直线与圆锥曲线的位置关系课件和练习最新版

第九节直线与圆锥曲线的位置关系1.直线与圆锥曲线的位置关系的判断方法直线与圆锥曲线的位置关系可分为：_____、_____、_____.这三种位置关系的判断方法为：设直线l:Ax+By+C=0(A2+B2≠0)，圆锥曲线C1：f(x,y)=0,由即将直线l的方程与圆锥曲线C1的方程联立，消去y便得到关于x的方程ax2+bx+c=0(当然，也可以消去x得到关于y的方程)，通过方程解的情况判断直线l与圆锥曲线C1的位置关系，见下表：相交相切相离22AxByC0AB0,fx,y0,方程ax2+bx+c=0的解l与C1的交点a=0b=0无解(含l是双曲线的渐近线)无公共点b≠0有一解(含l与抛物线的对称轴平行或与双曲线的渐近线平行)一个交点a≠0Δ0两个_____的解两个交点Δ=0两个相等的解_________Δ0无实数解_______不等一个交点无交点2.圆锥曲线的弦长设斜率为k(k≠0)的直线l与圆锥曲线C相交于A，B两点，A(x1,y1),B(x2,y2),则|AB|====2121k|xx|2212121kxx4xx12211|yy|k21212211yy4yy.k判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”).(1)直线l与椭圆C相切的充要条件是：直线l与椭圆C只有一个公共点.()(2)直线l与双曲线C相切的充要条件是：直线l与双曲线C只有一个公共点.()(3)直线l与抛物线C相切的充要条件是：直线l与抛物线C只有一个公共点.()(4)如果直线x=ty+a与圆锥曲线相交于A(x1,y1)，B(x2,y2)两点，则弦长()(5)若抛物线C上存在关于直线l对称的两点，则需满足直线l与抛物线C的方程联立消元得到的一元二次方程的判别式Δ0.()212AB1tyy.【解析】(1)正确，直线l与椭圆C只有一个公共点，则直线l与椭圆C相切，反之亦成立.(2)错误，因为直线l与双曲线C的渐近线平行时，也只有一个公共点，是相交，但并不相切.(3)错误，因为直线l与抛物线C的对称轴平行时，也只有一个公共点，是相交，但不相切.(4)正确，又x1=ty1+a,x2=ty2+a,(5)错误，应是以l为垂直平分线的线段AB所在的直线l′与抛物线方程联立，消元后所得一元二次方程的判别式Δ0.答案:(1)√(2)×(3)×(4)√(5)×221212ABxxyy，2212122222121212ABtyatyayytyyyy1tyy.［］1.已知直线y=kx-k及抛物线y2=2px(p0)，则()(A)直线与抛物线有一个公共点(B)直线与抛物线有两个公共点(C)直线与抛物线有一个或两个公共点(D)直线与抛物线可能无公共点【解析】选C.因为直线y=kx-k=k(x-1)恒过定点(1，0)，而点(1，0)在抛物线内部，故直线与抛物线有一个或两个公共点.2.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()(A)(B)(C)(D)x3y4032262742【解析】选C.根据题意设椭圆方程为则将代入椭圆方程，得∵椭圆与直线有且仅有一个交点，∴b2=3,长轴长为2222xy1b0b4b，x3y4222424(b1)y83byb12b0,x3y402224283b44(b1)b12b0，22b427.3.已知直线x-y-1=0与抛物线y=ax2相切，则a等于()(A)(B)(C)(D)4【解析】选C.将x-y-1=0，即y=x-1代入y=ax2得，ax2-x+1=0,∵直线与抛物线相切，∴Δ=(-1)2-4a=0，解得a=1213141.44.已知双曲线x2-y2=1和斜率为的直线l交于A，B两点，当l变化时，线段AB的中点M的坐标满足的方程是_____.【解析】设A(x1,y1),B(x2,y2)，线段AB中点坐标(x0,y0),则两式相减，得(x1+x2)(x1-x2)=(y1+y2)(y1-y2),答案:y=2x1222112222xy1xy1，，220012120001202xxyy1xx0,,,y2x.2yxxy2即5.过椭圆的左焦点且倾斜角为的直线被椭圆所截得的弦长为______.22xy196【解析】设直线与椭圆的交点分别为A(x1,y1),B(x2,y2).由椭圆方程得：a=3，b=1，所以因此，直线方程为：与椭圆方程联立，消去y得：则所以答案：222xy1922xy19c22，3yx223，22xy1924x122x150,121215xx32xx4，，12212121AB1|xx|32323xx4xx18152.33考向1直线与圆锥曲线的位置关系的确定及应用【典例1】(1)已知椭圆若此椭圆与直线y=4x+m交于不同两点A，B，则实数m的取值范围是_____.(2)(2013·西安模拟)已知抛物线的方程为y2=4x,斜率为k的直线l过定点P(-2，1)，若直线l与抛物线只有一个公共点，则k的值为______.22xy143，(3)(2012·安徽高考)如图，F1(-c,0),F2(c,0)分别是椭圆C:(ab0)的左、右焦点，过点F1作x轴的垂线交椭圆的上半部分于点P，过点F2作直线PF2的垂线交直线于点Q.①若点Q的坐标为(4，4)，求椭圆C的方程；②证明：直线PQ与椭圆C只有一个交点.2222xy1ab2axc【思路点拨】(1)(2)将直线与曲线方程联立转化为所得方程解的个数满足的条件求解.(3)①利用F1P⊥x轴，PF2⊥QF2，构建关于a,b,c的方程组，求解；②只需证明直线PQ与椭圆相切，即其方程联立消元后的一元二次方程有唯一解即可.【规范解答】(1)直线y=4x+m与椭圆联立，消去y得：67x2+32mx+4(m2-3)=0，由已知，其判别式Δ=(32m)2-4×67×4(m2-3)0,解得：答案:22xy1432m67,67m67.即：(67,67)(2)由题意，得直线l的方程为y-1=k(x+2)，由得ky2-4y+4(2k+1)=0(*)(ⅰ)当k=0时，由方程(*)得y=1,方程组有一个解,此时，直线与抛物线只有一个公共点.2y1kx2y4x，，(ⅱ)当k≠0时，方程(*)的判别式为Δ=-16(2k2+k-1).由Δ=0，即2k2+k-1=0，解得k=-1或∴当k=-1或时，方程组有一个解，此时，直线与抛物线只有一个公共点.综上可知，当k=-1或k=0或时，直线与抛物线只有一个公共点.答案:-1或0或1k,21k21k212(3)①由条件知，故直线PF2的斜率为因为PF2⊥F2Q，所以直线F2Q的方程为故由题设知，2a=4，解得a=2,c=1.故椭圆方程为2bP(c,)a，222PFb0bak.cc2ac2222ac2acyx.bb2aQ(,2a).c2a4,c22xy1.43②证明：直线PQ的方程为即将上式代入得x2+2cx+c2=0.(方法一)其判别式Δ=(2c)2-4c2=0,(方法二)解得x=-c,所以直线PQ与椭圆C只有一个交点.222axy2acba2acac，cyxa,a2222xy1ab，2by.a【互动探究】若将本例题(1)中“此椭圆与直线y=4x+m交于不同两点A，B”变为“此椭圆上存在不同的两点A，B关于直线y=4x+m对称”，则实数m的取值范围如何？【解析】方法一：由于A，B两点关于直线y=4x+m对称，所以设直线AB的方程为即x=-4(y-b)，将其代入得:13y2-24by+12b2-3=0，其判别式Δ=(-24b)2-4×13×(12b2-3)0，解得：①，设A(x1,y1),B(x2,y2),线段AB中点为M0(x0,y0),又M0在y=4x+m上，∴有②将②代入①解得1yxb4，22xy143，213b412121224b8byy,xx4yb4yb,131304b12bM(,),131312b16bm,131313bm4213213m.1313方法二：设A(x1,y1),B(x2,y2),线段AB的中点M(x,y)，x1+x2=2x,y1+y2=2y,①②①②两式相减得即y1+y2=3(x1+x2),即y=3x,与y=4x+m联立得x=-m,y=-3m,而M(x,y)在椭圆的内部，则21AB21yy1k,xx422113x4y1222223x4y12222221213xx4yy0，22m9m2132131,m.431313＜即＜＜【拓展提升】1.直线与圆锥曲线位置关系的判断方法用直线方程与圆锥曲线方程组成的方程组的解的个数，可以研究直线与圆锥曲线的位置关系，即用代数法研究几何问题，这是解析几何的重要思想方法.直线与圆锥曲线有无公共点或有几个公共点问题，实际上是研究方程组解的个数问题.【提醒】在研究方程组是否有实数解或实数解的个数问题时，要注意用好分类讨论和数形结合的思想方法.2.曲线上存在关于直线对称的两点问题的解法及关键(1)解法：转化为过两对称点的直线与曲线的相交问题求解.(2)关键：用好两对称点的连线与对称轴垂直，且两点的中点在对称轴上.【变式备选】(1)(2013·抚州模拟)若直线mx+ny=4与⊙O:x2+y2=4没有交点，则过点P(m,n)的直线与椭圆的交点个数是()(A)至多为1(B)2(C)1(D)0【解析】选B.由题意知：∴点P(m,n)在椭圆的内部，故所求交点个数是2个.22xy194222242mn2mn，即，22xy194(2)过双曲线的右焦点作直线l交双曲线于A，B两点，若|AB|=4，则这样的直线l有()(A)1条(B)2条(C)3条(D)4条【解析】选C.由于a=1，所以2a=24，数形结合知，当A，B在左右两支上时有2条，又过右焦点垂直于x轴的弦长恰好为4，故A，B同在右支上时，有1条.所以共3条.22yx12考向2与弦长、弦中点及弦端点相关的问题【典例2】(1)已知抛物线C的顶点在坐标原点，焦点为F(0,-1),直线l与抛物线C相交于A，B两点.若线段AB的中点为(2，-2)，则直线l的方程为_____.(2)(2013·阜阳模拟)过抛物线y2=4x焦点F的直线与抛物线交于A，B两点，如果则直线AB的方程是_______.(3)(2013·南昌模拟)已知椭圆的中心在原点，焦点在x轴上，直线y=x+1与该椭圆相交于P，Q，且OP⊥OQ，求椭圆的方程.AF2FB，10PQ2，【思路点拨】(1)涉及弦的中点、斜率问题可利用点差法求解.(2)关键将弦的端点满足的向量关系转化为其横坐标大小关系，从而构建方程求解.(3)设出椭圆方程，与直线方程联立，利用OP⊥OQ及弦长构建方程(组)求解.10PQ2，【规范解答】(1)由题意知，抛物线的方程为x2=-4y，设A(x1,y1),B(x2,y2)，且x1≠x2,联立方程得两式相减得∴直线l的方程为y+2=-(x-2),即y=-x.答案:x+y=0211222x4y,x4y,221212xx4yy,121212yyxx1,xx4(2)由已知抛物线y2=4x的焦点F(1，0)，显然满足题意的直线斜率存在，设为k,则直线的方程为y=k(x-1),将其代入y2=4x,整理得k2x2-2(k2+2)x+k2=0(k2≠0)①其判别式Δ=16(k2+1)0,设A(x1,y1),B(x2,y2)且由不妨设x1x2.由①解得又得(1-x1,-y1)=2(x2-1,y2),得1-x1=2(x2-1),即x1