2.曲线的形状未知-----求轨迹方程

典型例题

已知直角坐标平面上点Q(2,0)和圆C:x2+y2=1, 动点M到圆C的切线长与|MQ|的比等于常数(>0),求动点M的轨迹方程,并说明它是什么曲线。

分析:如图,设MN切圆C于点N,则动点M组成的集合是:P={M||MN|=|MQ|},由平面几何知识可知:|MN|2=|MO|2-|ON|2=|MO|2-1,将M点坐标代入,可得:(2-1)(x2+y2)-42x+(1+42)=0.

=1时它表示一条直线;当≠1时,它表示圆。这种方法叫做直接法。

变式练习:

过抛物线y=4x的焦点F作斜率为k的弦AB,且≤8,此外,直线AB和椭圆3x+2y=2交于不同的两点。

(1)求直线AB的斜率k的取值范围

(2)设直线AB与椭圆相交于C、D两点,求CD中点M的轨迹方程

(6) 存在两点关于直线对称问题

   在曲线上两点关于某直线对称问题,可以按如下方式分三步解决:求两点所在的直线,求这两直线的交点,使这交点在圆锥曲线形内。(当然也可以利用韦达定理并结合判别式来解决)

典型例题   已知椭圆C的方程,试确定m的取值范围,使得对于直线,椭圆C上有不同两点关于直线对称。

   分析:椭圆上两点,代入方程,相减得

   又,代入得

   又由解得交点

   交点在椭圆内,则有,得

变式练习:

为了使抛物线上存在两点关于直线对称,求m的取值范围。

(7)两线段垂直问题

   圆锥曲线两焦半径互相垂直问题,常用来处理或用向量的坐标运算来处理。

典型例题   已知直线的斜率为,且过点,抛物线,直线与抛物线C有两个不同的交点(如图)。

   (1)求的取值范围;

(2)直线的倾斜角为何值时,A、B与抛物线C的焦点连线互相垂直。

分析:(1)直线代入抛物线方程得

   由,得

   (2)由上面方程得

  ,焦点为

,得

变式练习:

经过坐标原点的直线与椭圆相交于A、B两点,若以AB为直径的圆恰好通过椭圆左焦点F,求直线的倾斜角。

B:解题的技巧方面

   在教学中,学生普遍觉得解析几何问题的计算量较大。事实上,如果我们能够充分利用几何图形、韦达定理、曲线系方程,以及运用“设而不求”的策略,往往能够减少计算量。下面举例说明:

(1)充分利用几何图形

  解析几何的研究对象就是几何图形及其性质,所以在处理解析几何问题时,除了运用代数方程外,充分挖掘几何条件,并结合平面几何知识,这往往能减少计算量。

  典型例题  设直线与圆相交于P、Q两点,O为坐标原点,若,求的值。

   解: 过原点,并且

   是圆的直径,圆心的坐标为

   又在直线上,

   即为所求。

   评注:此题若不充分利用一系列几何条件:该圆过原点并且,PQ是圆的直径,圆心在直线上,而是设再由和韦达定理求,将会增大运算量。

变式练习:

已知点P(5,0)和圆O:,过P作直线与圆O交于A、B两点,求弦AB中点M的轨迹方程。

   评注:此题若不能挖掘利用几何条件,点M是在以OP为直径的圆周上,而利用参数方程等方法,计算量将很大,并且比较麻烦。

A:常规题型方面

(1)中点弦问题

     具有斜率的弦中点问题,常用设而不求法(点差法):设曲线上两点为,代入方程,然后两方程相减,再应用中点关系及斜率公式,消去四个参数。

   典型例题  给定双曲线。过A(2,1)的直线与双曲线交于两点  及,求线段的中点P的轨迹方程。

   分析:设代入方程得

   两式相减得

  

   又设中点P(x,y),将代入,当时得

  

   又

   代入得

当弦斜率不存在时,其中点P(2,0)的坐标也满足上述方程。

因此所求轨迹方程是

   说明:本题要注意思维的严密性,必须单独考虑斜率不存在时的情况。

变式练习:

给定双曲线2x2 - y2 = 2 ,过点B(1,1)能否作直线L,使L与所给双曲线交于两点Q1、Q2 两点,且点B是线段Q1Q2的中点?如果直线L存在,求出它的方程;如果不存在,说明理由.

(2)焦点三角形问题

   椭圆或双曲线上一点P,与两个焦点构成的三角形问题,常用正、余弦定理搭桥。

  典型例题  设P(x,y)为椭圆上任一点,为焦点,

   (1)求证离心率

   (2)求的最值。

   分析:(1)设,由正弦定理得

   得 

    

  (2)

   当时,最小值是

   当时,最大值是

变式练习:

分别是双曲线(a>0,b>0)的左、右两个焦点,P是双曲线上的一点,若∠P=θ,求证:S=bcot

(3)直线与圆锥曲线位置关系问题

  直线与圆锥曲线的位置关系的基本方法是解方程组,进而转化为一元二次方程后利用判别式,应特别注意数形结合的办法

典型例题 

   (1)求证:直线与抛物线总有两个不同交点

   (2)设直线与抛物线的交点为A、B,且OA⊥OB,求p关于t的函数f(t)的表达式。

(1)证明:抛物线的准线为

   由直线x+y=t与x轴的交点(t,0)在准线右边,得

  

  

   故直线与抛物线总有两个交点。

   (2)解:设点A(x1,y1),点B(x2,y2)

  

  

  

  

  

  

    

变式练习:

直线y=ax+1与双曲线3x2-y2=1交于两点A、B两点

(1)若A、B都位于双曲线的左支上,求a的取值范围

(2)当a为何值时,以AB为直径的圆经过坐标原点?

(4)圆锥曲线的有关最值(范围)问题

圆锥曲线中的有关最值(范围)问题,常用代数法和几何法解决。

   <1>若命题的条件和结论具有明显的几何意义,一般可用图形性质来解决。

   <2>若命题的条件和结论体现明确的函数关系式,则可建立目标函数(通常利用二次函数,三角函数,均值不等式)求最值。

典型例题

已知抛物线y2=2px(p>0),过M(a,0)且斜率为1的直线L与抛物线交于不同的两点A、B,|AB|≤2p

(1)求a的取值范围; (2)若线段AB的垂直平分线交x轴于点N,求△NAB面积的最大值。

分析:这是一道直线与圆锥曲线位置关系的问题,对于(1),可以设法得到关于a的不等式,通过解不等式求出a的范围,即:“求范围,找不等式”。或者将a表示为另一个变量的函数,利用求函数的值域求出a的范围;对于(2)首先要把△NAB的面积表示为一个变量的函数,然后再求它的最大值,即:“最值问题,函数思想”。

解:(1)直线L的方程为:y=x-a,将y=x-a 代入抛物线方程y2=2px,得:设直线L与抛物线两交点的坐标分别为A(x1,y1),B(x2,y2),则,又y1=x1-a,y2=x2-a,

   

 解得:

(2)设AB的垂直平分线交AB与点Q,令其坐标为(x3,y3),则由中点坐标公式得:

,   

所以|QM|2=(a+p-a)2+(p-0)2=2p2.又△MNQ为等腰直角三角形,所以|QM|=|QN|=,所以S△NAB=,即△NAB面积的最大值为2

变式练习:

双曲线(a>0,b>0)的两条准线间的距离为3,右焦点到直线x+y-1=0的距离为

(1)求双曲线的方程

(2)设直线y=kx+m(k且m)与双曲线交于两个不同的点C、D,若A(0,-1)且=,求实数m的取值范围

(5)求曲线的方程问题

1.曲线的形状已知--------这类问题一般可用待定系数法解决。

典型例题

已知直线L过原点,抛物线C 的顶点在原点,焦点在x轴正半轴上。若点A(-1,0)和点B(0,8)关于L的对称点都在C上,求直线L和抛物线C的方程。

分析:曲线的形状已知,可以用待定系数法。

设出它们的方程,L:y=kx(k≠0),C:y2=2px(p>0)

设A、B关于L的对称点分别为A/、B/,则利用对称性可求得它们的坐标分别为:

A/(),B()。因为A、B均在抛物线上,代入,消去p,得:k2-k-1=0.解得:k=,p=.

所以直线L的方程为:y=x,抛物线C的方程为y2=x.

变式练习:

在面积为1的△PMN中,tanM=,tanN=-2,建立适当的坐标系,求出以M、N为焦点且过点P的椭圆方程。

 0  359917  359925  359931  359935  359941  359943  359947  359953  359955  359961  359967  359971  359973  359977  359983  359985  359991  359995  359997  360001  360003  360007  360009  360011  360012  360013  360015  360016  360017  360019  360021  360025  360027  360031  360033  360037  360043  360045  360051  360055  360057  360061  360067  360073  360075  360081  360085  360087  360093  360097  360103  360111  447090 

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