直线与圆锥曲线教案

直线与圆锥曲线教案

‎ ‎ 专题 （二） 直线与圆锥曲线 主干知识整合：‎ ‎ 直线与圆锥曲线联系在一起的综合题在高考中多以高档题、压轴题出现，主要涉及位置关系的判定，弦长问题、最值问题、对称问题、轨迹问题等.突出考查了数形结合、分类讨论、函数与方程、等价转化等数学思想方法，要求考生分析问题和解决问题的能力、计算能力较高，起到了拉开考生“档次”，有利于选拔的功能.‎ 经典真题感悟：‎ ‎1.（江西卷15）过抛物线的焦点作倾角为的直线，与抛物线分别交于、两点（在轴左侧），则 ．‎ ‎ 2 (2008年安徽卷)若过点A(4,0)的直线与曲线有公共点,则直线的斜率的取值范围为 ( )‎ A. B. C. D. ‎ ‎ 3(2008年海南---宁夏卷)设双曲线的右顶点为A,右焦点为F,过点F平行双曲线的一条渐近线的直线与双曲线交于点B,则三角形AFB的面积为___________.‎ 热点考点探究：‎ 考点一：直线与曲线交点问题 例1.已知双曲线C：2x2－y2=2与点P(1，2)‎ ‎(1)求过P(1，2)点的直线l的斜率取值范围，使l与C分别有一个交点，两个交点，没有交点.‎ 解：(1)当直线l的斜率不存在时，l的方程为x=1,与曲线C有一个交点.当l的斜率存在时，设直线l的方程为y－2=k(x－1),代入C的方程，并整理得 ‎(2－k2)x2+2(k2－2k)x－k2+4k－6=0 (*)‎ ‎(ⅰ)当2－k2=0,即k=±时，方程(*)有一个根，l与C有一个交点 ‎(ⅱ)当2－k2≠0,即k≠±时 Δ=［2(k2－2k)］2－4(2－k2)(－k2+4k－6)=16(3－2k)‎ ‎①当Δ=0,即3－2k=0,k=时，方程(*)有一个实根，l与C有一个交点.‎ ‎②当Δ＞0,即k＜,又k≠±,故当k＜－或－＜k＜或＜k＜时，方程(*)有两不等实根，l与C有两个交点.‎ ‎③当Δ＜0，即k＞时，方程(*)无解，l与C无交点.‎ 9‎ ‎ ‎ 综上知：当k=±,或k=，或k不存在时，l与C只有一个交点；‎ 当＜k＜,或－＜k＜,或k＜－时，l与C有两个交点；‎ 当k＞时，l与C没有交点.‎ ‎(2)假设以Q为中点的弦存在，设为AB，且A(x1,y1),B(x2,y2)，则2x12－y12=2,2x22－y22=2两式相减得：2(x1－x2)(x1+x2)=(y1－y2)(y1+y2)‎ 又∵x1+x2=2,y1+y2=2‎ ‎∴2(x1－x2)=y1－y1‎ 即kAB==2‎ 但渐近线斜率为±,结合图形知直线AB与C无交点，所以假设不正确，即以Q为中点的弦不存在.‎ ‎(2)若Q(1，1)，试判断以Q为中点的弦是否存在.‎ 考点二：圆锥曲线中的最值问题 对于圆锥曲线问题上一些动点，在变化过程中会引入一些相互联系、相互制约的变量，从而使变量与其中的参变量之间构成函数关系，此时，用函数思想与函数方法处理起来十分方便。‎ 例2 直线：和双曲线的左支交于A、B两点，直线过P（）和AB线段的中点M，求在轴上的截距的取值范围。‎ 解：由消去得，由题意，有：‎ 设M（），则 由P（）、M（）、Q（）三点共线，可求得 设，则在上为减函数。‎ 所以，且 9‎ ‎ ‎ 所以 所以或 考点三：弦长问题 涉及弦长问题，应熟练地利用韦达定理设而不求计算弦长，涉及垂直关系往往也是利用韦达定理，设而不求简化运算.‎ 例3.如图所示，抛物线y2=4x的顶点为O，点A的坐标为(5，0)，倾斜角为的直线l与线段OA相交(不经过点O或点A)且交抛物线于M、N两点，求△AMN面积最大时直线l的方程，并求△AMN的最大面积.‎ 解：由题意，可设l的方程为y=x+m,－5＜m＜0.‎ 由方程组,消去y,得x2+(2m－4)x+m2=0 ①‎ ‎∵直线l与抛物线有两个不同交点M、N，‎ ‎∴方程①的判别式Δ=(2m－4)2－4m2=16(1－m)＞0,‎ 解得m＜1,又－5＜m＜0,∴m的范围为(－5，0)‎ 设M(x1,y1),N(x2,y2)则x1+x2=4－2m，x1·x2=m2,‎ ‎∴|MN|=4.‎ 点A到直线l的距离为d=.‎ ‎∴S△=2(5+m),从而S△2=4(1－m)(5+m)2‎ ‎=2(2－2m)·(5+m)(5+m)≤2()3=128.‎ ‎∴S△≤8,当且仅当2－2m=5+m,即m=－1时取等号.‎ 故直线l的方程为y=x－1，△AMN的最大面积为8.‎ 考点4：圆锥曲线关于直线对称问题 例4. 已知椭圆的中心在圆点,一个焦点是F(2,0),且两条准线间的距离为,‎ ‎(I)求椭圆的方程;‎ ‎(II)若存在过点A(1,0)的直线,使点F关于直线的对称点在椭圆上,求的取值范围.‎ ‎【解析】(I)设椭圆的方程为 由条件知,‎ 9‎ ‎ ‎ 故椭圆的方程是 ‎(II)依题意,直线的斜率存在且不为0,记为,则直线的方程是,设点F(2,0)关于直线的对称点为,则 因为在椭圆上,所以 即 故,则 因为 于是,当且仅当(*)‎ 上述方程存在正实根,即直线存在.‎ 解(*)得 即的取值范围是 规律总结 ‎1. 判定直线与圆锥曲线位置关系时,应将直线方程与圆锥曲线C的方程联立,消去(也可消去)得一个关于变量的一元方程 ‎①当时,若有,则与C相交;若,则与C相切;若,则与C相离. ‎ ‎②当时,得到一个一元一次方程,若方程有解,则有直线与C相交,此时只有一个公共点;若C为双曲线,则平行于双曲线的渐近线;若C为抛物线,则平行于抛物线的轴.所以只有当直线与双曲线、抛物线只有一个公共点时,直线与双曲线、抛物线可能相切,也可能相交.‎ ‎2. “设而不求”的方法 9‎ ‎ ‎ 若直线与圆锥曲线C有两个交点A和B时,一般地,首先设出交点A()、B(),它们是过渡性参数,不须求出,有时运用韦达定理解决问题,有时利用点在曲线上代入曲线方程整体运算求解.‎ ‎3. 韦达定理与弦长公式 斜率为的直线被圆锥曲线截得弦AB,若A(),B()则 ,然后再结合韦达定理可求出弦长等.‎ 专题能力训练：‎ 一、选择题 ‎1.斜率为1的直线l与椭圆+y2=1相交于A、B两点，则|AB|的最大值为( )‎ A.2 B. C. D. ‎ ‎2.抛物线y=ax2与直线y=kx+b(k≠0)交于A、B两点，且此两点的横坐标分别为x1,x2,直线与x轴交点的横坐标是x3,则恒有( )‎ A.x3=x1+x2 B.x1x2=x1x3+x2x3‎ C.x1+x2+x3=0 D.x1x2+x2x3+x3x1=0‎ ‎1.解析：弦长|AB|=≤.‎ 答案：C ‎2.解析：解方程组,得ax2－kx－b=0,可知x1+x2=,x1x2=－,x3=－,代入验证即可.‎ 答案：B ‎3.斜率为2的直线过双曲线的右焦点,且与双曲线的左、右两支分别相交,则双曲线的离心率的取值范围是 ( D )‎ A. B. C. D. ‎ ‎4.过点A(4,0)的直线与抛物线交于另外两点B、C,O是坐标原点,则三角形BOC是 ( C )‎ ‎ A.锐角三角形 B.钝角三角形 C. 直角三角形 D.形状不确定 二、填空题 ‎5.已知两点M(1，)、N(－4，－)，给出下列曲线方程：①4x+2y－1=0,②x2+y2=3,③+y2=1,④－y2=1,在曲线上存在点P满足|MP|=|NP|的所有曲线方程是_________.‎ 9‎ ‎ ‎ ‎.解析：点P在线段MN的垂直平分线上，判断MN的垂直平分线于所给曲线是否存在交点.‎ 答案：②③④‎ ‎6.正方形ABCD的边AB在直线y=x+4上，C、D两点在抛物线y2=x上，则正方形ABCD的面积为_________.‎ ‎7.在抛物线y2=16x内，通过点(2，1)且在此点被平分的弦所在直线的方程是_________.‎ ‎6解析：设C、D所在直线方程为y=x+b,代入y2=x,利用弦长公式可求出|CD|的长，利用|CD|的长等于两平行直线y=x+4与y=x+b间的距离，求出b的值，再代入求出|CD|的长.‎ 答案：18或50‎ ‎7.解析：设所求直线与y2=16x相交于点A、B，且A(x1,y1),B(x2,y2),代入抛物线方程得y12=16x1,y22=16x2,两式相减得，(y1+y2）(y1－y2)=16(x1－x2).‎ 即kAB=8.‎ 故所求直线方程为y=8x－15.‎ 答案：8x－y－15=0‎ 三、解答题 ‎8.已知抛物线y2=2px(p＞0),过动点M(a,0)且斜率为1的直线l与该抛物线交于不同的两点A、B，且|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.‎ ‎9.已知中心在原点，顶点A1、A2在x轴上，离心率e=的双曲线过点P(6，6).‎ ‎(1)求双曲线方程.‎ ‎(2)动直线l经过△A1PA2的重心G，与双曲线交于不同的两点M、N，问：是否存在直线l,使G平分线段MN，证明你的结论.‎ ‎10.已知双曲线C的两条渐近线都过原点，且都以点A(，0)为圆心，1为半径的圆相切，双曲线的一个顶点A1与A点关于直线y=x对称.‎ ‎(1)求双曲线C的方程.‎ ‎(2)设直线l过点A，斜率为k,当0＜k＜1时，双曲线C的上支上有且仅有一点B到直线l的距离为，试求k的值及此时B点的坐标.‎ ‎11. 已知过双曲线方程 ‎(1)过M(1,1)的直线交双曲线于A、B两点,若M为弦AB的中点,求直线AB的方程;‎ 9‎ ‎ ‎ ‎(2)是否存在直线,使为被双曲线所截得弦的中点,若存在,求出直线的方程;若不存在,请说明理由.‎ ‎8解：(1)设直线l的方程为：y=x－a,代入抛物线方程得(x－a)2=2px,即x2－2(a+p)x+a2=0‎ ‎∴|AB|=≤2p.∴4ap+2p2≤p2,即4ap≤－p2‎ 又∵p＞0,∴a≤－.‎ ‎(2)设A(x1,y1)、B(x2,y2)，AB的中点 C(x,y),‎ 由(1)知，y1=x1－a,y2=x2－a,x1+x2=2a+2p,‎ 则有x==p.‎ ‎∴线段AB的垂直平分线的方程为y－p=－(x－a－p),从而N点坐标为(a+2p,0） 点N到AB的距离为 从而S△NAB=‎ 当a有最大值－时，S有最大值为p2.‎ ‎9.解：(1)如图，设双曲线方程为=1.由已知得,解得a2=9,b2=12.‎ 所以所求双曲线方程为=1.‎ ‎(2)P、A1、A2的坐标依次为(6,6)、(3，0)、(－3，0），‎ ‎∴其重心G的坐标为(2，2）‎ 假设存在直线l，使G(2，2)平分线段MN，设M(x1,y1)，N(x2,y2).则有 ‎，∴kl=‎ ‎∴l的方程为y= (x－2)+2,‎ 9‎ ‎ ‎ 由,消去y,整理得x2－4x+28=0.‎ ‎∵Δ=16－4×28＜0,∴所求直线l不存在.‎ ‎10.解：(1)设双曲线的渐近线为y=kx,由d==1,解得k=±1.‎ 即渐近线为y=±x,又点A关于y=x对称点的坐标为(0，).‎ ‎∴a==b,所求双曲线C的方程为x2－y2=2.‎ ‎(2)设直线l：y=k(x－)(0＜k＜1,依题意B点在平行的直线l′上，且l与l′间的距离为.‎ 设直线l′：y=kx+m,应有,化简得m2+2km=2. ②‎ 把l′代入双曲线方程得(k2－1)x2+2mkx+m2－2=0,‎ 由Δ=4m2k2－4(k2－1)(m2－2)=0.可得m2+2k2=2 ③‎ ‎②、③两式相减得k=m,代入③得m2=,解设m=,k=,此时x=,y=.故B(2,).‎ ‎11.解析(1)设,‎ 则 则有…………………..①‎ ‎………………………..②‎ ‎①-②得 ‎∵‎ 9‎ ‎ ‎ ‎∵双曲线的一条渐近线方程为,而,‎ 与双曲线交于两点.‎ 为所求.‎ ‎(2)假设过N直线交双曲线于, 则有 ‎,.‎ 两式相减得 ‎∵‎ ‎∵双曲线的一条渐近线方程为,‎ 直线与双曲线没有公共点.‎ 以为弦中点的直线不存在.‎ ‎【点评】”设而不求”是保证A、B两交点存在的情况下,所采用整体运算求直线方程的方法,但如果是假定直线与曲线存在两个交点A、B为前提下求出直线,则必须验证与圆锥曲线公共点的存在性.‎ 9‎