高考數學能力提高題第18講直線與二次曲線

2022-10-05 07:24:02 字數 2142 閱讀 1269

題型**

直線與圓錐曲線的位置關係,是高考考查的重中之重.主要涉及弦長、弦中點、對稱、參量的取值範圍、求曲線方程等問題.解題中要充分重視韋達定理和判別式的應用.

解題的主要規律可以概括為「聯立方程求交點,韋達定理求弦長,根的分布找範圍,曲線定義不能忘」.

範例選講

例1.已知雙曲線g的中心在原點,它的漸近線與圓相切.過點作斜率為的直線,使得和交於兩點,和軸交於點,並且點**段上,又滿足.

(ⅰ)求雙曲線的漸近線的方程;

(ⅱ)求雙曲線的方程;

(ⅲ)橢圓的中心在原點,它的短軸是的實軸.如果中垂直於的平行弦的中點的軌跡恰好是的漸近線截在內的部分,求橢圓的方程.

講解:(ⅰ)設雙曲線的漸近線的方程為:,則由漸近線與圓相切可得:.

所以,.

雙曲線的漸近線的方程為:.

(ⅱ)由(ⅰ)可設雙曲線的方程為:.

把直線的方程代入雙曲線方程,整理得.

則 (*)

∵,共線且**段上,

∴,即:,整理得:

將(*)代入上式可解得:.

所以,雙曲線的方程為.

(ⅲ)由題可設橢圓的方程為:.下面我們來求出中垂直於的平行弦中點的軌跡.

設弦的兩個端點分別為,的中點為,則

.兩式作差得:

由於,所以,,

所以,垂直於的平行弦中點的軌跡為直線截在橢圓s內的部分.

又由題,這個軌跡恰好是的漸近線截在內的部分,所以,.所以,,橢圓s的方程為:.

點評:解決直線與圓錐曲線的問題時,把直線投影到座標軸上(也即化線段的關係為橫座標(或縱座標)之間的關係)是常用的簡化問題的手段;有關弦中點的問題,常常用到「設而不求」的方法;判別式和韋達定理是解決直線與圓錐曲線問題的常用工具).

例2.設拋物線過定點,且以直線為準線.

(ⅰ)求拋物線頂點的軌跡的方程;

(ⅱ)若直線與軌跡交於不同的兩點,且線段恰被直線平分,設弦mn的垂直平分線的方程為,試求的取值範圍.

講解:(ⅰ)設拋物線的頂點為,則其焦點為.由拋物線的定義可知:.

所以,.

所以,拋物線頂點的軌跡的方程為: .

(ⅱ)因為是弦mn的垂直平分線與y軸交點的縱座標,由mn所唯一確定.所以,要求的取值範圍,還應該從直線與軌跡相交入手.

顯然,直線與座標軸不可能平行,所以,設直線的方程為,代入橢圓方程得:

由於與軌跡交於不同的兩點,所以,,即

.(*)

又線段恰被直線平分,所以,.

所以,.

代入(*)可解得:.

下面,只需找到與的關係,即可求出的取值範圍.由於為弦mn的垂直平分線,故可考慮弦mn的中點.

在中,令,可解得:.

將點代入,可得:.

所以,.

從以上解題過程來看,求的取值範圍,主要有兩個關鍵步驟:一是尋求與其它引數之間的關係,二是構造乙個有關參量的不等式.從這兩點出發,我們可以得到下面的另一種解法:

解法二.設弦mn的中點為,則由點為橢圓上的點,可知:

.兩式相減得:

又由於,代入上式得:.

又點在弦mn的垂直平分線上,所以,.

所以,.

由點**段bb』上(b』、b為直線與橢圓的交點,如圖),所以,.

也即:.

所以,點評:解決直線和圓錐曲線的位置關係問題時,對於消元後的一元二次方程,必須討論二次項係數和判別式,有時借助圖形的幾何性質更為方便.

涉及弦中點問題,利用韋達定理或運用平方差法時(設而不求),必須以直線與圓錐曲線相交為前提,否則不宜用此法.

從構造不等式的角度來說,「將直線的方程與橢圓方程聯立所得判別式大於0」與「弦mn的中點在橢圓內」是等價的.

高考真題

1.(2023年全國高考)雙曲線的中心在座標原點o,焦點在x軸上,過雙曲線右焦點且斜率為的直線交雙曲線於p、q兩點.若,且,求雙曲線的方程.

2.(2023年全國高考)已知直線l過座標原點,拋物線c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.

3.(2023年全國高考)已知ll,l2是過點p()的兩條互相垂直的直線,且ll,l2與雙曲線y2x2=1各有兩個交點,分別為a1,b1和a2,b2.

() 求l1的斜率k1的取值範圍;

()若|a1b1||a2b2|,求ll,l2的方程.

[答案與提示:1.略; 2.;   3

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