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1、
第三講 圓錐曲線的綜合問題
研熱點(diǎn)(聚焦突破)
類型一 圓錐曲線中的定點(diǎn)定值問題
常見的類型
(1)直線恒過定點(diǎn)問題;
(2)動(dòng)圓恒過定點(diǎn)問題;
(3)探求定值問題;
(4)證明定值問題.
[例1] (2012年高考福建卷)如圖,橢圓E:+=1(a>b>0)的左焦點(diǎn)為F1,右焦點(diǎn)為F2,離心率e=.過F1的直線交橢圓于A、B兩點(diǎn),且△ABF2的周長(zhǎng)為8.
(1)求橢圓E的方程;
(2)設(shè)動(dòng)直線l:y=kx+m與橢圓E有且只有一個(gè)公共點(diǎn)P,且與直線x=4相交于點(diǎn)Q.試探究:在坐標(biāo)平面內(nèi)是否存在定點(diǎn)M,使得以PQ為直徑的圓恒過點(diǎn)M?若存在,求出點(diǎn)M的坐標(biāo);若不存在,說
2、明理由.
[解析] (1)因?yàn)閨AB|+|AF2|+|BF2|=8,
即|AF1|+|F1B|+|AF2|+|BF2|=8.
又|AF1|+|AF2|=|BF1|+|BF2|=2a,
所以4a=8,a=2.
又因?yàn)閑=,即=,所以c=1,
所以b==.
故橢圓E的方程是+=1.
(2)由消去y得
(4k2+3)x2+8kmx+4m2-12=0.
因?yàn)閯?dòng)直線l與橢圓E有且只有一個(gè)公共點(diǎn)P(x0,y0),所以m≠0且Δ=0,
即64k2m2-4(4k2+3)(4m2-12)=0,
化簡(jiǎn)得4k2-m2+3=0. (*)
所以P(-,).
由得Q(4,4k+m)
3、假設(shè)平面內(nèi)存在定點(diǎn)M滿足條件,由圖形對(duì)稱性知,點(diǎn)M必在x軸上.
設(shè)M(x1,0),則對(duì)滿足(*)式的m,k恒成立.
因?yàn)?(--x1,),=(4-x1,4k+m),
由,得
-+-4x1+x++3=0,
整理,得(4x1-4)+x-4x1+3=0. (* *)
由于(* *)式對(duì)滿足(*)式的m,k恒成立,
所以解得x1=1.
故存在定點(diǎn)M(1,0),使得以PQ為直徑的圓恒過點(diǎn)M.
跟蹤訓(xùn)練
已知拋物線y2=4x,圓F:(x-1)2+y2=1,過點(diǎn)F作直線l,自上而下順次與上述兩曲線交于點(diǎn)A,B,C,D(如圖所示),則|AB|·|CD|的值正確的是( )
A.等
4、于1 B.最小值是1
C.等于4 D.最大值是4
解析:設(shè)直線l:x=ty+1,代入拋物線方程,
得y2-4ty-4=0.
設(shè)A(x1,y1),D(x2,y2),根據(jù)拋物線定義AF=x1+1,DF=x2+1,故|AB|=x1,|CD|=x2,
所以|AB|·|CD|=x1x2=·=,而y1y2=-4,代入上式,得|AB|·|CD|=1.故選A.
答案:A
類型二 最值與范圍問題
1.求參數(shù)范圍的方法
據(jù)已知條件建立等式或不等式的函數(shù)關(guān)系,再求參數(shù)范圍.
2.求最值問題的方法
(1)幾何法
題目中給出的條件有明顯的幾何特征,則考慮用圖象來解決;
(2
5、)代數(shù)法
題目中給出的條件和結(jié)論幾何特征不明顯則可以建立目標(biāo)函數(shù),再求這個(gè)函數(shù)的最值,求最值的常見方法是判別式法、基本不等式法,單調(diào)性法等.
[例2] (2012年高考廣東卷)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,已知橢圓C:+=1(a>b>0)的離心率e=,且橢圓C上的點(diǎn)到點(diǎn)Q(0,2)的距離的最大值為3.
(1)求橢圓C的方程;
(2)在橢圓C上,是否存在點(diǎn)M(m,n),使得直線l:mx+ny=1與圓O:x2+y2=1相交于不同的兩點(diǎn)A、B,且△OAB的面積最大?若存在,求出點(diǎn)M的坐標(biāo)及對(duì)應(yīng)的△OAB的面積;若不存在,請(qǐng)說明理由.
[解析] (1)∵e2===,∴a2=3b2,
∴橢圓方程
6、為+=1,即x2+3y2=3b2.
設(shè)橢圓上的點(diǎn)到點(diǎn)Q(0,2)的距離為d,則
d==
==,
∴當(dāng)y=-1時(shí),d取得最大值,dmax==3,
解得b2=1,∴a2=3.
∴橢圓C的方程為+y2=1.
(2)假設(shè)存在點(diǎn)M(m,n)滿足題意,則+n2=1,
即m2=3-3n2.
設(shè)圓心到直線l的距離為d′,則d′<1,
d′==.
∴|AB|=2=2.
∴S△OAB=|AB|d′
=·2·
=.
∵d′<1,∴m2+n2>1,
∴0<<1,∴1->0.
∴S△OAB=
≤ =,
當(dāng)且僅當(dāng)=1-,即m2+n2=2>1時(shí),S△OAB取得最大值.
由得
∴存在
7、點(diǎn)M滿足題意,M點(diǎn)坐標(biāo)為(,),(,-),(-,)或(-,-),
此時(shí)△OAB的面積為.
跟蹤訓(xùn)練
已知拋物線y2=2px(p≠0)上存在關(guān)于直線x+y=1對(duì)稱的相異兩點(diǎn),則實(shí)數(shù)p的取值范圍為( )
A.(-,0) B.(0,)
C.(-,0) D.(0,)
解析:設(shè)拋物線上關(guān)于直線x+y=1對(duì)稱的兩點(diǎn)是M(x1,y1)、N(x2,y2),設(shè)直線MN的方程為y=x+b.將y=x+b代入拋物線方程,得x2+(2b-2p)x+b2=0,則x1+x2=2p-2b,y1+y2=(x1+x2)+2b=2p,則MN的中點(diǎn)P的坐標(biāo)為(p-b,p).因?yàn)?/p>
8、點(diǎn)P在直線x+y=1上,所以2p-b=1,即b=2p-1.
又Δ=(2b-2p)2-4b2=4p2-8bp>0,
將b=2p-1代入得4p2-8p(2p-1)>0,
即3p2-2p<0,解得0
9、:x2+y2=t2,1
10、3)①
直線A2B的方程為y=(x-3).②
由①②得y2=(x2-9).③
又點(diǎn)A(x0,y0)在橢圓C上,故y=1-.④
將④代入③得-y2=1(x<-3,y<0).
因此點(diǎn)M的軌跡方程為-y2=1(x<-3,y<0).
跟蹤訓(xùn)練
已知定點(diǎn)F1(-2,0),F(xiàn)2(2,0),N是圓O:x2+y2=1上任意一點(diǎn),點(diǎn)F1關(guān)于點(diǎn)N的對(duì)稱點(diǎn)為M,線段F1M的中垂線與直線F2M相交于點(diǎn)P,則點(diǎn)P的軌跡是( )
A.橢圓 B.雙曲線
C.拋物線 D.圓
解析:設(shè)N(a,b),M(x,y),則a=,b=,代入圓O的方程得點(diǎn)M的軌跡方程是(x-2)2+y2=22,此時(shí)
11、|PF1|-|PF2|=|PF1|-(|PF1|±2)=±2,即||PF1|-|PF2||=2,故
答案:B
析典題(預(yù)測(cè)高考)
高考真題
【真題】 (2012年高考浙江卷)如圖,在直角坐標(biāo)系xOy中,點(diǎn)P(1,)到拋物線C:y2=2px(p>0)的準(zhǔn)線的距離為. 點(diǎn)M(t,1)是C上的定點(diǎn),A,B是C上的兩動(dòng)點(diǎn),且線段AB被直線OM平分.
(1)求p,t的值;
(2)求△ABP面積的最大值.
【解析】 (1)由題意知
得
(2)設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),線段AB的中點(diǎn)為Q(m,m).
由題意知,設(shè)直線AB的斜率為k(k≠0).
故k·2m=1,
12、
所以直線AB的方程為y-m=(x-m),
即x-2my+2m2-m=0.
由消去x,
整理得y2-2my+2m2-m=0,
所以Δ=4m-4m2>0,y1+y2=2m,y1y2=2m2-m.
從而|AB|=·|y1-y2|
=·.
設(shè)點(diǎn)P到直線AB的距離為d,則
d=.
設(shè)△ABP的面積為S,則
S=|AB|·d=|1-2(m-m2)|·.
由Δ=4m-4m2>0,得0
13、)=.
故△ABP面積的最大值為.
【名師點(diǎn)睛】 本題主要考查拋物線的幾何性質(zhì),直線與拋物線的位置關(guān)系等基礎(chǔ)知識(shí),同時(shí)考查了利用導(dǎo)數(shù)求最值問題,本例(2)中建立△ABP的面積目標(biāo)函數(shù)后,關(guān)鍵是確定m的范圍以及對(duì)目標(biāo)函數(shù)的變形.
考情展望
圓錐曲線的綜合問題一直是高考命題的熱點(diǎn)內(nèi)容,多為解答題,因其運(yùn)算量與綜合量較大,一般題目難度較大,常涉及最值、范圍的求法、軌跡問題以及定點(diǎn)定值的探索問題.在復(fù)習(xí)時(shí)注意綜合訓(xùn)練與積累方法,以提高解題的適應(yīng)能力.
名師押題
【押題】 已知點(diǎn)A(-1,0),B(1,0),動(dòng)點(diǎn)M的軌跡曲線C滿足∠AMB=2θ,cos 2θ=3,過點(diǎn)B的直線交曲線C
14、于P、Q兩點(diǎn).
(1)求 的值,并寫出曲線C的方程;
(2)求△APQ的面積的最大值.
【解析】,在中,,,根據(jù)余弦定理得
即,
所以
因?yàn)閏os 2θ=3
所以
又
因此點(diǎn)M的軌跡是以A、B為焦點(diǎn)的橢圓(點(diǎn)M在x軸上也符合題意),設(shè)橢圓的方程為+=1(a>b>0),
則a=2,c=1,所以b2=a2-c2=3.
所以曲線C的方程為+=1.
(2)設(shè)直線PQ的方程為x=my+1.
由,消去x并整理得
(3m2+4)y2+6my-9=0.①
顯然方程①的判別式Δ=36m2+36(3m2+4)>0,設(shè)P(x1,y1),Q(x2,y2),則△APQ的面積
S△APQ=×2×|y1-y2|=|y1-y2|.
由根與系數(shù)的關(guān)系得y1+y2=-,
y1·y2=-,
所以(y1-y2)2=(y1+y2)2-4y1y2
=48×.
令t=3m2+3,則t≥3,(y1-y2)2=,
由于函數(shù)φ(t)=t+在[3,+∞)上是增函數(shù).
所以t+≥,當(dāng)且僅當(dāng)t=3m2+3=3,即m=0時(shí)取等號(hào),
所以(y1-y2)2≤=9,即|y1-y2|的最大值為3,
所以△APQ的面積的最大值為3,此時(shí)直線PQ的方程為x=1.
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