經典解析幾何題型方法

2022-08-19 14:42:10 字數 5000 閱讀 1651

高考專題:解析幾何常規題型及方法

高考核心考點

1、準確理解基本概念(如直線的傾斜角、斜率、距離、截距等)

2、熟練掌握基本公式(如兩點間距離公式、點到直線的距離公式、斜率公式等)

3、熟練掌握求直線方程的方法(如根據條件靈活選用各種形式、討論斜率存在和不存在的各種情況、截距是否為0等等)

4、在解決直線與圓的位置關係問題中,要善於運用圓的幾何性質以減少運算

5、了解線性規劃的意義及簡單應用

6、熟悉圓錐曲線中基本量的計算

7、掌握與圓錐曲線有關的軌跡方程的求解方法(如:定義法、直接法、相關點法、引數法、交軌法、幾何法、待定係數法等)

8、掌握直線與圓錐曲線的位置關係的常見判定方法,能應用直線與圓錐曲線的位置關係解決一些常見問題

常規題型及解題的技巧方法

a:常規題型方面

(1)中點弦問題

具有斜率的弦中點問題,常用設而不求法(點差法):設曲線上兩點為,,代入方程,然後兩方程相減,再應用中點關係及斜率公式,消去四個引數。

典型例題給定雙曲線。過a(2,1)的直線與雙曲線交於兩點及,求線段的中點p的軌跡方程。

分析:設,代入方程得,。

兩式相減得

。又設中點p(x,y),將,代入,當時得

。又,代入得。

當弦斜率不存在時,其中點p(2,0)的座標也滿足上述方程。

因此所求軌跡方程是

說明:本題要注意思維的嚴密性,必須單獨考慮斜率不存在時的情況。

變式練習:

給定雙曲線2x2 - y2 = 2 ,過點b(1,1)能否作直線l,使l與所給雙曲線交於兩點q1、q2 兩點,且點b是線段q1q2的中點?如果直線l存在,求出它的方程;如果不存在,說明理由.

(2)焦點三角形問題

橢圓或雙曲線上一點p,與兩個焦點、構成的三角形問題,常用正、餘弦定理搭橋。

典型例題設p(x,y)為橢圓上任一點,,為焦點,,。

(1)求證離心率;

(2)求的最值。

分析:(1)設,,由正弦定理得。

得 ,

(2)。

當時,最小值是;

當時,最大值是。

變式練習:

設、分別是雙曲線(a>0,b>0)的左、右兩個焦點,p是雙曲線上的一點,若∠p=θ,求證:s△=bcot

(3)直線與圓錐曲線位置關係問題

直線與圓錐曲線的位置關係的基本方法是解方程組,進而轉化為一元二次方程後利用判別式,應特別注意數形結合的辦法

典型例題

(1)求證:直線與拋物線總有兩個不同交點

(2)設直線與拋物線的交點為a、b,且oa⊥ob,求p關於t的函式f(t)的表示式。

(1)證明:拋物線的準線為

由直線x+y=t與x軸的交點(t,0)在準線右邊,得

故直線與拋物線總有兩個交點。

(2)解:設點a(x1,y1),點b(x2,y2)

變式練習:

直線y=ax+1與雙曲線3x2-y2=1交於兩點a、b兩點

(1)若a、b都位於雙曲線的左支上,求a的取值範圍

(2)當a為何值時,以ab為直徑的圓經過座標原點?

(4)圓錐曲線的有關最值(範圍)問題

圓錐曲線中的有關最值(範圍)問題,常用代數法和幾何法解決。

<1>若命題的條件和結論具有明顯的幾何意義,一般可用圖形性質來解決。

<2>若命題的條件和結論體現明確的函式關係式,則可建立目標函式(通常利用二次函式,三角函式,均值不等式)求最值。

典型例題

已知拋物線y2=2px(p>0),過m(a,0)且斜率為1的直線l與拋物線交於不同的兩點a、b,|ab|≤2p

(1)求a的取值範圍;(2)若線段ab的垂直平分線交x軸於點n,求△nab面積的最大值。

分析:這是一道直線與圓錐曲線位置關係的問題,對於(1),可以設法得到關於a的不等式,通過解不等式求出a的範圍,即:「求範圍,找不等式」。

或者將a表示為另乙個變數的函式,利用求函式的值域求出a的範圍;對於(2)首先要把△nab的面積表示為乙個變數的函式,然後再求它的最大值,即:「最值問題,函式思想」。

解:(1)直線l的方程為:y=x-a,將y=x-a 代入拋物線方程y2=2px,得:

設直線l與拋物線兩交點的座標分別為a(x1,y1),b(x2,y2),則,又y1=x1-a,y2=x2-a,

解得:(2)設ab的垂直平分線交ab與點q,令其座標為(x3,y3),則由中點座標公式得:

,所以|qm|2=(a+p-a)2+(p-0)2=2p2.又△mnq為等腰直角三角形,所以|qm|=|qn|=,所以s△nab=,即△nab面積的最大值為2。

變式練習:

雙曲線(a>0,b>0)的兩條準線間的距離為3,右焦點到直線x+y-1=0的距離為

(1)求雙曲線的方程

(2)設直線y=kx+m(k且m)與雙曲線交於兩個不同的點c、d,若a(0,-1)且=,求實數m的取值範圍

(5)求曲線的方程問題

1.曲線的形狀已知--------這類問題一般可用待定係數法解決。

典型例題

已知直線l過原點,拋物線c 的頂點在原點,焦點在x軸正半軸上。若點a(-1,0)和點b(0,8)關於l的對稱點都在c上,求直線l和拋物線c的方程。

分析:曲線的形狀已知,可以用待定係數法。

設出它們的方程,l:y=kx(k≠0),c:y2=2px(p>0)

設a、b關於l的對稱點分別為a/、b/,則利用對稱性可求得它們的座標分別為:

a/(),b()。因為a、b均在拋物線上,代入,消去p,得:k2-k-1=0.解得:k=,p=.

所以直線l的方程為:y=x,拋物線c的方程為y2=x.

變式練習:

在面積為1的△pmn中,tanm=,tann=-2,建立適當的座標系,求出以m、n為焦點且過點p的橢圓方程。

2.曲線的形狀未知-----求軌跡方程

典型例題

已知直角座標平面上點q(2,0)和圓c:x2+y2=1, 動點m到圓c的切線長與|mq|的比等於常數(>0),求動點m的軌跡方程,並說明它是什麼曲線。

分析:如圖,設mn切圓c於點n,則動點m組成的集合是:p=,由平面幾何知識可知:

|mn|2=|mo|2-|on|2=|mo|2-1,將m點座標代入,可得:(2-1)(x2+y2)-42x+(1+42)=0.

當=1時它表示一條直線;當≠1時,它表示圓。這種方法叫做直接法。

變式練習:

過拋物線y=4x的焦點f作斜率為k的弦ab,且≤8,此外,直線ab和橢圓3x+2y=2交於不同的兩點。

(1)求直線ab的斜率k的取值範圍

(2)設直線ab與橢圓相交於c、d兩點,求cd中點m的軌跡方程

(6) 存在兩點關於直線對稱問題

在曲線上兩點關於某直線對稱問題,可以按如下方式分三步解決:求兩點所在的直線,求這兩直線的交點,使這交點在圓錐曲線形內。(當然也可以利用韋達定理並結合判別式來解決)

典型例題已知橢圓c的方程,試確定m的取值範圍,使得對於直線,橢圓c上有不同兩點關於直線對稱。

分析:橢圓上兩點,,代入方程,相減得

。 又,,,代入得。

又由解得交點。

交點在橢圓內,則有,得。

變式練習:

為了使拋物線上存在兩點關於直線對稱,求m的取值範圍。

(7)兩線段垂直問題

圓錐曲線兩焦半徑互相垂直問題,常用來處理或用向量的座標運算來處理。

典型例題已知直線的斜率為,且過點,拋物線,直線與拋物線c有兩個不同的交點(如圖)。

(1)求的取值範圍;

(2)直線的傾斜角為何值時,a、b與拋物線c的焦點連線互相垂直。

分析:(1)直線代入拋物線方程得,

由,得。

(2)由上面方程得,

,焦點為。

由,得,或

變式練習:

經過座標原點的直線與橢圓相交於a、b兩點,若以ab為直徑的圓恰好通過橢圓左焦點f,求直線的傾斜角。

b:解題的技巧方面

在教學中,學生普遍覺得解析幾何問題的計算量較大。事實上,如果我們能夠充分利用幾何圖形、韋達定理、曲線系方程,以及運用「設而不求」的策略,往往能夠減少計算量。下面舉例說明:

(1)充分利用幾何圖形

解析幾何的研究物件就是幾何圖形及其性質,所以在處理解析幾何問題時,除了運用代數方程外,充分挖掘幾何條件,並結合平面幾何知識,這往往能減少計算量。

典型例題設直線與圓相交於p、q兩點,o為座標原點,若,求的值。

解:圓過原點,並且,

是圓的直徑,圓心的座標為

又在直線上,

即為所求。

評注:此題若不充分利用一系列幾何條件:該圓過原點並且,pq是圓的直徑,圓心在直線上,而是設再由和韋達定理求,將會增大運算量。

變式練習:

已知點p(5,0)和圓o:,過p作直線與圓o交於a、b兩點,求弦ab中點m的軌跡方程。

評注:此題若不能挖掘利用幾何條件,點m是在以op為直徑的圓周上,而利用引數方程等方法,計算量將很大,並且比較麻煩。

二. 充分利用韋達定理及「設而不求」的策略

我們經常設出弦的端點座標而不求它,而是結合韋達定理求解,這種方法在有關斜率、中點等問題中常常用到。

典型例題已知中心在原點o,焦點在軸上的橢圓與直線相交於p、q兩點,且,,求此橢圓方程。

解:設橢圓方程為,直線與橢圓相交於p、兩點。

由方程組消去後得

由,得1)

又p、q在直線上,

把(1)代入,得,

即化簡後,得

4) 由,得

把(2)代入,得,解得或

代入(4)後,解得或

由,得。

所求橢圓方程為

評注:此題充分利用了韋達定理及「設而不求」的策略,簡化了計算。

變式練習:

若雙曲線方程為,ab為不平行於對稱軸且不過原點的弦,m為ab中點,設ab、om的斜率分別為,則

三. 充分利用曲線系方程

利用曲線系方程可以避免求曲線的交點,因此也可以減少計算。

典型例題求經過兩已知圓和0的交點,且圓心在直線:上的圓的方程。

解:設所求圓的方程為:

即,其圓心為c()

又c在直線上, ,解得,代入所設圓的方程得為所求。

評注:此題因利用曲線系方程而避免求曲線的交點,故簡化了計算。

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