圆锥曲线
1.圆锥曲线的两定义:
第一定义中要重视“括号”内的限制条件:椭圆中,与两个定点F1,F2的距离的和等于常数2a,且此常
形的面积最大值为1时,则椭圆长轴的最小值为__(答:
22)
x2y2(2)双曲线(以??1(a?0,b?0)为
a2b2数2a一定要大于F1F2,当常数等于F1F2时,轨迹例):①范围:x??a或x?a,y?R;②焦点:两个
焦点(?c,0);③对称性:两条对称轴x?0,y?0,一是线段F1F2,当常数小于F1F2时,无轨迹;双曲线
个对称中心(0,0),两个顶点(?a,0),其中实轴长为
中,与两定点F1,F2的距离的差的绝对值等于常数2a,
2a,虚轴长为2b,特别地,当实轴和虚轴的长相等
且此常数2a一定要小于|F1F2|,定义中的“绝对值”
时,称为等轴双曲线,其方程可设为x2?y2?k,k?0;
与2a<|F1F2|不可忽视。若2a=|F1F2|,则轨迹是
a2c④准线:两条准线x??; ⑤离心率:e?,双以F1,F2为端点的两条射线,若2a﹥|F1F2|,则轨
cay2?1上一点,F1,F2为练习:点P是双曲线上x?12双曲线的两个焦点,且PF求?PF1F2的周1PF2=24,
2长。 8、抛物线中与焦点弦有关的一些几何图形的性质:(1)以过焦点的弦为直径的圆和准线相切;(2)设AB为焦点弦, M为准线与x轴的交点,则∠AMF=∠BMF;(3)设AB为焦点弦,A、B在准线上的射影分别为A1,B1,
若P为A1B1的中点,则PA⊥PB;(4)若AO的延长线交准线于C,则BC平行于x轴,反之,若过B点平行
于x轴的直线交准线于C点,则A,O,C三点共线。 迹不存在。若去掉定义中的绝对值则轨迹仅表示双曲线
的一支。
如方程(x?6)2?y2?(x?6)2?y2?表8示的曲线是_____(答:双曲线的左支)
2.圆锥曲线的标准方程(标准方程是指中心(顶点)在
原点,坐标轴为对称轴时的标准位置的方程): (1)椭圆:焦点在x轴上时x2y2a2?b2?1?b?0),焦点在y轴上时y2x2(aa2?b2=1(a?b?0)。方程Ax2?By2?C表示椭圆的充要条件是什么?(ABC≠0,且A,B,C同号,A≠B)。
若x,y?R,且3x2?2y2?6,则x?y的最大值是____,x2?y2的最小值是___(答:5,2)
22(2)双曲线:焦点在x轴上:
xya2?b2 =1,焦点在y轴上:y2x2a2?b2=1(a?0,b?0)。方程
Ax2?By2?C表示双曲线的充要条件是什么?(ABC
≠0,且A,B异号)。
如设中心在坐标原点O,焦点F1、F2在坐标轴上,离心率e?2的双曲线C过点P(4,?10),则C
的方程为_______(答:x2?y2?6)
(3)抛物线:开口向右时y2?2px(p?0),开口向左时y2??2px(p?0),开口向上时
x2?2py(p?0),开口向下时x2??2py(p?0)。
3.圆锥曲线焦点位置的判断(首先化成标准方程,然后再判断):
(1)椭圆:由x2,y2分母的大小决定,焦点在分母大的坐标轴上。
x2已知方程m?1?y2如2?m?1表示焦点在y轴
上的椭圆,则m的取值范围是__(答:(??,?1)?(1,32))
(2)双曲线:由x2,y2项系数的正负决定,焦
点在系数为正的坐标轴上;
(3)抛物线:焦点在一次项的坐标轴上,一次项的符号决定开口方向。
提醒:在椭圆中,a最大,a2?b2?c2,在双曲
线中,c最大,c2?a2?b2。
4.圆锥曲线的几何性质:
x21)椭圆(以a?y2(2b2?1(a?b?0)为例):
①范围:?a?x?a,?b?y?b;②焦点:两个焦点(?c,0);③对称性:两条对称轴x?0,y?0,一个对称中心(0,0),四个顶点(?a,0),(0,?b),其中长轴长a,短轴长为2b;④准线:两条准线x??a2为2c; ⑤
离心率:e?ca,椭圆?0?e?1,e越小,椭圆越
圆;e越大,椭圆越扁。
)若椭圆x25?y2如(1m?1的离心率e?105,则m的值是__(答:3或253);
(2)以椭圆上一点和椭圆两焦点为顶点的三角
曲线?e?1,等轴双曲线?e?2,e越小,开口越小,e越大,开口越大;⑥两条渐近线:y??bax。 (3)抛物线(以y2?2px(p?0)为例):①范围:x?0,y?R;②焦点:一个焦点(p2,0),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y?0,没有对称中心,只有一个顶点(0,0)
;④准线:一条准线x??p2; ⑤离心率:e?ca,抛物线?e?1。 如设a?0,a?R,则抛物线y?4ax2的焦点坐标为
________(答:(0,116a)); 5、点P(xx220,y0)和椭圆
a2?yb2?1(a?b?0)的关系:(1)点P(xx220y00,y0)在椭圆外?a2?b2?1;(2)
点P(x,yx220y000)在椭圆上?a2?b2=1;(3)点
2P(xx20y00,y0)在椭圆内?a2?b2?1
6.直线与圆锥曲线的位置关系:
(1)相交:??0?直线与椭圆相交; ??0?直线与双曲线相交,但直线与双曲线相交不一定有??0,当直线与双曲线的渐近线平行时,直线与双曲线相交且只有一个交点,故??0是直线与双曲线相交的充分条件,但不是必要条件;??0?直线与抛物线相交,但直线与抛物线相交不一定有??0,当直线与抛物线的对称轴平行时,直线与抛物线相交且只有一个交点,故??0也仅是直线与抛物线相交的充分条件,但不是必要条件。
(2)相切:??0?直线与椭圆相切;??0?直线与双曲线相切;??0?直线与抛物线相切; (3)相离:??0?直线与椭圆相离;??0?直线与双曲线相离;??0?直线与抛物线相离。
提醒:(1)直线与双曲线、抛物线只有一个公共点时的位置关系有两种情形:相切和相交。如果直线与双曲线的渐近线平行时,直线与双曲线相交,但只有一个交点;如果直线与抛物线的轴平行时,直线与抛物线相交,
也只有一个交点;(2)过双曲线x2y2a2?b2=1外一点
P(x0,y0)的直线与双曲线只有一个公共点的情况如下:
①P点在两条渐近线之间且不含双曲线的区域内时,有
两条与渐近线平行的直线和分别与双曲线两支相切的
两条切线,共四条;②P点在两条渐近线之间且包含双曲线的区域内时,有两条与渐近线平行的直线和只与双曲线一支相切的两条切线,共四条;③P在两条渐近线上但非原点,只有两条:一条是与另一渐近线平行的直线,一条是切线;④P为原点时不存在这样的直线;(3)过抛物线外一点总有三条直线和抛物线有且只有一个公共点:两条切线和一条平行于对称轴的直线。
7、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)问题: S?b2tan?2?c|y0|,当
|y0|?b即P为短轴端点时,Smax的最大值为bc;对
2于双曲线S?b。 如 (1)短轴长为5,
tan?2
9、弦长公式:若直线y?kx?b与圆锥曲线相交于两点A、B,且x1,x2分别为A、B的横坐标,则AB=
1?k2x1?x2,若y1,y2分别为A、B的纵坐标,则
AB=1?1k2y1?y2,
若弦AB所在直线方程设为x?ky?b,则AB=1?k2y1?y2。特别地,焦
点弦(过焦点的弦):焦点弦的弦长的计算,一般不用弦长公式计算,而是将焦点弦转化为两条焦半径之和后,利用第二定义求解。
10、圆锥曲线的中点弦问题:遇到中点弦问题常用“韦达定理”或“点差法”求解。
在椭圆x2y2a2?b2?1中,以P(x0,y0)为中点的弦所在
直线的斜率k=-b2x0a2y;
0弦所在直线的方程: 垂直平分线的方程:
x2y2在双曲线a2?b2?1中,以P(x0,y0)为中点的弦所在
直线的斜率k=b2x02a2y;在抛物线y?2px(p?0)中,
0以P(xp0,y0)为中点的弦所在直线的斜率k=y。
0提醒:因为??0是直线与圆锥曲线相交于两点的必要
条件,故在求解有关弦长、对称问题时,务必别忘了检验??0!
11.了解下列结论
(1)双曲线x22?y?1的渐近线方程为xa2b2a?yb?0;
(2)以y??bax为渐近线(即与双曲线
x2a2?y2共渐近线)的双曲线方程为x2y2b2?1a2?b2??(?为参数,?≠0)。
(3)中心在原点,坐标轴为对称轴的椭圆、双曲线方程可设为mx2?ny2?1;
(4)椭圆、双曲线的通径(过焦点且垂直于对称
2b2轴的弦)为a,焦准距(焦点到相应准线的距离)b2为c,抛物线的通径为2p,焦准距为p;
(5)通径是所有焦点弦(过焦点的弦)中最短的弦;
(6)若抛物线y2?2px(p?0)的焦点弦为AB,
A(x1,y1),B(x2,y2),则①|AB|?x1?x2?p;②
p2x1x2?,y241y2??p
(7)若OA、OB是过抛物线y2?2px(p?0)顶点O的两条互相垂直的弦,则直线AB恒经过定点(2p,0)
12.圆锥曲线中线段的最值问题:
例1、(1)抛物线C:y2=4x上一点P到点A(3,42)与到准线的距离和最小,则点 P的坐标为______________
(2)抛物线C: y2=4x上一点Q到点B(4,1)与到焦点133112312y3xF的距离和最小,则点Q的坐标为 。
(?11?,5)?3(?2,2 )3分析:(1)A在抛物线外,如图,连PF,则
2、在平面直角QA坐标系xOyHPH?PF,因而易发现,当A、P、F三点共线时,
中,已知点PBA(0,-1),BF距离和最小。
点在直线y = -3上,M点满足(2)B在抛物线内,如图,作QR⊥l交于R,则MB//OA, MA?AB = MB?BA,M点的轨迹为曲线C。 当B、Q、R三点共线时,距离和最小。 解:(1)(2,
(Ⅰ)求C的方程;(Ⅱ)P为C上的动点,l为C在P2点处得切线,求O点到l距离的最小值。 )(2)(14,1)
(Ⅰ)设M(x,y),由已知得B(x,-3),A(0,-1).所以MA=1、已知椭圆Cx21的方程为4?y2?1,双曲线C2的左、(-x,-1-y), MB=(0,-3-y), AB=(x,-2).再由愿意右焦点分别为C1的左、右顶点,而C2的左、右顶点分别是C得知(MA+MB)? AB=0,即(-x,-4-2y)1的左、右焦点。
(1) 求双曲线C2的方程; ? (x,-2)=0.
(2) 若直线l:y?kx?2与椭圆C1及双曲线C2
所以曲线C的方程式为y=1恒有两个不同的交点,且l与C2的两个交点A和B满4x2-2. (Ⅱ)设P(x0,y0)为曲线C:y=1足OA?OB?6(其中O为原点),求k的取值范围。
4x2-2上一点,因为y'=12x,所以l的解:(Ⅰ)设双曲线C22斜率为12的方程为xa2?yb2?1,则
2x0因此直线l的方程为
a2?4?1?3,再由a2?b2?c2得b2?1.
y?y10?2x0(x?x0),即x0x?2y?2y0?x2?0。
2x2|2y0?x0|.又故C2的方程为3?y2?1.则O点到l的距离(II)将d?x24y120?x0?2,所0?421y?kx?2代入x4?y2?1得(1?4k2)x2?82kx?4?x20?4以0d.?2x2?4?12(x20?4?4x2)?2, 00?4
由直线l与椭圆C21恒有两个不同的交点得
当x0=0时取等号,所以O点到l距离的最小值为2.
?2221?(82)k?16(1?4k)?16(4k2?1)?0,x2y23设双曲线即 k2?1a2?b2?1(a>0,b>0)的渐近线与抛物
4. ①
线y=x2
+1相切,则该双曲线的离心率等于( )
y?kx?2代入x2将3?y2?1得(1?3k2)x2?62kx?9?04、过椭圆x2y22?2?1(a?b?0)的左焦点F1作x.由直线l与双曲线C2
恒有两个不同的交点A,B得
ab轴
??2?1?3k?0,?即1的垂线交椭圆于点P,F2为右焦点,若?F1PF2?60,?k2?且k2?2222?(?62k)?36(1?3k)?36(1?k)?0.3?1.则椭圆的离心率为
设A(x62k?9x2A,yA),B(xB,yB),则xA?xB?1?3k2,xA?xB?5、已知双曲线?y21?3k22b2?1(b?0)的左、右焦点分别由OA?OB?6得xAxB?yAyB?6,而是F?x,点P(3,yx1、F2,其一条渐近线方程为y0)AxB?yAyB?xAxB?(kxA?2)(kxB?2)
在双曲线上.则PF1·PF2=( )0
?(k2?1)xAxB?2k(xA?xB)?26、已知直线y?k?x?2??k?0?与抛物线C:y2?8x?(k2?1)??962k1?3k2?2k?1?3k2?2
相交于A、B两点,F为C的焦点,若
?3k2?7|FA|?2|FB|,则k?3k2?1.( )
于是3k2?715k2?133k2?1?6,即3k2?1?0.解此不等式得
7、已知直线l1:4x?3y?6?0和直线l2:x??1,抛k2?131物线y2?4x上一动点P到直线l1和直线l2的距离之15或k2?3. ③ 和的最小值是( )
由①、②、③得14?k2?1133或15?k2?1.
故
k
的
取
值
范
围
为
8、设已知抛物线C的顶点在坐标原点,焦点为F(1,0),直线l与抛物线C相交于A,B两点。若AB的中点为(2,2),则直线l的方程为_____________.
(9、椭圆,91?25)?1的焦点为(F1,,F2,点1P)在椭圆上,若|PF1|?4,则|PF2|? ;?F1PF2的大小为 . 10、过抛物线y2?2px(p?0)的焦点F作倾斜角为45的直线交抛物线于A、B两点,若线段AB的长为8,
则p?________________ 【解析】设切点P(x0,y0),则切线的斜率为y'|x?x0?2x0.
由题意有
y0x?2x0又
y0?x20?1解得:
0x20?1,?bba?2,e?1?(a)2?5
双曲线
x2a2?y2b2?1的一条渐近线为y?bax,由方程组
???y?bxy,得
x2?b?a,消去?y?x2?1ax?1?0有唯一解,所以△=(b)2?4?以
ba0,所
a?2,
ca2?b2e?a?a?1?(ba)2?5
由渐近线方程为y?x知双曲线是等轴双曲线,∴双曲线方程
是x2?y2?2,于是两焦点坐标分别是(-2,0)和(2,0),且
P(3,1)或
P(3,?1).不妨去P(3,1),
则
PF1?(?2?3,?1),
PF2?(2?3,?1).
∴
PF1·
PF2=
(?2?3,?1)(2?3,?1)??(2?3)(2?3)?1?0
【解析】设抛物线C:y2?8x的准线为l:x??2直线
y?k?x?2??k?0?恒过定点
P??2,0? .如图过A、B分 别作
AM?l于
M,
BN?l于
N
, 由
|FA|?2|FB|,则|AM|?2|BN|,点B为AP的中点.
连结OB,则|OB|?12|AF|, ?|OB|?|BF| 点
B的横坐标为1, 故点B的坐标为
(1,22)?k?22?021?(?2)?23, 故选D
A?x??y21?4x11,y1?,B?x2,y2?,则有x1?x2,???y22?4x2两式相减得,y22y?y241?y2?4?x1?x2?,?1xx?y?1?2y1?2?直线l的方程为y-2=x-2,即y=x