解析几何中的解题方法
1.联立有法:巧用“1”的代换实现齐次化联立,直接构造关于斜率的方程
x2y2
例1.(2018南通一中月考,5分)已知直线y=-x+1与椭圆2+2=1(a>b>0)相交于A,B两点,且OA⊥OB(O
ab12
为坐标原点),若椭圆的离心率e∈?,?,则a的最大值为________.
?22?【解析】因为OA⊥OB,a>b>0,所以点A,B的横坐标均不为0,即b≠1.
x2y2??a2+b2=1,x2y21y?2?y??1???2
联立?得2+2=(x+y),整理得?b2-1??x?-2?x?+?a2-1??=0, ab
??x+y=1,
11???222-1由题知Δ=4-4??b2??a2-1?>0,化简得a+b>1,即2a>1.①
1
-1
y1y2a2
设A(x1,y1),B(x2,y2),因为OA⊥OB,所以kOAkOB=·==-1,
x1x21
-1b2即
b2+a2=2a2b2,即
b2=
a2
. 2a2-1
1c211b211b231137312??又因为e∈,,所以≤2≤,即≤1-2≤,所以≤2≤,所以≤2≤,解得≤a2≤,4a24a22a422a-1462?22?即
4266
≤a≤,满足①式,所以a的最大值为. 622
x2y233例2.(2017全国Ⅰ,12分)已知椭圆C:2+2=1(a>b>0),四点P1(1,1),P2(0,1),P3?-1,?,P4?1,?ab2?2???中恰有三点在椭圆C上. (Ⅰ)求C的方程;
(Ⅱ)设直线l不经过P2点且与C相交于A,B两点.若直线P2A与直线P2B的斜率的和为-1,证明:l过定点. 【解析】(1)由于P3,P4两点关于y轴对称,故由题设知C经过P3,P4两点,所以C不经过P1,
??a=4,?x所以点P在C上,因此?解得?故C的方程为+y=1.
413??b=1,
?a+4b=1,
2
2
2
2
2
2
2
1
=1,b2
4-t24-t2??
(2)证明:若直线l⊥x轴,依题设方程为x=t(0<|t|<2),可得A,B的坐标分别为?t,(t,-),?,22??4-t2-24-t2+22所以kAP2+kBP2=-=-=-1,解得t=2,不符合题设.
2t2tt
因此直线l斜率存在,设其方程为y=kx+m,(m≠1),A(x1,y1),B(x2,y2),由题知P2A与P2B的斜率
均存在,则x1≠0,x2≠0,m≠-1.(8分)
y1-1y2-1y′1y′2
依题意得+=-1,令y′=y-1,则有+=-1.
x1x2x1x2
xx??4+y2=1,??4+(y′+1)2=1,由?得? ??y=kx+m,??y′+1=kx+m,
x2
+y′2+2y′·1=0,4y′-kxx2
即所以+y′2+2y′·=0,
4m-1y′-kx
=1,m-1
22
???
m+1?y′?22k?y′?1整理得-+=0,(10分)
m-1?x?m-1?x?4y′1y′22k
根据根与系数的关系,得+==-1
x1x2m+1
所以m=-2k-1,所以直线AB的方程为y=k(x-2)-1,过定点(2,-1),故原命题得证.
2.化二为一:解决一条直线与两条已知直线相交的问题,可以考虑将两条直线的方程整合成二次方程的形式
x2y2
例:如图,F1,F2分别是双曲线C:2-2=1(a>0,b>0)的左、右焦点,B是虚轴的端点,直线F1B与C
ab的两条渐近线分别交于P,Q两点,线段PQ的垂直平分线与x轴交于点M,交PQ于N,若|MF2|=|F1F2|,则C的离心率为________.
b
【解析】由F1(-c,0),B(0,b)得直线PQ的方程为y=(x+c),
c
x2y2
双曲线2-2=1的两条渐近线分别为bx-ay=0,bx+ay=0,两式相乘得b2x2-a2y2=0,
ab
b??y=c(x+c),
联立?得b2x2-2a2cx-a2c2=0,设P(x1,y1),Q(x2,y2),由题知x1,x2为该方程的两个
??b2x2-a2y2=0,x1+x2a2ca2cc2
根,Δ>0,所以点N的横坐标为xN==2,代入直线PQ方程得其坐标为N(2,).又由|MF2|=|F1F2|
2bbbc??ac??ac2=2b2,2=2(c2-a2),+c3c-2?,得M(3c,0),在直角△F1NM中,由射影定理,得?=所以a即a2
b??b??b??即3a2=2c2,故e=
6. 2
22
2
2
3.公式择优而取:根据条件灵活选择面积和弦长的计算公式
(1)面积公式的选取
例1:(2018改编)过点(2,0)引直线l与曲线y=1-x2相交于A,B两点,O为坐标原点,当△ABO的面积取得最大值时,直线l的倾斜角为________.
【解析】易知曲线y=1-x2是一个半圆,其半径为1,如图所示,
111
所以△ABO的面积S=OA·OBsin∠AOB=sin∠AOB≤,当且仅当∠AOB=90°时,S取得最大值,此
2222
212
时△ABO是等腰直角三角形,斜边上的高为OH=,在直角三角形OPH中,sin∠OPH==,所以∠OPH
222=30°,所以直线l的倾斜角为150°.
→→
例2:(2018改编)已知F为抛物线y2=x的焦点,点A,B在该抛物线上且位于x轴的两侧,OA·OB=2(其中O为坐标原点),则△ABO与△AFO面积之和的最小值是________.
→→2
【解析】设A(x1,y1),B(x2,y2),则OA·OB=x1x2+y1y2=y21y2+y1y2=2,所以(y1y2+2)(y1y2-1)=0,又因为点A,B位于x轴的两侧,所以y1y2<0,所以y1y2=-2 .
如图所示,分别过点A,B作y轴的垂线,垂足为M,N,
1111
则S△AOB=S梯形ABNM-S△AOM-S△BON=(x1+x2)(|y1|+|y2|)-x1|y1|-x2|y2|=(x1|y2|+x2|y1|),因为点A,B
222211111
位于x轴两侧,所以S△AOB=|x1y2-x2y1|,所以△ABO与△AFO面积之和为S=|x1y2-x2y1|+·|y1|=|y1y2(y1
2224221129
+y1? +|y1|=+|y1|≥2-y2)|+|y1|=??y1?88|y1|8最小值为3.
(2)过圆锥曲线焦点的弦的弦长公式
x22
例.(2018改编,5分)已知椭圆C:+y=1,过点F(1,0)的直线l交椭圆C于A,B两点, 若|AF|=
22|BF|,则弦长|AB|=________.
【解析】不妨设点A在x轴上方,点B在x轴下方.
设∠AFx=θ,则|AF|=
2-cosθ11|AF|2
,|BF|=,依题意得==2,解得cosθ=-,
|BF|32+cosθ2-cosθ2+cosθ
29294
·|y1|=3,当且仅当=|y1|,即|y1|=时取等号,故所求|y1|8|y1|83
解析几何中的解题方法
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