高中數(shù)列教案
發(fā)表時(shí)間:2020-09-27高中數(shù)學(xué)選修1-12.1圓錐曲線學(xué)案(蘇教版)。
一名優(yōu)秀負(fù)責(zé)的教師就要對(duì)每一位學(xué)生盡職盡責(zé),作為高中教師就要精心準(zhǔn)備好合適的教案。教案可以讓學(xué)生更容易聽懂所講的內(nèi)容,幫助高中教師緩解教學(xué)的壓力,提高教學(xué)質(zhì)量。那么怎么才能寫出優(yōu)秀的高中教案呢?下面是小編幫大家編輯的《高中數(shù)學(xué)選修1-12.1圓錐曲線學(xué)案(蘇教版)》,僅供您在工作和學(xué)習(xí)中參考。
年級(jí)高二學(xué)科數(shù)學(xué)選修1-1/2-1
總課題2.1圓錐曲線總課時(shí)第課時(shí)
分課題2.1圓錐曲線分課時(shí)第1課時(shí)
主備人梁靚審核人朱兵上課時(shí)間
預(yù)習(xí)導(dǎo)讀(文)閱讀選修1-1第25--27頁(yè),然后做教學(xué)案,完成前三項(xiàng)。
(理)閱讀選修2-1第27--29頁(yè),然后做教學(xué)案,完成前三項(xiàng)。
學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解圓錐曲線的由來,理解橢圓、雙曲線和拋物線的定義;
2.充分挖掘圓錐曲線的幾何特征,注意平面幾何知識(shí)的應(yīng)用.
一、預(yù)習(xí)檢查
1.用平行于圓錐面的軸的平面去截圓錐面,截得的圖形是————
2.已知是以為焦點(diǎn),直線為準(zhǔn)線的拋物線上一點(diǎn),若點(diǎn)到直線的距離為,則
3.已知點(diǎn),動(dòng)點(diǎn)滿足,則點(diǎn)的軌跡是
4.已知點(diǎn),動(dòng)點(diǎn)滿足為常數(shù)),若點(diǎn)的軌跡是以為焦點(diǎn)的雙曲線,則常數(shù)的取值范圍為
二、問題探究
探究1:用平面截圓錐面,能得到哪些曲線?
探究2:用什么樣的平面去截圓錐面,能得到橢圓?如何用“dandelin雙球構(gòu)造圖”(課本P25圖2-1-2)來理解橢圓的幾何特征.
探究3:橢圓、雙曲線和拋物線的定義有何共同點(diǎn)?有何不同點(diǎn)?
例1.已知圓的半徑為,圓內(nèi)有一定點(diǎn),為圓周上動(dòng)點(diǎn),線段
的垂直平分線交于點(diǎn).求證:點(diǎn)的軌跡是橢圓.
例2.已知點(diǎn)動(dòng)點(diǎn)滿足為常數(shù))
(1)若,求動(dòng)點(diǎn)的軌跡;
(2)若,求動(dòng)點(diǎn)的軌跡;
(3)若,求動(dòng)點(diǎn)的軌跡.
例3.(理)已知點(diǎn)和直線分別是拋物線的焦點(diǎn)和準(zhǔn)線,過點(diǎn)的直線和拋物線交于兩點(diǎn),若,求的中點(diǎn)到直線的距離.
三、思維訓(xùn)練
1.已知是以為焦點(diǎn)的橢圓上的一動(dòng)點(diǎn),直線交橢圓于點(diǎn),以下命題正確的是
①的面積為定值;②的周長(zhǎng)為定值;
③直線平分的面積;④直線平分的周長(zhǎng).
2.已知點(diǎn),動(dòng)點(diǎn)滿足,則動(dòng)點(diǎn)的軌跡是
3.動(dòng)點(diǎn)到定點(diǎn)的距離比它到軸的距離多1,則動(dòng)點(diǎn)的軌跡是
4.(理)已知是以為焦點(diǎn)的橢圓上的一點(diǎn),以為相鄰兩條邊作平行四邊形,證明:點(diǎn)也在這個(gè)橢圓上
四、課后鞏固
1.平行于圓錐面的一條母線的平面截圓錐面,截得的圖形是
2.動(dòng)圓過點(diǎn)且與直線相切,則動(dòng)圓圓心的軌跡是
3.已知點(diǎn),直線的方程為,拋物線以點(diǎn)為焦點(diǎn),以為準(zhǔn)線,直線過點(diǎn),交拋物線于兩點(diǎn),若,求的長(zhǎng).
4.設(shè)是雙曲線的兩個(gè)焦點(diǎn),過的直線與雙曲線的一支交于兩點(diǎn).
若的周長(zhǎng)為,求的值.
5.已知點(diǎn),直線,是拋物線上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),,垂足為.(1)求證:;
(2)設(shè)直線與拋物線的另一個(gè)交點(diǎn)為點(diǎn),直線與軸交于點(diǎn),連接,求證:.
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一位優(yōu)秀的教師不打無準(zhǔn)備之仗,會(huì)提前做好準(zhǔn)備,作為高中教師就需要提前準(zhǔn)備好適合自己的教案。教案可以讓學(xué)生能夠在教學(xué)期間跟著互動(dòng)起來,幫助高中教師有計(jì)劃有步驟有質(zhì)量的完成教學(xué)任務(wù)。我們要如何寫好一份值得稱贊的高中教案呢?下面是小編精心為您整理的“蘇教版高中數(shù)學(xué)選修1-12.7圓錐曲線復(fù)習(xí)(2)”,歡迎您參考,希望對(duì)您有所助益!
年級(jí)高二學(xué)科數(shù)學(xué)選修1-1/2-1
總課題圓錐曲線總課時(shí)第課時(shí)
分課題圓錐曲線復(fù)習(xí)(2)分課時(shí)第2課時(shí)
主備人梁靚審核人朱兵上課時(shí)間
一、預(yù)習(xí)檢查
1.若拋物線的焦點(diǎn)與橢圓的右焦點(diǎn)重合,則的值為____________
2.橢圓的焦點(diǎn)為F1、F2,點(diǎn)P為其上的動(dòng)點(diǎn),當(dāng)為鈍角時(shí),則P點(diǎn)橫坐標(biāo)的范圍為____________
3.已知雙曲線的右焦點(diǎn)為F,若過點(diǎn)F且傾斜角為的直線與雙曲線的右支有且只有一個(gè)交點(diǎn),則此雙曲線離心率的取值范圍是____________
4.若拋物線y2=2px(p0)上橫坐標(biāo)為-6的點(diǎn)到焦點(diǎn)的距離是10,則焦點(diǎn)到準(zhǔn)線的距離是____________
5.已知?jiǎng)訄AM與y軸相切,且與定圓C:相內(nèi)切,則動(dòng)圓圓心M的軌跡方程為
6.方程表示的曲線是____________
二、問題探究
例1.(1)已知橢圓C的焦點(diǎn)F1(-,0)和F2(,0),長(zhǎng)軸長(zhǎng)6,設(shè)直線交橢圓C于A、B兩點(diǎn),求線段AB的中點(diǎn)坐標(biāo)。
(2)已知雙曲線與橢圓共焦點(diǎn),它們的離心率之和為,求雙曲線方程.
例2.已知圓A:與軸負(fù)半軸交于B點(diǎn),過B的弦BE與軸正半軸交于D點(diǎn),且2BD=DE,曲線C是以A,B為焦點(diǎn)且過D點(diǎn)的橢圓。
(1)求橢圓的方程;
(2)點(diǎn)P在橢圓C上運(yùn)動(dòng),點(diǎn)Q在圓A上運(yùn)動(dòng),求PQ+PD的最大值。
例3.已知拋物線、橢圓和雙曲線都經(jīng)過點(diǎn),它們?cè)谳S上有共同焦點(diǎn),橢圓和雙曲線的對(duì)稱軸是坐標(biāo)軸,拋物線的頂點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)。
(1)求這三條曲線的方程;
(2)已知?jiǎng)又本€過點(diǎn),交拋物線于兩點(diǎn),是否存在垂直于軸的直線被以為直徑的圓截得的弦長(zhǎng)為定值?若存在,求出的方程;若不存在,說明理由。
例4.在平面直角坐標(biāo)系中,過定點(diǎn)作直線與拋物線()相交于兩點(diǎn).
(I)若點(diǎn)是點(diǎn)關(guān)于坐標(biāo)原點(diǎn)的對(duì)稱點(diǎn),求面積的最小值;
(II)是否存在垂直于軸的直線,使得被以為直徑的圓截得的弦長(zhǎng)恒為定值?若存在,求出的方程;若不存在,說明理由.
三、思維訓(xùn)練
1.給出下列結(jié)論,其中正確的是___________
(1)漸近線方程為的雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程一定是
(2)拋物線的準(zhǔn)線方程是
(3)等軸雙曲線的離心率是
(4)橢圓的焦點(diǎn)坐標(biāo)是
2.已知,B是圓F:(F為圓心)上一動(dòng)點(diǎn),線段AB的垂直平分線交BF于P,則動(dòng)點(diǎn)P的軌跡方程為。
3.已知F1、F2是橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn),橢圓上存在一點(diǎn)P,使得,則該橢圓的離心率的取值范圍是
4.已知拋物線型拱橋的頂點(diǎn)距水面2米,測(cè)量水面寬度為8米.當(dāng)水面上升1米后,水面寬度為米
5.橢圓長(zhǎng)軸上的一個(gè)頂點(diǎn)為,以為直角頂點(diǎn)作一個(gè)內(nèi)接于橢圓的等腰直角三角形,該三角形的面積是____________
四、課后鞏固
1.已知雙曲線的右焦點(diǎn)為F,若過點(diǎn)F且傾斜角為的直線與雙曲線的右支有且只有一個(gè)交點(diǎn),則此雙曲線離心率的取值范圍是.
2.已知中心在原點(diǎn)對(duì)稱軸為坐標(biāo)軸的橢圓經(jīng)過點(diǎn),則該橢圓的半長(zhǎng)軸長(zhǎng)的取值范圍是____.
3.(文)若方程有三個(gè)不同的根,則實(shí)數(shù)的取值范圍為___________.
(理)如圖所示,已知P(4,0)是圓x2+y2=36內(nèi)的一點(diǎn),
A、B是圓上兩動(dòng)點(diǎn),且滿足∠APB=90°,則矩形APBQ
的頂點(diǎn)Q的軌跡方程為___________.
4.如圖,設(shè)橢圓的右頂點(diǎn)與上頂點(diǎn)分別為A、B,以A為圓心,OA為半徑的圓與以B為圓心,OB為半徑的圓相交于點(diǎn)O、P.
⑴若點(diǎn)P在直線上,求橢圓的離心率;
⑵在⑴的條件下,設(shè)M是橢圓上的一動(dòng)點(diǎn),且點(diǎn)N(0,1)到橢圓上點(diǎn)的最近距離為3,求橢圓的方程.
5.已知橢圓C經(jīng)過點(diǎn)A,兩個(gè)焦點(diǎn)為.
(1)求橢圓C的方程;
(2)E、F是橢圓C上的兩個(gè)動(dòng)點(diǎn),如果直線AE的斜率與AF的斜率互為相反數(shù),證明直線EF的斜率為定值.并求出這個(gè)定值.
6.已知橢圓C:=1(a>b>0)的離心率為,短軸一個(gè)端點(diǎn)到右焦點(diǎn)的距離為.(Ⅰ)求橢圓C的方程;(Ⅱ)設(shè)直線l與橢圓C交于A、B兩點(diǎn),坐標(biāo)原點(diǎn)O到直線l的距離為,求△AOB面積的最大值
蘇教版高中數(shù)學(xué)選修1-12.5圓錐曲線的統(tǒng)一定義
作為杰出的教學(xué)工作者,能夠保證教課的順利開展,教師要準(zhǔn)備好教案,這是老師職責(zé)的一部分。教案可以讓學(xué)生們能夠更好的找到學(xué)習(xí)的樂趣,讓教師能夠快速的解決各種教學(xué)問題。教案的內(nèi)容具體要怎樣寫呢?下面是小編精心為您整理的“蘇教版高中數(shù)學(xué)選修1-12.5圓錐曲線的統(tǒng)一定義”,希望能為您提供更多的參考。
年級(jí)高二學(xué)科數(shù)學(xué)選修1-1/2-1
總課題2.5圓錐曲線的統(tǒng)一定義總課時(shí)第66課時(shí)
分課題2.5圓錐曲線的統(tǒng)一定義分課時(shí)第1課時(shí)
主備人梁靚審核人朱兵上課時(shí)間
預(yù)習(xí)導(dǎo)讀(文)閱讀選修1-1第52--54頁(yè),然后做教學(xué)案,完成前三項(xiàng)。
(理)閱讀選修2-1第55--57頁(yè),然后做教學(xué)案,完成前三項(xiàng)。
學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解圓錐曲線的統(tǒng)一定義;
2.掌握根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方程求圓錐曲線的焦點(diǎn)坐標(biāo)和準(zhǔn)線方程的方法;
3.通過學(xué)習(xí)圓錐曲線的方程的推導(dǎo)過程,培養(yǎng)學(xué)生觀察、動(dòng)手和總結(jié)的能力.
一、預(yù)習(xí)檢查
(1)完成下表:
標(biāo)準(zhǔn)方程圖形焦點(diǎn)坐標(biāo)準(zhǔn)線方程
二、問題探究
探究1:平面內(nèi)到一個(gè)定點(diǎn)的距離和到一個(gè)定直線(不在上)的距離的比等于1的動(dòng)點(diǎn)的軌跡是拋物線.當(dāng)這個(gè)比值是一個(gè)不等于1的常數(shù)時(shí),定點(diǎn)的軌跡又是什么曲線呢?
探究2:在推導(dǎo)橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程時(shí),我們?cè)玫竭@樣一個(gè)方程,
將其變形為,你能解釋這個(gè)方程的幾何意義嗎?
在推導(dǎo)雙曲線標(biāo)準(zhǔn)方程時(shí),我們也得到一個(gè)類似的方程,你能寫出來并解釋其幾何意義嗎?
探究3:根據(jù)問題1與問題2,你能得出什么結(jié)論呢?
例1.已知點(diǎn)到定點(diǎn)的距離與它到定直線的距離的比是常數(shù),求點(diǎn)的軌跡.
探究4:例1中若括號(hào)中條件變?yōu)椋c(diǎn)的軌跡是何種曲線?
探究5:焦點(diǎn)在軸上的橢圓與雙曲線其準(zhǔn)線方程是什么?
例2.已知雙曲線上一點(diǎn)到左焦點(diǎn)的距離是,求點(diǎn)到右準(zhǔn)線的距離。
三、思維訓(xùn)練
1.試寫出下列曲線的焦點(diǎn)坐標(biāo)與準(zhǔn)線方程:
(1);(2)(2);(3).
2.若動(dòng)圓的圓心在拋物線上,且圓與直線相切,則此動(dòng)圓恒過定
點(diǎn).
3.已知點(diǎn)在橢圓內(nèi)點(diǎn)的坐標(biāo)為,在橢圓上求一點(diǎn),使最?。?br>
四、課后鞏固
1.橢圓的離心率為.
2.若橢圓的焦點(diǎn)在軸上,離心率,則.
3.若橢圓過點(diǎn),則其焦距為.
4.的一條準(zhǔn)線是,則.
5.已知方程表示雙曲線,則的取值范圍為.
6.已知雙曲線的離心率,則的取值范圍為.
7.是拋物線的一條弦,若的中點(diǎn)到軸的距離為1,則弦的長(zhǎng)度的最大值為.
8.橢圓的焦點(diǎn)為,點(diǎn)為橢圓上一動(dòng)點(diǎn),當(dāng)為鈍角時(shí),求點(diǎn)的橫坐標(biāo)的取值范圍.
高中數(shù)學(xué)必修內(nèi)容復(fù)習(xí)(8)---圓錐曲線
作為杰出的教學(xué)工作者,能夠保證教課的順利開展,教師要準(zhǔn)備好教案,這是教師工作中的一部分。教案可以讓講的知識(shí)能夠輕松被學(xué)生吸收,幫助教師緩解教學(xué)的壓力,提高教學(xué)質(zhì)量。你知道如何去寫好一份優(yōu)秀的教案呢?下面是小編為大家整理的“高中數(shù)學(xué)必修內(nèi)容復(fù)習(xí)(8)---圓錐曲線”,歡迎閱讀,希望您能閱讀并收藏。
一、選擇題(每題3分)1)如果實(shí)數(shù)滿足等式,那么的最大值是()A、B、C、D、2)若直線與圓相切,則的值為()A、B、C、D、3)已知橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)為、,且,弦AB過點(diǎn),則△的周長(zhǎng)為()(A)10(B)20(C)2(D)4)橢圓上的點(diǎn)P到它的左準(zhǔn)線的距離是10,那么點(diǎn)P到它的右焦點(diǎn)的距離是()(A)15(B)12(C)10(D)85)橢圓的焦點(diǎn)、,P為橢圓上的一點(diǎn),已知,則△的面積為()(A)9(B)12(C)10(D)86)橢圓上的點(diǎn)到直線的最大距離是()(A)3(B)(C)(D)7)以坐標(biāo)軸為對(duì)稱軸、漸近線互相垂直、兩準(zhǔn)線間距離為2的雙曲線方程是()(A)(B)(C)或(D)或8)雙曲線右支點(diǎn)上的一點(diǎn)P到右焦點(diǎn)的距離為2,則P點(diǎn)到左準(zhǔn)線的距離為()(A)6(B)8(C)10(D)129)過雙曲線的右焦點(diǎn)F2有一條弦PQ,|PQ|=7,F1是左焦點(diǎn),那么△F1PQ的周長(zhǎng)為()(A)28(B)(C)(D)10)雙曲線虛軸上的一個(gè)端點(diǎn)為M,兩個(gè)焦點(diǎn)為F1、F2,,則雙曲線的離心率為()(A)(B)(C)(D)11)過拋物線(a>0)的焦點(diǎn)F作一直線交拋物線于P、Q兩點(diǎn),若線段PF與FQ的長(zhǎng)分別為p、q,則等于()(A)2a(B)(C)(D)12)如果橢圓的弦被點(diǎn)(4,2)平分,則這條弦所在的直線方程是()
點(diǎn)擊下載://files.eduu.com/down.php?id=209527
高中數(shù)學(xué)競(jìng)賽標(biāo)準(zhǔn)教材(第十一章圓錐曲線)
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第十一章圓錐曲線
一、基礎(chǔ)知識(shí)
1.橢圓的定義,第一定義:平面上到兩個(gè)定點(diǎn)的距離之和等于定長(zhǎng)(大于兩個(gè)定點(diǎn)之間的距離)的點(diǎn)的軌跡,即|PF1|+|PF2|=2a(2a|F1F2|=2c).
第二定義:平面上到一個(gè)定點(diǎn)的距離與到一條定直線的距離之比為同一個(gè)常數(shù)e(0e1)的點(diǎn)的軌跡(其中定點(diǎn)不在定直線上),即
(0e1).
第三定義:在直角坐標(biāo)平面內(nèi)給定兩圓c1:x2+y2=a2,c2:x2+y2=b2,a,b∈R+且a≠b。從原點(diǎn)出發(fā)的射線交圓c1于P,交圓c2于Q,過P引y軸的平行線,過Q引x軸的平行線,兩條線的交點(diǎn)的軌跡即為橢圓。
2.橢圓的方程,如果以橢圓的中心為原點(diǎn),焦點(diǎn)所在的直線為坐標(biāo)軸建立坐標(biāo)系,由定義可求得它的標(biāo)準(zhǔn)方程,若焦點(diǎn)在x軸上,列標(biāo)準(zhǔn)方程為
(ab0),
參數(shù)方程為(為參數(shù))。
若焦點(diǎn)在y軸上,列標(biāo)準(zhǔn)方程為
(ab0)。
3.橢圓中的相關(guān)概念,對(duì)于中心在原點(diǎn),焦點(diǎn)在x軸上的橢圓
,
a稱半長(zhǎng)軸長(zhǎng),b稱半短軸長(zhǎng),c稱為半焦距,長(zhǎng)軸端點(diǎn)、短軸端點(diǎn)、兩個(gè)焦點(diǎn)的坐標(biāo)分別為(±a,0),(0,±b),(±c,0);與左焦點(diǎn)對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)線(即第二定義中的定直線)為,與右焦點(diǎn)對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)線為;定義中的比e稱為離心率,且,由c2+b2=a2知0e1.
橢圓有兩條對(duì)稱軸,分別是長(zhǎng)軸、短軸。
4.橢圓的焦半徑公式:對(duì)于橢圓1(ab0),F1(-c,0),F2(c,0)是它的兩焦點(diǎn)。若P(x,y)是橢圓上的任意一點(diǎn),則|PF1|=a+ex,|PF2|=a-ex.
5.幾個(gè)常用結(jié)論:1)過橢圓上一點(diǎn)P(x0,y0)的切線方程為
;
2)斜率為k的切線方程為;
3)過焦點(diǎn)F2(c,0)傾斜角為θ的弦的長(zhǎng)為
。
6.雙曲線的定義,第一定義:
滿足||PF1|-|PF2||=2a(2a2c=|F1F2|,a0)的點(diǎn)P的軌跡;
第二定義:到定點(diǎn)的距離與到定直線距離之比為常數(shù)e(1)的點(diǎn)的軌跡。
7.雙曲線的方程:中心在原點(diǎn),焦點(diǎn)在x軸上的雙曲線方程為
,
參數(shù)方程為(為參數(shù))。
焦點(diǎn)在y軸上的雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程為
。
8.雙曲線的相關(guān)概念,中心在原點(diǎn),焦點(diǎn)在x軸上的雙曲線
(a,b0),
a稱半實(shí)軸長(zhǎng),b稱為半虛軸長(zhǎng),c為半焦距,實(shí)軸的兩個(gè)端點(diǎn)為(-a,0),(a,0).左、右焦點(diǎn)為F1(-c,0),F2(c,0),對(duì)應(yīng)的左、右準(zhǔn)線方程分別為離心率,由a2+b2=c2知e1。兩條漸近線方程為,雙曲線與有相同的漸近線,它們的四個(gè)焦點(diǎn)在同一個(gè)圓上。若a=b,則稱為等軸雙曲線。
9.雙曲線的常用結(jié)論,1)焦半徑公式,對(duì)于雙曲線,F(xiàn)1(-c,0),F2(c,0)是它的兩個(gè)焦點(diǎn)。設(shè)P(x,y)是雙曲線上的任一點(diǎn),若P在右支上,則|PF1|=ex+a,|PF2|=ex-a;若P(x,y)在左支上,則|PF1|=-ex-a,|PF2|=-ex+a.
2)過焦點(diǎn)的傾斜角為θ的弦長(zhǎng)是。
10.拋物線:平面內(nèi)與一個(gè)定點(diǎn)F和一條定直線l的距離相等的點(diǎn)的軌跡叫做拋物線,點(diǎn)F叫焦點(diǎn),直線l叫做拋物線的準(zhǔn)線。若取經(jīng)過焦點(diǎn)F且垂直于準(zhǔn)線l的直線為x軸,x軸與l相交于K,以線段KF的垂直平分線為y軸,建立直角坐標(biāo)系,設(shè)|KF|=p,則焦點(diǎn)F坐標(biāo)為,準(zhǔn)線方程為,標(biāo)準(zhǔn)方程為y2=2px(p0),離心率e=1.
11.拋物線常用結(jié)論:若P(x0,y0)為拋物線上任一點(diǎn),
1)焦半徑|PF|=;
2)過點(diǎn)P的切線方程為y0y=p(x+x0);
3)過焦點(diǎn)傾斜角為θ的弦長(zhǎng)為。
12.極坐標(biāo)系,在平面內(nèi)取一個(gè)定點(diǎn)為極點(diǎn)記為O,從O出發(fā)的射線為極軸記為Ox軸,這樣就建立了極坐標(biāo)系,對(duì)于平面內(nèi)任意一點(diǎn)P,記|OP|=ρ,∠xOP=θ,則由(ρ,θ)唯一確定點(diǎn)P的位置,(ρ,θ)稱為極坐標(biāo)。
13.圓錐曲線的統(tǒng)一定義:到定點(diǎn)的距離與到定直線的距離的比為常數(shù)e的點(diǎn)P,若0e1,則點(diǎn)P的軌跡為橢圓;若e1,則點(diǎn)P的軌跡為雙曲線的一支;若e=1,則點(diǎn)P的軌跡為拋物線。這三種圓錐曲線統(tǒng)一的極坐標(biāo)方程為。
二、方法與例題
1.與定義有關(guān)的問題。
例1已知定點(diǎn)A(2,1),F(xiàn)是橢圓的左焦點(diǎn),點(diǎn)P為橢圓上的動(dòng)點(diǎn),當(dāng)3|PA|+5|PF|取最小值時(shí),求點(diǎn)P的坐標(biāo)。
[解]見圖11-1,由題設(shè)a=5,b=4,c==3,.橢圓左準(zhǔn)線的方程為,又因?yàn)?,所以點(diǎn)A在橢圓內(nèi)部,又點(diǎn)F坐標(biāo)為(-3,0),過P作PQ垂直于左準(zhǔn)線,垂足為Q。由定義知,則|PF|=|PQ|。
所以3|PA|+5|PF|=3(|PA|+|PF|)=3(|PA|+|PQ|)≥3|AM|(AM左準(zhǔn)線于M)。
所以當(dāng)且僅當(dāng)P為AM與橢圓的交點(diǎn)時(shí),3|PA|+5|PF|取最小值,把y=1代入橢圓方程得,又x0,所以點(diǎn)P坐標(biāo)為
例2已知P,為雙曲線C:右支上兩點(diǎn),延長(zhǎng)線交右準(zhǔn)線于K,PF1延長(zhǎng)線交雙曲線于Q,(F1為右焦點(diǎn))。求證:∠F1K=∠KF1Q.
[證明]記右準(zhǔn)線為l,作PDl于D,于E,因?yàn)?/PD,則,又由定義,所以,由三角形外角平分線定理知,F(xiàn)1K為∠PF1P的外角平分線,所以∠=∠KF1Q。
2.求軌跡問題。
例3已知一橢圓及焦點(diǎn)F,點(diǎn)A為橢圓上一動(dòng)點(diǎn),求線段FA中點(diǎn)P的軌跡方程。
[解法一]利用定義,以橢圓的中心為原點(diǎn)O,焦點(diǎn)所在的直線為x軸,建立直角坐標(biāo)系,設(shè)橢圓方程:=1(ab0).F坐標(biāo)為(-c,0).設(shè)另一焦點(diǎn)為。連結(jié),OP,則。所以|FP|+|PO|=(|FA|+|A|)=a.
所以點(diǎn)P的軌跡是以F,O為兩焦點(diǎn)的橢圓(因?yàn)閍|FO|=c),將此橢圓按向量m=(,0)平移,得到中心在原點(diǎn)的橢圓:。由平移公式知,所求橢圓的方程為
[解法二]相關(guān)點(diǎn)法。設(shè)點(diǎn)P(x,y),A(x1,y1),則,即x1=2x+c,y1=2y.又因?yàn)辄c(diǎn)A在橢圓上,所以代入得關(guān)于點(diǎn)P的方程為。它表示中心為,焦點(diǎn)分別為F和O的橢圓。
例4長(zhǎng)為a,b的線段AB,CD分別在x軸,y軸上滑動(dòng),且A,B,C,D四點(diǎn)共圓,求此動(dòng)圓圓心P的軌跡。
[解]設(shè)P(x,y)為軌跡上任意一點(diǎn),A,B,C,D的坐標(biāo)分別為A(x-,0),B(x+,0),C(0,y-),D(0,y+),記O為原點(diǎn),由圓冪定理知|OA||OB|=|OC||OD|,用坐標(biāo)表示為,即
當(dāng)a=b時(shí),軌跡為兩條直線y=x與y=-x;
當(dāng)ab時(shí),軌跡為焦點(diǎn)在x軸上的兩條等軸雙曲線;
當(dāng)ab時(shí),軌跡為焦點(diǎn)在y軸上的兩條等軸雙曲線。
例5在坐標(biāo)平面內(nèi),∠AOB=,AB邊在直線l:x=3上移動(dòng),求三角形AOB的外心的軌跡方程。
[解]設(shè)∠xOB=θ,并且B在A的上方,則點(diǎn)A,B坐標(biāo)分別為B(3,3tanθ),A(3,3tan(θ-)),設(shè)外心為P(x,y),由中點(diǎn)公式知OB中點(diǎn)為M。
由外心性質(zhì)知再由得
×tanθ=-1。結(jié)合上式有
tanθ=①
又tanθ+=②
又
所以tanθ-=兩邊平方,再將①,②代入得。即為所求。
3.定值問題。
例6過雙曲線(a0,b0)的右焦點(diǎn)F作B1B2軸,交雙曲線于B1,B2兩點(diǎn),B2與左焦點(diǎn)F1連線交雙曲線于B點(diǎn),連結(jié)B1B交x軸于H點(diǎn)。求證:H的橫坐標(biāo)為定值。
[證明]設(shè)點(diǎn)B,H,F(xiàn)的坐標(biāo)分別為(asecα,btanα),(x0,0),(c,0),則F1,B1,B2的坐標(biāo)分別為(-c,0),(c,),(c,),因?yàn)镕1,H分別是直線B2F,BB1與x軸的交點(diǎn),所以
①
所以
。
由①得
代入上式得
即(定值)。
注:本例也可借助梅涅勞斯定理證明,讀者不妨一試。
例7設(shè)拋物線y2=2px(p0)的焦點(diǎn)為F,經(jīng)過點(diǎn)F的直線交拋物線于A,B兩點(diǎn),點(diǎn)C在準(zhǔn)線上,且BC//x軸。證明:直線AC經(jīng)過定點(diǎn)。
[證明]設(shè),則,焦點(diǎn)為,所以,,,。由于,所以y2-y1=0,即=0。因?yàn)?,所以。所以,即。所以,即直線AC經(jīng)過原點(diǎn)。
例8橢圓上有兩點(diǎn)A,B,滿足OAOB,O為原點(diǎn),求證:為定值。
[證明]設(shè)|OA|=r1,|OB|=r2,且∠xOA=θ,∠xOB=,則點(diǎn)A,B的坐標(biāo)分別為A(r1cosθ,r1sinθ),B(-r2sinθ,r2cosθ)。由A,B在橢圓上有
即①
②
①+②得(定值)。
4.最值問題。
例9設(shè)A,B是橢圓x2+3y2=1上的兩個(gè)動(dòng)點(diǎn),且OAOB(O為原點(diǎn)),求|AB|的最大值與最小值。
[解]由題設(shè)a=1,b=,記|OA|=r1,|OB|=r2,,參考例8可得=4。設(shè)m=|AB|2=,
因?yàn)?,且a2b2,所以,所以b≤r1≤a,同理b≤r2≤a.所以。又函數(shù)f(x)=x+在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,所以當(dāng)t=1即|OA|=|OB|時(shí),|AB|取最小值1;當(dāng)或時(shí),|AB|取最大值。
例10設(shè)一橢圓中心為原點(diǎn),長(zhǎng)軸在x軸上,離心率為,若圓C:1上點(diǎn)與這橢圓上點(diǎn)的最大距離為,試求這個(gè)橢圓的方程。
[解]設(shè)A,B分別為圓C和橢圓上動(dòng)點(diǎn)。由題設(shè)圓心C坐標(biāo)為,半徑|CA|=1,因?yàn)閨AB|≤|BC|+|CA|=|BC|+1,所以當(dāng)且僅當(dāng)A,B,C共線,且|BC|取最大值時(shí),|AB|取最大值,所以|BC|最大值為
因?yàn)椋凰钥稍O(shè)橢圓半長(zhǎng)軸、半焦距、半短軸長(zhǎng)分別為2t,,t,橢圓方程為,并設(shè)點(diǎn)B坐標(biāo)為B(2tcosθ,tsinθ),則|BC|2=(2tcosθ)2+=3t2sin2θ-3tsinθ++4t2=-3(tsinθ+)2+3+4t2.
若,則當(dāng)sinθ=-1時(shí),|BC|2取最大值t2+3t+,與題設(shè)不符。
若t,則當(dāng)sinθ=時(shí),|BC|2取最大值3+4t2,由3+4t2=7得t=1.
所以橢圓方程為。
5.直線與二次曲線。
例11若拋物線y=ax2-1上存在關(guān)于直線x+y=0成軸對(duì)稱的兩點(diǎn),試求a的取值范圍。
[解]拋物線y=ax2-1的頂點(diǎn)為(0,-1),對(duì)稱軸為y軸,存在關(guān)于直線x+y=0對(duì)稱兩點(diǎn)的條件是存在一對(duì)點(diǎn)P(x1,y1),(-y1,-x1),滿足y1=a且-x1=a(-y1)2-1,相減得x1+y1=a(),因?yàn)镻不在直線x+y=0上,所以x1+y1≠0,所以1=a(x1-y1),即x1=y1+
所以此方程有不等實(shí)根,所以,求得,即為所求。
例12若直線y=2x+b與橢圓相交,(1)求b的范圍;(2)當(dāng)截得弦長(zhǎng)最大時(shí),求b的值。
[解]二方程聯(lián)立得17x2+16bx+4(b2-1)=0.由Δ0,得b;設(shè)兩交點(diǎn)為P(x1,y1),Q(x2,y2),由韋達(dá)定理得|PQ|=。所以當(dāng)b=0時(shí),|PQ|最大。
三、基礎(chǔ)訓(xùn)練題
1.A為半徑是R的定圓⊙O上一定點(diǎn),B為⊙O上任一點(diǎn),點(diǎn)P是A關(guān)于B的對(duì)稱點(diǎn),則點(diǎn)P的軌跡是________.
2.一動(dòng)點(diǎn)到兩相交直線的距離的平方和為定值m2(0),則動(dòng)點(diǎn)的軌跡是________.
3.橢圓上有一點(diǎn)P,它到左準(zhǔn)線的距離是10,它到右焦點(diǎn)的距離是________.
4.雙曲線方程,則k的取值范圍是________.
5.橢圓,焦點(diǎn)為F1,F(xiàn)2,橢圓上的點(diǎn)P滿足∠F1PF2=600,則ΔF1PF2的面積是________.
6.直線l被雙曲線所截的線段MN恰被點(diǎn)A(3,-1)平分,則l的方程為________.
7.ΔABC的三個(gè)頂點(diǎn)都在拋物線y2=32x上,點(diǎn)A(2,8),且ΔABC的重心與這條拋物線的焦點(diǎn)重合,則直線BC的斜率為________.
8.已知雙曲線的兩條漸近線方程為3x-4y-2=0和3x+4y-10=0,一條準(zhǔn)線方程為5y+4=0,則雙曲線方程為________.
9.已知曲線y2=ax,與其關(guān)于點(diǎn)(1,1)對(duì)稱的曲線有兩個(gè)不同的交點(diǎn),如果過這兩個(gè)交點(diǎn)的直線的傾斜角為450,那么a=________.
10.P為等軸雙曲線x2-y2=a2上一點(diǎn),的取值范圍是________.
11.已知橢圓與雙曲線有公共的焦點(diǎn)F1,F(xiàn)2,設(shè)P是它們的一個(gè)焦點(diǎn),求∠F1PF2和ΔPF1F2的面積。
12.已知(i)半圓的直徑AB長(zhǎng)為2r;(ii)半圓外的直線l與BA的延長(zhǎng)線垂直,垂足為T,設(shè)|AT|=2a(2a);(iii)半圓上有相異兩點(diǎn)M,N,它們與直線l的距離|MP|,|NQ|滿足求證:|AM|+|AN|=|AB|。
13.給定雙曲線過點(diǎn)A(2,1)的直線l與所給的雙曲線交于點(diǎn)P1和P2,求線段P1P2的中點(diǎn)的軌跡方程。
四、高考水平測(cè)試題
1.雙曲線與橢圓x2+4y2=64共焦點(diǎn),它的一條漸近線方程是=0,則此雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程是_________.
2.過拋物線焦點(diǎn)F的直線與拋物線相交于A,B兩點(diǎn),若A,B在拋物線準(zhǔn)線上的射影分別是A1,B1,則∠A1FB1=_________.
3.雙曲線的一個(gè)焦點(diǎn)為F1,頂點(diǎn)為A1,A2,P是雙曲線上任一點(diǎn),以|PF1|為直徑的圓與以|A1A2|為直徑的圓的位置關(guān)系為_________.
4.橢圓的中心在原點(diǎn),離心率,一條準(zhǔn)線方程為x=11,橢圓上有一點(diǎn)M橫坐標(biāo)為-1,M到此準(zhǔn)線異側(cè)的焦點(diǎn)F1的距離為_________.
5.4a2+b2=1是直線y=2x+1與橢圓恰有一個(gè)公共點(diǎn)的_________條件.
6.若參數(shù)方程(t為參數(shù))表示的拋物線焦點(diǎn)總在一條定直線上,這條直線的方程是_________.
7.如果直線y=kx+1與焦點(diǎn)在x軸上的橢圓總有公共點(diǎn),則m的范圍是_________.
8.過雙曲線的左焦點(diǎn),且被雙曲線截得線段長(zhǎng)為6的直線有_________條.
9.過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線l與橢圓相交于A,B兩點(diǎn),若以AB為直徑的圓恰好通過橢圓的右焦點(diǎn)F,則直線l的傾斜角為_________.
10.以橢圓x2+a2y2=a2(a1)的一個(gè)頂點(diǎn)C(0,1)為直角頂點(diǎn)作此橢圓的內(nèi)接等腰直角三角形ABC,這樣的三角形最多可作_________個(gè).
11.求橢圓上任一點(diǎn)的兩條焦半徑夾角θ的正弦的最大值。
12.設(shè)F,O分別為橢圓的左焦點(diǎn)和中心,對(duì)于過點(diǎn)F的橢圓的任意弦AB,點(diǎn)O都在以AB為直徑的圓內(nèi),求橢圓離心率e的取值范圍。
13.已知雙曲線C1:(a0),拋物線C2的頂點(diǎn)在原點(diǎn)O,C2的焦點(diǎn)是C1的左焦點(diǎn)F1。
(1)求證:C1,C2總有兩個(gè)不同的交點(diǎn)。
(2)問:是否存在過C2的焦點(diǎn)F1的弦AB,使ΔAOB的面積有最大值或最小值?若存在,求直線AB的方程與SΔAOB的最值,若不存在,說明理由。
五、聯(lián)賽一試水平訓(xùn)練題
1.在平面直角坐標(biāo)系中,若方程m(x2+y2+2y+1)=(x-2y+3)2表示的曲線為橢圓,則m的取值范圍是_________.
2.設(shè)O為拋物線的頂點(diǎn),F(xiàn)為焦點(diǎn),且PQ為過F的弦,已知|OF|=a,|PQ|=b,ΔOPQ面積為_________.
3.給定橢圓,如果存在過左焦點(diǎn)F的直線交橢圓于P,Q兩點(diǎn),且OPOQ,則離心率e的取值范圍是_________.
4.設(shè)F1,F(xiàn)2分別是雙曲線(ab0)的左、右焦點(diǎn),P為雙曲線上的動(dòng)點(diǎn),過F1作∠F1PF2平分線的垂線,垂足為M,則M的軌跡為_________.
5.ΔABC一邊的兩頂點(diǎn)坐標(biāo)為B(0,)和C(0,),另兩邊斜率的乘積為,若點(diǎn)T坐標(biāo)為(t,0)(t∈R+),則|AT|的最小值為_________.
6.長(zhǎng)為l(l1)的線段AB的兩端點(diǎn)在拋物線y=x2上滑動(dòng),則線段AB的中點(diǎn)M到x軸的最短距離等于_________.
7.已知拋物線y2=2px及定點(diǎn)A(a,b),B(-a,0),ab≠0,b2≠2pa,M是拋物線上的點(diǎn),設(shè)直線AM,BM與拋物線的另一個(gè)交點(diǎn)分別為M1,M2,當(dāng)M變動(dòng)時(shí),直線M1M2恒過一個(gè)定點(diǎn),此定點(diǎn)坐標(biāo)為_________.
8.已知點(diǎn)P(1,2)既在橢圓內(nèi)部(含邊界),又在圓x2+y2=外部(含邊界),若a,b∈R+,則a+b的最小值為_________.
9.已知橢圓的內(nèi)接ΔABC的邊AB,AC分別過左、右焦點(diǎn)F1,F(xiàn)2,橢圓的左、右頂點(diǎn)分別為D,E,直線DB與直線CE交于點(diǎn)P,當(dāng)點(diǎn)A在橢圓上變動(dòng)時(shí),試求點(diǎn)P的軌跡。
10.設(shè)曲線C1:(a為正常數(shù))與C2:y2=2(x+m)在x軸上方有一個(gè)公共點(diǎn)P。(1)求實(shí)數(shù)m的取值范圍(用a表示);
(2)O為原點(diǎn),若C1與x軸的負(fù)半軸交于點(diǎn)A,當(dāng)0a時(shí),試求ΔOAP面積的最大值(用a表示)。
11.已知直線l過原點(diǎn),拋物線C的頂點(diǎn)在原點(diǎn),焦點(diǎn)在x軸正半軸上,若點(diǎn)A(-1,0)和B(0,8)關(guān)于l的對(duì)稱點(diǎn)都在C上,求直線l和拋物線的方程。
六、聯(lián)賽二試水平訓(xùn)練題
1.在四邊形ABCD中,對(duì)角線AC平分∠BAD,在CD上取一點(diǎn)E,BE與AC相交于F,延長(zhǎng)DF交BC于G,求證:∠GAC=∠EAC。
2.求證:在坐標(biāo)平面上不存在一條具有奇數(shù)個(gè)頂點(diǎn),每段長(zhǎng)都為1的閉折線,它的每個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)都是有理數(shù)。
3.以B0和B1為焦點(diǎn)的橢圓與ΔAB0B1的邊ABi交于Ci(i=0,1),在AB0的延長(zhǎng)線上任取點(diǎn)P0,以B0為圓心,B0P0為半徑作圓弧交C1B0的延長(zhǎng)線于Q0;以C1為圓心,C1Q0為半徑作圓弧Q0P1交B1A的延長(zhǎng)線于P1;B1為圓心,B1P1為半徑作圓弧P1Q1交B1C0的延長(zhǎng)線于Q1;以C0為圓心,C0Q1為半徑作圓弧Q1,交AB0的延長(zhǎng)線于。求證:(1)點(diǎn)與點(diǎn)P0重合,且圓弧P0Q0與P0Q1相內(nèi)切于P0;(2)P0,Q0,P1,Q1共圓。
4.在坐標(biāo)平面內(nèi),從原點(diǎn)出發(fā)以同一初速度v0和不同發(fā)射角(即發(fā)射方向與x軸正向之間的夾角)α(α∈[0,π],α≠)射出的質(zhì)點(diǎn),在重力的作用下運(yùn)動(dòng)軌跡是拋物線,所有這些拋物線組成一個(gè)拋物線族,若兩條拋物線在同一個(gè)交點(diǎn)處的切線互相垂直,則稱這個(gè)交點(diǎn)為正交點(diǎn)。證明:此拋物線族的所有正交點(diǎn)的集合是一段橢圓弧,并求此橢圓弧的方程(確定變量取值范圍)。
5.直角ΔABC斜邊為AB,內(nèi)切圓切BC,CA,AB分別于D,E,F(xiàn)點(diǎn),AD交內(nèi)切圓于P點(diǎn)。若CPBP,求證:PD=AE+AP。
6.已知BCCD,點(diǎn)A為BD中點(diǎn),點(diǎn)Q在BC上,AC=CQ,又在BQ上找一點(diǎn)R,使BR=2RQ,CQ上找一點(diǎn)S,使QS=RQ,求證:∠ASB=2∠DRC。
答案:
基礎(chǔ)訓(xùn)練題
1.圓。設(shè)AO交圓于另一點(diǎn)是A關(guān)于的對(duì)稱點(diǎn)。則因?yàn)锳B,所以P在以為直徑的圓上。
2.圓或橢圓。設(shè)給定直線為y=±kx(k0),P(x,y)為軌跡上任一點(diǎn),則?;?jiǎn)為2k2x2+2y2=m2(1+k2).
當(dāng)k≠1時(shí),表示橢圓;當(dāng)k=1時(shí),表示圓。
3.12.由題設(shè)a=10,b=6,c=8,從而P到左焦點(diǎn)距離為10e=10×=8,所以P到右焦點(diǎn)的距離為20-8=12。
4.-2k2或k5.由(|k|-2)(5-k)0解得k5或-2k2.
5.設(shè)兩條焦半徑分別為m,n,則因?yàn)閨F1F2|=12,m+n=20.由余弦定理得122=m2+n2-2mncos600,即(m+n)2-3mn=144.所以,
6.3x+4y-5=0.設(shè)M(x1,y1),N(x2,y2),則兩式相減得-(y1+y2)(y1-y2)=0.由,得。故方程y+1=(x-3).
7.-4.設(shè)B(x1,y1),C(x2,y2),則=0,所以y1+y2=-8,故直線BC的斜率為
8.=1。由漸近線交點(diǎn)為雙曲線中心,解方程組得中心為(2,1),又準(zhǔn)線為,知其實(shí)軸平行于y軸,設(shè)其方程為=1。其漸近線方程為=0。所以y-1=(x-1).由題設(shè),將雙曲線沿向量m=(-2,-1)平移后中心在原點(diǎn),其標(biāo)準(zhǔn)方程為=1。由平移公式平移后準(zhǔn)線為,再結(jié)合,解得a2=9,b2=16,故雙曲線為=1。
9.2.曲線y2=ax關(guān)于點(diǎn)(1,1)的對(duì)稱曲線為(2-y)2=a(2-x),
由得y2-2y+2-a=0,故y1+y2=2,從而=
=1,所以a=2.
10.(2,]。設(shè)P(x1,y1)及,由|PF1|=ex1+a
,|PF2|=ex1-a,|PF1|+|PF2|=2ex1,所以,即。因,所以,所以即2t≤2.
11.解:由對(duì)稱性,不妨設(shè)點(diǎn)P在第一象限,由題設(shè)|F1F2|2=4=4c2,又根據(jù)橢圓與雙曲線定義
解得|PF1|=a1+a2,|PF2|=a1-a2.
在ΔF1PF2中,由余弦定理
從而
又sin∠F1PF2=
所以
12.解:以直線AB為x軸,AT的中垂線為y軸建立直角坐標(biāo)系,則由定義知M,N兩點(diǎn)既在拋物線y2=4ax上,又在圓[x-(a+r)]2+y2=r2上,兩方程聯(lián)立得x2+(2a-2r)x+2ra+a2=0,設(shè)點(diǎn)M,N坐標(biāo)分別為(x1,y1),(x2,y2),則x1+x2=2r-2a.又|AM|=|MP|=x1+a,|AN|=|NP|=x2+a.|AB|=2r,所以
|AM|+|AN|=x1+x2+2a=2r=|AB|.
得證。
13.解:若直線l垂直于x軸,因其過點(diǎn)A(2,1),根據(jù)對(duì)稱性,P1P2的中點(diǎn)為(2,0)。
若l不垂直于x軸,設(shè)l的方程為y-1=k(x-2),即
y=kx+1-2k.①
將①代入雙曲線方程消元y得
(2-k2)x2+2k(2k-1)x-(4k2-4k+3)=0.②
這里且Δ=[2k(2k-1)]2+4(2-k)2(4k2-4k+3)=8(3k2-4k+3)0,
設(shè)x1,x2是方程②的兩根,由韋達(dá)定理
③
由①,③得y1+y2=kx1+(1-2k)+kx2+(1-2k)
=k(x1+x2)+2(1-2k)=④
設(shè)P1P2的中點(diǎn)P坐標(biāo)(x,y),由中點(diǎn)公式及③,④得
消去k得
點(diǎn)(2,0)滿足此方程,故這就是點(diǎn)P的軌跡方程。
高考水平測(cè)試題
1.由橢圓方程得焦點(diǎn)為,設(shè)雙曲線方程,漸近線為由題設(shè),所以a2=3b2,又,c2=a2+b2.所以b2=12,a2=36.
2.900。見圖1,由定義得|FA|=|AA1|,|FB|=|BB1|,有∠1=∠BFB1,∠2=∠AFA1,又∠1=∠3,∠2=∠4,所以∠3+∠4=∠BFB1+∠AFA1=900。
3.相切,若P(x,y)在左支上,設(shè)F1為左焦點(diǎn),F(xiàn)2為右焦點(diǎn),M為PF1中點(diǎn),則|MO|=|PF2|=(a-ex),又|PF1|=-a-ex,所以兩圓半徑之和(-a-ex)+a=(a-ex)=|MO|,所以兩圓外切。當(dāng)P(x,y)在右支上時(shí),同理得兩圓內(nèi)切。
4.與F1對(duì)應(yīng)的另一條準(zhǔn)線為x=-11,因|MF1|與M到直線x=-11距離d1之比為e,且d1=|xm+11|=10.所以,所以|MF1|=
5.充要。將y=2x+1代入橢圓方程得(b2+4a2)x2+4a2x+a2(1-b2)=0.①
若Δ=(4a2)2-4(b2+4a2)a2(1-b2)=0,則直線與橢圓僅有一個(gè)公共點(diǎn),即b2+4a2=1;反之,4a2+b2=1,直線與橢圓有一個(gè)公共點(diǎn)。
6.y=2(x-1)。消去參數(shù)得(y-2m)2=4(x-m),焦點(diǎn)為它在直線y=2(x-1)上。
7.1≤m5。直線過定點(diǎn)(0,1),所以0≤1.又因?yàn)榻裹c(diǎn)在x軸上,所以5m,所以1≤m5。
8.3.雙曲線實(shí)軸長(zhǎng)為6,通徑為4,故線段端點(diǎn)在異支上一條,在同支上有二條,一共有三條。
9.或。設(shè)直線l:y=kx與橢圓交于A(x1,y1),B(x2,y2),把y=kx代入橢圓方程得(1+3k2)x2-6x+3=0,由韋達(dá)定理得
①
②
因F(1,0),AFBF,所以(x1-1)(x2-1)+y1y2=0,即
x1x2-(x1+x2)+1+k2x1x2=0.③
把①,②代入③得,所以傾斜角為或
10.3.首先這樣的三角形一定存在,不妨設(shè)A,B分別位于y軸左、右兩側(cè),設(shè)CA斜率為k(k0),CA的直線方程為y=kx+1,代入橢圓方程為(a2k2+1)x2+2a2kx=0,得x=0或,于是,|CA|=
由題設(shè),同理可得|CB|=,利用|CA|=|CB|可得
(k-1)[k2-(a2-1)k+1]=0,
解得k=1或k2-(a2-1)k+1]=0。①
對(duì)于①,當(dāng)1a時(shí),①無解;當(dāng)時(shí),k=1;當(dāng)a時(shí),①有兩個(gè)不等實(shí)根,故最多有3個(gè)。
11.解設(shè)焦點(diǎn)為F1,F(xiàn)2,橢圓上任一點(diǎn)為P(x0,y0),∠F1PF2=θ,根據(jù)余弦定理得
|F1F2|2=|PF1|2+|PF2|2-2|PF1||PF2|cosθ,
又|PF1|+|PF2|=2a,則4c2=(2a)2-2|PF1||PF2|(1+cosθ),再將|PF1|=a+ex0,|PF2|=a-ex0及a2=b2+c2代入得4b2=2(a2-e2)(1+cosθ).
于是有
由0,得,所以。因θ∈[0,π],所以cosθ為減函數(shù),故0
當(dāng)2b2a2即時(shí),,arccos,sinθ為增函數(shù),sinθ取最大值;當(dāng)2b2≤a2時(shí),arccos,θ∈[0,π],則sinθ最大值為1。
12.解設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),若AB斜率不為0,設(shè)為k,直線AB方程為y=k(x+c),代入橢圓方程并化簡(jiǎn)得
(b2+a2k2)x2+2a2k2cx+a2(k2c2-b2)=0.①
則x1,x2為方程①的兩根,由韋達(dá)定理得
②
③
因?yàn)閥1y2=k2(x1+c)(x2+c),再由②,③得
所以=x1x2+y1y2=,O點(diǎn)在以AB為直徑的圓內(nèi),等價(jià)0,即k2(a2c2-b4)-a2b20對(duì)任意k∈R成立,等價(jià)于a2c2-b2≤0,即ac-b2≤0,即e2+e-1≤0.所以0e≤
若斜率不存在,問題等價(jià)于即,綜上
13.解(1)由雙曲線方程得,所以F1(,0),拋物線焦點(diǎn)到準(zhǔn)線的距離,拋物線
①
把①代入C1方程得
②
Δ=64a20,所以方程②必有兩個(gè)不同實(shí)根,設(shè)為x1,x2,由韋達(dá)定理得x1x2=-a20,所以②必有一個(gè)負(fù)根設(shè)為x1,把x1代入①得y2=,所以(因?yàn)閤1≠0),所以C1,C2總有兩個(gè)不同交點(diǎn)。
(2)設(shè)過F1(,0)的直線AB為my=(x+a),由得y2+4may-12a2=0,因?yàn)棣?48m2a2+48a20,設(shè)y1,y2分別為A,B的縱坐標(biāo),則y1+y2=,y1y2=-12a2.所以(y1-y2)2=48a2(m2+1).所以SΔAOB=|y1-y2||OF1|=aa,當(dāng)且僅當(dāng)m=0時(shí),SΔAOB的面積取最小值;當(dāng)m→+∞時(shí),SΔAOB→+∞,無最大值。所以存在過F的直線x=使ΔAOB面積有最小值6a2.
聯(lián)賽一試水平訓(xùn)練題
1.m5.由已知得,說明(x,y)到定點(diǎn)(0,-1)與到定直線x-2y+3=0的距離比為常數(shù),由橢圓定義1,所以m5.
2.因?yàn)閎=|PQ|=|PF|+|QF|=,所以。所以SΔOPQ=absinθ=.
3.。設(shè)點(diǎn)P坐標(biāo)為(r1cosθ,r1sinθ),點(diǎn)Q坐標(biāo)為(-r2sinθ,r2cosθ),因?yàn)镻,Q在橢圓上,可得,RtΔOPQ斜邊上的高為≤|OF|=c.所以a2b2≤c2(a2+b2),解得≤e1.
4.以O(shè)為圓心,a為半徑的圓。延長(zhǎng)F1M交PF2延長(zhǎng)線于N,則F2N,而|F2N|=|PN|-|PF2|=|PF1|-|PF2|=2a,所以|OM|=a.
5.t∈(0,1]時(shí)|AT|min=,t1時(shí)|AT|min=|t-2|.由題設(shè)kABkAC=-,設(shè)A(x,y),則(x≠0),整理得=1(x≠0),所以|AT|2=(x-t)2+y2=(x-t)2+(x-2t)2+2-t2.因?yàn)閨x|≤2,所以當(dāng)t∈(0,1]時(shí)取x=2t,|AT|取最小值。當(dāng)t1時(shí),取x=2,|AT|取最小值|t-2|.
6.設(shè)點(diǎn)M(x0,y0),直線AB傾斜角為θ,并設(shè)A(x0-),B(x0+),因?yàn)锳,B在拋物線上,所以
①
②
由①,②得2x0cosθ=sinθ.③
所以
因?yàn)閘21,所以函數(shù)f(x)=.在(0,1]在遞減,
所以。當(dāng)cosθ=1即l平行于x軸時(shí),距離取最小值
7.設(shè),由A,M,M1共線得y1=,同理B,M,M2共線得,設(shè)(x,y)是直線M1M2上的點(diǎn),則y1y2=y(y1+y2)-2px,將以上三式中消去y1,y2得
y02(2px-by)+y02pb(a-x)+2pa(by-2pa)=0.
當(dāng)x=a,y=時(shí)上式恒成立,即定點(diǎn)為
8.。由題設(shè)且a2+2b2≤15,解得5≤b2≤6.
所以a+b≥(t=b2-4∈[1,2]),而
,又t≤2可得上式成立。
9.解設(shè)A(2cosθ,),B(2cosα,sinα),C(2cosβ,sinβ),這里α≠β,則過A,B的直線為lAB:,由于直線AB過點(diǎn)F1(-1,0),代入有(sinθ-sinα)(1+2cosθ)=2sinθ(cosθ-cosα),即2sin(α-θ)=sinθ-sinα=2,故,即。又lBD:(x+2)=,同理得。lCE:(x-2)=
(x-2).
兩直線方程聯(lián)立,得P點(diǎn)坐標(biāo)為,消去得點(diǎn)P(x,y)在橢圓上(除去點(diǎn)(-2,0),(2,0)).
10.解(1)由消去y得x2+2a2x+2a2m-a2=0,①設(shè)f(x)=x2+2a2x+2a2m-a2,問題(1)轉(zhuǎn)化為方程①在x∈(-a,a)上有唯一解或等根。只需討論以下三種情況:
10.Δ=0,得,此時(shí)xp=-a2,當(dāng)且僅當(dāng)-a-a2a即0a1時(shí)適合;20。f(a)f(-a)0,當(dāng)且僅當(dāng)-ama時(shí)適合;30。f(-a)=0得m=a,此時(shí)xp=a-2a2,當(dāng)且僅當(dāng)-aa-2a2a即0a1時(shí)適合。令f(a)=0得m=-a,此時(shí)xp=-a-2a2.由于-a-2a2-a,從而m≠-a.綜上當(dāng)0a1時(shí),或-am≤a;當(dāng)a≥1時(shí),-ama.
(2)ΔOAP的面積因?yàn)?a,故當(dāng)-am≤a時(shí),0-a2+,由唯一性得xp=-a2+.當(dāng)m=a時(shí),xp取最小值。由于xp0,從而時(shí)取值最大,此時(shí),故;當(dāng)時(shí),xp=-a2,yp=,此時(shí)以下比較與的大小。令,得,故當(dāng)0a≤時(shí),,此時(shí);當(dāng)時(shí),有,此時(shí)
11.解:設(shè)A,B關(guān)于l的對(duì)稱點(diǎn)分別為A1(x2,y2),B1(x1,y1),則AA1中點(diǎn)在l上,
所以y2=k(x2-1)①
又lAA1,所以
②
由①,②得
同理,由BB1中點(diǎn)在l上,且lBB1,解得
設(shè)拋物線方程為y2=2px,將A1,B1坐標(biāo)代入并消去p得k2-k-1=0.
所以,由題設(shè)k0,所以,從而
所以直線l的方程為,拋物線C的方程為
聯(lián)賽二試水平訓(xùn)練題
1.以A為原點(diǎn),直線AC為x軸,建立直角坐標(biāo)系,設(shè)C(c,0),F(f,0),D(xD,kxD),B(xB,-kxB),則直線DF的方程為
①
直線BC的方程為②
c×①-f×②得
(c-f)x+③
③表示一條直線,它過原點(diǎn),也過DF與BC的交點(diǎn)G,因而③就是直線AG的方程。
同理
,直線AE的方程為
(c-f)x+④
③,④的斜率互為相反數(shù),所以∠GAC=∠EAC。
2.證明假設(shè)這樣的閉折線存在,不妨設(shè)坐標(biāo)原點(diǎn)是其中一個(gè)頂點(diǎn),記它為A0,其他頂點(diǎn)坐標(biāo)為:,…,,其中都是既約分?jǐn)?shù),并記An+1=A0.若p與q奇偶性相同,則記p≡q,否則記p≠q,下面用數(shù)學(xué)歸納法證明。
bk≡1,dk≡1(k=1,2,…,n),ak+ck≠ak-1+ck-1(k=1,2,…,n,n+1)。
當(dāng)k=1時(shí),由,得,因?yàn)閍1,b1互質(zhì),所以d1被b1整除,反之亦然(即b1被d1整除)。
因此b1=±d1,從而不可能都是偶數(shù)(否則b1也是偶數(shù),與互質(zhì)矛盾);不可能都是奇數(shù),因?yàn)閮蓚€(gè)奇數(shù)的平方和模8余2不是4的倍數(shù),也不可能是完全平方數(shù),因此,a1≠c1,b1≡d1≡1,并且a1+c1≠0=a0+c0.
設(shè)結(jié)論對(duì)k=1,2,…,m-1≤n都成立,令
這里是既約分?jǐn)?shù),因?yàn)槊恳欢蔚拈L(zhǎng)為1,所以=1,與k=1情況類似:a≡c,d≡b≡1,又因?yàn)?,分?jǐn)?shù)既約,所以bm是bbm-1的一個(gè)因子,bm≡1.
同理可知dm≡1,又am≡abm-1+bam-1(同理cm≡cdm-1+dcm-1).
因此(am+cm-am-1-cm-1)≡(abm-1+bam-1+cdm-1+dcm-1-am-1-cm-1)≡am-1(b-1)+abm-1+cm-1(d-1)+cdm-1≡a+c≡1.
所以am+cm≠am-1+cm-1,結(jié)論成立,于是在頂點(diǎn)數(shù)n+1為奇數(shù)時(shí),an+1+cn+1≠a0+c0,故折線不可能是閉的。
3.證明(1)由已知B0P0=B0Q0,并由圓弧P0Q0和Q0P0,Q0P1和P1Q1,P1Q1和Q1P1分別相內(nèi)切于點(diǎn)Q0,P1,Q1,得C1B0+B0Q0=C1P1,B1C1+C1P1=B1C0+C0Q1以及C0Q1=C0B0+,四式相加,利用B1C1+C1B0=B1C0+C0B0,以及。在B0P0或其延長(zhǎng)線上,有B0P0=B0,從而可知點(diǎn)與點(diǎn)P0重合。由于圓弧Q1P0的圓心C0,圓弧P0Q0的圓心B0以及P0在同一直線上,所以圓弧Q1P0和P0Q0相內(nèi)切于點(diǎn)P0。
(2)現(xiàn)分別過點(diǎn)P0和P1引上述相應(yīng)相切圓弧的公切線P0T和P1T交于點(diǎn)T。又過點(diǎn)Q1引相應(yīng)相切圓弧的公切線R1S1,分別交P0T和P1T于點(diǎn)R1和S1,連接P0Q1和P1Q1,得等腰ΔP0Q1R1和ΔP1Q1S1,由此得∠P0Q1P1=π-∠P0Q1P1-∠P1Q1S1=π-(∠P1P0T-∠Q1P0P)-(∠P0P1T-∠Q1P1P0),而π-∠P0Q1P1=∠Q1P0P1+∠Q1P1P0,代入上式后,即得∠P0Q1P1=π-(∠P0B0Q0+∠P1C1Q0).
同理得∠P0Q0P1=π-(∠P0B0Q0+∠P1C1Q0),所以P0,Q0,Q1,P1共圓。
4.證明引理:拋物線y=ax2+bx+c(a≠0)在(x0,y0)處的切線斜率是2ax0+b.
引理的證明:設(shè)(x0,y0)處的切線方程為y-y0=k(x-x0),代入拋物線方程得
ax2+(b-k)x+c+kx0-y0=0.①
又
故①可化簡(jiǎn)成(x-x0)[a(x+x0)+b-k]=0,②
因?yàn)棰谥挥幸粋€(gè)實(shí)根,所以k=2ax0+b.引理得證。
設(shè)P(x0,y0)為任一正交點(diǎn),則它是由線y=xtanx2與y=xtanx2的交點(diǎn),則兩條切線的斜率分別為(由引理)
又由題設(shè)k1k2=-1,所以
③
又因?yàn)镻(x0,y0)在兩條拋物線上,所以代入③式得
(※)
又因?yàn)閠anα1,tanα2是方程t2-t+=0的兩根,所以
tanα1+tanα2=④
tanα1tanα2=。⑤
把④,⑤代入(※)式得
,即
5.證明以C為原點(diǎn),CB所在直線為x軸,建立直角坐標(biāo)系,設(shè)∠ADC=θ,|PD|=r.各點(diǎn)坐標(biāo)分別為D(x1,0),E(0,x1),A(0,x1tanθ),B(x0,0),P(x1-rcosθ,rsinθ).
則lAB方程為,即x1x+x0cotθy-x1x0=0,因?yàn)閘AB與圓相切,可得x1=x0x1cotθ-x1x0|,約去x1,再兩邊平方得
,所以x1.①
又因?yàn)辄c(diǎn)P在圓上,所以(rcos)2+(x1-rsin)2=,化簡(jiǎn)得r=2x1sin.②
要證DP=AP+AE2DP=AD+AE2r=+x1tan-x11+sin-cos=4sincos.③
又因?yàn)?,所?br>
因?yàn)?(x1-x0-rcosθ,rsinθ),=(x1-rcosθ,rsinθ),
所以(x1-rcosθ)(x1-rcosθ-x0)+r2sin2θ=0.④
把②代入④化簡(jiǎn)得
⑤
由①得x0=x1
代入⑤并約去x1,化簡(jiǎn)得4sin22-3sin2=0,因?yàn)閟in2≠0,所以sin2=,又因?yàn)閟in==cos,所以sin-cos0.
所以sin-cos=,所以1+sin-cos==4sincos,即③成立。所以DP=AP+AE。
6.證明設(shè)BC=d,CD=b,BD=c,則AC=CQ=,取BC中點(diǎn)M,則AMBC,以M為原點(diǎn),直線BC為x軸建立直角坐標(biāo)系,則各點(diǎn)坐標(biāo)分別為,,,,,因?yàn)椋渣c(diǎn),所以
因?yàn)?∠DRC,0∠ASQπ,所以只需證tan∠ASQ=tan2∠DRC,即,化簡(jiǎn)得9d2-9c2-9b2=0即d2=b2+c2,顯然成立。所以命題得證。