2009年高考專題點撥數學直線、圓、圓錐曲線
題型一、動點軌跡方程問題
例1.如圖,M(-2,0)和N(2,0)是平面上的兩點,動點P滿足: ![]()
![]()
(Ⅰ)求點P的軌跡方程;
(Ⅱ)設d為點P到直線l:
的距離,若
,求
的值。
解:(I)由雙曲線的定義,點P的軌跡是以M、N為焦點,實軸長
,所以雙曲線的方程為x2-
=1.
(II)由(I)及(21)圖,易知|PN|
1,因|PM|=2|PN|2, ①
知|PM|>|PN|,故P為雙曲線右支上的點,所以|PM|=|PN|+2. ②
將②代入①,得2||PN|2-|PN|-2=0,解得|PN|=
,所以|PN|=
.
因為雙曲線的離心率e=
=2,直線l:x=
是雙曲線的右準線,故
=e=2,
所以d=
|PN|,因此![]()
變式:
在平面直角坐標系
中,點P到兩點
,
的距離之和等于4,設點P的軌跡為
.
(Ⅰ)寫出C的方程;
(Ⅱ)設直線
與C交于A,B兩點.k為何值時![]()
![]()
?此時
的值是多少?
解:(Ⅰ)設P(x,y),由橢圓定義可知,點P的軌跡C是以
為焦點,長半軸為2的橢圓.它的短半軸
,故曲線C的方程為
.
(Ⅱ)設
,其坐標滿足![]()
消去y并整理得
,故
.
,即
.而
,
于是
.
所以
時,
,故
.
當
時,
,
.
,
而![]()
,所以
.
題型二、線性規劃問題
例2.①若
為不等式組
表示的平面區域,則當
從-2連續變化到1時,動直線
掃過
中的那部分區域的面積為 ( C )
A.
B.
D.5
②在平面直角坐標系中,點
的坐標分別為
.如果
是
圍成的區域(含邊界)上的點,那么當
取到最大值時,點
的坐標是 _____ ![]()
變式:
1.若實數x、y滿足
則
的取值范圍是( D )
A.(0,2) B.(0,2) C.(2,+∞) D.[2,+∞)
2.若
,且當
時,恒有
,則以
,b為坐標點
所形成的平面區域的面積等于 ( C )
(A)
(B)
(C)1
(D)![]()
題型三、圓錐曲線定義的應用
例3. 已知
為橢圓
的兩個焦點,過
的直線交橢圓于A、B兩點,若
,則
= 8
例4. 已知拋物線
:
,直線
交
于
兩點,
是線段
的中點,過
作
軸的垂線交
于點
.
(Ⅰ)證明:拋物線
在點
處的切線與
平行;
(Ⅱ)是否存在實數
使
,若存在,求
的值;若不存在,說明理由.
解:(Ⅰ)如圖,設
,
,把
代入
得
,
由韋達定理得
,
,
![]()
,![]()
點的坐標為
.
設拋物線在點
處的切線
的方程為
,
將
代入上式得
,
直線
與拋物線
相切,
,
.即
.
(Ⅱ)假設存在實數
,使
,則
,又
是
的中點,
.
由(Ⅰ)知![]()
.
![]()
軸,
.
又![]()
.
,解得
.即存在
,使
.
變式:
已知雙曲線
的兩個焦點為
的曲線C上.
(Ⅰ)求雙曲線C的方程;
(Ⅱ)記O為坐標原點,過點Q (0,2)的直線l與雙曲線C相交于不同的兩點E、F,若△OEF的面積為
求直線l的方程
解:(Ⅰ)依題意,由a2+b2=4,得雙曲線方程為
(0<a2<4),
將點(3,
)代入上式,得
.解得a2=18(舍去)或a2=2,故所求雙曲線方程為![]()
(Ⅱ)依題意,可設直線l的方程為y=kx+2,代入雙曲線C的方程并整理,得(1-k2)x2-4kx-6=0.
∵直線I與雙曲線C相交于不同的兩點E、F,
∴
∴k∈(-
)∪(1,
).
設E(x1,y1),F(x2,y2),則由①式得x1+x2=
于是
|EF|=![]()
=
,而原點O到直線l的距離d=
,
∴SΔOEF=![]()
若SΔOEF=
,即
解得k=±
,滿足②.
故滿足條件的直線l有兩條,其方程分別為y=
和![]()
題型四、圓錐曲線性質問題
例5.①已知雙曲線
的左右焦點分別為
,
為
的右支上一點,且
,則
的面積等于( C )
(A)
(B)
(C)
(D)![]()
②已知
、
是橢圓的兩個焦點,滿足
的點
總在橢圓內部,則橢圓離心率的取值范圍是( C )
A.
B.
C.
D.![]()
變式:
1.設
是等腰三角形,
,則以
為焦點且過點
的雙曲線的離心率為( B )
A.
B.
C.
D.![]()
2.已知
是拋物線
的焦點,
是
上的兩個點,線段AB的中點為
,則
的面積等于 2
題型五、直線與圓錐曲線位置關系問題
例6.已知拋物線
和三個點![]()
,過點
的一條直線交拋物線于
、
兩點,
的延長線分別交曲線
于
.
(1)證明
三點共線;
(2)如果
、
、
、
四點共線,問:是否存在
,使以線段
為直徑的圓與拋物線有異于
、
的交點?如果存在,求出
的取值范圍,并求出該交點到直線
的距離;若不存在,請說明理由.
解:(1)設
,![]()
則直線
的方程:
,即![]()
因
在
上,所以
① 又直線
方程:![]()
由
得:
,所以![]()
同理,
,所以直線
的方程:![]()
令
得![]()
將①代入上式得
,即
點在直線
上,所以
三點共線
(2)由已知
共線,所以
以
為直徑的圓的方程:
,由
得![]()
所以
(舍去),
。要使圓與拋物線有異于
的交點,則
,所以存在
,使以
為直徑的圓與拋物線有異于
的交點
,則
,所以交點
到
的距離為
例7.已知中心在原點的雙曲線
的一個焦點是
,一條漸近線的方程是
.
(Ⅰ)求雙曲線
的方程;
(Ⅱ)若以
為斜率的直線
與雙曲線
相交于兩個不同的點
,且線段
的垂直平分線與兩坐標軸圍成的三角形的面積為
,求
的取值范圍.
解:(Ⅰ)設雙曲線
的方程為
,由題設得
解得
所以雙曲線
的方程為
.
(Ⅱ)設直線
的方程為
,點
,
的坐標滿足方程組
![]()
將①式代入②式,得
,整理得
.
此方程有兩個不等實根,于是
,且
.整理得
. ③
由根與系數的關系可知線段
的中點坐標
滿足
,
.
從而線段
的垂直平分線的方程為
.
此直線與
軸,
軸的交點坐標分別為
,
.由題設可得
.整理得
,
.
將上式代入③式得
,
整理得
,
.解得
或
.
所以
的取值范圍是
.
變式:
設橢圓中心在坐標原點,
是它的兩個頂點,直線
與AB相交于點D,與橢圓相交于E、F兩點.
(Ⅰ)若
,求
的值;(Ⅱ)求四邊形
面積的最大值.
解:(Ⅰ)依題設得橢圓的方程為
,
直線
的方程分別為
,
.
如圖,設
,其中
,
且
滿足方程
,故
.①
由
知
,得
;
由
在
上知
,得
.
,
化簡得
,解得
或
.
(Ⅱ)根據點到直線的距離公式和①式知,點
到
的距離分別為
,
.
又
,所以四邊形
的面積為
![]()
![]()
![]()
![]()
,
當
,即當
時,上式取等號.所以
的最大值為
.
反饋練習:
1.已知變量
滿足約束條件
則
的最大值為( B )
A.
B.
C.
D.![]()
2.若圓
的半徑為1,圓心在第一象限,且與直線
和
軸相切,則該圓的標準方程是( B )
A.
B.![]()
C.
D.![]()
3.雙曲線
(a>0,b>0)的兩個焦點為F1、F2,若P為其上一點,且|PF1|=2|PE2|,則雙曲線離心率的取值范圍為( B )
A.(1,3) B.(1,3) C.(3,+∞) D. [3,+∞)
4.設橢圓
的右焦點與拋物線
的焦點相同,離心率為
,則此橢圓的方程為(
B )
A.
B.
C.
D.![]()
5.雙曲線
的右支上存在一點,它到右焦點及左準線的距離相等,則雙曲線離心率的取值范圍是( C )
A.
B.
C.
D.![]()
6.若雙曲線
的左焦點在拋物線y2=2px的準線上,則p的值為( C
)
(A)2 (B)3 (C)4 (D)4![]()
7.已知直線
與圓
,則
上各點到
的距離的最小值為___![]()
8.在平面直角坐標系中,橢圓
的焦距為2,以O為圓心,
為半徑的圓,過點
作圓的兩切線互相垂直,則離心率
= ![]()
9.過橢圓
的右焦點作一條斜率為2的直線與橢圓交于
兩點,
為坐標原點,則
的面積為
![]()
10.已知圓
.以圓
與坐標軸的交點分別作為雙曲線的一個焦點和頂點,則適合上述條件的雙曲線的標準方程為
![]()
11.已知
的頂點
在橢圓
上,
在直線
上,且
.
(Ⅰ)當
邊通過坐標原點
時,求
的長及
的面積;
(Ⅱ)當
,且斜邊
的長最大時,求
所在直線的方程.
解:(Ⅰ)因為
,且
邊通過點
,所以
所在直線的方程為
.
設
兩點坐標分別為
.由
得
.
所以
.又因為
邊上的高
等于原點到直線
的距離.
所以
,
.
(Ⅱ)設
所在直線的方程為
,由
得
.
因為
在橢圓上,所以
.設
兩點坐標分別為
,
則
,
,所以
.
又因為
的長等于點
到直線
的距離,即
.
所以
.
所以當
時,
邊最長,(這時
)此時
所在直線的方程為
.
12.雙曲線的中心為原點
,焦點在
軸上,兩條漸近線分別為
,經過右焦點
垂直于
的直線分別交
于
兩點.已知
成等差數列,且
與
同向.
(Ⅰ)求雙曲線的離心率;(Ⅱ)設
被雙曲線所截得的線段的長為4,求雙曲線的方程.
解:(1)設
,
,![]()
由勾股定理可得:![]()
得:
,
,![]()
由倍角公式![]()
,解得
,則離心率
.
(2)過
直線方程為
與雙曲線方程
聯立
將
,
代入,化簡有![]()
![]()
將數值代入,有
解得
,得雙曲線方程為![]()
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