2009年高考专题点拨数学直线、圆、圆锥曲线
题型一、动点轨迹方程问题
例1.如图,M(-2,0)和N(2,0)是平面上的两点,动点P满足: ![]()
![]()
(Ⅰ)求点P的轨迹方程;
(Ⅱ)设d为点P到直线l:
的距离,若
,求
的值。
解:(I)由双曲线的定义,点P的轨迹是以M、N为焦点,实轴长
,所以双曲线的方程为x2-
=1.
(II)由(I)及(21)图,易知|PN|
1,因|PM|=2|PN|2, ①
知|PM|>|PN|,故P为双曲线右支上的点,所以|PM|=|PN|+2. ②
将②代入①,得2||PN|2-|PN|-2=0,解得|PN|=
,所以|PN|=
.
因为双曲线的离心率e=
=2,直线l:x=
是双曲线的右准线,故
=e=2,
所以d=
|PN|,因此![]()
变式:
在平面直角坐标系
中,点P到两点
,
的距离之和等于4,设点P的轨迹为
.
(Ⅰ)写出C的方程;
(Ⅱ)设直线
与C交于A,B两点.k为何值时![]()
![]()
?此时
的值是多少?
解:(Ⅰ)设P(x,y),由椭圆定义可知,点P的轨迹C是以
为焦点,长半轴为2的椭圆.它的短半轴
,故曲线C的方程为
.
(Ⅱ)设
,其坐标满足![]()
消去y并整理得
,故
.
,即
.而
,
于是
.
所以
时,
,故
.
当
时,
,
.
,
而![]()
,所以
.
题型二、线性规划问题
例2.①若
为不等式组
表示的平面区域,则当
从-2连续变化到1时,动直线
扫过
中的那部分区域的面积为 ( C )
A.
B.
D.5
②在平面直角坐标系中,点
的坐标分别为
.如果
是
围成的区域(含边界)上的点,那么当
取到最大值时,点
的坐标是 _____ ![]()
变式:
1.若实数x、y满足
则
的取值范围是( D )
A.(0,2) B.(0,2) C.(2,+∞) D.[2,+∞)
2.若
,且当
时,恒有
,则以
,b为坐标点
所形成的平面区域的面积等于 ( C )
(A)
(B)
(C)1
(D)![]()
题型三、圆锥曲线定义的应用
例3. 已知
为椭圆
的两个焦点,过
的直线交椭圆于A、B两点,若
,则
= 8
例4. 已知抛物线
:
,直线
交
于
两点,
是线段
的中点,过
作
轴的垂线交
于点
.
(Ⅰ)证明:抛物线
在点
处的切线与
平行;
(Ⅱ)是否存在实数
使
,若存在,求
的值;若不存在,说明理由.
解:(Ⅰ)如图,设
,
,把
代入
得
,
由韦达定理得
,
,
![]()
,![]()
点的坐标为
.
设抛物线在点
处的切线
的方程为
,
将
代入上式得
,
直线
与抛物线
相切,
,
.即
.
(Ⅱ)假设存在实数
,使
,则
,又
是
的中点,
.
由(Ⅰ)知![]()
.
![]()
轴,
.
又![]()
.
,解得
.即存在
,使
.
变式:
已知双曲线
的两个焦点为
的曲线C上.
(Ⅰ)求双曲线C的方程;
(Ⅱ)记O为坐标原点,过点Q (0,2)的直线l与双曲线C相交于不同的两点E、F,若△OEF的面积为
求直线l的方程
解:(Ⅰ)依题意,由a2+b2=4,得双曲线方程为
(0<a2<4),
将点(3,
)代入上式,得
.解得a2=18(舍去)或a2=2,故所求双曲线方程为![]()
(Ⅱ)依题意,可设直线l的方程为y=kx+2,代入双曲线C的方程并整理,得(1-k2)x2-4kx-6=0.
∵直线I与双曲线C相交于不同的两点E、F,
∴
∴k∈(-
)∪(1,
).
设E(x1,y1),F(x2,y2),则由①式得x1+x2=
于是
|EF|=![]()
=
,而原点O到直线l的距离d=
,
∴SΔOEF=![]()
若SΔOEF=
,即
解得k=±
,满足②.
故满足条件的直线l有两条,其方程分别为y=
和![]()
题型四、圆锥曲线性质问题
例5.①已知双曲线
的左右焦点分别为
,
为
的右支上一点,且
,则
的面积等于( C )
(A)
(B)
(C)
(D)![]()
②已知
、
是椭圆的两个焦点,满足
的点
总在椭圆内部,则椭圆离心率的取值范围是( C )
A.
B.
C.
D.![]()
变式:
1.设
是等腰三角形,
,则以
为焦点且过点
的双曲线的离心率为( B )
A.
B.
C.
D.![]()
2.已知
是抛物线
的焦点,
是
上的两个点,线段AB的中点为
,则
的面积等于 2
题型五、直线与圆锥曲线位置关系问题
例6.已知抛物线
和三个点![]()
,过点
的一条直线交抛物线于
、
两点,
的延长线分别交曲线
于
.
(1)证明
三点共线;
(2)如果
、
、
、
四点共线,问:是否存在
,使以线段
为直径的圆与抛物线有异于
、
的交点?如果存在,求出
的取值范围,并求出该交点到直线
的距离;若不存在,请说明理由.
解:(1)设
,![]()
则直线
的方程:
,即![]()
因
在
上,所以
① 又直线
方程:![]()
由
得:
,所以![]()
同理,
,所以直线
的方程:![]()
令
得![]()
将①代入上式得
,即
点在直线
上,所以
三点共线
(2)由已知
共线,所以
以
为直径的圆的方程:
,由
得![]()
所以
(舍去),
。要使圆与抛物线有异于
的交点,则
,所以存在
,使以
为直径的圆与抛物线有异于
的交点
,则
,所以交点
到
的距离为
例7.已知中心在原点的双曲线
的一个焦点是
,一条渐近线的方程是
.
(Ⅰ)求双曲线
的方程;
(Ⅱ)若以
为斜率的直线
与双曲线
相交于两个不同的点
,且线段
的垂直平分线与两坐标轴围成的三角形的面积为
,求
的取值范围.
解:(Ⅰ)设双曲线
的方程为
,由题设得
解得
所以双曲线
的方程为
.
(Ⅱ)设直线
的方程为
,点
,
的坐标满足方程组
![]()
将①式代入②式,得
,整理得
.
此方程有两个不等实根,于是
,且
.整理得
. ③
由根与系数的关系可知线段
的中点坐标
满足
,
.
从而线段
的垂直平分线的方程为
.
此直线与
轴,
轴的交点坐标分别为
,
.由题设可得
.整理得
,
.
将上式代入③式得
,
整理得
,
.解得
或
.
所以
的取值范围是
.
变式:
设椭圆中心在坐标原点,
是它的两个顶点,直线
与AB相交于点D,与椭圆相交于E、F两点.
(Ⅰ)若
,求
的值;(Ⅱ)求四边形
面积的最大值.
解:(Ⅰ)依题设得椭圆的方程为
,
直线
的方程分别为
,
.
如图,设
,其中
,
且
满足方程
,故
.①
由
知
,得
;
由
在
上知
,得
.
,
化简得
,解得
或
.
(Ⅱ)根据点到直线的距离公式和①式知,点
到
的距离分别为
,
.
又
,所以四边形
的面积为
![]()
![]()
![]()
![]()
,
当
,即当
时,上式取等号.所以
的最大值为
.
反馈练习:
1.已知变量
满足约束条件
则
的最大值为( B )
A.
B.
C.
D.![]()
2.若圆
的半径为1,圆心在第一象限,且与直线
和
轴相切,则该圆的标准方程是( B )
A.
B.![]()
C.
D.![]()
3.双曲线
(a>0,b>0)的两个焦点为F1、F2,若P为其上一点,且|PF1|=2|PE2|,则双曲线离心率的取值范围为( B )
A.(1,3) B.(1,3) C.(3,+∞) D. [3,+∞)
4.设椭圆
的右焦点与抛物线
的焦点相同,离心率为
,则此椭圆的方程为(
B )
A.
B.
C.
D.![]()
5.双曲线
的右支上存在一点,它到右焦点及左准线的距离相等,则双曲线离心率的取值范围是( C )
A.
B.
C.
D.![]()
6.若双曲线
的左焦点在抛物线y2=2px的准线上,则p的值为( C
)
(A)2 (B)3 (C)4 (D)4![]()
7.已知直线
与圆
,则
上各点到
的距离的最小值为___![]()
8.在平面直角坐标系中,椭圆
的焦距为2,以O为圆心,
为半径的圆,过点
作圆的两切线互相垂直,则离心率
= ![]()
9.过椭圆
的右焦点作一条斜率为2的直线与椭圆交于
两点,
为坐标原点,则
的面积为
![]()
10.已知圆
.以圆
与坐标轴的交点分别作为双曲线的一个焦点和顶点,则适合上述条件的双曲线的标准方程为
![]()
11.已知
的顶点
在椭圆
上,
在直线
上,且
.
(Ⅰ)当
边通过坐标原点
时,求
的长及
的面积;
(Ⅱ)当
,且斜边
的长最大时,求
所在直线的方程.
解:(Ⅰ)因为
,且
边通过点
,所以
所在直线的方程为
.
设
两点坐标分别为
.由
得
.
所以
.又因为
边上的高
等于原点到直线
的距离.
所以
,
.
(Ⅱ)设
所在直线的方程为
,由
得
.
因为
在椭圆上,所以
.设
两点坐标分别为
,
则
,
,所以
.
又因为
的长等于点
到直线
的距离,即
.
所以
.
所以当
时,
边最长,(这时
)此时
所在直线的方程为
.
12.双曲线的中心为原点
,焦点在
轴上,两条渐近线分别为
,经过右焦点
垂直于
的直线分别交
于
两点.已知
成等差数列,且
与
同向.
(Ⅰ)求双曲线的离心率;(Ⅱ)设
被双曲线所截得的线段的长为4,求双曲线的方程.
解:(1)设
,
,![]()
由勾股定理可得:![]()
得:
,
,![]()
由倍角公式![]()
,解得
,则离心率
.
(2)过
直线方程为
与双曲线方程
联立
将
,
代入,化简有![]()
![]()
将数值代入,有
解得
,得双曲线方程为![]()
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