高考数学竞赛圆锥曲线中与焦点弦相关的问题

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高中数学圆锥曲线系统讲解第9讲《两套抛物线的焦半径与焦点弦公式》练习及答案

高中数学圆锥曲线系统讲解第9讲《两套抛物线的焦半径与焦点弦公式》练习及答案

第9讲 两套抛物线的焦半径与焦点弦公式知识与方法1.设点()00,P x y 在抛物线上,()11,A x y 、()22,B x y ,AB 是抛物线的焦点弦,则抛物线p pp p2.如图,设抛物线22y px =()0p >的焦点为F ,AB 为抛物线的一条焦点弦,AFO α∠=.则抛物线的“角版”焦半径、焦点弦、面积公式如下: ①1cos p AF α=+;②22sin pAB α=;③22sin AOBp S α=.典型例题【例1】抛物线22y px =()0p >的焦点为F ,点()1,P m 在抛物线上,且3PF =,则p =______. 【解析】由焦半径公式,1342pPF p =+=⇒= 【答案】4变式1 抛物线24x y =−的焦点为F ,点A 在抛物线上,且4AF =,则点A 的坐标为______.【解析】设()00,A x y ,则()20000143123AF y y x x P =−=⇒=−⇒=⇒=±±−.【答案】()3±−变式2 抛物线2:2C y x =的焦点为F ,过F 且倾斜角为60°的直线l 被抛物线C 截得的弦长为______.【解析】解法1:由题意,1,02F ⎛⎫ ⎪⎝⎭,设1:2l y x ⎫=−⎪⎭,代入22y x =整理得:233504x x −+=, 设两根为1x 和2x ,则1253x x +=,故直线l 被抛物线C 截得的弦长12813L x x =++=.解法2:直线l 被抛物线C 截得的弦长22228sin sin 603p L α===︒.【答案】83变式3 抛物线2:2C y x =的焦点为F ,过F 且斜率为2的直线被抛物线C 截得的弦长为______.【解析】设直线的倾斜角为α,tan 2sin αα=⇒=⇒弦长22225sin 2p L α===⎝⎭. 【答案】52【例2】过抛物线2:4C y x =焦点F 的直线l 与抛物线C 交于A 、B 两点,若3AF =,则BF =_____.【解析】设AFO α∠=,则231cos AF α==+,所以1cos 3α=−,故()231cos 2BF πα==+−.【答案】32变式1 过抛物线2:4C y x =的焦点F 的直线l 与抛物线C 交于A 、B 两点,若8AB =,且AF BF >,则AF BF=______.【解析】不妨设直线l 的倾斜角为锐角,如图,设AFO α∠=,则22418sin sin sin 2AB ααα==⇒=⇒=, 所以135α=︒,45BFO ∠=︒,从而)211cos135AF ==++︒,)211cos 45BF ==+︒故3AF BF=+【答案】3+变式2 过抛物线2:4C y x =焦点F 的直线l 与抛物线C 交于A 、B 两点,若2AF BF =,则AB =______.【解析】不妨设直线l 为如图所示的情形,设AFO α∠=,则21cos AF α=+,()221cos 1cos BF παα==+−−,2222144922cos 1cos 1cos 3sin 1cos 2AF BF AB ααααα=⇒=⋅⇒=−⇒===+−−.【答案】92变式3 已知抛物线2:2C y px =()0p >的焦点为F ,准线为l ,过点F 作倾斜角为120°的直线与准线l 相交于点A ,线段AF 与抛物线C 相交于点B ,且43AB =,则抛物线C 的方程为______.【解析】如图,作BD l ⊥于D ,直线AF 的倾斜角为120°2601cos603p pBFO BF ⇒∠=︒⇒==+︒,由抛物线定义,BD BF =,所以23p BD =, 易得60ABD ∠=︒,所以213cos 423p BD ABD AB ∠===,解得:1p =,故抛物线C 的方程为22y x =.【答案】22y x =变式4 设F 为抛物线2:2C y px =()0p >的焦点,经过点F 且倾斜角为02παα⎛⎫<< ⎪⎝⎭的直线l 与抛物线相交于A 、B 两点,O 为原点且OAB 的面积为32sin α,若线段AB 的中垂线与x 轴相交于点M ,则FM =______.【解析】解法1:如图,,02p F ⎛⎫⎪⎝⎭,设直线():02p l x my m =+>,()11,A x y ,()22,B x y ,其中cos sin m αα=,联立222p x my y px⎧=+⎪⎨⎪=⎩消去x 整理得:2220y pmy p −−=,故122y y pm +=,()212122x x m y y p pm p +=++=+,所以AB 中点为2,2p G pm pm ⎛⎫+ ⎪⎝⎭,AB 中垂线的方程为22p y pm m x pm ⎛⎫−=−−− ⎪⎝⎭,令0y =得:232x p pm =+,所以23,02M p pm ⎛⎫+ ⎪⎝⎭,故22322p FM p pm p pm =+−=+,又21222AB x x p pm p =++=+,原点O 到直线l的距离d =所以()21122222OABp SAB d pm p =⋅=⋅+=由题意,32sin OABSα=,32sin α=,将cos sin m αα=代入整理得:22sin p α=,所以()22222cos 112sin sin pFM p pm p m p ααα⎛⎫=+=+=+== ⎪⎝⎭. 解法2:如图,22sin pAB α=,则22sin AOBp Sα=, 23322sin 2sin 2sin 2sin OAB p S p αααα=⇒=⇒=①,设AB 中点为G ,则()22112cos 21cos 2sin sin p p p FG AF AG AF AB απααα=−=−=−⋅=+−, 所以2cos sin FG pFM αα==,由①知22sin p α=,故2FM =.【答案】2变式5 过抛物线2:4C y x =焦点F 作两条互相垂直的直线分别与抛物线C 交于A 、B 和D 、E 四点,则四边形ADBE 面积的最小值为______.【解析】解法1:由题意,()1,0F ,设直线AB 的方程为1x my =+()0m ≠,()11,A x y ,()22,B x y , 联立214x my y x =+⎧⎨=⎩消去x整理得:2440y my −−=,所以124y y m +=,()21212242x x m y y m +=++=+,故212244AB x x m =++=+,用1m−替换m 可得:244DE m =+,从而四边形ADBE 的面积()2222114144482823222S AB DE m m m m ⎛⎛⎫⎛⎫=⋅=++=++≥+= ⎪ ⎪ ⎝⎭⎝⎭⎝当且仅当1m =±时等号成立,即四边形ADBE 面积的最小值为32.解法2:不妨设直线AB 为02παα⎛⎫<< ⎪⎝⎭,则直线DE 的倾斜角为2πα+,由焦点弦公式,24sin AB α=,2244cos sin 2DE παα==⎛⎫+ ⎪⎝⎭, 四边形ADBE 的面积2222211448323222sin cos sin cos sin 2S AB CD ααααα=⋅=⋅⋅==≥, 当且仅当4πα=时取等号,所以四边形ADBE 面积的最小值为32.【答案】32强化训练1.(★★)抛物线22y px =()0p >的焦点为F ,点()2,P m 在抛物线上,且4PF =,则p =______.【解析】由焦半径公式,2442pPF p =+=⇒=. 【答案】42.(★★)抛物线22x y =的焦点为F ,点A 在抛物线上,且3AF =,则点A 的坐标为______. 【解析】设()00,A x y ,则200000155325222AF y y x y x A ⎛⎫=+=⇒=⇒==⇒=⇒ ⎪⎝⎭.【答案】52⎛⎫ ⎪⎝⎭3.(★★)抛物线2:4C y x =的焦点为F ,过F 斜率为3的直线l 与抛物线C 交于A 、B 两点,则AB =______.【解析】设直线l 的倾斜角为α,2440tan 3sin sin 9AB ααα=⇒=⇒==. 【答案】4094.(★★★)抛物线2:2C y x =的焦点为F ,过F 的直线l 与抛物线C 交于A 、B 两点,若4AB =,则AOB 的面积为______. 【解析】设AOF α∠=,则224sin AB α==,所以sin 2α=,故12sin 2AOBS α==.5.(★★★)过抛物线2:2C y x =焦点F 的直线l 与C 交于A 、B 两点,若4AF =,则BF =______.【解析】如图,设AFO α∠=,则()131144cos 1cos 41cos 1cos 7AF BF ααπαα==⇒=−⇒===++−−.【答案】476.(★★★)过抛物线2:2C y x =的焦点F 的直线1与C 交于A 、B 两点,若8AB =,则AF BF ⋅=______【解析】设直线l 的倾斜角为α, 则222211118sin 4sin 41cos 1cos sin AB AF BF ααααα==⇒=⇒⋅=⋅==−+. 【答案】47.(★★★)过抛物线2:3C y x =的焦点F 的直线与C 交于A 、B 两点,若2AF BF =,则AB =______.【解析】设AFO α∠=,则1cos p AF α=+,()1cos 1cos p pBF παα==+−−,22212232722cos 1cos 1cos 3sin 1cos 8113p p p pAF BF AB ααααα=⇒=⋅⇒=−⇒====+−−⎛⎫−− ⎪⎝⎭【答案】2788.(2012·重庆·★★★)过抛物线22y x =的焦点F 作直线交抛物线于A 、B 两点,若2512AB =,AF BF <,则AF =______.【解析】不妨设直线AB 的倾斜角为锐角,如图,设BFO α∠=, 则2225sin 12AB α==,所以sin α=,从而1cos 5α=−,故()1151cos 1cos 6AF παα===+−−.【答案】569.(★★★)如下图所示,经过抛物线2:2C y px =()0p >的焦点F 的直线l 与抛物线C 及其准线相交于A 、B 、C 三点,若4BC BF =,且4AF =,则p =______.【解析】设AFO α∠=,则BFO πα∠=−, 过B 作BD ⊥准线于D ,则BD BF =,144cos 4BD BC BF BC BD CBD BC=⇒=⇒∠==()11cos cos cos cos 44BFO πααα⇒∠=−=−=⇒=−, 所以4431cos 3p AF p p α===⇒=+.【答案】310.(★★★★)过抛物线2:4C y x =的焦点F 的直线l 交抛物线C 于P 、Q 两点,交圆()2211x y −+=于M 、N 两点,其中P 、M 位于第一象限,则11PM QN+的最小值为______. 【解析】如图,设()0PFO ααπ∠=<<,由题意,1FM FN ==, 21cos 111cos 1cos PM PF FM PF ααα−=−=−=−=++,()21cos 111cos 1cos QN QF FN QF απαα+=−=−=−=+−−, 所以()()()()()222221cos 1cos 1cos 111cos 1cos 1cos 1cos 1cos 1cos sin PM QN αααααααααα+++−+−+=+==−++− ()222222sin 2cos 2cos 212sin sin ααααα+⎛⎫==+≥ ⎪⎝⎭, 当且仅当2πα=时取等号,故11PM QN+的最小值为2.【答案】211.(★★★)已知F 为抛物线()220y px p =>的焦点,经过F 且倾斜角为45°的直线与抛物线交于A 、B 两点,线段AB 的中垂线与x 轴相交于点M ,则4pFM=______. 【解析】解法1:由题意,,02p F ⎛⎫⎪⎝⎭,直线AB 的方程为2p x y =+,设()11,A x y ,()22,B x y ,联立222p x y y px ⎧=+⎪⎨⎪=⎩消去x 整理得:2220y py p −−=,所以122y y p +=,12123x x y y p p +=++=, 从而AB 中点G 为3,2p p ⎛⎫ ⎪⎝⎭,故AB 中垂线的方程为32y p x p ⎛⎫−=−−⎪⎝⎭令0y =得:52x p =,所以5,02p M ⎛⎫⎪⎝⎭,故5222p FM p p =−=,所以42p FM =.解法2:如图,G 为AB 中点,由题意,MFG 是等腰直角三角形,12FG AF AG AF AB =−=−2121cos1352sin 45p p =−⋅=+︒︒,所以422pFM p FM=⇒=.【答案】212.(★★★★)已知抛物线()2:20C y px p =>的焦点为F ,准线为l ,若位于x 轴上方的动点A 在准线l 上,线段AF 与抛物线C 相交于点B ,且1AF AF BF−=,则抛物线C 的方程为______.【解析】解法1(特值法):取,2p A p ⎛⎫− ⎪⎝⎭,则1AF k =−,直线AF 的方程为2p x y =−+,由222p x y y px ⎧=−+⎪⎨⎪=⎩得:2220y py p +−=,解得:()1y p =−, 显然点B 在x轴上方,所以)1B y p =,故(2322B B p y x p −==, 从而点B的坐标为()3,12pp ⎛⎫−⎪− ⎪⎝⎭因为1AF AF BF−=,而AF =,((3222p p BF p −=+=,1−=,解得:1p =,故抛物线C 的方程为22y x =. 解法2(特值法):取直线AB 的倾斜角为120°, 如图,则60AFK ABD ∠=∠=︒,此时22AF FK p ==,而11213AF AB BF AB AB BFBFBFBD+==+=+=+=,所以233AF pBF==,将2AF p =、23pBF =代入1AF AF BF−=可得1p =, 故抛物线C 的方程为22y x =.解法3(极限位置分析法):让点A 无限接近点,02p ⎛⎫− ⎪⎝⎭,则点B 无限接近原点,此时1AF AF BF−=即为21p −=,解得:1p =,所以抛物线C 的方程为22y x =解法4:设()00,B x y ,则02p BF x =+,由~FBT FAK 可得AF KF BF TF =,即02AF pp BF x =− 所以0022p p AF x p x ⎛⎫=+⋅ ⎪⎝⎭−,代入1AF AF BF −=知0001222p p p x p p x x ⎛⎫−+⋅= ⎪⎝⎭−−,解得1p =, 故抛物线C 的方程为22y x =.解法5:过B 作BD l ⊥于D ,因为1AF AF BF−=,所以AF AF BF BF −⋅=,故AF BF AF BF −=⋅,由图可知AF BF AB −=,所以AB AF BF =⋅,又BF BD =,所以AB AF BD =⋅,故1BD ABAF =,从图上来看,cos BD ABD AB=∠,而ABD AFK ∠=∠,所以1cos KF AFK AFAF∠==,故1KF =,即1p =,所以抛物线C 的方程为22y x =. 解法6(用焦半径公式):设BFO α∠=,则1cos pBF α=+,cos cos pAF KF p AF αα==⇒=,代入1AF AF BF−=得:cos 1cos 1cos pp p ααα−=+, 解得:1p =,所以抛物线C 的方程为22y x = 【答案】22y x =。

解析几何 第二讲 圆锥曲线的概念与性质,与弦有关的计算问题——2023届高考数学二轮复习含解析

 解析几何  第二讲 圆锥曲线的概念与性质,与弦有关的计算问题——2023届高考数学二轮复习含解析

专题七 解析几何 第二讲 圆锥曲线的概念与性质,与弦有关的计算问题1.若椭圆2222:1(0)x y C a b a b+=>>的短轴长等于焦距,则椭圆的离心率为( )A.122.已知O 是坐标原点,椭圆221259x y +=上的一点M 到左焦点1F 的距离为2,N 是MF 的中点,则ON 的长为( ) A.8B.6C.5D.43.若π0,2α⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,方程22sin cos 1x y αα+=表示焦点在y 轴上的椭圆,则α的取值范围是( )A.π0,4⎛⎫ ⎪⎝⎭B.π0,3⎛⎫⎪⎝⎭C.ππ,42⎛⎫⎪⎝⎭ D.ππ,32⎛⎫⎪⎝⎭ 4.已知双曲线2222:1(0,0)x y T a b a b-=>>,直线y b =-与T 交于A ,B 两点,直线7y b =与T交于C ,D 两点,四边形ABCD 的两条对角线交于点E ,60AEB ∠=︒,则双曲线T 的离心率为( )C.2D.45.已知双曲线22122:1(0,0)x y C a b a b-=>>1C 同渐近线的双曲线2C 过点A ,直线:40l x y +-=与x 轴、y 轴分别交于B ,C 两点,且与双曲线2C 交于D ,若CD CB λ=,则λ=( ) A.2B.58C.38D.36.双曲线E 与椭圆22:162x y C +=焦点相同且离心率是椭圆C E的标准方程为( )A.2213y x -=B.2221y x -=C.22122x y -= D.2213x y -= 7.已知F 为抛物线2:4C y x =的焦点,,过F 作两条互相垂直的直线1l ,2l ,直线1l 与C 交于A ,B 两点,直线2l 与C 交于D ,E 两点,则||||AB DE +的最小值为( )A.16B.14C.12D.108.(多选)已知点P 为双曲线2222:1(0,0)x y C a b a b-=>>所在平面内一点,12(,0),(,0)F c F c -分别为C 的左、右焦点,2121,4PF F F PF c ⊥=,线段12,PF PF 分别交双曲线于,M N 两点,11PF MF λ=,22PF NF μ=.设双曲线的离心率为e ,则下列说法正确的有( )A.若1PF 平行渐近线,则2e =B.若4λ=,则2e = C.若3μ=,则eD.λμ9. (多选)已知椭圆C 的中心在原点,焦点1F ,2F 在y 轴上,且短轴长为2,离心率1F 作y 轴的垂线,交椭圆C 于P ,Q 两点,则下列说法正确的是( ) A.椭圆方程为2213y x +=B.椭圆方程为2213x y +=C.3PQ =D.2PF Q △的周长为10. (多选)已知抛物线2:2(0)C y px p =>的焦点为F ,若()01,M y 为抛物线C 上一点,直线MF的斜率为M 为圆心的圆与C 的准线相切于点Q ,则下列说法正确的是( )A.抛物线C 的准线方程为3x =-B.直线MF 与抛物线C 相交所得的弦长为15C.MFQ △外接圆的半径为4D.若抛物线C 上两点之间的距离为8,则该线段的中点到y 轴距离的最小值为111.双曲线222:1(0)4x y C b b-=>的一条渐近线方程为320x y +=,则双曲线C 的焦距为__________.12.已知1F ,2F 是椭圆2222:1(0)x y C a b a b +=>>的两个焦点,P 为C 上一点,且1260F PF ∠=︒,12||5||PF PF =,则C 的离心率为______.13.已知抛物线22(0)y px p =>的准线为l ,点P 在抛物线上,PQ l ⊥于点Q ,(2,0)M 与抛物线的焦点不重合,且||||PQ PM =,120MPQ ∠=︒,则p =______________.14.已知抛物线2:2(0)C x py p =>的焦点为,F O 为坐标原点,的点P 在抛物线C 上,满足||||PF PO =. (1)求抛物线C 的方程.(2)过抛物线C 上的点A 作抛物线C 的切线,l A 与O 不重合,过O 作l 的垂线,垂足为B ,直线BO 与抛物线C 交于点D .当原点到直线AD 的距离最大时,求点A 的坐标.15.如图,已知椭圆22112x y +=.设A ,B 是椭圆上异于(0,1)P 的两点,且点10,2Q ⎛⎫⎪⎝⎭在线段AB 上,直线PA ,PB 分别交直线132y x =-+于C ,D 两点.(Ⅰ)求点P 到椭圆上点的距离的最大值; (Ⅱ)求||CD 的最小值.答案以及解析1.答案:C解析:由题意,得b c =,则2222b a c c =-=,a =,则椭圆的离心率c e a==. 2.答案:D解析:椭圆221259x y +=上的一点M 到左焦点1F 的距离为2,则点M 到右焦点2F 的距离为8.又N 是1MF 的中点,所以2142ON MF ==. 3.答案:C解析:方程22sin cos 1x y αα+=,即22111sin cos x y αα+=表示焦点在y 轴上的椭圆,则11cos sin αα>.又π0,2α⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,所以cos sin αα<,所以ππ,42α⎛⎫∈ ⎪⎝⎭. 4.答案:A解析:在22221x y a b-=中,令y b =-,得x =,不妨设,),(,)A b B b --,同理可得(,7),,7)C b D b -, 由对称性可知,四边形ABCD 的两条对角线的交点E 在y 轴上. 易知直线AC的方程为)y x b =-,令0x =,得3b y =,即0,3b E ⎛⎫⎪⎝⎭. 因为60AEB ∠=︒,所以ABE △是等边三角形,|E A y y AB -=,所以22483b a b ==,因为222c a b =+,所以22358a c =,所以e =. 5.答案:C解析:由题意,双曲线1C的离心率c e a ==1ba=,∴设222:(0)C x y αα-=≠,将点A 代入得48α-=,解得4α=-,222:144y x C ∴-=,与直线l 联立得52D y =.易得0,4B C y y ==,CD CB λ=,()5,4,042D C B C x x x x λ⎛⎫∴--=-- ⎪⎝⎭,解得38λ=,故选C. 6.答案:C解析:由题知,椭圆22162x y +=的焦点坐标为(2,0)和(2,0)-设双曲线E的标准方程为22221(0,0)x y a b a b -=>>,则224a b +=且2a =,解得222a b ==,所以双曲线E 的标准方程为22122x y -=,故选C.7.答案:A解析:如图所示,设直线AB 的倾斜角为θ,过A ,B 分别作准线的垂线,垂足为1A ,1B ,则1||AF AA =,1||BF BB =,过点F 向1AA 引垂线FG ,得||||cos ||||AG AF pAF AF θ-==, 则||1cos p AF θ=-,同理,||1cos pBF θ=+,则22||||||sin p AB AF BF θ=+=,即24|si |n AB θ=, 因为1l 与2l 垂直,所以直线DE 的倾斜角为π2θ+或π2θ-, 则24||cos DE θ=,则2244||||sin cos AB DE θθ+=+22224416sin cos sin 21sin 22θθθθ===⎛⎫⎪⎝⎭, 则易知||||AB DE +的最小值为16. 故选A. 8.答案:ACD解析:本题考查双曲线的定义、离心率问题、焦半径问题.由题意12PF F △为直角三角形,点P坐标为(,)c ±,直线1PF斜率1260k PF F =∠=.不妨设点P 在第一象限,如图.选项A,若1PF 平行渐近线,则ba,得2e =,故A 正确.选项B,若4λ=,则1MF c =.连接2MF (图略),由1260PF F ∠=︒,解得221,21)MF a MF MF c =∴=-=,得1e ,故B 错误.选项C,若3μ=,则2NF =.连接1NF (图略),由2190PF F ∠=︒,解得112,2NF a NF NF ∴=-=,得e 故C 正确. 选项D,114PF c MF λ==,14cMF λ∴=,点M 的坐标为2,M M cx c y λ=-=,代入双曲线方程得()2222ac c b λ+=,22b NF a =,则22PF NF λμμ==∴==故D 正确.故选ACD.9.答案:ACD解析:由已知,得22b =,3c a =,则1b =.又222a b c =+,所以23a =,所以椭圆的方程为2213y x+=.由题意,得223b PQ a ===,2PF Q △的周长为4a =.故选ACD. 10.答案:ACD解析:过点M 作MB 垂直于x 轴,垂足为B ,MF k =-,∴直线MF 的倾斜角为120°,60MFB ∴∠=︒,在Rt MBF △中,30BMF ∠=︒,||2||212pMF BF ⎛⎫∴==- ⎪⎝⎭,又由抛物线的定义可得||12pMF =+,21122p p ⎛⎫∴-=+ ⎪⎝⎭,解得6p =,∴抛物线C 的方程为212y x =,抛物线C 的准线方程为3x =-,故A 正确;易知直线MF的方程为3)y x =-,代入抛物线C 的方程,得21090x x -+=,解得1x =或9x =,∴直线MF 与抛物线C 相交所得弦长为19616++=,选项B 不正确;易得M ,(3,0)F,(3,Q -,||QF ==120QMF ∠=︒,设MFQ △外接圆的半径为r,根据正弦定理可得||28sin QF r QMF ====∠,4r ∴=,选项C正确;设抛物线C 上的两点分别为()11,G x y ,()22,H x y ,则||||||8GF HF GH +≥=,当且仅当G ,H ,F 三点共线时,等号成立,由抛物线的定义可知,1212||||6GF FH x x p x x +=++=++,所以1268x x ++≥,即122x x +≥,所以线段GH 的中点到y 轴的距离122122x x +≥=,选项D 正确.故选ACD. 11.答案:解析:根据题意,双曲线222:1(0)4x y C b b -=>C:x 24-y 2b 2=1(b >0)的焦点在x 轴上,则其渐近线方程为2by x =±,又由该双曲线的一条渐近线方程为320x y +=,即32y =-=3=;所以2c ==15PF =122PF +=153a =,2PF =12PF F 中,由余弦定理可得:22212121212||||||2||||cos F F PF PF PF PF F PF =+-⋅∠,而1260F PF ∠=︒,即222255429933a a a c a =+-⨯⨯712=,可得离心率c e a ==13.答案:45解析:如图,设抛物线的焦点为F ,连接PF ,由拖物线的定义知||||PQ PF =,又||||PQ PM =,所以||||PF PM =,由PQ l ⊥及120MPQ ∠=︒,得60PMF ∠=︒,于是PFM △为正三角形,||22pMF =-,所以点P 的坐标为1242p p ⎛⎫⎫+- ⎪⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭, 将其代入22(0)y px p =>,得23221424p p p ⎛⎫⎛⎫-=+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,即2556480p p +-=,即(12)(54)0p p +⋅-=,所以45p =. 14.答案:(1)24x y =(2)(2)-或( 解析:本题考查抛物线的标准方程,直线与抛物线的位置关系.(1)依题意设点1),(0,0),(0,)2p P O F p ,由||||PF PO =,又0p >,解得2p =,所以抛物线C 的方程为24x y =.(2)设()22,(0)A t t t ≠,由214y x =求导,得12y x '=, 所以过点A 的切线l 斜率为122k t t =⨯=, 所以切线l 的方程为2(2)y t t x t -=-, 即2y tx t =-.因为直线OB 与切线l 垂直,所以1OB k t=-, 直线OB 方程为1y x t=-,即0x ty +=,由20,4,x ty x y +=⎧⎨=⎩解得24,4,x ty t ⎧=-⎪⎪⎨⎪=⎪⎩或0,0x y =⎧⎨=⎩(舍).即点244(,)D t t-.因为()22442,,(,)A t t D t t-,所以22242422ADt t t k t t t --==+, 则直线AD 的方程为222(2)2t y t x t t--=-,即()22240t x ty t --+=. 原点到直线AD 的距离d ===2≤=,当且仅当224t t=,即t =,等号成立. 所以原点到直线AD 的距离最大为2,此时点A 坐标为(2)-或(.15.解析:(Ⅰ)设,sin )([0,2))M θθθ∈π是椭圆上任意一点,由(0,1)P ,知222221441144||12cos (1sin )1311sin 2sin 11sin 111111PM θθθθθ⎛⎫=+-=--=-+≤ ⎪⎝⎭, 故||PM即点P(Ⅱ)易知直线AB 的斜率存在,设直线AB :12y kx =+,联立直线AB 与椭圆的方程,整理得22130124k x kx ⎛⎫++-= ⎪⎝⎭, 设()11,A x y ,()22,B x y ,则122112k x x k +=-+,12231412x x k =-⎛⎫+ ⎪⎝⎭.直线PA 的方程为1111y y x x -=+,代入132y x =-+, 整理得111114422(21)1C x x x x y k x ==+-+-. 同理可得,222224422(21)1D x x x x y k x ==+-+-,则||C D CD x =-224(21)1x k x =-+-=====341431kk⨯+≥+=,当且仅当3|4|4k=,即3||16k=时等号成立,所以当3||16k=时,||CD.11。

圆锥曲线焦点弦的一个性质及其应用举例

圆锥曲线焦点弦的一个性质及其应用举例

圆锥曲线焦点弦的一个性质及其应用举例22性质 ⑴过 椭圆 x2 + y2 =1(a >b >0)焦点 F 的直 线交椭圆 于 A 、B 两点 ,设 abAF p, BF =q 。

若 A 、B 两点在双曲线的同一支上(此时称 AB 为双曲线的同支焦点弦)AF p, BF =q , 11 则 + = pq 2a b 2 2 = e 2d 0 ,其中d = b c 2是焦准距,cce= 是离心率。

a⑵过双曲线 22x 2 y 2 122 ab(a > 0,b > 0) 焦点 F 的直线交双曲线于 A 、 B 两点,设1 12 b 2则 + = ,其中 d 0 = 是焦准距; p q ed 0 c若 A 、B 两点分别位于双曲线的左支和右支上 时称 AB 为双曲线的异支焦点弦),则1 - 1pqe 2d 0 ,其中d 0 b 2c 是焦准距, ce= 是离心率。

a(抛物线的类似性质,本文从略) 证明:(只证性质⑴ , 性质⑵的证明从略) 由对称性,不妨取 F 为右焦点。

设右准线 l 与 x 轴交于点 D ,过 A 作 AG ⊥l 于 G ,过 B 作 BH ⊥l 于点 H ,则 AG ∥FD ∥ BH ;且由椭圆的第二定义知, |AG|= AF p,|BH|= BF q。

e e e e令|FE|= m ,|ED|= n ,故由 mq,n = pmnpq p = p+q,q =。

∴e(p q)e e因此, b2 m +n = ? c 2pq b2e(p q) 。

c2∴p q 2c2。

又 ec,从而1 1 p q 2a2= 2 ,其中d0= b就是焦准距。

证毕。

pqeb 2a p q pqb 2ed 0 c[ 说明 ] ①在上述证明过程中出现的“ m = n ”, “即 |FE|=|ED| ”,亦即 E 为线段 FD 的中点(如图 1) 这是椭圆焦点弦的另一条性质。

双曲线与抛物线也则 m +n =|FD|=FEBF,AGBA,BH GB =AB可得:②如图 1,若设∠ AFD =θ,并分别过 A 、F 作 FD 和 BH 的垂线,则可证: p= ba+ ccos θ2ab2; 从 而 得 焦 点 弦 长 公 式 : |AB| = p + q= 2 2 2 q =1 - e cos θa -c cos θ22d0e2,其中d 0 就是焦准距 b。

运用焦半径公式速解焦点弦问题_马洪炎

运用焦半径公式速解焦点弦问题_马洪炎

在 Rt△MNF 中, | MF | = 于是 | NF | 3 = , cosα 4 - cos2 α
为定值, 并说明理由. 分析 本题第( 2 ) 小题 是一个 典 型 的 解 析 几 何 定 图5 值问题, 通常可运用函数的 思想方法解之, 其解题过程可归纳为: 一选, 二求, 三定值. 具体操作程序如下: 一选: 选择参变量. 需要证明为定值的量在通 常情况下应该是变量, 它应该随某一个量的变化而 可选择这个量为参变量. 变化, 二求: 求出函数的解析式. 即把需要证明为定 值的量表示成关于上述参变量的函数 . 三定值: 化简函数解析式得到定值. 由题目的 结论可知要证明为定值的量必与参变量的大小无 故求出的函数必为常数函数, 因此, 只需对上述 关, 函数的解析式进行必要的化简即可得到定值 . 1] 文献[ 介绍的解法 1 ( 复杂解法 ) 选择以直 线 AB 的斜率 k 为目标函数的变量; 解法 2 ( 简捷解 法) 选择线段 AB 的中点 N 的横坐标为目标函数的 变量. 在运用函数的思想方法解决定值问题时, 目 标函数变量的选择显得很重要. 由于角度形式的焦 半径公式与本题相关的线段可直接对话 , 因此也可 AB x 选择直线 与 轴的夹角 α 为目标函数的变量. 解 π α < . 不妨设 | AF | > | BF | , 则由椭圆的焦半径公 2 式可知 b2 3 | AF | = = ; a - ccosα 2 - cosα b2 3 | BF | = = , a + ccosα 2 + cosα 2 3 + = 从而 | AB | = | AF | + | FB | = 2 - cosα 2 + cosα 12 . 4 - cos2 α 设 AB 的中点为 N, 则 2 3 2 | FN | = | AF | - | FB | = - = 2 - cosα 2 + cosα 6cosα , 4 - cos2 α 3cosα | FN | = . 即 4 - cos2 α ( 2 ) 设直线 AB 与 x 轴的夹角为 α, 则0 <

高考数学竞赛圆锥曲线中与焦点弦相互的问答

高考数学竞赛圆锥曲线中与焦点弦相互的问答

与焦点弦相关的问题8.椭圆、双曲线、抛物线的焦点弦性质(定值1)问题探究8已知椭圆22143x y +=,1F 为椭圆之左焦点,过点1F 的直线交椭圆于A ,B 两点,是否存在实常数λ,使AB FA FB λ=•u u u r u u u r u u u r恒成立.并由此求∣AB ∣的最小值.(借用柯西不等式)9.椭圆、双曲线、抛物线的正交焦点弦性质(定值2)问题探究9已知椭圆22143x y +=,1F 为椭圆之左焦点,过点1F 的直线12,l l 分别交椭圆于A ,B 两点和C ,D 两点,且12l l ⊥,是否存在实常数λ,使AB CD AB CD λ+=•u u u r u u u r u u u r u u u r恒成立.并由此求四边形ABCD 面积的最小值和最大值.实验成果动态课件椭圆互相垂直的焦点弦倒数之和为常数epe CD AB 22||1||12-=+ 备用课件双曲线互相垂直的焦点弦倒数之和为常数epe CD AB 2|2|||1||12-=+ 备用课件抛物线互相垂直的焦点弦倒数之和为常数epe CD AB 22||1||12-=+ 备用课件10.椭圆、双曲线、抛物线的焦点弦与其中垂线性质(定值3)问题探究10已知椭圆22143x y+=,1F为椭圆之左焦点,过点1F的直线交椭实验成果动态课件设椭圆焦点弦AB的中垂线交长轴于点D,则∣DF∣与∣AB∣之比为离心率的一半(F为焦点)备用课件设双曲线焦点弦AB的中垂线交焦点所在直线于点D,则∣DF∣与∣AB∣之比为离心率的一半(F为焦点)备用课件设抛物线焦点弦AB的中垂线与对称轴交于点D,则∣DF∣与∣AB∣之比为离心率的一半(F为焦点)备用课件圆于A ,B 两点,AB 中垂线交x 轴于点D ,是否存在实常数λ,使1AB F D λ=u u u r u u u u r恒成立?11.椭圆、双曲线、抛物线的焦点弦性质1(中点共线)问题探究11已知椭圆22143x y +=,1F 为椭圆之左焦点,过点1F 的直线1l 交实验成果动态课件椭圆的焦点弦的端点在相应准线上的投影与端点的交叉连线与对称轴的交点平分焦点与准线与对称轴的交点线段. 备用课件双曲线的焦点弦的端点在相应准线上投影与端点的交叉连线与对称轴的交点平分焦点与准线与对称轴的交点线段. 备用课件抛物线的焦点弦的端点在相应准线上投影与端点的交叉连线与对称轴的交点平分焦点与准线与对称轴的交点线段. 备用课件椭圆于A ,B 两点,直线2l :4x =-交x 轴于点G ,点,A B 在直线2l 上的射影分别是,N M ,设直线,AM BN 的交点为D ,是否存在实常数λ,使1GD DF λ=u u u r u u u u r恒成立.12.椭圆、双曲线、抛物线的焦点弦性质2(三点共线)问题探究12已知椭圆22143x y +=,1F 为椭圆之左焦点,过点1F 的直线1l 交椭圆于A ,B 两点, ,C D 分别为椭圆的左、右顶点,动点P 满足,,PA AD PC CB λμ==u u u r u u u r u u u r u u u r试探究点P 的轨迹.抛物线焦点弦端点A 、B 与另一顶点D 连线与相应准线的交点N 、M ,则N 、C 、B 三点共线,M 、C 、A 三点共线(抛物线的D 点在无穷远处).备用课件13.椭圆、双曲线、抛物线的焦点弦性质3(对焦点直张角)问题探究13已知双曲线22131x y -=,1F 为双曲线之左焦点,过点1F 的直线1l 交双曲线于A ,B 两点, ,C D 分别为双曲线的左、右顶点,动点P 满足11,,PA AD PC CB λμ==u u u r u u u r u u u r u u u r动点Q 满足22,,QA AC QB BD λμ==u u u r u u u r u u u r u u u r试探究1PF Q ∠是否为定值.14.椭圆、双曲线、抛物线的相交焦点弦与准线关系问题探究14已知椭圆22143x y +=,1F 为椭圆之左焦点,过点1F 的直线12,l l 分别交椭圆于A ,B 两点和C ,D 两点,直线2l :4x =-,直线AD 交直线2l 于点P ,试判断点P 、C 、B 是否三点共线,并证明之.抛物线的任意两焦点弦端点所在直线交点的轨迹是准线 备用课件15.椭圆、双曲线、抛物线的相交焦点弦与准线关系(角平分线)问题探究15已知椭圆22143x y +=,1F 为椭圆之左焦点,过点1F 的直线12,l l 分别交椭圆于A ,B 两点和C ,D 两点,直线3l :4x =-,直线AD 交直线3l 于点P ,试证明11PF A PF D ∠=∠.抛物线的任意两焦点弦端点所在直线交点必在准线上且交点和焦点的连线平分AF D ∠ 备用课件16.椭圆、双曲线、抛物线的相交弦与准线关系推广问题探究16已知椭圆22184x y +=,过点(2,0)N 的直线12,l l 分别交椭圆于A ,B 两点和C ,D 两点,设直线AD 与直线CB 交于点P ,试证明点P 的轨迹为直线4x =.实验成果动态课件过椭圆长轴上任意一点N (0,t )的两条弦端点的直线的交点的轨迹是一定直线ta x 2=备用课件过双曲线实轴上任意一点N (0,t )的两条弦端点的直线的交点的轨迹是一定直线ta x 2=备用课件过抛物线对称轴上任意一定点N (0,t )的两条弦端点的直线的交点的轨迹是一定直线t x -= 备用课件17.椭圆、双曲线、抛物线的焦点弦直线被曲线及对称轴所分比之和为定值问题探究17已知椭圆22184x y +=,点1F 为椭圆之左焦点,过点1F 的直线1l 分别交椭圆于A ,B 两点,设直线AB 与y 轴于点M ,11,,MA AF MB BF λμ==u u u r u u u r u u u r u u u r试求λμ+的值.过抛物线的焦点弦所在直线被曲线及顶点处的切线所分比之和为定值. 备用课件18.椭圆、双曲线、抛物线的焦半径向量模的比之和为定值问题探究18已知方向向量为3)e =r 的直线l 过点(0,3)A -和椭圆2222:1x y C a b+=(0)a b >>的焦点,且椭圆C 的中心O 和椭圆的右准线上的点B 满足:0,OB e AB AO •==u u u r r u u u r u u u r.⑴求椭圆C的方程;⑵设E 为椭圆C 上任一点,过焦点12,F F 的弦分别为,ES ET ,设111,EF FS λ=u u u r u u u r 222EF F T λ=u u u u r u u u r,求12λλ+的值.实验成果动态课件过椭圆上任点A 作两焦点的焦点弦AC ,AB ,其共线向量比之和为定值.即1112222122121AF m F B AF m F B e m m e →→→→==++==-定值备用课件过双曲线上任点A 作两焦点的焦点弦AC ,AB ,其共线向量比之和为定值.即1112222122121AF m F B AF m F B e m m e→→→→==++==-定值备用课件(注:图中测算不是向量,故中间一式用的是差)由于抛物线的开放性,焦点只有一个,故准线相应地替换了焦点,即PA=m 1AF PB=m 2BF备用课件m 1+m 2=0。

高考数学竞赛圆锥曲线中与焦点弦相关的问题

高考数学竞赛圆锥曲线中与焦点弦相关的问题

问题探究8已知椭圆,为椭圆之左焦点,过点22143x y +=1F 1F 实常数,使恒成立.并由此求∣AB λAB FA FB λ=∙问题探究9已知椭圆,为椭圆之左焦点,过点的直线22143x y +=1F 1F C ,D 两点,且,是否存在实常数,使12l l ⊥λAB + 四边形ABCD 面积的最小值和最大值.问题探究10已知椭圆,为椭圆之左焦点,过点22143x y +=1F F 线交轴于点D ,是否存在实常数,使x λAB F λ=问题探究11已知椭圆,为椭圆之左焦点,过点的直线22143x y +=1F 1F 交轴于点G ,点在直线上的射影分别是4x =-x ,A B 2l N D ,是否存在实常数,使恒成立.λ1GD DF λ=问题探究12已知椭圆,为椭圆之左焦点,过点的直线22143x y +=1F 1F 别为椭圆的左、右顶点,动点满足P ,PA AD PC λμ== 椭圆焦点弦端点连线与相应准线的交点N 、共线备用课件双曲线焦点弦端点点则三点共线备用课件抛物线焦点弦端点点则三点共线处)备用课件问题探究13已知双曲线,为双曲线之左焦点,过点的直线22131x y -=1F 1F 分别为双曲线的左、右顶点,动点满足,C D P 1PA AD λ= 试探究是否为定值.22,,QA AC QB BD λμ==1PF Q ∠椭圆焦点弦端点连线与相应准线的交点1NF ⊥备用课件双曲线焦点弦端点点D 连线与相应准线的交点则NF备用课件抛物线焦点弦端点点D 连线与相应准线的交点则NF 无穷远处)备用课件问题探究14已知椭圆,为椭圆之左焦点,过点的直线22143x y +=1F 1F C ,D 两点,直线:,直线AD 交直线于点2l 4x =-2l 并证明之.问题探究15已知椭圆,为椭圆之左焦点,过点的直线22143x y +=1F 1F 1,l l C ,D 两点,直线:,直线AD 交直线于点P ,试证明3l 4x =-3l问题探究16已知椭圆,过点的直线分别交椭圆于22184x y +=(2,0)N 12,l l 线AD 与直线CB 交于点P ,试证明点P 的轨迹为直线问题探究17已知椭圆,点为椭圆之左焦点,过点的直线22184x y +=1F 1F 设直线AB 与轴于点,试求y M 11,,MA AF MB BF λμ==问题探究18 已知方向向量为的直线过点和椭圆(1,3)e = l (0,23)A -焦点,且椭圆的中心和椭圆的右准线上的点满足:C O B 圆的方程;⑵设为椭圆上任一点,过焦点的弦分别为C E C 12,F F ,求的值. 222EF F T λ= 12λλ+。

圆锥曲线焦点弦的公式及应用

圆锥曲线焦点弦的公式及应用

圆锥曲线有关焦点弦的几个公式及应用如果圆锥曲线的一条弦所在的直线经过焦点,则称此弦为焦点弦。

圆锥曲线的焦点弦问题涉及到离心率、直线斜率(或倾斜角)、定比分点(向量)、焦半径和焦点弦长等有关知识。

焦点弦是圆锥曲线的“动脉神经”,集数学知识、思想方法和解题策略于一体,倍受命题人青睐,在近几年的高考中频频亮相,题型多为小题且位置靠后属客观题中的压轴题,也有作为大题进行考查的。

本文介绍圆锥曲线有关焦点弦问题的几个重要公式及应用,与大家交流。

定理1已知点是离心率为的圆锥曲线的焦点,过点的弦与的焦点所在的轴的夹角为,且。

(1)当焦点内分弦时,有;(2)当焦点外分弦时(此时曲线为双曲线),有。

证明设直线是焦点所对应的准线,点在直线上的射影分别为,点在直线上的射影为。

由圆锥曲线的统一定义得,,又,所以。

(1)当焦点内分弦时。

如图1,,所以。

图1(2)当焦点外分弦时(此时曲线为双曲线)。

如图2,,所以。

图2评注特别要注意焦点外分焦点弦(此时曲线为双曲线)和内分焦点弦时公式的不同,这一点很容易不加区别而出错。

例1(2009年高考全国卷Ⅱ理科题)已知双曲线的右焦点为,过且斜率为的直线交于两点。

若,则的离心率为()解这里,所以,又,代入公式得,所以,故选。

例2(2010年高考全国卷Ⅱ理科第12题)已知椭圆的离心率为。

过右焦点且斜率为的直线于相交于两点,若,则()解这里,,设直线的倾斜角为,代入公式得,所以,所以,故选。

例3 (08高考江西卷理科第15题)过抛物线的焦点作倾斜角为的直线,与抛物线交于两点(点在轴左侧),则有____图3解如图3,由题意知直线与抛物线的地称轴的夹角,当点在轴左侧时,设,又,代入公式得,解得,所以。

例4(2010年高考全国卷Ⅰ理科第16题)已知是椭圆的一个焦点,是短轴的一个端点,线段的延长线交于点,且,则的离心率为___解设直线与焦点所在的轴的夹角为,则,又,代入公式得,所以。

例5(自编题)已知双曲线的离心率为,过左焦点且斜率为的直线交的两支于两点。

专题七 解析几何 第二讲 圆锥曲线的概念与性质,与弦有关的计算问题——2022届高考理科数学三轮

专题七 解析几何  第二讲 圆锥曲线的概念与性质,与弦有关的计算问题——2022届高考理科数学三轮

③|F1A|+|F1B|=
2 p
;④以弦
AB
为直径的圆与准线相切.
[典型例题]
1.已知椭圆 T : x2 y2 1(a b 0) 的长半轴为 2,且过点 M 0,1 .
a2 b2 若过点 M 引两条互相垂直的直线 l1 , l2 ,P 为椭圆上任意一点,
记点 P 到 l1 , l2 的距离分别为 d1 , d2 ,则 d12 d22 的最大值为( B )
C. x2 y
D. x2 1 y 2
[解析]
本题考查抛物线的定义、标准方程. 抛物线 C : x2 2 py( p 0) 的准线方程为 y p .因为 | AF | 4 ,
2 所以由抛物线的定义得 p 3 4 ,解得 p 2 ,
2 所以抛物线 C 的方程为 x2 4 y .故选 A.
因为 | BC | 2 | BF | ,所以 | BC | 2 | BN | ,所以 BC 2 ,所以 BN 2 ,
CF 3
p3
所以 BN BF 4 , BC 8 ,
3
3
[解析]
所以 CF 4 ,因为 p CF , AM CA
所以 2 CF 4 4 , AM CF AF 4 AF 4 AM 4
则 d12 d22 x2 (1 y)2 ,因为 P 在椭圆上,所以 x2 4 4 y2 ,
所以
d12
d
2 2
5
3y2
2y
5
3
y
1 2 3
1 3

y [1,1],
[解析]
所以当
y
1 3
时,
பைடு நூலகம்d12
d22
有最大值
16 3
,所以

用圆锥曲线焦点弦结论巧算高考题

用圆锥曲线焦点弦结论巧算高考题

用圆锥曲线焦点弦结论巧算高考题重庆巴蜀科学城中学校(401331)李兰[摘要]圆锥曲线焦点弦结论具有统一形式,利用焦点弦结论可以快速解决高考题,为考生打开解题思路,提高学生的解题能力。

[关键词]圆锥曲线;焦点弦;高考题[中图分类号]G633.6[文献标识码]A[文章编号]1674-6058(2023)17-0024-03一、公式及其证明圆锥曲线中的焦点弦就是过焦点的弦长,弦长公式AB=1+k2||x1-x2,圆锥曲线有统一方程,思考由抛物线的焦点弦与弦长倾斜角度、离心率(抛物线的离心率为1)有关的弦长公式,类比推导圆锥曲线的另一个统一公式:焦半径=半通径1±e⋅cosθ=b2a1±e⋅cosθ(半通径就是垂直于焦点所在轴的焦半径,抛物线为y2=2px(p>0)中的p)。

证明如下:①椭圆x2a2+y2b2=1中,直线l过右焦点F与椭圆交于A、B两点,其中A(x1,y1),B(x2,y2),l的倾斜角为θ(锐角),则焦半径AF=b2a1+e·cosθ,BF=b2a1-e·cosθ。

(如图1)x=a2cθ图1由A、B两点分别向右准线作垂线,垂足为M、N,由A点向x轴作垂线,垂足为D,由圆锥曲线统一定义,椭圆上点到焦点的距离比到准线的距离等于离心率得||AF||AM=ca,所以||AF=||AM e=e·()a2c-x1=a-ex1,||FD=||AF cosθ。

所以c+||AF cosθ=x1,即c+||AF cosθ=a-||AFe,即||AF(1+e cosθ)=a-c2a=b2a。

所以AF=b2a1+e·cosθ,同理BF=b2a1-e·cosθ。

②双曲线x2a2-y2b2=1中,直线l过焦点F与同一支交于A、B两点,结论同上,证明略。

③抛物线y2=2px(p>0),直线l过右焦点F与抛物线交于A、B两点,则AF=p1-cosθ,BF=p1+cosθ,长短视角度而定。

圆锥曲线与焦点弦有关的一个统一性质

圆锥曲线与焦点弦有关的一个统一性质
性 质 ,现介 绍如 下 . 性 质 1 如 图 l设


湖南省常德市第六 中学 (10 3 4 50 )
口 (l Y )-(lo Y — 0- xY 一 4 c ) c(l X) 一 t — o =0. x

直线 B F的方程为 一 一 )一 = , ( cy 0 .

易 算得 点 M 的坐标 为 ( 一p ,点 Ⅳ 的坐标 为 一P, )
( 旦, ) 一 口


y8

令 : 昙, : , 一 得
F =(p 一p F =(p p . M - , ),一 N - , )
F i 一 :P 一P =0, X .N F

I 一 c I -o l 一 cf o 一 ( C) 一c(-q 6 2 ) X- 2 6 )l )
t X2 % )  ̄ a一 1
・ — -: ・ - - - -- - - - - - -- - - - - -・ - - — — - - -- - —- - - — ・- - - - ・ -: - - : - - - - -- - - - - -- - - - - -- - ・ - — - - -- — -- - - - -・ - - - ・ ・・

性质 2 如图 2 设 是双曲线 x 2


( >0 b>0过焦点 F的弦 , P是双 曲线上 异于 A , 口 , )
B的任 一点 ,直线 P交相应 于焦 点 F的准线 , 点 于
— — —


— 一
) c t


Y b2 o
— — —

(o x
— — —

圆锥曲线焦点弦长的一个公式在高考中的妙用

圆锥曲线焦点弦长的一个公式在高考中的妙用

圆锥曲线焦点弦长的一个公式在高考中的妙用圆锥曲线的焦点弦问题是高考命题的大热点,主要是在解答题中,全国文科一般为压轴题的第22题,理科和各省市一般为第21题或者第20题,几乎每一年都有考察。

由于题目的综合性很高的,运算量很大,属于高难度题目,考试的得分率极低。

本文介绍的焦点弦长公式是圆锥曲线(椭圆、双曲线和抛物线)的通用公式,它是解决这类问题的金钥匙,利用这个公式使得极其复杂的问题变得简单明了,中等学习程度的学生完全能够得心应手!?定理 已知圆锥曲线(椭圆、双曲线或者抛物线)的对称轴为坐标轴(或平行于坐标轴),焦点为F ,设倾斜角为α的直线l 经过F ,且与圆锥曲线交于A 、B 两点,记圆锥曲线的离心率为e ,通径长为H ,则(1)当焦点在x 轴上时,弦AB 的长|cos 1|||22αe HAB -=; (2)当焦点在y 轴上时,弦AB 的长|sin 1|||22αe HAB -=.本文仅对焦点在x 轴上,中心在原点的双曲线为例证明,其它情形请读者自证.证明:设双曲线方程为12222=-by a x (a >0,b >0),通径a b H 22=,离心率a ce =,弦AB所在的直线l 的方程为)(c x k y +=(其中αtan =k ,α为直线l 的倾斜角),其参数方程为为参数)(,t t y t c x ⎩⎨⎧=+-=.sin cos αα. 代入双曲线方程并整理得:0cos 2cos sin 4222222=-⋅+⋅-b t c b t b a ααα)(. 由t 的几何意义可得:|cos 1|2|cos 1|2|cos sin |2cos sin 4cos sin cos 24||||22222222222222222222222122121αααααααααe a b e a b b a ab b a b b a c b t t t t t t AB -=-=-=-----=-+=-=)()(.|cos 1|22αe H-=推论(1)焦点在x 轴上,当A 、B 在椭圆、抛物线或双曲线的一支上时,α22cos 1||e HAB -=;当A 、B 不在双曲线的一支上时,1cos ||22-=αe H AB ;当圆锥曲线是抛物线时,α2sin ||HAB =. (2)焦点在y 轴上,当A 、B 在椭圆、抛物线或双曲线的一支上时,α22sin 1||e HAB -=;当A 、B 不在双曲线的一支上时,1sin ||22-=αe H AB ;当圆锥曲线是抛物线时,α2cos ||HAB =.典题妙解下面以近年高考题为例说明上述结论在解题中的妙用.例1(06湖南文第21题)已知椭圆134221=+y x C :,抛物线px m y 22=-)((p >0),且1C 、2C 的公共弦AB 过椭圆1C 的右焦点.(Ⅰ)当x AB ⊥轴时,求p ,m 的值,并判断抛物线2C 的焦点是否在直线AB 上;(Ⅱ)若34=p 且抛物线2C 的焦点在直线AB 上,求m 的值及直线AB 的方程. 解:(Ⅰ)当x AB ⊥轴时,点A 、B 关于x 轴对称,0=∴m ,直线AB 的方程为1=x .从而点A 的坐标为),(231或),(231-.点A 在抛物线2C 上, .249p =∴即.89=p此时抛物线2C 的焦点坐标为),(0169,该焦点不在直线AB 上. (Ⅱ)设直线AB 的倾斜角为α,由(Ⅰ)知2πα≠.则直线AB 的方程为)(1tan -⋅=x y α. 抛物线2C 的对称轴m y =平行于x 轴,焦点在AB 上,通径382==p H ,离心率1=e ,于是有又 AB 过椭圆1C 的右焦点,通径322==ab H ,离心率21=e . .cos 138sin ||22)(αα-==H AB∴.cos 412|cos 1|||222αα-=-=e H AB ∴)(α2cos 138-.cos 4122α-= 解之得:6tan 71cos 2±==αα,. 抛物线2C 的焦点),(m F 32在直线)(1tan -⋅=x y α上, ∴αtan 31-=m ,从而36±=m . 当36=m 时,直线AB 的方程为066=-+y x ; 当36-=m 时,直线AB 的方程为066=--y x . 例2(07全国Ⅰ文第22题)已知椭圆12322=+y x 的左、右焦点分别为1F 、2F ,过1F 的直线交椭圆于B 、D 两点,过2F 的直线交椭圆于A 、C 两点,且BD AC ⊥,垂足为P.(1)设P 点的坐标为),(00y x ,证明:232020yx +<1. (2)求四边形ABCD 的面积的最小值.(1)证明:在12322=+y x 中,123===c b a ,,. ,︒=∠9021PF F O 是1F 2F 的中点,.1||21||21===∴c F F OP 得.12020=+y x ∴点P 在圆122=+y x 上.显然,圆122=+y x 在椭圆12322=+y x 的内部. 故232020yx +<1.(2)解:如图,设直线BD 的倾斜角为α,由BD AC ⊥可知,直线AC 的倾斜角απ+2.2FOABxy通径33422==a b H ,离心率33=e . 又 BD 、AC 分别过椭圆的左、右焦点1F 、2F ,于是.sin 3342cos 1||cos 334cos 1||222222ααπαα-=+-=-=-=)(,e H AC e H BD ∴四边形ABCD 的面积.2sin 2496sin 334cos 33421||||21222ααα+=-⋅-⋅=⋅=AC BD S [)]10[2sin 02,,,∈∴∈απα .⎥⎦⎤⎢⎣⎡∈∴42596,S .故四边形ABCD 面积的最小值为2596. 例3(08全国Ⅰ理第21题文第22题)双曲线的中心为原点O ,焦点在x 上,两条渐近线分别为1l 、2l ,经过右焦点F 垂直于1l 的直线分别交1l 、2l 于A 、B 两点. 已知||OA 、||AB 、||OB 成等差数列,且BF 与FA 同向.(Ⅰ)求双曲线的离心率;(Ⅱ)设AB 被双曲线所截得的线段的长为4,求双曲线的方程.解:(Ⅰ)设双曲线的方程为12222=-by a x (a >0,b >0).||OA 、||AB 、||OB 成等差数列,设m AB =||,公差为d ,则d m OA -=||,d m OB +=||, ∴222)()(d m m d m +=+-. 即2222222d dm m m d dm m ++=++-. ∴4m d =. 从而43||m OA =,45||mOB =. 2FABCD O xy 1F P又设直线1l 的倾斜角为α,则α2=∠AOB . 1l 的方程为x ab y =. ∴.tan a b=α 而.34||||tan 2tan ==∠=OA AB AOB α ∴34)(12tan 1tan 222=-⨯=-ab a b αα. 解之得:.21=a b∴.25)(12=+=a b e (Ⅱ)设过焦点F 的直线AB 的倾斜角为θ, 则απθ+=2.∴αθsin cos -=. 而.51)21(1)21(tan 1tan sin 22222=+=+=ααα ∴51cos 2=θ.通径b abb a b H =⨯==222. 又设直线AB 与双曲线的交点为M 、N. 于是有:4cos 1||22=-=θe HMN .即451)25(12=⨯-b .解得3=b ,从而6=a .∴所求的椭圆方程为193622=-y x . 金指点睛1. 已知斜率为1的直线l 过椭圆1422=+x y 的上焦点F 交椭圆于A 、B 两点,则||AB =_________. 2. 过双曲线1322=-y x 的左焦点F 作倾斜角为6π的直线l 交双曲线于A 、B 两点,则||AB =_________.A ByO F x1l2lN M3. 已知椭圆02222=-+y x ,过左焦点F 作直线l 交A 、B 两点,O 为坐标原点,求△AOB 的最大面积.4. 已知抛物线px y 42=(p >0),弦AB 过焦点F ,设m AB =||,△AOB 的面积为S ,求证:mS 2为定值.5.(05全国Ⅱ文第22题)P 、Q 、M 、N 四点都在椭圆1222=+y x 上,F 为椭圆在y 轴正半轴上的焦点. 已知PF 与FQ 共线,MF 与FN 共线,且0=⋅MF PF .求四边形PQMN 的面积的最大值和最小值.6. (07重庆文第22题)如图,倾斜角为α的直线经过抛物线x y 82=的焦点F ,且与抛物线交于A 、B 两点.O xNPy MQFB O xy AF yO F x AB(Ⅰ)求抛物线的焦点F 的坐标及准线l 的方程;(Ⅱ)若α为锐角,作线段AB 的垂直平分线m 交x 轴于点P ,证明α2cos ||||FP FP -为定值,并求此定值.7. 点M 与点)2,0(F 的距离比它到直线03:=+y l 的距离小1.(1)求点M 的轨迹方程;(2)经过点F 且互相垂直的两条直线与轨迹相交于A 、B ;C 、D. 求四边形ACBD 的最小面积.8. 已知双曲线的左右焦点1F 、2F 与椭圆1522=+y x 的焦点相同,且以抛物线x y 22-=的准线为其中一条准线.(1)求双曲线的方程;(2)若经过焦点2F 且互相垂直的两条直线与双曲线相交于A 、B ;C 、D. 求四边形ACBD 的面积的最小值.参考答案1. 解:3,1,2===c b a ,离心率23==a c e ,通径122==a b H ,直线l 的倾斜角4πα=. ∴58)22()23(11sin 1||2222=⋅-=-=αe HAB . 2. 解:2,3,1===c b a ,离心率2==a c e ,通径622==a b H ,直线的倾斜角6πα=. ∴3|)23(21|6|cos 1|||2222=⋅-=-=αe HAB .3. 解:1222=+y x ,1,1,2===c b a ,左焦点)0,1(-F ,离心率22==a c e ,通径yO F xA BDEC lαm P222==ab H .当直线l 的斜率不存在时,x l ⊥轴,这时22||2===ab H AB ,高1||==c OF ,△AOB 的面积221221=⨯⨯=S . 当直线l 的斜率存在时,设直线l 的倾斜角为α,则其方程为)1(tan +⋅=x y α,即0t a n t a n =+-⋅ααy x ,原点O 到直线AB 的距离ααααααsin |sec ||tan |1tan |tan 0tan 0|2==++-⨯=d .αααα222222sin 122cos 222cos )22(12cos 1||+=-=⋅-=-=e HAB . ∴△AOB 的面积αα2sin 1sin 2||21+=⨯⨯=d AB S . 0<α<π,∴αsin >0. 从而ααsin 2sin 12≥+. ∴22sin 2sin 2=≤ααS . 当且仅当1sin =α,即2πα=时,“=”号成立. 故△AOB 的最大面积为22. 4. 解:焦点为)0,(p F ,通径p H 4=.当直线AB 的斜率不存在时,x AB ⊥轴,这时p m AB 4||==,高p OF =||,△AOB 的面积22||||21p OF AB S =⨯⨯=. ∴3442444p pp m p m S ===,是定值. 当直线AB 的斜率存在时,设直线的倾斜角为α,则其方程为)(tan p x y -⋅=α,即0t a n t a n =+-⋅ααp y x ,原点O 到直线AB 的距离αααααsin |sec ||tan |1tan |tan |2p p p d ==+=.B O xy AFαα22sin 4sin ||pH AB ==.∴△AOB 的面积αsin 2||212p d AB S =⨯⨯=. ∴32242424sin sin 41sin 4p pp m p m S =⨯=⨯=ααα. ∴不论直线AB 在什么位置,均有32p m S =(3p 为定值). 5. 解:在椭圆1222=+y x 中,.112===c b a ,, 由已知条件,MN 和PQ 是椭圆的两条弦,相交于焦点),(10F ,且PQ MN ⊥.如图,设直线PQ 的倾斜角为α,则直线MN 的倾斜角απ+2.通径222==a b H ,离心率22=e .于是有 .sin 222sin 1||cos 222)2(sin 1||222222ααααπ-=-=-=+-=e H PQ e HMN ,∴四边形PQMN 的面积.2sin 816sin 222cos 22221||||21222ααα+=-⋅-⋅=⋅=PQ MN S [)]10[2sin 02,,,∈∴∈απα .⎥⎦⎤⎢⎣⎡∈∴2916,S .故四边形PQMN 面积的最小值和最大值分别为916和2. 6.(Ⅰ)解:4,82==p p ,∴抛物线的焦点F 的坐标为)2,0(,O xNPy MQFyO F x AB准线l 的方程为2-=x .(Ⅱ)证明:作l AC ⊥于C ,AC FD ⊥于D. 通径82==p H . 则ααααcos ||||,cos ||||,sin 8sin ||22AF AD FP EF H AB ====. ∴4cos ||||||||+=+==αAF p AD AC AF . ∴αcos 14||-=AF . ∴αααα22sin cos 4sin 4cos 14||21||||||||=--=-=-=AB AF AE AF EF , 从而αα2sin 4cos ||||==EF FP . ∴8sin 2sin 4)2cos 1(||2cos ||||22=⋅=-=-ααααFP FP FP . 故α2cos ||||FP FP -为定值,此定值为8.7. 解:(1)根据题意,点M 与点)2,0(F 的距离与它到直线2:-=y l 的距离相等,∴点M 的轨迹是抛物线,点)2,0(F 是它的焦点,直线2:-=y l 是它的准线.从而22=p,∴4=p . ∴所求的点M 的轨迹方程是y x 82=.(2) 两条互相垂直的直线与抛物线均有两个交点, ∴它们的斜率都存在. 如图,设直线AB 的倾斜角为α, 则直线CD 的倾斜角为α+︒90. 抛物线的通径82==p H ,于是有:αααα2222sin 8)90(cos ||,cos 8cos ||=+︒===H CD H AB . ∴四边形ACBD 的面积.2sin 128sin 8cos 821||||21222ααα=⋅⋅=⋅=CD AB S 当且仅当α2sin 2取得最大值1时,128min =S ,这时︒=︒=45,902αα.∴四边形ACBD 的最小面积为128.y O F xA BDEClαm P FO xA BDCyq q q qss 8. 解:(1)在椭圆1522=+y x 中,2,1,522=-===b a c b a ,∴其焦点为)0,2(1-F 、)0,2(2F . 在抛物线x y 22-=中,1=p ,∴其准线方程为212==p x . 在双曲线中,21,22==c a c ,∴3,122=-==a c b a . ∴所求的双曲线的方程为1322=-y x . (2) 两条互相垂直的直线与双曲线均有两个交点,∴它们的斜率都存在. 如图,设直线AB 的倾斜角为α,则直线CD 的倾斜角为α+︒90. 双曲线的通径622==ab H ,离心率2==ac e . 于是有: αααα222222sin 416)90(cos 1||,cos 416cos 1||-=+︒-=-=-=e H CD e H AB . ∴四边形ACBD 的面积 .2sin 4318sin 416cos 41621||||21222ααα+-=-⋅-⋅=⋅=CD AB S 当且仅当α2sin 2取得最大值1时,18min =S ,这时︒=︒=45,902αα.∴四边形ACBD 的最小面积为18.y2FAO x 1l 2l B CD。

高中数学专题:圆锥曲线中焦点弦取值范围的探究

高中数学专题:圆锥曲线中焦点弦取值范围的探究

圆锥曲线中焦点弦的取值范围的探究本文主要探究圆锥曲线中焦点弦的取值范围,尤其时焦点弦弦长何时取最小值和最大值,运用直线的参数方程和弦长公式,得出椭圆、抛物线、双曲线的焦点弦的取值范围的以下结论:结论1:椭圆焦点弦AB 的取值范围为⎥⎦⎤⎢⎣⎡a a b 2,22,其中最小值为椭圆的通经长,最大值为椭圆的长轴长;结论2:抛物线焦点弦AB 的取值范围为[)+∞,2p ,其中最小值为抛物线的通经长;结论3:(1)若b a ≥时,双曲线的焦点弦AB 的取值范围为⎪⎭⎫⎢⎣⎡+∞,22a b ,其中最小值为双曲线的通经长; (2)若b a <时,双曲线的焦点弦AB 的取值范围为[)+∞,2a ,其中最小值为双曲线的实轴长;探究一:已知椭圆:C 12222=+by a x ,点F 为椭圆C 的左焦点,直线l 过点F ,交椭圆C 于A 、B 两点,求焦点弦AB 的取值范围; 解:)0,(c F -,设直线l 的倾斜角为α,则直线l 的参数方程为:⎩⎨⎧=+-=ααsin cos t y t c x (t 为参数), 设点A 、B 对应的参数分别为1t ,2t ,联立直线l 和椭圆C 的方程得:0cos 2)sin cos (4222222=--+b ct b t a b ααα,由韦达定理得:ααα2222221sin cos cos 2a b c b t t +=+,αα2222421sin cos a b b t t +-=, 由弦长公式得:21221214)(t t t t t t AB -+=-=ααααα2222422222224sin cos 4)sin cos (cos 4a b b a b c b +++= ααααααα222222222222224224sin cos 2)sin cos ()sin cos (4cos 4a b ab a b a b b c b +=+++= α2222sin 2c b ab += 所以当0sin 2=α时,焦点弦AB 取最大值,a AB 2max =,即椭圆的长轴长,此时AB l 与x 轴重合;当1sin 2=α时,焦点弦AB 取最小值,ab AB 2min 2=,即椭圆的通经,此时直线x l AB ⊥轴;综上所述:焦点弦⎥⎦⎤⎢⎣⎡∈a a b AB 2,22 结论1:椭圆焦点弦AB 的取值范围为⎥⎦⎤⎢⎣⎡a a b 2,22,其中最小值为椭圆的通经长,最大值为椭圆的长轴长;探究二:已知抛物线C :px y 22=,点F 为抛物线C 的焦点,直线l 过点F ,交抛物线C 于A 、B 两点,求焦点弦AB 的取值范围;解:)0,2(pF ,设直线l 的倾斜角为α,则直线l 的参数方程为:⎪⎩⎪⎨⎧=+=ααsin cos 2t y t p x (t 为参数), 设点A 、B 对应的参数分别为1t ,2t ,联立直线l 和抛物线C 的方程得: 0cos 2sin 222=--p pt t αα,由韦达定理得:αα221sin cos 2p t t =+,α2221sin p t t -=, 由弦长公式得:αααα2224222122121sin 2sin 4sin cos 44)(pp p t t t t t t AB =+=-+=-=, 因为直线l 交抛物线C 于A 、B 两点,所以倾斜角0≠α,所以(]1,0sin 2∈α,则[)+∞∈,2p AB ,当1sin 2=α,即x l AB ⊥轴时,取最小值p AB 2min =,即通经长;结论2:抛物线焦点弦AB 的取值范围为[)+∞,2p ,其中最小值为抛物线的通经长;探究三:已知双曲线:C 12222=-by a x ,点F 为双曲线C 的左焦点,直线l 过点F ,交双曲线C 于A 、B 两点,求焦点弦AB 的取值范围; 解:)0,(c F -,设直线l 的倾斜角为α,则直线l 的参数方程为:⎩⎨⎧=+-=ααsin cos t y t c x (t 为参数), 设点A 、B 对应的参数分别为1t ,2t ,联立直线l 和椭圆C 的方程得:0cos 2)sin cos (4222222=+--b ct b t a b ααα,由韦达定理得:ααα2222221sin cos cos 2a b c b t t -=+,αα2222421sin cos a b b t t -=, 由弦长公式得:21221214)(t t t t t t AB -+=-=ααααα2222422222224sin cos 4)sin cos (cos 4a b b a b c b ---= ααααααα222222222222224224sin cos 2)sin cos ()sin cos (4cos 4a b ab a b a b b c b -=---= α2222sin 2c b ab -= 因为[]1,0sin 2∈α,所以[]0,sin 222c c -∈-α, 所以[]22222,sin b a c b -∈-α,因为直线l 交双曲线C 于A 、B 两点,所以ab±≠αtan ,即0sin 222≠-αc b ,所以[)(]22222,00,sin b a c b -∈-α,(1)若b a ≥,则(]2222,0sin a c b ∈-α,⎪⎭⎫⎢⎣⎡+∞∈,22a b AB ,当1sin 2=α,即直线x l AB ⊥轴时,取最小值ab AB 2min2=,即双曲线的通经;(2)若b a <,则(]2222,0sin b c b ∈-α,[)+∞∈,2a AB ,当0sin 2=α,即AB l 与x 轴重合时,取最大值a AB 2max =,即双曲线的实轴长;结论3:(1)若b a ≥时,双曲线的焦点弦AB 的取值范围为⎪⎭⎫⎢⎣⎡+∞,22a b ,其中最小值为双曲线的通经长; (2)若b a <时,双曲线的焦点弦AB 的取值范围为[)+∞,2a ,其中最小值为双曲线的实轴长;。

高考数学专题07 圆锥曲线第二定义与焦点弦(原卷版)-2021高考数学满分突破之解析几何篇

高考数学专题07 圆锥曲线第二定义与焦点弦(原卷版)-2021高考数学满分突破之解析几何篇

专题07 圆锥曲线的第二定义与焦点弦【突破总分值数学之秒杀技巧与答题模板】:焦点弦定义:过焦点的直线与曲线相交于两点A 、B ,弦AB 叫做曲线的焦点弦。

秒杀题型一:椭圆与双曲线焦点弦中常考的秒杀公式:①焦点弦长公式:θ222cos 12e a b -(θ为直线与焦点所在轴的夹角),通径:22b a (最短焦点弦); ②焦点弦被焦点分成两局部,m n ,那么2112am n b+=(定值)(取通径即可)。

③BF AF λ=,那么有11cos +-=λλθe (θ为直线与焦点所在轴的夹角)。

秒杀题型二:抛物线的焦点弦中常考的秒杀公式:①过抛物线)0(22>=p px y 焦点的直线交抛物线于A 、B 两点,那么:2p y y B A -=,42p x x B A =。

(焦点在y 轴上的性质比照给出。

)引伸:M (,0)a (0)a >在抛物线22(0)y px p =>的对称轴上,过M 的直线交抛物线于两点。

1122(,),(,)A x y B x y ,12.y y =2pa -(定值)。

②α2sin 2||pAB =(α是直线AB 与焦点所在轴的夹角)=12x x p ++(焦点在x 轴正半轴上)(其它三种同理可以推导),焦点弦中通径(垂直于对称轴的焦点弦,长为2p )最短。

③BF AF λ=,那么有11cos +-=λλθ,θcos 1-=p AF ,θcos 1+=p BF (θ为直线与焦点所在轴的夹角)。

④面积:θsin 22p S AOB=∆,θ32sin 2p S AMNB =(θ是直线AB 与焦点所在轴的夹角)。

⑤以AB 为直径的圆与准线MN 相切,切点为MN 中点Q ,BQ AQ ,分别是抛物线的切线,并且分别是NBA MAB ∠∠,的角平分线。

⑥以MN 为直径的圆与AB 相切,切点为焦点F 。

⑦以焦半径为直径的圆与y 轴相切。

⑧N O A ,,三点共线,M O B ,,三点共线。

高考焦点弦问题的分类解析

高考焦点弦问题的分类解析
( )由题 意及定 理 3得 I 引 = 2 A
一 =
等 =

一一一来自0 b>0 , )焦点 F且倾 斜角 为 O 的直线 , 曲线 的离 l 双 心率 为 e 则有 , ( )当直线 f 1 与双 曲线 的两个 交点 P, 9在双 曲

例22 6 考福 ( 0年高 建理科 双曲 - 一 0 卷) 线口 号 - D 5 -
=1a>0 b>0 右焦点是 , F且倾斜角为6 。 ( , ) 过 o

焦 点 弦端 点 的分 布 问题 , 反 映焦 点 弦端 点 的 是
分 布位置 与 圆锥 曲线 离 心率 范 围 之 间 的 内在联 系 ,
此类 问题 可将其 归纳 出如下 结论. 定理 1 P, Q是 经过椭 圆 bx 2 +Ⅱy Z=ab ( 2 a
( )因为 P, 双 曲线 的异 支上 , 2 Q在 由渐 近 线斜 率与 弦 e Q的斜率 的关 系知 l a oI< b ̄tn < nt t a
证明 : 由对称性 , 不妨 设 F为 右焦点 ( , ) c0 . ( )由 题 意 知 ltn I> b  ̄tn > 1 a a

, t2
( )因为直线 Z 3 与双 曲线有且 只 有一个 交点 , 且
z 经过双 曲线 的焦 点 , 以直线 z 所 于双 曲线 的渐 近 线
l 2
中 学 数 学 研 究
2 1 年 第 6期 01
高 考 焦 点 弦 问题 的 分 类 解 析
云 南 省广 南县 第 一 中 学 (6 3 0 玉 邴 图( 级教 师 ) 63 0 ) 特
经 过 圆锥 曲线 焦 点 且 被 圆锥 曲线 截 得 的线 段 叫做 圆锥 曲线 焦 点 弦 .它 是 一 个 非 常 重 要 的 几 何

高考中有关圆锥曲线焦点弦问题的一种统一解法

高考中有关圆锥曲线焦点弦问题的一种统一解法

高考中有关圆锥曲线焦点弦问题的一种统一解法经过圆锥曲线焦点被圆锥曲线截得的线段叫焦点弦。

下面首先介绍有关圆锥曲线焦点弦问题的一种统一解法,然后用高考题举例说明。

定理 经过横向型圆锥曲线的焦点F 作倾斜角为θ的直线,交圆锥曲线于A 、B 两点,若离心率是e ,焦点到相应准线的距离为p ,则焦半径θcos 12,1e ep r ±=,焦点弦长θ2221cos 12e epr r AB -=+=。

定理可利用直线的参数方程去进行证明,也可以用极坐标法去证明,还可以利用圆锥曲线统一定义和几何性质去证明,证法很多,这里就不一一赘述了。

掌握了上述解法,不论是选择、填空题,还是解答题都能化难为易,迎刃而解。

例1(07年重庆) 经过双曲线422=-y x 的右焦点F 作倾斜角为 105的直线,交双曲线P ,Q 两点,求FQ PF ⋅的值。

解:因为2==b a ,22=c ,2=e ,22==ab ep ,则FQ PF ⋅ =⋅+θcos 1e ep θcos 1e ep -θ222cos 1)(e ep -==338105cos 21222=-。

例2 (08年全国卷Ⅱ理) 已知F 为抛物线:C x y 42=的焦点,过F 且斜率为1的直线交C 于A ,B 两点,设FB FA >,则FA 与FB 的比值等于 。

解:因为1=e ,1tan ==θk ,即45=θ,所以45cos 145cos 145cos 145cos 1-+=+-=p pFB FA 223+=。

例3(09年全国卷Ⅱ理) 已知双曲线:C 12222=-by a x 0(>a ,)0>b 的右焦点为F ,过F且斜率为3的直线交C 于A ,B 两点,若4=,求C 的离心率。

解:因为3tan ==θk ,即 60=θ=,所以60cos 1e ep -=60cos 14e ep +,解得56=e 。

例4(10年全国卷Ⅱ) 已知椭圆:C 12222=+by a x )0(>>b a 的离心率为23,过右焦点F 且斜率为k )0(>k 的直线与C 交于A ,B 两点,若3=,求k 的值。

高考数学培优课程之圆锥曲线小题常用二级结论

高考数学培优课程之圆锥曲线小题常用二级结论

圆锥曲线小题常用二级结论一、过焦点F 且不平行于坐标轴的弦为AB ,则BF AF 11+为定值L4(L 为通径长)例题1、已知以F 为焦点的抛物线x y 42=上的两点A 、B 满足FB AF 3=,则弦AB 的中点到准线的距离为__________例题2、已知抛物线C 1:px y 22=和圆C 2:42222p y p x =+⎪⎭⎫ ⎝⎛-,其中p>0,直线l 经过C 1的焦点F ,依次交C 1、C 2于A 、D 、B 、D 四点,则CD AB ⋅的值为( ) 4.2p A 3.2P B 2.2p C 2.p D二、过圆锥曲线的焦点F 作直线交圆锥曲线于A 、B 两点,若λ=BFAF ,则有下列结论:1、椭圆、双曲线(直线与双曲线两个交点在一支上)、抛物线(离心率e=1) ①焦点在x 轴上时:11cos +-=λλθe ,1112+-+=λλk e ;②焦点在y 轴上时:11sin +-=λλθe ,11112+-+=λλk e 。

2、双曲线(直线与双曲线两个焦点在两支上) ①焦点在x 轴上时:11cos -+=λλθe ,1112-++=λλk e ; ②焦点在y 轴上时:11sin -+=λλθe ,11112-++=λλk e 。

例题3、已知双曲线的右焦点为F ,过F 且斜率为3的直线交双曲线于A 、B 两点,且FB AF 4=,则双曲线的离心率为__________。

例题4、已知F 为椭圆的右焦点,B 是短轴的一个端点,线段BF 的延长线交椭圆于点D ,且FD BF 2=,则椭圆的离心率为__________。

例题5、已知椭圆C :()012222>>=+b a by a x 的离心率为23,过右焦点F 且斜率为k (k>0)的直线与C 相交于A 、B 两点,若FB AF 3=,则k= ( )1.A2.B3.C 2.D三、切线方程、切点弦1、椭圆:12020=+b yy a xx ; 2、双曲线:12020=-byya xx ;3、抛物线:()x x p yy +=00。

高中数学圆锥曲线有关焦点弦地几个公式及应用

高中数学圆锥曲线有关焦点弦地几个公式及应用

圆锥曲线相关焦点弦的几个公式及应用假如圆锥曲线的一条弦所在的直线经过焦点,则称此弦为焦点弦。

圆锥曲线的焦点弦问题波及到离心率、直线斜率(或倾斜角)、定比分点(向量)、焦半径和焦点弦长等相关知识。

焦点弦是圆锥曲线的“动脉神经”,集数学知识、思想方法和解题策略于一体,倍授命题人喜爱,在近几年的高考取屡次亮相,题型多为小题且地点靠后属客观题中的压轴题,也有作为大题进行考察的。

本文介绍圆锥曲线相关焦点弦问题的几个重要公式及应用,与大家沟通。

定理 1已知点是离心率为的圆锥曲线的焦点,过点的弦与的焦点所在的轴的夹角为,且。

(1)当焦点内分弦时,有;(2)当焦点外分弦时(此时曲线为双曲线),有。

证明设直线是焦点所对应的准线,点在直线上的射影分别为,点在直线上的射影为。

由圆锥曲线的统必定义得,,又,因此。

(1)当焦点内分弦时。

如图1,,因此。

图 1(2)当焦点外分弦时(此时曲线为双曲线)。

如图 2,,因此。

图 2评注特别要注意焦点外分焦点弦(此时曲线为双曲线)和内分焦点弦时公式的不一样,这一点很简单不加差别而犯错。

例 1(2009年高考全国卷Ⅱ理科题)已知双曲线的右焦点为,过且斜率为的直线交于两点。

若,则的离心率为()解这里,因此,又,代入公式得,所以,应选。

例 2(2010年高考全国卷Ⅱ理科第12 题)已知椭圆的离心率为。

过右焦点且斜率为的直线于订交于两点,若,则()解这里,,设直线的倾斜角为,代入公式得,因此,因此,应选。

例 3 (08高考江西卷理科第15 题)过抛物线的焦点作倾斜角为的直线,与抛物线交于两点(点在轴左边),则有____图 3解如图 3,由题意知直线与抛物线的地称轴的夹角,当点在轴左边时,设,又,代入公式得,解得,因此。

例 4 (2010年高考全国卷Ⅰ理科第16 题)已知是椭圆的一个焦点,是短轴的一个端点,线段的延伸线交于点,且,则的离心率为___解设直线与焦点所在的轴的夹角为,则,又,代入公式得,因此。

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与焦点弦相关的问题8.椭圆、双曲线、抛物线的焦点弦性质(定值1)问题探究8已知椭圆22143x y +=,1F 为椭圆之左焦点,过点1F 的直线交椭圆于A ,B 两点,是否存在实常数λ,使AB FA FB λ=•u u u r u u u r u u u r恒成立.并由此求∣AB ∣的最小值.(借用柯西不等式)实验成果动态课件椭圆的焦点弦的两个焦半径倒数之和为常数11112||||AF BF ep+= 备用课件双曲线的焦点弦的两个焦半径倒数之和为常数AB 在同支11112||||AF BF ep += AB 在异支11112||||||AF BF ep-= 备用课件抛物线的焦点弦的两个焦半径倒数之和为常数112||||AF BF ep+=备用课件9.椭圆、双曲线、抛物线的正交焦点弦性质(定值2)问题探究9已知椭圆22143x y +=,1F 为椭圆之左焦点,过点1F 的直线12,l l 分别交椭圆于A ,B 两点和C ,D 两点,且12l l ⊥,是否存在实常数λ,使AB CD AB CD λ+=•u u u r u u u r u u u r u u u r恒成立.并由此求四边形ABCD 面积的最小值和最大值.实验成果动态课件椭圆互相垂直的焦点弦倒数之和为常数epe CD AB 22||1||12-=+ 备用课件双曲线互相垂直的焦点弦倒数之和为常数epe CD AB 2|2|||1||12-=+备用课件抛物线互相垂直的焦点弦倒数之和为常数epe CD AB 22||1||12-=+备用课件10.椭圆、双曲线、抛物线的焦点弦与其中垂线性质(定值3)问题探究10已知椭圆22143x y +=,1F 为椭圆之左焦点,过点1F 的直线交椭圆于A ,B 两点,AB 中垂线交x 轴于点D ,是否存在实常数λ,使1AB F D λ=u u u r u u u u r恒成立?实验成果动态课件设椭圆焦点弦AB 的中垂线交长轴于点D ,则∣DF ∣与∣AB ∣之比为离心率的一半(F 为焦点)备用课件设双曲线焦点弦AB 的中垂线交焦点所在直线于点D ,则∣DF ∣与∣AB ∣之比为离心率的一半(F 为焦点)备用课件设抛物线焦点弦AB 的中垂线与对称轴交于点D ,则∣DF ∣与 ∣AB ∣之比为离心率的一半(F 为焦点)备用课件11.椭圆、双曲线、抛物线的焦点弦性质1(中点共线)问题探究11已知椭圆22143x y +=,1F 为椭圆之左焦点,过点1F 的直线1l 交椭圆于A ,B 两点,直线2l :4x =-交x 轴于点G ,点,A B 在直线2l 上的射影分别是,N M ,设直线,AM BN 的交点为D ,是否存在实常数λ,使1GD DF λ=u u u r u u u u r恒成立.实验成果动态课件椭圆的焦点弦的端点在相应准线上的投影与端点的交叉连线与对称轴的交点平分焦点与准线与对称轴的交点线段. 备用课件双曲线的焦点弦的端点在相应准线上投影与端点的交叉连线与对称轴的交点平分焦点与准线与对称轴的交点线段. 备用课件抛物线的焦点弦的端点在相应准线上投影与端点的交叉连线与对称轴的交点平分焦点与准线与对称轴的交点线段. 备用课件12.椭圆、双曲线、抛物线的焦点弦性质2(三点共线)问题探究12已知椭圆22143x y+=,1F为椭圆之左焦点,过点1F的直线1l交椭圆于A,B两点,,C D分实验成果动态课件椭圆焦点弦端点A、B与另一顶点D连线与相应准线的交点N、M,则N、C、B三点共线,M、C、A三点共线备用课件双曲线焦点弦端点A、B与另一顶点D连线与相应准线的交点N、M,则N、C、B三点共线,M、C、A三点共线备用课件抛物线焦点弦端点A、B与另一顶点D连线与相应准线的交点N、M,则N、C、B三点共线,M、C、A三点共线(抛物线的D点在无穷远处).备用课件别为椭圆的左、右顶点,动点P 满足,,PA AD PC CB λμ==u u u r u u u r u u u r u u u r试探究点P 的轨迹.13.椭圆、双曲线、抛物线的焦点弦性质3(对焦点直张角)问题探究13已知双曲线22131x y -=,1F 为双曲线之左焦点,过点1F 的直线1l 交双曲线于A ,B 两点, 实验成果动态课件椭圆焦点弦端点A 、B 与另一顶点D连线与相应准线的交点N 、M ,则11NF MF ⊥备用课件双曲线焦点弦端点A 、B 与另一顶点D 连线与相应准线的交点N 、M ,则11NF MF ⊥备用课件抛物线焦点弦端点A 、B 与另一顶点D 连线与相应准线的交点N 、M ,则NF MF ⊥(抛物线的D 点在无穷远处)备用课件,C D 分别为双曲线的左、右顶点,动点P 满足11,,PA AD PC CB λμ==u u u r u u u r u u u r u u u r动点Q 满足22,,QA AC QB BD λμ==u u u r u u u r u u u r u u u r试探究1PF Q ∠是否为定值.14.椭圆、双曲线、抛物线的相交焦点弦与准线关系问题探究14已知椭圆22143x y +=,1F 为椭圆之左焦点,过点1F 的直线12,l l 分别交椭圆于A ,B 两点和C ,D 两点,直线2l :4x =-,直线AD 交直线2l 于点P ,试判断点P 、C 、B 是否三点共线,实验成果动态课件椭圆的任意两焦点弦端点所在直线交点的轨迹是准线备用课件本性质还可解释圆也有准线(在无穷远处), 因为当焦点逐步向中心靠拢时准线逐步外移双曲线的任意两焦点弦端点所在直线交点的轨迹是准线备用课件抛物线的任意两焦点弦端点所在直线交点的轨迹是准线备用课件并证明之.15.椭圆、双曲线、抛物线的相交焦点弦与准线关系(角平分线)问题探究15实验成果动态课件椭圆的任意两焦点弦端点所在直线交点必在准线上且交点与焦点的连线平分2AF C∠备用课件双曲线的任意两焦点弦端点所在直线交点必在准线上且交点和焦点的连线平分1AF C∠备用课件抛物线的任意两焦点弦端点所在直线交点必在准线上且交点和焦点的连线平分AF D∠备用课件已知椭圆22143x y +=,1F 为椭圆之左焦点,过点1F 的直线12,l l 分别交椭圆于A ,B 两点和C ,D 两点,直线3l :4x =-,直线AD 交直线3l 于点P ,试证明11PF A PF D ∠=∠.16.椭圆、双曲线、抛物线的相交弦与准线关系推广实验成果动态课件过椭圆长轴上任意一点N (0,t )的两条弦端点的直线的交点的轨迹是一定直线ta x 2=备用课件过双曲线实轴上任意一点N (0,t )的两条弦端点的直线的交点的轨迹是一定直线ta x 2=备用课件过抛物线对称轴上任意一定点N (0,t )的两条弦端点的直线的交点的轨迹是一定直线t x -=备用课件问题探究16已知椭圆22184x y+=,过点(2,0)N的直线12,l l分别交椭圆于A,B两点和C,D两点,设直线AD与直线CB交于点P,试证明点P的轨迹为直线4x=.17.椭圆、双曲线、抛物线的焦点弦直线被曲线及对称轴所分比之和为定值问题探究17已知椭圆22184x y+=,点1F为椭圆之左焦点,过点1F的直线1l分别交椭圆于A,B两点,实验成果动态课件椭圆的焦点弦所在直线被曲线及短轴直线所分比之和为定值.备用课件双曲线的焦点弦所在直线被曲线及虚轴直线所分比之和为定值.备用课件过抛物线的焦点弦所在直线被曲线及顶点处的切线所分比之和为定值.备用课件设直线AB 与y 轴于点M ,11,,MA AF MB BF λμ==u u u r u u u r u u u r u u u r 试求λμ+的值.18.椭圆、双曲线、抛物线的焦半径向量模的比之和为定值问题探究18 已知方向向量为3)e =r 的直线l 过点(0,3)A -和椭圆2222:1x y C a b +=(0)a b >>的焦点,且椭圆C 的中心O 和椭圆的右准线上的点B 满足:0,OB e AB AO •==u u u r r u u u r u u u r .⑴求椭实验成果 动态课件过椭圆上任点A 作两焦点的焦点弦AC ,AB ,其共线向量比之和为定值.即1112222122121AF m F BAF m F Be m m e→→→→==++==-定值备用课件过双曲线上任点A 作两焦点的焦点弦AC ,AB ,其共线向量比之和为定值.即1112222122121AF m F BAF m F Be m m e →→→→==++==-定值备用课件(注:图中测算不是向量,故中间一式用的是差)由于抛物线的开放性,焦点只有一个,故准线相应地替换了焦点,即 PA=m 1AFPB=m 2BF 备用课件m 1+m 2=0圆C 的方程;⑵设E 为椭圆C 上任一点,过焦点12,F F 的弦分别为,ES ET ,设111,EF FS λ=u u u r u u u r 222EFF T λ=u u u u r u u u r ,求12λλ+的值.。

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