2012版步步高高考数学考前三个月专题复习课件6(2):解析几何

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§2椭圆、双曲线、抛物线真题热身1.(2011·安徽改编)双曲线2x2-y2=8的实轴长是________.解析∵2x2-y2=8,∴x24-y28=1,∴a=2,∴2a=4.42.(2011·广东改编)设圆C与圆x2+(y-3)2=1外切,与直线y=0相切,则C的圆心轨迹为________.解析设圆C的半径为r,则圆心C到直线y=0的距离为r.由两圆外切可得,圆心C到点(0,3)的距离为r+1,也就是说,圆心C到点(0,3)的距离比到直线y=0的距离大1,故点C到点(0,3)的距离和它到直线y=-1的距离相等,符合抛物线的特征,故点C的轨迹为抛物线.抛物线3.(2011·山东改编)已知双曲线x2a2-y2b2=1(a0,b0)的两条渐近线均和圆C:x2+y2-6x+5=0相切,且双曲线的右焦点为圆C的圆心,则该双曲线的方程为___________.解析∵双曲线x2a2-y2b2=1的渐近线方程为y=±bax,圆C的标准方程为(x-3)2+y2=4,∴圆心为C(3,0).又渐近线方程与圆C相切,即直线bx-ay=0与圆C相切,∴3ba2+b2=2,∴5b2=4a2.①又∵x2a2-y2b2=1的右焦点F2(a2+b2,0)为圆心C(3,0),∴a2+b2=9.②由①②得a2=5,b2=4.∴双曲线的标准方程为x25-y24=1.x25-y24=14.(2011·辽宁)已知点(2,3)在双曲线C:x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)上,C的焦距为4,则它的离心率为________.解析由题意知4a2-9b2=1,c2=a2+b2=4得a=1,b=3,∴e=2.2考点整合圆锥曲线的定义、标准方程与几何性质名称椭圆双曲线抛物线定义PF1+PF2=2a(2a>F1F2)|PF1-PF2|=2a(2a<F1F2)PF=PM,点F不在直线l上,PM⊥l于M标准方程x2a2+y2b2=1(a>b>0)x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)y2=2px(p>0)图形范围|x|≤a,|y|≤b|x|≥ax≥0顶点(±a,0)(0,±b)(±a,0)(0,0)对称性关于x轴,y轴和原点对称关于x轴对称焦点(±c,0)(p2,0)轴长轴长2a,短轴长2b实轴长2a,虚轴长2b离心率e=ca=1-b2a2(0<e<1)e=ca=1+b2a2(e>1)e=1准线x=-p2几何性质渐近线y=±bax分类突破一、圆锥曲线的定义及几何性质例1(1)已知P为椭圆x24+y2=1和双曲线x2-y22=1的一个交点,F1、F2为椭圆的两个焦点,那么∠F1PF2的余弦值为_____.(2)已知直线y=k(x+2)(k>0)与抛物线C:y2=8x相交于A、B两点,F为C的焦点.若FA=2FB,则k=________.解析(1)由椭圆和双曲线的方程可知,F1,F2为它们的公共焦点,不妨设PF1>PF2,则PF1+PF2=4PF1-PF2=2,所以PF1=3PF2=1,又F1F2=23,由余弦定理可知cos∠F1PF2=-13.(2)方法一抛物线C:y2=8x的准线为l:x=-2,直线y=k(x+2)(k>0)恒过定点P(-2,0).如图,过A、B分别作AM⊥l于点M,BN⊥l于点N.由FA=2FB,则AM=2BN,点B为AP的中点.连结OB,则OB=12AF,∴OB=BF,点B的横坐标为1,故点B的坐标为(1,22).∴k=22-01-(-2)=223.方法二如图,由图可知,BB′=BF,AA′=AF,又AF=2BF,∴BCAC=BB′AA′=12,即B是AC的中点.∴2xB=xA-2,2yB=yA与yA2=8xA,yB2=8xB,联立可得A(4,42),B(1,22).∴kAB=42-224-1=223.答案(1)-13(2)223归纳拓展1.圆锥曲线的定义是根本,它是标准方程和几何性质的“源”,“回归定义”是一种重要的解题策略.对于圆锥曲线的定义不仅要熟记,还要深入理解细节部分:比如椭圆的定义中要求PF1+PF2>F1F2,双曲线的定义中要求|PF1-PF2|<F1F2,抛物线上的点到焦点的距离与到准线的距离相等的转化.2.注意数形结合,提倡画出合理草图.变式训练1(1)若点P为共焦点的椭圆C1和双曲线C2的一个交点,F1、F2分别是它们的左、右焦点,设椭圆离心率为e1,双曲线离心率为e2,若PF1→·PF2→=0,则1e21+1e22=________.(2)如图,过抛物线y2=2px(p>0)的焦点的直线l依次交抛物线及其准线与点A、B、C,若BC=2BF,且AF=3,则抛物线的方程是________.解析(1)设椭圆长半轴长为a,双曲线实半轴长为a′,由题意,得PF1+PF2=2a,①PF21+PF22=4c2,②|PF1-PF2|=2a′,③①2-②得PF1·PF2=2a2-2c2,③2-②得PF1·PF2=2c2-2a′2,即2a2-2c2=2c2-2a′2,2c2=a2+a′2.∴1e21+1e22=1(ca)2+1(ca′)2=a2+a′2c2=2.(2)作BM⊥l,AQ⊥l,垂足分别为M、Q.则由抛物线定义得,AQ=AF=3,BF=BM.又BC=2BF,所以BC=2BM.由BM∥AQ得,AC=2AQ=6,CF=3.∴NF=12CF=32.即p=32.抛物线方程为y2=3x.答案(1)2(2)y2=3x二、圆锥曲线的方程及应用例2(2010·天津)已知椭圆x2a2+y2b2=1(a>b>0)的离心率e=32,连结椭圆的四个顶点得到的菱形的面积为4.(1)求椭圆的方程;(2)设直线l与椭圆相交于不同的两点A,B,已知点A的坐标为(-a,0),点Q(0,y0)在线段AB的垂直平分线上,且QA→·QB→=4,求y0的值.解(1)由e=ca=32,得3a2=4c2.再由c2=a2-b2,得a=2b.由题意可知12×2a×2b=4,即ab=2.解方程组a=2b,ab=2,a>b>0.得a=2,b=1.所以椭圆的方程为x24+y2=1.(2)由(1)可知A(-2,0),且直线l的斜率必存在.设B点的坐标为(x1,y1),直线l的斜率为k,则直线l的方程为y=k(x+2).于是A,B两点的坐标满足方程组y=k(x+2),x24+y2=1.由方程组消去y并整理,得(1+4k2)x2+16k2x+(16k2-4)=0.由根与系数的关系,得-2x1=16k2-41+4k2,所以x1=2-8k21+4k2,从而y1=4k1+4k2.设线段AB的中点为M,则M的坐标为(-8k21+4k2,2k1+4k2).以下分两种情况讨论:①当k=0时,点B的坐标是(2,0),线段AB的垂直平分线为y轴,于是QA→=(-2,-y0),QB→=(2,-y0).由QA→·QB→=4,得y0=±22.②当k≠0时,线段AB的垂直平分线的方程为y-2k1+4k2=-1k(x+8k21+4k2).令x=0,解得y0=-6k1+4k2.由QA→=(-2,-y0),QB→=(x1,y1-y0),QA→·QB→=-2x1-y0(y1-y0)=-2(2-8k2)1+4k2+6k1+4k2(4k1+4k2+6k1+4k2)=4(16k4+15k2-1)(1+4k2)2=4整理得7k2=2,故k=±147.所以y0=±2145.综上,y0=±22或y0=±2145.归纳拓展1.求圆锥曲线的标准方程的基本步骤:(1)定型(确定圆锥曲线类型).(2)定位(判断它的中心在原点,焦点在哪条坐标轴上).(3)定量(建立关于基本量的方程或方程组,解得基本量a,b的值).2.椭圆、双曲线、抛物线是常见的曲线,利用它们的方程及几何性质,可以解决一些简单的实际问题;利用方程可以研究它们与直线的交点、相交弦等有关问题.变式训练2如图所示,椭圆x2a2+y2b2=1上的点M与椭圆右焦点F1的连线MF1与x轴垂直,且OM(O是坐标原点)与椭圆长轴和短轴端点的连线AB平行.(1)求椭圆的离心率;(2)F2是椭圆的左焦点,C是椭圆上的任一点,证明:∠F1CF2≤π2;(3)过F1且与AB垂直的直线交椭圆于P、Q,若△PF2Q的面积是203,求此时椭圆的方程.(1)解设椭圆方程为x2a2+y2b2=1(a>b>0),则M(c,b2a),kOM=b2ac,kAB=ba,∴b2ac=ba⇒b=c⇒a=2c,∴e=ca=22.(2)证明由椭圆定义得:F1C+F2C=2a,cos∠F1CF2=F1C2+F2C2-F1F222F1C·F2C=4a2-4c2-2F1C·F2C2F1C·F2C=2b2F1C·F2C-1.F1C·F2C≤(F1C+F2C2)2=a2,∴cos∠F1CF2≥2b2a2-1=2c22c2-1=0,∴∠F1CF2≤π2.(3)解设直线PQ的方程为y=-ab(x-c),即y=-2(x-c).代入椭圆方程消去x得:1a2(c-12y)2+y2b2=1,整理得:5y2-22cy-2c2=0,∴y1+y2=22c5,y1y2=-2c25.∴(y1-y2)2=(22c5)2+8c25=48c225.S=12·2c·|y1-y2|=43c25=203,c2=25,因此a2=50,b2=25,所以椭圆方程为x250+y225=1.△PF2Q三、圆锥曲线的综合应用例3(2011·江西)P(x0,y0)(x0≠±a)是双曲线E:x2a2-y2b2=1(a0,b0)上一点,M,N分别是双曲线E的左,右顶点,直线PM,PN的斜率之积为15.(1)求双曲线的离心率;(2)过双曲线E的右焦点且斜率为1的直线交双曲线于A,B两点,O为坐标原点,C为双曲线上一点,且满足OC→=λOA→+OB→,求λ的值.解(1)由点P(x0,y0)(x0≠±a)在双曲线x2a2-y2b2=1上,有x20a2-y20b2=1.由题意有y0x0-a·y0x0+a=15,可得a2=5b2,c2=a2+b2=6b2,e=ca=305.(2)联立x2-5y2=5b2,y=x-c,得4x2-10cx+35b2=0.设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=5c2,x1x2=35b24.①设OC→=(x3,y3),OC→=λOA→+OB→,即x3=λx1+x2,y3=λy1+y2.又C为双曲线上一点,即x23-5y23=5b2,有(λx1+x2)2-5(λy1+y2)2=5b2.化简得λ2(x21-5y21)+(x22-5y22)+2λ(x1x2-5y1y2)=5b2.②又A(x1,y1),B(x2,y2)在双曲线上,所以x21-5y21=5b2,x22-5y22=5b2.由①式又有x1x2-5y1y2=x1x2-5(x1-c)(x2-c)=-4x1x2+5c(x1+x2)-5c2=10b2,②式可化为λ2+4λ=0,解得λ=0或λ=-4.归纳拓展本题考查了双曲线方程和它的几何性质,同时还考查了直线与双曲线的位置关系,圆锥曲线与直线的综合类题目中数形结合法是解题首选,根与系数的关系是解题利器,方程思想是解题的切入点.变式训练3(2011·江西)已知过抛物线y2=2px(p0)的焦点,斜率为22的直线交抛物线于A(x1,y1),B(x2,y2)(x1x2)两点,且AB=9.(1)求该抛物线的方程,(2)O为坐标原点,C为抛物线上一点,若OC→=OA→+λOB→,求λ的值.解(1)直线AB的方程是y=22(x-p2),与y2=2px联立,从而有4x2-5px+p2=0,所以x1+x2=5p4.由抛物线定义得AB=x1+x2+p=9,所以p=4,从而抛物线方程是y2=8x.(2)由p=4知4x2-5px+p2=0可化为x2-5x+4=0,从而x1=1,x2=4,y1=-22,y2=42,从而A(1,-22),B(4,42).设OC→=(x3,y3)=(1,-22)+λ(4,42)=(4λ+1,42λ-22),又y23=8x3,所以[22(2

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