圆锥曲线的共同特征、直线与圆锥曲线的交点课件ppt

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又∵A,B在椭圆上,
2 2 2 2 ∴x1+4y1=16,x2+4y2=16. 2 两式相减,得(x1-x2)+4(y2-y2)=0, 2 1 2
即(x1+x2)(x1-x2)+4(y1+y2)(y1-y2)=0, y1-y2 -x1+x2 1 1 ∴ = =- ,即 kAB=- . 2 2 x1-x2 4y1+y2 1 ∴所求直线方程为 y-1=- (x-2), 2 即 x+2y-4=0.
3 令Δ>0,即48-32k>0,此时k< . 2 3 令Δ<0,即48-32k<0,此时k> . 2 3 ∴当k=± 2,或k= 时,直线l与双曲线只有一个交点; 2 3 当k<- 2,或- 2<k< 2,或 2<k< 时,直线l与双曲 2 线有两个交点; 3 当k> 时,直线l与双曲线没有交点. 2
的距离和它到焦点的距离有密不可分的联系,这种关系要通 过圆锥曲线的共同特征建立,这种关系的应用可以实现点到 点的距离向点到直线的距离的转化,从而使运算得以简化.
1.抛物线y2=2px(p>0)上有A(x1,y1), B(x2,y2),C(x3,y3)三点,F是它 的焦点,若|AF|,|BF|,|CF|成等差 数列,则 ( )
fx,y=0, 反过来,该 gx,y=0.
方程组的任何一组实数解都对应着这两条曲线的某一交点的 坐标.
1.椭圆、双曲线、抛物线上的点都满足到定点的距离
与到定直线的距离的比值是常数e.
2.直线方程与曲线方程联立方程组转化为一元二次方 程是解决直线与曲线相交问题的基本方法.
[例 1] 曲线上的点 M(x,y)到定点 F(5,0)的距离和它 16 5 到直线 l:x= 的距离之比是常数 ,(1)求此曲线方程;(2) 5 4 在曲线求一点 P 使|PF|=5. 16 [思路点拨] 可由|MF|与 d(d 为 M 到 l:x= 的距离) 5 5 比为 , 列出 M(x, y)满足的关系, 进而求出曲线的方程. (2) 4 由|PF|=5,可得 P 到 l 的距离为 4,从而可求得 P 的坐标.
[一点通] (1)在解决直线和圆锥曲线相交中的中点弦问题时,“点 差法”是常用的方法,但是利用该法不能保证直线与圆锥曲 线有两个交点,因此必须判断满足条件的直线是否存在,即 把求出的直线方程与圆锥曲线方程联立,看是否满足 Δ>0. (2)直线 y=kx+b 与曲线交于两点 A(x1,y1),B(x2,y2) 时,弦长公式为|AB|= 1+k |x1-x2|或|AB|= |y1-y2|(k≠0).
4.已知双曲线C:2x2-y2=2与点P(1,2),求过点P(1,2)的
直线l的斜率(存在)的取值范围,使l与C分别有一个交
点,两个交点,没有交点.
解:设直线l为y-2=k(x-1),代入双曲线方程中,有(2 -k2)x2+2(k2-2k)x-k2+4k-6=0. 当k2=2时,即k=± 2时,有一个解. 当k2≠2时,Δ=4(k2-2k)2-4(2-k2)(-k2+4k-6) =48-32k. 3 令Δ=0可得k= . 2
得:(m+5k2)x2+10kx+5(1-m)=0, 又直线与椭圆有公共点, ∴上述方程的Δ≥0对一切k都成立, 即(10k)2-4(m+5k2)×5(1-m)≥0,
亦即5k2≥1-m对一切k都成立,
∴1-m≤0,即m≥1,故m的取值范围是m∈[1,5). [一点通] 解决直线与圆锥曲线的位置关系问题,有
[精解详析]
设 A(x1,y1),B(x2,y2),由 A,B 两点在椭 两式相减得: (1)
x2+2y2=4, 1 1 圆上得: 2 x2+2y2=4, 2
(x1-x2)(x1+x2)+2(y1-y2)(y1+y2)=0. 显然 x1≠x2,故由(1)得: y1-y2 x1+x2 kAB= =- . x1-x2 2y1+y2 因为点 P 是 AB 的中点,所以有: x1+x2=-2,y1+y2=2.
2
1 1+ 2 k
y2 π 2 5.过双曲线 x - =1 的左焦点 F1,作倾斜角为 的弦 AB, 3 6 求 AB 的长.
解:双曲线焦点为 F1(-2,0)、F2(2,0), 3 将直线 AB 方程:y= (x+2)代入双曲线方程, 3 得 8x2-4x-13=0.设 A(x1,y1)、B(x2,y2), 1 13 ∴x1+x2= ,x1x2=- . 2 8 ∴|AB|= = 1+k2· x1+x22-4x1x2
4 6 4 6 得 x= (负值舍之),即 P ,2为所求的点. 3 3
[例2]
x2 y2 若直线y=kx+1与焦点在x轴上的椭圆 + m =1 5
总有公共点,求m的取值范围. [思路点拨] 几何法:由于直线过定点(0,1),而直线与
椭圆总有公共点,所以(0,1)必在椭圆内部或边界上,结合椭 圆的位置关系可求m的范围.代数法:联立直线与椭圆方程 组成方程组,根据方程组有解来求m的范围.
16 即 5 -x=4,解得
36 4 x= 或 x=- . 5 5
4 由于|x|≥4,故x=- 不合题意,舍去. 5 36 6 由x= 得y=± 14. 5 5
36 6 ∴点P的坐标为 ,± 5
14 . 5
[一点通]
圆锥曲线上点的横(纵)坐标与该点到定直线
A.x1,x2,x3成等差数列
B.y1,y2,y3成等差数列 C.x1,x3,x2成等差数列 D.y1,y3,y2成等差数列
解析:由抛物线定义: |AF|=|AA′|,|BF|=|BB′|,|CF|=|CC′|. ∵2|BF|=|AF|+|CF|,∴2|BB′|=|AA′|+|CC′|. p p p 又∵|AA′|=x1+ ,|BB′|=x2+ ,|CC′|=x3+ , 2 2 2
椭圆.
16 5 问题2:若F(5,0),l:x= ,e= .则点M的轨迹方程是什 5 4 么?轨迹呢? x2 y2 提示: - =1 双曲线. 16 9
圆锥曲线的共同特征 圆锥曲线上的点到一个定点的距离与它到一条定直线的
距离之比为定值e.
当0<e<1时,圆锥曲线是 椭圆 ; 当e>1时,圆锥曲线是 双曲线 ; 当e=1时,圆锥曲线是 抛物线 .
[精解详析] 0<m<5,
法一:由于椭圆的焦点在x轴上,知:
又∵直线与椭圆总有公共点, ∴直线所经过的定点(0,1)必在椭圆内部或边界上, 02 12 ∴ + m≤1,即m≥1, 5 故m的取值范围是m∈[1,5). 法二:由椭圆方程及椭圆焦点在x轴上知:0<m<5. y=kx+1 2 2 由x y 5 +m=1
1 13 2 -4×- =3. 8 2
1 1+ · 3
x2 y2 6.已知椭圆 + =1,过点 P(2,1)引一弦,使弦在这点被 16 4 平分,求此弦所在直线的方程.
解:设直线与椭圆交点为A(x1,y1),B(x2,y2),
∵P为弦AB的中点,
∴x1+x2=4,y1+y2=2.
(2)
1 把(2)代入(1)得:kAB= ,故 AB 的直线方程是 2 1 y-1= (x+1),即 x-2y+3=0. 2 x-2y+3=0, 2 2 由x y 消去 y 得:3x2+6x+1=0. 4 + 2 =1, 1 ∴x1+x2=-2,x1x2= , 3 |AB|= x1-x22+y1-y22= x1-x22+[kx1-x2]2 = 1+k2 x1-x22= 1+k2· x1+x22-4x1x2 = 1 24 30 1+ · = . 4 3 3
p p p x2+ =x1+ +x3+ ⇒2x2=x1+x3. ∴2 2 2 2
答案:A
x2 y2 2.已知点 A(1,2)在椭圆 + =1 内,F 的坐标为(2,0),在椭圆上 16 12 求一点 P 使|PA|+2|PF|最小.
解:∵a2=16,b2=12,∴c2=4,c=2. 2 1 ∴F 为椭圆的右焦点,并且离心率为 = . 4 2 1 设 P 到右准线 l 的距离为 d,则|PF|= d,d=2|PF|. 2 ∴|PA|+2|PF|=|PA|+d. 当 P 点的纵坐标(横坐标大于零)与 A 点的 纵坐标相同时,|PA|+d 最小,如图. x2 y 2 把 y=2 代入 + =1, 16 12
(2)若直线的斜率存在,设方程为 y=kx+1,
y2=2x, 由 y=kx+1,
得 k2x2+2(k-1)x+1=0, k=0 时, 当
解得 y=1, 即直线 y=1 与抛物线只有一个公共点. 1 当 k≠0 时,由 Δ=4(k-1) -4k =0,得 k= . 2
2 2
1 即直线 y= x+1 与抛物线只有一个公共点. 2 1 综上所述,所求直线方程为 x=0 或 y=1 或 y= x+1. 2
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知识点一 知识点二 考点一
§4 第 三 章
4.2 & 4.3
把握 热点考向
考点二 考点三
应用创新演练
4.2 & 4.3
圆锥曲线的共同特征 直线与圆 锥曲线的交点
圆锥曲线上点M(x,y)到定点F(c,0)的距离和它到定直 a2 线x= c 的距离比是常数e. 问题1:若F(4,0),l:x= 是什么?轨迹呢? x2 y2 提示: + =1 25 9 25 4 ,e= .则点M的轨迹方程 4 5
[精解详析]
(1)设 d 是点 M 到定直线 l 的距离,根据题意,
|MF| 5 曲线上的点 M 满足 d = , 4 x-52+y2 5 由此得 = , 16 4 -x 5 即
516 x-5 +y = 5 -x, 4
2 2
x2 y2 两边平方整理得 - =1. 16 9 (2)设 P(x,y)到 l 的距离为 d,由|PF|=5,得 d=4.
[例 3]
x2 y2 过点 P(-1,1)的直线与椭圆 + =1 交于 A, 两点, B 4 2
若线段 AB 的中点恰为点 P,求 AB 所在的直线方程及弦长|AB|. [思路点拨] 设 A(x1,y1),B(x2,y2),把 A,B 两点的坐标代
入椭圆方程相减(点差法)再结合中点坐标公式求出直线 AB 的斜 率,从而可求直线 AB 的方程,再联立方程求得 A、B 的坐标,根 据两点间的距离公式求|AB|.
(3)解决与弦中点有关的问题的常用方法:一是联 立方程用韦达定理及中点坐标公式求解.二是把端点坐 标代入曲线方程,作差构造出中点坐标和直线的斜率.
直线与圆锥曲线的位置关系的常见类型及解法如下: (1)直线与圆锥曲线的位置关系问题可联立方程消元构造 一元方程,利用判别式来解决,并应注意讨论,不要漏项,也 可利用图形直观判断. (2)涉及圆锥曲线的弦长问题,一般用弦长公式 |AB|= 1+k |x1-x2|= 来解决.
2
1 1+ 2· 1-y2|,弦过焦点时,也可用定义 |y k
问题1:直线与椭圆有一个公共点,直线与椭圆相切,正 确吗?
提示:正确.
问题2:若直线与抛物线有一个公共点,则直线与抛物线 一定相切吗?
提示:不一定.当直线与抛物线的对称轴平行时,也只有
一个交点.
x2 y2 问题3:过(2,0)点能作几条直线和双曲线 - =1仅有 4 3 一个交点?
提示:3条.
曲线的交点 设曲线C1:f(x,y)=0,C2:g(x,y)=0,曲线C1和C2的 任意一个交点的坐标都满足方程组
两种方法,代数法是一般方法,思路易得,但运算量较 大,利用几何法求解思路灵活,方法简捷,故在解题时
选择适当的方法可达到事半功倍的效果.
3.求过点P(0,1)且与抛物线y2=2x只有一个公共点的直线 方程. 解:(1)若直线的斜率不存在,则过点 P(0,1)的直线方程为x=0.显然与抛物 线只有一个公共点,即直线x=0与抛 物线只有一个公共点.
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