專題10 4圓錐曲線的綜合應用 解析版

2022-10-08 19:06:05 字數 5239 閱讀 8449

【考點1】求軌跡方程

【備考知識梳理】

1.曲線與方程

在平面直角座標系中,如果某曲線c(看作滿足某種條件的點的集合或軌跡)上的點與乙個二元方程的實數解建立了如下的關係:

(1)曲線上點的座標都是這個方程的解;

(2)以這個方程的解為座標的點都在曲線上.那麼,這個方程叫做這條曲線的方程;這條曲線叫做這個方程的曲線.

2.直接法求動點的軌跡方程的一般步驟

(1)建系——建立適當的座標系.

(2)設點——設軌跡上的任一點p(x,y).

(3)列式——列出動點p所滿足的關係式.

(4)代換——依條件式的特點,選用距離公式、斜率公式等將其轉化為x,y的方程式,並化簡.

(5)證明——證明所求方程即為符合條件的動點軌跡方程.

【規律方法技巧】

1. 求軌跡方程的常用方法一般分為兩大類,一類是已知所求曲線的型別,求曲線方程——先根據條件設出所求曲線的方程,再由條件確定其待定係數——待定係數法;另一類是不知曲線型別常用的方法有:

(1)直接法:直接利用條件建立x,y之間的關係f(x,y)=0;

(2)定義法:先根據條件得出動點的軌跡是某種已知曲線,再由曲線的定義直接寫出動點的軌跡方程;

(3)代入法(相關點法):動點p(x,y)依賴於另一動點q(x0,y0)的變化而變化,並且q(x0,y0)又在某已知曲線上,則可先用x,y的代數式表示x0,y0,再將x0,y0代入已知曲線得要求的軌跡方程;

(4)引數法:當動點p(x,y)座標之間的關係不易直接找到,也沒有相關動點可用時,可考慮將x,y均用一中間變數(引數)表示,得引數方程,再消去引數得普通方程.

2. 求點的軌跡與求軌跡方程是不同的要求,求軌跡時,應先求軌跡方程,然後根據方程說明軌跡的形狀、位置、大小等

【考點針對訓練】

1.【2016江省衢州市高三4月教學質量檢測】設點是曲線上任意一點,

其座標均滿足,則取值範圍為( )

abcd. 【答案】d

2.【2016江西省高安中學高三命題中心押題】在平面直角座標系中,兩點的座標分別為、,動點滿足:直線與直線的斜率之積為.

(1)求動點的軌跡方程;

(2)設為動點的軌跡的左右頂點,為直線上的一動點(點不在x軸上),連交

的軌跡於點,連並延長交的軌跡於點,試問直線是否過定點?若成立,請求出該定點座標,

若不成立,請說明理由.

【解析】(1)已知,設動點的座標,所以直線的斜率,

直線的斜率(),又,所以,即.

(2)設,又,則,故直線的方程為:,

代入橢圓方程並整理得:。由韋達定理:即,,

同理可解得:

故直線的方程為,即,故直線恆過定點.

【考點2】圓錐曲線間的綜合

【備考知識梳理】

1.要熟記橢圓的定義、標準方程與幾何性質.

2.要熟練掌握雙曲線的定義、標準方程與幾何性質.

3.要熟練掌握拋物線的定義、標準方程與幾何性質.

【規律方法技巧】

1. 解圓錐曲線間的綜合問題時,要結合影象進行分析,理清所涉及到圓錐曲線間基本量之間的關係,實現不同曲線間基本量的轉化.

2.熟練掌握橢圓、雙曲線、拋物線的定義、標準方程、簡單幾何性質是解題的關鍵.

【考點針對訓練】

1.【2016江西省高安中學高三命題中心模擬】已知拋物線的焦點與雙曲線

的一焦點重合,則該雙曲線的離心率為( )

abcd. 【答案】a.

2.【2016屆寧夏六盤山高中高三四模】橢圓的右焦點為,雙曲線的

一條漸近線與橢圓交於兩點,且,則橢圓的離心率為答案】

【考點3】直線與圓錐曲線位置關係的綜合問題

【備考知識梳理】

1.將直線方程與圓錐曲線方程聯立,消去y得到關於x的方程.

(1) 若≠0,當△>0時,直線與圓錐曲線有兩個交點.

當△=0時,直線與圓錐曲線有且只有乙個公共點,此時直線與雙曲線相切.

當△<0時,直線與圓錐曲線無公共點.

(2)當=0時,若圓錐曲線為雙曲線,則直線與雙曲線只有乙個交點,此時直線與雙曲線的漸近線平行;

若圓錐曲線為拋物線,則直線與拋物線只有乙個交點,此時直線與拋物線的對稱軸平行.

(3)設直線與圓錐曲線的交點a(,),b(,),則,.

2.直線y=kx+b(k≠0)與橢圓相交於a(x1,y1),b(x2,y2)兩點,則弦長|ab|= |x1-x2|

=·=·|y1-y2|=·.

【規律方法技巧】

1.在處理直線與圓錐曲線的位置關係問題時,常用設而不求法,即常將圓錐曲線與直線聯立,消去(或)化為關於(或)的一元二次方程,設出直線與圓錐曲線的交點座標,則交點的橫(縱)座標即為上述一元二次方程的解,利用根與係數關係,將,表示出來,注意判別式大於零不能丟,然後根據問題,再通過配湊將其化為關於與的式子,將,代入再用有關方法取處理,注意用向量法處理共線問題、垂直問題及平行問題.

2.再處理直線與圓錐曲線位置關係問題時,首先確定直線的斜率,若不能確定,則需要分成直線斜率存在與不存在兩種情況討論,也可以將直線方程設為,避免分類討論.

3.定點與定值問題處理方法有兩種:

(1)從特殊入手,求出定點(定值),再證明這個定點(定值)與變數無關.

(2)直接推理、計算,並在計算過程中消去變數,從而得到定點(定值).

4.最值問題常見解法有兩種:

(1)幾何法:若題中的條件與結論有明顯的幾何特徵和意義,則考慮利用圖形的幾何性質來解決,如三角不等式、圓錐曲線的定義等.

(2)代數法:利用相關知識和方法結合題中的條件,建立目標函式,利用函式的性質、不等式或導數知識求出這個函式的最值.

5.引數範圍問題常見解法有兩種:

(1)不等式法:利用題意結合圖形列出所討論引數滿足的不等式(組),通過解不等式(組)解出引數的範圍,注意判別式大於0不能遺漏.

(2)函式最值法:利用題中條件和相關知識,將所討論引數表示為某個變數的函式,通過討論這個函式的值域求出該引數的範圍.

6.對探索性問題,先假設存在,依此為基礎推理,若推出矛盾,則不存在,求出值,則存在.

7.直線與圓錐曲線位置關係中的中點弦問題常用點差法和引數法.

【考點針對訓練】

1.【2016屆邯鄲市一中高三十研】已知橢圓過點,離心率為,點分別為其左右焦點.

(1)求橢圓的標準方程;

(2)若上存在兩個點,橢圓上有兩個點滿足三點共線,三點共線,且,求四邊形面積的最小值.

2.【2023年河南八市重點高中聯考】已知橢圓的右焦點為,過作互相垂直的兩條直線分別與相交於和四點.

(1)四邊形能否成為平行四邊形,請說明理由;

(2)求的最小值.

【解析】設點

(ⅰ)若四邊形為平行四邊形,則四邊形為菱形,∴與在點處互相平分,又f的座標為,由橢圓的對稱性知垂直於軸,則垂直於軸,顯然這時不是平行四邊形.

∴四邊形不可能成為平行四邊形.

【應試技巧點撥】

1.求圓錐曲線方程的方法

求曲線方程的常見方法:

(1)直接法:直接法是將動點滿足的幾何條件或者等量關係,直接座標化,列出等式化簡即得動點軌跡方程

(2)定義法:若動點軌跡的條件符合某一基本軌跡的定義(如橢圓、雙曲線、拋物線、圓等),可用定義直接探求

(3)相關點法:即利用動點是定曲線上的動點,另一動點依賴於它,那麼可尋求它們座標之間的關係,然後代入定曲線的方程進行求解根據相關點所滿足的方程,通過轉換而求動點的軌跡方程

(4)引數法:若動點的座標()中的分別隨另一變數的變化而變化,我們可以以這個變數為引數,建立軌跡的引數方程.根據題中給定的軌跡條件,用乙個引數來分別動點的座標,間接地把座標聯絡起來,得到用引數表示的方程.

如果消去引數,就可以得到軌跡的普通方程.

注意:(1)求曲線的軌跡與求曲線的軌跡方程的區別:求曲線的軌跡是在求出曲線軌跡方程後,再進一步說明軌跡是什麼樣的曲線.

(2)求軌跡方程,一定要注意軌跡的純粹性和完備性.要注意區別「軌跡」與「軌跡方程」是兩個不同的概念.

(5)待定係數法:①頂點在原點,對稱軸為座標軸的拋物線,可設為或(),避開對焦點在哪個半軸上的分類討論,此時不具有的幾何意義.

②中心在座標原點,焦點在座標軸上,橢圓方程可設為 (),雙曲線方程可設為 ().這樣可以避免繁瑣的計算.

利用以上設法,根據所給圓錐曲線的性質求出引數,即得方程.

2.最值或範圍問題的解決方法

解析幾何中的最值問題涉及的知識面較廣,解法靈活多樣,但最常用的方法有以下幾種:

(1)利用函式,尤其是二次函式求最值;

(2)利用三角函式,尤其是正、余弦函式的有界性求最值;

(3)利用不等式,尤其是基本不等式求最值;

(4)利用判別式求最值;

(5)利用數形結合,尤其是切線的性質求最值.

3.求定值問題的方法

定值問題是解析幾何中的一種常見問題,基本的求解方法是:先用變數表示所需證明的不變數,然後通過推導和已知條件,消去變數,得到定值,即解決定值問題首先是求解非定值問題,即變數問題,最後才是定值問題.

4.有關弦的問題

(1)有關弦長問題,應注意運用弦長公式及根與係數的關係,「設而不求」;有關焦點弦長問題,要重視圓錐曲線定義的運用,以簡化運算.

①斜率為的直線與圓錐曲線交於兩點,,則所得弦長或,其中求與時通常使用根與係數的關係,即作如下變形:

,.②當斜率不存在時,可求出交點座標,直接運算(利用兩點間距離公式).

(2)弦的中點問題

有關弦的中點問題,應靈活運用「點差法」,「設而不求法」來簡化運算.

5.圓錐曲線的定義反映了它們的基本特徵,理解定義是掌握其性質的基礎.因此,對於圓錐曲線的定義不僅要熟記,還要深入理解細節部分:比如橢圓的定義中要求,雙曲線的定義中要求.

6.解決直線與圓錐曲線位置關係問題的步驟:

(1)設方程及點的座標;

(2)聯立直線方程與曲線方程得方程組,消元得方程(注意二次項係數是否為零);

(3)應用根與係數的關係及判別式;

(4)結合已知條件、中點座標公式、斜率公式及弦長公式求解

7.解析幾何解題的基本方法

解決圓錐曲線綜合題,關鍵是熟練掌握每一種圓錐曲線的定義、標準方程、圖形與幾何性質,注意挖掘知識的內在聯絡及其規律,通過對知識的重新組合,以達到鞏固知識、提高能力的目的.綜合題中常常離不開直線與圓錐曲線的位置,因此,要樹立將直線與圓錐曲線方程聯立,應用判別式、韋達定理的意識.解析幾何應用問題的解題關鍵是建立適當的座標系,合理建立曲線模型,然後轉化為相應的代數問題作出定量或定性的分析與判斷.

常用的方法:數形結合法,以形助數,用數定形. 在與圓錐曲線相關的綜合題中,常借助於「平面幾何性質」數形結合(如角平分線的雙重身份――對稱性、利用到角公式)、「方程與函式性質」化解析幾何問題為代數問題、「分類討論思想」化整為零分化處理、「求值構造等式、求變數範圍構造不等關係」等等.

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