椭圆 C 于 A、B 两点,线

段 AB 的中点为 E,射线 OE 交椭圆 C 于点 G,交直线 x = -3 于点 D(-3,m).

 

(1)求 m2 + k2 的最小值;

 

(2)若∣OG∣ =∣OD∣·∣OE∣, ① 求证:

直线 l 过定点;

 

② 试问点 B、 能否关于 x 轴对称?

若能,求出此时△ABG 的外接圆方程;

若不能,请说明理由.

 

(理 22)已知动直线 l 与椭圆 C:

+= 1 相交于 P(x ,y ),Q(x ,

112

 

y

)两个不同点,且OPQ 的面积

OPQ

=   ,其中 O 为坐标原点.

 

(1)证明:

+和+均为定值;

 

(2)设线段 PQ 的中点为 M,求∣OM∣·∣PQ∣的最大值;

 

(3)椭圆 C 上是否存在三点 D,E,G,使得

 ODE

=

 ODG

= S

△OEG

=

若存在,判断△DEG 的形状;若不存在,请说明理由.

 

(2009 年山东卷)设 m∈R,在平面直角坐标系中,已知向量 a=(mx,y+1),向量 b=(x,y-1),a

⊥b,动点 M(x,y)的轨迹为 E.

(1)求轨迹 E 的方程,并说明该方程所表示曲线的形状;

 

(2)已知 m=1/4,证明:

存在圆心在原点的圆,使得该圆的任意一条切线与轨

迹 E 恒有两个交点 A,B,且 OA⊥OB(O 为坐标原点),并求出该圆的方程;

 

(3)已知 m=1/4,设直线 l 与圆 C:

x2+y2=R2(1

1

一个公共点 B ,当 R 为何值时,|A B |取得最大值?

并求最大值.

111

 

一.圆锥曲线的定义:

 

椭圆:

平面内与两个定点

的距离之和等于定长(大于     )的点的轨迹叫做椭圆。

 

这两个定点

 

数学语言:

叫做椭圆的焦点,两焦点的距离     叫做椭圆的焦距。

 

常数 2a=

 

常数 2a<

,轨迹是线段

 

,轨迹不存在;

双曲线:

平面内与两个F1,F2的距离之差的绝对值等于常数(小于||F1F2)的点的轨迹叫做

双曲线。

这两个定点叫做双曲线的焦点,两焦点的距离叫做双曲线的焦距。

数学语言:

MF - MF= 2a

12

 

常数 2a=

,轨迹是两条射线;

 

常数 2a>

,轨迹不存在;

2a < F F

1 2 )

常数 2a=0,轨迹是 F F 的中垂线。

12

抛物线

平面内与一个定点 F 和一条定直线 l 的距离相等的点的轨迹叫做抛物线.点 F 叫做抛

 

物线的焦点,定直线 l 叫做抛物线的准线.(注:

F 不在 l 上)

 

当 F 在 l 上时是过 F 点且垂直于 l 的一条直线。

定义中要重视“括号”内的限制条件

 

(1)定点 F (-3,0), F (3,0) ,在满足下列条件的平面上动点 P 的轨迹中,是椭圆的是(

12

A. PF + PF

1

2

= 4 B. PF + PF

1

2

= 6

C. PF + PF = 10D. PF

12

1

2

+ PF

2

2

= 12

(2)方程 ( x - 6)2 + y 2 - ( x + 6)2 + y 2 = 8 表示的曲线是____

二、圆锥曲线的标准方程

椭圆:

焦点在 x 轴上时:

x 2  y 2                    y 2  x 2

a 2 + b 2 = 1 焦点在 y 轴上时:

 a 2 + b 2 = 1

 

注:

是根据分母的大小来判断焦点在哪一坐标轴上。

双曲线:

焦点在 x 轴上时:

x 2  y 2                    y 2  x 2

- = 1 焦点在 y 轴上时:

 -

a 2 b 2 a 2 b 2

= 1

注:

是根据项的正负来判断焦点所在的位置。

抛物线的标准方程:

图形标准方程焦点坐标准线方程

 

( 1 )

已 知

方 程

 

x 2    y 2

+      = 1

3 + k  2 - k

表 示

椭圆,

则  k

的 取

值 范

围 为

____

( 2 ) 已知方程

x 2    y 2

-      = 1

m + 2  m + 1

表示双曲线,求

m 取值范围。

x 2y 2

(3)已知方程+= 1 表示焦点在 y 轴上的椭圆,则 m 的取值范围是( )

m - 12 - m

(4)抛物线 y2=mx(m≠0)的焦准距 p 为------------,焦点坐标是-------------,准线方程是---------.

三、椭圆与双曲线的性质分析

 

分类椭圆

双曲线

定义

 

图形

平面内与两个F1,F2的距离之和等

于常数(大于||F1F2)的点的轨迹

 

y

x

平面内与两个F1,F2的距离之差的绝对值

等于常数(小于||F1F2)的点的轨迹

 

标准方程x 2= 1(a > b > 0)

a 2b2

x 2  y 2

-   = 1(a > 0,b > 0)

a 2  b2

 

a、b、c关系

c 2 = a 2 - b2

c 2 = a 2 + b2

 

a、b、c的意义a是长半轴长,b是短半轴长,c是半焦距a是实长半轴长,b是虚短半轴长,c是半焦距

 

范围- a ≤ x ≤ a,- b ≤ y ≤ bx ≤ -a,x ≥ ay ∈ R

 

分类椭圆

 

对称性关于x轴和y轴对称,

也关于原点对称

双曲线

关于x轴和y轴对称,

也关于原点对称

 

顶点A1 (-a,0)

B (0,-b)

1

A (a,0)

2

B (0, b)

2

A (-a,0),       A (a,0)

1 2

 

c

aa

 

焦点坐标

F (-c,0),      F (c,0)       F (-c,0),      F (c,0)

1 2 1 2

 

渐近线

无                           y =±

b

a

x

 

抛物线几何性质:

 

标准方程

yyyy

F

图象O

F    x        F  O  x

O

O      x               x

F

 

 

p

 

(1)椭圆若椭圆

x 2  y 2               10

5   m               5

,则 m 的值是__

 

(2)双曲线的渐近线方程是3x ± 2y = 0,则该双曲线的离心率等于______

 

(3)若该抛物线上的点 M 到焦点的距离是 4,则点 M 的坐标为__

(4)设双曲线

x 2  y 2

-

a   b 2

= 1 (a>0,b>0)中,离心率 e∈[ 2 ,2],则两条渐近线夹角 θ的

取值范围是________

(5)设 a ≠ 0, a ∈ R ,则抛物线 y = 4ax2 的焦点坐标为________

 

5x2y2

294

 

(7)设中心在坐标原点 O ,焦点 F 、 F 在坐标轴上,离心率 e =2 的双曲线 C 过点

12

P(4,- 10) ,则 C 的方程为_______

 

(8)已知抛物线方程为 y2 = 8x ,若抛物线上一点到 y 轴的距离等于 5,则它到抛物线

的焦点的距离等于____;

(9)抛物线 y2 = 2x 上的两点 A、B 到焦点的距离和是 5,则线段 AB 的中点到 y 轴的

距离为______

四、点 P( x , y ) 和椭圆

00

x 2  y 2

+

a   b 2

= 1( a > b > 0 )的关系:

 

x 2

0 +

a 2

y 2

0 = 1 ⇒ p 点在椭圆上。

b 2

 

x 2y 2

0 +0 < 1 ⇒ p 点在椭圆内。

ab 2

 

x 2y 2

0 +0 > 1 ⇒ p 点在椭圆外。

a 2b 2

对于双曲线和抛物线与点的位置关系可以此类推。

五、直线与圆锥曲线的位置关系:

(在这里我们把圆包括进来)

(1).首先会判断直线与圆锥曲线是相交、相切、还是相离的

a.直线与圆:

一般用点到直线的距离跟圆的半径相比(几何法),也可以利用方程实

 

根的个数来判断(解析法).

b.直线与椭圆、双曲线、抛物线一般联立方程,判断相交、相切、相离

c.直线与双曲线、抛物线有自己的特殊性

 

12⎣121 2 ⎦

其中 k 为直线的斜率, ( x , y ),( x , y ) 是两交点坐标.

1122

b.求弦所在的直线方程

c.根据其它条件求圆锥曲线方程

(3).已知一点 A 坐标,一直线与圆锥曲线交于两点 P、Q,且中点为 A,求 P、Q 所在的

直线方程(点差法)

(4).已知一直线方程,某圆锥曲线上存在两点关于直线对称,求某个值的取值范围(或

者是圆锥曲线上否存在两点关于直线对称)

(1)若直线 y=kx+2 与双曲线 x2-y2=6 的右支有两个不同的交点,则 k 的取值范围是

_______

(2)直线 y―kx―1=0 与椭圆

x2  y 2

+   = 1 恒有公共点,则 m 的取值范围是______

5  m

 

(3)过双曲线

x 2  y 2

-   = 1 的右焦点直线交双曲线于 A、B 两点,若│AB︱=4,则这

1   2

样的直线有_____条.

(4)过双曲线

x 2  y 2

-

a   b 2

=1 外一点 P( x , y ) 的直线与双曲线只有一个公共点的情况如

0 0

下:

(5)过抛物线外一点总有三条直线和抛物线有且只有一个公共点:

两条切线和一条平

行于对称轴的直线。

(6)过点 (2,4) 作直线与抛物线 y2 = 8x 只有一个公共点,这样的直线有__

 

x2y2

916

 

y 2

2

条件的直线 l 有__条

 

(9)对于抛物线 C:

 y 2 = 4 x ,我们称满足 y

0

2

< 4 x 的点 M (x , y ) 在抛物线的内部,

0 0 0

若点 M (x , y ) 在抛物线的内部,则直线 l :

 y y = 2( x + x ) 与抛物线 C 的位置关系是

0000

_______

(10)过抛物线 y2 = 4x 的焦点 F 作一直线交抛物线于 P、Q 两点,若线段 PF 与 FQ 的

 

长分别是 p、 q ,则

1  1

+  = _______

p  q

 

(11)求椭圆 7x 2 + 4 y 2 = 28上的点到直线 3x - 2y -16 = 0的最短距离

 

(12)直线 y = ax + 1 与双曲线 3x2 - y2 =1交于 A 、 B 两点。

①当 a 为何值时, A 、 B 分别在双曲线的两支上?

②当 a 为何值时,以 AB 为直径的圆过坐标原点?

1、求弦长问题:

(1)过抛物线 y2=4x 的焦点作直线交抛物线于 A(x1,y1),B(x2,y2)两点,

若 x1+x2=6,那么|AB|等于_______

(2)过抛物线 y 2 = 2 x 焦点的直线交抛物线于 A、B 两点,已知|AB|=10,O 为坐

标原点,则 ΔABC 重心的横坐标为_______

2、圆锥曲线的中点弦问题:

(1)如果椭圆

x2  y 2

+   = 1 弦被点 A(4,2)平分,那么这条弦所在的直线方程是

36  9

 

(2)已知直线 y=-x+1 与椭圆

x2  y 2

+

a 2 b2

= 1(a > b > 0) 相交于 A、B 两点,且线段

AB 的中点在直线 L:

x-2y=0 上,则此椭圆的离心率为_______

 

x 2y 2

( 3 ) 试确定 m 的取值范围,使得椭圆+= 1 上有不同的两点关于直线

43

 

y = 4x + m 对称

 

特别提醒:

因为 ∆ > 0 是直线与圆锥曲线相交于两点的必要条件,故在求解有关

 

y

 

A

弦长、对称问题时,务必别忘了检验 ∆ > 0 !

3、直线恒过定点问题:

O

P

M

B

x

 

(1)A、B 是抛物线 y2=2px(p>0)上的两点,且 OA⊥OB(O 为坐标原点)

求证:

直线 AB 经过一个定点;

(2)抛物线 y2=2px(p>0)上有两个动点 A、B 及一定点 M(p, 2p),F 为焦点;若|AF|、

|MF|、|BF|成等差数列,求证:

线段 AB 的垂直平分线过定点。

 

4、焦点三角形问题:

(1)短轴长为5 ,离心率 e =

 

2

3

y

B

M

A

O

F            x

 

例 3 图

 

的椭圆的两焦点为 F 、 F ,过 F 作直线交椭圆

1 2 1

于 A、B 两点,则 ∆ABF 的周长为________

2

(2)设 P 是等轴双曲线 x 2 - y 2 = a 2 (a > 0) 右支上一点, F1、F2 是左右焦点,若

 

PF2 ⋅ F1 F2 = 0 ,|PF1|=6,则该双曲线的方程为

(3)双曲线的虚轴长为 4,离心率 e=6

2

,F1、F2 是它的左右焦点,若过 F1 的直

线与双曲线的左支交于 A、B 两点,且 AB 是 AF 与 BF 等差中项,则 AB =_______

22

( 4) 已知双曲线的离心率为2 , F1、 F2 是左右焦点, P 为双曲线上一点,且

∠F PF = 60 , S

12

∆PF1F2 = 12 3 .求该双曲线的标准方程。

5、抛物线中与焦点弦有关的一些几何图形的性质:

p

2

A(x1,y1)、B(x2,y2)两点,则

(1)y1y2=-p

p2

1 2 4

(2)|AB|=x1+x2+p;通径=2P

112

|AF||BF|p

(4) 过 A、B 两点作准线的垂线,垂足分别为 A/、B/,F 抛物线的焦点,则∠A/FB/=900;

(5) 以弦 AB 为直径的圆与准线相切。

(6) 设 A, B 是抛物线 y2=2px 上的两点,O 为原点, 则 OA⊥OB 的充要条件是直线 AB

恒过定点(2p,0)

pp

证明:

(1)当直线过焦点且垂直于 x 轴时,A(2 ,p)、B(2 ,-p),因此 y1y2=-p2

 

成立; 当直线过焦点且不与 x 轴垂直时,显然直线的斜率 k≠0,直线 AB 的方程为:

pypyp

2k2k2

ky2-2py-kp2=0,∴y1y2=-p2

∵A(x1,y1)、B(x2,y2)两点都在抛物线 y2=2px(p>0)上,

∴y12=2px1,y22=2px2;两式相乘得(y1y2)2=2px1·2px2

∴p4=4p2x1x2;

p2

从而 x1x2= 4

p

2

pp

则|AB|=|AF|+|BF|=|AA/|+|BB/|=x1++x2+2 =x1+x2+p

111

+=+

x1+2x2+2

 

x1x2+2442 (x1+x2)+ 4

 

A

 

B

y

 

O

B

⑥题

 

A

F   x

2

2(x1+x2+p)

(4)过 A、B 两点分别作准线的垂线,垂足分别为 A/、B/,

由于点 A、B 是抛物线上的点,F 是抛物线的焦点,根据抛物线的定义可知,|AF|=

|AA/|,|BF|=|BB/|

∴∠B/BF=1800-2∠B/FB,∠A/AF=1800-2∠A/FA

由∵AA/∥BB/∴∠B /BF+∠A/AF=1800

y

即:

1800-2∠B/FB+1800-2∠A/FA=1800

A/

∴∠B

N/

垂足分别为 A/、B/、N/,Fx

∵N 为线段 AB 的中点,则|NN/|=

|AF|+|BF||AB|

==

2

B/

 

⑦题图

∴以 AB 为直径的圆与准线相切。

(6)设 A, B 是抛物线 y2=2px 上的两点,O 为原点, 则 OA⊥OB 的充要条件是直

线 AB 恒过定点(2p,0)

六.你了解下列结论吗?

共渐近线的双曲线系:

(1)渐近线方程为:

y = ± n x即 x ± y = 0

mmn

x2y 2

m2n2

λ > 0时表示焦点在x轴上的双曲线;

λ < 0时表示焦点在y轴上的双曲线;

(2)与双曲线 x2 - y 2

a2b2

= 1有相同的渐近线的

 

x 2y 2

916

(2) 中心在原点,一个焦点为(3,0),一条渐近线方程 2x-3y=0 的双曲线方程是

--------

七、圆锥曲线中的最值问题

(1)如图所示,若 A(3,2),F 为抛物线 y2=2x 的焦点,求|PF|+|PA|

的最小值,以及取得最小值时点 P 的坐标。

L

y

变式:

若 A(3,5)呢?

(2).定长为 3 的线段 AB 的端点 A、B 在抛物线 y 2 = x 上移动,求 AB

N

N

 

O

 

F

P

P   A

 

x

中点 M 到 y 轴距离的最小值,并求此时 AB 中点 M 的坐标。

 

(3)若 x, y ∈ R ,且 3x2 + 2 y2 = 6 ,则 x + y 的最大值是___, x2 + y 2

 

例 8 图

的最小值是

(4)以椭圆上一点和椭圆两焦点为顶点的三角形的面积最大值为 1 时,则椭圆长轴的

最小值为__

八.动点轨迹方程问题:

1、直接法  

当所求动点的要满足的条件简单明确时,直接按“建系设点、列出条件、代入坐标、

整理化简、限制说明”五个基本步骤求轨迹方程, 称之直接法.

例 1.点 M 与定点 F (0,2) 的距离和它到定直线 y = 8 的距离的比是 1:

 2 ,求点的轨

迹方程式,并说明轨迹是什么图形.

变式:

已知动点 P 到定点 F(1,0)和直线 x = 3 的距离之和等于 4,求 P 的轨迹方程.

2、待定系数法:

已知轨迹是什么图形,先设出其标准方程,再求出参数。

例 2、 已知椭圆的焦点坐标为

和       ,且经过点          ,求椭圆的标

准方程。

变式:

抛物线的顶点在原点,以 x 轴为对称轴,经过焦点且倾斜角为 135 0 的直线,被抛物

线截得的弦长为 8,试求抛物线的方程。

3、定义法:

定义法是指先分析、说明动点的轨迹满足某种特殊曲线(如圆、椭圆、双曲线、

 

抛物线等)的定义或特征,再求出该曲线的相关参量,从而得到轨迹方程

例 3、求与圆 ( x - 3) 2 + y 2 = 1 及 ( x + 3) 2 + y 2 = 9 都外切的动圆圆心的轨迹方程

解:

设动圆的半径为 r,则由动圆与定圆都外切得

MF = 3 + r, MF = 1 + r ,

12

又因为 MF - MF = (3 + r) - (1 + r) = 2 ,

12

由双曲线的定义可知,点 M 的轨迹是双曲线的一支

所求动圆圆心的轨迹是双曲线的一支,其方程为:

x 2  y 2

-   = 1 ( x ≥ 1)

1   8

 

变式:

(1)、一动圆与圆 x2 + y2 + 6x + 5 = 0 外切,同时与圆 x2 + y2 - 6x - 91 = 0 内切,

求动圆圆心的轨迹方程式,并说明它是什么曲线.

( 2 、 已 知 ∆ABC 的 底 边 BC 长 为 12 , 且 底 边 固 定 , 顶 点 A 是 动 点 , 使

1

sin B - sin C =sin A ,求点 A 的轨迹

2

分析:

首先建立坐标系,由于点 A 的运动规律不易用坐标表示,注意条件的运用,可

利用正弦定理将其化为边的关系,注意有关限制条件

解:

以底边 BC 为 x 轴,底边 BC 的中点为原点建立 xoy 坐标系,这时

1

B(-6,0), C (6,0) ,由 sin B - sin C =sin A 得

2

1

b - c =a = 6 ,即 | AC | - | AB |= 6所以,点 A 的轨迹是以 B(-6,0), C (6,0) 为焦点,

2

2 a =6 的双曲线的左支 其方程为:

x 2  y 2

-   = 1( x < -3)

9  27

(3).动点到点(3,0)的距离比它到直线 x=-2 的距离大 1,则动点的轨迹是()

A.椭圆B.双曲线C.双曲线的一支D.抛物线

解析:

由题意可知,动点到点(3,0)的距离等于它到直线 x=-3 的距离,由抛物线定

义知动点的轨迹是抛物线.答案:

D

4、代入法

当题目中有多个动点时,将其他动点的坐标用所求动点 P 的坐标 x, y 来表示,再代入

到其他动点要满足的条件或轨迹方程中,整理即得到动点 P 的轨迹方程,称之代入法,也

称相关点法、转移法.

例 4:

点 A 位于双曲线

x 2  y 2

-

a 2 b2

= 1(a > 0, b > 0) 上,F , F 是它的两个焦点,求 ∆AF F

1 2 1 2

的重心 G 的轨迹方程

分析:

要求重心的轨迹方程,必须知道三角形的三个顶点的坐标,利用相关点法进行

求解注意限制条件

解:

设 ∆AF F 的重心 G 的坐标为 ( x, y) ,则点 A 的坐标为 (3x,3 y)

12

 

因为点 A 位于双曲线

x 2  y 2

a   b2

= 1(a > 0, b > 0) 上,从而有

 

(3x) 2(3 y) 2

-

a 2b 2

= 1( y ≠ 0) ,即

x 2    y 2

-     = 1( y ≠ 0)

a    b

( ) 2  ( ) 2

3    3

 

所以, ∆AF F 的重心 G 的轨迹方程为

12

x 2    y 2

-     = 1( y ≠ 0)

a b

( ) 2 ( ) 2

3    3

 

变式:

如图,从双曲线 C :

 x 2 - y 2 = 1 上一点 Q 引直线y

P

Q N

l :

 x + y = 2 的垂线,垂

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