(一)椭圆及其标准方程
1. 椭圆的定义:椭圆的定义中,平面内动点与两定点F1、F2的距离的和大于|F1F2|这个条件不可忽视.若这个距离之和小于|F1F2|,则这样的点不存在;若距离之和等于|F1F2|,则动点的轨迹是线段F1F2.
x2y2y2x2
2.椭圆的标准方程:221(a>b>0),221(a>b>0).
abab
3.椭圆的标准方程判别方法:判别焦点在哪个轴只要看分母的大小:如果x2项的分母大于y2项的分母,则椭圆
的焦点在x轴上,反之,焦点在y轴上.
4.求椭圆的标准方程的方法:⑴ 正确判断焦点的位置;⑵ 设出标准方程后,运用待定系数法求解. (二)椭圆的简单几何性质
x2y2
1. 椭圆的几何性质:设椭圆方程为221(a>b>0).
ab
⑴ 范围: -a≤x≤a,-b≤x≤b,所以椭圆位于直线x=a和y=b所围成的矩形里.
⑵ 对称性:分别关于x轴、y轴成轴对称,关于原点中心对称.椭圆的对称中心叫做椭圆的中心. ⑶ 顶点:有四个A1(-a,0)、A2(a,0)B1(0,-b)、B2(0,b).线段A1A2、B1B2分别叫做椭圆的长轴和短轴.它们的长分别等于2a和2b,a和b分别叫做椭圆的长半轴长和短半轴长. 所以椭圆和它的对称轴有四个交点,称为椭圆的顶点.
⑷ 离心率:椭圆的焦距与长轴长的比e
c
叫做椭圆的离心率.它的值表示椭圆的扁平程度.0<e<1.e越接近a
c
(e<1=时,这个动点的a
于1时,椭圆越扁;反之,e越接近于0时,椭圆就越接近于圆. 2.椭圆的第二定义
⑴ 定义:平面内动点M与一个顶点的距离和它到一条定直线的距离的比是常数e轨迹是椭圆.
x2y2a2
⑵ 准线:根据椭圆的对称性,221(a>b>0)的准线有两条,它们的方程为x.对于椭圆
cab
y2x2a2
1(a>b>0)的准线方程,只要把x换成y就可以了,即y.
ca2b2
3.椭圆的焦半径:由椭圆上任意一点与其焦点所连的线段叫做这点的焦半径.
x2y2
设F1(-c,0),F2(c,0)分别为椭圆221(a>b>0)的左、右两焦点,M(x,y)是椭圆上任
ab
一点,则两条焦半径长分别为MF1aex,MF2aex.
e椭圆中涉及焦半径时运用焦半径知识解题往往比较简便.椭圆的四个主要元素a、b、c、e中有a=b+c、
两个关系,因此确定椭圆的标准方程只需两个独立条件.
4.椭圆的参数方程
2
2
2
ca
xacosx2y2
椭圆221(a>b>0)的参数方程为(θ为参数).
abybsin
说明: ⑴ 这里参数θ叫做椭圆的离心角.椭圆上点P的离心角θ与直线OP的倾斜角α不同:
tan
b
tan; a
x2y222
⑵ 椭圆的参数方程可以由方程221与三角恒等式cossin1相比较而得到,所以椭圆的参数方
ab
xacosx2y2
程的实质是三角代换. 椭圆221(ab0)的参数方程是.
abybsin
5.椭圆的的内外部
x2y2
(1)点P(x0,y0)在椭圆221(ab0)的内部
abx2y2
(2)点P(x0,y0)在椭圆221(ab0)的外部
ab
6. 椭圆的切线方程
22
x0y0
21. 2
ab22x0y0
1. a2b2
xxyyx2y2
(1)椭圆221(ab0)上一点P(x0,y0)处的切线方程是02021.
abab
xxyyx2y2
(2)过椭圆221(ab0)外一点P(x0,y0)所引两条切线的切点弦方程是02021.
abab
x2y2
(3)椭圆221(ab0)与直线AxByC0相切的条件是A2a2B2b2c2
ab
(三)双曲线及其标准方程
1.双曲线的定义:平面内与两个定点F1、F2的距离的差的绝对值等于常数2a(小于|F1F2|)的动点M的轨迹叫做双曲线.在这个定义中,要注意条件2a<|F1F2|,这一条件可以用“三角形的两边之差小于第三边”加以理解.若2a=|F1F2|,则动点的轨迹是两条射线;若2a>|F1F2|,则无轨迹.
若MF1<MF2时,动点M的轨迹仅为双曲线的一个分支,又若MF1>MF2时,轨迹为双曲线的另一支.而双曲线是由两个分支组成的,故在定义中应为“差的绝对值”.
x2y2y2x2222
2. 双曲线的标准方程221和221(a>0,b>0).这里bca,其中|F1F2|=2c.
abab
要注意这里的a、b、c及它们之间的关系与椭圆中的异同.
3.双曲线的标准方程判别方法是:如果x项的系数是正数,则焦点在x轴上;如果y2项的系数是正数,则焦点在y轴上.对于双曲线,a不一定大于b,因此不能像椭圆那样,通过比较分母的大小来判断焦点在哪一条坐
标轴上.
4.求双曲线的标准方程,应注意两个问题:⑴ 正确判断焦点的位置;⑵ 设出标准方程后,运用待定系数法求解.
(四)双曲线的简单几何性质
2
x2y2c
1.双曲线221的实轴长为2a,虚轴长为2b,离心率e>1,离心率e越大,双曲线的开口越大.
aab
x2y2x2y2b
2. 双曲线221的渐近线方程为yx或表示为220.若已知双曲线的渐近线方程是
aabab
m
yx,即mxny0,那么双曲线的方程具有以下形式:m2x2n2y2k,其中k是一个不为零的常
n
数.
3.双曲线的第二定义:平面内到定点(焦点)与到定直线(准线)距离的比是一个大于1的常数(离心率)的点
x2y2
的轨迹叫做双曲线.对于双曲线221,它的焦点坐标是(-c,0)和(c,0),与它们对应的准线方程分
ab
a2a2x2y2a2
别是x和x.双曲线221(a0,b0)的焦半径公式PF1|e(x)|,
cabcc
a2
PF2|e(x)|.
c
4.双曲线的内外部
x2y2
(1)点P(x0,y0)在双曲线221(a0,b0)的内部
abx2y2
(2)点P(x0,y0)在双曲线221(a0,b0)的外部
ab
5.双曲线的方程与渐近线方程的关系
22x0y0
1. a2b222x0y0
21. 2
ab
x2y2x2y2b
(1)若双曲线方程为221渐近线方程:220yx.
abaab
x2y2xyb
(2)若渐近线方程为yx0双曲线可设为22.
abaab
x2y2x2y2
(3)若双曲线与221有公共渐近线,可设为22(0,焦点在x轴上,0,焦点在y轴
abab
上).
6. 双曲线的切线方程
xxyyx2y2
(1)双曲线221(a0,b0)上一点P(x0,y0)处的切线方程是02021.
abab
xxyyx2y2
(2)过双曲线221(a0,b0)外一点P(x0,y0)所引两条切线的切点弦方程是02021.
abab
x2y2
(3)双曲线221(a0,b0)与直线AxByC0相切的条件是A2a2B2b2c2.
ab
(五)抛物线的标准方程和几何性质
1.抛物线的定义:平面内到一定点(F)和一条定直线(l)的距离相等的点的轨迹叫抛物线。这个定点F叫抛物线的焦点,这条定直线l叫抛物线的准线。
需强调的是,点F不在直线l上,否则轨迹是过点F且与l垂直的直线,而不是抛物线。
2222
y2pxx2pyx2py. y2px2.抛物线的方程有四种类型:、、、
对于以上四种方程:应注意掌握它们的规律:曲线的对称轴是哪个轴,方程中的该项即为一次项;一次项前面是
正号则曲线的开口方向向x轴或y轴的正方向;一次项前面是负号则曲线的开口方向向x轴或y轴的负方向。 3.抛物线的几何性质,以标准方程y2=2px为例 (1)范围:x≥0;
(2)对称轴:对称轴为y=0,由方程和图像均可以看出; (3)顶点:O(0,0),注:抛物线亦叫无心圆锥曲线(因为无中心);
(4)离心率:e=1,由于e是常数,所以抛物线的形状变化是由方程中的p决定的;
x
(5)准线方程
(6)焦半径公式:抛物线上一点P(x1,y1),F为抛物线的焦点,对于四种抛物线的焦半径公式分别为(p>0):
p
2;
p
;y22px:PFx12p
x22py:PFy1;x22py:PFy1
2y22px:PFx1
(7)焦点弦长公式:对于过抛物线焦点的弦长,可以用焦半径公式推导出弦长公式。设过抛物线y2=2px(p>O)的焦点F的弦为AB,A(x1,y1),B(x2,y2),AB的倾斜角为α,则有①|AB|=x1+x2+p
以上两公式只适合过焦点的弦长的求法,对于其它的弦,只能用“弦长公式”来求。
(8)直线与抛物线的关系:直线与抛物线方程联立之后得到一元二次方程:x+bx+c=0,当a≠0时,两者的位置关系的判定和椭圆、双曲线相同,用判别式法即可;但如果a=0,则直线是抛物线的对称轴或是和对称轴平行的直线,此时,直线和抛物线相交,但只有一个公共点。
2
p2p
2
y(,y)222
(x,y)y2px. P(2pt,2pt)或y2px2p4.抛物线上的动点可设为P或 P,其中
b24acb2b4acb22
yaxbxca(x)(,)
(a0)2a4a4a5.二次函数的图象是抛物线:(1)顶点坐标为2a;
b4acb214acb21
(,)y
2a4a4a(2)焦点的坐标为;(3)准线方程是.
2
6.抛物线的内外部
222
P(x,y)P(x,y)y2px(p0)y2px(p0)y2px(p0)0000(1)点在抛物线的内部.点在抛物线2y2px(p0). 的外部
22P(x,y)y2px(p0)y2px(p0.)点P(x0,y0)在抛物线00(2)点在抛物线的内部
2
y22px(p0)y2px(p0). 的外部222
P(x,y)P(x,y)x2py(p0)x2py(p0)x0000(3)点在抛物线的内部.点在抛物线2py(p0)2x2py(p0). 的外部
(4) 点
P(x0,y0)在抛物线x22py(p0的)内部x22py(p0.)点P(x0,y0)在抛物线x22py(p0)x22py(p0). 的外部
7. 抛物线的切线方程
2
y2px上一点P(x0,y0)处的切线方程是y0yp(xx0). (1)抛物线
2y2px外一点P(x0,y0)所引两条切线的切点弦方程是y0yp(xx0). (2)过抛物线
22
AxByC0y2px(p0)pB2AC. (3)抛物线与直线相切的条件是
(六).两个常见的曲线系方程 (1)过曲线
f1(x,y)0,f2(x,y)0的交点的曲线系方程是
f1(x,y)f2(x,y)0(为参数).
x2y2
2122222kmin{a,b}时,表示椭圆; 当kmax{a,b}akbk(2)共焦点的有心圆锥曲线系方程,其中.当
min{a2,b2}kmax{a2,b2}时,表示双曲线.
(七)直线与圆锥曲线相交的弦长公式
AB
A(x1,y1),B(x2,y2),由方程
AB|x1x2|y1y2|ykxb
F(x,y)0 消去y得到ax2bxc0,0,为直线AB的倾斜角,k为直线的斜率).
(八).圆锥曲线的两类对称问题 (1)曲线F(x,y)0关于点
P(x0,y0)成中心对称的曲线是F(2x0-x,2y0y)0.
(2)曲线F(x,y)0关于直线AxByC0成轴对称的曲线是
F(x
2A(AxByC)2B(AxByC)
,y)0
A2B2A2B2.
四.基本方法和数学思想
x2y2
212ab1.椭圆焦半径公式:设P(x0,y0)为椭圆(a>b>0)上任一点,焦点为F1(-c,0),F2(c,0),则
(e为离心率); x2y2
212ab2.双曲线焦半径公式:设P(x0,y0)为双曲线(a>0,b>0)上任一点,焦点为F1(-c,0),F2(c,0),则: (1)当P点在右支上时,(2)当P点在左支上时,
PF1aex0,PF2aex0
PF1aex0,PF2aex0PF1aex0,PF2aex0
;
;(e为离心率);
x2y2x2y2
212022abab另:双曲线(a>0,b>0)的渐进线方程为;
3.抛物线焦半径公式:设P(x0,y0为抛物线y2=2px(p>0)上任意一点,F为焦点,则
PFx0
p
2;y2=2px(p<0)
上任意一点,F为焦点,
4.涉及圆锥曲线的问题勿忘用定义解题;
22
b
5.共渐进线yx的双曲线标准方程为xy(为参数,≠0);
22
aab
6.计算焦点弦长可利用上面的焦半径公式,
一般地,若斜率为k的直线被圆锥曲线所截得的弦为AB, A、B两点分别为A(x1,y1)、B(x2,y2),则弦长 ABk2x2x1
(1k2)[(x1x2)24x1x2]
PFx0
p2;
112
yy(1)[(yy)4y1y2],这里体现了解析几何“设而不求”的解题思想; 2112k2k2
2222
7.椭圆、双曲线的通径(最短弦)为2b,焦准距为p=b,抛物线的通径为2p,焦准距为p; 双曲线xy1
caa2b2
(a>0,b>0)的焦点到渐进线的距离为b;
8.中心在原点,坐标轴为对称轴的椭圆,双曲线方程可设为Ax+Bx=1;
9.抛物线y2=2px(p>0)的焦点弦(过焦点的弦)为AB,A(x1,y1)、B(x2,y2),则有如下结论:(1)AB=x1+x2+p;(2)
2
py1y2=-p,x1x2=; 4
22
2
22
10.过椭圆x2y21(a>b>0)左焦点的焦点弦为AB,则AB2ae(x1x2),过右焦点的弦
ab
AB2ae(x1x2);
2
y0
11.对于y=2px(p≠0)抛物线上的点的坐标可设为(,y0),以简化计算;
2p
2
12.处理椭圆、双曲线、抛物线的弦中点问题常用代点相减法,设A(x1,y1)、B(x2,y2)为椭圆x2y21(a>b>0)
ab
2
b2b2y2x上不同的两点,M(x0,y0)是AB的中点,则KABKOM=2;对于双曲线(a>0,b>0),类似可得:KAB.KOM=2;212
aaab
2p2
对于y=2px(p≠0)抛物线有KAB=
y1y213.求轨迹的常用方法:
(1)直接法:直接通过建立x、y之间的关系,构成F(x,y)=0,是求轨迹的最基本的方法;
(2)待定系数法:所求曲线是所学过的曲线:如直线,圆锥曲线等,可先根据条件列出所求曲线的方程,再由条件确定其待定系数,代回所列的方程即可;
(3)代入法(相关点法或转移法):若动点P(x,y)依赖于另一动点Q(x1,y1)的变化而变化,并且Q(x1,y1)又在某已知曲线上,则可先用x、y的代数式表示x1、y1,再将x1、y1带入已知曲线得要求的轨迹方程;
(4)定义法:如果能够确定动点的轨迹满足某已知曲线的定义,则可由曲线的定义直接写出方程;
(5)参数法:当动点P(x,y)坐标之间的关系不易直接找到,也没有相关动点可用时,可考虑将x、y均用一中间变量(参数)表示,得参数方程,再消去参数得普通方程 有关解析几何的经典结论
22
一、椭 圆
1. 点P处的切线PT平分△PF1F2在点P处的外角.
2. PT平分△PF1F2在点P处的外角,则焦点在直线PT上的射影H点的轨迹是以长轴为直径的圆,除去长轴的两个端点.
3. 以焦点弦PQ为直径的圆必与对应准线相离.
4. 以焦点半径PF1为直径的圆必与以长轴为直径的圆内切.
x0xy0yx2y2
211222P(x,y)Pabb5. 若000在椭圆a上,则过0的椭圆的切线方程是.
x2y2
212P(x,y)b6. 若000在椭圆a外 ,则过Po作椭圆的两条切线切点为P1、P2,则切点弦P1P2的直线方程x0xy0y
212ab是.
x2y2
212FPF,则椭圆的焦ab7. 椭圆 (a>b>0)的左右焦点分别为F1,F 2,点P为椭圆上任意一点12
SF1PF2b2tan
2.
点角形的面积为
x2y2
212ab8. 椭圆(a>b>0)的焦半径公式:
9.
|MF1|aex0,|MF2|aex0(F1(c,0) , F2(c,0)M(x0,y0)).
10. 设过椭圆焦点F作直线与椭圆相交 P、Q两点,A为椭圆长轴上一个顶点,连结AP 和AQ分别交相应于焦点F的椭圆准线于M、N两点,则MF⊥NF.
11. 过椭圆一个焦点F的直线与椭圆交于两点P、Q, A1、A2为椭圆长轴上的顶点,A1P和A2Q交于点M,A2P和A1Q交于点N,则MF⊥NF.
x2y2b2
kOMkAB2212(x0,y0)a, ab12. AB是椭圆的不平行于对称轴的弦,M为AB的中点,则
KAB
13. 即
b2x0
2
ay0。
x0xy0yx02y02x2y2
2222122P(x,y)bab. b14. 若000在椭圆a内,则被Po所平分的中点弦的方程是a
x2y2x2y2x0xy0y2222122P(x0,y0)0abab. ab15. 若在椭圆内,则过Po的弦中点的轨迹方程是
二、双曲线
1. 点P处的切线PT平分△PF1F2在点P处的内角.
2. PT平分△PF1F2在点P处的内角,则焦点在直线PT上的射影H点的轨迹是以长轴为直径的圆,除去长轴的两个端点.
3. 以焦点弦PQ为直径的圆必与对应准线相交.
4. 以焦点半径PF1为直径的圆必与以实轴为直径的圆相切.(内切:P在右支;外切:P在左支)
x0xy0yx2y2
211222P(x,y)Pab0000ab5. 若在双曲线(a>0,b>0)上,则过的双曲线的切线方程是.
x2y2
212P(x,y)b6. 若000在双曲线a(a>0,b>0)外 ,则过Po作双曲线的两条切线切点为P1、P2,则切点x0xy0y212
b弦P1P2的直线方程是a.
x2y2
212F1PF2,则b7. 双曲线a(a>0,b>o)的左右焦点分别为F1,F 2,点P为双曲线上任意一点
SF1PF2b2cot
2.
双曲线的焦点角形的面积为
x2y2
212F(c,0) , F2(c,0) b8. 双曲线a(a>0,b>o)的焦半径公式:(1
9. 当10. 当
M(x0,y0)在右支上时,|MF1|ex0a,|MF2|ex0a. M(x0,y0)在左支上时,|MF1|ex0a,|MF2|ex0a
11. 设过双曲线焦点F作直线与双曲线相交 P、Q两点,A为双曲线长轴上一个顶点,连结AP 和AQ分别交相应于焦点F的双曲线准线于M、N两点,则MF⊥NF.
12. 过双曲线一个焦点F的直线与双曲线交于两点P、Q, A1、A2为双曲线实轴上的顶点,A1P和A2Q交于点M,A2P和A1Q交于点N,则MF⊥NF.
x2y2
212(x,y)ab13. AB是双曲线(a>0,b>0)的不平行于对称轴的弦,M00为AB的中点,则
KOMKAB
b2x0b2x0
2KAB2
ay0,即ay0。
x2y2
212P(x0,y0)0ab14. 若在双曲线(a>0,b>0)内,则被Po所平分的中点弦的方程是x0xy0yx02y02
2222abab.
x2y2x2y2x0xy0y
2222122P(x,y)bab. b15. 若000在双曲线a(a>0,b>0)内,则过Po的弦中点的轨迹方程是a
椭圆与双曲线的对偶性质--(会推导的经典结论)
椭 圆
x2y2
1. 椭圆221(a>b>o)的两个顶点为A1(a,0),A2(a,0),与y轴平行的直线交椭圆于P1、P2时A1P1
ab
x2y2
与A2P2交点的轨迹方程是221.
ab
x2y2
212A(x0,y0)任意作两条倾斜角互补的直线交椭圆于B,C两点,则b2. 过椭圆a (a>0, b>0)上任一点
b2x0
kBC2
ay0(常数).
直线BC有定向且
x2y2
212PF1F2, PF2F1,b3. 若P为椭圆a(a>b>0)上异于长轴端点的任一点,F1, F 2是焦点,
ac
tancot
22. 则ac
x2y2
212ab4. 设椭圆(a>b>0)的两个焦点为F1、F2,P(异于长轴端点)为椭圆上任意一点,在△PF1F2中,
sinc
e
F1PF2, PF1F2,F1F2P,则有sinsina记. x2y2
212ab5. 若椭圆(a>b>0)的左、右焦点分别为F1、F2,左准线为L,则当0<e
1时,可在椭
圆上求一点P,使得PF1是P到对应准线距离d与PF2的比例中项.
x2y2
212
b6. P为椭圆a(a>b>0)上任一点,F1,F2为二焦点,A为椭圆内一定点,则
2a|AF2||PA||PF1|2a|AF1|A,F2,P
,当且仅当
三点共线时,等号成立.
(xx0)2(yy0)2
122xab7. 椭圆与直线A
22
A2aBb2(Ax0By0C).
By0C有公共点的充要条件是
x2y2
212
b8. 已知椭圆a(a>b>0),O为坐标原点,P、Q为椭圆上两动点,且OPOQ.(1)
222211114abab
|OP|2|OQ|2a2b2;(2)|OP|2+|OQ|2的最大值为a2b2;(3)SOPQ的最小值是a2b2. x2y2
212
b9. 过椭圆a(a>b>0)的右焦点F作直线交该椭圆右支于M,N两点,弦MN的垂直平分线交x轴于
|PF|e
P,则|MN|2.
x2y2
212P(x0,0)b10. 已知椭圆a( a>b>0) ,A、B、是椭圆上的两点,线段AB的垂直平分线与x轴相交于点,
a2b2a2b2x0
aa. 则
x2y2
212F1PF2,则ab11. 设P点是椭圆( a>b>0)上异于长轴端点的任一点,F1、F2为其焦点记2b2
SPF1F2b2tan|PF1||PF2|
2. 1cos.(2) (1)
x2y2
212ab12. 设A、B是椭圆( a>b>0)的长轴两端点,P是椭圆上的一点,PAB,
2ab2|cos||PA|222
PBA,BPA,c、e分别是椭圆的半焦距离心率,则有(1)accos.(2)
tantan1e2.(3)
SPAB
2a2b2
2cotba2.
x2y2
212
b13. 已知椭圆a( a>b>0)的右准线l与x轴相交于点E,过椭圆右焦点F的直线与椭圆相交于A、
B两点,点C在右准线l上,且BCx轴,则直线AC经过线段EF 的中点.
14. 过椭圆焦半径的端点作椭圆的切线,与以长轴为直径的圆相交,则相应交点与相应焦点的连线必与切线垂直. 15. 过椭圆焦半径的端点作椭圆的切线交相应准线于一点,则该点与焦点的连线必与焦半径互相垂直. 16. 椭圆焦三角形中,内点到一焦点的距离与以该焦点为端点的焦半径之比为常数e(离心率). 17. (注:在椭圆焦三角形中,非焦顶点的内、外角平分线与长轴交点分别称为内、外点.) 18. 椭圆焦三角形中,内心将内点与非焦顶点连线段分成定比e. 19. 椭圆焦三角形中,半焦距必为内、外点到椭圆中心的比例中项.
双曲线
x2y2
1. 双曲线221(a>0,b>0)的两个顶点为A1(a,0),A2(a,0),与y轴平行的直线交双曲线于P1、P2
ab
x2y2
时A1P1与A2P2交点的轨迹方程是221.
ab
x2y2
212A(x0,y0)任意作两条倾斜角互补的直线交双曲线于B,C两点,ab2. 过双曲线(a>0,b>o)上任一点
b2x0
kBC2
ay0(常数).
则直线BC有定向且
x2y2
212PF1F2b3. 若P为双曲线a(a>0,b>0)右(或左)支上除顶点外的任一点,F1, F 2是焦点, , caca
tancottancot
PF2F122(或ca22). ,则ca
x2y2
212ab4. 设双曲线(a>0,b>0)的两个焦点为F1、F2,P(异于长轴端点)为双曲线上任意一点,在△
sinc
e
F1PF2PF1F2F1F2PPF1F2中,记, ,,则有(sinsin)a. x2y2
212ab5. 若双曲线(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1、F2,左准线为L,则当1<e
1时,可
在双曲线上求一点P,使得PF1是P到对应准线距离d与PF2的比例中项.
x2y2
212
b6. P为双曲线a(a>0,b>0)上任一点,F1,F2为二焦点,A为双曲线内一定点,则
|AF2|2a|PA||PF1|,当且仅当A,F2,P三点共线且P和A,F2在y轴同侧时,等号成立.
x2y2
21222222ab7. 双曲线(a>0,b>0)与直线AxByC0有公共点的充要条件是AaBbC.
x2y2
212
b8. 已知双曲线a(b>a >0),O为坐标原点,P、Q为双曲线上两动点,且OPOQ.
222211114abab22
22SOPQ|OP||OQ|abb2a2b2a2
9. (1)
;(2)|OP|2+|OQ|2的最小值为
;(3)
的最小值是
.
x2y2
212
b10. 过双曲线a(a>0,b>0)的右焦点F作直线交该双曲线的右支于M,N两点,弦MN的垂直平分线|PF|e
|MN|2. 交x轴于P,则
x2y2
212P(x0,0), b11. 已知双曲线a(a>0,b>0),A、B是双曲线上的两点,线段AB的垂直平分线与x轴相交于点
a2b2a2b2
x0x0
a. a则或x2y2
212F1PF2,则b12. 设P点是双曲线a(a>0,b>0)上异于实轴端点的任一点,F1、F2为其焦点记2b2
SPF1F2b2cot|PF1||PF2|
2. 1cos.(2) (1)
x2y2
212
b13. 设A、B是双曲线a(a>0,b>0)的长轴两端点,P是双曲线上的一点,PAB,
2ab2|cos|
|PA|222
PBA,BPA,c、e分别是双曲线的半焦距离心率,则有(1)|accos|.
2
tantan1e14. (2) .(3)
SPAB
2a2b2
2cot2ba.
x2y2
212ab15. 已知双曲线(a>0,b>0)的右准线l与x轴相交于点E,过双曲线右焦点F的直线与双曲线相
交于A、B两点,点C在右准线l上,且BCx轴,则直线AC经过线段EF 的中点.
16. 过双曲线焦半径的端点作双曲线的切线,与以长轴为直径的圆相交,则相应交点与相应焦点的连线必与切线垂直.
17. 过双曲线焦半径的端点作双曲线的切线交相应准线于一点,则该点与焦点的连线必与焦半径互相垂直. 18. 双曲线焦三角形中,外点到一焦点的距离与以该焦点为端点的焦半径之比为常数e(离心率). 19. (注:在双曲线焦三角形中,非焦顶点的内、外角平分线与长轴交点分别称为内、外点). 20. 双曲线焦三角形中,其焦点所对的旁心将外点与非焦顶点连线段分成定比e. 21. 双曲线焦三角形中,半焦距必为内、外点到双曲线中心的比例中项. 其他常用公式:
1
、连结圆锥曲线上两个点的线段称为圆锥曲线的弦,利用方程的根与系数关系来计算弦长,常用的弦长公式:
AB1x21y2
2、直线的一般式方程:任何直线均可写成3、知直线横截距直线可表示为
,常设其方程为
。
(A,B不同时为0)的形式。
(它不适用于斜率为0的直线)与直线
垂直的
4、两平行线5、若直线则
6、圆的一般方程:
(斜率)且
与直线
(在
间的距离为
平行
。
轴上截距) (充要条件)
,特别提醒:只有当
时,方程
才表示圆心
为,半径
为
且
且
的圆。二元二次方
程
。
表示圆的充要条件是
7、圆的参数方程:角换元:
8、
切线长:过
圆
(
(为参数),其中圆心为
;
为直径端点的圆方程
(
)
,半径为。圆的参数方程的主要应用是三
)外一
点
所引圆的切线的长
为
9、弦长问题:①圆的弦长的计算:常用弦心距,弦长一半及圆的半径
所构成的直角三角形来解:
;②过两圆
时,方程
、交点的圆(公共弦)系为
,当
为两圆公共弦所在直线方程.
习题部分
例题1 求过点(2,1)且与两坐标所围成的三角形面积为4的直线方程。
xy
1。 ab211
∵(2,1)在直线上,∴1, ① 又ab=4,即ab = 8 , ②
ab2
错解:设所求直线方程为
由①、②得a = 4,b = 2。故所求直线方程为x + 2 y = 4 。
剖析:本题的“陷阱”是直线与两坐标轴所围成的三角形面积的表示。上述解法中,由于对截距概念模糊不清,误将直线在x轴和y轴上的截距作距离使用而掉入“陷阱”。
事实上,直线与两坐标轴所围成的三角形面积为故所求直线方程应为:x + 2 y = 4,或(
11
ab,而不是ab。 22
2+1)x - 2(2-1)y – 4 = 0,或(2- 1)x - 2(2+1)y +4 = 0。
例题2 已知三角形的三个顶点为A(6,3),B(9,3),C(3,6),求A。 错解:∵ kAB = 0 ,k AC =
630(1)kABkAC
= -1,∴ tanA===1.又0<A<1800,∴ A=450。 361kACkAB10(1)
剖析:本题的“陷阱”是公式的选取,上述解法中把“到角”与“夹角”的概念混为一谈,错误地选用了夹角公式。
事实上,所求角应是直线AB到AC(注意:不是AC到AB)的角。∴ tanA=例题3 求过点A(-4,2)且与x轴的交点到(1,0)的距离是5的直线方程。 错解:设直线斜率为k,其方程为y – 2 = k(x + 4),则与x轴的交点为(-4-
kACkAB0
= - 1,A=135。
1kACkAB
2
,0), k
∴4
12
5,解得k = -。故所求直线的方程为x + 5y – 6 = 0 。
5k
剖析:题中仅考虑了斜率存在的情况,忽视了斜率不存在的情况,即经过A且垂直于x轴的直线,落入“陷阱”。其实x = - 4也符合题意。
例题4 求过点(1,1)且横、纵截距相等的直线方程。
xy
1,将(1,1)代入得a = 2,从而得所求直线方程为x + y – 2 = 0。 aa
xy
剖析:上述错解所设方程为1,其中不含横、纵截距为0的特殊情形,事实上,横、纵截距为0且过点
aa
错解:设所求方程为
(1,1)的直线y = x 也符合条件。
例题5 已知圆的方程为x2 + y2 + ax + 2y + a2 = 0 ,一定点为A(1,2),要使过A点作圆的切线有两条,求a的
取值范围。
43a2a2 2 错解:将圆的方程配方得: ( x + )+ ( y + 1 )= 。
24
43a2a
∵其圆心坐标为C(-,-1),半径r =。
24
当点A在圆外时,过点A可作圆的两条切线,则AC > r 。
a243a22
即(1)(21) >。即a2 + a + 9 > 0,解得a∈R。
24
2 2 2
剖析:本题的“陷阱”是方程x+ y+ ax + 2y + a = 0表示圆的充要条件,上述解法仅由条件得出AC > r ,即
a2 + a + 9 > 0,却忽视了a的另一制约条件4 – 3 a2 > 0。
事实上,由a2 + a + 9 > 0及4 – 3 a2 > 0可得a的取值范围是(
223,3)。 33
例题6 已知直线L:y = x + b与曲线C:y =x2有两个公共点,求实线b的取值范围。
yxb,
错解:由消去x得:2y2 - 2by + b2 – 1 = 0。 ( * )
yx2
∵ L与曲线C有两个公共点, ∴ = 4b– 8 ( b-1 ) > 0,解得-
2
2
2
2<b<2
剖析:上述解法忽视了方程y =x中y ≥ 0 ,- 1 ≤ x ≤ 1这一限制条件,得出了错误的结论。
事实上,曲线C和直线L有两个公共点等价于方程(*)有两个不等的非负实根。
4b2-8(b2-1) 0-2b
0 解得1≤ b ≤2。 y1y2-22
yyb10
122
例题7 等腰三角形顶点是A(4,2),底边的一个端点是B(3,5),求另一个端点C的轨迹方程。
2222
错解:设另一个端点的坐标为( x ,y ),AC=AB,(x4)(y2)=(43)(25)
∴ (x - 4)+ (y - 2) = 10即为C点的轨迹方程。这是以A(4,2)为圆心、以为半径的圆。
剖析:因为A、B、C三点为三角形三个顶点,所以A、B、C三点不共线,即B、C不能重合,且不能为圆A一直
径的两个端点,这正是解题后没有对轨迹进行检验,出现增解,造成的解题错误。
2 2
x324x3
事实上,C点的坐标须满足,且,
y5y522
故端点C的轨迹方程应为(x - 4)2 + ( y-2 )2 = 10 ( x3,y5;x5,y-1)。
它表示以(4,2)为圆心,以为半径的圆,除去(3,5)(5,-1)两点。
5x3y15
例题8 求z = 3 x + 5 y的最大值和最小值,使式中的x ,y满足约束条件: yx1
x5y3
错解:作出可行域如图1所示,过原点作直线L0:3 x + 5 y = 0 。
由于经过B点且与L0平行的直线与原点的距离最近,
x5y3
故z = 3 x + 5 y在B点取得最小值。解方程组,得B点坐标为(3,0),∴ z最小=33+50=9。
5x3y15
由于经过A点且与L0平行的直线与原点的距离最大,故z = 3x + 5y在A点取得最大值。 解方程组
yx13535
,得A点坐标为(,)。∴ z最大=3+5= 17 。
22225x3y15
剖析:上述解法中,受课本例题的影响,误认为在对过原点的直线L0的平行移动中,与原点距离最大的直线所经过的可行域上的点,即为目标函数Z取得最大值的点。反之,即为Z取得最小值的点,并把这一认识移到不同情况中加以应用,由此造成了解题失误。 事实上,过原点作直线L0:3x + 5y = 0,由于使z = 3x + 5y > 0的区域为直线L0的
右上方,而使z = 3x + 5y < 0的区域为L0的
左下方。由图知:z = 3x + 5y应在A点取得最大值,在C点取得最小值。
解方程组∴ z
最小
yx1
,得C(-2,-1)。
x5y3
=3(-2)+5(-1)= -11。
例题9 已知正方形ABCD 对角线AC所在直线方程为yx .抛物线f(x)x2bxc过B,D两点 (1)若正方形中心M为(2,2)时,求点N(b,c)的轨迹方程。 (2)求证方程f(x)x的两实根x1,x2满足|x1x2|2 解答:(1)设B(2s,2s),D(2s,2s),s0
2s(2S)2b(2S)c
因为 B,D在抛物线上 所以两式相减得 2
2S(2S)b(2S)c
2s8s2sb 则b5代入(1) 得2ss4s4105sc c8s8 故点N(b,c)的方程x5(y8)是一条射线。
2
2
ts(ts)2b(ts)c
(2)设B(ts,ts),D(ts,ts)s0 同上2
ts(ts)b(ts)c
(1)-(2)得t
(1)(2)
b12
(3)
(1)+(2)得s2(b1)tt2c0
2
(4)
b21(b1)2
c0 (3)代入(4)消去t得s24
22
得(b1)4c4 又f(x)x即x(b1)xc0的两根x1,x2满足 x1x21b x1x2c
|x1x2|(x1x2)4x1x2(b1)4c4 故|x1x2|2。 易错原因:审题不清,忽略所求轨迹方程的范围。 例题10 已知双曲线两焦点F1,F2,其中F1为y
222
1
(x1)21的焦点,两点A (-3,2) B (1,2)都在双曲线上,4
(1)求点F(2)求点F2的轨迹方程,并画出轨迹的草图;(3)若直线yxt与F2的轨迹方程有且1的坐标;
只有一个公共点,求实数 t的取值范围。 解答:(1)由y
1
(x1)21得:(x1)24(y1),故F1(1,0) 4
(2)设点F2(x,y),则又双曲线的定义得||AF1||AF2||||BF1||BF2||0
又|AF2||AF1||AF2|
|BF2|或|F2A||F2B||AF1||BF1|
点F2的轨迹是以A,B为焦点的椭圆
(x1)2(y2)2
1除去点 x10 除去点(1,0),(1,4)或
84(1,0),(1,4) 图略。
yxt
(3)联列:(x1)2(y2)消去y得
1
48
(x1)22(xt2)28 整理得:3x2(4t6)x2t28t10
当0时
得t3
从图可知:t(,3(3),
又因为轨迹除去点(1,0),(1,4) 所以当直线过点(1,0),(1,4)时也只有一个交点,即t1或
5
t(,3(3){1,5}
易错原因:(1)非标准方程求焦点坐标时计算易错;(2)求点F2的轨迹时易少一种情况;(3)对有且仅有一个交点误认为方程只有一解。
例题11 已知圆O1:x2y21,圆O2:x2y210x90都内切于动圆,试求动圆圆心的轨迹方程。 错解:圆O2:x2y210x90,即为(x5)2y216 所以圆O2的圆心为O2(5,0),半径r24, 而圆O1:x2y21的圆心为O1(0,0),半径r11, 设所求动圆圆心M的坐标为(x,y),半径为r
则r|O1M|1且r|O2M|4,所以|O1M||O2M|3 即
x2y2(x5)2y23
,
化简得16x80x9y640
22
5
(x)2
y21为所求动圆圆心的轨迹方程。 即
944
剖析:上述解法将|O1M||O2M|=3看成||O1M||O2M||3,误认为动圆圆心的轨迹为双曲线,这是双曲
线的概念不清所致。
事实上,|O1M||O2M|3表示动点M到定点O1及O2的距离差为一常数3。
5(x)2
y2 且|O1O2|53,点M的轨迹为双曲线右支,方程为1(x4)
944
例题12 点P与定点F(2,0)的距离和它到直线x=8的距离比是1:3,求动点P与定点P1(,3)距离的最值。
54
(x2)2y21|PF|1
错解:设动点P(x,y)到直线x=8的距离为d,则, 即
d3|x8|3
5
(x)2
522292y2 两边平方、整理得=1 (1) 由此式可得:(x)(1y)()
99494()242
因为|PP1|
52911377(x)2(y3)2(1y2)()2(y3)2 (y24)2
4948163
164
所以|PP1|max
剖析 由上述解题过程知,动点P(x,y)在一椭圆上,由椭圆性质知,椭圆上点的横纵坐标都是有限制的,上述错解在于忽视了性给予解决 即:当y
332y这一取值范围,由以上解题过程知,|P1P|的最值可由二次函数在区间上的单调22
33
2时,|PP1|max32 22
x2y22
3, 过点A(0,b)和B(a,0)的直线与原点的距例题13 已知双曲线221(a0,b0)的离心率e=3ab
离为
,直线y=kx+m(k0,m0)与该双曲线交于不同两点C、D,且C、D两点都在以A为圆心的同一圆2
上,求m 的取值范围。
2
24be1
3x2a22
y21 错解
由已知,有 解之得:a3,b1 所以双曲线方程为3
把直线 y=kx+m代入双曲线方程,并整理得:(13k)x6kmx3m30 所以m13k0(1)
2
2
222
设CD中点为P(x0,y0),则APCD,且易知:x0
3kmm
,y022
13k13k
所以kAP
m
121
13k 3k24m1 (2)
3kmk13k2
将(2)式代入(1)式得m24m0 解得m>4或m0 故所求m的范围是m(,0)(4,) 剖析 上述错解,在于在减元过程中,忽视了元素之间的制约关系,
4m1
代入(1) 式时,m受k的制约。 3
11
因为k20 所以m故所求m的范围应为m>4或m0
44
将k2
例题14 椭圆中心是坐标原点,长轴在x轴上,离心率e求这个椭圆的方程。
33
,已知点P(0,)到椭圆上的点最远距离是7,
22
x2y2
错解 设所求椭圆方程为221(ab0)
ab
b
因为
a
a2c2x2y212
e所以a=2b 于是椭圆方程为221 2
2,4bba
32
设椭圆上点M(x,y)到点P(0,) 的距离为d,
y293212222
则:dx(y)4b(12)y3y3(y)4b3
224b
2
2
x2122
y21 所以当y时,有dmax4b37,b1 所以所求椭圆方程为
24x2y2
剖析 由椭圆方程221(ab0)得byb
ab
2
由(1)式知d是y的二次函数,其对称轴为y
1 2
上述错解在于没有就对称轴在区间[b,b]内或外进行分类, 其正解应对f(y)=3(y
12
)4b23的最值情况进行讨论: 2
x211122
y21 (1)当b,即b时 dmaxf()4b3=7b1,方程为
2224
(2)当
11311
b, 即b时, d2maxf(b)7b7,与b矛盾。 22222
x2
综上所述,所求椭圆方程为y21
4
y2
例题15 已知双曲线x1,问过点A(1,1)能否作直线l,使l与双曲线交于P、Q两点,并且A为线段
2
2
PQ的中点?若存在,求出直线l的方程,若不存在,说明理由。 错解 设符合题意的直线l存在,并设P(x1,x2)、Q(x2,y2)
2y12
1(1)x1
2 则
2
x2y21(2)22
(1)(2)得(x1x2)(x1x2)
1
(y1y2)(y1y2)(3) 2
因为A(1,1)为线段PQ的中点,所以 将(4)、(5)代入(3)得x1x2 若x1x2,则直线l的斜率k
x1x22(4)
y1y22(5)
1
(y1y2) 2
y1y2
2
x1x2
所以符合题设条件的直线l存在。其方程为2xy10
剖析 在(3)式成立的前提下,由(4)、(5)两式可推出(6)式,但由(6)式不能推出(4)(5)两式,故应对所求直线进行检验,上述错解没有做到这一点,故是错误的。
y2x122 应在上述解题的基础上,再由 得2x4x30 根据80,说明所求直线不存在。 y2
1x2(x1)2y2
1,例题16 已知椭圆C:F为它的右焦点,直线l过原点交椭圆C于A、B两点。求|FA||FB|43
是否存在最大值或最小值?若不存在,说明理由。 错解 设A、B两点坐标分别为(xA,yA)、(xB,yB)
c1a2
4 因为a4,b3 所以cab1,e,,a2c
2
2
22
又椭圆中心为(1,0),右准线方程为x=5, 所以
11|FA|1
即|FA|(5xA)同理|FB|(5xB)
225xA2,
所以|FA||FB|
1
[255(xAxB)xAxB](1) 4
设直线l的方程为y=kx,代入椭圆方程得(34k2)x26x90
69139
代入(1)式得,xx(25) |FA||FB|AB
434k234k234k2
25
所以3|FA||FB|,所以|FA|FB|有最小值3,无最大值。
4
剖析 上述错解过程忽视了过原点斜率不存在的直线,当l的斜率不存在时,
5525
有|FA||FB| 所以|FA|FB有最小值为 3,最大值为25/4
所以xAxB224
(一)椭圆及其标准方程
1. 椭圆的定义:椭圆的定义中,平面内动点与两定点F1、F2的距离的和大于|F1F2|这个条件不可忽视.若这个距离之和小于|F1F2|,则这样的点不存在;若距离之和等于|F1F2|,则动点的轨迹是线段F1F2.
x2y2y2x2
2.椭圆的标准方程:221(a>b>0),221(a>b>0).
abab
3.椭圆的标准方程判别方法:判别焦点在哪个轴只要看分母的大小:如果x2项的分母大于y2项的分母,则椭圆
的焦点在x轴上,反之,焦点在y轴上.
4.求椭圆的标准方程的方法:⑴ 正确判断焦点的位置;⑵ 设出标准方程后,运用待定系数法求解. (二)椭圆的简单几何性质
x2y2
1. 椭圆的几何性质:设椭圆方程为221(a>b>0).
ab
⑴ 范围: -a≤x≤a,-b≤x≤b,所以椭圆位于直线x=a和y=b所围成的矩形里.
⑵ 对称性:分别关于x轴、y轴成轴对称,关于原点中心对称.椭圆的对称中心叫做椭圆的中心. ⑶ 顶点:有四个A1(-a,0)、A2(a,0)B1(0,-b)、B2(0,b).线段A1A2、B1B2分别叫做椭圆的长轴和短轴.它们的长分别等于2a和2b,a和b分别叫做椭圆的长半轴长和短半轴长. 所以椭圆和它的对称轴有四个交点,称为椭圆的顶点.
⑷ 离心率:椭圆的焦距与长轴长的比e
c
叫做椭圆的离心率.它的值表示椭圆的扁平程度.0<e<1.e越接近a
c
(e<1=时,这个动点的a
于1时,椭圆越扁;反之,e越接近于0时,椭圆就越接近于圆. 2.椭圆的第二定义
⑴ 定义:平面内动点M与一个顶点的距离和它到一条定直线的距离的比是常数e轨迹是椭圆.
x2y2a2
⑵ 准线:根据椭圆的对称性,221(a>b>0)的准线有两条,它们的方程为x.对于椭圆
cab
y2x2a2
1(a>b>0)的准线方程,只要把x换成y就可以了,即y.
ca2b2
3.椭圆的焦半径:由椭圆上任意一点与其焦点所连的线段叫做这点的焦半径.
x2y2
设F1(-c,0),F2(c,0)分别为椭圆221(a>b>0)的左、右两焦点,M(x,y)是椭圆上任
ab
一点,则两条焦半径长分别为MF1aex,MF2aex.
e椭圆中涉及焦半径时运用焦半径知识解题往往比较简便.椭圆的四个主要元素a、b、c、e中有a=b+c、
两个关系,因此确定椭圆的标准方程只需两个独立条件.
4.椭圆的参数方程
2
2
2
ca
xacosx2y2
椭圆221(a>b>0)的参数方程为(θ为参数).
abybsin
说明: ⑴ 这里参数θ叫做椭圆的离心角.椭圆上点P的离心角θ与直线OP的倾斜角α不同:
tan
b
tan; a
x2y222
⑵ 椭圆的参数方程可以由方程221与三角恒等式cossin1相比较而得到,所以椭圆的参数方
ab
xacosx2y2
程的实质是三角代换. 椭圆221(ab0)的参数方程是.
abybsin
5.椭圆的的内外部
x2y2
(1)点P(x0,y0)在椭圆221(ab0)的内部
abx2y2
(2)点P(x0,y0)在椭圆221(ab0)的外部
ab
6. 椭圆的切线方程
22
x0y0
21. 2
ab22x0y0
1. a2b2
xxyyx2y2
(1)椭圆221(ab0)上一点P(x0,y0)处的切线方程是02021.
abab
xxyyx2y2
(2)过椭圆221(ab0)外一点P(x0,y0)所引两条切线的切点弦方程是02021.
abab
x2y2
(3)椭圆221(ab0)与直线AxByC0相切的条件是A2a2B2b2c2
ab
(三)双曲线及其标准方程
1.双曲线的定义:平面内与两个定点F1、F2的距离的差的绝对值等于常数2a(小于|F1F2|)的动点M的轨迹叫做双曲线.在这个定义中,要注意条件2a<|F1F2|,这一条件可以用“三角形的两边之差小于第三边”加以理解.若2a=|F1F2|,则动点的轨迹是两条射线;若2a>|F1F2|,则无轨迹.
若MF1<MF2时,动点M的轨迹仅为双曲线的一个分支,又若MF1>MF2时,轨迹为双曲线的另一支.而双曲线是由两个分支组成的,故在定义中应为“差的绝对值”.
x2y2y2x2222
2. 双曲线的标准方程221和221(a>0,b>0).这里bca,其中|F1F2|=2c.
abab
要注意这里的a、b、c及它们之间的关系与椭圆中的异同.
3.双曲线的标准方程判别方法是:如果x项的系数是正数,则焦点在x轴上;如果y2项的系数是正数,则焦点在y轴上.对于双曲线,a不一定大于b,因此不能像椭圆那样,通过比较分母的大小来判断焦点在哪一条坐
标轴上.
4.求双曲线的标准方程,应注意两个问题:⑴ 正确判断焦点的位置;⑵ 设出标准方程后,运用待定系数法求解.
(四)双曲线的简单几何性质
2
x2y2c
1.双曲线221的实轴长为2a,虚轴长为2b,离心率e>1,离心率e越大,双曲线的开口越大.
aab
x2y2x2y2b
2. 双曲线221的渐近线方程为yx或表示为220.若已知双曲线的渐近线方程是
aabab
m
yx,即mxny0,那么双曲线的方程具有以下形式:m2x2n2y2k,其中k是一个不为零的常
n
数.
3.双曲线的第二定义:平面内到定点(焦点)与到定直线(准线)距离的比是一个大于1的常数(离心率)的点
x2y2
的轨迹叫做双曲线.对于双曲线221,它的焦点坐标是(-c,0)和(c,0),与它们对应的准线方程分
ab
a2a2x2y2a2
别是x和x.双曲线221(a0,b0)的焦半径公式PF1|e(x)|,
cabcc
a2
PF2|e(x)|.
c
4.双曲线的内外部
x2y2
(1)点P(x0,y0)在双曲线221(a0,b0)的内部
abx2y2
(2)点P(x0,y0)在双曲线221(a0,b0)的外部
ab
5.双曲线的方程与渐近线方程的关系
22x0y0
1. a2b222x0y0
21. 2
ab
x2y2x2y2b
(1)若双曲线方程为221渐近线方程:220yx.
abaab
x2y2xyb
(2)若渐近线方程为yx0双曲线可设为22.
abaab
x2y2x2y2
(3)若双曲线与221有公共渐近线,可设为22(0,焦点在x轴上,0,焦点在y轴
abab
上).
6. 双曲线的切线方程
xxyyx2y2
(1)双曲线221(a0,b0)上一点P(x0,y0)处的切线方程是02021.
abab
xxyyx2y2
(2)过双曲线221(a0,b0)外一点P(x0,y0)所引两条切线的切点弦方程是02021.
abab
x2y2
(3)双曲线221(a0,b0)与直线AxByC0相切的条件是A2a2B2b2c2.
ab
(五)抛物线的标准方程和几何性质
1.抛物线的定义:平面内到一定点(F)和一条定直线(l)的距离相等的点的轨迹叫抛物线。这个定点F叫抛物线的焦点,这条定直线l叫抛物线的准线。
需强调的是,点F不在直线l上,否则轨迹是过点F且与l垂直的直线,而不是抛物线。
2222
y2pxx2pyx2py. y2px2.抛物线的方程有四种类型:、、、
对于以上四种方程:应注意掌握它们的规律:曲线的对称轴是哪个轴,方程中的该项即为一次项;一次项前面是
正号则曲线的开口方向向x轴或y轴的正方向;一次项前面是负号则曲线的开口方向向x轴或y轴的负方向。 3.抛物线的几何性质,以标准方程y2=2px为例 (1)范围:x≥0;
(2)对称轴:对称轴为y=0,由方程和图像均可以看出; (3)顶点:O(0,0),注:抛物线亦叫无心圆锥曲线(因为无中心);
(4)离心率:e=1,由于e是常数,所以抛物线的形状变化是由方程中的p决定的;
x
(5)准线方程
(6)焦半径公式:抛物线上一点P(x1,y1),F为抛物线的焦点,对于四种抛物线的焦半径公式分别为(p>0):
p
2;
p
;y22px:PFx12p
x22py:PFy1;x22py:PFy1
2y22px:PFx1
(7)焦点弦长公式:对于过抛物线焦点的弦长,可以用焦半径公式推导出弦长公式。设过抛物线y2=2px(p>O)的焦点F的弦为AB,A(x1,y1),B(x2,y2),AB的倾斜角为α,则有①|AB|=x1+x2+p
以上两公式只适合过焦点的弦长的求法,对于其它的弦,只能用“弦长公式”来求。
(8)直线与抛物线的关系:直线与抛物线方程联立之后得到一元二次方程:x+bx+c=0,当a≠0时,两者的位置关系的判定和椭圆、双曲线相同,用判别式法即可;但如果a=0,则直线是抛物线的对称轴或是和对称轴平行的直线,此时,直线和抛物线相交,但只有一个公共点。
2
p2p
2
y(,y)222
(x,y)y2px. P(2pt,2pt)或y2px2p4.抛物线上的动点可设为P或 P,其中
b24acb2b4acb22
yaxbxca(x)(,)
(a0)2a4a4a5.二次函数的图象是抛物线:(1)顶点坐标为2a;
b4acb214acb21
(,)y
2a4a4a(2)焦点的坐标为;(3)准线方程是.
2
6.抛物线的内外部
222
P(x,y)P(x,y)y2px(p0)y2px(p0)y2px(p0)0000(1)点在抛物线的内部.点在抛物线2y2px(p0). 的外部
22P(x,y)y2px(p0)y2px(p0.)点P(x0,y0)在抛物线00(2)点在抛物线的内部
2
y22px(p0)y2px(p0). 的外部222
P(x,y)P(x,y)x2py(p0)x2py(p0)x0000(3)点在抛物线的内部.点在抛物线2py(p0)2x2py(p0). 的外部
(4) 点
P(x0,y0)在抛物线x22py(p0的)内部x22py(p0.)点P(x0,y0)在抛物线x22py(p0)x22py(p0). 的外部
7. 抛物线的切线方程
2
y2px上一点P(x0,y0)处的切线方程是y0yp(xx0). (1)抛物线
2y2px外一点P(x0,y0)所引两条切线的切点弦方程是y0yp(xx0). (2)过抛物线
22
AxByC0y2px(p0)pB2AC. (3)抛物线与直线相切的条件是
(六).两个常见的曲线系方程 (1)过曲线
f1(x,y)0,f2(x,y)0的交点的曲线系方程是
f1(x,y)f2(x,y)0(为参数).
x2y2
2122222kmin{a,b}时,表示椭圆; 当kmax{a,b}akbk(2)共焦点的有心圆锥曲线系方程,其中.当
min{a2,b2}kmax{a2,b2}时,表示双曲线.
(七)直线与圆锥曲线相交的弦长公式
AB
A(x1,y1),B(x2,y2),由方程
AB|x1x2|y1y2|ykxb
F(x,y)0 消去y得到ax2bxc0,0,为直线AB的倾斜角,k为直线的斜率).
(八).圆锥曲线的两类对称问题 (1)曲线F(x,y)0关于点
P(x0,y0)成中心对称的曲线是F(2x0-x,2y0y)0.
(2)曲线F(x,y)0关于直线AxByC0成轴对称的曲线是
F(x
2A(AxByC)2B(AxByC)
,y)0
A2B2A2B2.
四.基本方法和数学思想
x2y2
212ab1.椭圆焦半径公式:设P(x0,y0)为椭圆(a>b>0)上任一点,焦点为F1(-c,0),F2(c,0),则
(e为离心率); x2y2
212ab2.双曲线焦半径公式:设P(x0,y0)为双曲线(a>0,b>0)上任一点,焦点为F1(-c,0),F2(c,0),则: (1)当P点在右支上时,(2)当P点在左支上时,
PF1aex0,PF2aex0
PF1aex0,PF2aex0PF1aex0,PF2aex0
;
;(e为离心率);
x2y2x2y2
212022abab另:双曲线(a>0,b>0)的渐进线方程为;
3.抛物线焦半径公式:设P(x0,y0为抛物线y2=2px(p>0)上任意一点,F为焦点,则
PFx0
p
2;y2=2px(p<0)
上任意一点,F为焦点,
4.涉及圆锥曲线的问题勿忘用定义解题;
22
b
5.共渐进线yx的双曲线标准方程为xy(为参数,≠0);
22
aab
6.计算焦点弦长可利用上面的焦半径公式,
一般地,若斜率为k的直线被圆锥曲线所截得的弦为AB, A、B两点分别为A(x1,y1)、B(x2,y2),则弦长 ABk2x2x1
(1k2)[(x1x2)24x1x2]
PFx0
p2;
112
yy(1)[(yy)4y1y2],这里体现了解析几何“设而不求”的解题思想; 2112k2k2
2222
7.椭圆、双曲线的通径(最短弦)为2b,焦准距为p=b,抛物线的通径为2p,焦准距为p; 双曲线xy1
caa2b2
(a>0,b>0)的焦点到渐进线的距离为b;
8.中心在原点,坐标轴为对称轴的椭圆,双曲线方程可设为Ax+Bx=1;
9.抛物线y2=2px(p>0)的焦点弦(过焦点的弦)为AB,A(x1,y1)、B(x2,y2),则有如下结论:(1)AB=x1+x2+p;(2)
2
py1y2=-p,x1x2=; 4
22
2
22
10.过椭圆x2y21(a>b>0)左焦点的焦点弦为AB,则AB2ae(x1x2),过右焦点的弦
ab
AB2ae(x1x2);
2
y0
11.对于y=2px(p≠0)抛物线上的点的坐标可设为(,y0),以简化计算;
2p
2
12.处理椭圆、双曲线、抛物线的弦中点问题常用代点相减法,设A(x1,y1)、B(x2,y2)为椭圆x2y21(a>b>0)
ab
2
b2b2y2x上不同的两点,M(x0,y0)是AB的中点,则KABKOM=2;对于双曲线(a>0,b>0),类似可得:KAB.KOM=2;212
aaab
2p2
对于y=2px(p≠0)抛物线有KAB=
y1y213.求轨迹的常用方法:
(1)直接法:直接通过建立x、y之间的关系,构成F(x,y)=0,是求轨迹的最基本的方法;
(2)待定系数法:所求曲线是所学过的曲线:如直线,圆锥曲线等,可先根据条件列出所求曲线的方程,再由条件确定其待定系数,代回所列的方程即可;
(3)代入法(相关点法或转移法):若动点P(x,y)依赖于另一动点Q(x1,y1)的变化而变化,并且Q(x1,y1)又在某已知曲线上,则可先用x、y的代数式表示x1、y1,再将x1、y1带入已知曲线得要求的轨迹方程;
(4)定义法:如果能够确定动点的轨迹满足某已知曲线的定义,则可由曲线的定义直接写出方程;
(5)参数法:当动点P(x,y)坐标之间的关系不易直接找到,也没有相关动点可用时,可考虑将x、y均用一中间变量(参数)表示,得参数方程,再消去参数得普通方程 有关解析几何的经典结论
22
一、椭 圆
1. 点P处的切线PT平分△PF1F2在点P处的外角.
2. PT平分△PF1F2在点P处的外角,则焦点在直线PT上的射影H点的轨迹是以长轴为直径的圆,除去长轴的两个端点.
3. 以焦点弦PQ为直径的圆必与对应准线相离.
4. 以焦点半径PF1为直径的圆必与以长轴为直径的圆内切.
x0xy0yx2y2
211222P(x,y)Pabb5. 若000在椭圆a上,则过0的椭圆的切线方程是.
x2y2
212P(x,y)b6. 若000在椭圆a外 ,则过Po作椭圆的两条切线切点为P1、P2,则切点弦P1P2的直线方程x0xy0y
212ab是.
x2y2
212FPF,则椭圆的焦ab7. 椭圆 (a>b>0)的左右焦点分别为F1,F 2,点P为椭圆上任意一点12
SF1PF2b2tan
2.
点角形的面积为
x2y2
212ab8. 椭圆(a>b>0)的焦半径公式:
9.
|MF1|aex0,|MF2|aex0(F1(c,0) , F2(c,0)M(x0,y0)).
10. 设过椭圆焦点F作直线与椭圆相交 P、Q两点,A为椭圆长轴上一个顶点,连结AP 和AQ分别交相应于焦点F的椭圆准线于M、N两点,则MF⊥NF.
11. 过椭圆一个焦点F的直线与椭圆交于两点P、Q, A1、A2为椭圆长轴上的顶点,A1P和A2Q交于点M,A2P和A1Q交于点N,则MF⊥NF.
x2y2b2
kOMkAB2212(x0,y0)a, ab12. AB是椭圆的不平行于对称轴的弦,M为AB的中点,则
KAB
13. 即
b2x0
2
ay0。
x0xy0yx02y02x2y2
2222122P(x,y)bab. b14. 若000在椭圆a内,则被Po所平分的中点弦的方程是a
x2y2x2y2x0xy0y2222122P(x0,y0)0abab. ab15. 若在椭圆内,则过Po的弦中点的轨迹方程是
二、双曲线
1. 点P处的切线PT平分△PF1F2在点P处的内角.
2. PT平分△PF1F2在点P处的内角,则焦点在直线PT上的射影H点的轨迹是以长轴为直径的圆,除去长轴的两个端点.
3. 以焦点弦PQ为直径的圆必与对应准线相交.
4. 以焦点半径PF1为直径的圆必与以实轴为直径的圆相切.(内切:P在右支;外切:P在左支)
x0xy0yx2y2
211222P(x,y)Pab0000ab5. 若在双曲线(a>0,b>0)上,则过的双曲线的切线方程是.
x2y2
212P(x,y)b6. 若000在双曲线a(a>0,b>0)外 ,则过Po作双曲线的两条切线切点为P1、P2,则切点x0xy0y212
b弦P1P2的直线方程是a.
x2y2
212F1PF2,则b7. 双曲线a(a>0,b>o)的左右焦点分别为F1,F 2,点P为双曲线上任意一点
SF1PF2b2cot
2.
双曲线的焦点角形的面积为
x2y2
212F(c,0) , F2(c,0) b8. 双曲线a(a>0,b>o)的焦半径公式:(1
9. 当10. 当
M(x0,y0)在右支上时,|MF1|ex0a,|MF2|ex0a. M(x0,y0)在左支上时,|MF1|ex0a,|MF2|ex0a
11. 设过双曲线焦点F作直线与双曲线相交 P、Q两点,A为双曲线长轴上一个顶点,连结AP 和AQ分别交相应于焦点F的双曲线准线于M、N两点,则MF⊥NF.
12. 过双曲线一个焦点F的直线与双曲线交于两点P、Q, A1、A2为双曲线实轴上的顶点,A1P和A2Q交于点M,A2P和A1Q交于点N,则MF⊥NF.
x2y2
212(x,y)ab13. AB是双曲线(a>0,b>0)的不平行于对称轴的弦,M00为AB的中点,则
KOMKAB
b2x0b2x0
2KAB2
ay0,即ay0。
x2y2
212P(x0,y0)0ab14. 若在双曲线(a>0,b>0)内,则被Po所平分的中点弦的方程是x0xy0yx02y02
2222abab.
x2y2x2y2x0xy0y
2222122P(x,y)bab. b15. 若000在双曲线a(a>0,b>0)内,则过Po的弦中点的轨迹方程是a
椭圆与双曲线的对偶性质--(会推导的经典结论)
椭 圆
x2y2
1. 椭圆221(a>b>o)的两个顶点为A1(a,0),A2(a,0),与y轴平行的直线交椭圆于P1、P2时A1P1
ab
x2y2
与A2P2交点的轨迹方程是221.
ab
x2y2
212A(x0,y0)任意作两条倾斜角互补的直线交椭圆于B,C两点,则b2. 过椭圆a (a>0, b>0)上任一点
b2x0
kBC2
ay0(常数).
直线BC有定向且
x2y2
212PF1F2, PF2F1,b3. 若P为椭圆a(a>b>0)上异于长轴端点的任一点,F1, F 2是焦点,
ac
tancot
22. 则ac
x2y2
212ab4. 设椭圆(a>b>0)的两个焦点为F1、F2,P(异于长轴端点)为椭圆上任意一点,在△PF1F2中,
sinc
e
F1PF2, PF1F2,F1F2P,则有sinsina记. x2y2
212ab5. 若椭圆(a>b>0)的左、右焦点分别为F1、F2,左准线为L,则当0<e
1时,可在椭
圆上求一点P,使得PF1是P到对应准线距离d与PF2的比例中项.
x2y2
212
b6. P为椭圆a(a>b>0)上任一点,F1,F2为二焦点,A为椭圆内一定点,则
2a|AF2||PA||PF1|2a|AF1|A,F2,P
,当且仅当
三点共线时,等号成立.
(xx0)2(yy0)2
122xab7. 椭圆与直线A
22
A2aBb2(Ax0By0C).
By0C有公共点的充要条件是
x2y2
212
b8. 已知椭圆a(a>b>0),O为坐标原点,P、Q为椭圆上两动点,且OPOQ.(1)
222211114abab
|OP|2|OQ|2a2b2;(2)|OP|2+|OQ|2的最大值为a2b2;(3)SOPQ的最小值是a2b2. x2y2
212
b9. 过椭圆a(a>b>0)的右焦点F作直线交该椭圆右支于M,N两点,弦MN的垂直平分线交x轴于
|PF|e
P,则|MN|2.
x2y2
212P(x0,0)b10. 已知椭圆a( a>b>0) ,A、B、是椭圆上的两点,线段AB的垂直平分线与x轴相交于点,
a2b2a2b2x0
aa. 则
x2y2
212F1PF2,则ab11. 设P点是椭圆( a>b>0)上异于长轴端点的任一点,F1、F2为其焦点记2b2
SPF1F2b2tan|PF1||PF2|
2. 1cos.(2) (1)
x2y2
212ab12. 设A、B是椭圆( a>b>0)的长轴两端点,P是椭圆上的一点,PAB,
2ab2|cos||PA|222
PBA,BPA,c、e分别是椭圆的半焦距离心率,则有(1)accos.(2)
tantan1e2.(3)
SPAB
2a2b2
2cotba2.
x2y2
212
b13. 已知椭圆a( a>b>0)的右准线l与x轴相交于点E,过椭圆右焦点F的直线与椭圆相交于A、
B两点,点C在右准线l上,且BCx轴,则直线AC经过线段EF 的中点.
14. 过椭圆焦半径的端点作椭圆的切线,与以长轴为直径的圆相交,则相应交点与相应焦点的连线必与切线垂直. 15. 过椭圆焦半径的端点作椭圆的切线交相应准线于一点,则该点与焦点的连线必与焦半径互相垂直. 16. 椭圆焦三角形中,内点到一焦点的距离与以该焦点为端点的焦半径之比为常数e(离心率). 17. (注:在椭圆焦三角形中,非焦顶点的内、外角平分线与长轴交点分别称为内、外点.) 18. 椭圆焦三角形中,内心将内点与非焦顶点连线段分成定比e. 19. 椭圆焦三角形中,半焦距必为内、外点到椭圆中心的比例中项.
双曲线
x2y2
1. 双曲线221(a>0,b>0)的两个顶点为A1(a,0),A2(a,0),与y轴平行的直线交双曲线于P1、P2
ab
x2y2
时A1P1与A2P2交点的轨迹方程是221.
ab
x2y2
212A(x0,y0)任意作两条倾斜角互补的直线交双曲线于B,C两点,ab2. 过双曲线(a>0,b>o)上任一点
b2x0
kBC2
ay0(常数).
则直线BC有定向且
x2y2
212PF1F2b3. 若P为双曲线a(a>0,b>0)右(或左)支上除顶点外的任一点,F1, F 2是焦点, , caca
tancottancot
PF2F122(或ca22). ,则ca
x2y2
212ab4. 设双曲线(a>0,b>0)的两个焦点为F1、F2,P(异于长轴端点)为双曲线上任意一点,在△
sinc
e
F1PF2PF1F2F1F2PPF1F2中,记, ,,则有(sinsin)a. x2y2
212ab5. 若双曲线(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1、F2,左准线为L,则当1<e
1时,可
在双曲线上求一点P,使得PF1是P到对应准线距离d与PF2的比例中项.
x2y2
212
b6. P为双曲线a(a>0,b>0)上任一点,F1,F2为二焦点,A为双曲线内一定点,则
|AF2|2a|PA||PF1|,当且仅当A,F2,P三点共线且P和A,F2在y轴同侧时,等号成立.
x2y2
21222222ab7. 双曲线(a>0,b>0)与直线AxByC0有公共点的充要条件是AaBbC.
x2y2
212
b8. 已知双曲线a(b>a >0),O为坐标原点,P、Q为双曲线上两动点,且OPOQ.
222211114abab22
22SOPQ|OP||OQ|abb2a2b2a2
9. (1)
;(2)|OP|2+|OQ|2的最小值为
;(3)
的最小值是
.
x2y2
212
b10. 过双曲线a(a>0,b>0)的右焦点F作直线交该双曲线的右支于M,N两点,弦MN的垂直平分线|PF|e
|MN|2. 交x轴于P,则
x2y2
212P(x0,0), b11. 已知双曲线a(a>0,b>0),A、B是双曲线上的两点,线段AB的垂直平分线与x轴相交于点
a2b2a2b2
x0x0
a. a则或x2y2
212F1PF2,则b12. 设P点是双曲线a(a>0,b>0)上异于实轴端点的任一点,F1、F2为其焦点记2b2
SPF1F2b2cot|PF1||PF2|
2. 1cos.(2) (1)
x2y2
212
b13. 设A、B是双曲线a(a>0,b>0)的长轴两端点,P是双曲线上的一点,PAB,
2ab2|cos|
|PA|222
PBA,BPA,c、e分别是双曲线的半焦距离心率,则有(1)|accos|.
2
tantan1e14. (2) .(3)
SPAB
2a2b2
2cot2ba.
x2y2
212ab15. 已知双曲线(a>0,b>0)的右准线l与x轴相交于点E,过双曲线右焦点F的直线与双曲线相
交于A、B两点,点C在右准线l上,且BCx轴,则直线AC经过线段EF 的中点.
16. 过双曲线焦半径的端点作双曲线的切线,与以长轴为直径的圆相交,则相应交点与相应焦点的连线必与切线垂直.
17. 过双曲线焦半径的端点作双曲线的切线交相应准线于一点,则该点与焦点的连线必与焦半径互相垂直. 18. 双曲线焦三角形中,外点到一焦点的距离与以该焦点为端点的焦半径之比为常数e(离心率). 19. (注:在双曲线焦三角形中,非焦顶点的内、外角平分线与长轴交点分别称为内、外点). 20. 双曲线焦三角形中,其焦点所对的旁心将外点与非焦顶点连线段分成定比e. 21. 双曲线焦三角形中,半焦距必为内、外点到双曲线中心的比例中项. 其他常用公式:
1
、连结圆锥曲线上两个点的线段称为圆锥曲线的弦,利用方程的根与系数关系来计算弦长,常用的弦长公式:
AB1x21y2
2、直线的一般式方程:任何直线均可写成3、知直线横截距直线可表示为
,常设其方程为
。
(A,B不同时为0)的形式。
(它不适用于斜率为0的直线)与直线
垂直的
4、两平行线5、若直线则
6、圆的一般方程:
(斜率)且
与直线
(在
间的距离为
平行
。
轴上截距) (充要条件)
,特别提醒:只有当
时,方程
才表示圆心
为,半径
为
且
且
的圆。二元二次方
程
。
表示圆的充要条件是
7、圆的参数方程:角换元:
8、
切线长:过
圆
(
(为参数),其中圆心为
;
为直径端点的圆方程
(
)
,半径为。圆的参数方程的主要应用是三
)外一
点
所引圆的切线的长
为
9、弦长问题:①圆的弦长的计算:常用弦心距,弦长一半及圆的半径
所构成的直角三角形来解:
;②过两圆
时,方程
、交点的圆(公共弦)系为
,当
为两圆公共弦所在直线方程.
习题部分
例题1 求过点(2,1)且与两坐标所围成的三角形面积为4的直线方程。
xy
1。 ab211
∵(2,1)在直线上,∴1, ① 又ab=4,即ab = 8 , ②
ab2
错解:设所求直线方程为
由①、②得a = 4,b = 2。故所求直线方程为x + 2 y = 4 。
剖析:本题的“陷阱”是直线与两坐标轴所围成的三角形面积的表示。上述解法中,由于对截距概念模糊不清,误将直线在x轴和y轴上的截距作距离使用而掉入“陷阱”。
事实上,直线与两坐标轴所围成的三角形面积为故所求直线方程应为:x + 2 y = 4,或(
11
ab,而不是ab。 22
2+1)x - 2(2-1)y – 4 = 0,或(2- 1)x - 2(2+1)y +4 = 0。
例题2 已知三角形的三个顶点为A(6,3),B(9,3),C(3,6),求A。 错解:∵ kAB = 0 ,k AC =
630(1)kABkAC
= -1,∴ tanA===1.又0<A<1800,∴ A=450。 361kACkAB10(1)
剖析:本题的“陷阱”是公式的选取,上述解法中把“到角”与“夹角”的概念混为一谈,错误地选用了夹角公式。
事实上,所求角应是直线AB到AC(注意:不是AC到AB)的角。∴ tanA=例题3 求过点A(-4,2)且与x轴的交点到(1,0)的距离是5的直线方程。 错解:设直线斜率为k,其方程为y – 2 = k(x + 4),则与x轴的交点为(-4-
kACkAB0
= - 1,A=135。
1kACkAB
2
,0), k
∴4
12
5,解得k = -。故所求直线的方程为x + 5y – 6 = 0 。
5k
剖析:题中仅考虑了斜率存在的情况,忽视了斜率不存在的情况,即经过A且垂直于x轴的直线,落入“陷阱”。其实x = - 4也符合题意。
例题4 求过点(1,1)且横、纵截距相等的直线方程。
xy
1,将(1,1)代入得a = 2,从而得所求直线方程为x + y – 2 = 0。 aa
xy
剖析:上述错解所设方程为1,其中不含横、纵截距为0的特殊情形,事实上,横、纵截距为0且过点
aa
错解:设所求方程为
(1,1)的直线y = x 也符合条件。
例题5 已知圆的方程为x2 + y2 + ax + 2y + a2 = 0 ,一定点为A(1,2),要使过A点作圆的切线有两条,求a的
取值范围。
43a2a2 2 错解:将圆的方程配方得: ( x + )+ ( y + 1 )= 。
24
43a2a
∵其圆心坐标为C(-,-1),半径r =。
24
当点A在圆外时,过点A可作圆的两条切线,则AC > r 。
a243a22
即(1)(21) >。即a2 + a + 9 > 0,解得a∈R。
24
2 2 2
剖析:本题的“陷阱”是方程x+ y+ ax + 2y + a = 0表示圆的充要条件,上述解法仅由条件得出AC > r ,即
a2 + a + 9 > 0,却忽视了a的另一制约条件4 – 3 a2 > 0。
事实上,由a2 + a + 9 > 0及4 – 3 a2 > 0可得a的取值范围是(
223,3)。 33
例题6 已知直线L:y = x + b与曲线C:y =x2有两个公共点,求实线b的取值范围。
yxb,
错解:由消去x得:2y2 - 2by + b2 – 1 = 0。 ( * )
yx2
∵ L与曲线C有两个公共点, ∴ = 4b– 8 ( b-1 ) > 0,解得-
2
2
2
2<b<2
剖析:上述解法忽视了方程y =x中y ≥ 0 ,- 1 ≤ x ≤ 1这一限制条件,得出了错误的结论。
事实上,曲线C和直线L有两个公共点等价于方程(*)有两个不等的非负实根。
4b2-8(b2-1) 0-2b
0 解得1≤ b ≤2。 y1y2-22
yyb10
122
例题7 等腰三角形顶点是A(4,2),底边的一个端点是B(3,5),求另一个端点C的轨迹方程。
2222
错解:设另一个端点的坐标为( x ,y ),AC=AB,(x4)(y2)=(43)(25)
∴ (x - 4)+ (y - 2) = 10即为C点的轨迹方程。这是以A(4,2)为圆心、以为半径的圆。
剖析:因为A、B、C三点为三角形三个顶点,所以A、B、C三点不共线,即B、C不能重合,且不能为圆A一直
径的两个端点,这正是解题后没有对轨迹进行检验,出现增解,造成的解题错误。
2 2
x324x3
事实上,C点的坐标须满足,且,
y5y522
故端点C的轨迹方程应为(x - 4)2 + ( y-2 )2 = 10 ( x3,y5;x5,y-1)。
它表示以(4,2)为圆心,以为半径的圆,除去(3,5)(5,-1)两点。
5x3y15
例题8 求z = 3 x + 5 y的最大值和最小值,使式中的x ,y满足约束条件: yx1
x5y3
错解:作出可行域如图1所示,过原点作直线L0:3 x + 5 y = 0 。
由于经过B点且与L0平行的直线与原点的距离最近,
x5y3
故z = 3 x + 5 y在B点取得最小值。解方程组,得B点坐标为(3,0),∴ z最小=33+50=9。
5x3y15
由于经过A点且与L0平行的直线与原点的距离最大,故z = 3x + 5y在A点取得最大值。 解方程组
yx13535
,得A点坐标为(,)。∴ z最大=3+5= 17 。
22225x3y15
剖析:上述解法中,受课本例题的影响,误认为在对过原点的直线L0的平行移动中,与原点距离最大的直线所经过的可行域上的点,即为目标函数Z取得最大值的点。反之,即为Z取得最小值的点,并把这一认识移到不同情况中加以应用,由此造成了解题失误。 事实上,过原点作直线L0:3x + 5y = 0,由于使z = 3x + 5y > 0的区域为直线L0的
右上方,而使z = 3x + 5y < 0的区域为L0的
左下方。由图知:z = 3x + 5y应在A点取得最大值,在C点取得最小值。
解方程组∴ z
最小
yx1
,得C(-2,-1)。
x5y3
=3(-2)+5(-1)= -11。
例题9 已知正方形ABCD 对角线AC所在直线方程为yx .抛物线f(x)x2bxc过B,D两点 (1)若正方形中心M为(2,2)时,求点N(b,c)的轨迹方程。 (2)求证方程f(x)x的两实根x1,x2满足|x1x2|2 解答:(1)设B(2s,2s),D(2s,2s),s0
2s(2S)2b(2S)c
因为 B,D在抛物线上 所以两式相减得 2
2S(2S)b(2S)c
2s8s2sb 则b5代入(1) 得2ss4s4105sc c8s8 故点N(b,c)的方程x5(y8)是一条射线。
2
2
ts(ts)2b(ts)c
(2)设B(ts,ts),D(ts,ts)s0 同上2
ts(ts)b(ts)c
(1)-(2)得t
(1)(2)
b12
(3)
(1)+(2)得s2(b1)tt2c0
2
(4)
b21(b1)2
c0 (3)代入(4)消去t得s24
22
得(b1)4c4 又f(x)x即x(b1)xc0的两根x1,x2满足 x1x21b x1x2c
|x1x2|(x1x2)4x1x2(b1)4c4 故|x1x2|2。 易错原因:审题不清,忽略所求轨迹方程的范围。 例题10 已知双曲线两焦点F1,F2,其中F1为y
222
1
(x1)21的焦点,两点A (-3,2) B (1,2)都在双曲线上,4
(1)求点F(2)求点F2的轨迹方程,并画出轨迹的草图;(3)若直线yxt与F2的轨迹方程有且1的坐标;
只有一个公共点,求实数 t的取值范围。 解答:(1)由y
1
(x1)21得:(x1)24(y1),故F1(1,0) 4
(2)设点F2(x,y),则又双曲线的定义得||AF1||AF2||||BF1||BF2||0
又|AF2||AF1||AF2|
|BF2|或|F2A||F2B||AF1||BF1|
点F2的轨迹是以A,B为焦点的椭圆
(x1)2(y2)2
1除去点 x10 除去点(1,0),(1,4)或
84(1,0),(1,4) 图略。
yxt
(3)联列:(x1)2(y2)消去y得
1
48
(x1)22(xt2)28 整理得:3x2(4t6)x2t28t10
当0时
得t3
从图可知:t(,3(3),
又因为轨迹除去点(1,0),(1,4) 所以当直线过点(1,0),(1,4)时也只有一个交点,即t1或
5
t(,3(3){1,5}
易错原因:(1)非标准方程求焦点坐标时计算易错;(2)求点F2的轨迹时易少一种情况;(3)对有且仅有一个交点误认为方程只有一解。
例题11 已知圆O1:x2y21,圆O2:x2y210x90都内切于动圆,试求动圆圆心的轨迹方程。 错解:圆O2:x2y210x90,即为(x5)2y216 所以圆O2的圆心为O2(5,0),半径r24, 而圆O1:x2y21的圆心为O1(0,0),半径r11, 设所求动圆圆心M的坐标为(x,y),半径为r
则r|O1M|1且r|O2M|4,所以|O1M||O2M|3 即
x2y2(x5)2y23
,
化简得16x80x9y640
22
5
(x)2
y21为所求动圆圆心的轨迹方程。 即
944
剖析:上述解法将|O1M||O2M|=3看成||O1M||O2M||3,误认为动圆圆心的轨迹为双曲线,这是双曲
线的概念不清所致。
事实上,|O1M||O2M|3表示动点M到定点O1及O2的距离差为一常数3。
5(x)2
y2 且|O1O2|53,点M的轨迹为双曲线右支,方程为1(x4)
944
例题12 点P与定点F(2,0)的距离和它到直线x=8的距离比是1:3,求动点P与定点P1(,3)距离的最值。
54
(x2)2y21|PF|1
错解:设动点P(x,y)到直线x=8的距离为d,则, 即
d3|x8|3
5
(x)2
522292y2 两边平方、整理得=1 (1) 由此式可得:(x)(1y)()
99494()242
因为|PP1|
52911377(x)2(y3)2(1y2)()2(y3)2 (y24)2
4948163
164
所以|PP1|max
剖析 由上述解题过程知,动点P(x,y)在一椭圆上,由椭圆性质知,椭圆上点的横纵坐标都是有限制的,上述错解在于忽视了性给予解决 即:当y
332y这一取值范围,由以上解题过程知,|P1P|的最值可由二次函数在区间上的单调22
33
2时,|PP1|max32 22
x2y22
3, 过点A(0,b)和B(a,0)的直线与原点的距例题13 已知双曲线221(a0,b0)的离心率e=3ab
离为
,直线y=kx+m(k0,m0)与该双曲线交于不同两点C、D,且C、D两点都在以A为圆心的同一圆2
上,求m 的取值范围。
2
24be1
3x2a22
y21 错解
由已知,有 解之得:a3,b1 所以双曲线方程为3
把直线 y=kx+m代入双曲线方程,并整理得:(13k)x6kmx3m30 所以m13k0(1)
2
2
222
设CD中点为P(x0,y0),则APCD,且易知:x0
3kmm
,y022
13k13k
所以kAP
m
121
13k 3k24m1 (2)
3kmk13k2
将(2)式代入(1)式得m24m0 解得m>4或m0 故所求m的范围是m(,0)(4,) 剖析 上述错解,在于在减元过程中,忽视了元素之间的制约关系,
4m1
代入(1) 式时,m受k的制约。 3
11
因为k20 所以m故所求m的范围应为m>4或m0
44
将k2
例题14 椭圆中心是坐标原点,长轴在x轴上,离心率e求这个椭圆的方程。
33
,已知点P(0,)到椭圆上的点最远距离是7,
22
x2y2
错解 设所求椭圆方程为221(ab0)
ab
b
因为
a
a2c2x2y212
e所以a=2b 于是椭圆方程为221 2
2,4bba
32
设椭圆上点M(x,y)到点P(0,) 的距离为d,
y293212222
则:dx(y)4b(12)y3y3(y)4b3
224b
2
2
x2122
y21 所以当y时,有dmax4b37,b1 所以所求椭圆方程为
24x2y2
剖析 由椭圆方程221(ab0)得byb
ab
2
由(1)式知d是y的二次函数,其对称轴为y
1 2
上述错解在于没有就对称轴在区间[b,b]内或外进行分类, 其正解应对f(y)=3(y
12
)4b23的最值情况进行讨论: 2
x211122
y21 (1)当b,即b时 dmaxf()4b3=7b1,方程为
2224
(2)当
11311
b, 即b时, d2maxf(b)7b7,与b矛盾。 22222
x2
综上所述,所求椭圆方程为y21
4
y2
例题15 已知双曲线x1,问过点A(1,1)能否作直线l,使l与双曲线交于P、Q两点,并且A为线段
2
2
PQ的中点?若存在,求出直线l的方程,若不存在,说明理由。 错解 设符合题意的直线l存在,并设P(x1,x2)、Q(x2,y2)
2y12
1(1)x1
2 则
2
x2y21(2)22
(1)(2)得(x1x2)(x1x2)
1
(y1y2)(y1y2)(3) 2
因为A(1,1)为线段PQ的中点,所以 将(4)、(5)代入(3)得x1x2 若x1x2,则直线l的斜率k
x1x22(4)
y1y22(5)
1
(y1y2) 2
y1y2
2
x1x2
所以符合题设条件的直线l存在。其方程为2xy10
剖析 在(3)式成立的前提下,由(4)、(5)两式可推出(6)式,但由(6)式不能推出(4)(5)两式,故应对所求直线进行检验,上述错解没有做到这一点,故是错误的。
y2x122 应在上述解题的基础上,再由 得2x4x30 根据80,说明所求直线不存在。 y2
1x2(x1)2y2
1,例题16 已知椭圆C:F为它的右焦点,直线l过原点交椭圆C于A、B两点。求|FA||FB|43
是否存在最大值或最小值?若不存在,说明理由。 错解 设A、B两点坐标分别为(xA,yA)、(xB,yB)
c1a2
4 因为a4,b3 所以cab1,e,,a2c
2
2
22
又椭圆中心为(1,0),右准线方程为x=5, 所以
11|FA|1
即|FA|(5xA)同理|FB|(5xB)
225xA2,
所以|FA||FB|
1
[255(xAxB)xAxB](1) 4
设直线l的方程为y=kx,代入椭圆方程得(34k2)x26x90
69139
代入(1)式得,xx(25) |FA||FB|AB
434k234k234k2
25
所以3|FA||FB|,所以|FA|FB|有最小值3,无最大值。
4
剖析 上述错解过程忽视了过原点斜率不存在的直线,当l的斜率不存在时,
5525
有|FA||FB| 所以|FA|FB有最小值为 3,最大值为25/4
所以xAxB224