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文档介绍
2020届二轮复习圆锥曲线学案(全国通用)
2020高中数学精讲精练 第九章 圆锥曲线 定义 标准方程 【知识图解】 椭圆 几何性质 标准方程 定义 几何性质 圆锥曲线 圆锥曲线应用 双曲线 标准方程 定义 抛物线 几何性质 【方法点拨】 解析几何是高中数学的重要内容之一,也是衔接初等数学和高等数学的纽带。而圆锥曲线是解析几何的重要内容,因而成为高考考查的重点。研究圆锥曲线,无外乎抓住其方程和曲线两大特征。它的方程形式具有代数的特性,而它的图像具有典型的几何特性,因此,它是代数与几何的完美结合。高中阶段所学习和研究的圆锥曲线主要包括三类:椭圆、双曲线和抛物线。圆锥曲线问题的基本特点是解题思路比较简单清晰,解题方法的规律性比较强,但是运算过程往往比较复杂,对学生运算能力,恒等变形能力,数形结合能力及综合运用各种数学知识和方法的能力要求较高。 1. 一要重视定义,这是学好圆锥曲线最重要的思想方法,二要数形结合,既熟练掌握方程组理论,又关注图形的几何性质. 2.着力抓好运算关,提高运算与变形的能力,解析几何问题一般涉及的变量多,计算量大,解决问题的思路分析出来以后,往往因为运算不过关导致半途而废,因此要寻求合理的运算方案,探究简化运算的基本途径与方法,并在克服困难的过程中,增强解决复杂问题的信心,提高运算能力. 3.突出主体内容,要紧紧围绕解析几何的两大任务来学习:一是根据已知条件求曲线方程,其中待定系数法是重要方法,二是通过方程研究圆锥曲线的性质,往往通过数形结合来体现,应引起重视. 4.重视对数学思想如方程思想、函数思想、数形结合思想的归纳提炼,达到优化解题思维、简化解题过程 第1课 椭圆A 【考点导读】 1. 掌握椭圆的第一定义和几何图形,掌握椭圆的标准方程,会求椭圆的标准方程,掌握椭圆简单的几何性质; 2. 了解运用曲线方程研究曲线几何性质的思想方法;能运用椭圆的标准方程和几何性质处理一些简单的实际问题. 【基础练习】 1.已知△ABC的顶点B、C在椭圆上,顶点A是椭圆的一个焦点,且椭圆的另外一个焦点在BC边上,则△ABC的周长是 2.椭圆的离心率为 3.已知椭圆中心在原点,一个焦点为F(-2,0),且长轴长是短轴长的2倍,则该椭圆的标准方程是 4. 已知椭圆的离心率,则的值为 【范例导析】 例1.(1)求经过点,且与椭圆有共同焦点的椭圆方程。 (2)已知椭圆以坐标轴为对称轴,且长轴长是短轴长的3倍,点P(3,0)在该椭圆上,求椭圆的方程。 【分析】由所给条件求椭圆的标准方程的基本步骤是:①定位,即确定椭圆的焦点在哪轴上;②定量,即根据条件列出基本量a、b、c的方程组,解方程组求得a、b的值;③写出方程. 解:(1)∵椭圆焦点在轴上,故设椭圆的标准方程为(), 由椭圆的定义知, , ∴,又∵,∴, 所以,椭圆的标准方程为。 (2)方法一:①若焦点在x轴上,设方程为, ∵点P(3,0)在该椭圆上∴即又,∴∴椭圆的方程为. ②若焦点在y轴上,设方程为, ∵点P(3,0)在该椭圆上∴即又,∴∴椭圆的方程为 方法二:设椭圆方程为.∵点P(3,0)在该椭圆上∴9A=1,即 ,又∴,∴椭圆的方程为或. 【点拨】求椭圆标准方程通常采用待定系数法,若焦点在x轴上,设方程为,若焦点在y轴上,设方程为,有时为了运算方便,也可设为,其中 . 例2.点A、B分别是椭圆长轴的左、右端点,点F是椭圆的右焦点,点P在椭圆上,且位于轴上方,。 (1)求点P的坐标; (2)设M是椭圆长轴AB上的一点,M到直线AP的距离等于,求椭圆上的点到点M的距离的最小值。 【分析】①列方程组求得P坐标;②解几中的最值问题通常可转化为函数的最值来求解,要注意椭圆上点坐标的范围. 解:(1)由已知可得点A(-6,0),F(0,4) 设点P(,),则=(+6, ),=(-4, ),由已知可得 则2+9-18=0, =或=-6. 由于>0,只能=,于是=. ∴点P的坐标是(,) (2) 直线AP的方程是-+6=0. 设点M(,0),则M到直线AP的距离是. 于是=,又-6≤≤6,解得=2. 椭圆上的点(,)到点M的距离有 , 由于-6≤≤6, ∴当=时,d取得最小值 点拨:本题考查了二次曲线上的动点与定点的距离范围问题,通常转化为二次函数值域问题. 【反馈练习】 1.如果表示焦点在y轴上的椭圆,那么实数k的取值范围是(0,1) 2.设椭圆的两个焦点分别为F1、、F2,过F2作椭圆长轴的垂线交椭圆于点P,若△F1PF2 为等腰直角三角形,则椭圆的离心率是 3.椭圆=1的焦点为F1和F2,点P在椭圆上.如果线段PF1的中点在y轴上,那么|PF1|是|PF2|的7倍 4.若椭圆的离心率,则的值为 5..椭圆的右焦点到直线的距离为 6.与椭圆具有相同的离心率且过点(2,-)的椭圆的标准方程是或 7.椭圆上的点到直线的最大距离是 8. 已知点在以坐标轴为对称轴的椭圆上,点到两焦点的距离分别为和,过点作焦点所在轴的垂线,它恰好过椭圆的一个焦点,求椭圆方程. 分析:讨论椭圆方程的类型,根据题设求出和(或和)的值.从而求得椭圆方程. 解:设两焦点为、,且,. 从椭圆定义知.即. 从知垂直焦点所在的对称轴,所以在中,, 可求出,,从而. ∴所求椭圆方程为或. 第2课 椭圆B 【考点导读】 1. 掌握椭圆的第二定义,能熟练运用两个定义解决椭圆的有关问题; 2. 能解决椭圆有关的综合性问题. 【基础练习】 1.曲线与曲线的(D) A 焦点相同 B 离心率相等 C准线相同 D 焦距相等 2.如果椭圆上的点A到右焦点的距离等于4,那么点A 到两条准线的距离分别是 3 离心率,一条准线为的椭圆的标准方程是 【范例导析】 例1.椭圆(a>b>0)的二个焦点F1(-c,0),F2(c,0),M是椭圆上一点,且。 求离心率e的取值范围. 分析:离心率与椭圆的基本量a、b、c有关,所以本题可以用基本量表示椭圆上点的坐标,再借助椭圆椭圆上点坐标的范围建立关于基本量的不等式,从而确定离心率的范围. 解:设点M的坐标为(x,y),则,。由,得x2-c2+y2=0,即x2-c2=-y2。 ① 又由点M在椭圆上,得y2=b2,代入①,得x2-c2,即。 ∵0≤≤,∴0≤≤,即0≤≤1,0≤≤1,解得≤≤1。 又∵0<<1,∵≤≤1. 例2.如图,已知某椭圆的焦点是F1(-4,0)、F2(4,0),过点F2并垂直于x轴的直线与椭圆的一个交点为B,且|F1B|+|F2B|=10,椭圆上不同的两点A(x1,y1),C(x2,y2)满足条件:|F2A|、|F2B|、|F2C|成等差数列. (1)求该弦椭圆的方程; (2)求弦AC中点的横坐标. 例2 分析:第一问直接可有第一定义得出基本量a,从而写出方程;第二问涉及到焦半径问题,可以考虑利用第二定义的得出焦半径表达式,结合等差数列的定义解决. 解:(1)由椭圆定义及条件知,2a=|F1B|+|F2B|=10,得a=5,又c=4,所以b==3. 故椭圆方程为=1. (2)由点B(4,yB)在椭圆上,得|F2B|=|yB|=.因为椭圆右准线方程为x=,离心率为,根据椭圆定义,有|F2A|=(-x1),|F2C|=(-x2), 由|F2A|、|F2B|、|F2C|成等差数列,得(-x1)+(-x2)=2×,由此得出:x1+x2=8. 设弦AC的中点为P(x0,y0),则x0==4. 【反馈练习】 1.在给定椭圆中,过焦点且垂直于长轴的弦长为,焦点到相应准线的距离为1,则该椭圆的离心率为 2.已知F1、F2为椭圆的两个焦点,过F1作倾斜角为的弦AB,则△F2AB的面积为 3.已知正方形,则以为焦点,且过两点的椭圆的离心率为 4.椭圆上的点P到它的左准线的距离是10,那么点P 到它的右焦点的距离是 12 5.椭圆上不同三点,,与焦点的距离成等差数列. 求证:; 证明:由椭圆方程知,,. 由圆锥曲线的统一定义知:,∴ . 同理 . ∵ ,且, ∴ ,即 . 第3课 双曲线 【考点导读】 1. 了解双曲线的定义、几何图形和标准方程,了解其几何性质 2. 能用双曲线的标准方程和几何性质解决一些简单的实际问题. 【基础练习】 1.双曲线的虚轴长是实轴长的2倍,则 2. 方程表示双曲线,则的范围是 3.已知中心在原点,焦点在y轴的双曲线的渐近线方程为,则此双曲线的离心率为 4. 已知焦点,双曲线上的一点到的距离差的绝对值等于,则双曲线的标准方程为 【范例导析】 例1. (1) 已知双曲线的焦点在轴上,并且双曲线上两点坐标分别为,求双曲线的标准方程; (2)求与双曲线共渐近线且过点的双曲线方程及离心率. 分析:由所给条件求双曲线的标准方程的基本步骤是:①定位,即确定双曲线的焦点在哪轴上;②定量,即根据条件列出基本量a、b、c的方程组,解方程组求得a、b的值;③写出方程. 解:(1)因为双曲线的焦点在轴上,所以设所求双曲线的标准方程为①; ∵点在双曲线上,∴点的坐标适合方程①。 将分别代入方程①中,得方程组: 将和看着整体,解得, ∴即双曲线的标准方程为。 点评:本题只要解得即可得到双曲线的方程,没有必要求出的值;在求解的过程中也可以用换元思想,可能会看的更清楚。 (2)解法一:双曲线的渐近线方程为: 当焦点在x轴时,设所求双曲线方程为 ∵,∴ ① ∵在双曲线上 ∴ ② 由①-②,得方程组无解 当焦点在y轴时,设双曲线方程为 ∵,∴ ③ ∵在双曲线上,∴ ④ 由③④得, ∴所求双曲线方程为:且离心率 解法二:设与双曲线共渐近线的双曲线方程为: ∵点在双曲线上,∴ ∴所求双曲线方程为:,即. 点评:一般地,在已知渐近线方程或与已知双曲线有相同渐近线的条件下,利用双曲线系方程求双曲线方程较为方便.通常是根据题设中的另一条件确定参数. 例2. 某中心接到其正东、正西、正北方向三个观测点的报告:正西、正北两个观测点同时听到了一声巨响,正东观测点听到的时间比其他两观测点晚4s. 已知各观测点到该中心的距离都是1020m. 试确定该巨响发生的位置.(假定当时声音传播的速度为340m/ s :相关各点均在同一平面上) 解:如图: 以接报中心为原点O,正东、正北方向为x轴、y轴正向,建立直角坐标系.设A、B、C分别是西、东、北观测点,则A(-1020,0),B(1020,0),C(0,1020) 设P(x,y)为巨响为生点,由A、C同时听到巨响声,得|PA|=|PB|,故P在AC的垂直平分线PO上,PO的方程为y=-x,因B点比A点晚4s听到爆炸声,故|PB|- |PA|=340×4=1360 由双曲线定义知P点在以A、B为焦点的双曲线上, 依题意得a=680, c=1020, y x o A B C P 用y=-x代入上式,得,∵|PB|>|PA|, 例2 答:巨响发生在接报中心的西偏北450距中心处. 例3.双曲线的焦距为2c,直线过点(a,0)和(0,b),且点(1,0)到直线的距离与点(-1,0)到直线的距离之和求双曲线的离心率e的取值范围. 解:直线的方程为,即 由点到直线的距离公式,且,得到点(1,0)到直线的距离, 同理得到点(-1,0)到直线的距离 由 即 于是得 解不等式,得 由于所以的取值范围是 点拨:本小题主要考查点到直线距离公式,双曲线的基本性质以及综合运算能力. 【反馈练习】 1.双曲线的渐近线方程为 2.已知双曲线的离心率为,焦点是,,则双曲线方程为 3.已知双曲线的两个焦点为,,P是此双曲线上的一点,且,,则该双曲线的方程是 4. 设P是双曲线上一点,双曲线的一条渐近线方程为,、分别是双曲线左右焦点,若=3,则=7 5.与椭圆共焦点且过点的双曲线的方程 6. (1)求中心在原点,对称轴为坐标轴经过点且离心率为的双曲线标准方程. (2)求以曲线和的交点与原点的连线为渐近线,且实轴长为12的双曲线的标准方程. 解:(1)设所求双曲线方程为:,则, ∴,∴,∴所求双曲线方程为 (2)∵,∴或,∴渐近线方程为 当焦点在轴上时,由且,得. ∴所求双曲线方程为 当焦点在轴上时,由,且,得. ∴所求双曲线方程为 7.设双曲线的半焦距为,直线过、两点,且原点到直线的距离为,求双曲线的离心率. 分析:由两点式得直线的方程,再由双曲线中、、的关系及原点到直线的距离建立等式,从而解出的值. 解:由过两点,,得的方程为. 由点到的距离为,得. 将代入,平方后整理,得. 令,则.解得或. 而,有.故或. 因,故, 所以应舍去.故所求离心率. 说明:此题易得出错误答案:或.其原因是未注意到题设条件,从而离心率.而,故应舍去. 8.已知双曲线的中心在原点,焦点在坐标轴上,离心率为,且过点. (1)求双曲线方程;(2)若点在双曲线上,求证:; (3)对于(2)中的点,求的面积. 解:(1)由题意,可设双曲线方程为,又双曲线过点,解得 ∴ 双曲线方程为; (2)由(1)可知,,, ∴ , ∴ ,, ∴ , 又点在双曲线上, ∴ , ∴ , 即; (3) ∴的面积为6. 第4课 抛物线 【考点导读】 1.了解抛物线的定义,掌握抛物线标准方程的四种形式和抛物线的简单几何性质. 2.会用抛物线的标准方程和几何性质解决简单的实际问题. 【基础练习】 1.焦点在直线x-2y-4=0上的抛物线的标准方程是 2.若抛物线的焦点与椭圆的右焦点重合,则的值为 3.抛物线的焦点坐标是__(a,0)_ 4.抛物线上与焦点的距离等于9的点的坐标是 5.点是抛物线上一动点,则点到点的距离与到直线的距离和的最小值 【范例导析】 例1. 给定抛物线y2=2x,设A(a,0),a>0,P是抛物线上的一点,且|PA|=d,试求d的最小值. 解:设P(x0,y0)(x0≥0),则y02=2x0, ∴d=|PA|= ==. ∵a>0,x0≥0, ∴(1)当0<a<1时,1-a>0, 此时有x0=0时,dmin==a. (2)当a≥1时,1-a≤0, 此时有x0=a-1时,dmin=. 例2.如图所示,直线和相交于点M,⊥,点,以A、B为端点的曲线段C上的任一点到的距离与到点N的距离相等,若△AMN为锐角三角形,,,且,建立适当的坐标系,求曲线段C的方程. 分析:因为曲线段C上的任一点是以点N为焦点,以为准线的抛物线的一段,所以本题关键是建立适当坐标系,确定C所满足的抛物线方程. 例2 解:以为x轴,MN的中点为坐标原点O,建立直角坐标系. 由题意,曲线段C是N为焦点,以为准线的抛物线的一段,其中A、B分别为曲线段的两端点. ∴设曲线段C满足的抛物线方程为:其中、为A、B的横坐标 令则, ∴由两点间的距离公式,得方程组: 解得或 ∵△AMN为锐角三角形,∴,则, 又B在曲线段C上, 则曲线段C的方程为 【反馈练习】 1.抛物线的准线方程是 2.抛物线的焦点到其准线的距离是 3.设O为坐标原点,F为抛物线的焦点,A为抛物线上的一点,若,则点A的坐标为 4.抛物线上的点到直线距离的最小值是 5.若直线l过抛物线(a>0)的焦点,并且与y轴垂直,若l被抛物线截得的线段长为4,则a= 6.某抛物线形拱桥跨度是20米,拱高4米,在建桥时每隔4米需用一支柱支撑,求其中最长的支柱的长. 解:以拱顶为原点,水平线为x轴,建立坐标系, 如图,由题意知,|AB|=20,|OM|=4,A、B坐标分别为(-10,-4)、(10,-4) 设抛物线方程为x2=-2py,将A点坐标代入,得100=-2p×(-4),解得p=12.5, 于是抛物线方程为x2=-25y. 第6题 由题意知E点坐标为(2,-4),E′点横坐标也为2,将2代入得y=-0.16,从而|EE′|= (-0.16)-(-4)=3.84.故最长支柱长应为3.84米. 7.已知抛物线的顶点在原点,焦点F在x轴的正半轴,且过点P(2,2),过F的直线交抛物线于A,B两点.(1)求抛物线的方程; (2)设直线l是抛物线的准线,求证:以AB为直径的圆与直线l相切. 分析:可设抛物线方程为.用待定系数法求得方程,对于第二问的证明只须证明,则以AB为直径的圆,必与抛物线准线相切. 解:(1)设抛物线的方程,将(2,2)代入得∴所求抛物线方程为 (2)证明:作于于.M为AB中点,作于,则由抛物线的定义可知: 在直角梯形中: ,故以AB为直径的圆,必与抛物线的准线相切. 点拨:类似有:以椭圆焦点弦为直径的圆与相对应的准线相离,以双曲线焦点弦为直径的圆与相应的准线相交. 第5课 圆锥曲线的统一定义 【考点导读】 1. 了解圆锥曲线的第二定义. 2. 能用第二定义解决简单的圆锥曲线问题. 【基础练习】 1.抛物线的焦点的坐标是, 准线方程是 2..如果双曲线的两个焦点分别为、,一条渐近线方程为,那么它的两条准线间的距离是2 3.若双曲线上的点到左准线的距离是到左焦点距离的,则= 4.点M与点F的距离比它到直线:的距离小1,则点的轨迹方程是 【范例导析】 例1.已知双曲线的渐近线方程为,两条准线间的距离为,求双曲线标准方程. 分析:(可根据双曲线方程与渐近线方程的关系,设出双曲线方程,进而求出双曲线标准方程. 解:∵双曲线渐近线方程为,∴设双曲线方程为 ①若,则, ∴准线方程为:,∴,∴ ②若,则, ∴准线方程为:,∴,∴ ∴所求双曲线方程为:或 点拨:求圆锥曲线方程时,一般先由条件设出所求方程,然后再根据条件列出基本的方程组解方程组得出结果. 例2.已知点,,在双曲线上求一点,使的值最小. 解:∵,,∴,∴ 设点到与焦点相应准线的距离为则 ∴,∴ 至此,将问题转化成在双曲线上求一点, 使到定点的距离与到准线距离和最小. 即到定点的距离与准线距离和最小为直线垂直于准线时, 解之得,点. 点拨:灵活巧妙地运用双曲线的比值定义于解题中,将会带给我们意想不到的方便和简单.教学中应着重培养学生灵活运用知识的能力. 【反馈练习】 1.若双曲线上的点到左准线的距离是到左焦点距离的,则 2.在给定椭圆中,过焦点且垂直于长轴的弦长为,焦点到相应准线的距离为1,则该椭圆的离心率为 3.已知双曲线的一条准线为,则该双曲线的离心率为 4 双曲线右支点上的一点P到右焦点的距离为2,则P点到左准线的距离为 8 第6课 圆锥曲线综合 【考点导读】 1. 在理解和掌握圆锥曲线的定义和简单几何性质的基础上,把握有关圆锥曲线的知识内在联系,灵活地运用解析几何的常用方法解决问题. 2. 通过问题的解决,理解函数与方程、等价转化、数形结合、分类讨论等数学思想. 3. 能够抓住实际问题的本质建立圆锥曲线的数学模型,实现实际问题向数学问题的转化,并运用圆锥曲线知识解决实际问题. 【基础练习】 1. 给出下列四个结论: ①当a为任意实数时,直线恒过定点P,则过点P且焦点在y轴上的抛物线的标准方程是; ②已知双曲线的右焦点为(5,0),一条渐近线方程为,则双曲线的标准方程是; ③抛物线; ④已知双曲线,其离心率,则m的取值范围是(-12,0)。 其中所有正确结论的个数是4 2.设双曲线以椭圆长轴的两个端点为焦点,其准线过椭圆的焦点,则双曲线的渐近线的斜率为 3.如果椭圆的弦被点(4,2)平分,则这条弦所在的直线方程是 【范例导析】 例1. 已知抛物线的焦点为F,A、B是热线上的两动点,且过A、B两点分别作抛物线的切线,设其交点为M。 (I)证明为定值; (II)设的面积为S,写出的表达式,并求S的最小值。 解:(1)F点的坐标为(0,1)设A点的坐标为 B点的坐标为 由可得 因此 过A点的切线方程为 (1) 过B点的切线方程为 (2) 解(1)( 2)构成的方程组可得点M的坐标,从而得到=0 即为定值 (2)=0可得三角形面积 所以 当且仅当时取等号 点拨:本题主要考察共线向量的关系,曲线的切线方程,直线的交点以及向量的数量积等知识点 涉及均值不等式,计算较复杂.难度很大 【反馈练习】 1.已知双曲线的中心在原点,离心率为.若它的一条准线与抛物线的准线重合,则该双曲线与抛物线的交点到原点的距离是 2.设分别是双曲线的左、右焦点.若点在双曲线上,且,则 3.设P是椭圆上一点,、 是椭圆的两个焦点,则的最小值是 4.已知以F1(2,0),F2(2,0)为焦点的椭圆与直线有且仅有一个交点,则椭圆的长轴长为 5. 双曲线C与椭圆的焦点相同,离心率互为倒数,则双曲线C的渐近线的方程是 6.已知椭圆与双曲线在第一象限内的交点为,则点到椭圆右焦点的距离等于__2 _ 7.如图,点A是椭圆C:的短轴位于x轴下方的端点,过A作斜率为1的直线交椭圆于B点,点P在y轴上,且BP∥x轴,=9,若点P的坐标为(0,1),求椭圆C的方程. 8.在平面直角坐标系中,已知圆心在第二象限、半径为的圆与直线相切于坐标原点.椭圆与圆的一个交点到椭圆两焦点的距离之和为.求圆的方程. 解:设圆心坐标为(m,n)(m<0,n>0),则该圆的方程为(x-m)2+(y-n)2=8已知该圆与直线y=x相切,那么圆心到该直线的距离等于圆的半径,则 =2 即=4 ① 又圆与直线切于原点,将点(0,0)代入得 m2+n2=8 ② 联立方程①和②组成方程组解得 故圆的方程为(x+2)2+(y-2)2=8 9.已知动圆过定点,且与直线相切,其中,求动圆圆心的轨迹的方程. 解:如图,设为动圆圆心,为记为,过点作直线的垂线,垂足为,由题意知:即动点到定点与定直线的距离相等 由抛物线的定义知,点的轨迹为抛物线,其中为焦点,为准线 所以轨迹方程为; 第9题查看更多