圆锥曲线八种解题办法、七种常规题型和性质
总论:常见的八种办法
1、概念法
2、韦达定理法
3、设而不求点差法
4、弦长公式法
5、数形结合法
6、参数法(点参数、K参数、角参数)
7、代入法中的顺序
8、充分借助曲线系方程法
七种常规题型
(1)中点弦问题
(2)焦点三角形问题
(3)直线与圆锥曲线地方关系问题
(4)圆锥曲线的有关最值(范围)问题
(5)求曲线的方程问题
1.曲线的形状已知--------这种问题一般可用待定系数法解决。
2.曲线的形状未知-----求轨迹方程
(6) 存在两点关于直线对称问题
(7)两线段垂直问题
常见的八种办法
1、概念法
(1)椭圆有两种概念。第肯定义中,r1+r2=2a。第二概念中,r1=ed1 r2=ed2。
(2)双曲线有两种概念。第肯定义中,,当r1>r2时,注意r2的最小值为c-a:第二概念中,r1=ed1,r2=ed2,特别应注意第二概念的应用,常常将 半径与“点到准线距离”互相转化。
(3)抛物线只有一种概念,而此概念有哪些用途较椭圆、双曲线更大,不少抛物线问题用概念解决更直接简明。
2、韦达定理法
因直线的方程是一次的,圆锥曲线的方程是二次的,故直线与圆锥曲线的问题常转化为方程组关系问题,最后转化为一元二次方程问题,故用韦达定理及辨别式是解决圆锥曲线问题的重点办法之一,特别是弦中点问题,弦长问题,可用韦达定理直接解决,但应注意不要忽略辨别式有哪些用途。
3、设而不求法
分析几何的运算中,常设一些量而并不解解出这类量,借助这类量过渡使问题得以解决,这种办法称为“设而不求法”。设而不求法对于直线与圆锥曲线相交而产生的弦中点问题,常用“点差法”,即设弦的两个端点A,B,弦AB中点为M,将点A、B坐标代入圆锥曲线方程,作差后,产生弦中点与弦斜率的关系,这是一种容易见到的“设而不求”法,具体有:
(1)与直线相交于A、B,设弦AB中点为M,则有
。
(2)与直线l相交于A、B,设弦AB中点为M则有
(3)y2=2px(p>0)与直线l相交于A、B设弦AB中点为M,则有2y0k=2p,即y0k=p.
4、弦长公式法
弦长公式:一般地,求直线与圆锥曲线相交的弦AB长的办法是:把直线方程代入圆锥曲线方程中,得到型如的方程,方程的两根设为,,辨别式为△,则,若直接用结论,能降低配方、开方等运算过程。
5、数形结合法
分析几何是代数与几何的一种统一,常要将代数的运算推理与几何的论证说明结合起来考虑问题,在解题时要充分借助代数运算的严密性与几何论证的直观性,特别是将某些代数式子借助其结构特点,想象为某些图形的几何意义而构图,用图形的性质来讲明代数性质。
如“2x+y”,令2x+y=b,则b表示斜率为-2的直线在y轴上的截距;如“x2+y2”,令,则d表示点P(x,y)到原点的距离;又如“
”,令
=k,则k表示点P(x、y)与点A(-2,3)这两点连线的斜率……
6、参数法
(1)点参数借助点在某曲线上设点(常设“主动点”),以此点为参数,依次求出其他有关量,再列式求解。如x轴上一动点P,常设P(t,0);直线x-2y+1=0上一动点P。除设P(x1,y1)外,也可直接设P(2y1-1,y1)
(2)斜率为参数
当直线过某肯定点P时,常设此直线为y-y0=k,即以k为参数,再按命题需要依次列式求解等。
(3)角参数
当研究有关转动的问题时,常设某一个角为参数,特别是圆与椭圆上的动点问题。
7、代入法中的顺序
这里所讲的“代入法”,主如果指条件的不同顺序的代入办法,如对于命题:“已知条件P1,P2求(或求证)目的Q”,办法1是将条件P1代入条件P2,办法2可将条件P2代入条件P1,办法3可将目的Q以待定的形式进行假设,代入P1,P2,这就是待定法。不一样的代入办法常会干扰解题的难易程度,因此要掌握剖析,选择浅易的代入法。
8、充分借助曲线系方程法
1、概念法【典型例题】
例1、抛物线C:y2=4x上一点P到点A与到准线的距离和最小,则点 P的坐标为______________
抛物线C: y2=4x上一点Q到点B与到焦点F的距离和最小,则点Q的坐标为__________。
剖析:(1)A在抛物线外,如图,连PF,则
,因而易发现,当A、P、F三点共线时,距离和最小。
(2)B在抛物线内,如图,作QR⊥l交于R,则当B、Q、R三点共线时,距离和最小。
解:(1)(2,)
连PF,当A、P、F三点共线时,最小,此时AF的方程为
即 y=2
,代入y2=4x得P,(注:另一交点为,它为直线AF与抛物线的另一交点,舍去)
(2)()
过Q作QR⊥l交于R,当B、Q、R三点共线时,最小,此时Q点的纵坐标为1,代入y2=4x得x=
,∴Q
点评:这是借助概念将“点点距离”与“点线距离”互相转化的一个典型例题,请仔细领会。
例2、F是椭圆
的右焦点,A为椭圆内肯定点,P为椭圆上一动点。
(1)的最小值为__________
(2)的最小值为__________
剖析:PF为椭圆的一个焦半径,常需将另一焦半径或准线作出来考虑问题。
解:(1)4-
设另一焦点为,则
连A
,P
当P是A的延长线与椭圆的交点时,
获得最小值为4-
。
(2)作出右准线l,作PH⊥l交于H,因a2=4,b2=3,c2=1, a=2,c=1,e=,
∴
∴
当A、P、H三点共线时,其和最小,最小值为
例3、动圆M与圆C1:2+y2=36内切,与圆C2:2+y2=4外切,求圆心M的轨迹方程。
剖析:作图时,应该注意相切时的“图形特点”:两个圆心与切点这三点共线(如图中的A、M、C共线,B、D、M共线)。列式的主要渠道是动圆的“半径等于半径”(如图中的)。
解:如图,,
∴
∴ (*)
∴点M的轨迹为椭圆,2a=8,a=4,c=1,b2=15轨迹方程为
点评:得到方程(*)后,应直接借助椭圆的概念写出方程,而不需要再用距离公式列式求解,即列出,再移项,平方,…等于将椭圆标准方程推导了一遍,较繁琐!
例4、△ABC中,B,C,且sinC-sinB=sinA,求点A的轨迹方程。
剖析:因为sinA、sinB、sinC的关系为一次齐次式,两边乘以2R(R为外接圆半径),可转化为边长的关系。
解:sinC-sinB=sinA 2RsinC-2RsinB=
·2RsinA
∴
即 (*)
∴点A的轨迹为双曲线的右支(去掉顶点)
∵2a=6,2c=10
∴a=3, c=5, b=4
所求轨迹方程为 (x>3)
点评:应该注意借助概念直接解题,这里由(*)式直接用概念说明了轨迹(双曲线右支)
例5、定长为3的线段AB的两个端点在y=x2上移动,AB中点为M,求点M到x轴的最短距离。
剖析:(1)可直接借助抛物线设点,如设A,B,又设AB中点为M用弦长公式及中点公式得出y0关于x0的函数表达式,再用函数思想求出最短距离。
(2)M到x轴的距离是一种“点线距离”,可先考虑M到准线的距离,想到用概念法。
解法1、设A,B,AB中点M
则
由①得2[1+2]=9
即[2-4x1x2]·[1+2]=9 ④
由②、③得2x1x2=2-2y0=4x02-2y0
代入④得 [2-]·[1+2]=9
∴,
≥
当4x02+1=3 即 时,
此时
法2、如图,
∴, 即
,
∴, 当AB经过焦点F时获得最小值。
∴M到x轴的最短距离为
点评:解法一是列出方程组,借助整体消元思想消x1,x2,从而形成y0关于x0的函数,这是一种“设而不求”的办法。而解法二充分借助了抛物线的概念,巧妙地将中点M到x轴的距离转化为它到准线的距离,再借助梯形的中位线,转化为A、B到准线的距离和,结合概念与三角形中两边之和大于第三边(当三角形“压扁”时,两边之和等于第三边)的属性,简捷地求解出结果的,但此解法中有缺点,即没验证AB是不是能经过焦点F,而且点M的坐标也不可以直接得出。
2、韦达定理法【典型例题】
例6、已知椭圆过其左焦点且斜率为1的直线与椭圆及准线从左到右依次交于A、B、C、D、设f=
,(1)求f,(2)求f的最值。
剖析:此题初看非常复杂,对f的结构不知怎么样运算,因A、B源自“不同系统”,A在准线上,B在椭圆上,同样C在椭圆上,D在准线上,可见直接求解较繁,将这类线段“投影”到x轴上,立即可得防
此时问题已明朗化,仅需用韦达定理即可。
解:(1)椭圆中,a2=m,b2=m-1,c2=1,左焦点F1
则BC:y=x+1,代入椭圆方程即x2+my2-m=0
得x2+m2-m2+m=0
∴x2+2mx+2m-m2=0
设B,C,则x1+x2=-
(2)
∴当m=5时,
当m=2时,
点评:此题因最后需要,而BC斜率已知为1,故可也用“点差法”设BC中点为M,通过将B、C坐标代入作差,得
,将y0=x0+1,k=1代入得
,∴
,可见
当然,解本题的重点在于对的认识,通过线段在x轴的“投影”发现
是解此题的要素。