高中数学 解析几何习题精选精讲.doc
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1、圆锥曲线概念的应用一、第一定义的应用:例1:(1)设定点,动点P满足则动点P的轨迹是什么? (2)若一个动点P(x,y)到两定点A(-1,0),B(1,0)的距离之差的绝对值为定值,求点P的轨迹。例2:(1)方程表示什么曲线? (2)方程表示什么曲线? (3)方程表示什么曲线?例3:(1)已知椭圆C:的左右焦点分别为F1、F2,直线l过点F2交椭圆C于A、B两点,求ABF1的周长。 (2)已知双曲线的方程为,点A、B在双曲线的右支上,线段AB经过双曲线的右焦点F2,|AB|=m,F1为另一焦点,求ABF1的周长。 (3)抛物线y2=4x截直线y=2x+b得弦AB,若|AB|=,F是抛物线的焦点
2、,求ABF的周长。例4:(1)一动圆与圆x2+y2+6x+5=0外切,同时与圆x2+y2-6x-91=0内切,求动圆圆心的轨迹方程。 (2)求与圆C:内切,且过点A(2,0)的动圆圆心M的轨迹方程。 (3)已知直线l:y=-1及圆C:,动圆M与l相切且与圆C外切,求动圆圆心M的轨迹方程。(4)在中,BC=2,且sinC-sinB=sinA,求点A的轨迹方程。二、第二定义的应用:例5:(1)椭圆上有一点P,它到左准线的距离等于2.5,求P到右焦点的距离。 (2)若双曲线上一点P到右焦点的距离为8,求点P到左准线的距离。 (3)斜率为1的直线经过抛物线y2=4x的焦点,与抛物线交于A、B两点,求线
3、段AB的长。例6:(1)已知椭圆,F1、F2分别为椭圆的左右焦点,点A(1,1)为椭圆内一点,点P为椭圆上一点:求|PA|+|PF1|的最大值和最小值; 求|PA|+|PF2|的最小值。 (2)已知双曲线,F为其右焦点,A(4,1)为平面内一点,点P在双曲线上,求|PA|+|PF|的最小值。 (3)已知点M(-2,4)及焦点为F的抛物线y=x2,在此抛物线上求一点P使|PM|+|PF|的值最小,并求出最小值。 (4)已知点P是抛物线y2=2x上的动点,点P在y轴上的射影是M,点A的坐标是A(,4),求|PA|+|PM|的最小值。例7:(1)已知双曲线的左右焦点分别为F1、F2,点P在双曲线的左
4、支上,且|PF1| |PF2|=32,求的大小。 (2)已知双曲线的两个焦点,P是双曲线上一点,且,求双曲线方程。 (3)在双曲线x2-y2=4上取一点,使该点与焦点的连线互相垂直,求该点坐标。例8:(1)设P(x0,y0)是离心率为e,方程为()的椭圆上一点,F1、F2是椭圆的左右焦点,求证:|PF1|=a+ex0;|PF2|=a-ex0 (2)若双曲线()的左右焦点是F1、F2,P(x0,y0)是双曲线上任意一点,求证:|PF1|=|a+ex0|;|PF2|=|a-ex0| (3)若抛物线y2=2px(p0)的焦点是F,点P(x0,y0)是抛物线上任意一点,求证:|PF|=x0+例9:(1
5、)已知F1,F2是椭圆的两个焦点,P是椭圆上任一点,证明:若 |PF1| |PF2|的最大值是 (2)已知双曲线的左右焦点分别为F1、F2,点P是双曲线上任意一点,求证:若 |PF1| |PF2|的最小值是例10:求证:以抛物线的焦点弦为直径的圆与抛物线的准线相切。例11:过抛物线y=ax2(a0)的焦点F作一条直线交抛物线于P、Q两点,若|PF|=m,|QF|=n,则 。例12:设抛物线方程为y2=2px(p0),过焦点F的弦AB的倾斜角为,求证:焦点弦长|AB|=圆锥曲线定义的深层及综合运用圆锥曲线的定义是“圆锥曲线方程”这一章的基础,对这些定义我们有必要深刻地理解与把握。这里就探讨一下圆
6、锥曲线定义的深层及其综合运用。一、椭圆定义的深层运用例1. 如图1,P为椭圆上一动点,为其两焦点,从的外角的平分线作垂线,垂足为M,将F2P的延长线于N,求M的轨迹方程。图1解析:易知故在中,则点M的轨迹方程为。二、双曲线定义的深层运用例2. 如图2,为双曲线的两焦点,P为其上一动点,从的平分线作垂线,垂足为M,求M的轨迹方程。图2解析:不妨设P点在双曲线的右支上,延长F1M交PF2的延长线于N,则,即在故点M的轨迹方程为三、抛物线定义的深层运用例3. 如图3,AB为抛物线的一条弦,|AB|4,F为其焦点,求AB的中点M到直线y1的最短距离。图3解析:易知抛物线的准线l:,作AA”l,BB”l
7、,MM”l,垂足分别为A”、B”、M”则即M到直线的最短距离为2故M到直线y1的最短距离为。评注:上述解法中,当且仅当A、B、F共线,即AB为抛物线的一条焦点弦时,距离才取到最小值。一般地,求抛物线的弦AB的中点到准线的最短距离,只有当(即通径长)时,才能用上述解法。四、圆与椭圆、圆与双曲线定义的综合运用例4. 已知圆,M为圆上任一点,MP的垂直平分线交OM于Q,则Q的轨迹为( )图4已知圆,M为圆上任一点,MP的垂直平分线交OM于Q,则Q的轨迹为( )A. 圆 B. 椭圆C. 双曲线 D. 抛物线解析:如图4,由垂直平分线的性质,知|QM|QP|,而|QM|OM|OQ|2|OQ|即|OQ|Q
8、P|2|OP|故Q的轨迹是以O(0,0)、P为焦点长轴长为2的椭圆。应选B。同理,利用垂直平分线的性质及双曲线的定义,可知点Q的轨迹为双曲线的一支,应选C。五、椭圆与双曲线定义的综合运用例5. 如图5,已知三点A(7,0),B(7,0),C(2,12)。若椭圆过A、B两点,且C为其一焦点,求另一焦点P的轨迹方程;若双曲线的两支分别过A、B两点,且C为其一焦点,求另一焦点Q的轨迹方程。图5解析:由椭圆定义知,|AP|AC|BP|BC|,即故P的轨迹为A(7,0)、B(7,0)为焦点实轴长为2的双曲线的一支,其方程为;经讨论知,无论A在双曲线的哪一支上总有|QA|QB|AC|BC|28|AB|14
9、故点Q的轨迹为以A(7,0)、B(7,0)为焦点长轴长为28的椭圆,其方程为。练习1. 已知椭圆E的离心率为e,左、右焦点为F1、F2,抛物线C以为焦点,为其顶点,若P为两曲线的公共点,且,则e_。答案:2. 已知O:,一动抛物线过A(1,0)、B(1,0)两点,且以圆的切线为准线,求动抛物线的焦点F的轨迹方程。答案:圆锥曲线中的方法与运算1. (与名师对话第51练) 已知抛物线,点, 问是否存在过点的直线,使抛物线上存在不同的两点关于直线对称,如果存在, 求出直线的斜率的取值范围; 如果不存在,请说明理由.分析: 这是一个求变量(斜率)的取值范围问题, 我们必须给出与变量(斜率)相关的变量(
10、根据题设寻找)的关系式(组), 显然,这个关系式(组)应由按题设揭示出的几何条件转换得到. 我们由题设揭示出的几何条件是: 抛物线上关于直线对称的不同的两点所在直线必须与抛物线有两个不同的交点,并且交点为端点的线段的中点在直线上. 相应得到一个不等式和一个等式组成的变量关系式(组). 解这个关于式组即可得变量的取值范围. 解: 设直线的方程为,若,则结论显然成立,即可取.若,则直线PQ的方程为, 由方程组 可得,. 直线PQ与抛物线有两个不同的交点, 即 . 设线段PQ的中点为G(), 则, , 点G()在直线上, =, 由 可得, , , () , 或.综上所述, 直线的斜率的取值范围为.2
11、. (与名师对话第51练)已知椭圆, 点A是椭圆与轴的交点, F为椭圆的右焦点, 直线与椭圆交于B,C两点.(1) 若点M满足,求直线的方程;(2) 若,在上,且,求动点的轨迹方程.分析: 题(1)是个定状态的问题: 由可知,点M是定点,且由是线段BC的中点, 由此可求得直线BC即直线的方程.解(1) 由椭圆可知A(0,4), F(2,0). , (2,0)-(0,4)=2()-(2,0), 即M(3,-2). , 点M是线段BC的中点, 直线BC即直线的斜率为. (可以有四中方法:,点差法,设法,设而不求法求得). 直线的方程为,即.分析: 题(2)是一个动状态的问题:点D随AB的变化而变化
12、,从而点D的坐标是刻画直线AB的变化的量的参数(斜率)的函数, 可设BC的方程为(k存在), 从而点M是直线AM(直线AD用参数k刻画)与直线BC的交点,在由是直角得参数k与b的关于式,消参数k与b即得点D的方程.解法(一) 设直线AB的斜率为,则直线AC的斜率为.直线AB的斜率为方程为,由方程组可得, , , 同理得, . , 直线BC的方程为, +,. 直线AD的方程为, ,由与移项相乘消去可得, 即 .说明: 本解法用的是参数法中的特殊方法-交轨法.解法(二): 设直线的方程为, 则直线AD的方程为.(显然由方程和方程消去和即可得点D的轨迹方程, 这里我们必须给出和的关系式,将这一几何条
13、件转化为代数形式即可得和的关系式)由方程组可得,设, 则. , , , , , +化简得,.解得,(舍去)或. 方程即为, 由方程和方程消去得, , 即 .3. (与名师对话第51练)已知直线过点(1,0),且与抛物线交于两点,为原点,点 在轴的右侧且满足:.(1)求点的轨迹C的方程;(2) 若曲线的切线的斜率为,满足:,点到轴的距离为,求的取值范围.分析:由可知,点的轨迹C就是弦AB的中点的轨迹.解(1) 显然直线的斜率存在,设为,则直线的方程为: ,由方程组消去整理得,设, , , 消去得点的轨迹C的轨迹方程为: . , 或, 点在轴的右侧, ,故点的轨迹C为抛物线上的一段弧.分析: 点到
14、轴的距离为就是点的横坐标的绝对值.因为曲线的切线的斜率为,所以=,由知,由此可知,我们必须建立点的横坐标的绝对值关于的关系.解(2): 设, 则由可知,=, , , , , , 方法(一) , (), , .方法(二) , (), , , 且 .4. (与名师对话第51练) 已知抛物线的方程为 ,过点且倾斜角为(0)的直线交抛物线于两点,且.(1)求的值;(2)若点分所成的比为,求关于的函数关系式.分析: 要求的值,必须给出关于的方程.解(1): 设过点且倾斜角为(0)的直线的方程为.由方程组消去整理得, 则, , , . 分析: 由可知过点且倾斜角为(0)的直线为.先建立关于的函数关系式,再
15、转换为关于的函数关系式. 解(2): 关于的函数关系式, , , 由(1)可知,由方程组可消去得,. 00)的一个焦点为F,经过点F的直线交抛物线于A、B两点,点C在抛物线的准线上,且BCx轴。证明:直线AC经过原点O。参考答案给出了如下的几何证法:证明:如图,DlNEXCOFYBA记x轴与抛物线准线l的交点为E,过A作ADl,D是垂足则 ADFEBC连结AC,与EF相交手点N,则根据抛物线的几何性质,|AF|=|AD|,|BF|=|BC| 即点N是EF的中点,与抛物线的顶点O重合,所以直线AC经过原点O 近几年,笔者在高三复习备考教学中,对该题的条件与结论进行一番探究,编拟如下一组命题,从而
16、得到圆锥曲线的一个统一性质。命题1 设椭圆的右焦点为F,经过点F的直线交椭圆于A、B两点,点C在椭圆的右准线上,且BCx轴。证明:直线AC经过定点。XEAAACONFYDBA证明:如图,记x轴与椭圆的右准线l的交点为E,过A作ADl,D是垂足则 ADFEBC连结AC,与EF相交于点N,则根据椭圆的第二定义,即点N是EF的中点,直线AC经过EF的中点N。命题2 设双曲线的右焦点为F,经过点F的直线交双曲线右支于A、B两点,点C在椭圆的右准线上,且BCx轴。证明:直线AC经过定点。XEAAACONFDBAlY证明:如图,记x轴与双曲线的右准线l 的交点为E,直线AC与EF交于点N,过A作ADl,D
17、是垂足 ADFEBC 根据双曲线的第二定义即 |AF|BC=|BF|AD| 点N是EF的中点,故 直线AC过定点(EF的中点N)。命题3 设双曲线的右焦点为F,经过点F的直线交双曲线左、右两支于A、B两点,点C在椭圆的右准线上,且BCx轴。证明:直线AC经过定点。证明:如图,记x轴与双曲线的右准线l 的交点为E,直线AC与EF交于点N,过A作ADl,D是垂足 ADFEBCXEAAACONFDBAlY 根据双曲线的第二定义即 |AF|BC=|BF|AD| 点N是EF的中点,故 直线AC过定点(EF的中点N)。 由此可见,这个直线过定点问题具有普遍性质,不是某一类圆锥曲线所特有的性质,而是圆锥曲线
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