冲刺练习



  
圆锥曲线

 

一、复习策略

  高考圆锥曲线试题一般有3题(1个选择题, 1个填空题, 1个解答题),共计22分左右,考查的知识点约为20个左右. 其命题一般紧扣课本,突出重点,全面考查. 选择题和填空题考查以圆锥曲线的基本概念和性质为主,难度在中等以下,一般较容易得分,解答题重点考查圆锥曲线中的综合问题.圆锥曲线的综合问题包括:解析法的应用,与圆锥曲线有关的定值问题、最值问题、参数问题、应用题和探索性问题,圆锥曲线知识的纵向联系,圆锥曲线知识和三角、向量等代数知识的横向联系,解答这部分试题,需要较强的代数运算能力和图形认识能力,要能准确地进行数与形的语言转换和运算,推理转换,并在运算过程中注意思维的严密性,以保证结果的完整.

  解决圆锥曲线综合题,关键是熟练掌握每一种圆锥曲线的定义、标准方程、图形与几何性质,注意挖掘知识的内在联系及其规律,通过对知识的重新组合,以达到巩固知识、提高能力的目的.

  (1) 当直线与圆锥曲线相交时:涉及弦长问题,常用“韦达定理法”设而不求计算弦长(即应用弦长公式);涉及弦长的中点问题,常用“点差法”设而不求,将弦所在直线的斜率、弦的中点坐标联系起来,相互转化.同时还应充分挖掘题目的隐含条件,寻找量与量间的关系灵活转化,往往就能事半功倍.

  (2)对于求曲线方程中参数的取值范围问题,需构造参数满足的不等式,通过求不等式(组)求得参数的取值范围;或建立关于参数的目标函数,转化为函数的值域.

  (3)对于圆锥曲线的最值问题,解法常有两种:当题目的条件和结论能明显体现几何特征及意义,可考虑利用数形结合法解;当题目的条件和结论能体现一种明确的函数关系,则可先建立目标函数,再求这个函数的最值.

二、典例剖析

题型一:与圆锥曲线定义有关的问题

例1.(2008年北京高考)若点P到直线x=-1的距离比它到点(2,0)的距离小1,则点P的轨迹为( )

A.圆     B.椭圆     C.双曲线     D.抛物线

答案:D

例2.P是双曲线的右支上一点,M、N分别是圆(x+5)2+y2=4和(x-5)2+y2=1上的点,则|PM|-|PN|的最大值为( )

  A. 6      B.7       C.8        D.9

答案:D

解:

  设双曲线的两个焦点分别是F1(-5,0)与F2(5,0),则这两点正好是两圆的圆心,当且仅当点P与M、F1三点共线以及P与N、F2三点共线时所求的值最大,此时|PM|-|PN|=(|PF1|+2)-(|PF2|-1)=6+3=9,故选D.

题型二:求圆锥曲线的标准方程、离心率、准线方程等

例3.设F1、F2为椭圆的两个焦点,以F2为圆心作圆F2,已知圆F2经过椭圆的中心,且与椭圆相交于M点,若直线MF1恰与圆F2相切,则该椭圆的离心率e为( )

   A.-1    B.2-    C.    D.

答案:A

解:易知圆F2的半径为c,(2a-c)2+c2=4c2,()2+2()-2=0,=-1.

例4.如图,已知△P1OP2的面积为,P为线段P1P2的一个三等分点,求以直线OP1、OP2为渐近线且过点P的离心率为的双曲线方程.

解:以O为原点,∠P1OP2的角平分线为x轴建立如图的直角坐标系.

  设双曲线方程为=1(a>0,b>0).

  由e2=,得

  ∴两渐近线OP1、OP2方程分别为y=x和y=-x.

  设点P1(x1x1),P2(x2,-x2)(x1>0,x2>0),则由点P分所成的比λ==2,得P点坐标为(),又点P在双曲线=1上,所以=1,

  即(x1+2x2)2-(x1-2x2)2=9a2,整理得8x1x2=9a2.①

即x1x2=.②

  由①、②得a2=4,b2=9,故双曲线方程为=1.

题型三:直线与圆锥曲线的位置关系

例5.如图所示,抛物线y2=4x的顶点为O,点A的坐标为(5,0),倾斜角为的直线l与线段OA相交(不经过点O或点A)且交抛物线于M、N两点,求△AMN面积最大时直线l的方程,并求△AMN的最大面积.

解法一:由题意,可设l的方程为y=x+m,其中-5<m<0.

  由方程组,消去y,得x2+(2m-4)x+m2=0  ①

  ∵直线l与抛物线有两个不同交点M、N,

  ∴方程①的判别式Δ=(2m-4)2-4m2=16(1-m)>0,

  解得m<1,又-5<m<0,∴m的范围为(-5,0).

  设M(x1,y1),N(x2,y2)则x1+x2=4-2m,x1·x2=m2

  ∴|MN|=4.

  点A到直线l的距离为d=.

  ∴S=2(5+m),从而S2=4(1-m)(5+m)2

  =2(2-2m)·(5+m)(5+m)≤2()3=128.

  ∴S≤8,当且仅当2-2m=5+m,即m=-1时取等号.

  故直线l的方程为y=x-1,△AMN的最大面积为8.

解法二:由题意,可设l与x轴相交于B(m,0),l的方程为x = y+m,其中0<m<5.

  由方程组,消去x,得y2-4y-4m=0 ①

  ∵直线l与抛物线有两个不同交点M、N,

  ∴方程①的判别式Δ=(-4)2+16m=16(1+m)>0必成立,

  设M(x1,y1),N(x2,y2)则y1+y2=4,y1·y2=-4m,

  ∴S=

  =4=4

  

  ∴S≤8,当且仅当即m=1时取等号.

  故直线l的方程为y=x-1,△AMN的最大面积为8.

例6.已知双曲线C:2x2-y2=2与点P(1,2).

  (1)求过P(1,2)点的直线l的斜率取值范围,使l与C分别有一个交点,两个交点,没有交点.

  (2)若Q(1,1),试判断以Q为中点的弦是否存在.

解:

  (1)当直线l的斜率不存在时,l的方程为x=1,与曲线C有一个交点.当l的斜率存在时,设直线l的方程为y-2=k(x-1),代入C的方程,并整理得

  (2-k2)x2+2(k2-2k)x-k2+4k-6=0 (*)

  (ⅰ)当2-k2=0,即k=±时,方程(*)有一个根,l与C有一个交点.

  (ⅱ)当2-k2≠0,即k≠±

  Δ=[2(k2-2k)]2-4(2-k2)(-k2+4k-6)=16(3-2k).

  ①当Δ=0,即3-2k=0,k=时,方程(*)有一个实根,l与C有一个交点.

  ②当△>0,即k<,又k≠±,故当k<-或-<k<<k<时,方程(*)有两不等实根,l与C有两个交点.

  ③当Δ<0,即k>时,方程(*)无解,l与C无交点.

  综上知:当k=±,或k=,或k不存在时,l与C只有一个交点;

  当<k<,或-<k<,或k<-时,l与C有两个交点;

  当k>时,l与C没有交点.

  (2)假设以Q为中点的弦存在,设为AB,且A(x1,y1),B(x2,y2),则2x12-y12=2,2x22-y22=2两式相减得:2(x1-x2)(x1+x2)=(y1-y2)(y1+y2).

  又∵x1+x2=2,y1+y2=2,∴2(x1-x2)=y1-y2 即kAB==2.

  但渐近线斜率为±,结合图形知直线AB与C无交点,所以假设不正确,即以Q为中点的弦不存在.

题型四:圆锥曲线中的定值问题

例7.(08安徽)设椭圆过点,且左焦点为

  (Ⅰ)求椭圆C的方程;

  (Ⅱ)当过点P(4,1)的动直线与椭圆C相交于两不同点A,B时,在线段AB上取点Q,满足,证明:点Q总在某定直线上.

解:(Ⅰ)由题意:

  ,解得a2=4,b2=2,所求椭圆方程为

  (Ⅱ)方法一:设点Q、A、B的坐标分别为(x,y),(x1,y1),(x2,y2).

  由题设知均不为零,记,则.

  又A、P、B、Q四点共线,从而

  于是

  

  从而, (1), (2)

  又点A、B在椭圆C上,即

  

  (1)+(2)×2并结合(3),(4)得4x+2y=4,

  即点Q(x,y)总在定直线2x+y-2=0上.

  方法二:设点Q(x,y),A(x1,y1),B(x2,y2).由题设,均不为零.

  且

  又P,A,Q,B四点共线,可设,于是

    (1)

    (2)

  由于A(x1,y1),B(x2,y2)在椭圆C上,将(1)(2)分别代入C的方程x2+2y2=4,整理得

   (3)

   (4)

  (4)-(3)得

  ,即点Q(x,y)总在定直线2x+y-2=0上.

题型五:圆锥曲线中的最值问题

例8.如图,已知椭圆=1(2≤m≤5),过其左焦点且斜率为1的直线与椭圆及其准线的交点从左到右的顺序为A、B、C、D,设f(m)=||AB|-|CD||.

(1)求f(m)的解析式;

(2)求f(m)的最值.

解:

  (1)设椭圆的半长轴、半短轴及半焦距依次为a、b、c,则a2=m,b2=m-1,c2=a2-b2=1.

  ∴椭圆的焦点为F1(-1,0),F2(1,0).

  故直线的方程为y=x+1,又椭圆的准线方程为x=±,即x=±m.

  ∴A(-m,-m+1),D(m,m+1).

  考虑方程组,消去y得:(m-1)x2+m(x+1)2=m(m-1).

  整理得:(2m-1)x2+2mx+2m-m2=0.

  Δ=4m2-4(2m-1)(2m-m2)=8m(m-1)2

  ∵2≤m≤5,∴Δ>0恒成立,xB+xC=.

  又∵A、B、C、D都在直线y=x+1上.

  ∴|AB|=|xB-xA=(xB-xA,|CD|=(xD-xC).

  ∴||AB|-|CD||=|xB-xA+xC-xD|=|(xB+xC)-(xA+xD)|.

  又∵xA=-m,xD=m,∴xA+xD=0.

  ∴||AB|-|CD||=|xB+xC=|= (2≤m≤5).

  故f(m)=,m∈[2,5].

  (2)由f(m)= ,可知f(m)=

  又2-≤2-≤2-,∴f(m)∈

  故f(m)的最大值为,此时m=2;f(m)的最小值为,此时m=5.

题型六:多曲线的综合问题

例9.已知椭圆C1,抛物线C2,且C1、C2的公共弦AB过椭圆C1的右焦点.

  (Ⅰ)当AB⊥轴时,求m、p的值,并判断抛物线C2的焦点是否在直线AB上;

  (Ⅱ)是否存在的值,使抛物线C2的焦点恰在直线AB上?若存在,求出符合条件的m、p的值;若不存在,请说明理由.

解:

  (Ⅰ)当AB⊥x轴时,点A、B关于x轴对称,所以m=0,直线AB的方程为 x=1,

  从而点A的坐标为(1,)或(1,-).

  因为点A在抛物线上,所以,即.

  此时C2的焦点坐标为(,0),该焦点不在直线AB上.

  (II)解法一:假设存在m、p的值使C2的焦点恰在直线AB上,由(I)知直线AB的斜率存在,故可设直线AB的方程为y=k(x-1).

  由消去y得

  设A、B的坐标分别为(x1,y1), (x2,y2),则x1,x2是方程①的两根,x1+x2.

  由

  消去y得. ②

  因为C2的焦点在直线上,

  所以,即.代入②有.

  即. ③

  由于x1,x2也是方程③的两根,所以x1+x2.

  从而.解得 ④

  又AB过C1、C2的焦点,所以

  则 ⑤

  由④、⑤式得,即k4-5k2-6=0.

  解得k2=6. 于是

  因为C2的焦点在直线上,所以.

  ∴.

  由上知,满足条件的m、p存在,且.

解法二:设A、B的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2).

  因为AB既过C1的右焦点F(1,0),又过C2的焦点

  所以.

  即.  ①

  由(Ⅰ)知x1≠x2,p≠2,于是直线AB的斜率, ②

  且直线AB的方程是

  所以.  ③

  又因为,所以. ④

  将①、②、③代入④得. ⑤

  因为,所以. ⑥

  将②、③代入⑥得

  由⑤、⑦得

  解得.将代入⑤得

  ∴ .

  由上知,满足条件的m、p存在,且.

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