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1、2022年高中數(shù)學(xué) 圓錐曲線章節(jié)復(fù)習(xí)知識精講 文 人教版第二冊
【本講教育信息】
一. 教學(xué)內(nèi)容:
圓錐曲線章節(jié)復(fù)習(xí)
二. 重點、難點:
1. 重點:
橢圓、雙曲線、拋物線的定義、標(biāo)準(zhǔn)方程、幾何性質(zhì)
2. 難點:
直線和圓錐曲線的位置關(guān)系、最值問題、幾何性質(zhì)的應(yīng)用
三. 知識結(jié)構(gòu):
【典型例題】
[例1] 已知,試討論當(dāng)?shù)闹底兓瘯r,方程表示曲線的形狀。
解:
(1)當(dāng)時,方程為,即,表示兩條平行于軸的直線。
(2)當(dāng)時,,方程可化為,表示焦點在軸上的橢圓。
(3)當(dāng)時,方程為,表示圓心在原點,半徑為的圓。
(4)當(dāng)時,,方程表示焦點在軸上的橢
2、圓。
(5)當(dāng)時,方程化為,表示兩條平行于軸的直線。
(6)當(dāng)時,,,方程表示焦點在軸上的雙曲線。
[例2] 已知雙曲線的中心在原點,焦點、在坐標(biāo)軸上,一條漸近線方程為,且過點(4,)。
(1)求雙曲線方程;
(2)若點M(3,)在此雙曲線上,求;
(3)求的面積。
解:
(1)由題意知,雙曲線的方程是標(biāo)準(zhǔn)方程
∵ 雙曲線的一條漸近線方程為 ∴ 設(shè)雙曲線方程為
把點(4,)代入雙曲線方程得,
∴ 所求雙曲線方程為
(2)由(1)知雙曲線方程為
∴ 雙曲線的焦點為、 ∵ M點在雙曲線上
∴ ,
∴
(3)∵ ∴
3、 ∴ 為直角三角形
∵
∴
[例3] 已知拋物線的焦點為A,以B()為圓心,長為半徑,在軸上方的半圓交拋物線于不同的兩點M、N,P是MN的中點。
(1)求的值;
(2)是否存在這樣的值,使、、成等差數(shù)列?
解:如下圖,A() ∵ ∴ 圓的方程為
與聯(lián)立得
∴ 解得
設(shè) 則,
∴
(2)設(shè)P(),則,
∴
∴
∴
若、成等差數(shù)列,則
∴
解得,這與矛盾
故不存在,使成等差數(shù)列
[例4] 已知雙曲線與點P(1,2),過P點作直線與雙曲線交于A、B兩點,若P為AB的中點。
(1)求直線AB
4、的方程;
(2)若Q(1,1),證明:不存在以Q為中點的弦。
方法一:(1)解:設(shè)過P(1,2)點的直線為,代入雙曲線方程
得
由線段AB中點為P(1,2) ∴
解得,又時,使 從而直線AB方程為
(2)證明:按同樣方法求得,而使,所以直線CD不存在
方法二:設(shè)A()、B(), ①, ②
①-②得:
∴
寫出直線方程,即,檢驗與雙曲線有交點
[例5] 已知雙曲線(,)的左、右兩個焦點分別為F1、F2,P是它左支上一點,P到左準(zhǔn)線的距離為,雙曲線的一條漸近線為,問是否存在點P,使、、成等比數(shù)列?若存在,求出P的坐標(biāo);若不存在,請說明理由。
解:假設(shè)存在點
5、P()滿足題中條件
∵ 雙曲線的一條漸近線為 ∴ ,
∴ , 即
由,得 ①
∵ 雙曲線的兩準(zhǔn)線方程為 ∴
∵ 點P在雙曲線的左支上
∴ 代入①得
∴ ,代入,得②
∴ 存在點P使成等比數(shù)列,點P的坐標(biāo)是()
[例6] 如圖,直線和相交于點M,,點N,以A、B為端點的曲線段C上的任一點到的距離與到點N的距離相等。若為銳角三角形,,=3,且,建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系,求曲線段C的方程。
解:方法一:以為軸,MN的中點O為原點建立如圖的直角坐標(biāo)系。由題意可知,曲線段C所在的拋物線在直角坐標(biāo)系中的位置是標(biāo)準(zhǔn)的,并且點N是該拋物線的焦點,是準(zhǔn)線。所以可令拋物線的
6、方程為,過點A作,,垂足分別為Q和E,由于是銳角三角形,則點E必在線段MN上。
所以, ∵ ∴
∴
∴ 拋物線方程為
由上述可知,,點B到準(zhǔn)線的距離為6,則點B的橫坐標(biāo)為4,又曲線段在軸上方,故曲線段C的方程為
方法二:以為軸,為軸建立如下圖的直角坐標(biāo)系,其中M點為原點,這時焦點N在軸上,頂點應(yīng)是線段MN的中點。令曲線段C所在的拋物線方程為:
設(shè)
則:
由(1)-(2)得 代入(1)得
∴ ∵ ∴ ∵ ∴
代入(3)得 ∴ 曲線段C的方程為
[例7] 設(shè)分別為橢圓C:()的左、右兩個焦點。
7、
(1)若橢圓C上的點A(1,)到兩點的距離之和等于4,寫出橢圓C的方程和焦點坐標(biāo);
(2)設(shè)點K是(1)中所得橢圓上的動點。求線段F1K的中點的軌跡方程;
(3)已知橢圓具有性質(zhì):若M、N是橢圓C上關(guān)于原點對稱的兩個點,點P是橢圓上任意一點,當(dāng)直線PM、PN的斜率都存在,并記為時,那么與之積是與點P位置無關(guān)的定值。試對雙曲線寫出具有類似特性的性質(zhì),并加以證明。
解:(1)橢圓C的焦點在軸上 ∵ 橢圓上的點A到兩點的距離和是4,得,即
又 ∵ 點A()在橢圓上 ∴ ,得
∴ ∴ 橢圓C的方程為,焦點為、
(2)設(shè)橢圓C上的動點為K(),線段F1K的中點Q()滿足:
8、
∴
因此 即為所求的軌跡方程
(3)類似的性質(zhì)為:若M、N是雙曲線上關(guān)于原點對稱的兩個點,點P是雙曲線上任意一點,當(dāng)直線PM、PN的斜率都存在,并記為、時,那么與之積是與點P位置無關(guān)的定值。證明如下:設(shè)點M的坐標(biāo)為(),則點N的坐標(biāo)為(),其中。又設(shè)點P的坐標(biāo)為(),由,=,得
將,,代入得,命題得證。
[例8] 直線:與雙曲線C:的右支交于不同的兩點A、B。
(1)求實數(shù)的取值范圍;
(2)是否存在實數(shù),使得以線段AB為直徑的圓經(jīng)過雙曲線C的右焦點F?若存在,求出的值;若不存在,說明理由。
解:
(1)將直線的方程代入雙曲線C的方程后,整理,得①,依題意,直
9、線與雙曲線C的右支交于不同兩點,故
解得的取值范圍為
(2)設(shè)A、B兩點的坐標(biāo)分別為,則由①式得②,假設(shè)存在實數(shù),使得以線段AB為直徑的圓經(jīng)過雙曲線C的右焦點F(),則由FA⊥FB得
即
整理得 ③
把②式及代入③式化簡得
解得或(舍去)
可得使得以線段AB為直徑的圓經(jīng)過雙曲線C的右焦點。
【模擬試題】(答題時間:60分鐘)
一. 選擇題
1. 橢圓的一條準(zhǔn)線為,則橢圓的離心率等于( )
A. B. C. D.
2. 雙曲線的離心率,則的取值范圍是( )
A. B. C. D.
3. 若橢圓和
10、雙曲線有相同的左、右焦點、,P是兩條曲線的一個交點,則的值是( )
A. B. C. D.
4. 雙曲線的焦點為、,弦AB過且兩端點在雙曲線的一支上,若,則( )
A. 為定值 B. 為定值 C. 為定值 D. 不為定值
5. 設(shè)P是橢圓上一點,、是橢圓的兩個焦點,則的最小值是( )
A. B. C. D.
6. 若點P在拋物線上,點Q在圓上,則的最小值為( )
A. B. C. D.
7. 拋物線上到頂點與焦點距離相等的點的坐標(biāo)為(
11、 )
A. B. C. D.
8. 將離心率為的橢圓,繞著它的左焦點按順時針方向旋轉(zhuǎn)后,所得新橢圓的一條準(zhǔn)線方程為,則新橢圓的另一條準(zhǔn)線方程為( )
A. B. C. D.
二. 填空題
1. 已知、是雙曲線的兩個焦點,PQ是經(jīng)過且垂直于軸的雙曲線的弦,如果,則雙曲線的離心率是 。
2. 已知點是橢圓上的一點,P是橢圓上的動點,當(dāng)弦AP的長度最大時,則點P的坐標(biāo)是 。
3. 正三角形的一個頂點位于坐標(biāo)原點,另外兩個頂點在拋物線上,這個正三角形的邊長是 。
4. 拋物線
12、的弦AB垂直于軸,若,則焦點到AB的距離為 。
三. 解答題
1. 已知中心在原點,一焦點為的橢圓被直線截得的弦的中點的橫坐標(biāo)為,求橢圓的方程。
2. 設(shè)AB是拋物線上的動弦,且(為常數(shù)),求弦AB中點M到軸的最近距離,并研究的情況。
3. 求拋物線上的點到直線的距離的最小值,并求取得最小值時的拋物線上的點的坐標(biāo)。【試題答案】
一.
1. A 2. B 3. A 4. C 5. A 6. D 7. C 8. D
二.
1. 2. 3. 4.
三.
1. 解:∵ 橢圓的中心在原點,焦點在
13、軸上 ∴ 橢圓的方程為標(biāo)準(zhǔn)方程
∵ ∴ ∴ 橢圓的方程可寫成
把直線代入橢圓的方程并整理得
∴ ∵ 弦的中點的橫坐標(biāo)為
∴ , ∴ ∴ 所求橢圓的方程為
2. (1)解法一:設(shè)直線AB的方程為,A、B兩點的坐標(biāo)分別為, 由 得 ∴
∴ ,化簡得
點M到軸的距離為
當(dāng)且僅當(dāng),即時“=”成立
解法二:設(shè)A、M、B點的縱坐標(biāo)分別為、、,A、M、B三點在拋物線準(zhǔn)線上的射影分別為、、
由拋物線的定義,知,
∴ , 又M是線段AB的中點
∴ ,等號在AB過焦點F時成立
∴ 當(dāng)定長為的弦過焦點F時,M點與軸的距離最近,最近距離為
(2)若,此時只能用解法一,得
令,得
又在上是減函數(shù),在上是增函數(shù)
又,故在上是增函數(shù),故當(dāng)即時,
3. 解法一:設(shè)是拋物線上的點,則
∴
∴ 當(dāng),時,有最小值2
此時拋物線上點的坐標(biāo)為
解法二:由無實根,知直線與拋物線沒有公共點
設(shè)與直線平行的直線為
代入得①
設(shè)此直線與拋物線相切,即只有一個公共點
∴ ,解得,代入①,得,,即點到直線的距離最近,最近距離