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第九節(jié) 圓錐曲線的綜合問題
【考綱下載】
1.掌握解決直線與橢圓、拋物線的位置關(guān)系的思想方法.
2.了解圓錐曲線的簡單應(yīng)用.
3.理解數(shù)形結(jié)合的思想.
1.直線與圓錐曲線的位置關(guān)系
判斷直線l與圓錐曲線C的位置關(guān)系時(shí),通常將直線l的方程Ax+By+C=0(A,B不同時(shí)為0)代入圓錐曲線C的方程F(x,y)=0,消去y(也可以消去x)
3、得到一個(gè)關(guān)于變量x(或變量y)的一元方程.
即消去y,得ax2+bx+c=0.
(1)當(dāng)a≠0時(shí),設(shè)一元二次方程ax2+bx+c=0的判別式為Δ,則Δ>0?直線與圓錐曲線C相交;
Δ=0?直線與圓錐曲線C相切;
Δ<0?直線與圓錐曲線C相離.
(2)當(dāng)a=0,b≠0時(shí),即得到一個(gè)一次方程,則直線l與圓錐曲線C相交,且只有一個(gè)交點(diǎn),此時(shí),若C為雙曲線,則直線l與雙曲線的漸近線的位置關(guān)系是平行;若C為拋物線,則直線l與拋物線的對稱軸的位置關(guān)系是平行或重合.
2.圓錐曲線的弦長
設(shè)斜率為k(k≠0)的直線l與圓錐曲線C相交于A,B兩點(diǎn),A(x1,y1), B(x2,y2),則
|AB
4、|=|x1-x2|
=·
= ·|y1-y2|= ·.
直線與圓錐曲線只有一個(gè)公共點(diǎn)時(shí),是否是直線與圓錐曲線相切?
提示:直線與圓錐曲線只有一個(gè)公共點(diǎn)時(shí),未必一定相切,還有其他情況,如拋物線與平行或重合于其對稱軸的直線,雙曲線與平行于其漸近線的直線,它們都只有一個(gè)公共點(diǎn),但不是相切,而是相交.
1.已知直線x-y-1=0與拋物線y=ax2相切,則a等于( )
A. B. C. D.4
解析:選C 由消去y得ax2-x+1=0,所以解得a=.
2.直線y=x+3與雙曲線-=1的交點(diǎn)個(gè)數(shù)是( )
A.1 B.2
5、 C.1或2 D.0
解析:選A 因?yàn)橹本€y=x+3與雙曲線的漸近線y=x平行,所以它與雙曲線只有1個(gè)交點(diǎn).
3.設(shè)拋物線x2=4y的焦點(diǎn)為F,經(jīng)過點(diǎn)P(1,5)的直線l與拋物線相交于A,B兩點(diǎn),且點(diǎn)P恰為線段AB的中點(diǎn),則|AF|+|BF|=________.
解析:A(x1,y1),B(x2,y2),則y1+y2=10,由拋物線定義得|AF|+|BF|=y(tǒng)1+y2+p=10+2=12.
答案:12
4.直線y=kx+1與橢圓+=1恒有公共點(diǎn),則m的取值范圍是________.
解析:直線y=kx+1過定點(diǎn)(0,1),由題意,點(diǎn)(0,1)在橢圓內(nèi)或橢圓上.則m≥1,且
6、m≠5.
答案:m≥1且m≠5
5.過橢圓+=1的右焦點(diǎn)作一條斜率為2的直線與橢圓交于A,B兩點(diǎn),O為坐標(biāo)原點(diǎn),則△OAB的面積為________.
解析:由c==1,知橢圓右焦點(diǎn)為(1,0),則直線方程為y=2(x-1),聯(lián)立方程得
解得x1=0,x2=,設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),則y1=-2,y2=.
∴S△=×1×|y1-y2|=×1×=.
答案:
壓軸大題巧突破(二)
直線與圓錐曲線的綜合應(yīng)用
[典例] (20xx·湖北高考) (13分)如圖,已知橢圓C1與C2的中心在坐標(biāo)原點(diǎn)O,長軸均為MN且在x軸上,短軸長分別為 2m,2n(m>n) ,過原
7、點(diǎn)且不與x軸重合的直線l與C1,C2的四個(gè)交點(diǎn)按縱坐標(biāo)從大到小依次為A,B,C,D.記λ=,△BDM和△ABN的面積分別為S1和S2.
(1)當(dāng)直線l與y軸重合時(shí),若S1=λS2,求λ的值;
(2)當(dāng)λ變化時(shí),是否存在與坐標(biāo)軸不重合的直線l,使得S1=λS2?并說明理由.
[化整為零破難題]
(1)基礎(chǔ)問題1:橢圓C1、C2的標(biāo)準(zhǔn)方程各是什么?
C1:+=1,C2:+=1,其中a>m>n>0.
基礎(chǔ)問題2:直線l與y軸重合時(shí)S1,S2各等于什么?
S1=|BD||OM|=a|BD|,
S2=|AB||ON|=a|AB|.
基礎(chǔ)問題3:|BD|,|AB|各等于何值?
|
8、BD|=m+n,|AB|=m-n.
(2)基礎(chǔ)問題1:設(shè)直線l為y=kx,則M、N到直線l的距離各是多少?
M到l的距離d1=,N到l的距離d2=.
基礎(chǔ)問題2:S1、S2各等于什么?等于什么?
S1=|BD|d1,S2=|AB|d2, =.
基礎(chǔ)問題3:與xA、xB有何關(guān)系?
==λ.
基礎(chǔ)問題4:如何用xA、xB、a、m、λ來表示k2?
A(xA,kxA)、B(xB,kxB)分別在C1、C2上,所以+=1,+=1,∴+=0,依題意得xA>xB>0,所以x>x,所以k2=.
基礎(chǔ)問題5:如何求λ的取值?
由k2>0,得>0,解得1<<λ,由=λ,=,即1<<λ,得λ>1+
9、.
[規(guī)范解答不失分]
依題意可設(shè)橢圓C1和C2的方程分別為
C1:+=1,C2:+=1.其中a>m>n>0,λ=>1. 1分
(1)如圖1,若直線l與y軸重合,則
|BD|=|OB|+|OD|=m+n,
|AB|=|OA|-|OB|=m-n;S1=|BD|·|OM|=a|BD|,
S2=|AB|·|ON|=a|AB|.所以===, 3分
若=λ,則=λ,化簡得λ2-2λ-1=0,
由λ>1,可解得λ=+1.故當(dāng)直線l與y軸重合時(shí),若S1=λS2,則λ=+1.
5分
(2)法一:如圖2,若存在與坐標(biāo)軸不重合的直線l,使得S1=
10、λS2.根據(jù)對稱性,不妨設(shè)直線l:y=kx(k>0),(Ⅰ)點(diǎn)M(-a,0),N(a,0)到直線l的距離分別為d1,d2,則
因?yàn)閐1==,d2==,所以d1=d2. 6分
又S1=|BD|d1,S2=|AB|d2,所以==λ,即|BD|=λ|AB|.
由對稱性可知|AB|=|CD|,(Ⅱ)所以|BC|=|BD|-|AB|=(λ-1)|AB|,
|AD|=|BD|+|AB|=(λ+1)|AB|,于是=.?、? 7分
將l的方程分別與C1,C2的方程聯(lián)立,可求得
xA=,xB=.
根據(jù)對稱性可知xC=-xB,x
11、D=-xA,于是(Ⅲ)
=== .?、? 9分
從而由①和②式可得=.?、? 10分
令t=,(Ⅳ)
由(1)可知當(dāng)λ=1+,即t=1時(shí),直線l與y軸重合,不符合題意,故t≠1.
于是由③可解得k2=.因?yàn)閗≠0,所以k2>0,于是③式關(guān)于k有解,
當(dāng)且僅當(dāng)>0,等價(jià)于(t2-1)<0,由λ>1,可解得<t<1,
即<<1,由λ>1,解得λ>1+, 12分
所以當(dāng)1<λ≤1+時(shí),不存在與坐標(biāo)軸不重合的直線l,使得S1=
12、λS2;
當(dāng)λ>1+時(shí),存在與坐標(biāo)軸不重合的直線l,使得S1=λS2.13分
法二:如圖2,若存在與坐標(biāo)軸不重合的直線l,使得S1=λS2,根據(jù)對稱性,不妨設(shè)直線l:y=kx(k>0),(Ⅰ)點(diǎn)M(-a,0),N(a,0)到直線l的距離分別為d1,d2,則
因?yàn)閐1==,d2==,所以d1=d2. 6分
又S1=|BD|d1,S2=|AB|d2,所以==λ.
因?yàn)椋剑剑溅?,所以? 8分
由點(diǎn)A(xA,kxA),B(xB,kxB)分別在C1,C2上,可得
+=1,+=1,
兩式相減可得+=0,依題意xA>x
13、B>0,(Ⅴ)
所以x>x.所以由上式解得k2=. 10分
因?yàn)閗2>0,所以由>0,可解得1<<λ.
從而1<<λ,解得λ>1+,所以
當(dāng)1<λ≤1+時(shí),不存在與坐標(biāo)軸不重合的直線l,使得S1=λS2;
當(dāng)λ>1+時(shí),存在與坐標(biāo)軸不重合的直線l,使得S1=λS2. 13分
[易錯(cuò)警示要牢記]
易錯(cuò)點(diǎn)一
(Ⅰ)處沒有注意對稱性,k∈R,使后面求解受阻
易錯(cuò)點(diǎn)二
(Ⅱ)處不注意對稱性,則|AD|與|BC|的比值不易求出,從而思路受阻
易錯(cuò)點(diǎn)三
(Ⅲ)處不注意對稱性,則變量xA、xB、xC、xD較多運(yùn)算較大,也易出錯(cuò)
易錯(cuò)點(diǎn)四
(Ⅳ)處如果不換元,則運(yùn)算量較大,易出現(xiàn)錯(cuò)誤
易錯(cuò)點(diǎn)五
(Ⅴ)處如果不注意xA>xB,則對λ的范圍的限制條件發(fā)生變化,從而造成結(jié)果出錯(cuò)