二次曲线 即 圆锥曲线

二次曲线 即 圆锥曲线
二次曲线 即 圆锥曲线

二次曲线即圆锥曲线。

圆锥曲线包括圆,椭圆,双曲线,抛物线。其统一定义:到定点的距离与到定直线的距离的比e是常数的点的轨迹叫做圆锥曲线。当e>1时为双曲线,当e=1时为抛物线,当e<1时为椭圆。

1简介

2000多年前,古希腊数学家最先开始研究圆锥曲线,并获得了大量的成果。古希腊数学家阿波罗尼采用平面切割圆锥的方法来研究这几种曲线。用垂直于锥轴的平面去截圆锥,得到的是圆;把平面渐渐倾斜,得到椭圆;当平面倾斜到“和且仅和”圆锥的一条母线平行时,得到抛物线;当平面再倾斜一些就可以得到双曲线。阿波罗尼曾把椭圆叫“亏曲线”,把双曲线叫做“超曲线”,把抛物线叫做“齐曲线”。事实上,阿波罗尼在其著作中使用纯几何方法已经取得了今天高中数学中关于圆锥曲线的全部性质和结果。

2定义编辑

几何观点

用一个平面去截一个圆锥面,得到的交线就称为圆锥曲线(conic sections)。

通常提到的圆锥曲线包括椭圆,双曲线和抛物线,但严格来讲,它还包括一些退化情形。具体而言:

1) 当平面与圆锥面的母线平行,且不过圆锥顶点,结果为抛物线。

2) 当平面与圆锥面的母线平行,且过圆锥顶点,结果退化为一条直线。

3) 当平面只与圆锥面一侧相交,且不过圆锥顶点,结果为椭圆。

4) 当平面只与圆锥面一侧相交,且不过圆锥顶点,并与圆锥面的对称轴垂直,结果为圆。

5) 当平面只与圆锥面一侧相交,且过圆锥顶点,结果退化为一个点。

6) 当平面与圆锥面两侧都相交,且不过圆锥顶点,结果为双曲线的一支(另一支为此圆锥面的对顶圆锥面与平面的交线)。

7) 当平面与圆锥面两侧都相交,且过圆锥顶点,结果为两条相交直线。

代数观点

在笛卡尔平面上,二元二次方程ax^2+bxy+cy^2+dx+ey+f=0的图像是圆锥曲线。根据判别式的不同,也包含了椭圆、双曲线、抛物线以及各种退化情形。

焦点--准线观点

(严格来讲,这种观点下只能定义圆锥曲线的几种主要情形,因而不能算是圆锥曲线的定义。但因其使用广泛,并能引导出许多圆锥曲线中重要的几何概念和性质)。

给定一点P,一直线L以及一非负实常数e,则到P的距离与L距离之比为e的点的轨迹是圆锥曲线。

根据e的范围不同,曲线也各不相同。具体如下:

1) e=0,轨迹退化为点(即定点P);

2) e=1(即到P与到L距离相同),轨迹为抛物线;

3) 0

4) e>1,轨迹为双曲线。

3概念编辑

(以下以纯几何方式叙述主要的圆锥曲线通用的概念和性质,由于大部分性质是在焦点-准线观点下定义的,对于更一般的退化情形,有些概念可能不适用。)

考虑焦点--准线观点下的圆锥曲线定义。定义中提到的定点,称为圆锥曲线的焦点;定直线称为圆锥曲线的准线;固定的常数(即圆锥曲线上一点到焦点与准线的距离比)称为圆锥曲线的离心率;焦点到准线的距离称为焦准距;焦点到曲线上一点的线段称为焦半径。过焦点、平行于准线的直线与圆锥曲线相交于两点,此两点间的线段称为圆锥曲线的通径,物理学中又称为正焦弦。

圆锥曲线是光滑的,因此有切线和法线的概念。

类似圆,与圆锥曲线交于两点的直线上两交点间的线段称为弦;过焦点的弦称为焦点弦。对于同一个椭圆或双曲线,有两个“焦点-准线”的组合可以得到它。因此,椭圆和双曲线有两个焦点和两条准线。而抛物线只有一个焦点和一条准线。

圆锥曲线关于过焦点与准线垂直的直线对称,在椭圆和双曲线的情况,该直线通过两个焦点,该直线称为圆锥曲线的焦轴。对于椭圆和双曲线,还关于焦点连线的垂直平分线对称。Pappus定理:圆锥曲线上一点的焦半径长度等于该点到相应准线的距离乘以离心率。Pascal定理:圆锥曲线的内接六边形,若对边两两不平行,则该六边形对边延长线的交点共线。(对于退化的情形也适用)

Brianchon定理:圆锥曲线的外切六边形,其三条对角线共点。

4定理编辑

由比利时数学家G.F.Dandelin 1822年得出的冰淇凌定理证明了圆锥曲线几何定义与焦点-准线定义的等价性。

即有一以Q为顶点的圆锥(蛋筒),有一平面PI'(你也可以说是饼干)与其相截得到了圆锥曲线,作球与平面PI'及圆锥相切,在曲线为椭圆或双曲线时平面与球有两个切点,抛物线只有一个(或者另一个在无穷远处),则切点为焦点。又球与圆锥之交为圆,设以此圆所在平面PI与PI'之交为直线d(曲线为圆时d为无穷远线),则d为准线。

图只画了椭圆,证明对抛物线双曲线都适用,即证,任一个切点为焦点,d为准线。

证:假设P为曲线上一点,联线PQ交圆O于E。设平面PI′与PI的交角为a,圆锥的母线(如PQ)与平面PI的交角为b。设P到平面PI 的垂足为H,H到直线d的垂足为R,则PR 为P到d的垂线(三垂线定理),而∠PRH=a。又PE=PF,因为两者同为圆球之切线。

如此则有:PR·sina=PH=PE·sinb=PF·sinb

其中:PF/PR=sina/sinb为常数

5性质编辑

椭圆

文字语言定义:平面内一个动点到一个定点与一条定直线的距离之比是一个小于1的正常数e。平面内一个动点到两个定点(焦点)的距离和等于定长2a的点的集合(设动点为P,两个定点为F1和F2,则PF1+PF2=2a)。定点是椭圆的焦点,定直线是椭圆的准线,常数e是椭圆的离心率。

标准方程:

1、中心在原点,焦点在x轴上的椭圆标准方程:(x^2/a^2)+(y^2/b^2)=1

其中a>b>0,c>0,c^2=a^2-b^2.

2、中心在原点,焦点在y轴上的椭圆标准方程:(x^2/b^2)+(y^2/a^2)=1

其中a>b>0,c>0,c^2=a^2-b^2。

参数方程:x=acosθ;y=bsinθ (θ为参数,0≤θ≤2π)

双曲线

文字语言定义:平面内一个动点到一个定点与一条定直线的距离之比是一个大于1的常数e。定点是双曲线的焦点,定直线是双曲线的准线,常数e是双曲线的离心率。

标准方程:

1、中心在原点,焦点在x轴上的双曲线标准方程:(x^2/a^2)-(y^2/b^2)=1

其中a>0,b>0,c^2=a^2+b^2.

2、中心在原点,焦点在y轴上的双曲线标准方程:(y^2/a^2)-(x^2/b^2)=1.

其中a>0,b>0,c^2=a^2+b^2.

参数方程:x=asecθ;y=btanθ (θ为参数)

直角坐标(中心为原点):x^2/a^2 - y^2/b^2 = 1 (开口方向为x轴)y^2/a^2 - x^2/b^2 = 1 (开口方向为y轴)

抛物线

文字语言定义:平面内一个动点到一个定点与一条定直线的距离之比是等于1。定点是抛物线的焦点,定直线是抛物线的准线。

参数方程

x=2pt^2 y=2pt (t为参数)t=1/tanθ(tanθ为曲线上点与坐标原点确定直线的斜率)特别地,t可等于0

直角坐标

y=ax^2+bx+c (开口方向为y轴,a≠0)x=ay^2+by+c (开口方向为x轴,a≠0 )

圆锥曲线(二次非圆曲线)的统一极坐标方程为

ρ=ep/(1-ecosθ)

其中e表示离心率,p为焦点到准线的距离。

离心率

椭圆,双曲线,抛物线这些圆锥曲线有统一的定义:平面上,到定点的距离与到定直线的距离的比e是常数的点的轨迹叫做圆锥曲线。且当01时为双曲线。

这里的参数e就是圆锥曲线的离心率,它不仅可以描述圆锥曲线的类型,也可以描述圆锥曲线的具体形状,简言之,离心率相同的圆锥曲线都是相似图形。一个圆锥曲线,只要确定了离心率,形状就确定了。特别的,因为抛物线的离心率都等于1,所以所有的抛物线都是相似图形。

极坐标方程

1、在圆锥中,圆锥曲线极坐标方程可表示为:

其中l表示半径,e表示离心率;

2、在平面坐标系中,圆锥曲线极坐标方程可表示为:

其中e表示离心率,p表示焦点到准线的距离。[1]

焦半径

圆锥曲线上任意一点到焦点的距离称为焦半径。

圆锥曲线左右焦点为F1、F2,其上任意一点为P(x,y),则焦半径为:椭圆

|PF1|=a+ex

|PF2|=a-ex

双曲线

P在左支,|PF1|=-a-ex |PF2|=a-ex

P在右支,|PF1|=a+ex |PF2|=-a+ex

P在下支,|PF1|= -a-ey |PF2|=a-ey

P在上支,|PF1|= a+ey |PF2|=-a+ey

抛物线

|PF|=x+p/2

切线方程

圆锥曲线上一点P(

)的切线方程:以

代替

,以

代替

;以(x0+x)/2代替x,以y0+y代替y^2

即椭圆:x0x/a^2+y0y/b^2=1;双曲线:x0x/a^2-y0y/b^2=1;抛物线:y0y=p(x0+x)

焦准距

圆锥曲线的焦点到准线的距离p,叫圆锥曲线的焦准距,或焦参数。

椭圆的焦准距:

双曲线的焦准距:

抛物线的准焦距:p

焦点三角形

椭圆或双曲线上的一点与两焦点所构成的三角形。

设F1、F2分别为椭圆或双曲线的两个焦点,P为椭圆或双曲线上的一点且PF1F2能构成三角形。

若∠F1PF2=θ,则椭圆焦点三角形的面积为S=

tan(θ/2);双曲线焦点三角形的面积为S=

cot(θ/2)

通径

圆锥曲线中,过焦点并垂直于轴的弦称为通径。

椭圆的通径:

双曲线的通径:

抛物线的通径:2p

对比

圆锥

曲线

椭圆双曲线抛物线

标准

方程

a>b>0 a>0,b>0 p>0

范围x∈[-a,a]

y∈[-b,b]

x∈(-∞,-a]∪*a,+∞)

y∈R

x∈*0,+∞)

y∈R

对称关于x轴,y轴,原点对称关于x轴,y轴,原点对称关于x轴对称

顶点(a,0),(-a,0),(0,b),(0,-b) (a,0),(-a,0) (0,0)

焦点(c,0),(-c,0)

【其中c^2=a^2-b^2】

(c,0),(-c,0)

【其中c^2=a^2+b^2】

(p/2,0)

准线x=±(a^2)/c x=±(a^2)/c x=-p/2

渐近

线

——————y=±(b/a)x[2] —————离心

e=c/a,e∈(0,1) e=c/a,e∈(1,+∞)e=1

焦半径∣PF1∣=a+ex

∣PF2∣=a-ex

∣PF1∣=∣ex+a∣

∣PF2∣=∣ex-a∣

∣PF∣=x+p/2

焦准

p=(b^2)/c p=(b^2)/c p 通径(2b^2)/a (2b^2)/a 2p

参数方程x=a·cosθ

y=b·sinθ,θ为参数

x=a·secθ

y=b·tanθ,θ为参数

x=2pt^2

y=2pt,t为参数

过圆

锥曲

线上

一点

(x0,y

0)的

切线

方程

(x0·x/a^2)+(y0·y/b^2)=1 (x0x/a^2)-(y0·y/b^2)=1 y0·y=p(x+x0)

斜率

为k

的切

线方

y=kx±√*(a^2)·(k^2)+b^2] y=kx±√*(a^2)·(k^2)-b^2] y=kx+p/2k

中点弦问题

已知圆锥曲线内一点为圆锥曲线的一弦中点,求该弦的方程:

1、联立方程法。

用点斜式设出该弦的方程(斜率不存在的情况需要另外考虑),与圆锥曲线方程联立求得关于x的一元二次方程和关于y的一元二次方程,由韦达定理得到两根之和的表达式,在由中点坐标公式的两根之和的具体数值,求出该弦的方程。

2、点差法(代点相减法)

设出弦的两端点坐标(

)和(

),代入圆锥曲线的方程,将得到的两个方程相减,运用平方差公式得[(x1+x2)(x1-x2)]/(a^2)+[(y1+y2)(y1-y2)/(b^2]=0

由斜率为(y1-y2)/(x1-x2),可以得到斜率的取值(使用时注意判别式的问题)

求点的轨迹方程

在求曲线的轨迹方程时,如果能够将题设条件转化为具有某种动感的直观图形,通过观察图形的变化过程,发现其内在联系,找出哪些是变化的量(或关系)、哪些是始终保持不变的量(或关系),那么我们就可以从找出的不变量(或关系)出发,打开解题思路,确定解题方法。

圆锥曲线的曲率(见右图)曲率半径的作图。第二条垂线与法线的交点

Z就是曲率的中心;它到P点的距离便是曲率半径。

统一方程

平面直角坐标系内的任意圆锥曲线可用如下方程表示:

其中,α∈*0,2π),p>0,e≥0。

①e=1时,表示以F(g,h)为焦点,p为焦点到准线距离的抛物线。其中

与极轴夹角α(A为抛物线顶点)。

②0

与极轴夹角α。

②e>1时,表示以F2(g,h)为一个焦点,p为焦点到准线距离,e为离心率的双曲线。其中

与极轴夹角α。

④e=0时,表示点F(g,h)。

五点法求平面内圆锥曲线可以采用该统一方程。代入五组有序实数对,求出对应参数。注:此方程不适用于圆锥曲线的其他退化形式,如圆等。

附:当e≠0时,F(g,h)对应准线方程:

6CGY-EH定理编辑

CGY-EH定理(又称圆锥曲线硬解定理[3])是一套求解椭圆\双曲线与直线相交时?、x1+x2 、x1* x2、y1+y2、y1*y2 及相交弦长的简便算法.

定理内容:

若曲线与直线Aχ+By+C=0相交于E、F两点,则:

其中; ?'为一与?同号的值.

定理说明:

应用该定理于椭圆时,应将代入.

应用于双曲线时,应将代入,同时不应为零,即ε不为零.

求解y1+y2与y1*y2只须将A与B的值互换且m与n的值互换.可知ε与?'的值不会因此而改变.

应用示例:

1.椭圆x^2/4+y^2/3=1与直线y=x+1相交于E、F两点,求解相交弦长|EF|,x_1+x_2, x_1 x_2, y_1+y_2, y_1*y_

2.

⑴列表:

A B C m n ε?'

1 -1 1 4 3 7 72

⑵求解:

x_1+x_2 x_1*x_2 |EF|

互换表中A与B的值,m与n的值:

A B m n

-1 1 3 4

求解:

y_1+y_2 y_1*y_2

2.双曲线x^2/3-y^2/4=1与直线y=x+2相交于E、F两点,求解相交弦|EF|,x_1+x_2, x_1 x_2, y_1+y_2, y_1 y_2.

⑴列表:

A B C m n ε?'

1 -1

2

3 -

4 -1 60

⑵求解:

x_1+x_2 x_1*x_2 |EF|

12 -24

互换表中A与B的值,m与n的值:

A B m n

-1 1 -4 3

求解:

y_1+y_2 y_1*y_2

16 4

7判别法编辑

设圆锥曲线的方程为

Ax^2+2Bxy+Cy^2+2Dx+2Ey+F=0

|A B D|

Δ= |B C E| , δ=|A B| , S=A+C , 称为二次曲线不变量(Δ=b^2-4ac)

|D E F||B C|

δ>0Δ=0有一实点的相交虚直线

δ>0Δ≠0ΔS<0椭圆

δ>0Δ≠0ΔS>0虚椭圆

δ<0Δ=0相交直线

δ<0Δ≠0双曲线

δ=0Δ≠0抛物线

δ=0Δ=0 D^2+E^2-AF-CF>0 平行直线

δ=0Δ=0 D^2+E^2-AF-CF=0 重合直线

δ=0Δ=0 D^2+E^2-AF-CF<0 平行虚直线

8漫谈编辑

圆锥曲线包括椭圆、抛物线、双曲线和圆,通过直角坐标系,它们又与二次方程对应,所以,圆锥曲线又叫做二次曲线。圆锥曲线一直是几何学研究的重要课题之一,在我们的实际生活中也存在着许许多多的圆锥曲线。

我们生活的地球每时每刻都在环绕太阳的椭圆轨迹上运行,太阳系其他行星也如此,太阳则位于椭圆的一个焦点上。如果这些行星运行速度增大到某种程度,它们就会沿抛物线或双曲线运行。人类发射人造地球卫星或人造行星就要遵照这个原理。相对于一个物体,按万有引力定律受它吸引的另一物体的运动,不可能有任何其他的轨道了。因而,圆锥曲线在这种意义上讲,它构成了我们宇宙的基本形式。

由抛物线绕其轴旋转,可得到一个叫做旋转物面的曲面。它也有一条轴,即抛物线的轴。在这个轴上有一个具有奇妙性质的焦点,任何一条过焦点的直线由抛物面反射出来以后,都成为平行于轴的直线。这就是我们为什么要把探照灯反光镜做成旋转抛物面的道理。

由双曲线绕其虚轴旋转,可以得到单叶双曲面,它又是一种直纹曲面,由两组母直线族组成,各组内母直线互不相交,而与另一组母直线却相交。人们在设计高大的立塔(如冷却塔)时,就采取单叶双曲面的体形,既轻巧又坚固。

由此可见,对于圆锥曲线的价值,无论如何也不会估计过高。

9历史编辑

对于圆锥曲线的最早发现,众说纷纭。有人说,古希腊数学家在求解“立方倍积”问题时,发现了圆锥曲线:设x、y为a和2a的比例中项,即。a:x=x:y=y:2a,则x^2=ay,y^2=2ax,xy=2a^2,从而求得x^3=2a^3。又有人说,古希腊数学家在研究平面与圆锥面相截时发现了与“立方倍积”问题中一致的结果。还有认为,古代天文学家在制作日晷时发现了圆锥曲线。日晷是一个倾斜放置的圆盘,中央垂直于圆盘面立一杆。当太阳光照在日晷上,杆影的移动可以计时。而在不同纬度的地方,杆顶尖绘成不同的圆锥曲线。然而,日晷的发明在古代就已失传。

早期对圆锥曲线进行系统研究成就最突出的可以说是古希腊数学家阿波罗尼(Apollonius,前262~前190)。他与欧几里得是同时代人,其巨著《圆锥曲线》与欧几里得的《几何原本》同被誉为古代希腊几何的登峰造极之作。

在《圆锥曲线》中,阿波罗尼总结了前人的工作,尤其是欧几里得的工作,并对前人的成果进行去粗存精、归纳提炼并使之系统化的工作,在此基础上,又提出许多自己的创见。全书8篇,共487个命题,将圆锥曲线的性质网罗殆尽,以致后代学者几乎没有插足的余地达千余年。

我们都知道,用一个平面去截一个双圆锥面,会得到圆、椭圆、抛物线、双曲线以及它们的退化形式:两相交直线,一条直线和一个点,如图1,所示。

在此,我们仅介绍阿波罗尼关于圆锥曲线的定义。如图2,给定圆BC及其所在平面外一点A,则过A且沿圆周移动的一条直线生成一个双锥面。

这个圆叫圆锥的底,A到圆心的直线叫圆锥的轴(未画出),轴未必垂直于底。

设锥的一个截面与底交于直线DE,取底圆的垂直于DE的一条直径BC,于是含圆锥轴的△ABC 叫轴三角形.轴三角形与圆锥曲线交于P、P’,PP’未必是圆锥曲线的轴,PP’M是由轴三角形与截面相交而定的直线,PM也未必垂直于DE。设QQ’是圆锥曲线平行于DE的弦,同样QQ’被PP’平分,即VQ=QQ’。

现作AF∥PM,交BM于F,再在截面上作PL⊥PM。如图3,PL⊥PP’

对于椭圆、双曲线,取L满足,而抛物线,则满足,对于椭圆、双曲线有QV=PV·VR,对于抛物线有QV=PV·PL,这是可以证明的两个结论。

在这两个结论中,把QV称为圆锥曲线的一个纵坐标线,那么其结论表明,纵坐标线的平方等于PL上作一个矩形的面积。对于椭圆来讲,矩形PSRV尚未填满矩形PLJV;而双曲线的情形是VR>PL,矩形PSRV超出矩形PLJV;而抛物线,短形PLJV恰好填满。故而,椭圆、双曲线、抛物线的原名分别叫“亏曲线”、“超曲线”和“齐曲线”。这就是阿波罗尼引入的圆锥曲线的定义。

阿波罗尼所给出的两个结论,也很容易用现代数学符号来表示:

趋向无穷大时,LS=0,即抛物线,亦即椭圆或双曲线的极限形式。

在阿波罗尼的《圆锥曲线》问世后的13个世纪里,整个数学界对圆锥曲线的研究一直没有什么新进展。11世纪,阿拉伯数学家曾利用圆锥曲线来解三次代数方程,12世纪起,圆锥曲线经阿拉伯传入欧洲,但当时对圆锥曲线的研究仍然没有突破。直到16世纪,有两年事促使了人们对圆锥曲线作进一步研究。一是德国天文学家开普勒(Kepler,1571~1630)继承了哥白尼的日心说,揭示出行星按椭圆轨道环绕太阳运行的事实;二是意大利物理学家伽利略(Galileo,1564~1642)得出物体斜抛运动的轨道是抛物线。人们发现圆锥曲线不仅是依附在圆锥面上的静态曲线,而且是自然界物体运动的普遍形式。于是,对圆锥曲线的处理方法开始有了一些小变动。譬如,1579年蒙蒂(Guidobaldo del Monte,1545~1607)椭圆定义为:到两个焦点距离之和为定长的动点的轨迹。从而改变了过去对圆锥曲线的定义。不过,这对

圆锥曲线性质的研究推进并不大,也没有提出更多新的定理或新的证明方法。

17世纪初,在当时关于一个数学对象能从一个形状连续地变到另一形状的新思想的影响下,开普勒对圆锥曲线的性质作了新的阐述。他发现了圆锥曲线的焦点和离心率,并指出抛物线还有一个在无穷远处的焦点,直线是圆心在无穷远处的圆。从而他第一个掌握了这样的事实:椭圆、抛物线、双曲线、圆以及由两条直线组成的退化圆锥曲线,都可以从其中一个连续地变为另一个,只须考虑焦点的各种移动方式。譬如,椭圆有两个焦点F1、F2,如图4,若左焦点F1固定,考虑F2的移动,当F2向左移动,椭圆逐渐趋向于圆,F1与F2重合时即为圆;当F2向右移动,椭圆逐渐趋向于抛物线,F2到无穷远处时即为抛物线;当F2从无穷远处由左边回到圆锥曲线的轴上来,即为双曲线;当F2继续向右移动,F2又与F1重合时即为两相交直线,亦即退化的圆锥曲线。这为圆锥曲线现代的统一定义提供了一个合乎逻辑的直观基础。

随着射影几何的创始,原本为画家提供帮助的投射、截影的方法,可能由于它与锥面有着天然的联系,也被用于圆锥曲线的研究。在这方面法国的三位数学家笛沙格(Desargue1591-1661)、帕斯卡(Pascal,1623-1662)和拉伊尔(Phailippe de La Hire,1640~1718)得出了一些关于圆锥曲线的特殊的定理,可谓别开生面。而当法国另外两位数学家笛卡儿和费马创立了解析几何,人们对圆锥曲线的认识进入了一个新阶段,对圆锥曲线的研究方法既不同于阿波罗尼,又不同于投射和截影法,而是朝着解析法的方向发展,即通过建立坐标系,得到圆锥曲线的方程,进而利用方程来研究圆锥曲线,以期摆脱几何直观而达到抽象化的目标,也可求得对圆锥曲线研究高度的概括和统一。

到18世纪,人们广泛地探讨了解析几何,除直角坐标系之外又建立极坐标系,并能把这两种坐标系相互转换。在这种情况下表示圆锥曲线的二次方程也被化为几种标准形式,或者引进曲线的参数方程。1745年欧拉发表了《分析引论》,这是解析几何发展史上的一部重要著作,也是圆锥曲线研究的经典之作。在这部著作中,欧拉给出了现代形式下圆锥曲线的系统阐述,从一般二次方程。出发,圆锥曲线的各种情形,经过适当的坐标变换,总可以化以下标准形式之一:

继欧拉之后,三维解析几何也蓬勃地发展起来,由圆锥曲线导出了许多重要的曲面,诸如圆柱面、椭球面、单叶和双叶双曲面以及各种抛物面等。

总而言之,圆锥曲线无论在数学以及其他科学技术领域,还是在我们的实际生活中都占有重要的地位,人们对它的研究也不断深化,其研究成果又广泛地得到应用。这正好反映了人们认识事物的目的和规律。

10光学性质

椭圆

从椭圆一个焦点发出的光,经过椭圆反射后,反射光线都汇聚到椭圆的另一个焦点上。

双曲线

从双曲线一个焦点发出的光,经过双曲线反射后,反射光线的反向延长线都汇聚到双曲线的另一个焦点上。

抛物线

从抛物线的焦点发出的光,经过抛物线反射后,反射光线都平行于抛物线的对称轴。

一束平行光垂直于抛物线的准线,向抛物线的开口射进来,经抛物线反射后,反射光线汇聚在抛物线的焦点。

2.3.1圆锥曲线的参数方程教案新人教版选修4_4

第三课时 圆锥曲线的参数方程 一、教学目标: 知识与技能:了解圆锥曲线的参数方程及参数的意义 过程与方法:能选取适当的参数,求简单曲线的参数方程 情感、态度与价值观:通过观察、探索、发现的创造性过程,培养创新意识。 二、重难点:教学重点:圆锥曲线参数方程的定义及方法 教学难点:选择适当的参数写出曲线的参数方程. 三、教学方法:启发、诱导发现教学. 四、教学过程: (一)、复习引入: 1.写出圆方程的标准式和对应的参数方程。 (1)圆2 2 2 r y x =+参数方程? ? ?==θθ sin cos r y r x (θ为参数) (2)圆2 2020)\()(r y y x x =+-参数方程为:?? ?+=+=θ θ sin cos 00r y y r x x (θ为参数) 2.写出椭圆、双曲线和抛物线的标准方程。 3.能模仿圆参数方程的推导,写出圆锥曲线的参数方程吗? (二)、讲解新课: 1.椭圆的参数方程推导:椭圆122 22=+b y a x 参数方程 ???==θ θsin cos b y a x (θ为参数),参 数θ的几何意义是以a 为半径所作圆上一点和椭圆中心的连线与X 轴正半轴的夹角。 2.双曲线的参数方程的推导:双曲线122 22=-b y a x 参数方程 ???==θ θtan sec b y a x (θ为参数)

参数θ几何意义为以a 为半径所作圆上一点和椭圆中心的连线与X 轴正半轴的夹角。 3.抛物线的参数方程:抛物线Px y 22 =参数方程???==Pt y Pt x 222 (t 为参数),t 为以抛物 线上一点(X,Y )与其顶点连线斜率的倒数。 (1)、关于参数几点说明: A.参数方程中参数可以是有物理意义,几何意义,也可以没有明显意义。 B.同一曲线选取的参数不同,曲线的参数方程形式也不一样 C.在实际问题中要确定参数的取值范围 (2)、参数方程的意义: 参数方程是曲线点的位置的另一种表示形式,它借助于中间变量把曲线上的动点的两个坐标间接地联系起来,参数方程与变通方程同等地描述,了解曲线,参数方程实际上是一个方程组,其中x ,y 分别为曲线上点M 的横坐标和纵坐标。 (3)、参数方程求法:(A )建立直角坐标系,设曲线上任一点P 坐标为),(y x ;(B )选取适当的参数;(C )根据已知条件和图形的几何性质,物理意义,建立点P 坐标与参数的函数式;(D )证明这个参数方程就是所由于的曲线的方程 (4)、关于参数方程中参数的选取:选取参数的原则是曲线上任一点坐标当参数的关系比较明显关系相对简单。与运动有关的问题选取时间t 做参数;与旋转的有关问题选取角θ做参数;或选取有向线段的数量、长度、直线的倾斜斜角、斜率等。 4、椭圆的参数方程常见形式:(1)、椭圆12222=+b y a x 参数方程 ???==θ θsin cos b y a x (θ为

高中数学竞赛_直线 圆锥曲线 平面向量

专题五 直线 圆锥曲线 平面向量 一 能力培养 1,函数与方程思想 2,数形结合思想 3,分类讨论思想 4,转化能力 5,运算能力 二 问题探讨 问题1设坐标原点为O,抛物线2 2y x =与过焦点的直线交于A,B 两点,求OA OB ? 的值. 问题2已知直线L 与椭圆22 221x y a b +=交于P,Q 不同两点,记OP,OQ 的斜率分别为 OP k ,OQ k ,如果22OP OQ b k k a ?=-,求PQ 连线的中点M 的轨迹方程. 问题3给定抛物线C:24y x =,F 是C 的焦点,过点F 的直线l 与C 相交于A,B 两点. (I)设l 的斜率为1,求OA 与OB 夹角的大小; (II)设FB AF λ= ,若[4,9]λ∈,求l 在y 轴上截距的变化范围. 问题4求同时满足下列三个条件的曲线C 的方程: ①是椭圆或双曲线; ②原点O 和直线1x =分别为焦点及相应准线; ③被直线0x y +=垂直平分的弦AB 的长为

三 习题探 选择题 1已知椭圆2215x y k +=的离心率e =,则实数k 的值为 A,3 B,3或 253 3 2一动圆与两圆221x y +=和228120x y x +++=都外切,则动圆圆心的轨迹为 A,圆 B,椭圆 C,双曲线的一支 D,抛物线 3已知双曲线的顶点为(2,1)-与(2,5),它的一条渐近线与直线340x y -=平行,则双曲 线的准线方程是 A,925y =± B,925x =± C,1225y =± D,1225x =± 4抛物线22y x =上的点P 到直线4y x =+有最短的距离,则P 的坐标是 A,(0,0) B,1(1,)2 C,1(,1)2 D,11(,)22 5已知点F 1 (,0)4,直线l :14 x =-,点B 是l 上的动点.若过B 垂直于y 轴的直线与线段 BF 的垂直平分线交于点M,则点M 的轨迹是 A,双曲线 B,椭圆 C,圆 D,抛物线 填空题 6椭圆22 221x y a b +=(0)a b >>上的一点到左焦点的最大距离为8,到右准线的最小距离 为103 ,则此椭圆的方程为 . 7与方程3x y =的图形关于y x =-对称的图形的方程是 . 8设P 是抛物线2 440y y x --=上的动点,点A 的坐标为(0,1)-,点M 在直线PA 上, 且分PA 所成的比为2:1,则点M 的轨迹方程是 . 9设椭圆与双曲线有共同的焦点12(1,0),(1,0)F F -,且椭圆长轴是双曲线实轴的2倍, 则椭圆与双曲线的交点轨迹是 . 解答题 10已知点H (3,0)-,点P 在y 轴上,点Q 在x 轴的正半轴上,点M 在直线PQ 上, 且满足0HP PM ?= ,32 PM MQ =- .

圆锥曲线的定义方程和性质知识点总结

椭圆的定义、性质及标准方程 1. 椭圆的定义: ⑴第一定义:平面内与两个定点12F F 、的距离之和等于常数(大于12F F )的点的轨迹叫做椭圆。这两个定点叫做椭圆的焦点,两焦点的距离叫做椭圆的焦距。 ⑵第二定义:动点M 到定点F 的距离和它到定直线l 的距离之比等于常数)10(<>=+b a b y a x 中心在原点,焦点在x 轴上 )0(12 2 22>>=+b a b x a y 中心在原点,焦点在y 轴上 图形 范围 x a y b ≤≤, x b y a ≤≤, 顶点 ()()()() 12120000A a A a B b B b --,、,,、, ()()()() 12120000A a A a B b B b --,、,,、, 对称轴 x 轴、y 轴; 长轴长2a ,短轴长2b ; 焦点在长轴上 x 轴、y 轴; 长轴长2a ,短轴长2b ; 焦点在长轴上 焦点 ()()1200F c F c -,、, ()()1200F c F c -,、, 焦距 )0(221>=c c F F )0(221>=c c F F 离心率 )10(<<= e a c e )10(<<= e a c e 准线 2 a x c =± 2 a y c =± 参数方程与普通方程 22 22 1x y a b +=的参数方程为 ()cos sin x a y b θ θθ=?? =?为参数 22 22 1y x a b +=的参数方程为 ()cos sin y a x b θ θθ =?? =?为参数

专题12向量与圆锥曲线教师版

专题12 向量与圆锥曲线 ★★★高考在考什么 【考题回放】 1.点P(-3,1)在椭圆22 221(0)x y a b a b +=>>的左准线上.过点P 且方向为a =(2,-5)的 光线,经直线y =-2反射后通过椭圆的左焦点,则这个椭圆的离心率为(A ) ( A ) 33 ( B ) 31 ( C ) 22 ( D ) 2 1 2.已知双曲线22 12 y x -=的焦点为F 1、F 2,点M 在双曲线上且120,MF MF ?=则点M 到x 轴的距离为(C ) (A ) 43 (B )5 3 (C 23 (D 3 3.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2BP PA =且1OQ AB =,则点P 的轨迹方程 是( D ) A .22331(0,0)2x y x y + =>> B .223 31(0,0)2x y x y -=>> C .22331(0,0)2x y x y -=>> D .223 31(0,0)2 x y x y +=>> 4.已知两点M (-2,0)、N (2,0),点P 为坐标平面内的动点,满足 0=?+?MP MN ,则动点P (x ,y )的轨迹方程为( B ) (A )x y 82= (B )x y 82-= (C )x y 42= (D )x y 42-= 5.若曲线y 2=|x |+1与直线y =kx +b 没有公共点,则k 、b 分别应满足的条件是 .0,(1,1)k b =∈- 6.已知两定点()( ) 12 2,0,2,0F F -,满足条件212PF PF -=的点P 的轨迹 是曲线E ,直线y=kx-1与曲线E 交于A,B 两点。如果63AB =,且曲线E 上存在点C ,使OA OB mOC +=,求m 的值和?ABC 的面积S 。 【专家解答】由双曲线的定义可知,曲线E 是以 ()) 122,0,2,0F F -为焦点的双曲线的左支, 且2,1c a ==,易知1b =, 故曲线E 的方程为()2 2 10x y x -=< 设()()1122,,,A x y B x y ,由方程组22 1 1 y kx x y =-?? -=?

直线圆锥曲线有关向量的问题

直线圆锥曲线有关向量的问题 咼考考什么 知识要点: 1直线与圆锥曲线的公共点的情况 直线:ax by c 0 曲线:f (x, y) 0 2?连结圆锥曲线上两个点的线段称为圆锥曲线的弦,要能熟练地利用方程的根与系数关系 3?以平面向量作为工具,综合处理有关长度、角度、共线、平行、垂直、射影等问题 4. 几何与向量综合时可能出现的向量内容 (3)给出,等于已知是的中点; (5) 给出以下情形之一:①;② 存在实数;③若存在实数 ,等于已知三点共线 (6) 给出,等于已知是的定比分点,为定比,即 (7) 给出,等于已知,即是直角,给出,等于已知是钝角,给出,等于已知是锐角。 (9) 在平行四边形中,给出,等于已知是菱形 ; (10) 在平行四边形中,给出,等于已知是矩 形 ; (11) 在中,给出,等于已知是的外心(三角形外接圆的圆心,三角形的外心是三角 形三边垂直平分线的交点); (1)没有公共点 方程组无解 (2) 一个公共点 i) 相交 A 0 ii) 相切 A 0, (3)两个公共点 A 0, 0 2 (或A'y 2 B'y C' 0) Ax Bx C 0 来计算弦长,常用的弦长公式: AB 41 ―k 2 x 1 x 2

(12) 在中,给出,等于已知是的重心(三角形的重心是三角形三条中线的交点);

(13) 在中,给出,等于已知是的垂心(三角形的垂心是三角形三条高的交点); (16)在中,给出,等于已知是中边的中线 高考怎么考 主要题型: 1 ?三点共线问题; 2 ?公共点个数问题; 3 ?弦长问题; 4.中点问题;5 .定比分点问题;6.对称问题;7.平行与垂直问题;8.角的问题。 近几年平面向量与解析几何交汇试题考查方向为 (1) 考查学生对平面向量知识的简单运用,如向量共线、垂直、定比分点。 (2) 考查学生把向量作为工具的运用能力,如求轨迹方程,圆锥曲线的定义,标准方 程和几何性质,直线与圆锥曲线的位置关系。 特别提醒: 法和韦达定理是解决直线和圆锥曲线位置关系的重要工具。 关于y 轴对称,0 (1) 求椭圆C 2的方程; (2) 设O 为坐标原点,点 A, B 分别在椭圆G 和C 2上,O B= 2OA 求直线AB 的方程. 2 2 y x 解:(1)由已知可设椭圆C 2的方程为—+ = 1(a >2), a 4 其离心率为 ,故 —-= ,贝U a = 4,故椭圆C2的方程为鲁+x = 1. 2 a 2 16 4 (2)解法一:A , B 两点的坐标分别记为(X A , y A ) , (X B , y s ), 由O B= 2了及(1)知,0 A B 三点共线且点 A , B 不在y 轴上,因此可设直线 AB 的方程 为 y = kx . x 2 4 将 y = kx 代入匚 + y 2 = 1 中,得(1 + 4k 2)x 2 = 4,所以 x A = 2, 4 1 + 4k 2 2 例1.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 为坐标原点,若 uu r BP uuu 且 UULT UUU 2PA OQ ? AB 则点P 的轨迹方程是(D ) A. 3x 2 1(x 0,y 0) 3x 2 3 y 2 1(x 0,y 0) 2 c. 3y 2 1(x 0,y 0) -x 2 3y 2 1(x 0, y 0) 2 例2. 已知椭圆C : 椭圆 C 2以C 的长轴为短轴,且与 C 有相同的离心率.

专题12向量与圆锥曲线教师版

专题12向量与圆锥曲线 ★★★高考在考什么 【考题回 放】 2 占 1(a b 0)的左准线上?过点P 且方向为a=(2,-5)的 b 光线,经直线y =-2反射后通过椭圆的左焦点,则这个椭圆的离心率为 (C) 3 2 x i .点P(-3,i)在椭圆弋 a (A ) 占 八、、 2.已知双曲线X 2 M 到x 轴的距离为( 2 y 2 C ) 1的焦点为 F i 、 F 2, 点M 在双曲线上且 uuu ur MF i 1 (D )- 2 UUULT MF 2 0,则 (A ) 4 3 3.设过点P(x,y)的直线分别与 (B ) 5 3 x 轴的正半轴和y 轴的正半轴交于 UUU UUU UULT UUU (D ) .3 点P 关于y 轴对称, O 为坐标原点,若 BP 2PA 且 OQgAB 1,则点 是 (D ) A . 3x 2 3 2 2y 1(x 0,y 0) B . 3x 2 3 2 尹 1(x 0,y 0) 3 2 C . - x 2 3y 2 1(x 0,y 0) D . 3 2 x 3y 2 1(x 0,y 0) uu r 为坐标平面内的动点,满足 (-2 , 0)、 N 0),点 P 4 .已知两点 M A,B 两点,点Q 与 P 的轨迹方程 (2, MN MP (A ) y 2 5.若曲线 MN NP 0,则动点 P (x , y )的轨迹方程为(B ) 2 2 2 8x (B ) y 8x (C ) y 4x (D ) y 4x y 2 = |x|+ 1与直线y = kx + b 没有公共点,则k 、b 分别应满足的条件是 _ .k 0,b ( 1,1) 2的点P 的轨迹 6 ?已知两定点F i 12,0 ,F 2 .2,0 ,满足条件 UU UU PF 2 PF i 是曲线E ,直线y=kx-1与曲线E 交于A,B 两点。如果 AB UUU uuu UULT C ,使OA OB mOC ,求m 的值和 ABC 的面积 S 。 E 是以 【专家解答】由双曲线的定义可知,曲线 F 1 .2,0 ,F 2 . 2,0为焦点的双曲线的左支, 且c -、2, a 1,易知 故曲线E 的方程为x 2 b 1, y 2 1 x 设 A x i ,y i ,B X 2,y 2 ,由方程组 kx 1 y 2 i 6、, 3,且曲线E 上存在点

圆锥曲线三大难点解读

圆锥曲线三大难点解读 山东 王中华 李燕 2006年高考数学试题圆锥曲线部分全面考查曲线定义、简单性质等基础知识,还对最值与定值(定点)、求参数范围(或值)、存在与对称等问题加大了考查力度.本文对各地考题归类整理,并探讨这三大难点的求解策略. 难点一、最值与定值(定点)问题 圆锥曲线的最值与定值(定点)问题一直是高考的一大难点. 最值问题求解策略是:几何法与代数法,前者用于条件与结论有明显几何意义,利用图形性质来解决的类型;后者则将结论转化为目标函数,结合配方法、判别式法、基本不等式及函数的单调性等知识求解. 定值(定点)问题求解策略是:从特殊入手,求出定点或定值,再证明这个点(值)与变量无关.也可以在推理、计算过程中消去变量,直接得到定点(或定值). 例1 (江西卷理21)如图1,椭圆2222:1(0) x y Q a b a b +=>>的右焦点(0)F c ,,过点F 的一动直线m 绕点F 转动,并且交椭圆于A B ,两点,P 是线段AB 的中点. (1)求点P 的轨迹H 的方程; (2)在Q 的方程中,令2 1cos sin a θθ=++, 2sin 0b θθπ? ?=< ?2??≤,确定θ的值,使原点距椭圆Q 的右准线l 最远,此时,设l 与 x 轴交点为D .当直线m 绕点F 转动到什么位置时,ABD △的面积最大? 分析:求轨迹方程可用“设而不求”法,考虑AB 的斜率是否存在,注意到AB 与PF 共线,得方程为2 2 2 2 2 0b x a y b cx +-=;在第(2)问中,由2 a 、 2b 不难得到满足要求的1c =,为避免讨论直线m 的斜率是否存在,可设m 的方程为1x ky =+,再利用三角函数求出θ, ABD △的面积用A B ,纵坐标可表示为121 2 S y y =-, 当直线m 垂直于x 轴时,ABD △的面积最大. 点评:本题集轨迹方程、最值问题、动态几何于一身,运用了点差法、分类讨论思想、二次方程根与系数的关系、三角函数的有界性、分离变量法、均值不等式法等,对各种能力的综合要求非常高. 注:与最值相关的试题,还有江西卷理科第9题、北京卷理科第19题、全国卷I 理科第20题、文科第21题、山东卷文科第21题等. 例2 (全国卷Ⅱ理21文22)已知抛物线2 4x y =的焦点为F ,A B ,是抛物线上的两动点,且(0)AF FB λλ=>u u u r u u u r .过A B ,两点分别作抛物线的切线,设其交点为M . (1)证明FM u u u u r ·AB u u u r 为定值;

圆锥曲线的参数方程练习题(带答案)

圆锥曲线的参数方程练习题 1、若点()3,P m 在以点F 为焦点的抛物线2 4{4x t y t == (t 为参数)上,则PF 等于( ) A.2 B.3 C.4 D.5 答案:C 解析:抛物线为24y x =,准线为1x =-, PF 为()3,P m 到准线1x =-的距离,即为4. 故选C. 2、参数方程sin cos , {1sin 2x y θθθ=+=+ (θ为参数)所表示的曲线为( ) A.圆的一部分 B.抛物线的一部分 C.双曲线的一部分 D.椭圆的一部分 答案:B 解析:参数方程sin cos , {1sin 2x y θθθ=+=+ (θ为参数),化为普通方程为2(02)x y y =≤≤, 表示抛物线的一部分. 3、椭圆5cos ,{3sin x y ?? == (?为参数)的焦点坐标为( ) A.(5,0)± B.(4,0)± C.(3,0)± D.(0,4)± 答案:B 解析:椭圆5cos ,{3sin x y ?? == (?为参数)的普通方程为22 1259x y +=,故4c =. 又椭圆焦点在x 轴上,故焦点坐标为(4,0)±.

4、已知过曲线3cos ,{ 4sin x y θθ== (θ为参数,0θπ≤≤)上一点P 和原点O 的连线PO 的倾斜角为4 π,则P 点的坐标是( ) A.(3,4) B.1212,55??- ??? C.? D.1212,55?? ??? 答案:D 解析:直线PO 的方程是y x =,又点P 为曲线3cos ,{ 4sin x y θθ==上一点,故3cos 4sin θθ=,即3tan 4θ=,因为倾斜角为4 π,0θπ≤≤,所以曲线与直线的交点在第一象限,故3sin 5θ=,4cos 5θ=,所以125 x y ==. 5、已知O 为原点,P 为椭圆4cos ,{ x y αα== (α为参数)上第一象限内一点,OP 的倾斜角为3 π,则点P 坐标为( ) A.()2,3 B.()4,3 C.( D.( ,55 答案:D 解析:椭圆4cos , {x y αα== (α为参数)化为普通方程,得22 11612x y +=.由题意可得直线OP 的方程为y = (0x >). 由22(0), {11612y x x y =>+= 解得x y ==∴点P 的坐标为()55 .故选D. 6、参数方程cos 2sin x y θθ=??=? (θ为参数)化为普通方程为( ) A.22 14y x += B.2212y x += C.2214x y += D.2 212x y +=

高三数学教案 平面向量与圆锥曲线的综合问题

平面向量与圆锥曲线的综合问题 例1 已知F 1、F 2分别是椭圆的左、右焦点. (Ⅰ)若P 是第一象限内该数轴上的一点,,求点P 的作标; (Ⅱ)设过定点M (0,2)的直线l 与椭圆交于同的两点A 、B ,且∠ADB 为锐角(其中O 为作标原点),求直线的斜率的取值范围. 解析:本题主要考查直线、椭圆、平面向量的数量积等基础知识,以及综合运用数学知识解决问题及推理计算能力. (Ⅰ)易知,, ∴,.设.则 ,又, 联立,解得,. (Ⅱ)显然不满足题设条件.可设 的方程为,设,. 联立 ∴,由 ,,得.①又为锐角,∴ 又 ∴ 2 214 x y +=125 4 PF PF ?=- l k 2a =1b =c = 1(F 2F (,)P x y (0,0)x y >> 2 2 125(,,)34PF PF x y x y x y ?=---=+-= -2 214 x y +=22 227414 x y x y ?+=????+=??221134x x y y =??=?????==????P 0x =l 2y kx =+11(,)A x y 22(,)B x y 2 222221 4(2)4(14)161204 2x y x kx k x kx y kx ?+=??++=?+++=??=+? 1221214x x k = +1221614k x x k +=-+22(16)4(14)120k k ?=-?+?>22163(14)0k k -+>2430k ->23 4 k > AOB ∠cos 00AOB OA OB ?∠>??>12120OA OB x x y y ?=+>2 12121212(2)(2)2()4y y kx kx k x x k x x =++=+++1212 x x y y +21212(1)2()4 k x x k x x =++++222 1216(1)2()41414k k k k k =+? +?-+++

圆锥曲线的参数方程

二 圆锥曲线的参数方程 [学习目标] 1.掌握椭圆的参数方程及应用. 2.了解双曲线、抛物线的参数方程. 3.能够利用圆锥曲线的参数方程解决最值、有关点的轨迹问题. [知识链接] 1.椭圆的参数方程中,参数φ是OM 的旋转角吗? 提示 椭圆的参数方程???x =a cos φ, y =b sin φ(φ为参数)中的参数φ不是动点M (x ,y ) 的旋转角,它是点M 所对应的圆的半径OA (或OB )的旋转角,称为离心角,不是 OM 的旋转角. 2.双曲线的参数方程中,参数φ的三角函数sec φ的意义是什么? 提示 sec φ=1cos φ,其中φ∈[0,2π)且φ≠π2,φ≠3 2π. 3.类比y 2=2px (p >0),你能得到x 2=2py (p >0)的参数方程吗? 提示 ???x =2pt , y =2pt 2 (p >0,t 为参数,t ∈R .) [预习导引] 1.椭圆的参数方程

2.双曲线的参数方程 3.抛物线的参数方程 (1)抛物线y 2 =2px 的参数方程是???x =2pt 2 ,y =2pt (t ∈R ,t 为参数). (2)参数t 表示抛物线上除顶点外的任意一点与原点连线的斜率的倒数.

要点一 椭圆参数方程的应用 例1 已知A 、B 分别是椭圆 x 236 +y 2 9 =1的右顶点和上顶点,动点C 在该椭圆上运动,求△ABC 重心G 的轨迹的普通方程. 解 由题意知A (6,0),B (0,3).由于动点C 在椭圆上运动,故可设动点C 的坐标为(6cos θ,3sin θ),点G 的坐标为(x ,y ),由三角形重心的坐标公式可得?????x =6+0+6cos θ3,y = 0+3+3sin θ3(θ为参数),即?? ?x =2+2cos θ, y =1+sin θ. 故重心G 的轨迹的参数方程为???x =2+2cos θ,y =1+sin θ (θ为参数). 规律方法 本题的解法体现了椭圆的参数方程对于解决相关问题的优越性.运用参数方程显得很简单,运算更简便. 跟踪演练1 已知曲线C 1:???x =-4+cos t ,y =3+sin t (t 为参数),曲线C 2:x 264+y 2 9=1. (1)化C 1为普通方程,C 2为参数方程;并说明它们分别表示什么曲线? (2)若C 1上的点P 对应的参数为t = π 2 ,Q 为C 2上的动点,求PQ 中点M 到直线C 3:x -2y -7=0距离的最小值. 解 (1)由???x =-4+cos t ,y =3+sin t ,得???cos t =x +4, sin t =y -3. ∴曲线C 1:(x +4)2+(y -3)2=1, C 1表示圆心是(-4,3),半径是1的圆.

《圆锥曲线的参数方程》教学案

2.3《圆锥曲线的参数方程》教学案 一、教学目标: 知识与技能:了解圆锥曲线的参数方程及参数的意义 过程与方法:能选取适当的参数,求简单曲线的参数方程 情感、态度与价值观:通过观察、探索、发现的创造性过程,培养创新意识. 二、重难点: 教学重点:圆锥曲线参数方程的定义及方法 教学难点:选择适当的参数写出曲线的参数方程. 三、教学方法: 启发、诱导发现教学. 四、教学过程: (一)、复习引入: 1.写出圆方程的标准式和对应的参数方程. (1)圆222r y x =+参数方程?? ?==θ θ sin cos r y r x (θ为参数) (2)圆2 2 02 0r y y x x =+-)\()(参数方程为:?? ?+=+=θ θ sin cos r y y r x x 00 (θ为参数) 2.写出椭圆、双曲线和抛物线的标准方程. 3.能模仿圆参数方程的推导,写出圆锥曲线的参数方程吗? (二)、讲解新课: 1.椭圆的参数方程推导:椭圆 12 22 2=+ b y a x 参数方程 ?? ?==θ θ sin cos b y a x (θ为参数),参数θ的几何意义是以a 为半径所作圆上一点和椭圆中心的连线与X 轴正半轴的夹角 2.双曲线的参数方程的推导:双曲线12 22 2=- b y a x 参数方程 ?? ?==θ θ tan sec b y a x (θ为参数)

. 3.抛物线的参数方程:抛物线Px y 22 =参数方程?? ?==Pt y Pt x 222 (t 为参数),t 为以抛物线上一点(X ,Y)与其顶点连线斜率的倒数. (1)、关于参数几点说明: A.参数方程中参数可以是有物理意义,几何意义,也可以没有明显意义. B.同一曲线选取的参数不同,曲线的参数方程形式也不一样 C.在实际问题中要确定参数的取值范围 (2)、参数方程的意义: 参数方程是曲线点的位置的另一种表示形式,它借助于中间变量把曲线上的动点的两个坐标间接地联系起来,参数方程与变通方程同等地描述,了解曲线,参数方程实际上是一个方程组,其中x ,y 分别为曲线上点M 的横坐标和纵坐标. (3)、参数方程求法:(A)建立直角坐标系,设曲线上任一点P 坐标为),(y x ;(B)选取适当的参数;(C)根据已知条件和图形的几何性质,物理意义,建立点P 坐标与参数的函数式;(D)证明这个参数方程就是所由于的曲线的方程 (4)、关于参数方程中参数的选取:选取参数的原则是曲线上任一点坐标当参数的关系比较明显关系相对简单.与运动有关的问题选取时间t 做参数;与旋转的有关问题选取角θ做参数;或选取有向线段的数量、长度、直线的倾斜斜角、斜率等. 4、椭圆的参数方程常见形式:(1)、椭圆122 22=+b y a x 参数方程 ?? ?==θ θsin cos b y a x (θ 为参数);椭圆 2 2 221(0)y x b a b a +=>>的参数方程是 c o s s i n (2x b y a θθθθ==≤≤π? 为参数,且0). (2)、以0 ( ,)y x 为中心焦点的连线平行于x 轴的椭圆的参数方程是 00 cos sin ({x a y b x y θθ θ= +=+为参数). (3)在利用???==θθ sin cos b y a x 研究椭圆问题时,椭圆上的点的坐标可记作(acos θ,bsin θ). (三)、巩固训练

高考数学圆锥曲线及解题技巧

椭圆与双曲线的性质 椭 圆 1. 点P 处的切线PT 平分△PF 1F 2在点P 处的外角. 2. PT 平分△PF 1F 2在点P 处的外角,则焦点在直线PT 上的射影H 点的轨迹是以长轴为直径的圆,除去长 轴的两个端点. 3. 以焦点弦PQ 为直径的圆必与对应准线相离. 4. 以焦点半径PF 1为直径的圆必与以长轴为直径的圆内切. 5. 若000(,)P x y 在椭圆22221x y a b +=上,则过0P 的椭圆的切线方程是00221x x y y a b +=. 6. 若000(,)P x y 在椭圆22 221x y a b +=外 ,则过Po 作椭圆的两条切线切点为P 1、P 2,则切点弦P 1P 2的直线 方程是00221x x y y a b +=. 7. 椭圆22 221x y a b += (a >b >0)的左右焦点分别为F 1,F 2,点P 为椭圆上任意一点12F PF γ∠=,则椭圆 的焦点角形的面积为122 tan 2 F PF S b γ ?=. 8. 椭圆22 221x y a b +=(a >b >0)的焦半径公式: 10||MF a ex =+,20||MF a ex =-(1(,0)F c - , 2(,0)F c 00(,)M x y ). 9. 设过椭圆焦点F 作直线与椭圆相交 P 、Q 两点,A 为椭圆长轴上一个顶点,连结AP 和AQ 分别交相应 于焦点F 的椭圆准线于M 、N 两点,则MF ⊥NF. 10. 过椭圆一个焦点F 的直线与椭圆交于两点P 、Q, A 1、A 2为椭圆长轴上的顶点,A 1P 和A 2Q 交于点M ,A 2P 和A 1Q 交于点N ,则MF ⊥NF. 11. AB 是椭圆22221x y a b +=的不平行于对称轴的弦,M ),(00y x 为AB 的中点,则2 2OM AB b k k a ?=-, 即020 2y a x b K AB -=。 12. 若000(,)P x y 在椭圆22 221x y a b +=内,则被Po 所平分的中点弦的方程是2200002222x x y y x y a b a b +=+. 13. 若000(,)P x y 在椭圆22221x y a b +=内,则过Po 的弦中点的轨迹方程是22002222x x y y x y a b a b +=+. 双曲线 1. 点P 处的切线PT 平分△PF 1F 2在点P 处的内角. 2. PT 平分△PF 1F 2在点P 处的内角,则焦点在直线PT 上的射影H 点的轨迹是以长轴为直径的圆,除 去长轴的两个端点. 3. 以焦点弦PQ 为直径的圆必与对应准线相交. 4. 以焦点半径PF 1为直径的圆必与以实轴为直径的圆相切.(内切:P 在右支;外切:P 在左支)

高考圆锥曲线解题技巧总结

第五篇 高考解析几何万能解题套路 解析几何——把代数的演绎方法引入几何学,用代数方法来解决几何问题。 与圆锥曲线有关的几种典型题,如圆锥曲线的弦长求法、与圆锥曲线有关的最值(极值)问题、与圆锥曲线有关的证明问题以及圆锥曲线与圆锥曲线有关的证明问题等,在圆锥曲线的综合应用中经常见到。 第一部分:基础知识 1.概念 特别提醒:(1)在求解椭圆、双曲线问题时,首先要判断焦点位置,焦点F 1,F 2的位置,是椭圆、双曲线的定位条件,它决定椭圆、双曲线标准方程的类型,而方程中的两个参数,a b ,确定椭圆、双曲线的形状和大小,是椭圆、双曲线的定形条件;在求解抛物线问题时,首先要判断开口方向; (2)在椭圆中,a 最大,222 a b c =+,在双曲线中,c 最大,222c a b =+。 2.圆锥曲线的几何性质: (1)椭圆(以122 22=+b y a x (0a b >>)为例):①范围:,a x a b y b -≤≤-≤≤;②焦点:两个焦点(,0)c ±;③对称性:两条对称轴0,0x y ==,一个对称中心(0,0), 四个顶点(,0),(0,)a b ±±,其中长轴长为2a ,短轴长为2b ;④准线:两条准线2 a x c =±; ⑤离心率:c e a =,椭圆?01e <<,e 越小,椭圆越圆;e 越大,椭圆越扁。 (2)双曲线(以22221x y a b -=(0,0a b >>)为例):①范围:x a ≤-或,x a y R ≥∈;②焦点:两个焦点(,0)c ±;③对称性:两条对称轴0,0x y ==,一个对称中心(0,0),两个顶点(,0)a ±,其中实轴长为2a ,虚轴长为2b ,特别地,当实轴和虚轴的长相等时, 称为等轴双曲线,其方程可设为22,0x y k k -=≠;④准线:两条准线2a x c =±; ⑤离 心率:c e a =,双曲线?1e >,等轴双曲线?e =e 越小,开口越小,e 越大,开口越大;⑥两条渐近线:b y x a =±。 (3)抛物线(以22(0)y px p =>为例):①范围:0,x y R ≥∈;②焦点:一个焦 点(,0)2 p ,其中p 的几何意义是:焦点到准线的距离;③对称性:一条对称轴0y =,没有对称中心,只有一个顶点(0,0);④准线:一条准线2p x =-; ⑤离心率:c e a =,抛物线?1e =。

平面向量的解题技巧

第四讲平面向量的解题技巧 【命题趋向】由2007年高考题分析可知: 1.这部分内容高考中所占分数一般在10分左右. 2.题目类型为一个选择或填空题,一个与其他知识综合的解答题. 3.考查内容以向量的概念、运算、数量积和模的运算为主. 【考点透视】“平面向量”是高中新课程新增加的内容之一,高考每年都考,题型主要有选择题、填空题,也可以与其他知识相结合在解答题中出现,试题多以低、中档题为主. 透析高考试题,知命题热点为: 1.向量的概念,几何表示,向量的加法、减法,实数与向量的积. 2.平面向量的坐标运算,平面向量的数量积及其几何意义. 3.两非零向量平行、垂直的充要条件. 4.图形平移、线段的定比分点坐标公式. 5.由于向量具有“数”与“形”双重身份,加之向量的工具性作用,向量经常与数列、三角、解析几何、立体几何等知识相结合,综合解决三角函数的化简、求值及三角形中的有关问题,处理有关长度、夹角、垂直与平行等问题以及圆锥曲线中的典型问题等. 6.利用化归思想处理共线、平行、垂直问题向向量的坐标运算方面转化,向量模的运算转化为向量的运算等;利用数形结合思想将几何问题代数化,通过代数运算解决几何问题. 【例题解析】 1. 向量的概念,向量的基本运算 (1)理解向量的概念,掌握向量的几何意义,了解共线向量的概念. (2)掌握向量的加法和减法. (3)掌握实数与向量的积,理解两个向量共线的充要条件. (4)了解平面向量的基本定理,理解平面向量的坐标的概念,掌握平面向量的坐标运算. (5)掌握平面向量的数量积及其几何意义,了解用平面向量的数量积可以处理有关长度、角度和垂直的问题, 掌握向量垂直的条件. (6)掌握平面两点间的距离公式. 例1(2007年北京卷理)已知O是ABC △所在平面内一点,D为BC边中点,且2OA OB OC ++=0,那么()A.AO OD =D.2AO OD AO OD = AO OD =B.2 =C.3

浙江省鄞州高级中学高三数学复习讲义平面向量与圆锥曲线的综合问题

平面向量与圆锥曲线的综合问题 例1 已知F 1、F 2分别是椭圆2 214 x y +=的左、右焦点. (Ⅰ)若P 是第一象限内该数轴上的一点,125 4 PF PF ?=- ,求点P 的作标; (Ⅱ)设过定点M (0,2)的直线l 与椭圆交于同的两点A 、B ,且∠ADB 为锐角(其中O 为作标原点),求直线l 的斜率k 的取值范围. 解析:本题主要考查直线、椭圆、平面向量的数量积等基础知识,以及综合运用数学知识解决问题及推理计算能力. (Ⅰ)易知2a =,1b = ,c = ∴1(F ,2F .设(,)P x y (0,0)x y >>.则 2 2 125 (,,)34 PF PF x y x y x y ?=---=+-=-,又2214x y +=, 联立222274 14 x y x y ?+=???? +=??,解得2 211342x x y y =??=?????= =????,P . (Ⅱ)显然0x =不满足题设条件.可设l 的方程为2y kx =+,设11(,)A x y ,22(,)B x y . 联立22 222214(2)4(14)1612042x y x kx k x kx y kx ?+=??++=?+++=??=+? ∴1221214x x k = +,122 1614k x x k +=-+由22 (16)4(14)120k k ?=-?+?> 22163(14)0k k -+>,2430k ->,得23 4 k >.1又AOB ∠为锐角 cos 00AOB OA OB ?∠>??>,∴12120OA OB x x y y ?=+> 又2 12121212(2)(2)2()4y y kx kx k x x k x x =++=+++ ∴1212x x y y +2 1212(1)2()4k x x k x x =++++222 1216(1)2()41414k k k k k =+? +?-+++

直线的参数方程圆锥曲线的参数方程及其应用等高中数学

直线的参数方程,圆锥曲线的参数方程及其应用 一. 教学内容: 直线的参数方程,圆锥曲线的参数方程及其应用,极坐标系,曲线的极坐标方程及其应用。 [基本知识点] (1)直线的参数方程 <1>标准形式: :),y ,x (M 000准形式为的直线的参数方程的标且倾角为过点α )t (sin t y y cos t x x 00为参数???+=+=αα <2>一般形式 )1b a 't ('bt y y 'at x x 2200≠+???+=+=为参数且 (2)参数t 的几何意义及其应用 标准形式: )y ,x (M t ,)t (sin t y y cos t x x 00000的几何意义是表示定点中为参数???+=+=αα 的数量的有向线段到直线上动点M M y)(x,M 0 :t,M M 0故即= <1>直线与圆锥曲线相交,交点对应的参数分别为t 1,t 2,则弦长|AB|=|t 1-t 2| <2>定点M 0是弦M 1、M 2的中点?t 1+t 2=0

<3>设弦M 1,M 2中点为M ;则点M 相应的参数 2t t t 2 1M += (3)圆锥曲线的参数方程 <1>)(sin r y cos r x r y x 222为参数的参数方程为圆ααα???===+ 轴正方向的旋转角 的几何意义动半径对于其中x α <2> 其几何意义为离心为参数的参数方程为椭圆,(sin b y cos a x 1b y a x 2222 ααα???===+ 角)。 <3>)(btg y asec x 为参数双曲线的参数方程为ααα???== <4>抛物线y 2=2px 的参数方程为 )(t pt 2y pt 2x 2 为参数?????== (4)极坐标系的基本概念。 在平面内任取一个定点O ,叫做极点,引一条射线O x ,叫做极轴,再选定一个长度单位和角度的正方向(通常取逆时针方向),对于平面内任一点M ,用ρ表示线段OM 的长度,θ表示从Ox 到OM 的角度,ρ叫做M 的极径,θ叫做点M 的极角,有序数对(ρ,θ)就叫做点M 的极坐标系,这样建立的坐标叫做极坐标系。 (5)极坐标与直角坐标的互化 <1>互化条件: 极点与直角坐标系原点重合; 极轴与直角坐标系O x 轴重合; 两坐标系中的长度单位统一。 <2>互化公式

直线与圆锥曲线有关向量的问题

直线圆锥曲线有关向量的问题 高考考什么 知识要点: 1.直线与圆锥曲线的公共点的情况 00 ),(0 2=++??? ?==++C Bx Ax y x f c by ax 曲线:直线:)0'''(2=++C y B y A 或 (1)没有公共点 → 方程组无解 (2)一个公共点 → 0 ,0)0)=?≠→=→A ii A i 相切相交 (3)两个公共点 → 0,0>?≠A 2.连结圆锥曲线上两个点的线段称为圆锥曲线的弦,要能熟练地利用方程的根与系数关系来计算弦长,常用的弦长公式:2 121221 11AB k x x y y k =+-=+ - 3.以平面向量作为工具,综合处理有关长度、角度、共线、平行、垂直、射影等问题 4.几何与向量综合时可能出现的向量内容 (1) 给出直线的方向向量或; (2)给出与 相交,等于已知过的中点; (3)给出,等于已知 是 的中点; (4)给出 ,等于已知A 、B 与PQ 的中点三点共线; (5) 给出以下情形之一:① ;②存在实数 ;③若存在实数 ,等于已知 三点共线. (6) 给出 ,等于已知是的定比分点,为定比,即 (7) 给出,等于已知 ,即 是直角,给出,等 于已知 是钝角, 给出 ,等于已知 是锐角。 (8)给出,等于已知是的平分线。 (9)在平行四边形 中,给出 ,等于已知 是菱形;

(10)在平行四边形中,给出,等于已知是矩形; (11)在中,给出,等于已知是的外心(三角形外接圆的圆心,三角形的外心是三角形三边垂直平分线的交点); (12)在中,给出,等于已知是的重心(三角形的重心是三角形三条中线的交点); (13)在中,给出,等于已知是的垂心(三角形的垂心是三角形三条高的交点); (14)在中,给出等于已知通过的内心; (15)在中,给出等于已知是的内心(三角形内切圆的圆心,三角形的内心是三角形三条角平分线的交点); (16)在中,给出,等于已知是中边的中线; 高考怎么考 主要题型: 1.三点共线问题;2.公共点个数问题;3.弦长问题; 4.中点问题;5.定比分点问题;6.对称问题;7.平行与垂直问题;8.角的问题。 近几年平面向量与解析几何交汇试题考查方向为 (1)考查学生对平面向量知识的简单运用,如向量共线、垂直、定比分点。 (2)考查学生把向量作为工具的运用能力,如求轨迹方程,圆锥曲线的定义,标准方程和几何性质,直线与圆锥曲线的位置关系。 特别提醒: 法和韦达定理是解决直线和圆锥曲线位置关系的重要工具。 高考真题 1. [2012·上海卷] 若n=(-2,1)是直线l的一个法向量,则l的倾斜角的大小为________(结果用反三角函数值表示)..arctan2[解析] 考查直线的法向量和倾斜角,关键是求出直线的斜率. 由已知可得直线的斜率k×1 -2 =-1,∴k=2,k=tanα,所以直线的倾斜角α=arctan2. 2.[2012·重庆卷] 如图1-3,设椭圆的中心为原点O,长轴在x轴上,上顶点为A,左、右焦点分别为F1,F2,线段OF1,OF2的中点分别为B1,B24的直角三角形. (1)求该椭圆的离心率和标准方程; (2)过B1作直线l交椭圆于P,Q两点,使PB2⊥QB2,求直线l的方程.

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