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如何学好高中的圆锥曲线?

2024-08-29 16:47:33 互联网 知识

一、如何学好高中的圆锥曲线?

一般高考时圆锥曲线会有15分左右,两道题:一道选择或填空题,一道大题。

就我个人经验,如果你是以前老师上课时没好好学,然后补的态度学圆锥曲线,那么方法比较痛苦:就是趁假期,做完一本龙门专题圆锥曲线的题。不论是例题还是课后题,全部做,还要认真的做。圆锥曲线的每种曲线不外乎那么十几种题型,龙门全都包括了,如果你能全部掌握,那么恭喜你。

如果你还没有学,那么特别好。很简单,只要你好好听课,把题全做会了,就可以学的很牢。

二、高考文科数学,圆锥曲线的题怎么做?

(1)第一问重点是记忆理解定义,俗话说,没有办法时,定义就是最好的办法。

(2)第二问轨迹方程,定点,定值,方方面面太多。需要很好的计算,理解能力。120分以下,就算到韦达定理就行了。

三、高考数学中圆锥曲线的经典例子?

椭圆标准方程典型例题

例1 已知椭圆 的一个焦点为(0,2)求 的值.

分析:把椭圆的方程化为标准方程,由 ,根据关系 可求出 的值.

解:方程变形为 .因为焦点在 轴上,所以 ,解得 .

又 ,所以 , 适合.故 .

例2 已知椭圆的中心在原点,且经过点 , ,求椭圆的标准方程.

分析:因椭圆的中心在原点,故其标准方程有两种情况.根据题设条件,运用待定系数法,

求出参数 和 (或 和 )的值,即可求得椭圆的标准方程.

解:当焦点在 轴上时,设其方程为 .

由椭圆过点 ,知 .又 ,代入得 , ,故椭圆的方程为 .

当焦点在 轴上时,设其方程为 .

由椭圆过点 ,知 .又 ,联立解得 , ,故椭圆的方程为 .

例3 的底边 , 和 两边上中线长之和为30,求此三角形重心 的轨迹和顶点 的轨迹.

分析:(1)由已知可得 ,再利用椭圆定义求解.

(2)由 的轨迹方程 、 坐标的关系,利用代入法求 的轨迹方程.

解: (1)以 所在的直线为 轴, 中点为原点建立直角坐标系.设 点坐标为 ,由 ,知 点的轨迹是以 、 为焦点的椭圆,且除去轴上两点.因 , ,有 ,

故其方程为 .

(2)设 , ,则 . ①

由题意有 代入①,得 的轨迹方程为 ,其轨迹是椭圆(除去 轴上两点).

例4 已知 点在以坐标轴为对称轴的椭圆上,点 到两焦点的距离分别为 和 ,过 点作焦点所在轴的垂线,它恰好过椭圆的一个焦点,求椭圆方程.

解:设两焦点为 、 ,且 , .从椭圆定义知 .即 .

从 知 垂直焦点所在的对称轴,所以在 中, ,

可求出 , ,从而 .

∴所求椭圆方程为 或 .

例5 已知椭圆方程 ,长轴端点为 , ,焦点为 , , 是椭圆上一点, , .求: 的面积(用 、 、 表示).

分析:求面积要结合余弦定理及定义求角 的两邻边,从而利用 求面积.

解:如图,设 ,由椭圆的对称性,不妨设 ,由椭圆的对称性,不妨设 在第一象限.由余弦定理知: • .①

由椭圆定义知: ②,则 得 .

故 .

例6 已知动圆 过定点 ,且在定圆 的内部与其相内切,求动圆圆心 的轨迹方程.

分析:关键是根据题意,列出点P满足的关系式.

解:如图所示,设动圆 和定圆 内切于点 .动点 到两定点,

即定点 和定圆圆心 距离之和恰好等于定圆半径,

即 .∴点 的轨迹是以 , 为两焦点,

半长轴为4,半短轴长为 的椭圆的方程: .

说明:本题是先根据椭圆的定义,判定轨迹是椭圆,然后根据椭圆的标准方程,求轨迹的方程.这是求轨迹方程的一种重要思想方法.

例7 已知椭圆 ,(1)求过点 且被 平分的弦所在直线的方程;

(2)求斜率为2的平行弦的中点轨迹方程;

(3)过 引椭圆的割线,求截得的弦的中点的轨迹方程;

(4)椭圆上有两点 、 , 为原点,且有直线 、 斜率满足 ,

求线段 中点 的轨迹方程.

分析:此题中四问都跟弦中点有关,因此可考虑设弦端坐标的方法.

解:设弦两端点分别为 , ,线段 的中点 ,则

①-②得 .

由题意知 ,则上式两端同除以 ,有 ,

将③④代入得 .⑤

(1)将 , 代入⑤,得 ,故所求直线方程为: . ⑥

将⑥代入椭圆方程 得 , 符合题意, 为所求.

(2)将 代入⑤得所求轨迹方程为: .(椭圆内部分)

(3)将 代入⑤得所求轨迹方程为: .(椭圆内部分)

(4)由①+②得 : , ⑦, 将③④平方并整理得

, ⑧, , ⑨

将⑧⑨代入⑦得: , ⑩

再将 代入⑩式得: , 即 .

此即为所求轨迹方程.当然,此题除了设弦端坐标的方法,还可用其它方法解决.

例8 已知椭圆 及直线 .

(1)当 为何值时,直线与椭圆有公共点?

(2)若直线被椭圆截得的弦长为 ,求直线的方程.

解:(1)把直线方程 代入椭圆方程 得 ,

即 . ,解得 .

(2)设直线与椭圆的两个交点的横坐标为 , ,由(1)得 , .

根据弦长公式得 : .解得 .方程为 .

说明:处理有关直线与椭圆的位置关系问题及有关弦长问题,采用的方法与处理直线和圆的有所区别.

这里解决直线与椭圆的交点问题,一般考虑判别式 ;解决弦长问题,一般应用弦长公式.

用弦长公式,若能合理运用韦达定理(即根与系数的关系),可大大简化运算过程.

例9 以椭圆 的焦点为焦点,过直线 上一点 作椭圆,要使所作椭圆的长轴最短,点 应在何处?并求出此时的椭圆方程.

分析:椭圆的焦点容易求出,按照椭圆的定义,本题实际上就是要在已知直线上找一点,使该点到直线同侧的两已知点(即两焦点)的距离之和最小,只须利用对称就可解决.

解:如图所示,椭圆 的焦点为 , .

点 关于直线 的对称点 的坐标为(-9,6),直线 的方程为 .

解方程组 得交点 的坐标为(-5,4).此时 最小.

所求椭圆的长轴: ,∴ ,又 ,

∴ .因此,所求椭圆的方程为 .

例10已知方程 表示椭圆,求 的取值范围.

解:由 得 ,且 .

∴满足条件的 的取值范围是 ,且 .

说明:本题易出现如下错解:由 得 ,故 的取值范围是 .

出错的原因是没有注意椭圆的标准方程中 这个条件,当 时,并不表示椭圆.

例11已知 表示焦点在 轴上的椭圆,求 的取值范围.

分析:依据已知条件确定 的三角函数的大小关系.再根据三角函数的单调性,求出 的取值范围.

解:方程可化为 .因为焦点在 轴上,所以 .

因此 且 从而 .

说明:(1)由椭圆的标准方程知 , ,这是容易忽视的地方.

(2)由焦点在 轴上,知 , . (3)求 的取值范围时,应注意题目中的条件 .

例12 求中心在原点,对称轴为坐标轴,且经过 和 两点的椭圆方程.

分析:由题设条件焦点在哪个轴上不明确,椭圆标准方程有两种情形,为了计算简便起见,

可设其方程为 ( , ),且不必去考虑焦点在哪个坐标轴上,直接可求出方程.

解:设所求椭圆方程为 ( , ).由 和 两点在椭圆上可得

即 所以 , .故所求的椭圆方程为 .

例13 知圆 ,从这个圆上任意一点 向 轴作垂线段,求线段中点 的轨迹.

分析:本题是已知一些轨迹,求动点轨迹问题.这种题目一般利用中间变量(相关点)求轨迹方程或轨迹.

解:设点 的坐标为 ,点 的坐标为 ,则 , .

因为 在圆 上,所以 .

将 , 代入方程 得 .所以点 的轨迹是一个椭圆 .

说明:此题是利用相关点法求轨迹方程的方法,这种方法具体做法如下:首先设动点的坐标为 ,

设已知轨迹上的点的坐标为 ,然后根据题目要求,使 , 与 , 建立等式关系,

从而由这些等式关系求出 和 代入已知的轨迹方程,就可以求出关于 , 的方程,

化简后即我们所求的方程.这种方法是求轨迹方程的最基本的方法,必须掌握.

例14 已知长轴为12,短轴长为6,焦点在 轴上的椭圆,过它对的左焦点 作倾斜解为 的直线交椭圆于 , 两点,求弦 的长.

分析:可以利用弦长公式 求得,

也可以利用椭圆定义及余弦定理,还可以利用焦点半径来求.

解:(法1)利用直线与椭圆相交的弦长公式求解.

.因为 , ,所以 .因为焦点在 轴上,

所以椭圆方程为 ,左焦点 ,从而直线方程为 .

由直线方程与椭圆方程联立得: .设 , 为方程两根,所以 , , , 从而 .

(法2)利用椭圆的定义及余弦定理求解.

由题意可知椭圆方程为 ,设 , ,则 , .

在 中, ,即 ;

所以 .同理在 中,用余弦定理得 ,所以 .

(法3)利用焦半径求解.

先根据直线与椭圆联立的方程 求出方程的两根 , ,它们分别是 , 的横坐标.

再根据焦半径 , ,从而求出 .

例15 椭圆 上的点 到焦点 的距离为2, 为 的中点,则 ( 为坐标原点)的值为A.4 B.2 C.8 D.

解:如图所示,设椭圆的另一个焦点为 ,由椭圆第一定义得 ,所以 ,

又因为 为 的中位线,所以 ,故答案为A.

说明:(1)椭圆定义:平面内与两定点的距离之和等于常数(大于 )的点的轨迹叫做椭圆.

(2)椭圆上的点必定适合椭圆的这一定义,即 ,利用这个等式可以解决椭圆上的点与焦点的有关距离.

例16 已知椭圆 ,试确定 的取值范围,使得对于直线 ,椭圆 上有不同的两点关于该直线对称.

分析:若设椭圆上 , 两点关于直线 对称,则已知条件等价于:(1)直线 ;(2)弦 的中点 在 上.

利用上述条件建立 的不等式即可求得 的取值范围.

解:(法1)设椭圆上 , 两点关于直线 对称,直线 与 交于 点.

∵ 的斜率 ,∴设直线 的方程为 .由方程组 消去 得

①。∴ .于是 , ,

即点 的坐标为 .∵点 在直线 上,∴ .解得 . ②

将式②代入式①得 ③

∵ , 是椭圆上的两点,∴ .解得 .

(法2)同解法1得出 ,∴ ,

,即 点坐标为 .

∵ , 为椭圆上的两点,∴ 点在椭圆的内部,∴ .解得 .

(法3)设 , 是椭圆上关于 对称的两点,直线 与 的交点 的坐标为 .

∵ , 在椭圆上,∴ , .两式相减得 ,

即 .∴ .

又∵直线 ,∴ ,∴ ,即 ①。

又 点在直线 上,∴ ②。由①,②得 点的坐标为 .以下同解法2.

说明:涉及椭圆上两点 , 关于直线 恒对称,求有关参数的取值范围问题,可以采用列参数满足的不等式:

(1)利用直线 与椭圆恒有两个交点,通过直线方程与椭圆方程组成的方程组,消元后得到的一元二次方程的判别式 ,建立参数方程.

(2)利用弦 的中点 在椭圆内部,满足 ,将 , 利用参数表示,建立参数不等式.

例17 在面积为1的 中, , ,建立适当的坐标系,求出以 、 为焦点且过 点的椭圆方程.

解:以 的中点为原点, 所在直线为 轴建立直角坐标系,设 .

则 ∴ 即 ∴ 得

∴所求椭圆方程为

例18 已知 是直线 被椭圆 所截得的线段的中点,求直线 的方程.

分析:本题考查直线与椭圆的位置关系问题.通常将直线方程与椭圆方程联立消去 (或 ),得到关于 (或 )的一元二次方程,再由根与系数的关系,直接求出 , (或 , )的值代入计算即得.

并不需要求出直线与椭圆的交点坐标,这种“设而不求”的方法,在解析几何中是经常采用的.

解:方法一:设所求直线方程为 .代入椭圆方程,整理得

设直线与椭圆的交点为 , ,则 、 是①的两根,∴

∵ 为 中点,∴ , .∴所求直线方程为 .

方法二:设直线与椭圆交点 , .∵ 为 中点,∴ , .

又∵ , 在椭圆上,∴ , 两式相减得 ,

即 .∴ .∴直线方程为 .

方法三:设所求直线与椭圆的一个交点为 ,另一个交点 .

∵ 、 在椭圆上,∴ ①。 ②

从而 , 在方程①-②的图形 上,而过 、 的直线只有一条,∴直线方程为 .

说明:直线与圆锥曲线的位置关系是重点考查的解析几何问题,“设而不求”的方法是处理此类问题的有效方法.

若已知焦点是 、 的椭圆截直线 所得弦中点的横坐标是4,则如何求椭圆方程?

椭圆

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