圓錐曲線解題方法技巧歸納

2022-05-05 09:39:02 字數 4325 閱讀 9584

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。

3、設而不求法

例2、如圖,已知梯形abcd中,點e分有向線段所成的比為,雙曲線過c、d、e三點,且以a、b為焦點當時,求雙曲線離心率的取值範圍。

分析:本小題主要考查座標法、定比分點座標公式、雙曲線的概念和性質,推理、運算能力和綜合運用數學知識解決問題的能力。建立直角座標系,如圖,若設c,代入,求得,進而求得再代入,建立目標函式,整理,此運算量可見是難上加難.

我們對可採取設而不求的解題策略,

建立目標函式,整理,化繁為簡.

解法一:如圖,以ab為垂直平分線為軸,直線ab為軸,建立直角座標系,則cd⊥軸因為雙曲線經過點c、d,且以a、b為焦點,由雙曲線的對稱性知c、d關於軸對稱

依題意,記a,c,e,其中為雙曲線的半焦距,是梯形的高,由定比分點座標公式得

設雙曲線的方程為,則離心率

由點c、e在雙曲線上,將點c、e的座標和代入雙曲線方程得

由①式得將③式代入②式,整理得

故由題設得, 解得

所以雙曲線的離心率的取值範圍為

分析:考慮為焦半徑,可用焦半徑公式,用的橫座標表示,迴避的計算, 達到設而不求的解題策略.

解法二:建系同解法一,,

,又,代入整理,由題設得,

解得所以雙曲線的離心率的取值範圍為

4、判別式法

例3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:

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,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4已知橢圓c:和點p(4,1),過p作直線交橢圓於a、b兩點,**段ab上取點q,使,求動點q的軌跡所在曲線的方程.

分析:這是乙個軌跡問題,解題困難在於多動點的困擾,學生往往不知從何入手。其實,應該想到軌跡問題可以通過引數法求解.

因此,首先是選定引數,然後想方設法將點q的橫、縱座標用引數表達,最後通過消參可達到解題的目的.

由於點的變化是由直線ab的變化引起的,自然可選擇直線ab的斜率作為引數,如何將與聯絡起來?一方面利用點q在直線ab上;另一方面就是運用題目條件:來轉化.

由a、b、p、q四點共線,不難得到,要建立與的關係,只需將直線ab的方程代入橢圓c的方程,利用韋達定理即可.

通過這樣的分析,可以看出,雖然我們還沒有開始解題,但對於如何解決本題,已經做到心中有數.

在得到之後,如果能夠從整體上把握,認識到:所謂消參,目的不過是得到關於的方程(不含k),則可由解得,直接代入即可得到軌跡方程。從而簡化消去參的過程。

簡解:設,則由可得:,

解之得1)

設直線ab的方程為:,代入橢圓c的方程,消去得出關於 x的一元二次方程:

(2)∴代入(1),化簡得3)

與聯立,消去得:

在(2)中,由,解得,結合(3)可求得

故知點q的軌跡方程為: ().

點評:由方程組實施消元,產生乙個標準的關於乙個變數的一元二次方程,其判別式、韋達定理模組思維易於想到. 這當中,難點在引出參,活點在應用參,重點在消去參.

,而「引參、用參、消參」三步曲,正是解析幾何綜合問題求解的一條有效通道.

5、求根公式法

例5設直線過點p(0,3),和橢圓順次交於a、b兩點,試求的取值範圍.

分析:本題中,絕大多數同學不難得到: =,但從此後卻一籌莫展, 問題的根源在於對題目的整體把握不夠.

事實上,所謂求取值範圍,不外乎兩條路:其一是構造所求變數關於某個(或某幾個)引數的函式關係式(或方程),這只需利用對應的思想實施;其二則是構造關於所求量的乙個不等關係.

分析1: 從第一條想法入手, =已經是乙個關係式,但由於有兩個變數,同時這兩個變數的範圍不好控制,所以自然想到利用第3個變數——直線ab的斜率k. 問題就轉化為如何將轉化為關於k的表示式,到此為止,將直線方程代入橢圓方程,消去y得出關於的一元二次方程,其求根公式呼之欲出.

簡解1:當直線垂直於x軸時,可求得;

當與x軸不垂直時,設,直線的方程為:,代入橢圓方程,消去得

解之得因為橢圓關於y軸對稱,點p在y軸上,所以只需考慮的情形.

當時,,,

所以 ===.

由 , 解得,

所以 ,綜上 .

分析2: 如果想構造關於所求量的不等式,則應該考慮到:判別式往往是產生不等的根源.

由判別式值的非負性可以很快確定的取值範圍,於是問題轉化為如何將所求量與聯絡起來. 一般來說,韋達定理總是充當這種問題的橋梁,但本題無法直接應用韋達定理,原因在於不是關於的對稱關係式. 原因找到後,解決問題的方法自然也就有了,即我們可以構造關於的對稱關係式.

簡解2:設直線的方程為:,代入橢圓方程,消去得

則令,則,

在(*)中,由判別式可得,

從而有 ,所以 ,解得結合得.

綜上,.

點評:範圍問題不等關係的建立途徑多多,諸如判別式法,均值不等式法,變數的有界性法,函式的性質法,數形結合法等等. 本題也可從數形結合的角度入手,給出又一優美解法.

解題猶如打仗,不能只是忙於衝鋒陷陣,一時區域性的勝利並不能說明問題,有時甚至會被區域性所糾纏而看不清問題的實質所在,只有見微知著,樹立全域性觀念,講究排兵布陣,運籌帷幄,方能決勝千里.

第三、推理訓練:數學推理是由已知的數學命題得出新命題的基本思維形式,它是數學求解的核心。以已知的真實數學命題,即定義、公理、定理、性質等為依據,選擇恰當的解題方法,達到解題目標,得出結論的一系列推理過程。

在推理過程中,必須注意所使用的命題之間的相互關係(充分性、必要性、充要性等),做到思考縝密、推理嚴密。通過編寫思維流程圖來錘煉自己的大腦,快速提高解題能力。

例6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7、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8、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.

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