2014届高中数学复习知识点:圆锥曲线概念、方法、题型、易误点技
1.圆锥曲线的两个定义:
(1)第一定义中要重视“括号”内的限制条件:椭圆中,与两个定点 的距离的和等于常数2a,且此常数2a一定要大于 ,当常数等于 时,轨迹是线段 ,当常数小于 时,无轨迹;双曲线中,与两定点 的距离的差的绝对值等于常数2a,且此常数2a一定要小于 ,定义中的“绝对值”与 不可忽视。若 ,则轨迹是以 为端点的两条射线,若 ,则轨迹不存在。若去掉定义中的绝对值则轨迹仅表示双曲线的一支。比如:
①已知定点 ,在满足下列条件的平面上动点P的轨迹中是椭圆的是
A. B.
C. D. (答:C);
②方程 表示的曲线是_____(答:双曲线的左支)
(2)第二定义中要注意定点和定直线是相应的焦点和准线,且“点点距为分子、点线距为分母”,其商即是离心率e。圆锥曲线的第二定义,给出了圆锥曲线上的点到焦点距离与此点到相应准线距离间的关系,要善于运用第二定义对它们进行相互转化。
如已知点 及抛物线 上一动点P(x,y),则y+|PQ|的最小值是_____(答:2)
2.圆锥曲线的标准方程(标准方程是指中心(顶点)在原点,坐标轴为对称轴时的标准位置的方程):
(1)椭圆:焦点在x轴上时 (参数方程,其中 为参数),焦点在y轴上时 。方程 表示椭圆的充要条件是什么?(ABC≠0,且A,B,C同号,A≠B)。比如:已知方程 表示椭圆,则k的取值范围为____(答: );
(2)双曲线:焦点在x轴上: ,焦点在y轴上: 。方程 表示双曲线的充要条件是什么?(ABC≠0,且A,B异号)。比如:双曲线的离心率等于 ,且与椭圆 有公共焦点,则该双曲线的方程_______(答: );
(3)抛物线:开口向右时 ,开口向左时 ,开口向上时 ,开口向下时 。
3.圆锥曲线焦点位置的判断(首先化成标准方程,然后再判断):
(1)椭圆:由 分母的大小决定,焦点在分母大的坐标轴上。
如已知方程 表示焦点在y轴上的椭圆,则m的取值范围是__(答: )
(2)双曲线:由 项系数的正负决定,焦点在系数为正的坐标轴上;
(3)抛物线:焦点在一次项的坐标轴上,一次项的符号决定开口方向。
特别提醒:(1)在求解椭圆、双曲线问题时,首先要判断焦点 位置,焦点、的位置,是椭圆、双曲线的定位条件,它决定椭圆、双曲线标准方程的类型,而方程中的两个参数a,b,确定椭圆、双曲线的形状和大小,是椭圆、双曲线的定形条件;在求解抛物线问题时,首先要判断开口方向;(2)在椭圆中,a最大, ,在双曲线中,c最大, 。
4.圆锥曲线的几何性质:
(1)椭圆(以 为例):①范围: ;②焦点:两个焦点 ;③对称性:两条对称轴x=0,y=0,一个对称中心(0,0),四个顶点 ,其中长轴长为2a,短轴长为2b;④准线:两条准线 ; ⑤离心率: ,椭圆 ,e越小,椭圆越圆;e越大,椭圆越扁。
比如:若椭圆 的离心率 ,则m的值是__(答:3或 );
(2)双曲线(以 为例):①范围: ;②焦点:两个焦点 ;③对称性:两条对称轴x=0,y=0,一个对称中心(0,0),两个顶点 ,其中实轴长为2a,虚轴长为2b,特别地,当实轴和虚轴的长相等时,称为等轴双曲线,其方程可设为 ;④准线:两条准线 ; ⑤离心率: ,双曲线 ,等轴双曲线 ,e越小,开口越小,e越大,开口越大;⑥两条渐近线: 。
比如:双曲线的渐近线方程是 ,则该双曲线的离心率等于______(答: 或 );
(3)抛物线(以 为例):①范围: ;②焦点:一个焦点 ,其中p的几何意义是:焦点到准线的距离;③对称性:一条对称轴y=0,没有对称中心,只有一个顶点(0,0);④准线:一条准线 ; ⑤离心率: ,抛物线 。
如设 ,则抛物线 的焦点坐标为________(答: );
5、点 和椭圆 的关系:
(1)点 在椭圆外 ;
(2)点 在椭圆上 ;
(3)点 在椭圆内
6.直线与圆锥曲线的位置关系:
(1)相交: 直线与椭圆相交; 直线与双曲线相交,但直线与双曲线相交不一定有 ,当直线与双曲线的渐近线平行时,直线与双曲线相交且只有一个交点,故 是直线与双曲线相交的充分条件,但不是必要条件; 直线与抛物线相交,但直线与抛物线相交不一定有 ,当直线与抛物线的对称轴平行时,直线与抛物线相交且只有一个交点,故 也仅是直线与抛物线相交的充分条件,但不是必要条件。
比如:若直线y=kx+2与双曲线 的右支有两个不同的交点,则k的取值范围是_______(答: );
(2)相切: 直线与椭圆相切; 直线与双曲线相切; 直线与抛物线相切;
(3)相离: 直线与椭圆相离; 直线与双曲线相离; 直线与抛物线相离。
特别提醒:
(1)直线与双曲线、抛物线只有一个公共点时的位置关系有两种情形:相切和相交。如果直线与双曲线的渐近线平行时,直线与双曲线相交,但只有一个交点;如果直线与抛物线的轴平行时,直线与抛物线相交,也只有一个交点;
(2)过双曲线 外一点 的直线与双曲线只有一个公共点的情况如下:①P点在两条渐近线之间且不含双曲线的区域内时,有两条与渐近线平行的直线和分别与双曲线两支相切的两条切线,共四条;②P点在两条渐近线之间且包含双曲线的区域内时,有两条与渐近线平行的直线和只与双曲线一支相切的两条切线,共四条;③P在两条渐近线上但非原点,只有两条:一条是与另一渐近线平行的直线,一条是切线;④P为原点时不存在这样的直线;
(3)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。比如:
①过点(2,4)作直线与抛物线 只有一个公共点,这样的直线有______(答:2);
②对于抛物线C: ,我们称满足 的点 在抛物线的内部,若点 在抛物线的内部,则直线 : 与抛物线C的位置关系是_______(答:相离);③求椭圆 上的点到直线 的最短距离(答: );[要学习网,只做中学生最喜欢、最实用的学习论坛,地址 www.yaoxuexi.cn 手机版地址 wap.yaoxuexi.cn]
7、焦半径(圆锥曲线上的点P到焦点F的距离)的计算方法:利用圆锥曲线的第二定义,转化到相应准线的距离,即焦半径r=ed,其中d表示P到与F所对应的准线的距离。比如:
①已知椭圆 上一点P到椭圆左焦点的距离为3,则点P到右准线的距离为____(答: );
②椭圆 内有一点p(1,-1),F为右焦点,在椭圆上有一点M,使 之值最小,则点M的坐标为_______(答: )
8、焦点三角形(椭圆或双曲线上的一点与两焦点所构成的三角形)问题:常利用第一定义和正弦、余弦定理求解。设椭圆或双曲线上的一点 到两焦点 的距离分别为 ,焦点 的面积为 ,则在椭圆 中, ① ,且当 即P为短轴端点时, 最大为 ;② ,当 即P为短轴端点时, 的最大值为bc;对于双曲线 的焦点三角形有:① ;② 。
比如:短轴长为 ,离心率 的椭圆的两焦点为 ,过 作直线交椭圆于A、B两点,则 的周长为________(答:6);
9、抛物线中与焦点弦有关的一些几何图形的性质:(1)以过焦点的弦为直径的圆和准线相切;(2)设AB为焦点弦, M为准线与x轴的交点,则∠AMF=∠BMF;(3)设AB为焦点弦,A、B在准线上的射影分别为 ,若P为 的中点,则PA⊥PB;(4)若AO的延长线交准线于C,则BC平行于x轴,反之,若过B点平行于x轴的直线交准线于C点,则A,O,C三点共线。
10、弦长公式:若直线 与圆锥曲线相交于两点A、B,且 分别为A、B的横坐标,则 ,若 分别为A、B的纵坐标,则 ,若弦AB所在直线方程设为 ,则 。特别地,焦点弦(过焦点的弦):焦点弦的弦长的计算,一般不用弦长公式计算,而是将焦点弦转化为两条焦半径之和后,利用第二定义求解。
比如:过抛物线 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_______(答:3);
11、圆锥曲线的中点弦问题:遇到中点弦问题常用“韦达定理”或“点差法”求解。在椭圆 中,以 为中点的弦所在直线的斜率 ;在双曲线 中,以 为中点的弦所在直线的斜率 ;在抛物线中,以 为中点的弦所在直线的斜率。
比如:如果椭圆 弦被点A(4,2)平分,那么这条弦所在的直线方程是(答: );
12.你了解下列结论吗?
(1)双曲线 的渐近线方程为 ;
(2)以 为渐近线(即与双曲线 共渐近线)的双曲线方程为 ( 为参数, ≠0)。
(3)中心在原点,坐标轴为对称轴的椭圆、双曲线方程可设为 ;
(4)椭圆、双曲线的通径(过焦点且垂直于对称轴的弦)为 ,焦准距(焦点到相应准线的距离)为 ,抛物线的通径为2p,焦准距为p;
(5)通径是所有焦点弦(过焦点的弦)中最短的弦;
(6)若抛物线 的焦点弦为AB, ,则① ;②
(7)若OA、OB是过抛物线 顶点O的两条互相垂直的弦,则直线AB恒经过定点(2p,0)
13.动点轨迹方程:
(1)求轨迹方程的步骤:建系、设点、列式、化简、确定点的范围;
(2)求轨迹方程的常用方法:
①直接法:直接利用条件建立x,y之间的关系F(x,y)=0;
如已知动点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.(答: 或 );
②待定系数法:已知所求曲线的类型,求曲线方程――先根据条件设出所求曲线的方程,再由条件确定其待定系数。
如线段AB过x轴正半轴上一点M(m,0)(m>0),端点A、B到x轴距离之积为2m,以x轴为对称轴,过A、O、B三点作抛物线,则此抛物线方程为 (答: );[要学习网,只做中学生最喜欢、最实用的学习论坛,地址 www.yaoxuexi.cn 手机版地址 wap.yaoxuexi.cn]
③定义法:先根据条件得出动点的轨迹是某种已知曲线,再由曲线的定义直接写出动点的轨迹方程;
如点M与点F(4,0)的距离比它到直线 的距离小于1,则点M的轨迹方程是_______ (答: );
④代入转移法:动点P(x,y)依赖于另一动点 的变化而变化,并且 又在某已知曲线上,则可先用x,y的代数式表示 ,再将 代入已知曲线得要求的轨迹方程;
如动点P是抛物线 上任一点,定点为A(0,-1),点M分 所成的比为2,则M的轨迹方程为__________(答: );
⑤参数法:当动点P(x,y)坐标之间的关系不易直接找到,也没有相关动点可用时,可考虑将x,y均用一中间变量(参数)表示,得参数方程,再消去参数得普通方程)。
如若点 在圆 上运动,则点 的轨迹方程是____(答: );
注意:①如果问题中涉及到平面向量知识,那么应从已知向量的特点出发,考虑选择向量的几何形式进行“摘帽子或脱靴子”转化,还是选择向量的代数形式进行“摘帽子或脱靴子”转化。
如已知椭圆 的左、右焦点分别是F1(-c,0)、F2(c,0),Q是椭圆外的动点,满足 点P是线段 与该椭圆的交点,点T在线段 上,并且满足 (1)设x为点P的横坐标,证明 ;(2)求点T的轨迹C的方程;(3)试问:在点T的轨迹C上,是否存在点M,使△F1MF2的面积S= 若存在,求∠F1MF2的正切值;若不存在,请说明理由. (答:(1)略;(2) ;(3)当 时不存在;当 时存在,此时∠F1MF2=2)
②曲线与曲线方程、轨迹与轨迹方程是两个不同的概念,寻求轨迹或轨迹方程时应注意轨迹上特殊点对轨迹的“完备性与纯粹性”的影响.
③在与圆锥曲线相关的综合题中,常借助于“平面几何性质”数形结合(如角平分线的双重身份――对称性、利用到角公式)、“方程与函数性质”化解析几何问题为代数问题、“分类讨论思想”化整为零分化处理、“求值构造等式、求变量范围构造不等关系”等等.
④如果在一条直线上出现“三个或三个以上的点”,那么可选择应用“斜率或向量”为桥梁转化.
14、解析几何与向量综合时可能出现的向量内容:
(1) 给出直线的方向向量 ;
(2)给出 与AB相交,等于已知 过AB的中点;
(3)给出 ,等于已知P是MN的中点;
(4)给出 ,等于已知P,Q与AB的中点三点共线;
(5) 给出以下情形之一:① ;②存在实数 ;③若存在实数 ,等于已知A,B,C三点共线
(6) 给出 ,等于已知P是 的定比分点, 为定比,即
(7) 给出 ,等于已知 ,即 是直角,给出 ,等于已知 是钝角, 给出 ,等于已知 是锐角。
(8)给出 ,等于已知MP是 的平分线;
(9)在平行四边形ABCD中,给出 ,等于已知ABCD是菱形;
(10) 在平行四边形ABCD中,给出 ,等于已知ABCD是矩形;
(11)在△ABC中,给出 ,等于已知O是△ABC的外心(三角形外接圆的圆心,三角形的外心是三角形三边垂直平分线的交点);
(12) 在△ABC中,给出 ,等于已知O是△ABC的重心(三角形的重心是三角形三条中线的交点);
(13)在△ABC中,给出 ,等于已知O是△ABC的垂心(三角形的垂心是三角形三条高的交点);
(14)在△ABC中,给出 等于已知 通过△ABC的内心;
(15)在△ABC中,给出 等于已知O是△ABC的内心(三角形内切圆的圆心,三角形的内心是三角形三条角平分线的交点);
(16) 在△ABC中,给出 ,等于已知AD是△ABC中BC边的中线
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