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1、湖南省長(zhǎng)沙市望城區(qū)白箬中學(xué)高三數(shù)學(xué)第二輪專題講座復(fù)習(xí):圓錐曲線綜合題
高考要求
圓錐曲線的綜合問題包括 解析法的應(yīng)用,與圓錐曲線有關(guān)的定值問題、最值問題、參數(shù)問題、應(yīng)用題和探索性問題,圓錐曲線知識(shí)的縱向聯(lián)系,圓錐曲線知識(shí)和三角、復(fù)數(shù)等代數(shù)知識(shí)的橫向聯(lián)系,解答這部分試題,需要較強(qiáng)的代數(shù)運(yùn)算能力和圖形認(rèn)識(shí)能力,要能準(zhǔn)確地進(jìn)行數(shù)與形的語(yǔ)言轉(zhuǎn)換和運(yùn)算,推理轉(zhuǎn)換,并在運(yùn)算過程中注意思維的嚴(yán)密性,以保證結(jié)果的完整
重難點(diǎn)歸納
解決圓錐曲線綜合題,關(guān)鍵是熟練掌握每一種圓錐曲線的定義、標(biāo)準(zhǔn)方程、圖形與幾何性質(zhì),注意挖掘知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系及其規(guī)律,通過對(duì)知識(shí)的重新組合,以達(dá)到鞏固知識(shí)、提高能力的目
2、的
(1)對(duì)于求曲線方程中參數(shù)的取值范圍問題,需構(gòu)造參數(shù)滿足的不等式,通過求不等式(組)求得參數(shù)的取值范圍;或建立關(guān)于參數(shù)的目標(biāo)函數(shù),轉(zhuǎn)化為函數(shù)的值域
(2)對(duì)于圓錐曲線的最值問題,解法常有兩種 當(dāng)題目的條件和結(jié)論能明顯體現(xiàn)幾何特征及意義,可考慮利用數(shù)形結(jié)合法解;當(dāng)題目的條件和結(jié)論能體現(xiàn)一種明確的函數(shù)關(guān)系,則可先建立目標(biāo)函數(shù),再求這個(gè)函數(shù)的最值
典型題例示范講解
例1已知圓k過定點(diǎn)A(a,0)(a>0),圓心k在拋物線C y2=2ax上運(yùn)動(dòng),MN為圓k在y軸上截得的弦
(1)試問MN的長(zhǎng)是否隨圓心k的運(yùn)動(dòng)而變化?
(2)當(dāng)|OA|是|OM|與|ON|的等差中項(xiàng)
3、時(shí),拋物線C的準(zhǔn)線與圓k有怎樣的位置關(guān)系?
命題意圖 本題考查圓錐曲線科內(nèi)綜合的知識(shí)及學(xué)生綜合、靈活處理問題的能力
知識(shí)依托 弦長(zhǎng)公式,韋達(dá)定理,等差中項(xiàng),絕對(duì)值不等式,一元二次不等式等知識(shí)
錯(cuò)解分析 在判斷d與R的關(guān)系時(shí),x0的范圍是學(xué)生容易忽略的
技巧與方法 對(duì)第(2)問,需將目標(biāo)轉(zhuǎn)化為判斷d=x0+與R=的大小
解 (1)設(shè)圓心k(x0,y0),且y02=2ax0,
圓k的半徑R=|AK|=
∴|MN|=2=2a(定值)
∴弦MN的長(zhǎng)不隨圓心k的運(yùn)動(dòng)而變化
(2)設(shè)M(0,y1)、N(0,y2)在圓k (x-x0)2+(y-y0)2=x0
4、2+a2中,令x=0,得y2-2y0y+y02-a2=0,∴y1y2=y02-a2∵|OA|是|OM|與|ON|的等差中項(xiàng) ∴|OM|+|ON|=|y1|+|y2|=2|OA|=2a
又|MN|=|y1-y2|=2a, ∴|y1|+|y2|=|y1-y2|
∴y1y2≤0,因此y02-a2≤0,即2ax0-a2≤0 ∴0≤x0≤
圓心k到拋物線準(zhǔn)線距離d=x0+≤a,而圓k半徑R=≥a
且上兩式不能同時(shí)取等號(hào),故圓k必與準(zhǔn)線相交
例2如圖,已知橢圓=1(2≤m≤5),過其左焦點(diǎn)且斜率為1的直線與橢圓及其準(zhǔn)線的交點(diǎn)從左到右的順序?yàn)锳、B、C、D,設(shè)f(m)=||AB
5、|-|CD||
(1)求f(m)的解析式; (2)求f(m)的最值
命題意圖 本題主要考查利用解析幾何的知識(shí)建立函數(shù)關(guān)系式,并求其最值,體現(xiàn)了圓錐曲線與代數(shù)間的科間綜合
知識(shí)依托 直線與圓錐曲線的交點(diǎn),韋達(dá)定理,根的判別式,利用單調(diào)性求函數(shù)的最值
錯(cuò)解分析 在第(1)問中,要注意驗(yàn)證當(dāng)2≤m≤5時(shí),直線與橢圓恒有交點(diǎn)
技巧與方法 第(1)問中,若注意到xA,xD為一對(duì)相反數(shù),則可迅速將||AB|-|CD||化簡(jiǎn) 第(2)問,利用函數(shù)的單調(diào)性求最值是常用方法
解 (1)設(shè)橢圓的半長(zhǎng)軸、半短軸及半焦距依次為a、b、c,則a2=m,b2=m-1,c2=a
6、2-b2=1
∴橢圓的焦點(diǎn)為F1(-1,0),F2(1,0) 故直線的方程為y=x+1,又橢圓的準(zhǔn)線方程為x=±,即x=±m(xù) ∴A(-m,-m+1),D(m,m+1)考慮方程組,
消去y得 (m-1)x2+m(x+1)2=m(m-1)整理得 (2m-1)x2+2mx+2m-m2=0
Δ=4m2-4(2m-1)(2m-m2)=8m(m-1)2∵2≤m≤5,∴Δ>0恒成立,xB+xC=
又∵A、B、C、D都在直線y=x+1上
∴|AB|=|xB-xA|==(xB-xA)·,|CD|=(xD-xC)
∴||AB|-|CD||=|xB-xA+xD-xC|=|(xB+xC)-(x
7、A+xD)|又∵xA=-m,xD=m,∴xA+xD=0
∴||AB|-|CD||=|xB+xC|·=||·= (2≤m≤5)故f(m)=,m∈[2,5]
(2)由f(m)=,可知f(m)=又2-≤2-≤2-,∴f(m)∈[]
故f(m)的最大值為,此時(shí)m=2;f(m)的最小值為,此時(shí)m=5
例3艦A在艦B的正東6千米處,艦C在艦B的北偏西30°且與B相距4千米,它們準(zhǔn)備捕海洋動(dòng)物,某時(shí)刻A發(fā)現(xiàn)動(dòng)物信號(hào),4秒后B、C同時(shí)發(fā)現(xiàn)這種信號(hào),A發(fā)射麻醉炮彈 設(shè)艦與動(dòng)物均為靜止的,動(dòng)物信號(hào)的傳播速度為1千米/秒,炮彈的速度是千米/秒,其中g(shù)為重力加速度,若不計(jì)空氣阻力與艦高,問艦A發(fā)射炮彈
8、的方位角和仰角應(yīng)是多少?
命題意圖 考查圓錐曲線在實(shí)際問題中的應(yīng)用,及將實(shí)際問題轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)問題的能力
知識(shí)依托 線段垂直平分線的性質(zhì),雙曲線的定義,兩點(diǎn)間的距離公式,斜拋運(yùn)動(dòng)的曲線方程
錯(cuò)解分析 答好本題,除要準(zhǔn)確地把握好點(diǎn)P的位置(既在線段BC的垂直平分線上,又在以A、B為焦點(diǎn)的拋物線上),還應(yīng)對(duì)方位角的概念掌握清楚
技巧與方法 通過建立恰當(dāng)?shù)闹苯亲鴺?biāo)系,將實(shí)際問題轉(zhuǎn)化成解析幾何問題來(lái)求解 對(duì)空間物體的定位,一般可利用聲音傳播的時(shí)間差來(lái)建立方程
解 取AB所在直線為x軸,以AB的中點(diǎn)為原點(diǎn),建立如圖所示的直角坐標(biāo)系 由題意可知,A、B、C艦的坐標(biāo)為(3
9、,0)、(-3,0)、(-5,2)
由于B、C同時(shí)發(fā)現(xiàn)動(dòng)物信號(hào),記動(dòng)物所在位置為P,則|PB|=|PC| 于是P在線段BC的中垂線上,易求得其方程為x-3y+7=0
又由A、B兩艦發(fā)現(xiàn)動(dòng)物信號(hào)的時(shí)間差為4秒,知|PB|-|PA|=4,故知P在雙曲線=1的右支上 直線與雙曲線的交點(diǎn)為(8,5),此即為動(dòng)物P的位置,利用兩點(diǎn)間距離公式,可得|PA|=10 據(jù)已知兩點(diǎn)的斜率公式,得kPA=,所以直線PA的傾斜角為60°,于是艦A發(fā)射炮彈的方位角應(yīng)是北偏東30°設(shè)發(fā)射炮彈的仰角是θ,初速度v0=,則,∴sin2θ=,∴仰角θ=30°
例4若橢圓=1(a>b>0)與直線l x
10、+y=1在第一象限內(nèi)有兩個(gè)不同的交點(diǎn),求a、b所滿足的條件,并畫出點(diǎn)P(a,b)的存在區(qū)域
解 由方程組消去y,整理得 (a2+b2)x2-2a2x+a2(1-b2)=0 ①
則橢圓與直線l在第一象限內(nèi)有兩個(gè)不同的交點(diǎn)的充要條件是方程①在區(qū)間(0,1)內(nèi)有兩相異實(shí)根,令f(x)=(a2+b2)x2-2a2x+a2(1-b2),則有
同時(shí)滿足上述四個(gè)條件的點(diǎn)P(a,b)的存在區(qū)域?yàn)槿鐖D所示的陰影部分
學(xué)生鞏固練習(xí)
1 已知A、B、C三點(diǎn)在曲線y=上,其橫坐標(biāo)依次為1,m,4(1<m<4),當(dāng)△ABC的面積最大時(shí),m等于( )
A 3 B
11、 C D
2 設(shè)u,v∈R,且|u|≤,v>0,則(u-v)2+()2的最小值為( )
A 4 B 2 C 8 D 2
3 A是橢圓長(zhǎng)軸的一個(gè)端點(diǎn),O是橢圓的中心,若橢圓上存在一點(diǎn)P,使∠OPA=,則橢圓離心率的范圍是_________
4 一輛卡車高3米,寬1 6米,欲通過拋物線形隧道,拱口寬恰好是拋物線的通徑長(zhǎng),若拱口寬為a米,則能使卡車通過的a的最小整數(shù)值是____
5 已知拋物線y=x2-1上一定點(diǎn)B(-1,0)和兩個(gè)動(dòng)點(diǎn)P、Q,當(dāng)P在拋物線上運(yùn)動(dòng)時(shí),BP⊥PQ,則Q點(diǎn)的橫坐標(biāo)的取值范圍是________
12、_
參考答案:
1 解析 由題意知A(1,1),B(m,),C(4,2) 直線AC所在方程為x-3y+2=0,
點(diǎn)B到該直線的距離為d=
∵m∈(1,4),∴當(dāng)時(shí),S△ABC有最大值,此時(shí)m=答案 B
2 解析 考慮式子的幾何意義,轉(zhuǎn)化為求圓x2+y2=2上的點(diǎn)與雙曲線xy=9上的點(diǎn)的距離的最小值 答案 C
3 解析 設(shè)橢圓方程為=1(a>b>0),以O(shè)A為直徑的圓 x2-ax+y2=0,兩式聯(lián)立消y得x2-ax+b2=0 即e2x2-ax+b2=0,該方程有一解x2,一解為a,由韋達(dá)定理x2=-a,0<x2<a,即0<-a<a<e<1 答案 <e<1
4 解析 由題意可設(shè)拋物線方程為x2=-ay,當(dāng)x=時(shí),y=-;當(dāng)x=0 8時(shí),y=-
由題意知≥3,即a2-12a-2 56≥0 解得a的最小整數(shù)為13 答案 13
5 解析 設(shè)P(t,t2-1),Q(s,s2-1)∵BP⊥PQ,∴=-1,
即t2+(s-1)t-s+1=0∵t∈R,∴必須有Δ=(s-1)2+4(s-1)≥0 即s2+2s-3≥0,
解得s≤-3或s≥1 答案 (-∞,-3∪1,+∞)