高三数学曲线与方程
高三数学常用曲线的极坐标方程

二、知识回顾
1.求曲线方程的方程的步骤; 2.两种坐标互化前提和公式; 3.圆锥曲线统一定义. 平面内,到一个定点(焦点F)和一条定直线(准 线l)的距离之比为常数(离心率e)的点的轨迹。
1、圆锥曲线的统一方程 设定点F到定直线l的距离为P,求到定点F和定直
线l的距离之比为常数e的点的轨迹的极坐标方程.
分析: ① 建系 ② 设点 ③ 列出等式 ④ 用极坐标、表示上述等式,并化简得极坐标方程
说明: ⑴ 为便于表示距离,取为极点,垂直于点到准线距离。
2、例题讲解
例1.2003年10月15—17日,我国自主研制的神舟五 号载人航天飞船成功发射并按预定方案安全、准确的 返回地球,它的运行轨道先是以地球中心为一个焦点 的椭圆,椭圆的近地点(离地面最近的点)和远地点 (离地面最远的点)距离地面分别为200km和350km, 然后进入距地面约343km的圆形轨道。若地球半径取 6378km,试写出神舟五号航天飞船运行的椭圆轨道的 极坐标方程。
变式训练1 已知抛物线y2=4x的焦点为F。 ① 以F为极点, x轴正方向为极轴的正方向, 写出此抛 物线的极坐标方程;
② 过取F作直线l交抛物线于A、B两点,若|AB|=16, 运用抛物线的极坐标方程, 求直线l的倾斜角。
例2.求证:过抛物线的焦点的弦被焦点分成的两 部分的倒数和为常数。
变式训练2 设P、Q是双曲线 若OP⊥OQ。
4.2.2 常用曲线的极坐标方程(3)
------圆锥曲线的极坐标方程
教学目标 1.进一步学习在极坐标系求曲线方程 2.求出并掌握圆锥曲线的极坐标方程 教学重点 1.圆锥曲线极坐标方程的统一形式 2.方程中字母的几何意义
高三数学复习(理):第8讲 曲线与方程

第8讲 曲线与方程[学生用书P192]1.曲线与方程在平面直角坐标系中,如果某曲线C (看作满足某种条件的点的集合或轨迹)上的点与一个二元方程的实数解建立了如下的关系:(1)曲线上点的坐标都是这个方程的解. (2)以这个方程的解为坐标的点都在曲线上.那么,这个方程叫做曲线的方程;这条曲线叫做方程的曲线. 2.曲线的交点设曲线C 1的方程为F 1(x ,y )=0,曲线C 2的方程为F 2(x ,y )=0,则C 1,C 2的交点坐标即为方程组⎩⎨⎧F 1(x ,y )=0,F 2(x ,y )=0的实数解,若此方程组无解,则两曲线无交点.3.求动点的轨迹方程的一般步骤 (1)建系——建立适当的坐标系. (2)设点——设轨迹上的任一点P (x ,y ). (3)列式——列出动点P 所满足的关系式.(4)代换——依条件式的特点,选用距离公式、斜率公式等将其转化为关于x ,y 的方程式,并化简.(5)证明——证明所求方程即为符合条件的动点轨迹方程. 常用结论1.“曲线C 是方程f (x ,y )=0的曲线”是“曲线C 上的点的坐标都是方程f(x,y)=0的解”的充分不必要条件.2.曲线的交点与方程组的关系(1)两条曲线交点的坐标是两个曲线方程的公共解,即两个曲线方程组成的方程组的实数解;(2)方程组有几组解,两条曲线就有几个交点;方程组无解,两条曲线就没有交点.一、思考辨析判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)“f(x0,y0)=0”是“点P(x0,y0)在曲线f(x,y)=0上”的充要条件.()(2)方程x2+xy=x的曲线是一个点和一条直线.()(3)动点的轨迹方程和动点的轨迹是一样的.()(4)方程y=x与x=y2表示同一曲线.()(5)y=kx与x=1k y表示同一直线.()答案:(1)√(2)×(3)×(4)×(5)×二、易错纠偏常见误区|K(1)混淆“轨迹”与“轨迹方程”出错;(2)忽视轨迹方程的“完备性”与“纯粹性”.1.(1)平面内与两定点A(2,2),B(0,0)距离的比值为2的点的轨迹是________.(2)设动圆M与y轴相切且与圆C:x2+y2-2x=0相外切,则动圆圆心M的轨迹方程为_________________________________________________.解析:(1)设动点坐标为(x,y),则(x-2)2+(y-2)2x2+y2=2,整理得3x2+3y2+4x+4y-8=0,所以满足条件的点的轨迹是圆.(2)若动圆在y轴右侧,则动圆圆心到定点C(1,0)与到定直线x=-1的距=1,所以其方程为y2=4x(x>0);若动圆在y轴离相等,其轨迹是抛物线,且p2左侧,则圆心轨迹是x轴负半轴,其方程为y=0(x<0).故动圆圆心M的轨迹方程为y2=4x(x>0)或y=0(x<0).答案:(1)圆(2)y2=4x(x>0)或y=0(x<0)2.已知A(-2,0),B(1,0)两点,动点P不在x轴上,且满足∠APO=∠BPO,其中O为原点,则P点的轨迹方程是________.解析:由角的平分线性质定理得|P A|=2|PB|,设P(x,y),则(x+2)2+y2=2(x-1)2+y2,整理得(x-2)2+y2=4(y≠0).答案:(x-2)2+y2=4(y≠0)3.已知⊙O的方程为x2+y2=4,过M(4,0)的直线与⊙O交于A,B两点,则弦AB的中点P的轨迹方程为________.解析:根据垂径定理知:OP⊥PM,所以P点的轨迹是以OM为直径的圆且在⊙O内的部分.以OM为直径的圆的方程为(x-2)2+y2=4,它与⊙O的交点为(1,±3).结合图形可知所求轨迹方程为(x-2)2+y2=4(0≤x<1).答案:(x-2)2+y2=4(0≤x<1)[学生用书P192]直接法求轨迹方程(师生共研)已知△ABC的三个顶点分别为A(-1,0),B(2,3),C(1,22),定点P (1,1).(1)求△ABC 外接圆的标准方程;(2)若过定点P 的直线与△ABC 的外接圆交于E ,F 两点,求弦EF 中点的轨迹方程.【解】 (1)由题意得AC 的中点坐标为(0,2),AB 的中点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫12,32,k AC =2,k AB =1,故AC 中垂线的斜率为-22,AB 中垂线的斜率为-1,则AC的中垂线的方程为y -2=-22x ,AB 的中垂线的方程为y -32=-⎝ ⎛⎭⎪⎫x -12.由⎩⎪⎨⎪⎧y -32=-⎝ ⎛⎭⎪⎫x -12,y -2=-22x , 得⎩⎪⎨⎪⎧x =2,y =0.所以△ABC 的外接圆圆心为(2,0),半径r =2+1=3,故△ABC 外接圆的标准方程为(x -2)2+y 2=9.(2)设弦EF 的中点为M (x ,y ),△ABC 外接圆的圆心为N ,则N (2,0), 由MN ⊥MP ,得NM →·PM →=0, 所以(x -2,y )·(x -1,y -1)=0, 整理得x 2+y 2-3x -y +2=0,所以弦EF 中点的轨迹方程为⎝ ⎛⎭⎪⎫x -322+⎝ ⎛⎭⎪⎫y -122=12.(1)若曲线上的动点满足的条件是一些几何量的等量关系,则可用直接法,其一般步骤是:设点→列式→化简→检验.求动点的轨迹方程时要注意检验,即除去多余的点,补上遗漏的点.(2)若是只求轨迹方程,则把方程求出,把变量的限制条件附加上即可;若是求轨迹,则要说明轨迹是什么图形.已知坐标平面上动点M (x ,y )与两个定点P (26,1),Q (2,1),且|MP |=5|MQ |.(1)求点M 的轨迹方程,并说明轨迹是什么图形;(2)记(1)中轨迹为C ,若过点N (-2,3)的直线l 被C 所截得的线段长度为8,求直线l 的方程.解:(1)由|MP |=5|MQ |,得(x -26)2+(y -1)2=5(x -2)2+(y -1)2,化简得x 2+y 2-2x -2y -23=0,所以点M 的轨迹方程是(x -1)2+(y -1)2=25,轨迹是以(1,1)为圆心,5为半径的圆.(2)当直线l 的斜率不存在时,l :x =-2,此时所截得的线段长度为2×52-32=8,所以l :x =-2符合题意.当直线l 的斜率存在时,设l 的方程为y -3=k (x +2), 即kx -y +2k +3=0, 圆心(1,1)到l 的距离d =|3k +2|k 2+1,由题意,得⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫|3k +2|k 2+12+42=52,解得k =512, 所以直线l 的方程为512x -y +236=0, 即5x -12y +46=0.综上,直线l 的方程为x =-2或5x -12y +46=0.定义法求轨迹方程(师生共研)已知圆C 与两圆x 2+(y +4)2=1,x 2+(y -2)2=1外切,圆C 的圆心轨迹为L ,设L 上的点与点M (x ,y )的距离的最小值为m ,点F (0,1)与点M (x ,y )的距离为n .(1)求圆C 的圆心轨迹L 的方程;(2)求满足条件m =n 的点M 的轨迹Q 的方程.【解】 (1)两圆半径都为1,两圆圆心分别为C 1(0,-4),C 2(0,2),由题意得|CC 1|=|CC 2|,可知圆心C 的轨迹是线段C 1C 2的垂直平分线,C 1C 2的中点为(0,-1),直线C 1C 2的斜率不存在,所以圆C 的圆心轨迹L 的方程为y =-1.(2)因为m =n ,所以M (x ,y )到直线y =-1的距离与到点F (0,1)的距离相等,故点M 的轨迹Q 是以y =-1为准线,点F (0,1)为焦点,顶点在原点的抛物线,而p2=1,即p =2,所以,轨迹Q 的方程是x 2=4y .定义法求轨迹方程(1)在利用圆锥曲线的定义求轨迹方程时,若所求的轨迹符合某种圆锥曲线的定义,则根据曲线的方程,写出所求的轨迹方程.(2)利用定义法求轨迹方程时,还要看轨迹是否是完整的圆、椭圆、双曲线、抛物线,如果不是完整的曲线,则应对其中的变量x 或y 进行限制.1.已知△ABC 的顶点B (0,0),C (5,0),AB 边上的中线长|CD |=3,则顶点A 的轨迹方程为__________________.解析:设A (x ,y ),由题意可知D ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2,y 2.又因为|CD |=3,所以⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2-52+⎝ ⎛⎭⎪⎫y 22=9,即(x -10)2+y 2=36,由于A ,B ,C 三点不共线,所以点A 不能落在x 轴上,即y ≠0,所以点A 的轨迹方程为(x -10)2+y 2=36(y ≠0).答案:(x -10)2+y 2=36(y ≠0)2.如图,已知△ABC 的两顶点坐标A (-1,0),B (1,0),圆E 是△ABC 的内切圆,在边AC ,BC ,AB 上的切点分别为P ,Q ,R ,|CP |=1(从圆外一点到圆的两条切线段长相等),动点C 的轨迹为曲线M ,求曲线M 的方程.解:由题知|CA |+|CB |=|CP |+|CQ |+|AP |+|BQ |=2|CP |+|AB |=4>|AB |, 所以曲线M 是以A ,B 为焦点,长轴长为4的椭圆(挖去与x 轴的交点).设曲线M :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0,y ≠0),则a 2=4,b 2=a 2-⎝ ⎛⎭⎪⎫|AB |22=3,所以曲线M 的方程为x 24+y 23=1(y ≠0).相关点法(代入法)求轨迹方程(师生共研)如图所示,抛物线E :y 2=2px (p >0)与圆O :x 2+y 2=8相交于A ,B 两点,且点A 的横坐标为2.过劣弧AB 上动点P (x 0,y 0)作圆O 的切线交抛物线E 于C ,D 两点,分别以C ,D 为切点作抛物线E 的切线l 1,l 2,l 1与l 2相交于点M .(1)求p 的值;(2)求动点M 的轨迹方程.【解】 (1)由点A 的横坐标为2,可得点A 的坐标为(2,2),代入y 2=2px (p >0),解得p =1. (2)由(1)知抛物线E :y 2=2x .设C ⎝ ⎛⎭⎪⎫y 212,y 1,D ⎝ ⎛⎭⎪⎫y 222,y 2,y 1≠0,y 2≠0,切线l 1的斜率为k ,则切线l 1:y -y 1=k ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -y 212,代入y 2=2x ,得ky 2-2y +2y 1-ky 21=0,由Δ=0,解得k =1y 1, 所以l 1的方程为y =1y 1x +y 12,同理l 2的方程为y =1y 2x +y 22.联立⎩⎪⎨⎪⎧y =1y 1x +y 12,y =1y 2x +y 22,解得⎩⎨⎧x =y 1·y 22,y =y 1+y 22.易知CD 的方程为x 0x +y 0y =8,其中x 0,y 0满足x 20+y 20=8,x 0∈[2,2 2 ], 由⎩⎪⎨⎪⎧y 2=2x ,x 0x +y 0y =8,得x 0y 2+2y 0y -16=0, 则⎩⎪⎨⎪⎧y 1+y 2=-2y 0x 0,y 1·y 2=-16x 0,代入⎩⎨⎧x =y 1·y 22,y =y 1+y 22,可得M (x ,y )满足⎩⎪⎨⎪⎧x =-8x 0,y =-y 0x 0,可得⎩⎪⎨⎪⎧x 0=-8x ,y 0=8yx ,代入x 20+y 20=8,并化简,得x 28-y 2=1,考虑到x 0∈[2,22],知x ∈[-4,-22],所以动点M 的轨迹方程为x 28-y 2=1,x ∈[-4,-22].1.如图,已知P 是椭圆x 24+y 2=1上一点,PM ⊥x 轴于点M .若PN →=λNM →. (1)求N 点的轨迹方程;(2)当N 点的轨迹为圆时,求λ的值.解:(1)设点P ,点N 的坐标分别为P (x 1,y 1),N (x ,y ), 则M 的坐标为(x 1,0),且x =x 1, 所以PN →=(x -x 1,y -y 1)=(0,y -y 1), NM →=(x 1-x ,-y )=(0,-y ), 由PN →=λNM →得(0,y -y 1)=λ(0,-y ). 所以y -y 1=-λy ,即y 1=(1+λ)y .因为P (x 1,y 1)在椭圆x 24+y 2=1上, 则x 214+y 21=1,所以x 24+(1+λ)2y 2=1, 故x 24+(1+λ)2y 2=1为所求的N 点的轨迹方程. (2)要使点N 的轨迹为圆,则(1+λ)2=14,解得λ=-12或λ=-32.故当λ=-12或λ=-32时,N 点的轨迹是圆.2.已知曲线E :ax 2+by 2=1(a >0,b >0),经过点M ⎝ ⎛⎭⎪⎫33,0的直线l 与曲线E 交于点A ,B ,且MB →=-2MA →.若点B 的坐标为(0,2),求曲线E 的方程.解:设A (x 0,y 0),因为B (0,2),M ⎝ ⎛⎭⎪⎫33,0,故MB →=⎝ ⎛⎭⎪⎫-33,2,MA →=⎝ ⎛⎭⎪⎫x 0-33,y 0.由于MB →=-2MA →,所以⎝ ⎛⎭⎪⎫-33,2=-2⎝ ⎛⎭⎪⎫x 0-33,y 0.所以x 0=32,y 0=-1,即A ⎝ ⎛⎭⎪⎫32,-1.因为A ,B 都在曲线E 上,所以⎩⎨⎧a ·02+b ·22=1,a ·⎝ ⎛⎭⎪⎫322+b ·(-1)2=1,解得⎩⎨⎧a =1,b =14. 所以曲线E 的方程为x 2+y24=1.[学生用书P407(单独成册)][A 级 基础练]1.方程(x -y )2+(xy -1)2=0表示的曲线是( ) A .一条直线和一条双曲线 B .两条双曲线 C .两个点D .以上答案都不对解析:选C.(x -y )2+(xy -1)2=0⇔⎩⎪⎨⎪⎧x -y =0,xy -1=0.故⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =1或⎩⎪⎨⎪⎧x =-1,y =-1.2.(2020·新高考卷Ⅰ改编)已知曲线C :mx 2+ny 2=1.以下结论正确的个数是( )①若m >n >0,则C 是椭圆,其焦点在y 轴上;②若m =n >0,则C 是圆,其半径为n ;③若mn <0,则C 是双曲线,其渐近线方程为y =± -mn x ;④若m=0,n >0,则C 是两条直线.A .1B .2C .3D .4解析:选C.对于①,因为m >n >0,所以0<1m <1n ,方程mx 2+ny 2=1可变形为x 21m +y 21n =1,所以该方程表示焦点在y 轴上的椭圆,正确;对于②,因为m=n >0,所以方程mx 2+ny 2=1可变形为x 2+y 2=1n ,该方程表示半径为1n 的圆,错误;对于③,因为mn <0,所以该方程表示双曲线,令mx 2+ny 2=0⇒y =± -mn x ,正确;对于④,因为m =0,n >0,所以方程mx 2+ny 2=1变形为ny 2=1⇒y =±1n ,该方程表示两条直线,正确.3.如图所示,在平面直角坐标系xOy 中,A (1,0),B (1,1),C (0,1),映射f 将xOy 平面上的点P (x ,y )对应到另一个平面直角坐标系uO ′v 上的点P ′(2xy ,x 2-y 2),则当点P 沿着折线A -B -C 运动时,在映射f 的作用下,动点P ′的轨迹是( )解析:选D.当P 沿AB 运动时,x =1,设P ′(x ′,y ′),则⎩⎪⎨⎪⎧x ′=2y ,y ′=1-y 2(0≤y ≤1),故y ′=1-x ′24(0≤x ′≤2,0≤y ′≤1).当P 沿BC 运动时,y =1,则⎩⎪⎨⎪⎧x ′=2x ,y ′=x 2-1(0≤x ≤1),所以y ′=x ′24-1(0≤x ′≤2,-1≤y ′≤0),由此可知P ′的轨迹如D 项图象所示,故选D.4.已知两点M (-2,0),N (2,0),点P 为坐标平面内的动点,满足|MN →|·|MP →|+MN →·NP →=0,则动点P (x ,y )的轨迹方程为( )A .y 2=-8xB .y 2=8xC .y 2=-4xD .y 2=4x解析:选A.设P (x ,y ).因为M (-2,0),N (2,0),所以MN →=(4,0),|MN →|=4,MP →=(x +2,y ),NP →=(x -2,y ),由|MN →|·|MP →|+MN →·NP →=0,得4(x +2)2+y 2+4(x -2)=0,化简整理得y 2=-8x .故选A.5.动点M 在圆x 2+y 2=25上移动,过点M 作x 轴的垂线段MD ,D 为垂足,则线段MD 中点的轨迹方程是( )A.4x 225+y 225=1 B .x 225+4y 225=1 C.4x 225-y 225=1D.x 225-4y 225=1解析:选B.如图,设线段MD 的中点为P (x ,y ),M (x 0,y 0),D (x 0,0),因为P 是MD 的中点,所以⎩⎪⎨⎪⎧x 0=x ,y 0=2y .又M 在圆x 2+y 2=25上,所以x 20+y 20=25,即x 2+4y 2=25,x 225+4y 225=1,所以线段MD 的中点P 的轨迹方程是x 225+4y 225=1.故选B.6.设D 为椭圆y 25+x 2=1上任意一点,A (0,-2),B (0,2),延长AD 至点P ,使得|PD |=|BD |,则点P 的轨迹方程为________.解析:设点P 坐标为(x ,y ).因为D 为椭圆y 25+x 2=1上任意一点,且A ,B 为椭圆的焦点,所以|DA |+|DB |=2 5.又|PD |=|BD |,所以|P A |=|PD |+|DA |=|DA |+|DB |=25,所以x 2+(y +2)2=25,所以x 2+(y +2)2=20,所以点P 的轨迹方程为x 2+(y +2)2=20.答案:x 2+(y +2)2=207.在平面直角坐标系中,O 为坐标原点,A (1,0),B (2,2),若点C 满足OC →=OA →+t (OB →-OA →),其中t ∈R ,则点C 的轨迹方程是________.解析:设C (x ,y ),则OC →=(x ,y ),OA →+t (OB →-OA →)=(1+t ,2t ),所以⎩⎪⎨⎪⎧x =t +1,y =2t ,消去参数t ,得点C 的轨迹方程为y =2x -2.答案:y =2x -28.△ABC 的顶点A (-5,0),B (5,0),△ABC 的内切圆圆心在直线x =3上,则顶点C 的轨迹方程是________.解析:如图,△ABC 与内切圆的切点分别为G ,E ,F .则|AG |=|AE |=8,|BF |=|BG |=2,|CE |=|CF |, 所以|CA |-|CB |=8-2=6.根据双曲线定义,所求轨迹是以A ,B 为焦点,实轴长为6的双曲线的右支,轨迹方程为x 29-y 216=1(x >3).答案:x 29-y 216=1(x >3)9.如图所示,已知圆A :(x +2)2+y 2=1与点B (2,0),分别求出满足下列条件的动点P 的轨迹方程.(1)△P AB 的周长为10;(2)圆P 与圆A 外切,且过B 点(P 为动圆圆心);(3)圆P 与圆A 外切,且与直线x =1相切(P 为动圆圆心).解:(1)根据题意,知|PA |+|PB |+|AB |=10,即|P A |+|PB |=6>4=|AB |,故P 点的轨迹是椭圆,且2a =6,2c =4,即a =3,c =2,b = 5.因此其轨迹方程为x 29+y 25=1(y ≠0).(2)设圆P 的半径为r ,则|P A |=r +1,|PB |=r , 因此|P A |-|PB |=1.由双曲线的定义知,P 点的轨迹为双曲线的右支,且2a =1,2c =4,即a =12,c =2,b =152,因此其轨迹方程为4x 2-415y 2=1⎝ ⎛⎭⎪⎫x ≥12. (3)依题意,知动点P 到定点A 的距离等于到定直线x =2的距离,故其轨迹为抛物线,且开口向左,p =4.因此其轨迹方程为y 2=-8x .10.已知动圆P 恒过定点⎝ ⎛⎭⎪⎫14,0,且与直线x =-14相切.(1)求动圆P 圆心的轨迹M 的方程;(2)在正方形ABCD 中,AB 边在直线y =x +4上,另外C ,D 两点在轨迹M 上,求该正方形的面积.解:(1)由题意得动圆P 的圆心到点⎝ ⎛⎭⎪⎫14,0的距离与它到直线x =-14的距离相等,所以圆心P 的轨迹是以⎝ ⎛⎭⎪⎫14,0为焦点,直线x =-14为准线的抛物线,且p =12,所以动圆P 圆心的轨迹M 的方程为y 2=x . (2)由题意设CD 边所在直线方程为y =x +t . 联立⎩⎪⎨⎪⎧y =x +t ,y 2=x ,消去y ,整理得x 2+(2t -1)x +t 2=0.因为直线CD 和抛物线交于两点,所以Δ=(2t -1)2-4t 2=1-4t >0,解得t <14. 设C (x 1,y 1),D (x 2,y 2), 则x 1+x 2=1-2t ,x 1x 2=t 2. 所以|CD |=2[(x 1+x 2)2-4x 1x 2]=2[(1-2t )2-4t 2]=2(1-4t ).又直线AB 与直线CD 之间的距离为|AD |=|t -4|2,|AD |=|CD |,所以2(1-4t )=|t -4|2,解得t =-2或t =-6,经检验t =-2和t =-6都满足Δ>0. 所以正方形边长|AD |=32或|AD |=52, 所以正方形ABCD 的面积S =18或S =50.[B 级 综合练]11.设过点P (x ,y )的直线分别与x 轴的正半轴和y 轴的正半轴交于A ,B 两点,点Q 与点P 关于y 轴对称,O 为坐标原点.若BP →=2P A →,且OQ →·AB →=1,则点P 的轨迹方程是( )A.32x 2+3y 2=1(x >0,y >0) B.32x 2-3y 2=1(x >0,y >0) C .3x 2-32y 2=1(x >0,y >0) D .3x 2+32y 2=1(x >0,y >0)解析:选A.设A (a ,0),B (0,b ),a >0,b >0.由BP →=2P A →,得(x ,y -b )=2(a -x ,-y ),即a =32x >0,b =3y >0.点Q (-x ,y ),故由OQ →·AB →=1,得(-x ,y )·(-a ,b )=1,即ax +by =1.将a =32x ,b =3y 代入ax +by =1,得所求的轨迹方程为32x 2+3y 2=1(x >0,y >0).12.若曲线C 上存在点M ,使M 到平面内两点A (-5,0),B (5,0)距离之差的绝对值为8,则称曲线C 为“好曲线”.以下曲线不是“好曲线”的是( )A .x +y =5B .x 2+y 2=9 C.x 225+y 29=1D .x 2=16y解析:选B.因为M 到平面内两点A (-5,0),B (5,0)距离之差的绝对值为8,所以M 的轨迹是以A (-5,0),B (5,0)为焦点的双曲线,方程为x 216-y 29=1.A 项,直线x +y =5过点(5,0),满足题意,为“好曲线”;B 项,x 2+y 2=9的圆心为(0,0),半径为3,与M 的轨迹没有交点,不满足题意;C 项,x 225+y 29=1的右顶点为(5,0),满足题意,为“好曲线”;D 项,方程代入x 216-y 29=1,可得y -y 29=1,即y 2-9y +9=0,所以Δ>0,满足题意,为“好曲线”.13.(2021·四川成都石室中学模拟)已知两定点F 1(-1,0),F 2(1,0)和一动点P ,给出下列结论:①若|PF 1|+|PF 2|=2,则点P 的轨迹是椭圆; ②若|PF 1|-|PF 2|=1,则点P 的轨迹是双曲线; ③若|PF 1||PF 2|=λ(λ>0,且λ≠1),则点P 的轨迹是圆;④若|PF 1|·|PF 2|=a 2(a ≠0),则点P 的轨迹关于原点对称;⑤若直线PF 1与PF 2的斜率之积为m (m ≠0),则点P 的轨迹是椭圆(除长轴两端点).其中正确的是________.(填序号)解析:对于①,由于|PF 1|+|PF 2|=2=|F 1F 2|,所以点P 的轨迹是线段F 1F 2,故①不正确.对于②,由于|PF 1|-|PF 2|=1,故点P 的轨迹是以F 1,F 2为焦点的双曲线的右支,故②不正确.对于③,设P (x ,y ),由题意得(x +1)2+y 2(x -1)2+y 2=λ,整理得(1-λ2)x 2+(1-λ2)y 2+(2+2λ2)x +1-λ2=0.因为λ>0,且λ≠1,所以x 2+y 2+(2+2λ2)1-λ2x +1-λ21-λ2=0,所以点P 的轨迹是圆,故③正确.对于④,设P (x ,y ),则|PF 1|·|PF 2|=(x +1)2+y 2·(x -1)2+y 2=a 2.又点P (x ,y )关于原点的对称点为P ′(-x ,-y ),因为(-x +1)2+(-y )2·(-x -1)2+(-y )2=(x +1)2+y 2·(x -1)2+y 2=a 2,所以点P ′(-x ,-y )也在曲线(x +1)2+y 2·(x -1)2+y 2=a 2上,即点P 的轨迹关于原点对称,故④正确.对于⑤,设P (x ,y ),则k PF 1=y x +1,k PF 2=y x -1,由题意得k PF 1·k PF 2=y x +1·yx -1=y 2x 2-1=m (m ≠0),整理得x 2-y 2m =1,此方程不一定表示椭圆,故⑤不正确. 综上,正确结论的序号是③④. 答案:③④14.如图,已知椭圆C :x 218+y 29=1的短轴端点分别为B 1,B 2,点M 是椭圆C 上的动点,且不与B 1,B 2重合,点N 满足NB 1⊥MB 1,NB 2⊥MB 2.(1)求动点N 的轨迹方程;(2)求四边形MB 2NB 1面积的最大值.解:(1)方法一:设N (x ,y ),M (x 0,y 0)(x 0≠0). 由题知B 1(0,-3),B 2(0,3), 所以k MB 1=y 0+3x 0,k MB 2=y 0-3x 0.因为MB 1⊥NB 1,MB 2⊥NB 2, 所以直线NB 1:y +3=-x 0y 0+3x ,①直线NB 2:y -3=-x 0y 0-3x ,② ①×②得y 2-9=x 20y 20-9x 2.又因为x 2018+y 209=1,所以y 2-9=18⎝ ⎛⎭⎪⎫1-y 209y 20-9x 2=-2x 2,整理得动点N 的轨迹方程为y 29+x 292=1(x ≠0).方法二:设N (x ,y ),M (x 0,y 0)(x 0≠0). 由题知B 1(0,-3),B 2(0,3), 所以k MB 1=y 0+3x 0,k MB 2=y 0-3x 0.因为MB 1⊥NB 1,MB 2⊥NB 2, 所以直线NB 1:y +3=-x 0y 0+3x ,①直线NB 2:y -3=-x 0y 0-3x ,② 联立①②,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =y 20-9x 0,y =-y 0.又x 2018+y 209=1,所以x =-x 02,故⎩⎪⎨⎪⎧x 0=-2x ,y 0=-y ,代入x 2018+y 209=1,得y 29+x 292=1. 所以动点N 的轨迹方程为y 29+x 292=1(x ≠0).方法三:设直线MB 1:y =kx -3(k ≠0), 则直线NB 1:y =-1k x -3,①直线MB 1与椭圆C :x 218+y 29=1的交点M 的坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫12k 2k 2+1,6k 2-32k 2+1. 则直线MB 2的斜率为k MB 2=6k 2-32k 2+1-312k 2k 2+1=-12k .所以直线NB 2:y =2kx +3.②由①②得点N 的轨迹方程为y 29+x 292=1(x ≠0).(2)由(1)方法三得直线NB 1:y =-1k x -3,① 直线NB 2:y =2kx +3,②联立①②解得x =-6k2k 2+1,即x N =-6k2k 2+1,故四边形MB 2NB 1的面积S =12|B 1B 2|(|x M |+|x N |)=3×⎝ ⎛⎭⎪⎫12|k |2k 2+1+6|k |2k 2+1=54|k |2k 2+1=542|k |+1|k |≤2722,当且仅当|k |=22时,S 取得最大值2722.[C 级 提升练]15.在平面直角坐标系xOy 中取两个定点A 1(-6,0),A 2(6,0),再取两个动点N 1(0,m ),N 2(0,n ),且mn =2.(1)求直线A 1N 1与A 2N 2的交点M 的轨迹C 的方程;(2)过R (3,0)的直线与轨迹C 交于P ,Q 两点,过点P 作PN ⊥x 轴且与轨迹C 交于另一点N ,F 为轨迹C 的右焦点,若RP →=λRQ →(λ>1),求证:NF →=λFQ →.解:(1)依题意知,直线A 1N 1的方程为y =m6(x +6),①直线A 2N 2的方程为y =-n6(x -6),②设M (x ,y )是直线A 1N 1与A 2N 2的交点,①×②得y 2=-mn6(x 2-6),又mn =2,整理得x 26+y 22=1.故点M 的轨迹C 的方程为x 26+y 22=1.(2)证明:设过点R 的直线l :x =ty +3,P (x 1,y 1),Q (x 2,y 2),则N (x 1,-y 1),由⎩⎨⎧x =ty +3,x 26+y 22=1,消去x ,得(t 2+3)y 2+6ty +3=0,(*) 所以y 1+y 2=-6t t 2+3,y 1y 2=3t 2+3.由RP →=λRQ →,得(x 1-3,y 1)=λ(x 2-3,y 2),故x 1-3=λ(x 2-3),y 1=λy 2, 由(1)得F (2,0),要证NF →=λFQ →,即证(2-x 1,y 1)=λ(x 2-2,y 2), 只需证2-x 1=λ(x 2-2),只需证x 1-3x 2-3=-x 1-2x 2-2,即证2x 1x 2-5(x 1+x 2)+12=0,又x 1x 2=(ty 1+3)(ty 2+3)=t 2y 1y 2+3t (y 1+y 2)+9,x 1+x 2=ty 1+3+ty 2+3=t (y 1+y 2)+6,所以2t 2y 1y 2+6t (y 1+y 2)+18-5t (y 1+y 2)-30+12=0,即2t 2y 1y 2+t (y 1+y 2)=0,而2t 2y 1y 2+t (y 1+y 2)=2t 2·3t 2+3-t ·6tt 2+3=0成立,得证.。
高三数学曲线与方程(PPT)5-1

t
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1 2
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1.方程的曲线与曲线的方程:
(1)曲线C上的点的坐标都是方程பைடு நூலகம்f(x, y)=0的解;
(2)以方程f(x,y)=0的解为坐标 的点都在曲线C上.
的货币。③()名姓。 【贝】(貝)量贝尔的简称。 【贝雕】名把贝壳琢磨加工制成的工艺品。 【贝多】名贝叶棕。也作??多。 【贝尔】’量计量声强、 电压或功率等相对大小的单位,符号。这个单位名称是为纪念美国发明家贝尔(AaGaa)而定的。简称贝。参看页〖分贝〗。[英] 【贝壳】(~儿)名贝 类的硬壳。 【贝勒】?名清; 速冻食品 速冻食品 ;代贵族爵位,地位在亲王、郡王之下。 【贝雷帽】名一种没有帽檐的扁圆形帽子, 多用呢绒等制成。[贝雷,法] 【贝母】名多年生草本植物,叶子条形或披针形,花黄绿色,下垂呈钟形。鳞茎扁球形,可入。 【贝书】名指佛经,因古代
在今河南汤阴南。②名姓。 【狈】(狽)见页〖狼狈〗、〖狼狈为奸〗。 【??】(梖)[梖多]()同“贝多”。 【备】(備、俻)①具备;具有:德才 兼~。②动准备:~用|~足原料|~而不用。③防备:防旱~荒|攻其不~|以~不时之需。④设备(包括人力物力):军~|装~。⑤〈书〉副表示完 全:艰苦~尝|关怀~至|~受欢迎。⑥()名姓。 【备案】∥动向主管机关报告事由存案以备查考:此事已报上级~。 【备办】动预备、置办(需要的东 西):~茶饭|年货已经~齐了。 【备不住】?〈方〉副说不定;或许:这件事他~是忘了。也作背不住。 【备查】动供查考(多用于公文等):存档~| 字典里多收了一些字~。 【备份】①名为备用而准备的另外一份:~伞(备用的降落伞)|~节目|这个软件做了两个~。②动为备用而复制(文件、软件 等):~了一份文件。 【备耕】动为耕种做准备,包括修理农具、挖沟、积肥等:加紧~工作|过了春节,人们就忙着~了。 【备荒】∥动防备灾荒:储 粮~。 【备货】∥动准备供销售的商品:营业前要备好货|应节的商品应提早~。 【备件】名预备着供更换的机件。 【备考】①动供参考:这个典
高三数学第一轮复习:双曲线的定义、性质及标准方程 知识精讲

高三数学第一轮复习:双曲线的定义、性质及标准方程【本讲主要内容】双曲线的定义、性质及标准方程双曲线的定义及相关概念、双曲线的标准方程、双曲线的几何性质【知识掌握】【知识点精析】1. 双曲线的定义:(1)第一定义:平面内与两定点F1、F2的距离之差的绝对值是常数(小于|F1F2|)的点的轨迹叫做双曲线,这两个定点叫做双曲线的焦点,两焦点的距离叫做焦距。
(2)第二定义:平面内到一个定点F的距离与到一条定直线l的距离的比等于常数(e>1)的点的轨迹叫做双曲线,定点F为焦点,定直线l称为准线,常数e称为离心率。
说明:(1)若2a等于2c,则动点的轨迹是射线(即F1F2、F2F1的延长线);(2)若2a大于2c,则动点轨迹不存在。
2. 双曲线的标准方程、图形及几何性质:标准方程)0b,0a(1byax2222>>=-中心在原点,焦点在x轴上yaxba b2222100-=>>(,)中心在原点,焦点在y轴上图形几何性质X围x a≤-或x a≥y a≤-或y a≥对称性关于x轴、y轴、原点对称(原点为中心)顶点()()1200A a A a-,、,()()1200A a A a-,、,轴实轴长122A A a=,虚轴长122B B b=离心率ecae=>()1准线2212:,:a al x l xc c=-=2212:,:a al y l yc c=-=实轴、虚轴长相等的双曲线称为等轴双曲线,焦点在x 轴上,标准方程为()2220x y a a -=≠;焦点在y 轴上,标准方程为()2220y x a a -=≠。
其渐近线方程为y=±x 。
等轴双曲线的离心率为e =4. 基础三角形:如图所示,△AOB 中,,,,tan b OA a AB b OB c AOB a===∠=。
5. 共渐近线的双曲线系方程:与双曲线x a y b22221-=(a>0,b>0)有相同渐近线的双曲线系可设为()22220x y a b λλ-=≠,若λ>0,则双曲线的焦点在x 轴上;若λ<0,则双曲线的焦点在y 轴上。
高三数学圆锥曲线与方程

圆锥曲线与方程1. 已知动抛物线的准线为x 轴,且经过点(0,2),求抛物线的顶点轨迹方程。
解:设抛物线的顶点坐标为)2,(),,(y x y x 则焦点坐标为, ……………………3分由题意得4)22(22=-+y x , ………………6分即顶点的轨迹方程为.1)1(422=-+y x ………………8分 2.动点P 在x 轴与直线l :y =3之间的区域(含边界)上运动,且到点F (0,1)和直线l的距离之和为4.(1)求点P 的轨迹C 的方程;(2)过点(0,1)Q -作曲线C 的切线,求所作的切线与曲线C 所围成区域的面积. 【解】(1)设P (x ,y )+3-y =4,化简,得y =14x 2(y ≤3).…………………4分(2)设过Q 的直线方程为y =kx -1,代入抛物线方程,整理得x 2-4kx +4=0. 由△=16k 2-16=0.解得k =±1.于是所求切线方程为y =±x -1(亦可用导数求得切线方程). 切点的坐标为(2,1),(-2,1).由对称性知所求的区域的面积为S =220132(1)d .44x x x ⎡⎤--=⎢⎥⎣⎦⎰ ………………… 10分 3.已知圆F 1:(x +1)2+y 2=16,定点F 2(1,0).动圆M 过点F 2,且与圆F 1相内切.(1)求点M 的轨迹C 的方程;(2)若过原点的直线l 与(1)中的曲线C 交于A ,B 两点,且△ABF 1的面积为32,求直线l 的方程.解:(方法一)(1)设圆M 的半径为r . 因为圆M 与圆F 1相内切,所以MF 1=4-r . 因为圆M 过点F 2,所以MF 2=r .所以MF 1=4-MF 2,即MF 1+MF 2=4.………2分 所以点M 的轨迹C 是以F 1,F 2为焦点的椭圆.………且此椭圆的方程形式为x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0).其中2a =4,c =1,所以a =2,b =3.……………4分所以曲线C 的方程x 24+y 23=1.……………5分(方法二)设M (x ,y),由MF 1+MF 2=4得4= ……3分化简得x 24+y 23=1,所以曲线C 的方程x 24+y 23=1.…5分(2)(方法一)当直线l 的斜率不存在时, A ,B 两点的坐标分别是(0,3),(0,-3),此时S △ABF 1=3≠32,不合题意.………………………………………………………6分设直线l 的方程为y =kx (k ≠0),代入椭圆方程x 24+y 23=1,得y 1=12k 23+4k 2,y 2=-12k 23+4k 2.所以S △ABF 1=S △AOF 1+S △BOF 1=12OF 1⋅∣y 1∣+12OF 1⋅∣y 2∣=12OF 1⋅(y 1-y 2)=12k 23+4k 2.……………………………………………7分因为S △ABF 1=32,所以12k 23+4k2=32.解得k =±12. …………………………8分 故所求直线l 的方程为x ±2y =0.……………………………………………………10分 (方法二)因为直线l 过椭圆的中心,由椭圆的对称性可知,S △ABF 1=2S AOF 1.因为S △ABF 1=32,所以S AOF 1=34. ………………………………6分 不妨设点A (x 1,y 1)在x 轴上方,则S AOF 1=12⋅OF 1⋅y 1=34.所以y 1=32,x 1=±3,即点A 的坐标为(3,32)或(-3,32). (8)分所以直线l 的斜率为±12.故所求的直线l 的方程为x ±2y =0.…………………………………………………10分 4. 点(,)n n n P x y 在曲线:xC y e -=上,曲线C 在n P 处的切线n l 与x 轴相交于点1(,0)n n Q x +,直线1n t +:1n x x +=与曲线C 相交于点111(,)n n n P x y +++,(1,2,3,n =L ).由曲线C 和直线n l ,1n t +围成的图形面积记为n S ,已知11x =.(1)证明:11n n x x +=+; (2)求n S 关于n 的表达式;(3)若数列{}n S 的前n 项之和为n T ,求证:11n n n nT x T x ++<(1,2,3,n =L ).解(Ⅰ)证明:因为x y e -=,所以xy e -'=-,则切线n l 的斜率nx n k e -=-,所以切线n l 的方程为()nx n n y y ex x --=--,令0y =,得1n Q n x x =+,即11n n x x +=+·2分(Ⅱ)解:因为11x =,所以n x n =,所以11111(2)()()|222n nn x xx n n n n n n n x e e S e dx x x y e e e +---+-+-=--⋅=--⨯=⎰ ·5分(Ⅲ)证明:因为12(2)2()(1)22(1)n n n e e T e e e e e e e ------=++⋅⋅⋅+=--, 所以1111111111n n n n n n n T e e e T e e e e e --++-++---===+---,又1111n nx n x n n ++==+, 故要证11n n n n T x T x ++<,只要证111n e e e n+-<-,即要证1(1)n e e n e +>-+·7分下用数学归纳法(或用二项式定理,或利用函数的单调性)等方法来 证明1(1)n ee n e +>-+(略)·10分5.在平面直角坐标系xOy 中,抛物线C 的顶点在原点,焦点F 的坐标为(1,0). (1)求抛物线C 的标准方程;(2)设M 、N 是抛物线C 的准线上的两个动点,且它们的纵坐标之积为-4,直线MO ,NO 与抛物线C 的交点分别为点A 、B .求证:动直线AB 恒过一个定点.解:(1)设抛物线的标准方程为y 2=2px (p >0),则p2=1,p =2.所以抛物线C 的标准方程为y 2=4x .………………………………………………3分 (2)(方法一)抛物线C 的准线方程为x =-1,设M (-1,y 1)、N (-1,y 2), 其中y 1y 2=-4.则直线MO 的方程为:y =-y 1x . 将y =-y 1x 与y 2=4x 联立方程组.解得A 点坐标为(4y 21,-4y 1).同理可得B 点坐标为(4y 22,-4y 2).则直线AB 的方程为:y +4y 1-4y 2+4y 1=x -4y 214y 22-4y 21.整理,得(y 1+y 2)y -4x +4=0.由⎩⎨⎧y =0,-4x +4=0,解得⎩⎨⎧x =1,y =0.故动直线AB 恒过一个定点(1,0).………………10分(方法二)抛物线C 的准线方程为x =-1,设M (-1,y 1)、N (-1,y 2). 由于y 1y 2=-4,取y 1=2,则y 2=-2,可得M (-1,2)、N (-1,-2).此时直线MO 的方程分别为y =-2x ,由⎩⎨⎧y 2=4x ,y =-2x .解得A 点坐标为(1,-2).同理,可得B 点坐标为(1,2).则直线AB 的方程为l 1:x =1. 再取y 1=1,则y 2=-4,同理可得A (4,-4),B (14,1).此时直线AB 方程为l 2:4x +3y -4=0.于是可得l 1与l 2的交点为(1,0). 下面验证对任意的y 1,y 2,当y 1y 2=-4时,动直线AB 恒过一个定点(1,0). 直线MO 的方程为:y =-y 1x . 将y =-y 1x 与y 2=4x 联立方程组.解得A 点坐标为(4y 21,-4y 1).同理可得B 点坐标为(4y 22,-4y 2).则直线AB 的方程为:y +4y 1-4y 2+4y 1=x -4y 214y 22-4y 21.整理,得(y 1+y 2)y -4x +4=0. 可得点(1,0)在直线AB 上.所以动直线AB 恒过一个定点(1,0).………………………………………………10分 6.(本题满分10分)在平面直角坐标系xoy 中,抛物线C 的顶点在原点,经过点(2,2)A ,其焦点F 在x 轴上。
高三数学人教版A版数学(理)高考一轮复习教案:8.8 曲线与方程 Word版含答案

第八节 曲线与方程轨迹与轨迹方程了解方程的曲线与曲线的方程的对应关系.知识点 曲线与方程 1.曲线与方程一般地,在平面直角坐标系中,如果某曲线C 上的点与一个二元方程f (x ,y )=0的实数解建立了如下关系:(1)曲线上点的坐标都是这个方程的解.(2)以这个方程的解为坐标的点都是曲线上的点.那么这个方程叫作曲线的方程,这条曲线叫作方程的曲线.2.求动点轨迹方程的一般步骤(1)建立适当的坐标系,用有序实数对(x ,y )表示曲线上任意一点M 的坐标. (2)写出适合条件p 的点M 的集合P ={M |p (M )}. (3)用坐标表示条件p (M ),列出方程f (x ,y )=0. (4)化方程f (x ,y )=0为最简形式.(5)说明以化简后的方程的解为坐标的点都在曲线上. 3.曲线的交点设曲线C 1的方程为F 1(x ,y )=0,曲线C 2的方程为F 2(x ,y )=0,则C 1,C 2的交点坐标即为方程组⎩⎪⎨⎪⎧F 1(x ,y )=0,F 2(x ,y )=0的实数解.若此方程组无解,则两曲线无交点.易误提醒 (1)曲线与曲线方程、轨迹与轨迹方程是两个不同的概念,前者指曲线的形状、位置、大小等特征,后者指方程(包括范围).(2)求轨迹方程时易忽视轨迹上特殊点对轨迹的“完备性与纯粹性”的影响.[自测练习]1.方程(a -1)x -y +2a +1=0(a ∈R )所表示的直线( ) A .恒过定点(-2,3) B .恒过定点(2,3) C .恒过点(-2,3)和点(2,3)D .都是平行直线解析:把点(-2,3)和点(2,3)的坐标代入方程(a -1)x -y +2a +1=0.验证知(-2,3)适合方程,而(2,3)不一定适合方程,故选A.答案:A2.平面上有三个点A (-2,y ),B ⎝⎛⎭⎫0,y 2,C (x ,y ),若AB →⊥BC →,则动点C 的轨迹方程为____________.解析:AB →=⎝⎛⎭⎫2,-y 2,BC →=⎝⎛⎭⎫x ,y 2,由AB →⊥BC →,得AB →·BC →=0,即2x +⎝⎛⎭⎫-y 2·y 2=0,∴动点C 的轨迹方程为y 2=8x .答案:y 2=8x3.已知圆的方程为x 2+y 2=4,若抛物线过点A (-1,0),B (1,0)且以圆的切线为准线,则抛物线的焦点轨迹方程是________.解析:设抛物线焦点为F ,过A ,B ,O 作准线的垂线AA 1,BB 1,OO 1,则|AA 1|+|BB 1|=2|OO 1|=4,由抛物线定义得|AA 1|+|BB 1|=|F A |+|FB |,∴|F A |+|FB |=4,故F 点的轨迹是以A ,B 为焦点,长轴长为4的椭圆(去掉长轴两端点). 答案:x 24+y 23=1(y ≠0)考点一 直接法求轨迹方程|1.(2016·津南一模)平面直角坐标系中,已知两点A (3,1),B (-1,3),若点C 满足OC →=λ1OA →+λ2OB →(O 为原点),其中λ1,λ2∈R ,且λ1+λ2=1,则点C 的轨迹是( )A .直线B .椭圆C .圆D .双曲线解析:设C (x ,y ),因为OC →=λ1OA →+λ2OB →,所以(x ,y )=λ1(3,1)+λ2(-1,3),即⎩⎪⎨⎪⎧x =3λ1-λ2,y =λ1+3λ2,解得⎩⎨⎧λ1=y +3x10,λ2=3y -x10,又λ1+λ2=1,所以y +3x 10+3y -x10=1,即x +2y =5,所以点C 的轨迹为直线,故选A.答案:A2.(2016·南昌模拟)方程(x 2+y 2-2x )x +y -3=0表示的曲线是( )A .一个圆和一条直线B .一个圆和一条射线C .一个圆D .一条直线解析:本题考查曲线与方程、数形结合思想.依题意,题中的方程等价于①x +y -3=0或②⎩⎪⎨⎪⎧x +y -3≥0,x 2+y 2-2x =0.注意到圆x 2+y 2-2x =0上的点均位于直线x +y -3=0的左下方区域,即圆x 2+y 2-2x =0上的点均不满足x +y -3≥0,②不表示任何图形,因此题中的方程表示的曲线是直线x +y -3=0,故选D.答案:D3.在直角坐标平面xOy 中,过定点(0,1)的直线l 与圆x 2+y 2=4交于A ,B 两点.若动点P (x ,y )满足OP →=OA →+OB →,则点P 的轨迹方程为________.解析:设AB 的中点为M ,则OM →=12OP →,M ⎝⎛⎭⎫x 2,y 2.又因为OM ⊥AB ,AB →的方向向量为⎝⎛⎭⎫x 2,y 2-1,OM →=⎝⎛⎭⎫x 2,y 2,所以⎝⎛⎭⎫x 2,y 2-1·⎝⎛⎭⎫x 2,y 2=0,x 2+y (y -2)=0,即x 2+(y -1)2=1. 答案:x 2+(y -1)2=1直接法求轨迹方程的常见类型(1)题目给出等量关系,求轨迹方程.可直接代入即可得出方程.(2)题中未明确给出等量关系,求轨迹方程.可利用已知条件寻找等量关系,得出方程.考点二 定义法求轨迹方程|已知点F (1,0),圆E :(x +1)2+y 2=8,点P 是圆E 上任意一点,线段PF 的垂直平分线和半径PE 相交于Q .(1)求动点Q 的轨迹Γ的方程;(2)若直线l 与圆O :x 2+y 2=1相切,并与(1)中轨迹Γ交于不同的两点A ,B ,当OA →·OB →=λ,且满足23≤λ≤34时,求△AOB 面积S 的取值范围.[解] (1)连接QF (图略).∵|QE |+|QF |=|QE |+|QP |=|PE |=22(22>|EF |=2),∴点Q 的轨迹是以E (-1,0),F (1,0)为焦点,长轴长2a =22的椭圆,即动点Q 的轨迹Γ的方程为x 22+y 2=1. (2)依题结合图形(图略)知直线l 的斜率不可能为零,所以设直线l 的方程为x =my +n (m ∈R ).∵直线l 即x -my -n =0与圆O :x 2+y 2=1相切,∴|n |m 2+1=1,得n 2=m 2+1. 又∵点A ,B 的坐标(x 1,y 1),(x 2,y 2)满足:⎩⎪⎨⎪⎧x =my +n ,x 2+2y 2-2=0, 消去x 并整理,得(m 2+2)y 2+2mny +n 2-2=0.由一元二次方程根与系数的关系,得y 1+y 2=-2mnm 2+2,y 1y 2=n 2-2m 2+2.其判别式Δ=4m 2n 2-4(m 2+2)(n 2-2)=8(m 2-n 2+2)=8, 又由求根公式得y 1,2=-2mn ±Δ2(m 2+2).∵λ=OA →·OB →=x 1x 2+y 1y 2=(my 1+n )(my 2+n )+y 1y 2=(m 2+1)y 1y 2+mn (y 1+y 2)+n 2=3n 2-2m 2-2m 2+2=m 2+1m 2+2.S △AOB =12|OA →||OB →|sin ∠AOB =12OA →2·OB →2-(OA →·OB →)2=12|x 1y 2-x 2y 1|=12|(my 1+n )y 2-(my 2+n )y 1|=12|n (y 2-y 1)|=12|n |·Δm 2+2=2·m 2+1(m 2+2)2=2·m 2+1m 2+2·1m 2+2∵m 2+1m 2+2+1m 2+2=1,且λ=m 2+1m 2+2∈⎣⎡⎦⎤23,34, ∴S △AOB =2·λ·(1-λ)∈⎣⎡⎦⎤64,23.定义法求轨迹方程的思路(1)运用圆锥曲线的定义求轨迹方程,可从曲线定义出发直接写出方程,或从曲线定义出发建立关系式,从而求出方程.(2)定义法和待定系数法适用于已知轨迹是什么曲线,其方程是什么形式的方程的情况.利用条件把待定系数求出来,使问题得解.1.已知动圆过定点F (0,2),且与定直线l :y =-2相切. (1)求动圆圆心的轨迹C 的方程;(2)若AB 是轨迹C 的动弦,且AB 过点F (0,2),分别以A ,B 为切点作轨迹C 的切线,设两切线交点为Q ,求证:AQ ⊥BQ .解:(1)依题意,圆心的轨迹是以F (0,2)为焦点,l :y =-2为准线的抛物线,因为抛物线焦点到准线的距离等于4,所以圆心的轨迹方程是x 2=8y .(2)证明:因为直线AB 与x 轴不垂直,设直线AB 的方程为y =kx +2,A (x 1,y 1),B (x 2,y 2).由⎩⎪⎨⎪⎧y =kx +2,y =18x 2,得x 2-8kx -16=0. 所以x 1+x 2=8k ,x 1x 2=-16.抛物线方程为y =18x 2,求导得y ′=14x .所以过抛物线上A ,B 两点的切线斜率分别是k 1=14x 1,k 2=14x 2,k 1·k 2=14x 1·14x 2=116x 1·x 2=-1.所以AQ ⊥BQ .考点三 代入法求轨迹方程|在圆O :x 2+y 2=4上任取一点P ,过点P 作x 轴的垂线段PD ,D 为垂足.设M 为线段PD 的中点.(1)当点P 在圆O 上运动时,求点M 的轨迹E 的方程;(2)若圆O 在点P 处的切线与x 轴交于点N ,试判断直线MN 与轨迹E 的位置关系. [解] (1)设M (x ,y ),则P (x,2y ).∵点P 在圆x 2+y 2=4上,∴x 2+(2y )2=4,即点M 的轨迹E 的方程为x 24+y 2=1.(2)当直线PN 的斜率不存在时,直线MN 的方程为x =2或x =-2.显然与轨迹E 相切. 当直线PN 的斜率存在时,设PN 的方程为y =kx +t (k ≠0). ∵直线PN 与圆O 相切,∴|t |k 2+1=2,即t 2-4k 2-4=0. 又∵直线MN 的斜率为k 2,点N 的坐标为⎝⎛⎭⎫-t k ,0,∴直线MN 的方程为y =k2⎝⎛⎭⎫x +t k , 即y =12(kx +t ).由⎩⎨⎧y =12(kx +t ),x24+y 2=1,得(1+k 2)x 2+2ktx +t 2-4=0.∵Δ=(2kt )2-4(1+k 2)(t 2-4)=-4(t 2-4k 2-4)=0,∴直线MN 与轨迹E 相切. 综上可知,直线MN 与轨迹E 相切.代入法求轨迹方程的四个步骤(1)设出所求动点坐标P (x ,y ).(2)寻求与所求动点P (x ,y )与已知动点Q (x ′,y ′)的关系. (3)建立P ,Q 两坐标的关系表示出x ′,y ′. (4)将x ′,y ′代入已知曲线方程中化简求解.2.已知F 1,F 2分别为椭圆C :x 24+y 23=1的左,右焦点,点P 为椭圆C 上的动点,则△PF 1F 2的重心G 的轨迹方程为( )A.x 236+y 227=1(y ≠0) B.4x 29+y 2=1(y ≠0) C.9x 24+3y 2=1(y ≠0) D .x 2+4y 23=1(y ≠0)解析:依题意知F 1(-1,0),F 2(1,0),设P (x 0,y 0),G (x ,y ),则由三角形重心坐标关系可得⎩⎨⎧x =x 0-1+13,y =y 03.即⎩⎪⎨⎪⎧x 0=3x ,y 0=3y .代入x 204+y 203=1得重心G 的轨迹方程为9x 24+3y 2=1(y ≠0).答案:C27.分类讨论思想在由方程讨论曲线类型中的应用【典例】 已知两个定点A 1(-2,0),A 2(2,0),动点M 满足直线MA 1与MA 2的斜率之积是定值m4(m ≠0).求动点M 的轨迹方程,并指出随m 变化时方程所表示的曲线C 的形状.[思路点拨] 依题直接写出方程后,结合方程结构特征分类判断曲线类型,注意分类标准的确定.[解] 设动点M (x ,y ),依题意有y x -2·y x +2=m4(m ≠0),整理得x 24-y 2m=1(x ≠±2),即为动点M 的轨迹方程.当m >0时,轨迹是焦点在x 轴上的双曲线;当m ∈(-4,0)时,轨迹是焦点在x 轴上的椭圆; 当m =-4时,轨迹是圆;当m ∈(-∞,-4)时,轨迹是焦点在y 轴上的椭圆.且点A 1(-2,0),A 2(2,0)不在曲线上.[方法点评] 由曲线方程讨论曲线类型时,常用到分类讨论思想,其分类的标准有两类: (1)二次项系数为0的值. (2)二次项系数相等的值.[跟踪练习] 在同一坐标系中,方程a 2x 2+b 2y 2=1与ax +by 2=0(a >b >0)表示的曲线大致是( )解析:a >b >0得1b 2>1a 2>0,方程a 2x 2+b 2y 2=1,即x 21a 2+y 21b 2=1表示的是焦点在y 轴上的椭圆;方程ax +by 2=0,即y 2=-ab x 表示的是焦点在x 轴的负半轴上的抛物线上,结合各选项知,选D.答案:DA 组 考点能力演练1.“点M 在曲线y 2=4x 上”是“点M 的坐标满足方程2x +y =0”的( ) A .充分非必要条件 B .必要非充分条件 C .充要条件D .既非充分也非必要条件解析:点M 的坐标满足方程2x +y =0,则点M 在曲线y 2=4x 上,是必要条件;但当y >0时,点M 在曲线y 2=4x 上,点M 的坐标不满足方程2x +y =0,不是充分条件.2.若M ,N 为两个定点,且|MN |=6,动点P 满足PM →·PN →=0,则P 点的轨迹是( ) A .圆 B .椭圆 C .双曲线D .抛物线解析:∵PM →·PN →=0,∴PM ⊥PN . ∴点P 的轨迹是以线段MN 为直径的圆. 答案:A3.(2016·梅州质检)动圆M 经过双曲线x 2-y 23=1的左焦点且与直线x =2相切,则圆心M 的轨迹方程是( )A .y 2=8xB .y 2=-8xC .y 2=4xD .y 2=-4x解析:双曲线x 2-y 23=1的左焦点F (-2,0),动圆M 经过F 且与直线x =2相切,则圆心M 到点F 的距离和到直线x =2的距离相等,由抛物线的定义知轨迹是抛物线,其方程为y 2=-8x .答案:B4.(2016·沈阳质检)已知点O (0,0),A (1,-2),动点P 满足|P A |=3|PO |,则P 点的轨迹方程是( )A .8x 2+8y 2+2x -4y -5=0B .8x 2+8y 2-2x -4y -5=0C .8x 2+8y 2+2x +4y -5=0D .8x 2+8y 2-2x +4y -5=0解析:设P 点的坐标为(x ,y ),则(x -1)2+(y +2)2=3x 2+y 2,整理得8x 2+8y 2+2x -4y -5=0,故选A.答案:A5.若曲线C 上存在点M ,使M 到平面内两点A (-5,0),B (5,0)距离之差的绝对值为8,则称曲线C 为“好曲线”.以下曲线不是“好曲线”的是( )A .x +y =5B .x 2+y 2=9 C.x 225+y 29=1 D .x 2=16y解析:M 点的轨迹是双曲线x 216-y 29=1,依题意,是“好曲线”的曲线与M 点的轨迹必有公共点.四个选项中,只有圆x 2+y 2=9与M 点的轨迹没有公共点,其他三个曲线与M 点的轨迹都有公共点,所以圆x 2+y 2=9不是“好曲线”.6.(2016·聊城一模)在平面直角坐标系中,O 为坐标原点,A (1,0),B (2,2),若点C 满足OC →=OA →+t (OB →-OA →),其中t ∈R ,则点C 的轨迹方程是_____________________________.解析:设C (x ,y ),则OC →=(x ,y ),OA →+t (OB →-OA →)=(1+t,2t ),所以⎩⎪⎨⎪⎧x =t +1,y =2t ,消去参数t 得点C 的轨迹方程为y =2x -2.答案:y =2x -27.已知F 是抛物线y =14x 2的焦点,P 是该抛物线上的动点,则线段PF 中点的轨迹方程是________.解析:本题考查曲线的方程.因为抛物线x 2=4y 的焦点F (0,1),设线段PF 的中点坐标是(x ,y ),则P (2x,2y -1)在抛物线x 2=4y 上,所以(2x )2=4(2y -1),化简得x 2=2y -1.答案:x 2=2y -18.已知动点P (x ,y )与两定点M (-1,0),N (1,0)连线的斜率之积等于常数λ(λ≠0).则动点P 的轨迹C 的方程为________.解析:由题设知直线PM 与PN 的斜率存在且均不为零,所以k PM ·k PN =y x +1·yx -1=λ, 整理得x 2-y 2λ=1(λ≠0,x ≠±1).即动点P 的轨迹C 的方程为x 2-y 2λ=1(λ≠0,x ≠±1).答案:x 2-y 2λ=1(λ≠0,x ≠±1)9.在直角坐标系xOy 中,动点P 与定点F (1,0)的距离和它到定直线x =2的距离之比是22. (1)求动点P 的轨迹Γ的方程; (2)设曲线Γ上的三点A (x 1,y 1),B ⎝⎛⎭⎫1,22,C (x 2,y 2)与点F 的距离成等差数列,线段AC 的垂直平分线与x 轴的交点为T ,求直线BT 的斜率k .解:(1)设P (x ,y ).由已知,得(x -1)2+y 2|x -2|=22,两边同时平方,化简得x 22+y 2=1,故动点P 的轨迹Γ的方程是x 22+y 2=1.(2)由已知得|AF |=22(2-x 1),|BF |=22×(2-1), |CF |=22(2-x 2),因为2|BF |=|AF |+|CF |,所以22(2-x 1)+22(2-x 2)=2×22×(2-1), 所以x 1+x 2=2.①故线段AC 的中点坐标为⎝⎛⎭⎫1,y 1+y 22,其垂直平分线的方程为y -y 1+y 22=-x 1-x 2y 1-y 2(x -1).②因为A ,C 在椭圆上,所以代入椭圆,两式相减, 把①代入化简,得-x 1-x 2y 1-y 2=y 1+y 2.③把③代入②,令y =0,得x =12,所以点T 的坐标为⎝⎛⎭⎫12,0.所以直线BT 的斜率k =22-01-12= 2.10.在平面直角坐标系xOy 中,动点P (x ,y )到F (0,1)的距离比到直线y =-2的距离小1.(1)求动点P 的轨迹W 的方程;(2)过点E (0,-4)的直线与轨迹W 交于两点A ,B ,点D 是点E 关于x 轴的对称点,点A 关于y 轴的对称点为A 1,证明:A 1,D ,B 三点共线.解:(1)由题意可得动点P (x ,y )到定点F (0,1)的距离和到定直线y =-1的距离相等,所以动点P 的轨迹是以F (0,1)为焦点,以y =-1为准线的抛物线.所以动点P 的轨迹W 的方程为x 2=4y .(2)证明:设直线l 的方程为y =kx -4,A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则A 1(-x 1,y 1).由⎩⎪⎨⎪⎧y =kx -4,x 2=4y ,消去y ,整理得x 2-4kx +16=0. 则Δ=16k 2-64>0,即|k |>2. x 1+x 2=4k ,x 1x 2=16.直线A 1B :y -y 2=y 2-y 1x 2+x 1(x -x 2),所以y =y 2-y 1x 2+x 1(x -x 2)+y 2,即y =x 22-x 214(x 1+x 2)(x -x 2)+14x 22,整理得y =x 2-x 14x -x 22-x 1x 24+14x 22,即y =x 2-x 14x +x 1x 24.直线A 1B 的方程为y =x 2-x 14x +4,显然直线A 1B 过点D (0,4).所以A 1,D ,B 三点共线. B 组 高考题型专练1.(2014·高考广东卷)已知椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的一个焦点为(5,0),离心率为53. (1)求椭圆C 的标准方程;(2)若动点P (x 0,y 0)为椭圆C 外一点,且点P 到椭圆C 的两条切线相互垂直,求点P 的轨迹方程.解:(1)依题意知c =5,c a =53,∴a =3,b 2=a 2-c 2=4,∴椭圆C 的标准方程为x 29+y 24=1. (2)若过点P (x 0,y 0)的切线的斜率不存在或者斜率为零,则易知点P 的坐标为(3,2)或(3,-2)或(-3,2)或(-3,-2).若过点P (x 0,y 0)的切线的斜率存在且不为0,设切点分别为A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),切线P A 的斜率为k ,∵P A ⊥PB ,则切线PB 的斜率为-1k. 切线P A 的方程为y -y 0=k (x -x 0),由⎩⎪⎨⎪⎧y -y 0=k (x -x 0)x 29+y 24=1得4x 2+9[k (x -x 0)+y 0]2=36,即(4+9k 2)x 2+18k (y 0-kx 0)x +9(y 0-kx 0)2-36=0,∵切线P A 与椭圆相切, ∴Δ=[18k (y 0-kx 0)]2-4(4+9k 2)[9(y 0-kx 0)2-36]=0,化简得4+9k 2-k 2x 20+2kx 0y 0-y 20=0.①同理,切线PB 的方程为y -y 0=-1k (x -x 0),与椭圆方程x 29+y 24=1联立可得,4+9k 2-x 20k 2-2x 0y 0k-y 20=0,即4k 2+9-x 20-2kx 0y 0-k 2y 20=0.② 由①+②得13(1+k 2)-(1+k 2)(x 20+y 20)=0,即(1+k 2)(x 20+y 20-13)=0,∵1+k 2≠0,∴x 20+y 20-13=0,即x 20+y 20=13.经检验可知点(3,2),(3,-2),(-3,2),(-3,-2)均满足x 20+y 20=13,故点P (x 0,y 0)的轨迹方程为x 2+y 2=13.2.(2015·高考广东卷)已知过原点的动直线l 与圆C 1:x 2+y 2-6x +5=0相交于不同的两点A ,B .(1)求圆C 1的圆心坐标;(2)求线段AB 的中点M 的轨迹C 的方程;(3)是否存在实数k ,使得直线L :y =k (x -4)与曲线C 只有一个交点?若存在,求出k 的取值范围;若不存在,说明理由.解:(1)C 1:(x -3)2+y 2=4,圆心C 1(3,0).(2)由垂径定理知,C 1M ⊥AB ,故点M 在以OC 1为直径的圆上,即⎝⎛⎭⎫x -322+y 2=94. 故线段AB 的中点M 的轨迹C 的方程是⎝⎛⎭⎫x -322+y 2=94在圆C 1:(x -3)2+y 2=4内部的部分,即⎝⎛⎭⎫x -322+y 2=94⎝⎛⎭⎫53<x ≤3. (3)联立⎩⎨⎧x =53,⎝⎛⎭⎫x -322+y 2=94,解得⎩⎨⎧ x =53,y =±253. 不妨设其交点为P 1⎝⎛⎭⎫53,253,P 2⎝⎛⎭⎫53,-253, 设直线L :y =k (x -4)所过定点为P (4,0), 则kPP 1=-257,kPP 2=257. 当直线L 与圆C 相切时,⎪⎪⎪⎪32-k -4k ||k 2+1=32,解得k =±34. 故当k ∈⎩⎨⎧⎭⎬⎫-34∪⎝⎛⎭⎫-257,257∪⎩⎨⎧⎭⎬⎫34时,直线L 与曲线C 只有一个交点.。
高三数学 双曲线的定义、性质及标准方程 知识精讲

高三数学双曲线的定义、性质及标准方程知识精讲【本讲主要内容】双曲线的定义、性质及标准方程双曲线的定义及相关概念、双曲线的标准方程、双曲线的几何性质【知识掌握】【知识点精析】1. 双曲线的定义:(1)第一定义:平面内与两定点F1、F2的距离之差的绝对值是常数(小于|F1F2|)的点的轨迹叫做双曲线,这两个定点叫做双曲线的焦点,两焦点的距离叫做焦距。
(2)第二定义:平面内到一个定点F的距离与到一条定直线l的距离的比等于常数(e>1)的点的轨迹叫做双曲线,定点F为焦点,定直线l称为准线,常数e称为离心率。
说明:(1)若2a等于2c,则动点的轨迹是射线(即F1F2、F2F1的延长线);(2)若2a大于2c,则动点轨迹不存在。
实轴、虚轴长相等的双曲线称为等轴双曲线,焦点在x 轴上,标准方程为()2220x y a a -=≠;焦点在y 轴上,标准方程为()2220y x a a -=≠。
其渐近线方程为y=±x 。
等轴双曲线的离心率为e =4. 基础三角形:如图所示,△AOB 中,,,,tan b OA a AB b OB c AOB a===∠=。
5. 共渐近线的双曲线系方程:与双曲线x a y b22221-=(a>0,b>0)有相同渐近线的双曲线系可设为()22220x y a b λλ-=≠,若λ>0,则双曲线的焦点在x 轴上;若λ<0,则双曲线的焦点在y 轴上。
说明:(1)在双曲线有关计算和证明中首先分清双曲线焦点在x 轴上,还是在y 轴上,中心是否在原点。
(2)在解与双曲线有关的问题时,注意利用定义及各元素之间的相互依赖关系(如:222,ca cb e a=-=等)。
(3)使用韦达定理求某些参数时,要注意利用判别式△≥0或(△>0)来限制参数的取值范围,否则,会出现错误。
(4)依题意判断曲线是双曲线的一个分支,还是整个双曲线。
(5)双曲线是具有渐近线的曲线。
【金榜教程】高考数学总复习 第8章 第8讲曲线与方程配套课件 理 新人教A

例2 [2013·西安调研]已知定点A(0,7)、B(0,-7)、C(12, 2),以C为一个焦点作过A、B的椭圆,求另一焦点F的轨迹方 程.
[审题视点] 由于椭圆过A,B两点,且以C、F为焦点,所 以可利用椭圆的定义寻找点F所满足的关系.
[解] 设 F(x,y)为轨迹上的任意一点, ∵A、B 两点在以 C、F 为焦点的椭圆上, ∴|FA|+|CA|=2a,|FB|+|CB|=2a(其中 a 表示椭圆的长 半轴长). ∴|FA|+|CA|=|FB|+|CB|. ∴|FA|-|FB|=|CB|-|CA| = 122+92- 122+-52=2.
当 x=1 时,直线 MB 的斜率不存在. 于是 x≠1 且 x≠-1, 此时,MA 的斜率为x+y 1,MB 的斜率为x-y 1, 由题意,有x+y 1·x-y 1=4,化简可得,4x2-y2-4=0. 故动点 M 的轨迹 C 的方程为 4x2-y2-4=0(x≠1 且 x≠ -1).
奇思妙想:平面内与两定点A1(-a,0)、A2(a,0)(a>0)连线的 斜率之积等于非零常数m的点的轨迹,加上A1、A2两点所成的 曲线C可以是圆、椭圆或双曲线.求曲线C的方程,并讨论C的
限时规范特训
15、纪律是集体的面貌,集体的声音,集体的动作,集体的表情,集体的信念。
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