高考數學一輪教案 圓錐曲線經典例題及總結

2021-10-30 13:25:37 字數 3102 閱讀 2247

例1、已知三角形abc的三個頂點均在橢圓上,且點a是橢圓短軸的乙個端點(點a在y軸正半軸上).

(1)若三角形abc的重心是橢圓的右焦點,試求直線bc的方程;

(2)若角a為,ad垂直bc於d,試求點d的軌跡方程.

分析:第一問抓住「重心」,利用點差法及重心座標公式可求出中點弦bc的斜率,從而寫出直線bc的方程。第二問抓住角a為可得出ab⊥ac,從而得,然後利用聯立消元法及交軌法求出點d的軌跡方程;

解:(1)設b(,),c(,),bc中點為(),f(2,0)則有

兩式作差有 (1)

f(2,0)為三角形重心,所以由,得,由得,代入(1)得

直線bc的方程為

2)由ab⊥ac得 (2)

設直線bc方程為,得,

代入(2)式得,解得或

直線過定點(0,,設d(x,y),則,即

所以所求點d的軌跡方程是。

例2已知雙曲線,直線過點,斜率為,當時,雙曲線的上支上有且僅有一點b到直線的距離為,試求的值及此時點b的座標。

分析1:解析幾何是用代數方法來研究幾何圖形的一門學科,因此,數形結合必然是研究解析幾何問題的重要手段. 從「有且僅有」這個微觀入手,對照草圖,不難想到:

過點b作與平行的直線,必與雙曲線c相切. 而相切的代數表現形式是所構造方程的判別式. 由此出發,可設計如下解題思路:

解題過程略.

分析2:如果從代數推理的角度去思考,就應當把距離用代數式表達,即所謂「有且僅有一點b到直線的距離為」,相當於化歸的方程有唯一解. 據此設計出如下解題思路:

簡解:設點為雙曲線c上支上任一點,則點m到直線的距離為:

於是,問題即可轉化為如上關於的方程.

由於,所以,從而有

於是關於的方程

由可知:

方程的二根同正,故恆成立,於是等價於

. 由如上關於的方程有唯一解,得其判別式,就可解得 .

點評:上述解法緊扣解題目標,不斷進行問題轉換,充分體現了全域性觀念與整體思維的優越性.

例3橢圓長軸端點為,為橢圓中心,為橢圓的右焦點,且,.

(ⅰ)求橢圓的標準方程;

(ⅱ)記橢圓的上頂點為,直線交橢圓於兩點,問:是否存在直線,使點恰為的垂心?若存在,求出直線的方程;若不存在,請說明理由。

思維流程:

消元解題過程:

(ⅰ)如圖建系,設橢圓方程為,則

又∵即 ,∴

故橢圓方程為

(ⅱ)假設存在直線交橢圓於兩點,且恰為的垂心,則

設,∵,故,

於是設直線為 ,由得,

∵ 又得即

由韋達定理得

解得或(舍) 經檢驗符合條件.

點石成金:垂心的特點是垂心與頂點的連線垂直對邊,然後轉化為兩向量乘積為零.

例4、已知橢圓的中心在座標原點,焦點在座標軸上,且經過、、三點.

(ⅰ)求橢圓的方程:

(ⅱ)若點d為橢圓上不同於、的任意一點,,當δ內切圓的面積最大時,求δ內心的座標;

思維流程:

解題過程: (ⅰ)設橢圓方程為,將、、代入橢圓e的方程,得

解得.∴橢圓的方程

(ⅱ),設δ邊上的高為

當點在橢圓的上頂點時,最大為,所以的最大值為.

設δ的內切圓的半徑為,因為δ的周長為定值6.所以,

所以的最大值為.所以內切圓圓心的座標為.

點石成金:

例5、已知定點及橢圓,過點的動直線與橢圓相交於兩點.

(ⅰ)若線段中點的橫座標是,求直線的方程;

(ⅱ)在軸上是否存在點,使為常數?若存在,求出點的座標;若不存在,請說明理由.

思維流程:

(ⅰ)解:依題意,直線的斜率存在,設直線的方程為,

將代入, 消去整理得

設 則

由線段中點的橫座標是, 得,解得,符合題意。

所以直線的方程為,或

(ⅱ)解:假設在軸上存在點,使為常數.

當直線與軸不垂直時,由(ⅰ)知

所以將代入,整理得

注意到是與無關的常數, 從而有, 此時

當直線與軸垂直時,此時點的座標分別為,當時, 亦有

綜上,在軸上存在定點,使為常數.

點石成金:

例6、已知橢圓的中心在原點,焦點在x軸上,長軸長是短軸長的2倍且經過點m(2,1),平行於om的直線在y軸上的截距為m(m≠0),交橢圓於a、b兩個不同點。

(ⅰ)求橢圓的方程;

(ⅱ)求m的取值範圍;

(ⅲ)求證直線ma、mb與x軸始終圍成乙個等腰三角形.

思維流程:

解:(1)設橢圓方程為

則橢圓方程為

(ⅱ)∵直線l平行於om,且在y軸上的截距為m

又kom

由∵直線l與橢圓交於a、b兩個不同點,

(ⅲ)設直線ma、mb的斜率分別為k1,k2,只需證明k1+k2=0即可設 則

由而故直線ma、mb與x軸始終圍成乙個等腰三角形.

點石成金:直線ma、mb與x軸始終圍成乙個等腰三角形

例7、已知雙曲線的離心率,過的直線到原點的距離是

(1)求雙曲線的方程;

(2)已知直線交雙曲線於不同的點c,d且c,d都在以b為圓心的圓上,求k的值.

思維流程:

解:∵(1)原點到直線ab:的距離.

故所求雙曲線方程為

(2)把中消去y,整理得.

設的中點是,則

即故所求k=±.

點石成金: c,d都在以b為圓心的圓上bc=bdbe⊥cd;

例8、已知橢圓c的中心在座標原點,焦點在x軸上,橢圓c上的點到焦點距離的最大值為3,最小值為1.

(ⅰ)求橢圓c的標準方程;

(ii)若直線y=kx+m與橢圓c相交於a、b兩點(a、b不是左右頂點),且以ab為直徑的圓過橢圓c的右頂點.求證:直線過定點,並求出該定點的座標.

思維流程:

解:(ⅰ)由題意設橢圓的標準方程為,

由已知得:,

橢圓的標準方程為.

(ii)設.

聯立得 ,則

又.因為以為直徑的圓過橢圓的右頂點,

,即. .

解得:,且均滿足.

當時,的方程,直線過點,與已知矛盾;

當時,的方程為,直線過定點.

所以,直線過定點,定點座標為.

點石成金:以ab為直徑的圓過橢圓c的右頂點ca⊥cb;

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