曲线与讲义方程1
双曲线讲义(学生版)

双曲线专题讲义1.2.等轴双曲线及性质(1)等轴双曲线:实轴长和虚轴长相等的双曲线叫作等轴双曲线,标准方程可写作:x 2-y 2=λ(λ≠0). (2)等轴双曲线⇔离心率e =2⇔两条渐近线y =±x 相互垂直. 3.点P (x 0,y 0)和双曲线x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的关系(1)双曲线内(含焦点部分)⇔x 20a 2-y 20b 2>1;(2)双曲线上⇔x 20a 2-y 20b 2=1;(3)双曲线外(不含焦点部分)⇔x 20a 2-y 20b 2<1.求双曲线离心率、渐近线问题的一般方法(1)求双曲线的离心率时,将提供的双曲线的几何关系转化为关于双曲线基本量a ,b ,c 的方程或不等式,利用b 2=c 2-a 2和e =ca 转化为关于e 的方程或不等式,通过解方程或不等式求得离心率的值或取值范围.(2)求渐近线时,利用c 2=a 2+b 2转化为关于a ,b 的方程或不等式.双曲线渐近线的斜率与离心率的关系k =±ba =±c 2-a 2a =±c 2a2-1=±e 2-1. 双曲线定义1. 已知P 是双曲线1366422=-y x 上一点,F 1,F 2是双曲线的两个焦点,若|PF 1|=17,则|PF 2|的值为________.2. 已知点F 1(0,-13)、F 2(0,13),动点P 到F 1与F 2的距离之差的绝对值为26,则动点P 的轨迹方程为( ) A .y =0 B .y =0(x ≤-13或x ≥13) C .x =0(|y |≥13) D .以上都不对3. 若双曲线x 2-4y 2=4的左、右焦点分别是F 1、F 2,过F 2的直线交右支于A 、B 两点,若|AB |=5,则△AF 1B 的周长为________. 参考答案:1. 33 2. C 3. 18 双曲线方程的认识1. (2013·福建)双曲线8kx 2-ky 2=8的一个焦点坐标为(0,3),则k 的值是 ( )A .1B .-1C .653D .-653 2. 若方程15222=---ky k x 表示双曲线,则实数k 的取值范围是( )A .52<<kB .5>kC .2<k 或5>kD .以上答案均不对3. 方程x 2k -1+y 2k -3=1表示焦点在x 轴上的双曲线,则k 的取值范围为________.4. 已知方程:22(1)(3)(1)(3)m x m y m m -+-=--表示焦距为8的双曲线,则m 的值等于( ) A .-30 B .10 C .-6或10 D .-30或3A .2322-=-y xB .()12322±¹-=-x y xC . 2322=-y x面积是9,则a +b 的值等于( )A .4B .5C .6D .73. 已知双曲线x 2-y 2=1,点F 1,F 2为其两个焦点,点P 为双曲线上一点.若PF 1⊥PF 2,则|PF 1|+|PF 2|的值为__________.参考答案:1.A 2.B 3. 2 3 双曲线性质离心率1. 设21,F F 分别为双曲线)0,0(12222>>=-b a by a x 的左、右焦点.若在双曲线上存在点P .使21PF PF ^,且°=Ð3021F PF ,则双曲线的离心率为___________.2. 双曲线x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)的左、右焦点分别是F 1、F 2,过F 1作倾斜角为30°的直线,交双曲线右支于M 点,若MF 2垂直于x 轴,则双曲线的离心率为 ( )A . 6B . 3C .2D .333. 设12,F F 是双曲线2222:1(0,0)x y C a b a b -=>>的两个焦点,P 是C 上一点,若a PF PF 6||||21=+,且12PF F D 的最小内角为30°,则C 的离心率为( )A .2B .26C .23D .34. 如图,1F 、2F 是双曲线)0,0(12222>>=-b a by a x 的左、右焦点,过1F 的直线l 与双曲线的左右两支分别交于点A 、B .若2ABF D 为等边三角形,则双曲线的离心率为( )A .4B .7C .332 D .3 5. 过双曲线22221(0,0)x y a b a b-=>>的右顶点A 作斜率为1-的直线,该直线与双曲线的两条渐近线的交点分别为,B C .若12AB BC =uuu r uuu r,则双曲线的离心率是 ( )A B C D 6. 双曲线2214x y k+=的离心率(1,2)e Î,则k 的取值范围是( )A . (10,0)-B . (12,0)-C . (3,0)-.D . (60,12)-- 参考答案:1. 13+ 2-6 BDBCB渐近线1. 双曲线22149x y -=的渐近线方程是A .32y x =±B .23y x =±C .94y x =±D .49y x =±2. 已知双曲线C :x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)的离心率为52,则C 的渐近线方程为( )A .y =±14xB .y =±13xC .y =±12xD .y =±x3. 已知0a b >>,椭圆1C 的方程为2222=1x y a b +,双曲线2C 的方程为22221y x a b -=,1C 与2C 的离心率之积为2,则2C 的渐近线方程为( ). 0A x ±= .0B y ±= .20C x y ±= .20D x y ±=4. 设21,F F 分别为双曲线)0,0(12222>>=-b a b y a x 的左、右焦点.若在双曲线右支上存在点P ,满足||||212F F PF =,且2F 到直线1PF 的距离等于双曲线的实轴长,则该双曲线的渐近线方程为( )A .043=±y xB .034=±y xC .053=±y xD .045=±y x5. 1F 、2F 是双曲线12222=-by a x 0(>a ,)0>b 的左、右焦点,过1F 的直线l 与双曲线的左、右两个分支分别交于点A 、B ,若2ABF D 为等边三角形,则该双曲线的渐近线的斜率为( )(A )33±(B )2± (C )15± (D )6± 参考答案: ACBBD直线与双曲线位置关系 1. 若直线2y kx =+与双曲线的一个顶点.(1)求双曲线的方程;(2)经过的双曲线右焦点2F 作倾斜角为30°直线l ,直线l 与双曲线交于不同的B A ,两点,求AB 的长.【答案】(1)16322=-y x ;(2)5316.2. 已知双曲线)0,0(12222>>=-b a by a x 的离心率为2,焦点到渐近线的距离等于3,过右焦点2F 的直线l交双曲线于A 、B 两点,1F 为左焦点.(1) 求双曲线的方程;(2) 若AB F 1D 的面积等于62,求直线l 的方程.【答案】(1) 1322=-y x ;(2) )2(-±=x y .3. 双曲线22221(0,0)x y a b a b-=>>的两个焦点分别为1(2,0)F -,2(2,0)F ,点P 在双曲线上.(1)求双曲线的方程;(2)过(0,2)Q 的直线l 与双曲线交于不同的两点E 、F ,若OEF D 的面积为,O 为坐标原点,求直线l 的方程.【答案】(1)222x y -=;(220y -+=20y +-=. 中点弦1. 直线l 经过11P (,)与双曲线1222=-y x 交于A B 、两点,且P 平分是线段AB ,那么直线l 的方程为( ) A 、210x y --= B 、230x y +-= C 、210x y -+= D 、不存在2. 若双曲线的中心为原点,F (3,0)是双曲线的焦点,过F 的直线l 与双曲线相交于P ,Q 两点,且PQ 的中点为M (-12,-15),则双曲线的方程为( )A .16322=-y xB . 14522=-y xC 13622=-y xD . 15422=-y x3. 已知双曲线191622=-y x 及点)1,2(P ,是否存在过点P 的直线l ,使直线l 被双曲线截得的弦恰好被P 点平分?若存在,求出直线l 的方程;若不存在,请说明理由. 【答案】不存在.4. 已知直线l 交双曲线2212y x -=于A B 、不同两点,若点(1,2)M 是线段AB 的中点,求直线l 的方程及线段AB 的长度【答案】。
人教版【高中数学】选修2-1第二章曲线与方程的概念讲义

案例(二)——精析精练课堂合作探究重点难点突破知识点一曲线方程概念的理解1.在建立了平面直角坐标系之后,平面内的点和有序实数对之间就建立了一一对应关系,现在要求我们进一步研究平面内的曲线与含有两个变量的方程之间的关系.平面内的曲线可以理解为平面内符合某种条件的点的集合(或轨迹)也就是说:(1)曲线上的每一个点都要符合某种条件;(2)每个符合条件的点都要在曲线上既然平面内的点与作为它的坐标的有序实数对之间建立了对应关系,那么对应于符合某种条件的一切点,它的坐标是应该有制约的,也就是说它的横坐标与纵坐标之间受到某种条件的约束,所以探求符合某种条件的点的轨迹问题,就变为探求这些点的横坐标与纵坐标应满足怎样的约束条件的问题,含两个变量x、y的方程F(x,y)=0就标志着横坐标x与纵坐标y之间所受的约束.2.在曲线的方程的定义中,曲线上的点与方程的解之间的关系(1)和(2)缺一不可,而且两者是对曲线上的任意一点以及方程的任意一个实数解而言的从集合的角度来看,设A是曲线C上的所有点组成的点集,B是所有以方程F(x,y)=0的实数解为坐标的点组成的点集,则由关系(1)可知A⊆B,由关系(2)可知BCA;同时具有这两个关系,就有A=B.3.从充要条件的角度理解,即“某点在曲线上”与“点的坐标满足曲线的方程”之间是互为充要条件的.知识点二圆系方程1.曲线系:同时具有某一特征的一组曲线叫做一个曲线系;它们的共同方程叫做这个曲线系的曲线系方程2.圆系方程:(1)过两已知圆交点的圆系方程:两相交圆C:x2+y2+D1x+E1y+F1=0,C2:x2+y2+D2x+E2y+F2=0.则过其交点的圆系方程为:x2+y2+D1x+E1y+F1+λ(x2+y2+D2x+E2y+F2)=0(λ≠-1).(2)过直线与圆交点的圆系方程:直线Ax+By+C=0与圆x 2+y 2+Dx+Ey+F=0相交,则过其交点的圆系方程为:x 2+y 2+Dx+Ey+F+λ(Ax+By+C)=0. 典型例题分析题型1曲线的方程与方程的曲线 【例1】判断下列命题是否正确:①设点A(2,0)、B(0,2),则线段AB 的方程是x+y-2=0; ②到原点的距离等于5的动点的轨迹是y=x -25; ③到两坐标轴距离相等的点的轨迹方程是x 2-y 2=0. 解析 根据曲线与方程的定义,逐条检验“两性”答案 命题①中方程x+y-2=0表示一条直线,坐标满足该方程的点如(-1,3)等不在线段AB 上,故命题①错误;命题②中到原点距离等于5的动点的轨迹方程为x 2+y 2=52,方程y=x -25表示的曲线是圆x 2+y 2=25除去x 轴下半部分的曲线,故命题②错误命题③中到两坐标轴距离相等的点的轨迹方程为y=±x,满足x 2-y 2=0,反过来坐标满足方程x 2-y=0的点到两坐标轴的距离相等,故命题③正确规律总结 判断方程是否是曲线的方程,要从两个方面着手,一是检验点的坐标是否适合方程,二是检验以方程的解为坐标的点是否在曲线上【变式训练1】下列命题是否正确?若不正确,说明原因 (1)过点A(2,0)平行于y 轴的直线l 的方程是|x|=2; (2)到两坐标轴距离相等的点的轨迹方程是y=x答案(1)错误,因为以方程|x|=2的解为坐标的点,不都在直线l 上,直线l 只是方程|x|=2所表示的图形的一部分(2) 错误,因为到两坐标轴距离相等的点的轨迹有两条直线y=x 和y=-x,故y=x 不是所求的轨迹方程题型2曲线的交点【例2】求通过直线2x+y+4=0及圆x 2+y 2+2x-4y+1=0的交点,并且面积最小的圆的方程 解析 利用圆系公式可求出变圆的半径,参变量取适当值时可使变圆半径最小答案 设圆的方程是(x 2+y 2+2x-4y+1)+λ(2x+y+4)=0,即[x+(1+λ)2+(y+24-λ)=4161652+-λλ.设该圆半径为R,由圆面积公式S=πR 2,得R 2=4161652+-λλ取最小值的面积为最小.而R 2=45(λ-58)2+54,所以当λ=58时,圆面积最小.此时圆的方程是5x 2+5y 2+26x-12y+37=0.规律总结 最值问题要先列出目标函数,再利用合适的方法求最值【变式训练2】已知直线x+y+b=0与曲线x 2-1+y=0有公共点,则b 的取值范围是 .答案 联立两曲线方程,消去y 得x 2-x-(1+b)=0.由题意得△≥0,即1+4(1+b)≥0,解得b ≥-45规律 方法 总结1.判断方程是否是曲线方程,要从两方面着手,一是检验点的坐标是否适合方程,二是检验以方程的解为坐标的点是否在曲线上2.判断方程表示什么曲线,要对方程适当变形,变形过程一定要注意与原方程的等价 性,否则变形的方程表示的曲线就不是原方程的曲线,另外,变形的方法还有配方法、因式分 解法等3.在求轨迹方程时经常遇到已知一动点的轨迹方程,求另一动点的轨迹方程的问题, 而解决这类问题的解法称为代入法(或相关点法),而此法的关键是如何来表示出相关的点定时 巩固 检测基础训练1.如果命题“坐标满足方程f(x,y)=0的点都在曲线C 上”是不正确的,那么下列命题中正确的是 ( ) A.坐标满足f(x,y)=0的点都不在曲线C 上 B.曲线C 上的点的坐标不都满足方程f(x,y)=0C.坐标满足方程f(x,y)=0的点有些在曲线C 上,有些不在曲线C 上D.至少有一个不在曲线C 上的点,其坐标满足f(x,y)=0 【答案】D(点拨:由简易逻辑推理可得)2.已知圆C 的方程f(x,y)=0,点A(x 0,y 0)在圆外,点B(x ´,y ´)在圆上,则f(x,y)-f(x 0,y 0)+f(x ´,y ´)=0表示的曲线是 ( ) A.就是圆C B.过A 点且与圆C 相交的圆 C.可能不是圆 D.过A 点与圆C 同心的圆 【答案】D(点拨:由点B(x ´,y ´)在圆上, ∴f(x ´,y ´)=0,即方程为f(x,y)-f(x 0,y 0)=0, ∴方程过点A(x 0,y 0) 又f(x 0,y 0)为常数,∴f(x,y)-f(x 0,y 0)=0仍为圆的方程.)3.已知A(1,0),B(-1,0),动点M 满足|MA|-|MB|=2,则点M 的轨迹方程是 ( ) A.y=0(-1≤y ≤1) B.y=0(x ≥1) C.y=0(x ≤-1) D.y=0(|x|≥1) 【答案】C(点拨:由|MA|-|MB|=2可设M(x,y),则()()222211y x y x ++-+-=2整理得:y=0,又|MA|-|MB|>0,∴x ≤-1.)4.点P(2,-3)在曲线x 2-ay 2=1上,则a= . 【答案】31(点拔:将点代入方程中即可.) 5.已知两定点A(-1,0),B(2,0),动点P 满足21=PB PA,则P 点的轨迹方程是 . 【答案】x 2+4x+y 2=0(点披:将|PA|与|PB|用距离公式表示出整理即可,)6.过点P(2,4)作两条互相垂直的直线1l 、2l ,1l ,交x 轴于A 点,2l 交y 轴于B 点,求线段AB 的中点M 的轨迹方程.【答案】如下图,设M 点的坐标为(x ,y),则A(2x,0),B(0,2y)∵1l ⊥2l ,2l P(2,4),∴PA ⊥PB,k PA ·k PB =-1,而k PA =x x -=-12224(x ≠1),k PB =2042--y =2-y, ∴x-12·(2-y)=-1,整理得x+2y-5=0(x ≠1). ∵当x=1时,A(2.0),B(0,4∴AB 的中点M(1,2)也满足方程x+2y-5=0,综上所述,点M 的轨迹方程为x+2y-5=07.线段AB 的长度为10.它的两个端点分别在x 轴,y 轴上滑动,则AB 的中点P 的轨迹是什么? 【答案】解法一:由题意可知AB 的中点P 恒满足到原点(0,0)的题离为5,所以点P 的轨迹为以原点为圆心,以5为半径的圆.解法二:设P 点的坐标为(x,y),由中点坐标公式知A(2x ,0),B(0,2y),因为|AB|=10,所以2244y x +=10,即x 2+y 2=25,所以点P 的轨为以原点为圆心,以5为半径的圆能力提升8.如图所示的曲线方程是 ( )A.|x|-y=0B.x-|y|=0C.y x =0D.yx -1=0【答案】B(点拔:A 中y ≥0与图形不符,C 、D 中都不满足y= 0,而图形过原点,所以排除C 、D,只有B 符合题意.) 9.(1)方程(x+y-1)1-x =0表示什么曲线?(2)方程2x 2+y 2-4x+2y+3=0表示什么曲线? 【答案】(1)由方程(x+y-1)1-x =0可得⎩⎨⎧=-+≥-010,1y x x 或⎩⎨⎧=-≥-.01,01x x 即x+y-1=0(x ≥1)或x=1,表示直线x=1和射线x+y-1=0(x ≥1).(2)方程左边配方得2(x-1)2+(y+1)2=0,∵2(x-1)2≥0,(y+1)2≥0,∴⎪⎩⎪⎨⎧=+=-,0)1(,0)1(222y x 得⎩⎨⎧-==,1,1y x∴方程表示的图形是点A(1,-1).10.求经过两圆C 1:x 2+y 2+6x-16=0,C 2:x 2+y 2-4x-5=0的交点,且过点(2,1)的圆的方程. 【答案】 设圆的方为x 2+y 2+6x-16+λ(x 2+y 2-4x-5)=0又因为圆过点(2,1),代入方程得λ=81,所以所求圆的方程为x 2+y 2+6x-16+81(x 2+y 2-4x-5)=0.即9x 2+9y 2+44x-133=0.(点拨:过相交的两个圆C 1:x 2+y 2+D 1x+E 1y+F 1=0,C 2:x 2+y 2+D 2x+E 2y+F 2=0的交点的圆系方程为x 2+y 2+D 1x+E 1y+F 1+λ(x 2+y 2+D 2x+E 2y+F 2)=0(λ≠-1).11.设A(-c,0),B(c,0)(c>0)为两定点,动点P 到点A 的距离与到点B 的距离的比为定值a(a>0),试求点P 的轨迹方程,并探求点P 的轨迹 【答案】设动点P 的坐标是(x ,y),由PBPA =a(a>0)得2222)()(yc x y c x +-++=a,简得(1-a 2)x 2+2c(1+a 2)x+c 2(1-a 2)+(1-a 2)y 2=0.当a ≠1时,得x 2+221)1(2aa c -+x+c 2+y 2=0,整理得22211⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-c a a x +y 2=2212⎪⎭⎫ ⎝⎛-a ac ;当a=1时,化简得x=0,所以当a ≠1时,P 点的轨迹是以⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+0,1122c a a 为圆心,122-a ac为半径的圆:当a=1时,P 点的轨迹是y 轴.。
2025数学大一轮复习讲义人教版 第八章 双曲线

e=ac∈_(_1_,__+__∞__)_ c2= a2+b2 (c>a>0,c>b>0)
常用结论
1.双曲线的焦点到其渐近线的距离为b. 2.若P是双曲线右支上一点,F1,F2分别为双曲线的左、右焦点,则 |PF1|min=a+c,|PF2|min=c-a. 3.同支的焦点弦中最短的为通径(过焦点且垂直于实轴的弦),其长为2ab2. 4.与双曲线ax22-by22=1(a>0,b>0)有共同渐近线的双曲线方程可表示为ax22 -by22=t(t≠0).
知识梳理
标准方程 范围
ax22-by22=1(a>0,b>0) x≤-a 或 x≥a ,y∈R
ay22-bx22=1(a>0,b>0) y≤-a或y≥a,x∈R
对称性 性质 顶点
对称轴: 坐标轴 ;对称中心:_原__点__
_A_1_(_-__a_,__0_),__A__2(_a_,__0_)_
_A_1_(_0_,__-__a_),__A__2(_0_,__a_)_
(2)已知F1,F2为双曲线C:x2-y2=2的左、右焦点,点P在C上,∠F1PF2 =60°,则△F1PF2的面积为____2__3_.
不妨设点P在双曲线的右支上, 则|PF1|-|PF2|=2a=2 2, 在△F1PF2 中,由余弦定理,得 cos∠F1PF2=|PF1|22+|P|PFF1|·2||P2-F2|F| 1F2|2=12, ∴|PF1|·|PF2|=8, ∴ S△F1PF2 =12|PF1|·|PF2|·sin 60°=2 3.
此时,点Q的轨迹是以点A,O为焦点,且长轴长为R的椭圆,故C正确; ③当点A在圆O外,连接AQ(图略),由垂直平分线的性质可得|QA|= |QP|, 所以||QA|-|QO||=||QP|-|QO||=|OP|=R<|OA|, 此时,点Q的轨迹是以点A,O为焦点,且实轴长为R的双曲线,故D 正确.
高中数学第2章2.6曲线与方程2.6.3曲线的交点讲义(含解析)苏教版选修2_1

2.6.3曲线的交点[对应学生用书P43]给出下列两组直线,回答问题. (1)l 1:x +2y =0,l 2:2x +4y -3=0; (2)l 1:2x -y =0,l 2:3x +y -7=0. 问题1:两组直线的位置关系. 提示:(1)平行;(2)相交.问题2:如何判断它们的位置关系?能否用这种方法来判定两条曲线的位置关系? 提示:两直线位置关系的判断可有两种方法:一是利用斜率;二是两方程联立,利用方程的解来判定.第二种方法可以用来判定两曲线的位置关系.问题3:如何求两曲线的交点坐标.提示:把表示曲线的方程联立,解方程组,其解即为曲线交点的坐标.已知曲线C 1:f 1(x ,y )=0和C 2:f 2(x ,y )=0.(1)P 0(x 0,y 0)是C 1和C 2的公共点⇔⎩⎪⎨⎪⎧f 1(x 0,y 0)=0,f 2(x 0,y 0)=0.(2)求两曲线的交点,就是求方程组⎩⎪⎨⎪⎧f 1(x ,y )=0,f 2(x ,y )=0的实数解.(3)方程组有几组不同的实数解,两条曲线就有几个公共点;方程组没有实数解,两条曲线就没有公共点.直线与圆锥曲线联立,消元得方程ax 2+bx +c =0方程特征 交点个数位置关系 直线与椭圆a ≠0,Δ>0 2 相交 a ≠0,Δ=0 1 相切 a ≠0,Δ<0 0 相离直线与双曲线a =0 1 直线与双曲线的渐近线平行,两者相交a ≠0,Δ>02相交a≠0,Δ=0 1 相切a≠0,Δ<00 相离直线与抛物线a=0 1直线与抛物线的对称轴平行,两者相交a≠0,Δ>0 2 相交a≠0,Δ=0 1 相切a≠0,Δ<00 相离[对应学生用书P44]直线与圆锥曲线的位置关系[例1] 已知直线l:kx-y+2=0,双曲线C:x2-4y2=4,当k为何值时:(1)l与C无公共点;(2)l与C有惟一公共点;(3)l与C有两个不同的公共点.[思路点拨] 直线与圆锥曲线公共点的个数就是直线与圆锥曲线方程所组成的方程组解的个数,从而问题可转化为由方程组的解的个数来确定参数k的取值.[精解详析] 将直线与双曲线方程联立消去y,得(1-4k2)x2-16kx-20=0.①当1-4k2≠0时,有Δ=(-16k)2-4(1-4k2)·(-20)=16(5-4k2).(1)当1-4k2≠0且Δ<0,即k<-52或k>52时,l与C无公共点.(2)当1-4k2=0,即k=±12时,显然方程①只有一解.当1-4k2≠0,Δ=0,即k=±52时,方程①只有一解.故当k=±12或k=±52时,l与C有惟一公共点.(3)当1-4k2≠0,且Δ>0时,即-52<k<52,且k≠±12时,方程有两解,l与C有两个公共点.[一点通] 直线与圆锥曲线的位置关系,可以通过讨论直线方程与曲线方程组成的方程组的实数解的个数来确定,通常消去方程组中变量y (或x )得到关于变量x (或y )的一元二次方程,考虑该一元二次方程的判别式Δ,则有:Δ>0⇔直线与圆锥曲线相交于两个点; Δ=0⇔直线与圆锥曲线相交于一个点; Δ<0⇔直线与圆锥曲线无交点.1.对不同的实数值m ,讨论直线y =x +m 与椭圆x 24+y 2=1的位置关系.解:由⎩⎪⎨⎪⎧y =x +m ,x 24+y 2=1,消去y 得x 24+(x +m )2=1, 整理得5x 2+8mx +4m 2-4=0.Δ=(8m )2-4×5(4m 2-4)=16(5-m 2).当-5<m <5时,Δ>0, 直线与椭圆相交;当m =-5或m =5时,Δ=0, 直线与椭圆相切;当m <-5或m >5时,Δ<0, 直线与椭圆相离.2.已知抛物线的方程为y 2=4x ,直线l 过定点P (-2,1),斜率为k ,k 为何值时,直线l 与抛物线y 2=4x 只有一个公共点;有两个公共点;没有公共点?解:(1)当k =0时,直线l 与x 轴平行,易知与抛物线只有一个交点.(2)当k ≠0时,联立⎩⎪⎨⎪⎧y =k (x +2)+1,y 2=4x ,消去x ,得ky 2-4y +4(2k +1)=0,Δ=16-4k ×4(2k +1).①当Δ=0,即k =-1或12时,直线l 与抛物线相切,只有一个公共点;②当Δ>0,即-1<k <12且k ≠0时,直线l 与抛物线相交,有两个公共点;③当Δ<0,即k <-1或k >12时,直线l 与抛物线相离,没有公共点.综上:当k =-1或12或0时,直线l 与抛物线只有一个公共点;当-1<k <12,且k ≠0时,直线l 与抛物线有两个公共点;当k <-1或k >12时,直线l 与抛物线没有公共点.直线被圆锥曲线截得的弦长问题[例2] 已知斜率为2的直线经过椭圆x 25+y 24=1的右焦点F 1,与椭圆相交于A 、B 两点,求弦AB 的长.[思路点拨] 先求出直线与椭圆的两个交点,再利用两点间的距离公式,也可以从公式上考查A 、B 坐标间的联系,进行整体运算.[精解详析] 法一:∵直线l 过椭圆x 25+y 24=1的右焦点F 1(1,0),又直线的斜率为2.∴直线l 的方程为y =2(x -1),即2x -y -2=0. 由方程组⎩⎪⎨⎪⎧2x -y -2=0,x 25+y24=1,得交点A (0,-2),B ⎝ ⎛⎭⎪⎫53,43.则AB =(x A -x B )2+(y A -y B )2=(0-53)2+(-2-43)2=1259=553. 法二:设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则A 、B 的坐标为方程组⎩⎪⎨⎪⎧2x -y -2=0,x 25+y24=1的公共解.对方程组消去y ,得3x 2-5x =0.则x 1+x 2=53,x 1·x 2=0.∴AB =(x 1-x 2)2+(y 1-y 2)2=(x 1-x 2)2(1+k 2AB )=(1+k 2AB )[(x 1+x 2)2-4x 1x 2] =(1+22)[(53)2-4×0]=553.法三:设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),联立⎩⎪⎨⎪⎧2x -y -2=0,x 25+y24=1,消去y ,得3x 2-5x =0,则x 1,x 2是方程3x 2-5x =0的两根. ∴x 1+x 2=53.由圆锥曲线的统一定义,得AF 1=15×(5-x 1),F 1B =15×(5-x 2),则AB =AF 1+F 1B =15×[10-(x 1+x 2)]=15×253=553.[一点通] 弦长的求法:(1)求出端点坐标,利用两点间的距离公式求解. (2)结合根与系数的关系,利用变形公式l =(1+k 2)[(x 1+x 2)2-4x 1x 2]或 l =(1+1k2)[(y 1+y 2)2-4y 1y 2]求解.(3)利用圆锥曲线的统一定义求解.3.过抛物线y 2=8x 的焦点作倾斜角为45°的直线,则被抛物线截得的弦长为________. 解析:由抛物线y 2=8x 的焦点为(2,0),得直线的方程为y =x -2,代入y 2=8x 得(x -2)2=8x ,即x 2-12x +4=0. ∴x 1+x 2=12,弦长=x 1+x 2+p =12+4=16. 答案:164.直线y =2x -3与双曲线x 22-y 2=1相交于两点A 、B ,则AB =________.解析:设直线y =2x -3与双曲线x 22-y 2=1两交点坐标分别为A (x 1,y 1),B (x 2,y 2).由⎩⎪⎨⎪⎧y =2x -3,x 22-y 2=1,得7x 2-24x +20=0,∴x 1+x 2=247,x 1x 2=207,∴|AB |=1+22|x 1-x 2|=5·(x 1+x 2)2-4x 1x 2=5·(247)2-4×207=457. 答案:4575.如图,椭圆x 216+y 29=1的左、右焦点分别为F 1,F 2,一条直线l经过F 1与椭圆交于A ,B 两点,若直线l 的倾斜角为45°,求△ABF 2的面积.解:由椭圆的方程x 216+y 29=1知,a =4,b =3,∴c =a 2-b 2=7.由c =7知F 1(-7,0),F 2(7,0), 又直线l 的斜率k =tan 45°=1, ∴直线l 的方程为x -y +7=0.设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则由⎩⎪⎨⎪⎧x -y +7=0,x 216+y 29=1消去x ,整理得25y 2-187 y -81=0,∴y 1+y 2=18 725,y 1y 2=-8125.∴|y 1-y 2|= (y 1+y 2)2-4y 1y 2=⎝ ⎛⎭⎪⎫187252+4×8125=72225, ∴S △ABF 2=12|F 1F 2|·|y 1-y 2|=12×2 7×72 225=721425.两曲线相交的综合问题[例3] 已知椭圆x 216+y 24=1,过点P (2,1)作一弦,使弦在这点被平分,求此弦所在直线方程.[思路点拨] 设出直线的斜率,联立直线与椭圆方程,消去y ,得关于x 的方程,用根与系数的关系和弦中点坐标,得斜率的方程,求解即可,也可用“点差法”求解.[精解详析] 法一:设所求直线的方程为y -1=k (x -2),代入椭圆方程并整理,得(4k 2+1)x 2-8(2k 2-k )x +4(2k -1)2-16=0. 又设直线与椭圆的交点为A (x 1,y 1)、B (x 2,y 2), 则x 1,x 2是上面的方程的两个根, 所以x 1+x 2=8(2k 2-k )4k 2+1, 因为P 为弦AB 的中点,所以2=x 1+x 22=4(2k 2-k )4k 2+1, 解得k =-12,所以所求直线的方程为x +2y -4=0.法二:设直线与椭圆交点为A (x 1,y 1),B (x 2,y 2), 因为P 为弦AB 的中点,所以x 1+x 2=4,y 1+y 2=2, 又因为A ,B 在椭圆上, 所以x 21+4y 21=16,x 22+4y 22=16, 两式相减,得(x 21-x 22)+4(y 21-y 22)=0, 即(x 1+x 2)(x 1-x 2)+4(y 1+y 2)(y 1-y 2)=0, 所以y 1-y 2x 1-x 2=-(x 1+x 2)4(y 1+y 2)=-12,即k AB =-12. 所以所求直线的方程为y -1=-12(x -2),即x +2y -4=0.[一点通] 解决直线与圆锥曲线的位置关系时,一般采用“设而不求”的思想,将直线方程与圆锥曲线方程联成方程组,转化为一元二次方程,利用根与系数的关系,把已知条件转化为弦的端点坐标之间的关系求解,在涉及“中点弦”问题时,“点差法”是最常用的方法.6.已知过抛物线y 2=2px (p >0)的焦点F 的直线交抛物线于A (x 1,y 1),B (x 2,y 2)两点. 求证:(1)x 1x 2为定值;(2)1FA +1FB为定值.证明:(1)抛物线y 2=2px 的焦点为F ⎝ ⎛⎭⎪⎫p2,0,当AB 与x 轴不垂直时,设直线AB 的方程为y =k (x -p2)(k ≠0).由⎩⎪⎨⎪⎧y =k (x -p 2),y 2=2px消去y ,得k 2x 2-p (k 2+2)x +k 2p 24=0.由根与系数的关系,得x 1x 2=p 24(定值).当AB ⊥x 轴时,x 1=x 2=p 2,x 1x 2=p 24也成立.(2)由抛物线的定义知,FA =x 1+p 2,FB =x 2+p2.1FA +1FB =1x 1+p 2+1x 2+p2 =x 1+x 2+p p2(x 1+x 2)+x 1x 2+p 24=x 1+x 2+p p2(x 1+x 2)+p 22=x 1+x 2+pp 2(x 1+x 2+p )=2p (定值).7.设双曲线C :x 2a2-y 2=1(a >0)与直线l :x +y =1相交于两个不同点A ,B .(1)求双曲线C 的离心率e 的取值范围;(2)设直线l 与y 轴的交点为P ,若PA u u u r =512PB u u u r,求a 的值.解:(1)将y =-x +1代入双曲线x 2a2-y 2=1(a >0)中得(1-a 2).x 2+2a 2x -2a 2=0.所以⎩⎪⎨⎪⎧1-a 2≠0,4a 4+8a 2(1-a 2)>0,解得0<a <2,且a ≠1.又双曲线的离心率e =1+a2a=1a 2+1,所以e >62,且e ≠ 2. (2)设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),P (0,1),因为PA u u u r =512PB u u u r,所以(x 1,y 1-1)=512(x 2,y 2-1).由此得x 1=512x 2.由于x 1,x 2是方程(1-a 2)x 2+2a 2x -2a 2=0的两根,且1-a 2≠0,所以1712x 2=-2a21-a2,512x 22=-2a21-a2. 消去x 2,得-2a 21-a 2=28960.由a >0,解得a =1713. 8.(陕西高考)已知动圆过定点A (4,0),且在y 轴上截得弦MN 的长为8. (1)求动圆圆心的轨迹C 的方程;(2)已知点B (-1,0),设不垂直于x 轴的直线l 与轨迹C 交于不同的两点P ,Q ,若x 轴是∠PBQ 的角平分线,证明:直线l 过定点.解: (1)如图,设动圆圆心O 1(x ,y ),由题意得,O 1A =O 1M . 当O 1不在y 轴上时,过O 1作O 1H ⊥MN 交MN 于H ,则H 是MN 的中点, ∴O 1M = x 2+42, 又O 1A = (x -4)2+y 2, ∴(x -4)2+y 2= x 2+42, 化简得y 2=8x (x ≠0).当O 1在y 轴上时,O 1与O 重合,点O 1的坐标(0,0)也满足方程y 2=8x , ∴动圆圆心的轨迹C 的方程为y 2=8x .(2)证明:如图,由题意,设直线l 的方程为y =kx +b (k ≠0),P (x 1,y 1),Q (x 2,y 2),将y =kx +b 代入y 2=8x 中,得k 2x 2+(2bk -8)·x +b 2=0, 其中Δ=-32kb +64>0.由根与系数的关系得,x 1+x 2=8-2bkk2,① x 1x 2=b 2k2,②因为x 轴是∠PBQ 的角平分线,所以y 1x 1+1=-y 2x 2+1, 即y 1(x 2+1)+y 2(x 1+1)=0,(kx 1+b )(x 2+1)+(kx 2+b )(x 1+1)=0, 2kx 1x 2+(b +k )(x 1+x 2)+2b =0,③将①②代入③,得2kb 2+(k +b )(8-2bk )+2k 2b =0, ∴k =-b ,此时Δ>0, ∴直线l 的方程为y =k (x -1), ∴直线l 过定点(1,0).讨论直线与圆锥曲线的位置关系时,先联立方程,消去x 或y ,得出一个一元二次方程,通过研究判别式Δ的情况,研究位置关系,值得注意的是,若是直线与圆或椭圆时,无需讨论二次项系数是否为零(一定不为零),直接考察Δ的情况即可.若是直线与双曲线或抛物线时,则需讨论二次项系数等于零和不等于零两种情况.这是特别要注意的问题.同时还要注意直线斜率不存在时的情形.[对应课时跟踪训练(十七)]1.曲线x 2-xy -y 2-3x +4y -4=0与x 轴的交点坐标是________. 解析:当y =0时,得x 2-3x -4=0, 解得x 1=4或x 2=-1.所以交点坐标为(4,0)和(-1,0). 答案:(4,0),(-1,0)2.曲线x 2+y 2=4与曲线x 2+y 29=1的交点个数为________. 解析:由数形结合可知两曲线有4个交点. 答案:43.设抛物线y 2=8x 的准线与x 轴交于点Q ,若过点Q 的直线l 与抛物线有公共点,则直线l 的斜率的取值范围是________.解析:由y 2=8x ,得准线方程为x =-2. 则Q 点坐标为(-2,0). 设直线y =k (x +2).由⎩⎪⎨⎪⎧y =k (x +2),y 2=8x ,得k 2x 2+(4k 2-8)x +4k 2=0.若直线l 与y 2=8x 有公共点, 则Δ=(4k 2-8)2-16k 4≥0. 解得-1≤k ≤1. 答案:[-1,1]4.曲线y =x 2-x +2和y =x +m 有两个不同的公共点,则实数m 的范围是________.解析:由⎩⎪⎨⎪⎧y =x +m ,y =x 2-x +2,消去y ,得x 2-2x +2-m =0.若有两个不同的公共点,则Δ=4-4(2-m )>0, ∴m >1.答案:(1,+∞)5.如果椭圆x 236+y 29=1的一条弦被点(4,2)平分,那么这条弦所在直线的方程是 ________.解析:设直线与椭圆的交点为A (x 1,y 1),B (x 2,y 2). ∵P (4,2)为AB 中点,∴x 1+x 2=8,y 1+y 2=4. 又∵A ,B 在椭圆上,∴x 21+4y 21=36,x 22+4y 22=36. 两式相减得(x 21-x 22)+4(y 21-y 22)=0, 即(x 1+x 2)(x 1-x 2)+4(y 1+y 2)(y 1-y 2)=0, ∴y 1-y 2x 1-x 2=-(x 1+x 2)4(y 1+y 2)=-12. 即直线l 的斜率为-12.∴所求直线方程为x +2y -8=0. 答案:x +2y -8=06.已知椭圆的中心在原点,焦点在x 轴上,长轴长为42,离心率为64. (1)求椭圆的标准方程;(2)直线l 与该椭圆交于M 、N 两点,MN 的中点为A (2,-1),求直线l 的方程. 解:(1)由题意2a =42, ∴a =22,又e =c a =c 22=64,∴c = 3.∴b 2=a 2-c 2=8-3=5.故所求椭圆的标准方程为x 28+y 25=1.(2)∵点A 在椭圆内部,∴过A 点的直线必与椭圆有两交点.当直线斜率不存在时,A 点不可能为弦的中点,故可设直线方程为y +1=k (x -2),它与椭圆的交点分别为M (x 1,y 1),N (x 2,y 2),则⎩⎪⎨⎪⎧y +1=k (x -2),x 28+y25=1.消去y 得(8k 2+5)x 2-16k (2k +1)x +8[(2k +1)2-5]=0, ∴x 1+x 2=16k (2k +1)8k 2+5, 又∵A (2,-1)为弦MN 的中点, ∴x 1+x 2=4,即16k (2k +1)8k 2+5=4, ∴k =54,从而直线方程为5x -4y -14=0.7.已知椭圆C 1与抛物线C 2的焦点均在x 轴上,C 1的中心和C 2的顶点均为原点O ,从每条曲线上取两个点,将其坐标记录于下表中:(1)求C 1,C 2(2)请问是否存在直线l 满足条件:①过C 2的焦点F ;②与C 1交于不同两点M ,N 且满足OM u u u u r ⊥ON u u u r?若存在,求出直线l 的方程;若不存在,说明理由.解:(1)设抛物线C 2:y 2=2px (p ≠0),则有y 2x=2p (x ≠0),据此验证4个点知(3,-23),(4,-4)在抛物线上,易求C 2:y 2=4x .设C 1:x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0),把点(-2,0),⎝⎛⎭⎪⎫2,22代入得⎩⎪⎨⎪⎧4a 2=1,2a 2+12b 2=1,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 2=4,b 2=1.∴C 1的方程为x 24+y 2=1.(2)容易验证直线l 的斜率不存在时,不满足题意;当直线l 的斜率存在时,假设存在直线l 过抛物线焦点F (1,0),设其方程为y =k (x -1),与C 1的交点坐标为M (x 1,y 1),N (x 2,y 2).由⎩⎪⎨⎪⎧x 24+y 2=1,y =k (x -1)消去y 得,(1+4k 2)x 2-8k 2x +4(k 2-1)=0,于是x 1+x 2=8k 21+4k 2,x 1x 2=4(k 2-1)1+4k 2. ①所以y 1y 2=k (x 1-1)·k (x 2-1) =k 2[x 1x 2-(x 1+x 2)+1]=k 2⎝ ⎛⎭⎪⎫4(k 2-1)1+4k 2-8k 21+4k 2+1=-3k 21+4k 2. ② 由OM u u u u r ⊥ON u u u r ,即OM u u u u r ·ON u u u r=0,得x 1x 2+y 1y 2=0. ③将①②代入③式得,4(k 2-1)1+4k 2-3k 21+4k 2=k 2-41+4k 2=0,解得k =±2.所以存在直线l 满足条件,且l 的方程为:y =2x -2或y =-2x +2.8.已知椭圆C 的中心在坐标原点,焦点在x 轴上,椭圆C 上的点到焦点的距离的最大值为3,最小值为1.(1)求椭圆C 的标准方程;(2)若直线l :y =kx +m 与椭圆C 相交于A ,B 两点(A ,B 不是左右顶点),且以AB 为直径的圆过椭圆C 的右顶点.求证:直线l 过定点,并求出该定点的坐标.解:(1)由题意设椭圆C 的标准方程为x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0).由题意得a +c =3,a -c =1, ∴a =2,c =1,b 2=3. ∴椭圆的标准方程为x 24+y 23=1.(2)证明:设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),由⎩⎪⎨⎪⎧y =kx +m ,x 24+y23=1得,(3+4k 2)x 2+8mkx +4(m 2-3)=0, ∴Δ=64m 2k 2-16(3+4k 2)(m 2-3)>0, 即3+4k 2-m 2>0.∴x 1+x 2=-8mk 3+4k 2,x 1x 2=4(m 2-3)3+4k2.y 1y 2=(kx 1+m )·(kx 2+m )=k 2x 1x 2+mk (x 1+x 2)+m 2=3(m 2-4k 2)3+4k2. ∵以AB 为直径的圆过椭圆的右顶点D (2,0),k AD ·k BD =-1,∴y 1x 1-2·y 2x 2-2=-1,化简得 y 1y 2+x 1x 2-2(x 1+x 2)+4=0,即3(m 2-4k 2)3+4k 2+4(m 2-3)3+4k 2+16mk 3+4k 2+4=0,化简得7m 2+16mk +4k 2=0,解得m 1=-2k ,m 2=-2k 7,且满足3+4k 2-m 2>0.当m =-2k 时,l :y =k (x -2),直线过定点(2,0),与已知矛盾; 当m =-2k 7时,l :y =k ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -27,直线过定点⎝ ⎛⎭⎪⎫27,0. 综上可知,直线l 过定点,定点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫27,0.。
新课预习讲义选修2-1第二章双曲线(1)双曲线及其标准方程(教师版)

新课预习讲义选修2-1:第二章§双曲线(一)§2.双曲线及其标准方程●学习目标1.了解双曲线的定义、几何图形和标准方程的推导过程.2.掌握双曲线的标准方程.3.会利用双曲线的定义和标准方程解决简单的应用问题. ●学习重点:1.本节的重点是双曲线的定义,因此与双曲线定义有关的问题就成了考查的重点.2.定义法、待定系数法求双曲线的标准方程,也是重点考查的. ●学习难点1. 难点是双曲线的标准方程的推导.2.在双曲线的定义的问题中会与三角函数、向量、不等式的内容相结合出现.一、自学导航●知识回顾:复习1:椭圆的定义是什么?椭圆的标准方程是什么?复习2:椭圆的标准方程分哪两种不同形式?怎样区分?复习3:在椭圆的标准方程22221x y a b+=中,,,a b c 有何关系?若5,3a b ==,则?c =●预习教材:第52页——第55页的内容。
●自主梳理:_____________________________●预习检测:1.点F 1,F 2是两个定点,动点P 满足||PF 1|-|PF 2||=2a (a 为非负常数),则动点P 的轨迹是( ) A .两条射线 B .一条直线 C .双曲线 D .前三种情况都有可能 答案: D2.已知方程x 24+k -y 24-k =1表示双曲线,则实数k 的取值范围是( )A .-4<k <4B .k >0C .k ≥0D .k >4或k <-4解析: ∵x 24+k -y 24-k =1表示双曲线,∴(4+k )(4-k )>0,∴(k +4)(k -4)<0,∴-4<k <4. 答案: A3.椭圆x 24+y 2a 2=1与双曲线x 2a -y 22=1有相同的焦点,则a 的值是________.解析: 依题意:⎩⎪⎨⎪⎧a >0,0<a 2<4,4-a 2=a +2.解得a =1.答案: 14.求与双曲线x 216-y 24=1有相同的焦点,且经过点(32,2)的双曲线方程.解析: ∵所求双曲线与x 216-y 24=1有相同的焦点,∴双曲线的焦点为(±25,0)设所求双曲线方程为x 2a 2-y 220-a 2=1.∵双曲线经过点(32,2),∴18a 2-420-a 2=1,解得a 2=12. ∴所求双曲线的方程为x 212-y 28=1.●问题与困惑:二、互动探究●问题探究:探究1:把椭圆定义中的“和”字改成“差”字,所得的轨迹是什么曲线?探究2:根据双曲线的定义,怎样导出双曲线的标准方程的?探究3:双曲线的标准方程与椭圆的标准方程在形式上有什么区别?a 、b 、c 之间的关系有何不同?探究4:怎样区分焦点在不同位置的两类双曲线的方程?它与椭圆的区分方法有何不同?●基础知识归纳: 1.双曲线的定义把平面内与两个定点F 1,F 2的距离的 等于常数(小于|F 1F 2|)的点的轨迹叫做双曲线.这 叫做双曲线的焦点, 叫做双曲线的焦距.反思(1):设常数为2a ,为什么2a <12F F ?2a =12F F 时,轨迹是 ; 2a >12F F 时,轨迹 .反思(2):双曲线的定义中,为什么要加“绝对值”三个字?没有“绝对值”三个字呢?2.双曲线的标准方程 小结:双曲线的标准方程与椭圆的标准方程的区别:1.焦点位置的判定:椭圆由分母常数的大小判定,双曲线由各项前面的符号判定2. a 、b 、c 之间的关系:椭圆是222b a c -=,双曲线是222b a c +=(记忆方法:椭圆的焦点在顶点之内,所有a c <;双曲线焦点在顶点之外,所有a c >)●典例导析:题型一、求双曲线的标准方程例1、根据下列条件,求双曲线的标准方程.(1)双曲线中心在原点,焦点在坐标轴上,且过点A (4,-3),B ⎝⎛⎭⎫-3,52; (2)c =6,经过点(-5,2),焦点在x 轴上. [思路点拨]1.找出两个定量条件和定位条件,由定量条件求a 、b 的值(注意应用222b a c +=);由定位条件确定焦点所在的位置.2.常用待定系数法.[解题过程] (1)方法一:①当焦点在x 轴上时,设双曲线标准方程为x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0).由于双曲线过点A (4,-3),B ⎝⎛⎭⎫-3,52,∴⎩⎪⎨⎪⎧42a 2-(-3)2b 2=1,(-3)2a 2-⎝⎛⎭⎫522b 2=1.解得⎩⎪⎨⎪⎧a 2=4,b 2=1.∴所求双曲线标准方程是x 24-y 2=1.②当焦点在y 轴上时,设双曲线标准方程为y 2a 2-x 2b2=1(a >0,b >0).则⎩⎨⎧3a 2-16b 2=1,54a 2-9b 2=1解得⎩⎪⎨⎪⎧a 2=-1,b 2=-4.不合题意,舍去.综上所述,双曲线的标准方程是x 24-y 2=1.方法二:设双曲线方程为mx 2-ny 2=1,由双曲线经过A (4,-3),B ⎝⎛⎭⎫-3,52 可得⎩⎪⎨⎪⎧ 16m -3n =1,9m -54n =1.解得⎩⎪⎨⎪⎧m =14,n =1. ∴所求双曲线的标准方程为x 24-y 2=1.(2)设双曲线方程为x 2a 2-y 2b 2=1∵c =6,∴6=a 2+b 2①又∵双曲线经过点(-5,2),∴(-5)2a 2-4b2=1②由①②得:⎩⎪⎨⎪⎧ a 2=5b 2=1或⎩⎪⎨⎪⎧a 2=30b 2=-24(舍)∴双曲线方程为x 25-y 21=1.[题后感悟] 双曲线标准方程的求解步骤:变式训练:1.求适合下列条件的双曲线的标准方程: (1)a =3,c =4,焦点在x 轴上.(2)a =25,经过点A (2,-5),焦点在y 轴上.(3)焦点分别为F 1(-10,0)、F 2(10,0),且经过点(35,-4). (4)焦点在y 轴上,并且双曲线过点(3,-42)和⎝⎛⎭⎫94,5.解析: (1)由题设知,a =3,c =4,由c 2=a 2+b 2得b 2=c 2-a 2=42-32=7. 因为双曲线的焦点在x 轴上,所以所求双曲线的标准方程为x 29-y 27=1.(2)因为双曲线的焦点在y 轴上,所以双曲线的标准方程可设为y 2a 2-x 2b2=1(a >0,b >0).由题设知,a =25,且点A (2,-5)在双曲线上,所以⎩⎪⎨⎪⎧a =2525a 2-4b 2=1,解得a 2=20,b 2=16.故所求双曲线的标准方程为y 220-x 216=1.(3)由题设知双曲线的焦点在x 轴上,且c x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0).从而将双曲线的标准方程化为x 2100-b 2-y 2b 2=1,将点(35,-4)代入并化简整理,得b 4-39b 2-1 600=0,解得b 2=64或b 2=-25(舍去), 故所求双曲线的标准方程为x 236-y 264=1.(4)由已知可设所求双曲线方程为y 2a 2-x 2b2=1(a >0,b >0),则⎩⎨⎧32a 2-9b 2=125a 2-8116b 2=1,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 2=16b 2=9∴双曲线的方程为y 216-x 29=1.题型二、双曲线定义的应用例2-1、已知定点F 1(0,-4),F 2(0,4),动点M 满足|MF 1|-|MF 2|=2a ,当a =3和a =4时,点M 的轨迹为( )A .双曲线和一条直线B .双曲线的一支和一条直线C .双曲线和一条射线D .双曲线的一支和一条射线 [解题过程] 由已知,|F 1F 2|=8.当a =3时,|MF 1|-|MF 2|=6<|F 1F 2|,故点M 的轨迹是双曲线的一支 当a =4时,|MF 1|-|MF 2|=8=|F 1F 2|,故点M 的轨迹是一条射线F 1F 2 答案: D[题后感悟] 如何判断动点的轨迹?(1)由已知条件,判断2a 与|F 1F 2|的大小关系,大致确定动点的轨迹是双曲线或射线等; (2)再据|MF 1|-|MF 2|=2a 有无绝对值,准确确定动点轨迹的特征. 变式训练:2-1.已知点F 1(0,-13),F 2(0,13),动点P 到F 1与F 2的距离之差的绝对值为26,则动点P 的轨迹方程为 A .y =0 B .y =0(x ≤-13或x ≥13) C .x =0(|y |≥13) D .以上都不对答案: C 例2-2、若F 1,F 2是双曲线x 29-y 216=1的两个焦点,P 是双曲线上的点,且|PF 1|·|PF 2|=32,试求△F 1PF 2的面积. [思路点拨][规范作答] 由双曲线方程x 29-y 216=1,可知a =3,b =4,c =a 2+b 2=5.由双曲线的定义,得|PF 1|-|PF 2|=±2a =±6,将此式两边平方,得|PF 1|2+|PF 2|2-2|PF 1|·|PF 2|=36, ∴|PF 1|2+|PF 2|2=36+2|PF 1|·|PF 2|=36+2×32=100.如图所示,在△F 1PF 2中,由余弦定理,得cos ∠F 1PF 2=|PF 1|2+|PF 2|2-|F 1F 2|22|PF 1|·|PF 2|=100-1002|PF 1|·|PF 2|=0,∴∠F 1PF 2=90°,∴S △F 1PF 2=12|PF 1|·|PF 2|=12×32=16.[题后感悟]在解决与焦点三角形有关的问题的时候,首先要注意定义条件||PF 1|-|PF 2||=2a 的应用.其次是要利用余弦定理、勾股定理等知识进行运算.在运算过程中要注意整体思想的应用和一些变形技巧的应用. 变式训练:2-2.设F 1,F 2是双曲线x 24-y 2=1的两个焦点,点P 在双曲线上且满足∠F 1PF 2=90°,求△F 1PF 2的面积.解析: 在双曲线x 24-y 2=1中,a 2=4,b 2=1,∴c 2=a 2+b 2=5,∴a =2,c = 5.由于点P 在双曲线上,所以|PF 1|-|PF 2|=±4.① ∵∠F 1PF 2=90°,∴|PF 1|2+|PF 2|2=20.② ②-①2得,2|PF 1|·|PF 2|=4,∴|PF 1|·|PF 2|=2, ∴△F 1PF 2的面积是S =12|PF 1||PF 2|=1.(想一想:若改为“∠F 1PF 2=60°”呢?) 题型三、求与双曲线相关的轨迹方程例3、求与两个定圆C 1:x 2+y 2+10x -24=0和C 2:x 2+y 2-10x +24=0都外切或者都内切的动圆的圆心的轨迹方程. [思路点拨][解题过程] ⊙C 1:(x +5)2+y 2=49⇒C 1(-5,0),r 1=7, ⊙C 2:(x -5)2+y 2=1⇒C 2(5,0),r 2=1, 设动圆圆心为M (x ,y ),半径为R ,(1)如图①,当⊙M 与⊙C 1、⊙C 2都外切时,有|MC 1|=r1+R ,|MC 2|=r 2+R , 则|MC 1|-|MC 2|=r 1-r 2=6.(2)如图②,当⊙M 与⊙C 1、⊙C 2都内切时,有|MC 1|=R -r 1,|MC 2|=R -r 2.,则|MC 1|-|MC 2|=r 2-r 1=-6.在(1)(2)两种情况下,点M 与两定点C 1、C 2的距离的差的绝对值是6,由双曲线的定义,点M 的轨迹是以C 1(-5,0),C 2(5,0)为焦点实轴长为6的双曲线,c =5,a =3⇒b =c 2-a 2=52-32=4,方程为:x 29-y 216=1.[题后感悟] (1)本题是利用定义求动点的轨迹方程的,当判断出动点的轨迹是双曲线,且可求出a ,b 时,就可直接写出其标准方程,而无需用距离公式写出方程,再通过复杂的运算进行化简. (2)由于动点M 到两定点C 2,C 1的距离的差的绝对值为常数,因此,其轨迹是双曲线. 变式训练:4.如图所示,在△ABC 中,已知|AB |=42,且三内角A ,B ,C 满足 2sin A +sin C =2sin B ,建立适当的坐标系,求顶点C 的轨迹方程.解析: 如图所示,以AB 边所在的直线为x 轴,AB 的垂直平分线为y 轴, 建立直角坐标系,则A (-22,0),B (22,0).由正弦定理得sin A =a 2R ,sin B =b 2R ,sin C =c2R.∵sin B -sin A =12sin C ,∴b -a =c 2.从而有|CA |-|CB |=12|AB |=22<|AB |.由双曲线的定义知,点C 的轨迹为双曲线的右支. ∵a =2,c =22,∴b 2=c 2-a 2C的轨迹方程为x 22-y 26=1(x >2).故C 点的轨迹为双曲线的右支且除去点(2,0). [疑难解读]1.双曲线定义中注意的三个问题(1)注意定义中的条件2a <|F 1F 2|不可缺少.若2a =|F 1F 2|,则动点的轨迹是以F 1或F 2为端点的射线; 若2a >|F 1F 2|,则动点的轨迹不存在.(2)注意定义中的常数2a 是小于|F 1F 2|且大于0的实数.若a =0,则动点的轨迹是线段F 1F 2的中垂线. (3)注意定义中的关键词“绝对值”. 若去掉定义中的“绝对值”三个字,则动点的轨迹只能是双曲线的一支.2.待定系数法求双曲线标准方程的步骤(1)作判断:根据条件判断双曲线的焦点在x 轴上还是在y 轴上,还是两个坐标轴都有可能. (2)设方程:根据上述判断设方程为x 2a 2-y 2b 2=1或y 2a 2-x 2b 2=1(a >0,b >0).(3)寻关系:根据已知条件列出关于a ,b ,c 的方程组. (4)得方程:解方程组,将a ,b 代入所设方程即为所求.[误区警示]◎设F 1、F 2是双曲线x 216-y 220=1的焦点,点P 在双曲线上,若点P 到焦点F 1的距离等于9,求点P 到焦点F 2的距离.(上海高考试题)【错解一】 双曲线的实轴长为8,由|PF 1|-|PF 2|=8,即9-|PF 2|=8,得|PF 2|=1.【错解二】 双曲线的实轴长为8,由双曲线的定义得 ||PF 1|-|PF 2||=8,所以|9-|PF 2||=8, 所以|PF 2|=1或17.【错因】 错解一是对双曲线的定义中的差的绝对值掌握不够,是概念性的错误.错解二没有验证两解是否符合题意,这里用到双曲线的一个隐含条件:双曲线的一个顶点到另一分支上的点的最小距离是2a ,到一个焦点的距离是c -a ,到另一个焦点的距离是a +c ,本题是2或10,|PF 2|=1小于2,不合题意. 【正解】 双曲线的实轴长为8,由双曲线的定义得 ||PF 1|-|PF 2||=8, 所以|9-|PF 2||=8, 所以|PF 2|=1或17.因为|F 1F 2|=12,当|PF 2|=1时, |PF 1|+|PF 2|=10<|F 1F 2|,不符合公理“两点之间线段最短”,应舍去. 所以|PF 2|=17.三、巩固拓展●必做:教材第61页,习题2.3 A 组 第1、2题,B 组第2题 ●补充作业:一、选择题(每小题5分,共20分)1.双曲线方程为x 2-2y 2=1,则它的右焦点坐标为( ) A.⎝⎛⎭⎫22,0 B.⎝⎛⎭⎫52,0 C.⎝⎛⎭⎫62,0 D .(3,0) 解析: 将双曲线方程化为标准形式x 2-y 212=1,所以a 2=1,b 2=12,∴c =a 2+b 2=62, ∴右焦点坐标为⎝⎛⎭⎫62,0.故选C. 答案: C2.在方程mx 2-my 2=n 中,若mn <0,则方程表示的曲线是( ) A .焦点在x 轴上的椭圆 B .焦点在x 轴上的双曲线 C .焦点在y 轴上的椭圆D .焦点在y 轴上的双曲线解析: 方程可变为x 2n m -y 2n m =1,又m ·n <0,∴又可变为y 2-n m -x 2-nm =1.∴方程的曲线是焦点在y 轴上的双曲线. 答案: D 3.设P 为双曲线x 2-y 212=1上的一点,F 1、F 2是该双曲线的两个焦点,若|PF 1|∶|PF 2|=3∶2,则△PF 1F 2的面积为( )A .6 3B .12C .12 3D .24 解析: 由已知得2a =2,又由双曲线的定义得,|PF 1|-|PF 2|=2, 又|PF 1|∶|PF 2|=3∶2,∴|PF 1|=6,|PF 2|=4.又|F 1F 2|=2c =213.由余弦定理得cos ∠F 1PF 2=62+42-522×6×4=0.∴三角形为直角三角形.∴S △PF 1F 2=12×6×4=12. 答案: B4.已知双曲线方程为x 2a 2-y 2b 2=1,点A 、B 在双曲线右支上,线段AB 经过双曲线的右焦点F 2,|AB |=m ,F 1为另一个焦点,则△ABF 1的周长为( )A .2a +2mB .4a +2mC .a +mD .2a +4m解析: 设△ABF 1的周长为C ,则C =|AF 1|+|BF 1|+|AB |=(|AF 1|-|AF 2|)+(|BF 1|-|BF 2|)+|AF 2|+|BF 2|+|AB | =(|AF 1|-|AF 2|)+(|BF 1|-|BF 2|)+2|AB |=2a +2a +2m =4a +2m .答案: B 二、填空题(每小题5分,共10分)5. 在平面直角坐标系xOy 中,已知双曲线x 24-y 212=1上一点M 的横坐标是3,则点M 到此双曲线的右焦点的距离为________.解析: ∵x 24-y 212=1,∴当x =3时,y =±15. 又∵F 2(4,0),∴|AF 2|=1,|MA |=15, ∴|MF 2|=1+15=4.故填4. 答案: 46.双曲线x 216-y 29=1上一点P 到点(5,0)的距离为15,则点P 到点(-5,0)的距离为________.解析: 双曲线的焦点为(5,0)和(-5,0) 由||PF 1|-|PF 2||=8. ∴||PF 1|-15|=8,∴|PF 1|=23或|PF 1|=7. 答案: 7或23三、解答题(每小题10分,共20分) 7.求满足下列条件的双曲线的标准方程. (1)经过点A (42,3),且a =4; (2)经过点A ⎝⎛⎭⎫2,233、B (3,-22).解析: (1)若所求双曲线方程为x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0),则将a =4代入,得x 216-y 2b 2=1,又点A (42,3)在双曲线上, ∴3216-9b 2=1. 解得b 2=9,则x 216-y 29=1, 若所求双曲线方程为y 2a 2-x 2b 2=1(a >0,b >0).同上,解得b 2<0,不合题意,∴双曲线的方程为x 216-y 29=1.(2)设双曲线的方程为mx 2+ny 2=1(mn <0), ∵点A ⎝⎛⎭⎫2,233、B (3,-22)在双曲线上,∴⎩⎪⎨⎪⎧4m +43n =1,9m +8n =1.解之得⎩⎨⎧m =13,n =-14.∴所求双曲线的方程为x 23-y 24=1.8.已知方程kx 2+y 2=4,其中k ∈R ,试就k 的不同取值讨论方程所表示的曲线类型. 解析: (1)当k =0时,方程变为y =±2,表示两条与x 轴平行的直线; (2)当k =1时,方程变为x 2+y 2=4表示圆心在原点,半径为2的圆; (3)当k <0时,方程变为y 24-x 2-4k =1,表示焦点在y 轴上的双曲线;(4)当0<k <1时,方程变为x 24k +y 24=1,表示焦点在x 轴上的椭圆;(5)当k >1时,方程变为x 24k +y 24=1,表示焦点在y 轴上的椭圆.尖子生题库☆☆☆9.(10分)双曲线x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)满足如下条件:(1)ab =3;(2)过右焦点F 的直线l 的斜率为212,交y 轴于点P ,线段PF 交双曲线于点Q ,且|PQ |∶|QF |=2∶1, 求双曲线的方程.解析: 设右焦点F (c,0),点Q (x ,y ),设直线l :y =212(x -c ), 令x =0,得p ⎝⎛⎭⎫0,-212c ,则有 P Q →=2Q F →, 所以⎝⎛⎭⎫x ,y +212c =2(c -x ,-y ) ∴x =2(c -x )且y +212c =-2y ,资料内容仅供您学习参考,如有不当之处,请联系改正或者删除----完整版学习资料分享---- 解得:x =23c ,y =-216c . 即Q ⎝⎛⎭⎫23c ,-216c ,且在双曲线上, ∴b 2⎝⎛⎭⎫23c 2-a 2⎝⎛⎭⎫-216c 2=a 2b 2, 又∵a 2+b 2=c 2, ∴49⎝⎛⎭⎫1+b 2a 2-712⎝⎛⎭⎫a 2b 2+1=1, 解得b 2a 2=3,又由ab =3,可得⎩⎪⎨⎪⎧a 2=1,b 2=3. ∴所求双曲线方程为x 2-y 23=1.。
人教新课标版数学高二选修2-1讲义 2.1曲线与方程

2.1 曲线与方程2.1.1 曲线与方程2.1.2 求曲线的方程1.结合已学过的曲线与方程的实例,了解曲线与方程的对应关系.(了解)2.理解“曲线的方程”与“方程的曲线”的概念.(重点)3.通过具体的实例掌握求曲线方程的一般步骤,会求曲线的方程.(难点)[基础·初探]教材整理1曲线的方程与方程的曲线阅读教材P34~P35例1以上部分内容,完成下列问题.一般地,在直角坐标系中,如果某曲线C上的点与一个二元方程f(x,y)=0的实数解建立了如下的关系:(1)曲线上点的坐标都是____________;(2)以这个方程的解为坐标的点都是__________,那么,这个方程叫做________,这条曲线叫做方程的曲线.【答案】这个方程的解曲线上的点曲线的方程设方程f(x,y)=0的解集非空,如果命题“坐标满足方程f(x,y)=0的点都在曲线C上”是不正确的,则下列命题正确的是()A.坐标满足方程f(x,y)=0的点都不在曲线C上B.曲线C上的点的坐标都不满足方程f(x,y)=0C.坐标满足方程f(x,y)=0的点有些在曲线C上,有些不在曲线C上D.一定有不在曲线C上的点,其坐标满足f(x,y)=0【解析】本题考查命题形式的等价转换,所给命题不正确,即“坐标满足方程f(x,y)=0的点不都在曲线C上”是正确的.“不都在”包括“都不在”和“有的在,有的不在”两种情况,故选项A、C错,选项B显然错.【答案】 D教材整理2求曲线方程的步骤阅读教材P36“例3”以上部分,完成下列问题.已知M(-2,0),N(2,0),则以MN为斜边的直角三角形的直角顶点P的轨迹方程是____________.【解析】设P(x,y),∵△MPN为直角三角形,∴MP2+NP2=MN2,∴(x+2)2+y2+(x-2)2+y2=16,即x2+y2=4.∵M,N,P不共线,∴x≠±2,∴轨迹方程为x2+y2=4(x≠±2).【答案】x2+y2=4(x≠±2)[小组合作型]对曲线的方程和方程的曲线的定义的理解(1)过点A(2,0)平行于y轴的直线与方程|x|=2之间的关系;(2)到两坐标轴的距离的积等于5的点与方程xy=5之间的关系;(3)第二、四象限角平分线上的点与方程x+y=0之间的关系.【导学号:37792038】【精彩点拨】曲线上点的坐标都是方程的解吗?以方程的解为坐标的点是否都在曲线上?【自主解答】(1)过点A(2,0)平行于y轴的直线上的点的坐标都是方程|x|=2的解,但以方程|x|=2的解为坐标的点不一定都在过点A(2,0)且平行于y轴的直线上.因此|x|=2不是过点A(2,0)平行于y轴的直线的方程.(2)到两坐标轴的距离的积等于5的点的坐标不一定满足方程xy=5,但以方程xy=5的解为坐标的点与两坐标轴的距离之积一定等于5.因此到两坐标轴的距离的积等于5的点的轨迹方程不是xy=5.(3)第二、四象限角平分线上的点的坐标都满足x+y=0,反之,以方程x+y =0的解为坐标的点都在第二、四象限角平分线上.因此第二、四象限角平分线上的点的轨迹方程是x+y=0.1.分析此类问题要严格按照曲线的方程与方程的曲线的定义.2.定义中有两个条件,这两个条件必须同时满足,缺一不可.条件(1)保证了曲线上所有的点都适合条件f (x ,y )=0;条件(2)保证了适合条件的所有点都在曲线上,前者是说这样的轨迹具有纯粹性,后者是说轨迹具有完备性.两个条件同时成立说明曲线上符合条件的点既不多也不少,才能保证曲线与方程间的相互转化.[再练一题]1.已知方程x 2+(y -1)2=10.(1)判断点P (1,-2),Q (2,3)是否在此方程表示的曲线上;(2)若点M ⎝ ⎛⎭⎪⎫m 2,-m 在此方程表示的曲线上,求实数m 的值. 【解】 (1)因为12+(-2-1)2=10,(2)2+(3-1)2=6≠10,所以点P (1,-2)在方程x 2+(y -1)2=10表示的曲线上,点Q (2,3)不在方程x 2+(y -1)2=10表示的曲线上.(2)因为点M ⎝ ⎛⎭⎪⎫m 2,-m 在方程x 2+(y -1)2=10表示的曲线上, 所以x =m 2,y =-m 适合方程x 2+(y -1)2=10,即⎝ ⎛⎭⎪⎫m 22+(-m -1)2=10. 解得m =2或m =-185.故实数m 的值为2或-185.由方程研究曲线(1)(x +y -1)x -1=0;(2)2x 2+y 2-4x +2y +3=0;(3)(x -2)2+y 2-4=0.【精彩点拨】 (1)方程(x +y -1)x -1=0中“x +y -1”与“x -1”两式相乘为0可作怎样的等价变形?(2)在研究形如Ax 2+By 2+Cx +Dy +E =0的方程时常采用什么方法?(3)由两个非负数的和为零,我们会想到什么?【自主解答】 (1)由方程(x +y -1)x -1=0可得 ⎩⎪⎨⎪⎧ x -1≥0,x +y -1=0或x -1=0, 即x +y -1=0(x ≥1)或x =1.故方程表示一条射线x +y -1=0(x ≥1)和一条直线x =1.(2)对方程左边配方得2(x -1)2+(y +1)2=0.∵2(x -1)2≥0,(y +1)2≥0,∴⎩⎪⎨⎪⎧ 2(x -1)2=0,(y +1)2=0,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =-1. 从而方程表示的图形是一个点(1,-1).(3)由(x -2)2+y 2-4=0,得⎩⎪⎨⎪⎧ x -2=0,y 2-4=0,∴⎩⎪⎨⎪⎧ x =2,y =2或⎩⎪⎨⎪⎧x =2,y =-2.因此,原方程表示两个点(2,2)和(2,-2).1.判断方程表示什么曲线,就要把方程进行同解变形,常用的方法有:配方法、因式分解或化为我们熟悉的曲线方程的形式,然后根据方程、等式的性质作出准确判定.2.方程变形前后应保持等价,否则,变形后的方程表示的曲线不是原方程代表的曲线,另外,当方程中含有绝对值时,常借助分类讨论的思想.[再练一题]2.方程xy2-x2y=2x所表示的曲线()A.关于x轴对称B.关于y轴对称C.关于原点对称D.关于x-y=0对称【解析】同时以-x代替x,以-y代替y,方程不变,所以方程xy2-x2y=2x所表示的曲线关于原点对称.【答案】 C[探究共研型]求曲线的方程探究1【提示】建立坐标系的基本原则:(1)让尽量多的点落在坐标轴上;(2)尽可能地利用图形的对称性,使对称轴为坐标轴.建立适当的坐标系是求曲线方程的首要一步,应充分利用图形的几何性质,如中心对称图形,可利用对称中心为原点建系;轴对称图形以对称轴为坐标轴建系;条件中有直角,可将两直角边作为坐标轴建系等.探究2求曲线方程时,有些点的条件比较明显,也有些点的条件要通过变形或转化才能看清,有些点的运动依赖于另外的动点,请你归纳一下求曲线方程的常用方法?【提示】一般有三种方法:一直接法;二定义法;三相关点法,又称为代入法.在解题中,我们可以根据实际题目选择最合适的方法.求解曲线方程过程中,要特别注意题目内在的限制条件.在Rt△ABC中,斜边长是定长2a(a>0),求直角顶点C的轨迹方程.【导学号:37792039】【精彩点拨】(1)如何建立坐标系?(2)根据题意列出怎样的等量关系?(3)化简出的方程是否为所求轨迹方程?【自主解答】取AB边所在的直线为x轴,AB的中点O为坐标原点,过O与AB垂直的直线为y轴,建立如图所示的直角坐标系,则A(-a,0),B(a,0),设动点C为(x,y).由于|AC|2+|BC|2=|AB|2,所以((x+a)2+y2)2+((x-a)2+y2)2=4a2,整理得x2+y2=a2.由于当x=±a时,点C与A或B重合,故x≠±a.所以所求的点C的轨迹方程为x2+y2=a2(x≠±a).1.求曲线方程的一般步骤(1)建系设点;(2)写几何点集;(3)翻译列式;(4)化简方程;(5)查漏排杂:即证明以化简后方程的解为坐标的点都是曲线上的点.2.一般情况下,化简前后方程的解集是相同的,步骤(5)可以省略不写,如有特殊情况,可适当予以说明,另外,根据情况,也可以省略步骤(2),直接列出曲线方程.3.没有确定的坐标系时,要求方程首先必须建立适当的坐标系,由于建立的坐标系不同,同一曲线在坐标系的位置不同,其对应的方程也不同,因此要建立适当的坐标系.[再练一题]3.已知一曲线在x轴上方,它上面的每一点到点A(0,2)的距离减去它到x轴的距离的差都是2,求这条曲线的方程.【解】设曲线上任一点的坐标为M(x,y),作MB⊥x轴,B为垂足,则点M属于集合P={M||MA|-|MB|=2}.由距离公式,点M适合的条件可表示为x2+(y-2)2-y=2.化简得x2=8y.∵曲线在x轴上方,∴y>0.∴(0,0)是这个方程的解,但不属于已知曲线.∴所求曲线的方程为x2=8y(y≠0).1.已知直线l:x+y-3=0及曲线C:(x-3)2+(y-2)2=2,则点M(2,1)()A.在直线l上,但不在曲线C上B.在直线l上,也在曲线C上C.不在直线l上,也不在曲线C上D.不在直线l上,但在曲线C上【解析】将M(2,1)代入直线l和曲线C的方程,由于2+1-3=0,(2-3)2+(1-2)2=2,所以点M既在直线l上,又在曲线C上.【答案】 B2.在直角坐标系中,方程|x|·y=1的曲线是()【解析】 当x >0时,方程为xy =1,∴y >0,故在第一象限有一支图象;当x <0时,方程为-xy =1,∴y >0,故在第二象限有一支图象.【答案】 C3.已知两点M (-2,0),N (2,0),点P 满足PM →·PN →=4,则点P 的轨迹方程为________.【解析】 设点P 的坐标为P (x ,y ),由PM →·PN →=(-2-x ,-y )·(2-x ,-y )=x 2-4+y 2=4,得x 2+y 2=8,则点P 的轨迹方程为x 2+y 2=8.【答案】 x 2+y 2=84.设圆C :(x -1)2+y 2=1,过原点O 作圆的任意弦,求所作弦的中点的轨迹方程.【导学号:37792040】【解】 法一:如图所示,设OQ 为过O 的一条弦,P (x ,y )为其中点,连接CP ,则CP ⊥OQ .OC 的中点为M ⎝ ⎛⎭⎪⎫12,0,连接MP ,则|MP |=12|OC |=12,得方程⎝ ⎛⎭⎪⎫x -122+y 2=14. 由圆的范围,知0<x ≤1.即所求弦中点的轨迹方程为⎝ ⎛⎭⎪⎫x -122+y 2=14,0<x ≤1.法二:如图所示,由垂径定理,知∠OPC =90°,所以动点P 在以M ⎝ ⎛⎭⎪⎫12,0为圆心,OC 为直径的圆上. 由圆的方程,得⎝ ⎛⎭⎪⎫x -122+y 2=14, 由圆的范围,知0<x ≤1.即所求弦中点的轨迹方程为⎝ ⎛⎭⎪⎫x -122+y 2=14,0<x ≤1.。
曲线方程与轨迹问题专题复习讲义-2024届高考数学一轮复习专题讲义 (学生版)

目录曲线与轨迹问题 (2)【课前诊断】 (2)【知识点一:求曲线方程】 (4)【典型例题】 (4)考点一:定义法 (4)考点二:直接法 (5)考点三:相关点法 (6)考点四:参数法 (7)【小试牛刀】 (8)【巩固练习——基础篇】 (9)【巩固练习——提高篇】 (9)曲线与轨迹问题【课前诊断】成绩(满分10): 完成情况: 优/中/差1. 已知点M (a ,b )在圆O :x 2+y 2=1外,则直线ax +by =1与圆O 的位置关系是( )A .相切B .相交C .相离D .不确定2. 圆x 2+y 2-2x +4y =0与直线2tx -y -2-2t =0(t ∈R )的位置关系为( )A .相离B .相切C .相交D .以上都有可能3. 直线10xky与圆221x y 的位置关系是( )A .相交B .相离C .相交或相切D .相切4. 设m >0,则直线)10l xy m与圆22:O x y m 的位置关系为( )A .相切B .相交C .相切或相离D .相交或相切5. 直线l 与圆22240(3)x y x y a a 相交于A ,B 两点,若弦AB 的中点为(2,3)C ,则直线l 的方程为( )A .x -y +5=0B .x +y -1=0C .x -y -5=0D .x +y -3=06. 与圆22:420C x y x 相切,且在,x y 轴上的截距相等的直线共有( )A .1条B .2条C .3条D .4条7. 过原点O 作圆2268200x y x y 的两条切线,设切点分别为P ,Q ,则线段PQ的长为________.8.已知两圆分别为圆C 1:x 2+y 2=81和圆C 2:x 2+y 2-6x -8y +9=0,这两圆的位置关系是( )A .相离B .相交C .内切D .外切9.两圆222x y r ,222(3)(1)x y r 外切,则正实数r 的值是( )D .510.圆22616480x y x y 与圆2248440x y x y 的公切线条数为( )A .4条B .3条C .2条D .1条11.圆22460x y x y 和圆2260x y x 交于A ,B 两点,则AB 的垂直平分线的方程是( )A .x +y +3=0B .2x -y -5=0C .3x -y -9=0D .4x -3y +7=0【知识点一:求曲线方程】一、求曲线方程的常用方法:(1)定义法;(2)直接法;(3)相关点法;(4)参数法;【典型例题】考点一: 定义法例1. 已知ABC Rt ∆中,C ∠为直角,且),0,1(),0,1(B A -求满足条件的C 的轨迹方程。
双曲线课件-2025届高三数学一轮复习

|PF1|-|PF2|=±2 a =±6,又|PF 1|=5,则|PF 2|=11.
6.
2
2
已知双曲线 C : 2 - 2 =1( a >0, b >0)的焦距为4
线 C 的渐近线方程为
3 ,实轴长为4 2 ,则双曲
2 x ± y =0 .
[解析] 由题意知,2 c =4 3 ,2 a =4 2 ,则 b = 2 − 2 =2,所以 C 的渐近线
C.
2 2
2
双曲线 - =1的渐近线方程是y=± x
9
4
3
D. 等轴双曲线的渐近线互相垂直,离心率等于 2
2. [浙江高考]渐近线方程为 x ± y =0的双曲线的离心率是(
A.
2
2
B. 1
C. 2
C )
D. 2
[解析] 因为双曲线的渐近线方程为 x ± y =0,所以无论双曲线的焦点在 x 轴上还是
轴上.又离心率 e =
2 ,所以 =
2 ,所以 a = 2 ,则 b 2= c 2- a 2=2,所以双曲
2
2
线 C 的标准方程为 - =1.
2
2
解法二
因为双曲线 C 的离心率 e = 2 ,所以该双曲线为等轴双曲线,即 a = b .又
双曲线 C 的焦点为(-2,0)和(2,0),所以 c =2,且焦点在 x 轴上,所以 a 2+ b 2=
1
以| PF 1|·| PF 2|=8,所以 △ = | PF 1|·| PF 2|·sin
2
1 2
解法二
60°=2 3 .
2
2
由题意可得双曲线 C 的标准方程为 - =1,所以可得 b 2=2,由双曲
曲线与方程讲义(一)教案

·xyM· 曲线和方程(一)教学目标教学知识点:曲线的方程、方程的曲线.能力训练要求:会用曲线与方程的概念直接比较简单的曲线和方程的关系. 德育渗透目的:渗透数形结合思想、辨证思想.教学重点:理解曲线上的点与方程的解之间的一一对应关系.领会“曲线的方程”与“方程的曲线”的含义.教学难点:对“曲线的方程”和“方程的曲线”的对应关系的理解. 教学方法:启发引导法. 教学过程(一) 情境设置:1、求第一、三象限里两轴间夹角平分线的坐标满足的关系 结论:(1)L 上点的坐标都是方程x-y=0的解(2)以方程x-y=0的解为坐标的点都在 L 上 这个方程叫做这条直线的方程,这条直线叫做这个方程的直线.这种一一对应关系完全能推广到平面直角坐标系中的曲线和方程.(二) 讲授新课:1. 实例分析: (1)方程()()222r b y a x =-+-表示如图的圆,图像上的点M 与此方程()()222r b y a x =-+- 有什么关系?满足关系:1)如果),(00y x M 是圆上的点,那么),(00y x M 一定()()222r b y a x =-+-是这个方程的解 2)如果),(00y x M 是()()222r b y a x =-+-的解,那么以它为坐标的点一定在圆上。
(2)函数)0(2>=a ax y 的图象是关于y 轴对称的抛物线,这条抛物线是所有以方程2ax y =的解为坐标的点组成的.由此可知(1) 如果点M(x 0,y 0)在抛物线上,则一定有y 0=ax 02,即(x 0,y 0)一定是方程2ax y =的解.(2) 如果(x 0,y 0)是方程2ax y =的解,即200ax y =,则点(x 0,y 0)一定在这条抛物线上.(3)、说明过A (2,0)平行于y 轴的直线与方程︱x ︱=2的关系①、直线上的点的坐标都满足方程︱x ︱=2②、满足方程︱x ︱=2的点不一定在直线上结论:过A (2,0)平行于y 轴的直线的方程不是︱x ︱=2 2.曲线的方程和方程的曲线的关系:综上可知,一般地,在直角坐标系中,如果某曲线C (包括直线)(看作适合某种条件的点的集合或轨迹)上的点与一个二元方程f(x,y)=0的实数解建立如下的关系:(1) 曲线上的点的坐标都是这个方程的解. (2) 以这个方程的解为坐标的点都在曲线上.那么,这个方程叫做曲线的方程,这条曲线叫做方程的曲线.由曲线的方程的定义可知:如果曲线C 的方程是f(x,y)=0,那么点P 0(x 0,y 0)在曲线C 上的充要条件是f(x 0,y 0)=0.理解: (1)“曲线上的点的坐标都是这个方程的解”阐明了曲线上没有坐标不满足方程的点,也就是说曲线上的所有点都符合这个条件而毫无例外(纯粹性).(2)“以这个方程的解为坐标的点都在曲线上”阐明了符合条件的所有点都在曲线上而毫无遗漏(完备性).同时具备上述两个性质,才能称为“曲线的方程”和“方程的曲线”,阐明了曲线与方程的一一对应关系.思考:1、判断下列结论的正误并说明理由(1)过点A (3,0)且垂直于x 轴的直线为x=3 (2)到x 轴距离为2的点的轨迹方程为y=2(3)到两坐标轴距离乘积等于1的点的轨迹方程为xy=12、下列各题中,图3表示的曲线方程是所列出的方程吗?如果不是,不符合定义中的关系①还是关系②?(1)曲线C 为过点A(1,1),B(-1,1)的折线,方程为(x-y)(x+y)=0;(2)曲线C 是顶点在原点的抛物线,方程为x+y =0;(3)曲线C 是Ⅰ, Ⅱ象限内到X 轴,Y 轴的距离乘积为1的点集,方程为y=x1典型例题分析:【例1】如果曲线C 上的点满足方程F(x,y)=0,则以下说法正确的是( )A . 曲线C 的方程是F(x,y)=0B . 方程F(x,y)=0的曲线是C1 0xy -110 xy -1 1 -2 21 0 xy -1 1 -2 21C. 坐标满足方程F(x,y)=0的点都在曲线C 上D. 坐标不满足方程F(x,y)=0的点不在C 上分析:由已知条件,只能说明具备纯粹性,但不一定具备完备性,故选D.【例2】证明圆心为坐标原点半径为5的圆的方程是x 2+y 2=25,并判断点M 1(3,-4)、M 2)2,52(-是否在这个圆上.证明:(1)设M(x 0,y 0)是圆上任意一点,因点M 到原点的距离等于5,所以52020=+y x ,即x 02+y 02=25.可知(x 0,y 0)是方程x 2+y 2=25的解.(2)设M(x 0,y 0)是方程x 2+y 2=25的解,则x 02+y 02=25,得52020=+y x ,可知点M(x 0,y 0)到原点的距离为5,所以点M(x 0,y 0)是这个圆上的点. 由(1)、(2)可知x 2+y 2=25是圆心为坐标原点半径为5的圆的方程. ∵32+(-4)2=25,∴点M 1(3,-4)在圆上.又 25242)52(22≠=+-,∴点M 2)2,52(-不在圆上.练习:证明与两坐标轴的距离的积是常数 k(k>0)的点的轨迹方程是K xy ±=归纳:证明已知曲线的方程的方法和步骤第一步,设M (x0,y0)是曲线C 上任一点,证明(x0,y0)是f(x,y)=0的解; 第二步,设(x0,y0)是f(x,y)=0的解,证明点M (x0,y0)在曲线C 上(三)课时小结:在轨迹的基础上将轨迹和条件化为曲线和方程,当说某方程是曲线的方程或某曲线是方程的曲线时就意味着具备上述两个条件,只有具备上述两个方面的要求,才能将曲线的研究化为方程的研究,几何问题化为代数问题,以数助形正是解析几何的思想,本节课正是这一思想的基础。
第六节空间曲线及其方程讲义

y, z)
3 1 (6 2cos sin )
3
o
•
y
x
M ( x, y,0)
x cos
L:
y
sin
0 2
z
2
2 3
cos
1 3
sin
三、空间曲线在坐标面上的投影
设空间曲线的一般方程: L
F ( x, y, z) 0 G( x, y, z) 0
消去变量z后得: H ( x, y) 0 (1)
母线平行于 y 轴的柱面方程是____________;
3、曲线 x2 z2 3 yz 2x 3z 3 0, y z 1 0在
xoz 平面上的投影方程是_______________;
4、方程组
y y
5 2
x x
1 在平面解析几何中表示______; 3
x2 5、方程组 4
4 x2 y2,
z 3( x2 y2 ),
则交线 C 在 xoy 面上的投影为
x2 y2 1, z 0.
所求立体在 xoy 面上的投影为
o
y
x2 y2 1.
x
四、小结
空间曲线的一般方程、参数方程.
F(x, y,z) 0 G( x, y, z) 0
x x(t)
y
y(t )
的截线在三个坐标面上的投影曲线方程. 解 截线方程为
y2 z2 x x 2y z 0
(3)消去x 得 yoz 面上的投影
y2 z2 2y z 0
.
x 0
四、空间曲面或立体在坐标面上的投影.
z
称区域 D 为 空间曲面 S 在 xoy 面上 的投影。
M
•
( x,
2021高考江苏版(理)数学一轮复习讲义: 附加题部分 第3章 第65课 曲线与方程

第三章圆锥曲线与方程、导数及其应用、推理与证明第65课曲线与方程[最新考纲]要求内容A B C曲线与方程√1.曲线与方程一般地,在直角坐标系中,如果某曲线C(看作点的集合或适合某种条件的点的轨迹)上的点与一个二元方程f(x,y)=0的实数解建立了如下的关系:(1)曲线上点的坐标都是这个方程的解.(2)以这个方程的解为坐标的点都是曲线上的点.那么,这个方程叫作曲线的方程;这条曲线叫作方程的曲线.2.求动点轨迹方程的一般步骤(1)建立适当的坐标系,用有序实数对(x,y)表示曲线上任意一点M的坐标.(2)写出适合条件p的点M的集合P={M|p(M)}.(3)用坐标表示条件p(M),列出方程f(x,y)=0.(4)化方程f(x,y)=0为最简形式.(5)说明以化简后的方程的解为坐标的点都在曲线上.3.两曲线的交点设曲线C 1的方程为F 1(x ,y )=0,曲线C 2的方程为F 2(x ,y )=0,那么C 1,C 2的交点坐标即为方程组⎩⎨⎧F 1(x ,y )=0,F 2(x ,y )=0的实数解. 假设此方程组无解,那么两曲线无交点.1.(思考辨析)判断以下结论的正误.(正确的打“√〞,错误的打“×〞)(1)f (x 0,y 0)=0是点P (x 0,y 0)在曲线f (x ,y )=0上的充要条件.( )(2)方程x 2+xy =x 的曲线是一个点和一条直线.( )(3)到两条互相垂直的直线距离相等的点的轨迹方程是x 2=y 2.( )(4)方程y =x 与x =y 2表示同一曲线.( )[解析] 由曲线与方程的定义,知(2)(3)(4)不正确,只有(1)正确.[答案] (1)√ (2)× (3)× (4)×2.(教材改编)点F ⎝ ⎛⎭⎪⎫14,0,直线l :x =-14,点B 是l 上的动点.假设过点B 垂直于y 轴的直线与线段BF 的垂直平分线交于点M ,那么点M 的轨迹是________.抛物线 [由MF =MB ,根据抛物线的定义知,点M 的轨迹是以点F 为焦点,直线l 为准线的抛物线.]3.(2021·广州模拟)点F (0,1),直线l :y =-1,P 为平面上的动点,过点P作直线l 的垂线,垂足为Q ,且QP →·QF →=FP →·FQ →,那么动点P 的轨迹C 的方程为________.x 2=4y [设点P (x ,y ),那么Q (x ,-1).∵QP →·QF →=FP →·FQ →,∴(0,y +1)·(-x,2)=(x ,y -1)·(x ,-2),即2(y +1)=x 2-2(y -1),整理得x 2=4y ,∴动点P 的轨迹C 的方程为x 2=4y .]4.△ABC 的顶点B (0,0),C (5,0),AB 边上的中线长CD =3,那么顶点A 的轨迹方程为__________.(x -10)2+y 2=36(y ≠0) [设A (x ,y ),那么D ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2,y 2, ∴CD =⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2-52+y 24=3, 化简得(x -10)2+y 2=36,由于A ,B ,C 三点构成三角形,∴A 不能落在x 轴上,即y ≠0.]5.在△ABC 中,|BC →|=4,△ABC 的内切圆切BC 于D 点,且|BD →|-|CD →|=22,那么顶点A 的轨迹方程为__________.x 22-y 22=1(x >2) [以BC 的中点为原点,中垂线所在直线为y 轴建立如下图的坐标系,E ,F 分别为两个切点.那么BE =BD ,CD =CF ,AE =AF .所以AB -AC =22,所以点A 的轨迹为以B ,C 为焦点的双曲线的右支(y ≠0),且a =2,c =2,所以b =2,所以轨迹方程为x 22-y 22=1(x >2).]直接法求轨迹方程动圆过定点A (4,0),且在y 轴上截得弦MNC 的方程. 【导学号:62172346】[解] 如图,设动圆圆心为O 1(x ,y ),由题意,得O 1A =O 1M .当O 1不在y 轴上时,过O 1作O 1H ⊥MN 交MN 于H ,那么H 是MN 的中点,∴O 1M =x 2+42. 又O 1A =(x -4)2+y 2, ∴(x -4)2+y 2=x 2+42, 化简得,y 2=8x (x ≠0).当O 1在y 轴上时,O 1与O 重合,点O 1的坐标为(0,0)也满足方程y 2=8x , ∴ 动圆圆心的轨迹C 的方程为y 2=8x .[规律方法]x ,y 表达的与定点、定直线有关的几何量的等量关系时,等量关系又易于表达成含有x ,y 的等式,可利用直接法求轨迹方程.2.运用直接法应注意的问题:(1)在用直接法求轨迹方程时,在化简的过程中,有时破坏了方程的同解性,此时就要补上遗漏的点或删除多余的点,这是不能无视的.(2)假设方程的化简过程是恒等变形,那么最后的验证可以省略.[变式训练1] 两点M (-1,0),N (1,0),且点P 使MP →·MN →,PM →·PN →,NM →·NP →成公差小于零的等差数列,求点P 的轨迹方程.[解] 设点P (x ,y ),那么MP →=(x +1,y ),NP →=(x -1,y ),MN →=(2,0).故MP →·MN →=2(x +1),PM →·PN →=MP →·NP →=(x +1)×(x -1)+y 2=x 2+y 2-1,NM →·NP →=-2(x -1)=2(1-x ).因为MP →·MN →,PM →·PN →,NM →·NP →成公差小于零的等差数列,所以2(x 2+y 2-1)=2(x +1)+2(1-x ).且NM →·NP →-MP →·MN →=2(1-x )-2(x +1)=-4x <0,整理得,x 2+y 2=3(x >0),故点P 的轨迹方程为x 2+y 2=3(x >0). 定义法求轨迹方程如图65-1所示,点C 为圆(x +2)2+y 2=4的圆心,点A (2,0).P 是圆上的动点,点Q 在圆的半径CP 所在的直线上,且MQ →·AP →=0,AP →=2 AM →.当点P 在圆上运动时,求点Q 的轨迹方程.图65-1[解] 由(x +2)2+y 2=4知圆心C (-2,0),半径r =2.∵MQ →·AP →=0,AP →=2AM →,∴MQ ⊥AP ,点M 为AP 的中点,因此QM 垂直平分线段AP .如图,连结AQ ,那么AQ =QP ,∴|QC-QA|=|QC-QP|=CP=2.又AC=22>2.根据双曲线的定义,点Q的轨迹是以C(-2,0),A(2,0)为焦点,实轴长为2的双曲线.由c=2,a=1,得b2=1,因此点Q的轨迹方程为x2-y2=1.[迁移探究]假设将本例中的条件“圆C的方程(x+2)2+y2=4〞改为“圆C的方程(x+2)2+y2=16〞,其他条件不变,求点Q的轨迹方程.[解]由(x+2)2+y2=16知圆心C(-2,0),半径r=4.∵MQ→·AP→=0,AP→=2 AM→,∴QM垂直平分AP,连结AQ,那么AQ=QP,∴QC+QA=QC+QP=r=4.根据椭圆定义,点Q的轨迹是以C(-2,0),A(2,0)为焦点,长轴长为4的椭圆.由c=2,a=2,得b= 2.因此点Q的轨迹方程为x24+y22=1.[规律方法] 1.定义法求轨迹方程,关键是理解解析几何中有关曲线的定义.在求曲线的轨迹方程时,应尽量利用几何条件探求轨迹的曲线类型,从而再用待定系数法求出轨迹的方程,这样可以减少运算量,优化解题过程.2.利用定义法求轨迹方程时,还要看所求轨迹是否是完整的圆、椭圆、双曲线、抛物线,如果不是完整的曲线,那么应对其中的变量x或y进展限制.[变式训练2](2021·全国卷Ⅰ选编)设圆x2+y2+2x-15=0的圆心为A,直线l过点B(1,0)且与x轴不重合,l交圆A于C,D两点,过B作AC的平行线交AD于点E.(1)证明EA+EB为定值;(2)求点E的轨迹方程,并求它的离心率.[解](1)证明:因为AD=AC,EB∥AC,所以∠EBD=∠ACD=∠ADC,所以EB=ED,故EA+EB=EA+ED=AD.又圆A的标准方程为(x+1)2+y2=16,从而AD=4,所以EA+EB=4.(2)由圆A方程(x+1)2+y2=16,知A(-1,0).又B(1,0),因此AB=2,那么EA+EB=4>AB.由椭圆定义,知点E的轨迹是以A,B为焦点,长轴长为4的椭圆(不含与x 轴的交点),所以a=2,c=1,那么b2=a2-c2=3.所以点E的轨迹方程为x24+y23=1(y≠0).故曲线方程的离心率e=ca =12.相关点(代入)法求轨迹方程如图65-2所示,设P是圆x2+y2=25上的动点,点D是P在x轴上的投影,M为PD上一点,且MD=45PD.图65-2(1)当P在圆上运动时,求点M的轨迹C的方程;(2)求过点(3,0)且斜率为45的直线被C所截线段的长度. 【导学号:62172347】[解](1)设M的坐标为(x,y),P的坐标为(x P,y P),∵点D是P在x轴上的投影,M为PD上一点,且MD=45PD,∴x P=x,且y P=54y.∵P在圆x2+y2=25上,∴x2+⎝⎛⎭⎪⎫54y2=25,整理得x225+y216=1,故轨迹C的方程是x225+y216=1.(2)过点(3,0)且斜率为45的直线l的方程是y=45(x-3),设此直线与C的交点为A(x1,y1),B(x2,y2),将直线方程y=45(x-3)代入C的方程x225+y216=1得:x225+(x-3)225=1,化简得x2-3x-8=0,∴x 1=3-412,x 2=3+412,那么AB =⎝ ⎛⎭⎪⎫1+1625(x 1-x 2)2=4125×41=415.∴直线被曲线C 所截线段的长度为415.[规律方法] 1.相关点法求轨迹方程,形成轨迹的动点P (x ,y )随另一动点Q (x ′,y ′)的运动而有规律地运动,而且动点Q 的轨迹方程为给定的或容易求得的.2.“相关点法〞的根本步骤:(1)设点:设被动点坐标为(x ,y ),主动点坐标为(x 1,y 1).(2)求关系式:求出两个动点坐标之间的关系式⎩⎪⎨⎪⎧x 1=f (x ,y ),y 1=g (x ,y ).(3)代换:将上述关系式代入曲线方程,便可得到所求动点的轨迹方程.[变式训练3] P 是椭圆x 2a 2+y 2b 2=1上的任意一点,F 1,F 2是它的两个焦点,O 为坐标原点,有一动点Q 满足OQ →=PF 1→+PF 2→,那么动点Q 的轨迹方程是__________.x 24a 2+y 24b 2=1 [作P 关于O 的对称点M ,连结F 1M ,F 2M ,那么四边形F 1PF 2M 为平行四边形,所以PF 1→+PF 2→=PM →=-2OP →.又OQ →=PF 1→+PF 2→,所以OP →=-12OQ →. 设Q (x ,y ),P (x 0,y 0),那么x 0=-x 2,且y 0=-y 2,又点P (x 0,y 0)在椭圆x 2a 2+y 2b 2=1上,那么有⎝ ⎛⎭⎪⎫-x 22a 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫-y 22b 2=1,即x 24a 2+y 24b 2=1.][思想与方法]1.求轨迹方程的常用方法(1)直接法:直接利用条件建立x ,y 之间的关系F (x ,y )=0.(2)定义法:先根据条件得出动点的轨迹是某种曲线,再由曲线的定义直接写出动点的轨迹方程.(3)代入(相关点)法:动点P (x ,y )依赖于另一动点Q (x 0,y 0)的变化而运动,常利用代入法求动点P(x,y)的轨迹方程.(4)待定系数法:所求曲线的类型,求曲线方程——先根据条件设出所求曲线的方程,再由条件确定其待定系数.2.曲线的方程与方程的曲线是从两个方面提醒方程与曲线的对应关系,表达数与形的辨证统一.[易错与防范]1.求轨迹方程时,要注意曲线上的点与方程的解是一一对应的.检验可从以下两个方面进展:一是方程的化简是不是同解变形;二是是否符合题目的实际意义.2.求点的轨迹与轨迹方程是不同的要求,求轨迹时,应先求轨迹方程,然后根据方程说明轨迹的形状、位置、大小等.课时分层训练(九)A组根底达标(建议用时:30分钟)1.点A(-1,0),点B(2,0),动点C满足AC=AB,求点C与点P(1,4)所连线段的中点M的轨迹方程.[解]由题意可知:动点C的轨迹是以(-1,0)为圆心,3为半径长的圆,方程为(x+1)2+y2=9.设M(x0,y0),那么由中点坐标公式可求得C(2x0-1,2y0-4),代入点C的轨迹方程得4x20+4(y0-2)2=9,化简得x20+(y0-2)2=9,4故点M的轨迹方程为x2+(y-2)2=94.2.动点P 与两定点A (a,0),B (-a,0)连线的斜率的乘积为k ,试求点P 的轨迹方程,并讨论轨迹是什么曲线. 【导学号:62172348】[解] 设点P (x ,y ),那么k AP =y x -a ,k BP =y x +a . 由题意得y x -a ·y x +a=k ,即kx 2-y 2=ka 2. 所以点P 的轨迹方程为kx 2-y 2=ka 2(x ≠±a ).(*)(1)当k =0时,(*)式即y =0,点P 的轨迹是直线AB (除去A ,B 两点).(2)当k ≠0时,(*)式即x 2a 2-y 2ka2=1, ①假设k >0,点P 的轨迹是焦点在x 轴上的双曲线(除去A ,B 两点).②假设k <0,(*)式可化为x 2a 2+y 2(-ka 2)=1. 当-1<k <0时,点P 的轨迹是焦点在x 轴上的椭圆(除去A ,B 两点);当k =-1时,(*)式即x 2+y 2=a 2,点P 的轨迹是以原点为圆心,|a |为半径的圆(除去A ,B 两点);当k <-1时,点P 的轨迹是焦点在y 轴上的椭圆(除去A ,B 两点).3.如图65-3所示,动圆C 1:x 2+y 2=t 2,1<t <3,与椭圆C 2:x 29+y 2=1相交于A ,B ,C ,D 四点,点A 1,A 2分别为C 2的左、右顶点.求直线AA 1与直线A 2B 交点M 的轨迹方程.图65-3[解] 由椭圆C 2:x 29+y 2=1,知A 1(-3,0),A 2(3,0),由曲线的对称性及A (x 0,y 0),得B (x 0,-y 0).设点M 的坐标为(x ,y ),直线AA 1的方程为y =y 0x 0+3(x +3),① 直线A 2B 的方程为y =-y 0x 0-3(x -3),② 由①②得y 2=-y 20x 20-9(x 2-9).③ 又点A (x 0,y 0)在椭圆C 上,故y 20=1-x 209.④ 将④代入③得x 29-y 2=1(x <-3,y <0).因此点M 的轨迹方程为x 29-y 2=1(x <-3,y <0).4.在圆x 2+y 2=4上任取一点P ,设点P 在x 轴上的正投影为点D .当点P在圆上运动时,动点M 满足PD →=2MD →,动点M 形成的轨迹为曲线C .(1)求曲线C 的方程;(2)点E (1,0),假设A ,B 是曲线C 上的两个动点,且满足EA ⊥EB ,求EA →·BA→的取值范围. 【导学号:62172349】[解] 设点M 的坐标是(x ,y ),点P 的坐标是(x 0,y 0),那么点D 的坐标为(x 0,0).由PD →=2MD →,得x 0=x ,y 0=2y .因为点P (x 0,y 0)在圆x 2+y 2=4上,所以x 20+y 20=4.①把x 0=x ,y 0=2y 代入方程①,得x 2+4y 2=4.所以曲线C 的方程为x 24+y 2=1.(2)因为EA ⊥EB ,所以EA →·EB →=0.所以EA →·BA →=EA →·(EA →-EB →)=EA →2.设点A (x 1,y 1),那么x 214+y 21=1,即y 21=1-x 214.所以EA →·BA →=EA →2=(x 1-1)2+y 21=x 21-2x 1+1+1-x 214=34x 21-2x 1+2 =34⎝ ⎛⎭⎪⎫x 1-432+23. 因为点A (x 1,y 1)在曲线C 上,所以-2≤x 1≤2.所以23≤34⎝ ⎛⎭⎪⎫x 1-432+23≤9, 所以EA →·BA →的取值范围为⎣⎢⎡⎦⎥⎤23,9. B 组 能力提升(建议用时:15分钟)1.如图65-4,F (1,0),直线l :x =-1,P 为平面上的动点,过点P 作l 的垂线,垂足为点Q ,且QP →·QF →=FP →·FQ →.求动点P 的轨迹C 的方程.图65-4[解] 设点P (x ,y ),那么Q (-1,y ),由QP →·QF →=FP →·FQ →,得(x +1,0)·(2,-y )=(x -1,y )·(-2,y ),化简得C :y 2=4x .2.双曲线x 22-y 2=1的左、右顶点分别为A 1,A 2,点P (x 1,y 1),Q (x 1,-y 1)是双曲线上不同于A 1,A 2的两个不同的动点,求直线A 1P 与A 2Q 交点的轨迹方程.[解] 由题设知|x 1|>2,A 1(-2,0),A 2(2,0),那么有直线A 1P 的方程为y =y 1x 1+2(x +2),① 直线A 2Q 的方程为y =-y 1x 1-2(x -2),②联立①②,解得⎩⎪⎨⎪⎧ x =2x 1,y =2y 1x 1,∴⎩⎪⎨⎪⎧ x 1=2x ,y 1=2y x ,③ ∴x ≠0,且|x |< 2.∵点P (x 1,y 1)在双曲线x 22-y 2=1上,∴x 212-y 21=1.将③代入上式,整理得所求轨迹的方程为x 22+y 2=1(x ≠0,且x ≠±2).3.圆C 的方程为x 2+y 2=4.(1)直线l 过点P (1,2),且与圆C 交于A ,B 两点,假设AB =23,求直线l 的方程;(2)过圆C 上一动点M (不在x 轴上)作平行于x 轴的直线m ,设m 与y 轴的交点为N ,假设向量OQ →=OM →+ON →,求动点Q 的轨迹方程,并说明此轨迹是什么曲线.[解] (1)当直线l 垂直于x 轴时,直线方程为x =1,l 与圆的两个交点坐标为(1,3)和(1,-3),距离为23,满足题意.假设直线l 不垂直于x 轴,设其方程为y -2=k (x -1),即kx -y -kd ,那么23=24-d 2,得d =1,所以|-k +2|k 2+1=1,解得k =34, 故所求直线方程为3x -4y +5=0.综上所述,所求直线l 的方程为3x -4y +5=0或x =1.(2)设点M 的坐标为(x 0,y 0)(y 0≠0),Q 点坐标为(x ,y ),那么N 点坐标是(0,y 0).因为OQ →=OM →+ON →,所以(x ,y )=(x 0,2y 0),即x 0=x ,y 0=y 2.又因为M 是圆C 上一点,所以x 20+y 20=4,所以x 2+y 24=4(y ≠0), 所以Q 点的轨迹方程是x 24+y 216=1(y ≠0),这说明轨迹是中心在原点,焦点在y 轴上,长轴长为8、短轴长为4的椭圆,且除去短轴端点.4.点A (-1,0),F (1,0),动点P 满足AP →·AF →=2|FP →|.(1)求动点P 的轨迹C 的方程;(2)在直线l :y =2x +2上取一点Q ,过点Q 作轨迹C 的两条切线,切点分别为M ,N .问:是否存在点Q ,使得直线MN ∥l ?假设存在,求出点Q 的坐标;假设不存在,请说明理由.[解] (1)设P (x ,y ),那么AP →=(x +1,y ),FP →=(x -1,y ),AF →=(2,0).由AP →·AF →=2|FP →|,得2(x +1)=2(x -1)2+y 2,化简得y 2=4x .故动点P 的轨迹C 的方程为y 2=4x .(2)直线l 的方程为y =2(x +1),设Q (x 0,y 0),M (x 1,y 1),N (x 2,y 2).过点M 的切线方程设为x -x 1=m (y -y 1),代入y 2=4x ,得y 2-4my +4my 1-y 21=0.由Δ=16m 2-16my 1+4y 21=0,得m =y 12,所以过点M 的切线方程为y 1y =2(x +x 1).同理过点N 的切线方程为y 2y =2(x +x 2).因为Q (x 0,y 0)在切线上,所以⎩⎪⎨⎪⎧ y 1y 0=2(x 0+x 1),y 2y 0=2(x 0+x 2).所以点M (x 1,y 1),N (x 2,y 2)在直线yy 0=2(x 0+x )上,所以直线MN 的方程为y 0y =2(x 0+x ).又MN ∥l ,所以2y 0=2,即y 0=1,而y 0=2(x 0+1),所以x 0=-12,故点Q 的坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,1.。
自招竞赛课程数学讲义:二次曲线中点弦、切线、切点弦及双切线方程(1)【学生版】

自招竞赛数学“二次曲线中点弦、切线、切点弦及双切线方程(1)”讲义编号:这是解析几何中应用做广的知识点,在高考压轴题中也会经常出现,如果能熟练掌握,不仅仅对于自招竞赛有好处,对于高考做题的速度也有促进作用。
二次曲线中点弦、切线、切点弦及双切线方程(1)重在知识梳理和初步的知识应用(例1-例3)。
二次曲线中点弦、切线、切点弦及双切线方程(2)重在知识进一步的应用(例4-例7)和练习巩固。
1.(2013年高考数学陕西卷理科第20题)已知动圆过定点(4,0)A,且在y轴上截得的弦MN的长为8。
(Ⅰ)求动圆圆心的轨迹C的方程;(Ⅱ)已知点(1,0)∠、,若x轴是PBQ B-,设不垂直于x轴的直线l与轨迹C交于不同的两点P Q 的角平分线,证明直线l过定点。
2. 如图,P 是抛物线22y x =上的动点,点B 、C 在y 轴上,圆22(1)1x y -+=内切于PBC 。
求PBC面积的最小值。
知识梳理记22(,)G x y Ax Bxy Cy Dx Ey F =+++++ ➢ 二次曲线中点弦的方程设(,)(1,2)i i i P x y i =是曲线(,)0G x y =的弦12P P 的两个端点,000(,)P x y 是弦12P P 的中点,则 221111110,Ax Bx y Cy Dx Ey F +++++= ① 22010101010101(2)(2)(2)(2)(2)(2)0A x xB x x y yC y yD x xE y yF -+--+-+-+-+=②-①②得00010001(2)()(2)()0Ax By D x x Cy Bx E y y ++-+++-=因为0101(,)x x y y --是弦12P P 的方向向量,所以,0000(2,2)Ax By D Cy Bx E ++++是弦12P P 的法向量。
因此,弦12P P 的方程是000000(2)()(2)()0Ax By D x x Cy Bx E y y ++-+++-=为记忆方便,上述方程可整理为00000022000000222.x y xy x x y yAx x B Cy y D E FAx Bx y Cy Dx Ex F ++++⋅++⋅+⋅+=+++++ ➢ 二次曲线的切线方程当曲线(,)0G x y =的弦12P P 的两个端点(,)(1,2)i i i P x y i =重合时,(,)(0,1,2)i i i P x y i =三点重合于曲线上一点000(,)P x y ,直线12P P 就是曲线(,)0G x y =在点0P 处的切线。
高二数学讲义 曲线与方程.理科.学生版

曲线与方程要求层次重难点曲线与方程的对应关系B了解方程的曲线与曲线的方程的对应关系.(一) 知识内容1.坐标法:在直角坐标系中确定曲线的方程,并用方程研究曲线的性质,这种研究几何的方法称为坐标法. 2.轨迹方程:一条曲线可以看成动点的运动轨迹,曲线的方程又常称为满足某种条件的点的轨迹方程. 3.在平面直角坐标系中,如果曲线C 与方程()0F x y =,之间具有如下关系: ⑴曲线C 上点的坐标都是方程()0F x y =,的解; ⑵以方程()0F x y =,的解为坐标的点都在曲线C 上.那么,曲线C 叫做方程()0F x y =,的曲线,方程()0F x y =,叫做曲线C 的方程. 即:()()0M x y C F x y ∈⇔=,,.曲线C 用集合的特征描述为{}()|()0C M x y F x y ==,,. 4.曲线的交点:已知两条曲线1C 和2C 的方程分别为:()0F x y =,,()0G x y =,, 则交点坐标对应方程组()0()0F x y G x y =⎧⎨=⎩,,的实数解.高考要求第七讲 曲线与方程知识精讲5.由曲线求它的方程: ①建立直角坐标系; ②设动点M 的坐标为()x y ,; ③把几何条件转化为坐标表示.④证明所求的就是曲线的方程.(一般省去证明,只通过验证除去或补上相关的点) 6.利用方程研究曲线的性质: ①曲线的组成; ②曲线与坐标轴的交点; ③曲线的对称性质; ④曲线的变化情况;⑤画出方程的曲线.(二)主要方法:求曲线方程的几种常用方法——直接法、代入法、参数法作如下表述:①直接法:根据条件直接寻求动点坐标所满足的关系式,或依据圆锥曲线的定义直接确定曲线类型. ②代入法:根据条件建立所求动点与相关动点坐标间的关系,用所求动点坐标表示相关动点的坐标,并代入相关动点所在的曲线的方程,从而得到所求动点的轨迹方程.此法也称相关点法或中间变量法.③参数法:根据条件,将所求动点的坐标用恰当的参数(如角度、直线斜率等)解析式表示出来,再利用某些关系式消去参数得到轨迹方程.(三)典例分析:【例1】 ⑴若曲线C 上的点的坐标都是方程()0f x y =,的解,则下面判断正确的是( )A .曲线C 的方程是()0f x y =,B .以方程()0f x y =,的解为坐标的点都在曲线C 上 C .方程()0f x y =,表示的曲线是CD .方程()0f x y =,表示的曲线不一定是C⑵“点M 在曲线24y x =上”是点M 的坐标满足方程y =- ) A .充分不必要条件 B .必要不充分条件 C .充要条件 D .既不充分又不必要条件【例2】 下列命题正确的是( )A .到两坐标轴的距离相等的点组成的直线方程是y x =B .已知三点(20)A ,,(02)B ,,(00)C ,,ABC ∆的边AB 上的中线方程为y x = C .到两坐标轴的距离的乘积是1的点的轨迹方程是1xy =±D .到x 轴的距离等于1的点的轨迹方程是1y =【例3】 ⑴一动点在圆221x y +=上移动时,它与定点(30)B ,连线的中点轨迹方程是__________;⑵到直线20x y -=和20x y -=的距离相等的动点的轨迹方程是 .【例4】 ⑴y =||y x =的交点个数是______.⑵曲线22330y x ++=与曲线22450x y x +--=的交点的个数是_________.【例5】 已知过定点A (2,0)的直线和抛物线214y x =有且只有一个交点,求满足条件的直线方程.【例6】 方程222xy x y x -=所表示的曲线( )A .关于y 轴对称B .关于0x y +=对称C .关于原点对称D .关于0x y -=对称【例7】 已知111()P x y ,是直线l :()0f x y =,上的一点,222()P x y ,是直线l 外一点,则方程1122()()()0f x y f x y f x y ++=,,,表示的直线与直线l 的位置关系是( )A .平行B .重合C .垂直D .斜交【例8】 (15年北京春季)设(,0),(,0)(0)A c B c c ->为两定点,动点P 到A 点的距离与到B 点的距离的比为定值(0)a a >,求P 点的轨迹.【例9】 如图,圆1O 与圆2O 的圆心都在x 轴上,半径都是1,124O O =,且两圆关于y 轴对称,过动点P 分别作圆1O 、圆2O 的切线PM 、PN ,M 、N 分别为切点,且PM =,试求动点P的轨迹方程.【例10】 已知点(0,0),(,0)(0)O B m m >,动点P 到O 、B 的距离之比为2:1,求⑴ P 点的轨迹方程.⑵ P 点在什么位置时,POB ∆的面积最大,并求出最大面积.【例11】 (16年北京春季)由动点P 向圆221x y +=引两条切线PA 、PB ,切点分别为A 、B ,60APB ∠=︒,则动点P 的轨迹方程是 .【例12】 已知定点(2,0)A ,点Q 是圆221x y +=上的动点,AOQ ∠的角平分线交AQ 于M .当Q 点在圆上移动时,求动点M 的轨迹方程.【例13】 直线y kx =与圆2264100x y x y +--+=相交于两个不同点,A B ,当k 取不同实数值时,求AB中点的轨迹方程.【例14】 已知圆222:2210M x y mx ny m +--+-=和圆22:2220N x y x y +++-=交于,A B 两点,且这两点平分圆N 的圆周,求圆M 的圆心M 的轨迹方程,并求出圆M 的半径最小时圆M 的方程.【例15】 如图所示,已知圆224O x y +=:与y 轴的正方向交于A 点,点B在直线2y =上运动,过B 做圆O 的切线,切点为C ,求ABC ∆垂心H 的轨迹.【例16】 已知圆的方程为222x y r +=,圆内有定点(,)P a b ,圆周上有两个动点A 、B ,使PA PB ⊥,求矩形APBQ 的顶点Q 的轨迹方程.【例17】 某圆拱桥的水面跨度是20m ,拱高为4m ,现有一船宽9m ,在水面以上部分高3m ,故通行无阻.近日水位暴涨了1.5m ,为此,必须加重船载,降低船身.当船身至少应降低____m 时,船才能通过桥洞.(结果精确到0.01m )【例18】 有一种大型商品,A 、B 两地都有出售,且价格相同.某地居民从两地之一购得商品后运回的费用是:每单位距离A 地的运费是B 地的运费的3倍.已知A 、B 两地距离为10千米,顾客选择A 地或B 地购买这种商品的标准是:包括运费和价格的总费用较低.求A 、B 两地的售货区域的分界线的曲线形状,并指出曲线上、曲线内、曲线外的居民应如何选择购货地点.【例19】 点P 是曲线22412390x y x y ++-+=上的动点,直线10x y -+=是线段PQ 的中垂线,求点Q的轨迹方程.【例20】 已知点P 到两个定点(10),M -、(10),N N 到直线PM 的距离为1.求直 线PN 的方程.【例21】 已知直线1l :523(31)0x y m m -++=和2l :263(920)0x y m m +-+=,⑴求此两直线的交点P 的轨迹方程;⑵当m 为何值时,直线1l 、2l 的交点P 到直线43120x y --=的距离最短.【例22】 已知圆22:2430C x y x y ++-+=,⑴已知不过原点的直线l 与圆C 相切,且在x 轴、y 轴上的截距相等,求直线l 的方程; ⑵从圆C 外一点(),P x y 向圆引一切线,切点为M ,O 为坐标原点,且MP OP =,求点P 的轨迹方程.求PM 的最小值以及此时对应的P 的坐标.【例23】 (2019海南宁夏)已知椭圆C 的中心为直角坐标系xOy 的原点,焦点在x 轴上,它的一个顶点到两个焦点的距离分别是7和1⑴求椭圆C 的方程⑵若P 为椭圆C 的动点,M 为过P 且垂直于x 轴的直线上的点,OPOMλ=,求点M 的轨迹方程,并说明轨迹是什么曲线.习题1. 方程()()2210x y xy -+-=表示的图形是( )A .一条直线和一条双曲线B .两条双曲线C .两个点D .以上答案都不对习题2. 已知定点(30),B ,点A 在圆221x y +=上运动,M 是线段AB 上的一点,且13AM MB =,则点M 的轨迹方程是___________.习题3. 已知定点(3,0)B ,点A 在圆221x y +=上运动,AOB ∠的平分线交AB 于点M ,则点M 的轨迹方程是 .习题4. 圆22(5)(4)6x y -+-=内的一定点(4,3)A ,在圆上作弦MN ,使90MAN ︒∠=,求弦MN 的中点P 的轨迹方程.习题1. 求到两不同定点距离之比为一常数(0)λλ≠的动点的轨迹方程.习题2. 据气象台预报:在A 城正东方300km 的海面B 处有一台风中心,正以每小时40km 的速度向西北方向移动,在距台风中心250km 以内的地区将受其影响.从现在起经过约 h ,台风将影响A 城,持续时间约为 h .(结果精确到0.1h )习题3. 已知直线1y kx =+与圆224x y +=相交于A 、B 两点,以OA 、OB 为邻边作平行四边形OAPB ,求点P 的轨迹方程.月测备选家庭作业PNM C A OyxPBAOyx习题4. (2019广东)已知曲线2:C y x =与直线:20l x y -+=交于两点(),A A A x y 和(),B B B x y ,且A B x x <.记曲线C 在点A 和点B 之间那一段L 与线段AB 所围成的平面区域(含边界)为D .设点(),P s t 是L 上的任一点,且点P 与点A 和点B 均不重合.⑴若点Q 是线段AB 的中点,试求线段PQ 的中点M 的轨迹方程;⑵若曲线22251:24025G x ax y y a -+-++=与D 有公共点,试求a 的最小值.。
曲线讲义

1.曲线运动(1)速度的方向:质点在某一点的速度方向,沿曲线在这一点的切线方向.(2)运动的性质:做曲线运动的物体,速度的方向时刻在改变,所以曲线运动一定是变速运动.(3)曲线运动的条件:物体所受合外力的方向跟它的速度方向不在同一条直线上或它的加速度方向与速度方向不在同一条直线上.2.合外力方向与轨迹的关系物体做曲线运动的轨迹一定夹在合外力方向与速度方向之间,速度方向与轨迹相切,合外力方向指向轨迹的“凹”侧.3.速率变化情况判断(1)当合外力方向与速度方向的夹角为锐角时,物体的速率增大;(2)当合外力方向与速度方向的夹角为钝角时,物体的速率减小;(3)当合外力方向与速度方向垂直时,物体的速率不变.1.[对曲线运动的理解](多选)关于曲线运动的性质,以下说法正确的是()A.曲线运动一定是变速运动B.曲线运动一定是变加速运动C.变速运动不一定是曲线运动D.运动物体的速度大小、加速度大小都不变的运动一定是直线运动答案AC解析曲线运动的速度方向是时刻发生变化的,因此是变速运动,A正确;加速度是否发生变化要看合外力是否发生变化,斜向上抛到空中的物体做曲线运动,但加速度大小不变,B 错误;变速运动也可能是只有速度的大小发生变化,它就不是曲线运动,C正确;由匀速圆周运动知D错误.2.[曲线运动的判断](多选)在地面上观察下列物体的运动,其中物体做曲线运动的是() A.正在竖直下落的雨滴突然遭遇一阵北风B.向东运动的质点受到一个向西的力的作用C.河水匀速流动,正在河里匀加速驶向对岸的汽艇D.在以速度v前进的列车尾部,以相对列车的速度v水平向后抛出的小球答案AC3.[曲线运动的条件]一个质点受两个互成锐角的恒力F1和F2作用,由静止开始运动,若运动过程中保持二力方向不变,但F1突然增大到F1+ΔF,则质点以后()A.继续做匀变速直线运动B.在相等时间内速度的变化一定相等C.可能做匀速直线运动D.可能做变加速曲线运动答案 B4.[运动轨迹的分析](2014·四川·8(1))小文同学在探究物体做曲线运动的条件时,将一条形磁铁放在桌面的不同位置,让小钢珠在水平桌面上从同一位置以相同初速度v0运动,得到不同轨迹.图1中a、b、c、d为其中四条运动轨迹,磁铁放在位置A时,小钢珠的运动轨迹是________(填轨迹字母代号),磁铁放在位置B时,小钢珠的运动轨迹是________(填轨迹字母代号).实验表明,当物体所受合外力的方向跟它的速度方向________(选填“在”或“不在”)同一直线上时,物体做曲线运动.图1答案b c不在解析因为磁铁对小钢珠只能提供引力,磁铁在A处时,F与v0同向,小钢珠做变加速直线运动,运动轨迹为b;当磁铁放在B处时,F与v0不在同一直线上,引力指向曲线的凹侧,运动轨迹为c.当合外力方向与速度方向不在同一直线上时,物体做曲线运动.合力、速度、轨迹之间的关系做曲线运动的物体,其速度方向与运动轨迹相切,所受的合力方向与速度方向不在同一条直线上,合力改变物体的运动状态,据此可以判断:(1)已知运动轨迹,可以判断合力的大致方向在轨迹的包围区间(凹侧),如图2所示.在电场中,经常根据这一规律确定带电粒子所受的电场力方向,进而分析粒子的电性或场强方向.图2(2)运动轨迹在速度方向与合力方向所夹的区间,根据受力方向和速度方向可以判断轨迹的大致弯曲方向.(3)根据合力方向与速度方向的夹角,判断物体的速率变化情况:夹角为锐角时,速率变大;夹角为钝角时,速率变小;合力方向与速度方向垂直时,速率不变,这是匀速圆周运动的受力条件.1.遵循的法则位移、速度、加速度都是矢量,故它们的合成与分解都遵循平行四边形定则.2.合运动与分运动的关系(1)等时性:合运动和分运动经历的时间相等,即同时开始、同时进行、同时停止.(2)独立性:一个物体同时参与几个分运动,各分运动独立进行,不受其他运动的影响.(3)等效性:各分运动的规律叠加起来与合运动的规律有完全相同的效果.3.合运动的性质判断⎩⎨⎧ 加速度(或合外力)⎩⎪⎨⎪⎧ 变化:非匀变速运动不变:匀变速运动加速度(或合外力)方向与速度方向⎩⎪⎨⎪⎧ 共线:直线运动不共线:曲线运动4.两个直线运动的合运动性质的判断标准:看合初速度方向与合加速度方向是否共线.[思维深化]判断下列说法是否正确.(1)两个分运动的时间一定与它们的合运动的时间相等.(√)(2)合运动的速度一定比分运动的速度大.(×)(3)只要两个分运动为直线运动,合运动一定是直线运动.(×)(4)分运动的位移、速度、加速度与合运动的位移、速度、加速度间满足平行四边形定则.(√)(5)合运动不一定是物体的实际运动.(×)5.[运动性质的分析](多选)物体受到几个力的作用处于平衡状态,若再对物体施加一个恒力,则物体可能做( )A .匀速直线运动或静止B .匀变速直线运动C .非匀变速曲线运动D .匀变速曲线运动答案 BD解析 物体处于平衡状态,则原来几个力的合力一定为零,现受到另一恒力作用,物体一定做变速运动,A 错误.若物体原来做匀速直线运动,且速度方向与恒力方向共线,则物体做匀变速直线运动,B 正确.若速度方向与恒力方向不在同一直线上,则物体做曲线运动.因施加的力是恒力,物体的加速度也是恒定的,因此物体做匀变速曲线运动,C 错误,D 正确.7.[运动的合成](多选)质量为0.2 kg 的物体在水平面上运动,它的两个正交分速度图线分别如图4甲、乙所示,由图可知( )图4A .最初4 s 内物体的位移为8 2 mB .从开始至6 s 末物体都做曲线运动C .最初4 s 内物体做曲线运动,接下来的2 s 内物体做直线运动D .最初4 s 内物体做直线运动,接下来的2 s 内物体做曲线运动答案 AC解析 由运动的独立性并结合v -t 图象可得,在最初4 s 内y 轴方向的位移y =8 m ,x 轴方向的位移x =8 m ,由运动的合成得物体的位移s =x 2+y 2=8 2 m ,A 正确.在0~4 s 内,物体的加速度a =a y =1 m /s 2,初速度v 0=v x 0=2 m/s ,即物体的加速度与速度不共线,物体做曲线运动.4 s 末物体的速度与x 轴正方向夹角的正切tan α=v y v x =42=2,在4~6 s 内,加速度与x 轴正方向夹角的正切tan β=a y a x =-2-1=2,初速度与加速度共线,物体做直线运动,C 正确,B 、D 错误.“化曲为直”思想在运动合成与分解中的应用1.分析运动的合成与分解问题时,要注意运动的分解方向,一般情况下按运动效果进行分解,切记不可按分解力的思路来分解运动.2.要注意分析物体在两个方向上的受力及运动规律,分别在两个方向上列式求解.3.两个分方向上的运动具有等时性,这常是处理运动分解问题的关键点.考点三 小船渡河模型小船渡河问题分析(1)船的实际运动是水流的运动和船相对静水的运动的合运动.(2)三种速度:v 1(船在静水中的速度)、v 2(水流速度)、v (船的实际速度).(3)三种情景①过河时间最短:船头正对河岸时,渡河时间最短,t 短=d v 1(d 为河宽). ②过河路径最短(v 2<v 1时):合速度垂直于河岸时,航程最短,s 短=d .船头指向上游与河岸夹角为α,cos α=v 2v 1. ③过河路径最短(v 2>v 1时):合速度不可能垂直于河岸,无法垂直渡河.确定方法如下:如图5所示,以v 2矢量末端为圆心,以v 1矢量的大小为半径画弧,从v 2矢量的始端向圆弧作切线,则合速度沿此切线方向航程最短.由图可知:cos α=v 1v 2,最短航程:s 短=d cos α=v 2v 1d .图5[思维深化]分析小船渡河问题时主要是利用了合运动与分运动的哪些关系?答案 等效性、等时性和分运动独立性.8.[小船渡河的轨迹分析](多选)小船横渡一条两岸平行的河流,船本身提供的速度(即静水速度)大小不变、船身方向垂直于河岸,水流速度与河岸平行,已知小船的运动轨迹如图6所示,则( )图6A .越接近河岸水流速度越小B .越接近河岸水流速度越大C .无论水流速度是否变化,这种渡河方式耗时最短D .该船渡河的时间会受水流速度变化的影响答案 AC解析 从轨迹曲线的弯曲形状上可以知道,小船先具有向下游的加速度,小船后具有向上游的加速度,故水流是先加速后减速,即越接近河岸水流速度越小,故A 正确,B 错误;由于船身方向垂直于河岸,无论水流速度是否变化,这种渡河方式耗时最短,故C 正确,D 错误.9.[小船渡河情景分析]船在静水中的速度为3.0 m /s ,它要渡过宽度为30 m 的河,河水的流速为2.0 m/s ,则下列说法中正确的是( )A .船不能渡过河B .船渡河的速度一定为5.0 m/sC .船不能垂直到达对岸D .船到达对岸所需的最短时间为10 s答案 D求解小船渡河问题的方法求解小船渡河问题有两类:一是求最短渡河时间,二是求最短渡河位移,无论哪类都必须明确以下四点:(1)解决这类问题的关键是:正确区分分运动和合运动,船的航行方向也就是船头所指方向的运动,是分运动,船的运动也就是船的实际运动,是合运动,一般情况下与船头指向不共线.(2)运动分解的基本方法,按实际效果分解,一般用平行四边形定则沿水流方向和船头指向分解.(3)渡河时间只与垂直河岸的船的分速度有关,与水流速度无关.(4)求最短渡河位移时,根据船速v 船与水流速度v 水的大小情况用三角形定则求极限的方法处理.考点四 绳(杆)端速度分解模型1.模型特点沿绳(或杆)方向的速度分量大小相等.2.思路与方法合速度→绳拉物体的实际运动速度v分速度→⎩⎪⎨⎪⎧其一:沿绳(或杆)的速度v 1其二:与绳(或杆)垂直的分速度v 2 方法:v 1与v 2的合成遵循平行四边形定则.3.解题的原则 把物体的实际速度分解为垂直于绳(杆)和平行于绳(杆)两个分量,根据沿绳(杆)方向的分速度大小相等求解.常见的模型如图7所示.图711.[绳牵连物体运动问题]如图8所示,一铁球用细线悬挂于天花板上,静止垂在桌子的边缘,悬线穿过一光盘的中间孔,手推光盘在桌面上平移,光盘带动悬线紧贴着桌子的边缘以水平速度v匀速运动,当光盘由A位置运动到图中虚线所示的B位置时,悬线与竖直方向的夹角为θ,此时铁球()图8A.竖直方向速度大小为v cos θB.竖直方向速度大小为v sin θC.竖直方向速度大小为v tan θD.相对于地面速度大小为v答案 B解析光盘的速度是水平向右的,将该速度沿绳和垂直于绳的方向分解,如图所示,沿绳方向的分量v′=v sin θ,这就是桌面以上绳子变长的速度,也等于铁球上升的速度,B正确;由题意可知铁球在水平方向上速度与光盘相同,竖直方向速度为v sin θ,可得铁球相对于地面速度大小为v1+sin2θ,D错误.12.[杆牵连物体运动问题]两根光滑的杆互相垂直地固定在一起,上面分别穿有一个小球,小球a 、b 间用一细直棒相连,如图9所示.当细直棒与竖直杆夹角为θ时,求两小球实际速度大小之比.图9答案 tan θ解析 根据速度的分解特点,可作出两小球的速度关系如图所示.由图中几何关系可得,a 、b 沿杆方向的分速度分别为v a cos θ和v b sin θ,根据“关联速度”的特点可知,两小球沿杆的分速度大小相等,即有v a cosθ=v b sin θ,解得:v a v b=tan θ.绳(杆)牵连物体的分析技巧1.解题关键:找出合速度与分速度的关系是求解关联问题的关键.2.基本思路:(1)先确定合速度的方向(物体实际运动方向).(2)分析合运动所产生的实际效果:一方面使绳或杆伸缩;另一方面使绳或杆转动.(3)确定两个分速度的方向:沿绳或杆方向的分速度和垂直绳或杆方向的分速度,而沿绳或杆方向的分速度大小相同.1.篮球是深受广大人民群众喜爱的体育运动,某电视台为宣传全民健身运动,举办了一期趣味投篮比赛,运动员站在一个旋转较快的大平台边缘上,向大平台圆心处的球筐内投篮球.如果运动员相对平台静止,则下面各俯视图中哪幅图中的篮球可能被投入球筐(图中箭头指向表示投篮方向)( )答案 C解析 当沿圆周切线方向的速度和出手速度的合速度沿篮筐方向,球就会被投入篮筐,故C正确,A 、B 、D 错误.2.(多选)如图10所示,A 、B 两球分别套在两光滑的水平直杆上,两球通过一轻绳绕过一定滑轮相连,现在将A 球以速度v 向左匀速移动,某时刻连接两球的轻绳与水平方向的夹角分别为α、β,下列说法正确的是( )图10A .此时B 球的速度为cos αcos βv B .此时B 球的速度为sin αsin βv C .在β增大到90°的过程中,B 球做匀速运动D .在β增大到90°的过程中,B 球做加速运动答案 AD解析 由于绳连接体沿绳方向的速度大小一定,因此v cos α=v B cos β,解得v B =cos αcos βv ,A 项正确,B 项错误;在β增大到90°的过程中,α在减小,因此B 球的速度在增大,B 球在做加速运动,C 项错误,D 项正确.3.(多选)如图11所示,有一个沿水平方向做匀速直线运动的半径为R 的半圆柱体,半圆柱面上搁着一个只能沿竖直方向运动的竖直杆,在竖直杆未达到半圆柱体的最高点之前( )图11A .半圆柱体向右匀速运动时,竖直杆向上做匀减速直线运动B .半圆柱体向右匀速运动时,竖直杆向上做减速直线运动C .半圆柱体以速度v 向右匀速运动,杆同半圆柱体接触点和柱心的连线与竖直方向的夹角为θ时,竖直杆向上的运动速度为v tan θD .半圆柱体以速度v 向右匀速运动,杆同半圆柱体接触点和柱心的连线与竖直方向的夹角为θ时,竖直杆向上的运动速度为v sin θ答案 BC解析 O 点向右运动,O 点的运动使杆OA 绕A 点(定点)逆时针转动的同时,沿杆OA 方向向上推动A 点;竖直杆的实际速度(A 点的速度)方向竖直向上,使A 点绕O 点(重新定义定点)逆时针转动的同时,沿OA 方向(弹力方向)与OA 具有相同速度.速度分解如图乙所示,对于O 点,v 1=v sin θ,对于A 点,v A =v 1cos θ,解得v A =v tan θ.O 点(半圆柱体)向右匀速运动时,杆向上运动,θ角减小,tan θ减小,v A 减小,但杆不做匀减速直线运动,A 错误,B 正确;由v A =v tan θ可知C 正确,D 错误.4.如图12所示,一艘轮船正在以4 m /s 的速度沿垂直于河岸方向匀速渡河,河中各处水流速度都相同,其大小为v 1=3 m/s ,行驶中,轮船发动机的牵引力与船头朝向的方向相同.某时刻发动机突然熄火,轮船牵引力随之消失,轮船相对于水的速度逐渐减小,但船头方向始终未发生变化.求:图12(1)发动机未熄火时,轮船相对于静水行驶的速度大小;(2)发动机熄火后,轮船相对于河岸速度的最小值.答案 (1)5 m /s (2)2.4 m/s解析 (1)发动机未熄火时,轮船运动速度v 与水流速度v 1方向垂直,如图所示,故此时船相对于静水的速度v 2的大小:v 2=v 2+v 21=42+32 m /s =5 m/s ,设v 与v 2的夹角为θ,则cos θ=v v 2=0.8.(2)熄火前,船的牵引力沿v 2的方向,水的阻力与v 2的方向相反,熄火后,牵引力消失,在阻力作用下,v 2逐渐减小,但其方向不变,当v 2与v 1的矢量和与v 2垂直时,轮船的合速度最小,则v min =v 1cos θ=3×0.8 m /s =2.4 m/s.练出高分基础巩固1.如图1所示,水平桌面上一小铁球沿直线运动.若在铁球运动的正前方A 处或旁边B 处放一块磁铁,下列关于小球运动的说法正确的是( )图1A.磁铁放在A处时,小铁球做匀速直线运动B.磁铁放在A处时,小铁球做匀加速直线运动C.磁铁放在B处时,小铁球做匀速圆周运动D.磁铁放在B处时,小铁球做变加速曲线运动答案 D解析磁铁放在A处时,小铁球做变加速直线运动,选项A、B错误;磁铁放在B处时,小铁球做变加速曲线运动,选项C错误,选项D正确.2.塔式起重机模型如图2所示,小车P沿吊臂向末端M水平匀速运动,同时将物体Q从地面竖直向上匀加速吊起,下列选项中能大致反映Q运动轨迹的是()图2答案 B解析水平方向做匀速直线运动,水平方向的合力为零,竖直方向做匀加速运动,竖直方向的合力不为零,做曲线运动的物体受到的合力指向曲线的内侧,可得选项B正确.3.如图3所示,某登陆舰船头垂直海岸从A点出发,分别沿路径AB、AC在演练岛屿的BC 两点登陆.已知登陆舰在静水中速度恒定且大于水速,则下列说法正确的是()图3A.沿AC航行所用时间较长B.沿AC航行时水速较大C.实际航速两次大小相等D.无论船头方向如何,登陆舰都无法在A点正对岸登陆答案 A解析根据沿着水流方向的位移,因沿路径AC航行的方向位移长,则所用时间较长,故A 正确;不论沿哪种路径航行,水速不变,故B错误;根据速度的合成可知,实际航速两次大小不相等,故C错误;当船头偏向上游时,可以在A点正对岸登陆,故D错误.4.一小船渡河,已知河水的流速与距河岸的距离的变化关系如图4甲所示,船在静水中的速度与时间的关系如图乙所示,则()图4A.船渡河的最短时间75 sB.要使船以最短时间渡河,船在河水中航行的轨迹是一条直线C.要使船以最短路程渡河,船在行驶过程中,船头必须始终与河岸垂直D.要使船以最短时间渡河,船在河水中的速度是5 m/s答案 A解析当船的速度与河岸垂直时,渡河时间最短,t=dv船=3004s=75 s,故A正确;船在沿河岸方向上做变速运动,在垂直于河岸方向上做匀速直线运动,两运动的合运动是曲线运动,故B错误;要使船以最短时间渡河,船在行驶过程中,船头必须始终与河岸垂直,故C错误;要使船以最短时间渡河,船在航行中与河岸垂直,根据速度的合成可知,船在河水中的最大速度是5 m/s,故D错误.5.如图5所示,在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下,当小车匀速向左运动时,物体M的受力和运动情况是()图5A.绳的拉力等于M的重力B.绳的拉力大于M的重力C.物体M向上做匀速运动D.物体M向上做匀加速运动答案 B解析当小车匀速向左运动时,沿绳子方向的速度v cos θ增大,物体M向上做变加速运动,绳的拉力大于M的重力,选项B正确.6.(多选)质量为m的物体,在F1、F2、F3三个共点力的作用下做匀速直线运动,保持F1、F2不变,仅将F3的方向改变90°(大小不变)后,物体可能做()A .加速度大小为F 3m 的匀变速直线运动B .加速度大小为2F 3m的匀变速直线运动 C .加速度大小为2F 3m的匀变速曲线运动 D .匀速直线运动 答案 BC解析 物体在F 1、F 2、F 3三个共点力作用下做匀速直线运动,必有F 3与F 1、F 2的合力等大反向,当F 3大小不变、方向改变90°时,F 1、F 2的合力大小仍为F 3,方向与改变方向后的F 3夹角为90°,故F 合=2F 3,加速度a =F 合m =2F 3m .若初速度方向与F 合方向共线,则物体做匀变速直线运动;若初速度方向与F 合方向不共线,则物体做匀变速曲线运动,综上所述本题选B 、C.7.(多选)如图6所示,在灭火抢险的过程中,消防队员有时要借助消防车上的梯子爬到高处进行救人或灭火作业.为了节省救援时间,在消防车向前前进的过程中,人同时相对梯子(与消防车的角度固定不变)匀速向上运动.在地面上看消防队员的运动,下列说法中正确的是( )图6A .当消防车匀速前进时,消防队员一定做匀加速直线运动B .当消防车匀速前进时,消防队员一定做匀速直线运动C .当消防车匀加速前进时,消防队员一定做匀变速曲线运动D .当消防车匀加速前进时,消防队员一定做匀变速直线运动 答案 BC解析 消防队员相对梯子匀速向上运动,当消防车匀速前进时,由两个匀速直线运动的合运动一定是匀速直线运动可知,消防队员一定做匀速直线运动,选项A 错误,B 正确;当消防车匀加速前进时,由不在同一直线上的匀速直线运动和匀变速直线运动的合运动一定是匀变速曲线运动可知,消防队员一定做匀变速曲线运动,选项C 正确,D 错误.8.(多选)如图7甲、乙所示,民族运动会上有一个骑射项目,运动员骑在奔驰的马背上沿跑道AB 运动,且向他左侧的固定目标拉弓放箭.假设运动员骑马奔驰的速度为v 1,运动员静止时射出的箭的速度为v 2,跑道离固定目标的最近距离OC =d .若不计空气阻力的影响,要想命中目标且射出的箭在空中飞行时间最短,则( )图7A .运动员放箭处离目标的距离为v 1v 2dB .运动员放箭处离目标的距离为v 21+v 22v 2dC .箭射到固定目标的最短时间为dv 2D .箭射到固定目标的最短时间为d v 22-v21 答案 BC解析 联系“小船渡河模型”可知,射出的箭同时参与了v 1、v 2两个运动,要想命中目标且射出的箭在空中飞行时间最短,箭射出的方向应与马运动的方向垂直,故箭射到固定目标的最短时间为t =dv 2,箭的速度v =v 21+v 22,所以运动员放箭处离固定目标的距离为x =v t =v 21+v 22v 2d ,B 、C 正确.综合应用9.汽车静止时,车内的人从矩形车窗ABCD 看到窗外雨滴的运动方向如图8图线①所示.在汽车从静止开始匀加速启动阶段的t 1、t 2两个时刻,看到雨滴的运动方向分别如图线②③所示.E 是AB 的中点.则( )图8A .t 2=2t 1B .t 2=2t 1C .t 2=5t 1D .t 2=3t 1答案 A解析 汽车静止时,车内的人从矩形车窗ABCD 看到窗外雨滴的运动方向如图线①所示,说明雨滴相对于地面做的是竖直向下的直线运动,设雨滴的速度为v 0,汽车匀加速运动后,在t 1时刻,看到的雨滴的运动方向如图线②,设这时汽车的速度为v 1,这时雨滴水平方向相对于汽车的速度大小为v 1,方向向左,在t 2时刻,设汽车的速度为v 2,则雨滴的运动方向如图线③,雨滴水平方向相对于汽车速度大小为v 2,方向水平向左,根据几何关系,v 1OA =v 0AB ,v 2OA =v 012AB ,得v 2=2v 1,汽车做匀加速运动,则由v =at 可知,t 2=2t 1,A 项正确.10.(多选)如图9所示,人在岸上拉船,已知船的质量为m ,水的阻力恒为F f ,当轻绳与水平面的夹角为θ时,船的速度为v ,此时人的拉力大小为F ,则此时( )图9A .人拉绳行走的速度为v cos θB .人拉绳行走的速度为vcos θC .船的加速度为F cos θ-F fmD .船的加速度为F -F fm答案 AC解析 船的速度产生了两个效果:一是滑轮与船间的绳缩短,二是绳绕滑轮顺时针转动,因此将船的速度进行分解如图所示,人拉绳行走的速度v 人=v cos θ,A 对,B 错;绳对船的拉力等于人拉绳的力,即绳的拉力大小为F ,与水平方向成θ角,因此F cos θ-F f =ma ,得a =F cos θ-F fm,C 对,D 错.11.如图10甲所示,质量m =2.0 kg 的物体在水平外力的作用下在水平面上运动,已知物体沿x 方向和y 方向的x -t 图象和v y -t 图象如图乙、丙所示,t =0时刻,物体位于原点O .g 取10 m/s 2.根据以上条件,求:图10(1)t =10 s 时刻物体的位置坐标; (2)t =10 s 时刻物体的速度大小.答案 (1)(30 m,20 m) (2)5.0 m/s 解析 (1)由图可知坐标与时间的关系为:在x 轴方向上:x =3.0t m ,在y 轴方向上:y =0.2t 2 m 代入时间t =10 s ,可得:x =3.0×10 m =30 m ,y =0.2×102 m =20 m 即t =10 s 时刻物体的位置坐标为(30 m,20 m). (2)在x 轴方向上:v 0=3.0 m/s当t =10 s 时,v y =at =0.4×10 m /s =4.0 m/sv =v 20+v 2y = 3.02+4.02m /s =5.0 m/s12.如图11所示,在竖直平面内的xOy 坐标系中,Oy 竖直向上,Ox 水平向右.设平面内存在沿x 轴正方向的恒定风力.一小球从坐标原点沿Oy 方向竖直向上抛出,初速度为v 0=4 m /s ,不计空气阻力,到达最高点的位置如图中M 点所示(坐标格为正方形,g =10 m/s 2)求:图11(1)小球在M 点的速度v 1;(2)在图中定性画出小球的运动轨迹并标出小球落回x 轴时的位置N ; (3)小球到达N 点的速度v 2的大小. 答案 (1)6 m/s (2)见解析图 (3)410 m/s 解析 (1)设正方形的边长为x 0.竖直方向做竖直上抛运动,有v 0=gt 1,2x 0=v 02t 1水平方向做匀加速直线运动,有3x 0=v 12t 1.解得v 1=6 m/s.(2)由竖直方向的对称性可知,小球再经过t 1到x 轴,水平方向做初速度为零的匀加速直线运动,所以回到x 轴时落到x =12处,位置N 的坐标为(12,0).(3)到N 点时竖直分速度大小为v 0=4 m/s 水平分速度v x =a 水平t N =2v 1=12 m/s ,故v 2=v 20+v 2x =410 m/s.。
高中个性化培训讲义曲线与方程

第六讲曲线与方程教学目标:了解方程的曲线与曲线的方程的对应关系一、知识回顾课前热身知识点1.曲线与方程一般地,在直角坐标系中,如果某曲线C上的点与一个二元方程f(x,y)=0的实数解建立了如下的关系:(1)曲线上点的坐标都是这个方程的解;(2)以这个方程的解为坐标的点都是曲线上的点.那么这个方程叫做曲线的方程,这条曲线叫做方程的曲线.曲线可以看作是符合某条件的点的集合,也可看作是满足某种条件的动点的轨迹,因此,此类问题也叫轨迹问题.知识点2.求曲线方程的基本步骤知识点3.两曲线的交点(1)由曲线方程的定义可知,两条曲线交点的坐标应该是两个曲线方程的公共解,即两个曲线方程组成的方程组的实数解;反过来,方程组有几组解,两条曲线就有几个交点,方程组无解,两条曲线就没有交点.(2)两条曲线有交点的充要条件是它们的方程所组成的方程组有实数解.可见,求曲线的交点问题,就是求由它们的方程所组成的方程组的实数解问题.例题辨析推陈出新例1已知动点P(x,y)与两定点M(-1,0),N(1,0)连线的斜率之积等于常数λ(λ≠0).(1)求动点P的轨迹C的方程;(2)试根据λ的取值情况讨论轨迹C 的形状.[自主解答] (1)由题设知直线PM 与PN 的斜率存在且均不为零,所以k PM ·k PN =y x +1·yx -1=λ,整理得x 2-y 2λ=1(λ≠0,x ≠±1).即动点P 的轨迹C 的方程为x 2-y 2λ=1(λ≠0,x ≠±1).(2)①当λ>0时,轨迹C 为中心在原点、焦点在x 轴上的双曲线(除去顶点); ②当-1<λ<0时,轨迹C 为中心在原点、焦点在x 轴上的椭圆(除去长轴两个端点); ③当λ=-1时,轨迹C 为以原点为圆心、1为半径的圆(除去点(-1,0),(1,0)); ④当λ<-1时,轨迹C 为中心在原点、焦点在y 轴上的椭圆(除去短轴的两个端点).变式练习1.已知点A (-2,0),B (3,0),若动点P 满足PA ·PB=2,则动点P 的轨迹方程为________.解析:设P 的坐标为(x ,y )则PA=(-2-x ,-y ,) PB =(3-x ,-y ).由PA ·PB =2,得(-2-x )(3-x )+y 2=2,即x 2+y 2-x -8=0.答案:x 2+y 2-x -8=0例2已知定点A (0,-1),点B 在圆F :x 2+(y -1)2=16上运动,F 为圆心,线段AB 的垂直平分线交BF 于P .(1)求动点P 的轨迹E 的方程;(2)若曲线Q :x 2-2ax +y 2+a 2=1被轨迹E 包围着,求实数a 的最小值. [自主解答] (1)由题意得|P A |=|PB |. 则|P A |+|PF |=|PB |+|PF |=4>|AF |=2,所以动点P 的轨迹E 是以A 、F 为焦点的椭圆. 设该椭圆的方程为y 2a 2+x 2b2=1(a >b >0),则2a =4,2c =2,即a =2,c =1,故b 2=a 2-c 2=3. 所以动点P 的轨迹E 的方程为y 24+x 23=1.(2)x 2-2ax +y 2+a 2=1即(x -a )2+y 2=1, 则曲线Q 是圆心为(a,0),半径为1的圆.而轨迹E 为焦点在y 轴上的椭圆,其左、右顶点分别为(-3,0),(3,0). 若曲线Q 被轨迹E 包围着,则-3+1≤a ≤3-1,故a的最小值为-3+1.变式练习2.已知A(0,7),B(0,-7),C(12,2),以C为一个焦点作过A,B的椭圆,则椭圆的另一个焦点F的轨迹方程是什么?解:由题意知|AC|=13,|BC|=15,|AB|=14,又∵|AF|+|AC|=|BF|+|BC|,∴|AF|-|BF|=|BC|-|AC|=2,故点F的轨迹是以A,B为焦点,实轴长为2的双曲线的下支.又c=7,a=1,b2=48,故点F的轨迹方程为y2-x248=1(y≤-1).3.点P(-3,0)是圆C:x2+y2-6x-55=0内一定点,动圆M与已知圆相内切且过P点,求圆心M的轨迹方程.解:已知圆为(x-3)2+y2=64,其圆心C(3,0),半径为8,由于动圆M过P点,所以|MP|等于动圆的半径r,即|MP|=r.又圆M与已知圆C相内切,所以圆心距等于半径之差即|MC|=8-r.从而有|MC|=8-|MP|,即|MC|+|MP|=8.根据椭圆的定义,动点M到两定点C,P的距离之和为定值8>6=|CP|,所以动点M的轨迹是椭圆,并且2a=8,a=4;2c=6,c=3;b2=16-9=7,因此M点的轨迹方程为x216+y27=1.例3(2012·辽宁高考)如图所示,椭圆C0:x2a2+y2b2=1(a>b>0,a,b为常数),动圆C1:x2+y2=t21,b<t1<a.点A1,A2分别为C0的左,右顶点.C1与C0相交于A,B,C,D四点.(1)求直线AA1与直线A2B交点M的轨迹方程;(2)设动圆C2:x2+y2=t22与C0相交于A′,B′,C′,D′四点,其中b<t2<a,t1≠t2.若矩形ABCD 与矩形A′B′C′D′的面积相等.证明:t21+t22为定值.[自主解答](1)设A(x1,y1),B(x1,-y1),又知A1(-a,0),A2(a,0),则直线A1A的方程为y=y1x1+a(x+a),①直线A2B的方程为y=-y1x1-a(x-a),②由①②得y 2=-y 21x 21-a2(x 2-a 2).③ 由点A (x 1,y 1)在椭圆C 0上,故x 21a 2+y 21b2=1.从而y 21=b2⎝⎛⎭⎫1-x 21a 2,代入③得x 2a 2-y 2b2=1(x <-a ,y <0). (2)证明:设A ′(x 2,y 2),由矩形ABCD 与矩形A ′B ′C ′D ′的面积相等,得4|x 1||y 1|=4|x 2||y 2|,故x 21y 21=x 22y 22.因为点A ,A ′均在椭圆上,所以 b 2x 21⎝⎛⎭⎫1-x 21a 2=b 2x 22⎝⎛⎭⎫1-x 22a 2. 由t 1≠t 2,知x 1≠x 2,所以x 21+x 22=a 2. 从而y 21+y 22=b 2,因此t 21+t 22=a 2+b 2为定值.变式练习4.已知圆C 的方程为x 2+y 2=4.(1)直线l 过点P (1,2),且与圆C 交于A ,B 两点,若|AB |=23,求直线l 的方程;(2)过圆C 上一动点M (不在x 轴上)作平行于x 轴的直线m ,设m 与y 轴的交点为N ,若向量OQ =OM +ON,求动点Q 的轨迹方程,并说明此轨迹是什么曲线.解:(1)当直线l 垂直于x 轴时,直线方程为x =1,l 与圆的两个交点坐标为(1,3)和(1,-3),两交点距离为23,满足题意.若直线l 不垂直于x 轴,设其方程为y -2=k (x -1), 即kx -y -k +2=0.设圆心到此直线的距离为d ,则23=24-d 2, 得d =1.所以|-k +2|k 2+1=1,解得k =34,故所求直线方程为3x -4y +5=0.综上所述,所求直线方程为3x -4y +5=0或x =1.(2)设点M 的坐标为(x 0,y 0)(y 0≠0),Q 点坐标为(x ,y ),则N 点坐标是(0,y 0).因为OQ =OM+ON ,所以(x ,y )=(x 0,2y 0)即x 0=x ,y 0=y2.又因为M 是圆C 上一点,所以x 20+y 20=4,即x 2+y 24=4(y ≠0).所以Q 点的轨迹方程是x 24+y 216=1(y ≠0),这说明轨迹是中心在原点,焦点在y 轴上,长轴为8、短轴为4且除去短轴端点的椭圆.三、归纳总结 方法在握归纳1个主题——坐标法求轨迹方程通过坐标法,由已知条件求轨迹方程,通过对方程的研究,明确曲线的位置、形状以及性质是解析几何需要完成的两大任务,是解析几何的核心问题,也是高考的热点之一.3种方法——求轨迹方程的三种常用方法 明确求轨迹方程的适用条件是求轨迹方程的关键.(1)直接法:如果动点满足的几何条件本身是一些几何量(如距离与角等)的等量关系,或这些几何条件简单明了且易于表达,就可运用直接法求轨迹方程.在运用直接法求轨迹方程时要注意:化简方程的过程中有时破坏了方程的同解性,此时要补上遗漏点或删除多余的点,这是不可忽视的.(2)定义法:求轨迹方程时,应尽量利用几何条件探求轨迹的类型,应用定义法,这样可以减少运算量,提高解题速度.(3)代入法(相关点法):当所求动点M 是随着另一动点P (称之为相关点)而运动,且相关点P 满足一曲线方程时,就可用代入法求轨迹方程.此时应注意:代入法求轨迹方程是将x ′,y ′表示成x ,y 的式子,同时要注意x ′,y ′的限制条件.四、拓展延伸 能力升华(2011·湖北高考)平面内与两定点A 1(-a,0)、A 2(a,0)(a >0)连线的斜率之积等于非零常数m 的点的轨迹,加上A 1、A 2两点所成的曲线C 可以是圆、椭圆或双曲线.(1)求曲线C 的方程,并讨论C 的形状与m 值的关系;(2)当m =-1时,对应的曲线为C 1;对给定的m ∈(-1,0)∪(0,+∞),对应的曲线为C 2.设F 1,F 2是C 2的两个焦点,试问:在C 1上,是否存在点N ,使得△F 1NF 2的面积S =|m |a 2.若存在,求tan ∠F 1NF 2的值;若不存在,请说明理由.[解] (1)设动点为M ,其坐标为(x ,y ),当x ≠±a 时,由条件可得kMA 1·kMA 2=y x +a ·y x -a =y 2x 2-a 2=m ,即mx 2-y 2=ma 2(x ≠±a ). 又A 1(-a,0),A 2(a,0)的坐标满足mx 2-y 2=ma 2, 故依题意,曲线C 的方程为mx 2-y 2=ma 2.当m <-1时,曲线C 的方程为x 2a 2+y 2-ma 2=1,C 是焦点在y 轴上的椭圆;当m =-1时,曲线C 的方程为x 2+y 2=a 2,C 是圆心在原点的圆;当-1 <m <0时,曲线C 的方程为x 2a 2+y 2-ma 2=1,C 是焦点在x 轴上的椭圆;当m >0时,曲线C 的方程为x 2a 2-y 2ma 2=1,C 是焦点在x 轴上的双曲线.(2)由(1)知,当m =-1时,C 1的方程为x 2+y 2=a 2;当m ∈(-1,0)∪(0,+∞)时,C 2的两个焦点分别为F 1(-a 1+m ,0),F 2(a 1+m ,0).对于给定的m ∈(-1,0)∪(0,+∞),C 1上存在点N (x 0,y 0)(y 0≠0)使得△F 1NF 2的面积S =|m |a 2的充要条件是⎩⎪⎨⎪⎧x 20+y 20=a 2,y 0≠0, ①12·2a 1+m |y 0|=|m |a 2. ② 由①得0<|y 0|≤a ,由②得|y 0|=|m |a1+m. 当0<|m |a1+m≤a ,即1-52≤m <0或0<m ≤1+52时,存在点N ,使S =|m |a 2; 当|m |a1+m>a ,即-1<m <1-52或m >1+52时,不存在满足条件的点N .当m ∈⎣⎢⎡⎭⎪⎫1-52,0∪⎝ ⎛⎦⎥⎤0,1+52时,由NF 1=(-a 1+m -x 0,-y 0),NF 2=(a 1+m -x 0,-y 0),可得NF 1·NF 2=x 20-(1+m )a 2+y 20=-ma 2, 设|NF 1|=r 1,|NF2|=r 2,∠F 1NF 2=θ,则由NF 1·NF 2=r 1r 2cos θ=-ma 2,可得r 1r 2=-ma 2cos θ,从而S =12r 1r 2sin θ=-ma 2sin θ2cos θ=-12ma 2tan θ,于是由S =|m |a 2,可得-12ma 2tan θ=|m |a 2,即tan θ=-2|m |m .综上可得, 当m ∈⎣⎢⎡⎭⎪⎫1-52,0时,在C 1上,存在点N ,使得S =|m |a 2,且tan ∠F 1NF 2=2;当m ∈⎝⎛⎦⎥⎤0,1+52时,在C 1上,存在点N ,使得S =|m |a 2,且tan ∠F 1NF 2=-2;当m ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫-1,1-52∪⎝ ⎛⎭⎪⎫1+52,+∞时,在C 1上,不存在满足条件的点N .变式练习设A 是单位圆x 2+y 2=1上的任意一点,l 是过点A 与x 轴垂直的直线,D 是直线l 与x 轴的交点,点M 在直线l 上,且满足|DM |=m |DA |(m >0,且m ≠1).当点A 在圆上运动时,记点M 的轨迹为曲线C .求曲线C 的方程,判断曲线C 为何种圆锥曲线,并求其焦点坐标.解:设M (x ,y ),A (x 0,y 0),则由|DM |=m |DA |(m >0,且m ≠1), 可得x =x 0,|y |=m |y 0|,所以x 0=x ,|y 0|=1m|y |.①因为点A 在单位圆上运动,所以x 20+y 20=1.②将①式代入②式即得所求曲线C 的方程为x 2+y 2m2=1(m >0,且m ≠1).因为m ∈(0,1)∪(1,+∞),所以当0<m <1时,曲线C 是焦点在x 轴上的椭圆, 两焦点坐标分别为(-1-m 2,0),(1-m 2,0);当m >1时,曲线C 是焦点在y 轴上的椭圆,两焦点坐标分别为(0,-m 2-1),(0,m 2-1).五、课后作业 巩固提高一、选择题(本大题共6小题,每小题5分,共30分) 1.方程(x -y )2+(xy -1)2=0的曲线是( ) A .一条直线和一条双曲线 B .两条双曲线 C .两个点D .以上答案都不对解析:选C (x -y )2+(xy -1)2=0⇔⎩⎪⎨⎪⎧x -y =0,xy -1=0.故⎩⎪⎨⎪⎧ x =1,y =1,或⎩⎪⎨⎪⎧x =-1,y =-1.2.已知点O (0,0),A (1,2),动点P 满足|OP +AP|=2,则P 点的轨迹方程是( )A .4x 2+4y 2-4x -8y +1=0B .4x 2+4y 2-4x -8y -1=0C .8x 2+8y 2+2x +4y -5=0D .8x 2+8y 2-2x +4y -5=0解析:选A 设P 点的坐标为(x ,y ),则OP =(x ,y ),AP =(x -1,y -2),OP +AP=(2x -1,2y-2).所以(2x -1)2+(2y -2)2=4,整理得4x 2+4y 2-4x -8y +1=0.3.下列各点在方程x 2-xy +2y +1=0表示的曲线上的是( ) A .(0,0)B .(1,1)C .(1,-1)D .(1,-2)解析:选D 验证法,点(0,0)显然不满足方程x 2-xy +2y +1=0,当x =1时,方程变为1-y +2y +1=0,解得y =-2,则(1,-2)点在曲线上.4.(2013·长春模拟)设圆(x +1)2+y 2=25的圆心为C ,A (1,0)是圆内一定点,Q 为圆周上任一点.线段AQ 的垂直平分线与CQ 的连线交于点M ,则M 的轨迹方程为( )A.4x 221-4y 225=1 B.4x 221+4y 225=1 C.4x 225-4y 221=1 D.4x 225+4y 221=1 解析:选D ∵M 为AQ 垂直平分线上一点,则|AM |=|MQ |,∴|MC |+|MA |=|MC |+|MQ |=|CQ |=5,故M 的轨迹为椭圆.∴a =52,c =1,则b 2=a 2-c 2=214,∴椭圆的标准方程为4x 225+4y 221=1.5.已知A ⎝⎛⎭⎫x -2,y 2,B ⎝⎛⎭⎫0,y 2,C (x ,y ),若AC ⊥BC ,则动点C 的轨迹方程为( )A .y 2=8xB .y 2=-8xC .y 2=8(x -2)D .y 2=-8(x -2)解析:选B AC =⎝⎛⎭⎫2,y 2,BC =⎝⎛⎭⎫x ,y 2,则AC ⊥BC 得2x +y 24=0,即y 2=-8x .6.(2013·洛阳模拟)设过点P (x ,y )的直线分别与x 轴的正半轴和y 轴的正半轴交于A ,B 两点,点Q与点P 关于y 轴对称,O 为坐标原点.若BP =2PA ,且OQ ·AB=1,则点P 的轨迹方程是( )A.32x 2+3y 2=1(x >0,y >0) B.32x 2-3y 2=1(x >0,y >0) C .3x 2-32y 2=1(x >0,y >0)D .3x 2+32y 2=1(x >0,y >0)解析:选A 设A (a,0),B (0,b ),a >0,b >0.由BP =2PA ,得(x ,y -b )=2(a -x ,-y ),即a =32x >0,b =3y >0.点Q (-x ,y ),故由OQ ·AB=1,得(-x ,y )·(-a ,b )=1,即ax +by =1.将a ,b 代入上式得所求的轨迹方程为32x 2+3y 2=1(x >0,y >0).二、填空题(本大题共3小题,每小题5分,共15分)7.(2013·佛山模拟)在△ABC 中,A 为动点,B ,C 为定点,B ⎝⎛⎭⎫-a 2,0,C ⎝⎛⎭⎫a2,0(a >0),且满足条件sinC -sin B =12sin A ,则动点A 的轨迹方程是________.解析:由正弦定理:|AB |2R -|AC |2R =12×|BC |2R ,即|AB |-|AC |=12|BC |,且为双曲线右支.答案:16x 2a 2-16y 23a2=1(x >0且y ≠0)8.直线x a +y2-a=1与x ,y 轴交点的中点的轨迹方程__________.解析:设直线x a +y 2-a =1与x ,y 轴交点为A (a,0),B (0,2-a ),A ,B 中点为M (x ,y ),则x =a2,y =1-a2,消去a ,得x +y =1,∵a ≠0,a ≠2,∴x ≠0,x ≠1. 答案:x +y =1(x ≠0,x ≠1)9.设过抛物线y 2=4x 的焦点F 的直线交抛物线于A ,B 两点,且AB 中点为M ,则点M 的轨迹方程是________.解析:F (1,0),设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),M (x ,y ),则x 1+x 2=2x ,y 1+y 2=2y ,y 21=4x 1,y 22=4x 2,后两式相减并将前两式代入得(y 1-y 2)y =2(x 1-x 2),当x 1≠x 2时,y 1-y 2x 1-x 2×y =2.又A 、B 、M 、F 四点共线,y 1-y 2x 1-x 2=yx -1,代入得y 2=2(x -1),当x 1=x 2时,M (1,0)也适合这个方程,即y 2=2(x -1)是所求的轨迹方程. 答案:y 2=2(x -1)三、解答题(本大题共3小题,每小题12分,共36分)10.过双曲线x 2-y 2=1上一点M 作直线x +y =2的垂线,垂足为N ,求线段MN 的中点P 的轨迹方程.解:设动点P 的坐标为(x ,y )点M 的坐标为(x 0,y 0), 则N (2x -x 0,2y -y 0).由N 在直线x +y =2上,得2x -x 0+2y -y 0=2.① 由PM 垂直于直线x +y =2,得y -y 0x -x 0=1,即x -y -x 0+y 0=0.②由①②得x 0=32x +12y -1,y 0=12x +32y -1,代入双曲线方程得⎝⎛⎭⎫32x +12y -12-⎝⎛⎭⎫12x +32y -12=1,整理得2x 2-2y 2-2x +2y -1=0.即点P 的轨迹方程2x 2-2y 2-2x +2y -1=0.11.已知动圆P 过点F ⎝⎛⎭⎫0,14且与直线y =-14相切. (1)求圆心P 的轨迹C 的方程;(2)过点F 作一条直线交轨迹C 于A ,B 两点,轨迹C 在A ,B 两点处的切线相交于N ,M 为线段AB 的中点,求证:MN ⊥x 轴.解:(1)由已知,点P 到点F ⎝⎛⎭⎫0,14的距离等于到直线y =-14的距离,根据抛物线的定义,可得动圆圆心P 的轨迹C 为抛物线,其方程为x 2=y .(2)证明:设A (x 1,x 21),B (x 2,x 22).∵y =x 2,∴y ′=2x .∴AN ,BN 的斜率分别为2x 1,2x 2. 故AN 的方程为y -x 21=2x 1(x -x 1), BN 的方程为y -x 22=2x 2(x -x 2),即⎩⎪⎨⎪⎧y =2x 1x -x 21,y =2x 2x -x 22. 两式相减,得x N =x 1+x 22,又x M =x 1+x 22,所以M ,N 的横坐标相等,于是MN ⊥x 轴.12.(2012·湖南高考)在直角坐标系xOy 中,曲线C 1上的点均在圆C 2:(x -5)2+y 2=9外,且对C 1上任意一点M ,M 到直线x =-2的距离等于该点与圆C 2上点的距离的最小值.(1)求曲线C 1的方程;(2)设P (x 0,y 0)(y 0≠±3)为圆C 2外一点,过P 作圆C 2的两条切线,分别与曲线C 1相交于点A ,B 和C ,D .证明:当P 在直线x =-4上运动时,四点A ,B ,C ,D 的纵坐标之积为定值.解:(1)法一:设M 的坐标为(x ,y ),由已知得|x +2|=(x -5)2+y 2-3.易知圆C 2上的点位于直线x =-2的右侧,于是x +2>0,所以(x -5)2+y 2=x +5. 化简得曲线C 1的方程为y 2=20x .法二:由题设知,曲线C 1上任意一点M 到圆心C 2(5,0)的距离等于它到直线x =-5的距离.因此,曲线C 1是以(5,0)为焦点,直线x =-5为准线的抛物线.故其方程为y 2=20x .(2)证明:当点P 在直线x =-4上运动时,P 的坐标为(-4,y 0),又y 0≠±3,则过P 且与圆C 2相切的直线的斜率k 存在且不为0,每条切线都与抛物线有两个交点,切线方程为y -y 0=k (x +4),即kx -y +y 0+4k =0.于是|5k +y 0+4k |k 2+1=3.整理得72k 2+18y 0k +y 20-9=0.①设过P 所作的两条切线P A ,PC 的斜率分别为k 1,k 2,则k 1,k 2是方程①的两个实根,故 k 1+k 2=-18y 072=-y 04.②衡阳个性化教育倡导者由⎩⎪⎨⎪⎧k 1x -y +y 0+4k 1=0,y 2=20x 得 k 1y 2-20y +20(y 0+4k 1)=0.③设四点A ,B ,C ,D 的纵坐标分别为y 1,y 2,y 3,y 4,则y 1,y 2是方程③的两个实根,所以y 1y 2=20(y 0+4k 1)k 1.④ 同理可得y 3y 4=20(y 0+4k 2)k 2.⑤ 于是由②,④,⑤三式得y 1y 2y 3y 4=400(y 0+4k 1)(y 0+4k 2)k 1k 2=400[y 20+4(k 1+k 2)y 0+16k 1k 2]k 1k 2=400(y 20-y 20+16k 1k 2)k 1k 2=6 400. 所以,当P 在直线x =-4上运动时,四点A ,B ,C ,D 的纵坐标之积为定值6 400.。
人教版新高二数学暑假第13讲《双曲线的定义和标准方程》学生版讲义

(2)与双曲线 的离心率相同,与 共焦点.
(3)求与双曲线 有公共焦点,且过点 的双曲线标准方程.
(4)已知焦点 , ,双曲线上的一点 到 , 的距离差的绝对值等于8;
(5)已知双曲线的中心在原点,焦点 , 在坐标轴上,实轴长和虚轴长相等,且过点
题型三根据双曲线求参数
A.11B. C. D.
[玩转跟踪]
1.(2019·吉林长春市实验中学高二月考(文))已知双曲线 上一点 到左焦点 的距离为 ,则点 到右焦点 的距离是__________________.
2.(2019·阜阳市第三中学高二月考(文))已知点 、 分别是双曲线 的左、右焦点, 是该双曲线上的一点,且 ,则 的周长是________.
的关系
c2=a2+b2
实虚轴
线段A1A2叫做双曲线的实轴,它的长|A1A2|=2a;
线段B1B2叫做双曲线的虚轴,它的长|B1B2|=2b;
a叫做双曲线的实半轴长,b叫做双曲线的虚半轴长
题型一双曲线定义
例1 (1)(2019·辽宁高二月考)已知 ,则动点 的轨迹是( )
A.一条射线B.双曲线右支C.双曲线D.双曲线左支
(2)(2020·东北育才学校高二月考(理))已知左、右焦点分别为 的双曲线 上一点 ,且 ,则 ( )
A.1或33B.1C.33D.1或11
例2 (1)若F1,F2分别是双曲线 的左、右焦点,点P在该双曲线上,且 是等腰三角形,则 的周长为( )
A. B.
C. D. 或
(2)(2018·河南高二月考(理)) 、 的双曲线 的两焦点, 在双曲线上, ,则 的面积是( )
2.(2019·河北承德第一中学高二月考)设焦点在x轴上的双曲线的虚轴长为2,焦距为 ,则该双曲线的渐近线方程( )
高数讲义第五节 曲面及其方程(一)

o
y
或 x2 y2 a2z2 , a tan
例6 将下列各平面曲线绕对应的轴旋转一周, 求生成的旋转曲面的方程.
(1)双曲线
x a y
2 2
0
z c
2 2
1
分别绕 x轴和z 轴;
绕x 轴旋转
x2 a2
y2 c2
z2
1
旋转双叶双曲面
绕z 轴旋转
x2 a2
y2
z2 c2
1
旋转单叶双曲面
一、1、z2 2 x 6 y 2z 11 0;
2、 x2 y2 z2 4 x 4 y 2z 0;3、(1,-2,2),4;
4、 x2 a2
z2 c2
1, z,
y2 b2
z2 c2
1, z,
x2 a2
y2 b2
1,
y,
y2 b2
z2 c2
1,
y;
5、不含与该坐标轴同名的变量;
x2 y2 R2 移动而形成的 该曲面称为圆柱面
x
zHale Waihona Puke M( x, y, z)L 准线
o
y
M( x, y,0)
母线
定义 平行于定直线并沿定曲线 C 移动的直线 L所形成的曲面称为柱面.
这条定曲线 C 叫柱面的准线 ,动直线 L 叫 柱面的母线.
观察柱面的形
成过程:
播放
柱面举例
z
z
y2 2x
o
y
以下给出几例常见的曲面.
例 1 建立球心在点 M0 ( x0 , y0 , z0 )、半径为 R 的球面方程.
解 设M ( x, y, z)是球面上任一点, 根据题意有 | MM0 | R
【精品】高中数学 选修1-1 曲线与方程 知识点讲解 讲义+巩固练习(含答案)基础

曲线与方程【学习目标】1.了解曲线与方程的对应关系;2.进一步体会数形结合的基本思想;3.掌握求曲线方程的基本方法(直接法),了解求曲线方程的其他方法(待定系数法、定义法、转化法、参数法等)【学习策略】借助于实例去体会曲线的方程和方程的曲线的意义;理解求曲线方程的实质,求曲线方程的关键在于把曲线上任一点所满足的几何条件(或其坐标满足的条件)转化为任一点坐标满足的等量关系,要注意方程中量x (或y )的取值范围.【要点梳理】要点一、曲线与方程概念的理解一般地,在直角坐标系中,如果某曲线C (看作点的集合或适合某种条件的点的轨迹)上的点与一个二元方程,0f x y =()的实数解建立了如下的关系:(1)曲线C 上所有点的坐标都是方程,0f x y =()的解; (2)以方程,0f x y =()的解为坐标的点都在曲线C 上. 那么,方程,0f x y =()叫做曲线C 的方程;曲线C 叫做方程,0f x y =()的曲线. 要点诠释:(1)如果曲线C 的方程为,0f x y =(),那么点00(,)P x y 在曲线C 上的充要条件为00,0f x y =();(2)曲线C 可看成是平面上满足一定条件的点的集合,而,0f x y =()正是这一定条件的解析表示.因此我们可以用集合的符号表示曲线C :{(,)|,0}C x y f x y ==(). (3)曲线C 也称为满足条件,0f x y =()的点的轨迹.定义中的条件(1)叫轨迹纯粹性,即不满足方程,0f x y =()的解的点不在曲线C 上;条件(2)叫做轨迹的完备性,即符合条件的所有点都在曲线上.“纯粹性”和“完备性”是针对曲线C 是否为满足方程,0f x y =()的点的轨迹而言.(4)区别轨迹和轨迹方程两个不同的概念,轨迹是“形”,轨迹方程是“数”.要点二、坐标法与解析几何解析几何是在坐标系的基础上,用代数的方法研究几何问题的一门数学学科.解析几何的两个基本问题:1.根据已知条件,求出表示平面曲线的方程;2.通过方程,研究平面曲线的性质.根据曲线与方程的关系可知,曲线与方程是同一关系下的两种不同的表现形式.曲线的性质完全反映在它的方程上,而方程的的性质也完全反映在它的曲线上,这正好说明了几何问题与代数问题可以互相转化,这就是解析几何的基本思想方法,也就是数形结合,形与数达到了完美的统一.我们把这种借助坐标系研究几何图形的方法叫做坐标法,又称解析法.定义:在直角坐标系中,用坐标表示点,把曲线看成满足某种条件的点的集合或轨迹,用曲线上点的坐标(x,y)所满足的方程(,)0f x y=表示曲线,通过研究方程的性质间接地来研究曲线的性质.这就是坐标法.要点三、用直接法求曲线方程的步骤坐标法求曲线方程的一般步骤:①建立适当的直角坐标系,并设动点P(x,y).②写出动点P满足的几何条件.③把几何条件坐标化,得方程F(x, y)=0.④化方程F(x, y)=0为最简形式,特殊情况,予以补充说明,删去增加的或者补上丢失的解。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
变式训练:写出下列半圆
5
-5 0
5 x -5 0
5 x -5
x
5x
-5 -5
条件甲:“曲线C上的点的坐标都是方程f(x,y)=0 的解”,
条 件 乙 : “ 曲 线 C 是 方 程 f (x , y)=0 的 曲 线 ” , 则 甲 是B乙 的
(
)
(A)充分非必要条件
(B)必要条件
l
表示为 (x1)2(y1)2 (x3)2(y7)2
上式两边平方,得 并x整 2y理70
(1)由求方程的过程垂 可直 知平 ,分线上每一点的 坐标都是方程的解。
(2)设点 M1的坐(标 x1,y1)是方程的解, x12y170,x1 72y1
点 M1到 A,B的距离分别是 M1A (x11)2(y11)2 (82y1)2(y11)2 5(y126y11)3 M 1B(x13)2(y17)2(42y1)2(y17)2 5(y1 26y11)3 所以 M1AM1B,即点 M在线A段 B的垂直平分线 由(1),(2)可知,方程是线直段平的分垂线的方程。
将条件直接写成关于“x,y”的关系式
例1.长为2a(a是正常数)的线段AB的两端点A,B分别 在互相垂直的两条直线上滑动,求线段AB中点 M的轨迹.
例2.求平面内到两个定点A、B的距离之比等于2的 动点M的轨迹方程
变题:求平面内到两个定点A、B的距离之比等于 0且1
的动点M的轨迹.
课本P57 1、2
(2)“以这个方程的解为坐标的点都在曲线上”阐 明符合条件的所有点都在曲线上而毫无遗漏
由曲线的方程的定义可知,如果曲线C的方程是 f(x,y)=0,那么点P0(x0 ,y0)在曲线C 上的 充要条件是 f(x0,y0)=0 .
问题研讨
例1判断下列结论的正误并说明理由 对(1)过点A(3,0)且垂直于x轴的直线为x=3 错(2)到x轴距离为2的点的轨迹方程为y=2 错(3)到两坐标轴距离乘积等于1的点的轨迹方程为xy=1
求曲线方程的步骤:
(1)建立适当的坐标系,用有序实数对(x,y)表示曲 线上任意一点M的坐标; (2)写出适合条件p的点M的集合P={M︱p(M)}; (3)用坐标表示条件p(M),列出方程f(x,y)=0; (4)化方程f(x,y)=0为最简形式; (5)说明以化简后的方程的解为坐标的点都在曲线 上。
(D)曲线C是方程f(x,y)=0的曲线的一部分或是全部
例2 设A,B两点的坐标分别是(-1,-1),(3,7), 求线段AB的垂直平分线的方程。 y
解:如图M ,(x设 ,y)是线A段B的垂直平M分(x,y线 ) B
上的任意一点,点也 M属就于是集合
P MMAMB
o
x
由两点间的距点 离 M适 公合 式的 ,条件A可
这样,我们就说 x-y=0是这条直线的方程, 这条直线叫做方程 x-y=0的直线。
xy0
x
试一试
说明圆心为P(a,b),半径等于r的圆的方程是 (x-a)2+(y-b)2=r2
(1)设M(x0,y0)是圆上任意一点,因为点M到圆心的距离等于r
所以 (x0a)2(y0b)2r 也就是(x0-a)2+(y0-b)2=r2 即(x0,y0)是方程(x-a)2+(y-b)2=r2的解 (2)设(x0,y0)是方程(x-a)2+(y-b)2=r2的解,则有 (x0-a)2+(y0-b)2=r2两边开方取算术根,得 (x0a)2(y0b)2r 即点M(x0,y0)到点P的距离等于r,所以点M是这个圆上的点. 由(1)(2)可知, (x-a)2+(y-b)2=r2是圆心为P(a,b), 半径等于r的圆的方程.
一般地,在直角坐标系中,如果某曲线C上的点 与一个二元方程 f(x,y)=0的实数解建立了如下的 关系:
(1)曲线上的点的坐标都是这个方程 的解;
(2)以这个方程的解为坐标的点都是曲线上的点, 那么这个方程叫做曲线的方程;这条曲线叫做方程 的曲线(图形)。 说明:(1)“曲线上的点的坐标都是这个方程 的解” ,阐 明曲线上没有坐标不满足方程的点,也就是说曲线上 所有的点都符合这个条件而毫无例外
(C)充要条件
(D)非充分也非
必若要命条题件“曲线C上的点的坐标满足方程f(x,y)=0 ”是正确的,
则下列命题中正确的是( D )
(A)方程f(x,y)=0 所表示的曲线是C
(B)坐标满足 f(x,y)=0 的点都在曲线C上
(C) 方 程 f(x , y)=0 的 曲 线 是 曲 线 C 的 一 部 分 或 是 曲 C
精品
曲线与方程1
两坐标轴所成的角位于第一、三象限的平分线
的方程是 xy0. 这就是说:
y
如果点M(x0 ,y0)是这条直线上的任意 一点,它到两坐标轴的距离一定相等, 即 x0 = y0,那么它的坐标(x0 ,y0)就 是方程 x-y=0 的解;
o
反过来,如果(x0 ,y0)是方程 x-y=0 的解,即x0 = y0,那么以这个解为坐标 的点到两轴的距离相等,它一定在这条 平分线上。
2. 代入法
这个方法又叫相关点法或坐标转移法.即利用动点P’(x’,y’) 是定曲线F(x,y)=0上的动点,另一动点P(x,y)依赖于 P’(x’,y’),那么可寻求关系式x’=f(x,y),y’=g(x,y)后代入方程 F(x’,y’)=0中,得到动点P的轨迹方程 例3:已知点A(2,0),点P在圆x2+y2=1上,AP的中点为Q, 求点Q的轨迹方程.
复习回顾
曲线的方程和方程的曲线的概念: 在直角坐标系中,如果某曲线C上的点与一
个二元方程 f(x,y)=0的实数解满足下列关系: (1) 曲线上的点的坐标都是这个方程的解; (2) 以这个方程的解为坐标的点都在曲线上. 这个方程叫做曲线的方程;这个曲线叫做
方程的曲线.
求曲线方程的一般步骤:
1. 建系:建立适当的坐标系,用 M(x,y) 表示曲线上
任意一点;
2. 几何列式:写出满足条件的点M的集合
{M/P(M) };
3. 代数方程:将M点坐标(x,y)代入几何条件,
列出方程 f (x,y) =0;
4. 化简:化方程为最简形式; 5. 证明:验证化简过的方程所表示的曲线是否是
已知点的轨迹。
y2 x2
y x
1.直接法:动点运动的规律简单、明确,易于表达,可