圆锥曲线解题方法技巧第一、知识储备:1. 直线方程的形式(1)直线方程的形式有五件:点斜式、两点式、斜截式、截距式、一般式2)与直线相关的重要内容①倾斜角与斜率 ②点到直线的距离 ③夹角公式:直线 夹角为, 则(3)弦长公式直线上两点间的距离①② ③ (4)两条直线的位置关系(Ⅰ) ①=-1 ② (Ⅱ) ① ② 或者()两平行线距离公式 距离 距离二、椭圆、双曲线、抛物线:椭圆双曲线抛物线定义1.到两定点F1,F2的距离之和为定值2a(2a>|F1F2|)的点的轨迹2.与定点和直线的距离之比为定值e的点的轨迹.(01)与定点和直线的距离相等的点的轨迹.轨迹条件点集:({M||MF1+|MF2|=2a,|F 1F2|<2a}.点集:{M||MF1|-|MF2|.=±2a,|F2F2|>2a}.点集{M| |MF|=点M到直线l的距离}.图形方程标准方程(>0)(a>0,b>0)参数方程(t为参数)范围─a£x£a,─b£y£b|x| ³ a,yÎRx³0中心原点O(0,0)原点O(0,0)顶点(a,0), (─a,0), (0,b) , (0,─b)(a,0), (─a,0)(0,0)对称轴x轴,y轴;长轴长2a,短轴长2bx轴,y轴;实轴长2a, 虚轴长2b.x轴焦点F1(c,0), F2(─c,0)F1(c,0), F2(─c,0)准 线x=±准线垂直于长轴,且在椭圆外.x=±准线垂直于实轴,且在两顶点的内侧.x=-准线与焦点位于顶点两侧,且到顶点的距离相等.焦距2c (c=)2c (c=)离心率e=1焦半径P(x0,y0)为圆锥曲线上一点,F1、F2分别为左、右焦点 |PF1|=a+ex0 |PF2|=a-ex0P在右支时: P在左支时: |PF1|=a+ex0 |PF1|=-a-ex0 |PF2|=-a+ex0 |PF2|=a-ex0|PF|=x0+【备注1】双曲线:⑶等轴双曲线:双曲线称为等轴双曲线,其渐近线方程为,离心率.⑷共轭双曲线:以已知双曲线的虚轴为实轴,实轴为虚轴的双曲线,叫做已知双曲线的共轭双曲线.与互为共轭双曲线,它们具有共同的渐近线:.⑸共渐近线的双曲线系方程:的渐近线方程为假如双曲线的渐近线为时,它的双曲线方程可设为.【备注2】抛物线:(1)抛物线=2px(p>0)的焦点坐标是(,0),准线方程x=- ,开口向右;抛物线=-2px(p>0)的焦点坐标是(-,0),准线方程x=,开口向左;抛物线=2py(p>0)的焦点坐标是(0,),准线方程y=- ,开口向上;抛物线=-2py(p>0)的焦点坐标是(0,-),准线方程y=,开口向下.(2)抛物线=2px(p>0)上的点M(x0,y0)与焦点F的距离;抛物线=-2px(p>0)上的点M(x0,y0)与焦点F的距离(3)设抛物线的标准方程为=2px(p>0),则抛物线的焦点到其顶点的距离为,顶点到准线的距离,焦点到准线的距离为p.(4)已知过抛物线=2px(p>0)焦点的直线交抛物线于A、B两点,则线段AB称为焦点弦,设A(x1,y1),B(x2,y2),则弦长=+p或(α为直线AB的倾斜角),,(叫做焦半径).椭圆典型例题一、已知椭圆焦点的位置,求椭圆的标准方程。
例1:已知椭圆的焦点是F1(0,-1)、F2(0,1),P是椭圆上一点,并且PF1+PF2=2F1F2,求椭圆的标准方程解:由PF1+PF2=2F1F2=2×2=4,得2a=4.又c=1,所以b2=3.所以椭圆的标准方程是+=1. 2.已知椭圆的两个焦点为F1(-1,0),F2(1,0),且2a=10,求椭圆的标准方程.解:由椭圆定义知c=1,∴b==.∴椭圆的标准方程为+=1.二、未知椭圆焦点的位置,求椭圆的标准方程例:1. 椭圆的一个顶点为,其长轴长是短轴长的2倍,求椭圆的标准方程.分析:题目没有指出焦点的位置,要考虑两种位置.解:(1)当为长轴端点时,,,椭圆的标准方程为:;(2)当为短轴端点时,,,椭圆的标准方程为:;三、椭圆的焦点位置由其它方程间接给出,求椭圆的标准方程例.求过点(-3,2)且与椭圆+=1有相同焦点的椭圆的标准方程.解:由于c2=9-4=5,所以设所求椭圆的标准方程为+=1.由点(-3,2)在椭圆上知+=1,所以a2=15.所以所求椭圆的标准方程为+=1.四、与直线相结合的问题,求椭圆的标准方程例: 已知中心在原点,焦点在轴上的椭圆与直线交于、两点,为 中点,的斜率为0.25,椭圆的短轴长为2,求椭圆的方程.解:由题意,设椭圆方程为,由,得,∴,,,∴, ∴为所求.五、求椭圆的离心率问题。
例 已知椭圆的离心率,求的值. 解:当椭圆的焦点在轴上时,,,得.由,得.当椭圆的焦点在轴上时,,,得.由,得,即.∴满足条件的或. 六、由椭圆内的三角形周长、面积有关的问题 例:1.若△ABC的两个顶点坐标A(-4,0),B(4,0),△ABC的周长为18,求顶点C的轨迹方程解:顶点C到两个定点A,B的距离之和为定值10,且大于两定点间的距离,因此顶点C的轨迹为椭圆,并且2a=10,所以a=5,2c=8,所以c=4,所以b2=a2-c2=9,故顶点C的轨迹方程为+=1.又A、B、C三点构成三角形,所以y≠0.所以顶点C的轨迹方程为+=1(y≠0)答案:+=1(y≠0)2.已知椭圆的标准方程是+=1(a>5),它的两焦点分别是F1,F2,且F1F2=8,弦AB过点F1,求△ABF2的周长.由于F1F2=8,即即所以2c=8,即c=4,所以a2=25+16=41,即a=,所以△ABF2的周长为4a=4.3.设F1、F2是椭圆+=1的两个焦点,P是椭圆上的点,且PF1:PF2=2:1,求△PF1F2的面积.解析:由椭圆方程,得a=3,b=2,c=,∴PF1+PF2=2a=6.又PF1∶PF2=2∶1,∴PF1=4,PF2=2,由22+42=(2)2可知△PF1F2是直角三角形,故△PF1F2的面积为PF1·PF2=×2×4=4.七、直线与椭圆的位置问题例 已知椭圆,求过点且被平分的弦所在的直线方程.分析一:已知一点求直线,关键是求斜率,故设斜率为,运用条件求.解法一:设所求直线的斜率为,则直线方程为.代入椭圆方程,并整理得.由韦达定理得.∵是弦中点,∴.故得.所以所求直线方程为.解法二:设过的直线与椭圆交于、,则由题意得①-②得. ⑤将③、④代入⑤得,即直线的斜率为.所求直线方程为.双曲线典型例题一、根据方程的特点判断圆锥曲线的类型。
例1 讨论表达何种圆锥曲线,它们有何共同特性.分析:由于,,则的取值范围为,,,分别进行讨论.解:(1)当时,,,所给方程表达椭圆,此时,,,这些椭圆有共同的焦点(-4,0),(4,0).(2)当时,,,所给方程表达双曲线,此时,,,,这些双曲线也有共同的焦点(-4,0),)(4,0).(3),,时,所给方程没有轨迹.说明:将具有共同焦点的一系列圆锥曲线,称为同焦点圆锥曲线系,不妨取一些值,画出其图形,体会一下几何图形所带给人们的美感.二、根据已知条件,求双曲线的标准方程例2 根据下列条件,求双曲线的标准方程.(1)过点,且焦点在坐标轴上.(2),通过点(-5,2),焦点在轴上.(3)与双曲线有相同焦点,且通过点解:(1)设双曲线方程为∵ 、两点在双曲线上,∴解得∴所求双曲线方程为说明:采用以上“巧设”可以避免分两种情况讨论,得“巧求”的目的.(2)∵焦点在轴上,,∴设所求双曲线方程为:(其中)∵双曲线通过点(-5,2),∴∴或(舍去)∴所求双曲线方程是说明:以上简朴易行的方法给我们以明快、简捷的感觉.(3)设所求双曲线方程为:∵双曲线过点,∴∴或(舍)∴所求双曲线方程为说明:(1)注意到了与双曲线有公共焦点的双曲线系方程为后,便有了以上巧妙的设法.(2)寻找一种简捷的方法,须有牢固的基础和一定的变通能力,这也是在我们教学中应当注重的一个重要方面.三、求与双曲线有关的角度问题。
例3 已知双曲线的右焦点分别为、,点在双曲线上的左支上且,求的大小.分析:一般地,求一个角的大小,通常要解这个角所在的三角形.解:∵点在双曲线的左支上∴∴∴∵∴说明:(1)巧妙地将双曲线的定义应用于解题当中,使问题得以简朴化.(2)题目的“点在双曲线的左支上”这个条件非常关键,应引起我们的重视,若将这一条件改为“点在双曲线上”结论如何改变呢?请读者试探索.四、求与双曲线有关的三角形的面积问题例4 已知、是双曲线的两个焦点,点在双曲线上且满足,求的面积.分析:运用双曲线的定义及中的勾股定理可求的面积.解:∵为双曲线上的一个点且、为焦点.∴,∵∴在中,∵∴∴∴说明:双曲线定义的应用在解题中起了关键性的作用.五、根据双曲线的定义求其标准方程例5 已知两点、,求与它们的距离差的绝对值是6的点的轨迹.分析:问题的条件符合双曲线的定义,可运用双曲线定义直接求出动点轨迹.解:根据双曲线定义,可知所求点的轨迹是双曲线.∵,∴∴所求方程为动点的轨迹方程,且轨迹是双曲线.例:是双曲线上一点,、是双曲线的两个焦点,且,求的值.分析:运用双曲线的定义求解.解:在双曲线中,,,故.由是双曲线上一点,得.∴或.又,得.说明:本题容易忽视这一条件,而得犯错误的结论或. 六、求与圆有关的双曲线方程。
例6 求下列动圆圆心的轨迹方程:(1)与⊙内切,且过点(2)与⊙和⊙都外切.(3)与⊙外切,且与⊙内切.分析:这是圆与圆相切的问题,解题时要抓住关键点,即圆心与切点和关键线段,即半径与圆心距离.假如相切的⊙、⊙的半径为、且,则当它们外切时,;当它们内切时,.解题中要注意灵活运用双曲线的定义求出轨迹方程.解:设动圆的半径为(1)∵⊙与⊙内切,点在⊙外∴,,∴点的轨迹是以、为焦点的双曲线的左支,且有:,,∴双曲线方程为(2)∵⊙与⊙、⊙都外切∴,,∴点的轨迹是以、为焦点的双曲线的上支,且有:,,∴所求的双曲线的方程为:(3)∵⊙与⊙外切,且与⊙内切∴,,∴点的轨迹是以、为焦点的双曲线的右支,且有:,,∴所求双曲线方程为:说明:(1)“定义法”求动点轨迹是解析几何中解决点轨迹问题常用而重要的方法.(2)巧妙地应用“定义法”可使运算量大大减小,提高了解题的速度与质量.(3)通过以上题目的分析,我们体会到了,灵活准确地选择适当的方法解决问题是我们无休止的追求目的.w.w.w.k.s.5. 抛物线典型例题一、求抛物线的标准方程例1 指出抛物线的焦点坐标、准线方程.(1) (2)分析:(1)先根据抛物线方程拟定抛物线是四种中哪一种,求出p,再写出焦点坐标和准线方程.(2)先把方程化为标准方程形式,再对a进行讨论,拟定是哪一种后,求p及焦点坐标与准线方程.解:(1),∴焦点坐标是(0,1),准线方程是:(2)原抛物线方程为:,①当时,,抛物线开口向右,∴焦点坐标是,准线方程是:.②当时,,抛物线开口向左,∴焦点坐标是,准线方程是:.综合上述,当时,抛物线的焦点坐标为,准线方程是:.二、求直线与抛物线相结合的问题例2 若直线与抛物线交于A、B两点,且AB中点的横坐标为2,求此直线方程.分析:由直线与抛物线相交运用韦达定理列出k的方程求解.另由于已知与直线斜率及弦中点坐标有关,故也可运用“作差法”求k.解法一:设、,则由:可得:.∵直线与抛物线相交,且,则.∵AB中点横坐标为:,解得:或(舍去).故所求直线方程为:.解法二:设、,则有.两式作差解:,即.,故或(舍去).则所求直线方程为:.三、求直线中的参数问题例3(1)设抛物线被直线截得的弦长为,求k值.(2)以(1)中的弦为底边,以x轴上的点P为顶点作三角形,当三角形的面积为9时,求P点坐标.分析:(1)题可运用弦长公式求k,(2)题可运用面积求高,再用点到直线距离求P点坐标.解:(1)由得:设直线与抛物线交于与两点.则有: ,即(2),底边长为,∴三角形高∵点P在x轴上,∴设P点坐标是则点P到直线的距离就等于h,即或,即所求P点坐标是(-1,0)或(5,0).四、与抛物线有关的最值问题例4 定长为3的线段的端点、在抛物线上移动,求的中点到轴的距离的最小值,并求出此时中点的坐标.解:如图,设是的焦点,、两点到准线的垂线分别是、,又到准线的垂线为,、和是垂足,则.设点的横坐标为,纵坐标为,,则.等式成立的条件是过点.当时,,故,,.所以,此时到轴的距离的最小值为.例 已知点,为抛物线的焦点,点在该抛物线上移动,当取最小值时,点的坐标为__________.分析:本题若建立目的函数来求的最小值是困难的,若巧妙地运用抛物线定义,结合图形则问题不难解决.解:如图,由定义知,故.取等号时,、、三点共线,∴点纵坐标为2,代入方程,求出其横坐标为2,所以点坐标为.。