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(guò)拋物線y2=2px焦點(diǎn)F的弦, 則以AB為直徑的圓與拋物線的準(zhǔn)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(biāo)系xOy中,雙曲線中心在原點(diǎn),焦點(diǎn)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(diǎn)P(a,b)是雙曲線x2-y2=1右支上一點(diǎn),且P到漸近線距離為,則a+b=(B )
A、- B、 C、-2 D、2
4.(湖南)設(shè)F1 、F2分別是橢圓()的左、右焦點(diǎn),若在其右準(zhǔn)線上存在P使線段PF1的中垂線過(guò)點(diǎn)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(zhǔn)線為l,左焦點(diǎn)和右焦點(diǎn)分別為F1 、F2;拋物線C2的準(zhǔn)線為l,焦點(diǎn)為F2;C1與C2的一個(gè)交點(diǎn)為M,則等于 ( A )
A. B. C. D.
6.(全國(guó)一)拋物線y2=4x的焦點(diǎn)為F,準(zhǔn)線為l,經(jīng)過(guò)F且斜率為的直線與拋物線在x軸上方的部分相交于點(diǎn)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(diǎn)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(shè)橢圓上一點(diǎn)P到左準(zhǔn)線的距離為10,F(xiàn)是該橢圓的左焦點(diǎn),若點(diǎn)M滿足,則 2
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【熱點(diǎn)透析】
一、圓錐曲線的定義
1. 橢圓:到兩個(gè)定點(diǎn)的距離之和等于定長(zhǎng)(定長(zhǎng)大于兩個(gè)定點(diǎn)間的距離)的動(dòng)點(diǎn)的軌跡叫做橢圓。即:{P| |PF1|+|PF2|=
2. 雙曲線:到兩個(gè)定點(diǎn)的距離的差的絕對(duì)值為定值(定值小于兩個(gè)定點(diǎn)的距離)的動(dòng)點(diǎn)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(diǎn)的距離與到定直線的距離的比e是常數(shù)的點(diǎn)的軌跡叫做圓錐曲線。當(dāng)0<e<1時(shí)為橢圓:當(dāng)e=1時(shí)為拋物線;當(dāng)e>1時(shí)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(shí)要點(diǎn):
1.橢圓:(a>b>0)
。1)范圍:|x|≤a,|y|≤b (2)頂點(diǎn):(±a,0),(0,±b) (3)焦點(diǎn):(±c,0)
。4)離心率:e=∈(0,1) 。5)準(zhǔn)線:
2.雙曲線:(a>0, b>0)
。1)范圍:|x|≥a, y∈R (2)頂點(diǎn):(±a,0)
。3)焦點(diǎn):(±c,0)
。4)離心率:∈(1,+∞) 。5)準(zhǔn)線: 。6)漸近線:
3.拋物線:y2=2px(p>0)
。1)范圍:x≥0, y∈R (2)頂點(diǎn):(0,0)
。3)焦點(diǎn):(,0)
。4)離心率:e=1 (5)準(zhǔn)線:x=-
主要題型:
(1)定義及簡(jiǎn)單幾何性質(zhì)的靈活運(yùn)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(diǎn)
【例1】若F1、F2為雙曲線的左、右焦點(diǎn),O為坐標(biāo)原點(diǎn),點(diǎn)P在雙曲線的左支上,點(diǎn)M在雙曲線的右準(zhǔn)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(shè)|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(xué)?萍夹〗M在計(jì)算機(jī)上模擬航天器變軌返回試驗(yàn). 設(shè)計(jì)方案如圖:航天器運(yùn)行(按順時(shí)針?lè)较颍┑能壽E方程為,變軌(即航天器運(yùn)行軌跡由橢圓變?yōu)閽佄锞)后返回的軌跡是以軸為對(duì)稱軸、 為頂點(diǎn)的拋物線的實(shí)線部分,降落點(diǎn)為. 觀測(cè)點(diǎn)同時(shí)跟蹤航天器.
(1)求航天器變軌后的運(yùn)行軌跡所在的曲線方程;
(2)試問(wèn):當(dāng)航天器在軸上方時(shí),觀測(cè)點(diǎn)測(cè)得離航天器的距離分別為多少時(shí),應(yīng)向航天器發(fā)出變軌指令?
解:(1)設(shè)曲線方程為, 由題意可知,. .
曲線方程為.
(2)設(shè)變軌點(diǎn)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(diǎn)的坐標(biāo)為,.
答:當(dāng)觀測(cè)點(diǎn)測(cè)得距離分別為時(shí),應(yīng)向航天器發(fā)出指令.
【例3】如圖1,已知A、B、C是長(zhǎng)軸為4的橢圓上三點(diǎn),點(diǎn)A是長(zhǎng)軸的一個(gè)頂點(diǎn),BC過(guò)橢圓中心O,且,。
(1)建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系,求橢圓方程;
(2)如果橢圓上兩點(diǎn)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(shí)數(shù)l
使?請(qǐng)給出證明。
解:(1)以O為原點(diǎn),OA所在的直線為x軸建立如
圖直角坐標(biāo)系,則A(2,0),橢圓方程可設(shè)為
。
而O為橢圓中心,由對(duì)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(diǎn)C坐標(biāo)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(shè)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?yàn)?i>C(1,1)在橢圓上,所以x=1是方程①的一個(gè)根,于是
同理
這樣,, 又B(-1,-1),所以,
即kAB=kPQ。所以PQ∥AB,存在實(shí)數(shù)l使。
【例4】如圖,直線l1和l2相交于點(diǎn)M,l1 ⊥l2,點(diǎn)N∈l1.以A、B為端點(diǎn)的曲線段C上的任一點(diǎn)到l2的距離與到點(diǎn)N的距離相等.若△AMN為銳角三角形,|AM|=,|AN|=3,且|BN|=6.建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系,求曲線C的方程.
解法一:如圖建立坐標(biāo)系,以l1為x軸,MN的垂直平分線為y軸,點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn).
依題意知:曲線段C是以點(diǎn)N為焦點(diǎn),以l2為準(zhǔn)線的拋線段的一段,其中A、B分別為C的端點(diǎn).設(shè)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(biāo),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?yàn)椤?i>AMN是銳角三角形,所以>xA,故舍去.
∴ P=4,xA=1.
由點(diǎn)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(biāo)系,分別以l1、l2為x、y軸,M為坐標(biāo)原點(diǎn).
作AE⊥l1,AD⊥l2,BF⊥l2,垂足分別為E、D、F.
設(shè) 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(shè)點(diǎn)P (x,y)是曲線段C上任一點(diǎn),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(zhǎng)、短軸端點(diǎn)分別為A、B,從此橢圓上一點(diǎn)M向x軸作垂線,恰好通過(guò)橢圓的左焦點(diǎn)F1,向量與是共線向量。
(1)求橢圓的離心率e;
(2)設(shè)Q是橢圓上任意一點(diǎn), F1、F2分別是左、右焦點(diǎn),求∠F1QF2的取值范圍;
解:(1)∵,∴。
∵是共線向量,∴,∴b=c,故。
(2)設(shè)
當(dāng)且僅當(dāng)時(shí),cosθ=0,∴θ。
(1)過(guò)點(diǎn)P分別作兩漸近線的垂線,垂足分別為E,F,求的值;
(2)過(guò)點(diǎn)P的直線與兩漸近線分別交于A、B兩點(diǎn),且的面積.
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