直线与圆锥位置关系

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直线与圆锥曲线知识点与题型归纳总结

直线与圆锥曲线知识点与题型归纳总结

直线与圆锥曲线知识点与题型归纳总结知识点精讲一、直线l 与圆锥曲线C 的位置关系的判断判断直线l 与圆锥曲线C 的位置关系时,通常将直线l 的方程0Ax By c ++= 代入圆锥曲线C 的方程(),0F x y = ,消去y (也可以消去x )得到关系一个变量的一元二次方程,,即()0,0Ax By c F x y ++=⎧⎪⎨=⎪⎩ ,消去y 后得20ax bx c ++=(1)当0a =时,即得到一个一元一次方程,则l 与C 相交,且只有一个交点,此时,若C 为双曲线,则直线l 与双曲线的渐近线平行;若C 为抛物线,则直线l 与抛物线 的对称轴平行(2) 当0a ≠时,0∆> ,直线l 与曲线C 有两个不同的交点; 0∆=,直线l 与曲 线C 相切,即有唯一的公共点(切点); 0∆< ,直线l 与曲线C 二、圆锥曲线的弦连接圆锥曲线上两点的线段称为圆锥曲线的弦直线():,0l f x y = ,曲线():F ,0,A,B C x y =为l 与C 的两个不同的交点,坐标分别为()()1122,,,A x y B x y ,则()()1122,,,A x y B x y 是方程组()(),0,0f x y F x y =⎧⎪⎨=⎪⎩ 的两组解, 方程组消元后化为关于x 或y 的一元二次方程20Ax Bx c ++=(0A ≠) ,判别式24B AC ∆=- ,应有0∆> ,所以12,x x 是方程20Ax Bx c ++=的根,由根与系数关系(韦达定理)求出1212,B Cx x x x A A+=-= , 所以,A B 两点间的距离为12AB x =-==即弦长公式,弦长 公式也可以写成关于y 的形式)120AB y y k =-=≠三, 已知弦AB 的中点,研究AB 的斜率和方程(1) AB 是椭圆()22221.0x y a b a b+=>的一条弦,中点()00,M x y ,则AB 的斜率为2020b x a y - ,运用点差法求AB 的斜率;设()()()112212,,A x y B x y x x ≠ ,,A B 都在椭圆 上,所以22112222222211x y a b x y a b ⎧+=⎪⎪⎨⎪+=⎪⎩ ,两式相减得22221212220x x y y a b --+=所以()()()()12121212220x x x x y y y y a b +-+-+=即()()()()22121202212120y y b x x b x x x a y y a y -+=-=--+,故2020AB b x k a y =-(1) 运用类似的方法可以推出;若AB 是双曲线()22221.0x y a b a b-=>的弦,中点()00,M x y ,则2020ABb x k a y =;若曲线是抛物线()220y px p => ,则0AB p k y =题型归纳及思路提示题型1 直线与圆锥曲线的位置关系思路提示(1)直线与圆锥曲线有两个不同的公共点的判定:通常的方法是直线与圆锥曲线方程联立方程消元后得到一元二次方程,其中0∆> ;另一方面就是数形结合,如直线与双曲线有两个不同的公共点,可通过判定直线的斜率与双曲线渐近线的斜率的大小得到。

直线与圆锥曲线的位置关系

直线与圆锥曲线的位置关系

直线与圆锥曲线的位置关系1.直线与圆锥曲线的位置关系(1)从几何角度看,可分为三类:无公共点,仅有一个公共点及有两个相异的公共点,具体如下:①直线与圆锥曲线的相离关系,常通过求二次曲线上的点到已知直线的距离的最大值或最小值来解决.②直线与圆锥曲线仅有一个公共点,对于圆或椭圆,表示直线与其相切;对于双曲线,表示与其相切或与双曲线的渐近线平行;对于抛物线,表示直线与其相切或直线与其对称轴平行.③直线与圆锥曲线有两个相异的公共点,表示直线与圆锥曲线相割,此时直线被圆锥曲线截得的线段称为圆锥曲线的弦.(2)从代数角度看,可通过将表示直线的方程,代入二次曲线的方程消元后所得的一元二次方程的解的情况来判断.直线l 方程为Ax +By +C =0,圆锥曲线方程为f (x ,y )=0.由⎩⎪⎨⎪⎧Ax +By +C =0,f (x ,y )=0消元(x 或y ), 如消去y 后得ax 2+bx +c =0.若f (x ,y )=0表示椭圆,上述方程中a ≠0,若f (x, y )=0表示双曲线或抛物线, 上述方程中a =0或a ≠0.①若a =0,当圆锥曲线是双曲线时,直线l 与双曲线的渐近线平行(或重合);当圆锥曲线是抛物线时,直线l 与抛物线的对称轴平行(或重合).②若a ≠0,设Δ=b 2-4ac .a .Δ>0时,直线和圆锥曲线相交于不同两点;b .Δ=0时,直线和圆锥曲线相切于一点;c .Δ<0时,直线和圆锥曲线没有公共点.直线与圆锥曲线的位置关系重点是相交:相交――→转化联立方程组有两组不等的实数解――→转化一元二次方程有两个不等实数解――→转化判别式大于零.2.弦长的求法求弦长――→转化求两点间的距离――→综合运用⎩⎪⎨⎪⎧消元,解方程组,一元二次方程根与系数的关系.(1)弦长:(直线与圆锥曲线相交于A (x 1,y 1),B (x 2,y 2)),直线斜率为k ,一般地,弦长公式|AB |=1+k 2|x 1-x 2|=(1+k 2)[(x 1+x 2)2-4x 1x 2]=1+1k2|y 1-y 2|=⎝⎛⎭⎫1+1k 2[(y 1+y 2)2-4y 1y 2]. (2)若弦过焦点:可用焦半径公式来表示弦长,简化运算. 如x 2a 2+y2b 2=1(a >b >0), |AB |=2a -e(x 1+x 2) (过右焦点), |AB |=2a +e(x 1+x 2) (过左焦点).如抛物线y 2=2px (p >0), |AB |=x 1+x 2+p .3.中点弦问题设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2)是椭圆x 2a 2+y 2b 2=1上不同的两点,且x 1≠x 2,x 1+x 2≠0,M (x 0,y 0)为AB 的中点,则⎩⎨⎧x 21a 2+y 21b21,x 22a 2+y22b 21.两式相减可得y 1-y 2x 1-x 2·y 1+y 2x 1+x 2=-b 2a 2,即k AB ·y 0x 0=-b 2a2.类似地,可得圆锥曲线为双曲线x 2a 2-y 2b 2=1时,有k AB ·y 0x 0=b 2a2.圆锥曲线为抛物线y 2=2px (p >0)时,有k AB =py 0.探究点1 直线与圆锥曲线的交点问题例1 已知双曲线C :2x 2-y 2=2与点P (1, 2),求过点P 的直线l 的斜率的取值范围,使l 与C 分别有一个公共点,两个公共点,没有公共点.例1 [解答] (1)当l 垂直x 轴时,此时直线与双曲线相切,有一个公共点.(2)当l 不与x 轴垂直时,设直线l 的方程为y -2=k(x -1)代入双曲线C 的方程中,整理得(2-k 2)x 2+2(k 2-2k)x -k 2+4k -6=0, (*) 当k 2=2,即k =±2时, (*)为一次方程,显然只有一解; 当k 2≠2时,Δ=4(k 2-2k)2-4(2-k 2)(-k 2+4k -6)=48-32k.令Δ=0,可解得k =32;令Δ>0,即48-32k >0,此时k <32;令Δ<0,即48-32k <0,此时k >32.∴当k =±2或k =32或k 不存在时,l 与C 只有一个公共点;当k <-2或-2<k <2或2<k <32时,l 与C 有两个公共点;当k >32时,l 与C 没有公共点.[点评] (1)为了设出直线方程,先讨论斜率是否存在.当斜率存在时,设出方程并与双曲线方程组成方程组,消去y 得到关于x 的方程.当二次项系数为零时,直线与渐近线平行与双曲线只有一个交点;当二次项系数不为零时,若Δ=0,则有一个切点;若Δ>0,则有两个交点;Δ<0,则没有交点.(2)有关直线和圆锥曲线的范围问题,常常使用Δ来体现范围.探究点2 中点弦问题例2 椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的一个顶点为A (0,2),离心率e =63.(1)求椭圆的方程;(2)直线l :y =kx -2(k ≠0)与椭圆相交于不同的两点M 、N ,且满足MP →=PN →,AP →·MN →=0,求直线l 的方程.[解答] (1)设c =a 2-b 2,依题意得⎩⎪⎨⎪⎧b =2,e =c a =a 2-b 2a =63,即⎩⎪⎨⎪⎧b =2,6a 2=9a 2-9b 2,∴a 2=3b 2=12,即椭圆方程为x 212+y 24=1.(2)∵MP →=PN →,AP →·MN →=0,∴AP ⊥MN ,且点P 是线段MN 的中点, 由⎩⎪⎨⎪⎧y =kx -2,x 212+y 241,消去y ,得x 2+3(kx -2)2=12, 即(1+3k 2)x 2-12kx =0,(*),由k ≠0,得方程(*)中Δ=(-12k)2=144k 2>0,显然方程(*)有两个不相等的实数根.设M(x 1,y 1)、N(x 2,y 2),线段MN 的中点P(x 0,y 0),则x 1+x 2=12k 1+3k 2∴x 0=x 1+x 22=6k1+3k 2, ∴y 0=kx 0-2=6k 2-2(1+3k 2)1+3k 2=-21+3k 2即P ⎝⎛⎫6k 1+3k 2,-21+3k 2.∵k ≠0,∴直线AP 的斜率为k 1=-21+3k 2-26k1+3k2=-2-2(1+3k 2)6k.由MN →⊥AP →,得-2-2(1+3k 2)6k ·k =-1,∴2+2+6k 2=6,解得k =±33,故直线方程为y =±33x -2.探究点3 相交弦长与面积问题例3 已知椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的离心率为63,焦点到相应准线的距离为22.(1)求椭圆C 的方程;(2)设直线l 与椭圆C 交于A 、B 两点,坐标原点到直线l 的距离为32,求△AOB 面积的最大值.例3 [解答] (1)∵e =c a =63,a 2c -c =22,解得a =3,c =2,∴b 2=3-2=1, 椭圆C 的方程为x 23+y 2=1.(2)当AB ⊥x 轴时,⎝⎛⎭⎫3223+y 2=1,得y 2=34,AB = 3. 当AB 不垂直x 轴时,设直线l 的方程为y =kx +m ,则|m|1+k2=32,得m 2=34k 2+34. 由⎩⎪⎨⎪⎧y =kx +m ,x 23+y 2=1,得(3k 2+1)x 2+6kmx +3m 2-3=0,∴x 1+x 2=-6km 3k 2+1,x 1x 2=3(m 2-1)3k 2+1, |AB|=1+k 2·(x 1+x 2)2-4x 1x 2=1+k 2·36k 2m 2(3k 2+1)2-12(m 2-1)3k 2+1=12(k 2+1)(3k 2+1-m 2)(3k 2+1)2=3(k 2+1)(9k 2+1)(3k 2+1)2=3+12k29k 4+6k 2+1 =3+129k 2+1k2+6≤3+122×3+6=2(k ≠0),当且仅当9k 2=1k 2,即k =±33时,|AB|max =2,当k =0时,AB =3,综上所述|AB|max =2.∴当|AB|最大时,△AOB 面积最大值S =12×32×2=32.变式题:从椭圆x 2a 2+y2b 2=1(a >b >0)上一点M 向x 轴作垂线,恰好通过椭圆的左焦点F 1,且它的长轴端点A 及短轴端点B 的连线AB 平行于OM .(1)求椭圆的离心率;(2)当QF 2⊥AB 时,延长QF 2与椭圆交于另一点P ,若△F 1PQ 的面积为203(Q是椭圆上的点),求此时椭圆的方程. [解答] (1)如图,由题意知x M =-c , 故y M =b 2a .又△F 1OM ∽△OAB ,c a =b 2a b ⇒b =c ⇒e =22. (2)设椭圆方程为x 2a 2+y2b 2=1(a>b>0),由(1)知a 2=2b 2,方程变为x 2+2y 2=2b 2.设直线PQ 方程为y -0=2(x -b),联立方程组,得5x 2-8bx +2b 2=0, x 1+x 2=8b 5,x 1x 2=2b 25.|PQ|=|x 1-x 2|=(x 1+x 2)2-4x 1x 2=26b5∵|y 2-y 1|=|2(x 2-x 1)|=2(x 1+x 2)2-4x 1x 2=43b5S △F 1PQ =12×||PQ ×||-22b 3=203⇒b 2=25,∴a 2=50,∴椭圆方程为x 250+y 225=1.探究点4 弦的定比分点问题例4 已知椭圆x 25+y 29=1,焦点F (0,2),又点A ,B 在椭圆上,而且AF →=2FB →,求直线AB 的斜率.例4 [解答] AF →=2FB →⇒A ,F ,B 三点共线. 设AB 方程为y =kx +2,与椭圆方程联立,得 (9+5k 2)x 2+20kx -25=0, x 1+x 2=-20k 9+5k 2,x 1x 2=-259+5k2.又AF →=2FB →⇒⎩⎪⎨⎪⎧x1=-2x 2,2-y 1=2y 2-4,所以-x 2=-20k 9+5k 2,-2x 22=-259+5k 2,消去x 2,解得k =±33. 探究点5 综合应用问题例5 已知双曲线C :x 21-λ-y 2λ=1(0<λ<1)的右焦点为B ,过点B 作直线交双曲线C的右支于M 、N 两点,试确定λ的范围,使OM →·ON →=0,其中点O 为坐标原点. [解答] 设M(x 1,y 1),N(x 2,y 2),由已知易求B(1,0). 当MN 垂直于x 轴时,MN 的方程为x =1.设M(1,y 0),N(1,-y 0)(y 0>0),由OM →·ON →=0,得y 0=1,∴M(1,1),N(1,-1). 又M(1,1),N(1,-1)在双曲线上, ∴11-λ-1λ=1⇒λ2+λ-1=0⇒λ=-1±52. ∵0<λ<1,∴λ=5-12. 当MN 不垂直于x 轴时,设MN 的方程为y =k(x -1).由⎩⎪⎨⎪⎧x 21-λ-y 2λ=1,y =k (x -1),得:[λ-(1-λ)k 2]x 2+2(1-λ)k 2x -(1-λ)(k 2+λ)=0. 由题意知λ-(1-λ)k 2≠0,∴x 1+x 2=-2k 2(1-λ)λ-(1-λ)k 2,x 1x 2=-(1-λ)(k 2+λ)λ-(1-λ)k 2,∴y 1y 2=k 2(x 1-1)(x 2-1)=k 2λ2λ-(1-λ)k 2,∵OM →·ON →=0,且M 、N 在双曲线右支上, ∴⎩⎪⎨⎪⎧x 1x 2+y 1y 2=0,x 1+x 2>0,x 1x 2>0⇒⎩⎨⎧k 2=λ(1-λ)λ2+λ-1,k 2>λ1-λ⇒⎩⎪⎨⎪⎧λ(1-λ)λ2+λ-1>λ1-λ,λ2+λ-1>0⇒5-12<λ<23.综上知5-12≤λ<23. 变式题:已知点P 1(x 0,y 0)为双曲线x 28b 2-y 2b 21(b 为正常数)上任一点,F 2为双曲线的右焦点,过P 1作右准线的垂线,垂足为A ,连结F 2A 并延长交y 轴于点P 2.(1)求线段P 1P 2的中点P 的轨迹E 的方程;(2)设轨迹E 与x 轴交于B 、D 两点,在E 上任取一点Q (x 1,y 1)(y 1≠0),直线QB 、QD 分别交y 轴于M 、N 两点.求证:以MN 为直径的圆过两定点.[解答] (1)由已知得F 2(3b,0),A ⎝⎛⎭⎫83b ,y 0,则直线F 2A 的方程为y =-3y0b (x -3b),令x=0,得y =9y 0,即P 2(0,9y 0).于是直线QB 的方程为:y =y 1x 1+2b(x +2b),直线QD 的方程为y =y 1x 1-2b(x -2b),可得M ⎝⎛⎭⎪⎫0,2by 1x 1+2b ,N ⎝ ⎛⎭⎪⎫0,-2by 1x 1-2b . 则以MN 为直径的圆的方程为: ⎩⎪⎨⎪⎧x 2+⎝ ⎛⎭⎪⎫y -2by 1x 1+2b ⎝ ⎛⎭⎪⎫y +2by 1x 1-2b =0.令y =0得x 2=2b 2y 21x 21-2b 2,而Q(x 1,y 1)在x 22b 2-y 225b 2=1上,则x 21-2b 2=225·y 21,于是x =±5b , 即以MN 为直径的圆过两定点(-5b,0),(5b,0).规律总结本节问题的研究集中体现了解析几何的基本思想和方法,要求有较强的分析问题和解决问题的能力,有些问题涉及代数、三角、几何等多方面的知识,因此在复习中要注意各部分之间的联系和综合利用知识解决问题的能力.1.直线与圆锥曲线有无公共点或有几个公共点的问题,实际上是研究它们的方程组成的方程组是否有实数解或实数解的个数问题,通过消元最终归结为讨论一个一元二次方程Ax 2+Bx +C =0的实数解的个数问题.应特别注意要分A =0和A ≠0的两种情况讨论,只有A ≠0时,才可用判别式来确定解的个数. 当直线平行于抛物线的对称轴时,直线与抛物线只有一个公共点.这些情况在解题中往往容易疏忽,要特别注意,对于选择、填空题,用数形结合往往快速简捷.2.斜率为k 的直线被圆锥曲线截得弦AB ,若A 、B 两点的坐标分别为A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则|AB |=|x 1-x 2|·1+k 2=|y 1-y 2|·1+1k 2(k ≠0),利用这个公式求弦长时,应注意应用韦达定理.3.与焦点弦长有关的问题,要注意应用圆锥曲线的定义.4.在给定的圆锥曲线f (x ,y )=0中,求中点为(m ,n )的弦AB 所在直线方程时,一般可设A (x 1,y 1)、B (x 2,y 2),利用A 、B 在曲线上,得f (x 1,y 1)=0,f (x 2,y 2)=0及x 1+x 2=2m ,y 1+y 2=2n ,故可求出斜率k AB =y 1-y 2x 1-x 2,最后由点斜式写出直线AB 的方程.5.求圆锥曲线的方程时,通常利用待定系数法.。

直线和圆锥曲线的位置关系

直线和圆锥曲线的位置关系

直线和圆锥曲线的位置关系知识点一:直线与圆锥曲线的位置关系直线与圆锥曲线的位置关系有三种:相交、相切、相离.判断的方法均是把直线方程代入曲线方程中,判断方程解的个数,从而得到直线与曲线公共点的个数,最终得到直线与曲线的位置关系.一般利用二次方程判别式来判断有无解,有几个解.1.直线0=++C By Ax 椭圆)0(12222>>=+b a by a x 的位置关系: 将直线的方程与椭圆的方程联立成方程组,消元转化为关于x 或y 一元二次方程,其判别式为∆.(1)⇔>∆0直线和椭圆相交⇔直线和椭圆有两个交点(或两个公共点);(2)⇔=∆0直线和椭圆相切⇔直线和椭圆有一个切点(或一个公共点);(3)⇔<∆0直线和椭圆相离⇔直线和椭圆无公共点.2.直线0=++C By Ax 和双曲线)0,0(12222>>=-b a by a x 的位置关系: 将直线的方程与双曲线的方程联立成方程组,消元转化为关于x 或y 的方程.(一)若为一元一次方程,则直线和双曲线的渐近线平行,直线和双曲线只有一个交点,但不相切不是切点;(二)若为一元二次方程,则(1)若0>∆,则直线和双曲线相交,有两个交点(或两个公共点);(2)若0=∆,则直线和双曲线相切,有一个切点;(3)若0<∆,则直线和双曲线相离,无公共点.注意:(1)⇒>∆0直线与双曲线相交,但直线与双曲线相交不一定有0>∆,当直线与双曲线的渐近线平行时,直线与双曲线相交且只有一个交点,故0>∆是直线与双曲线相交的充分条件,但不是必要条件;(2)当直线与双曲线的渐近线不平行时,⇔=∆0直线与双曲线相切;(3)如说直线和双曲线有一个公共点,则要考虑两种情况:一个切点和一个交点;当直线与双曲线的渐近线平行时,直线与双曲线相交,但只有一个交点;(4)过双曲线)0,0(12222>>=-b a by a x 外一点),(00y x P 的直线与双曲线只有一个公共点的情况如下:①P 点在两条渐近线之间且不含双曲线的区域内时,有两条与渐近线平行的直线和分别与双曲线两支相切的两条切线,共四条;②P 点在两条渐近线之间且包含双曲线的区域内时,有两条与渐近线平行的直线和只与双曲线一支相切的两条切线,共四条;③P 在两条渐近线上但非原点,只有两条:一条是与另一渐近线平行的直线,一条是切线;④P 为原点时不存在这样的直线;3.直线0=++C By Ax 和抛物线)0(22>=p px y 的位置关系:将直线的方程与抛物线的方程联立成方程组,消元转化为关于x 或y 方程.(一)若方程为一元一次方程,则直线和抛物线的对称轴平行,直线和抛物线有一个交点,但不相切不是切点;(二)若为一元二次方程,则(1)若0>∆,则直线和抛物线相交,有两个交点(或两个公共点);(2)若0=∆,则直线和抛物线相切,有一个切点;(3)若0<∆,则直线和抛物线相离,无公共点.注意:(1)⇒>∆0直线与抛物线相交,但直线与抛物线相交不一定有0>∆,当直线与抛物线的对称轴重合或平行时,直线与抛物线相交且只有一个交点,故0>∆也仅是直线与抛物线相交的充分条件,但不是必要条件.(2)当直线与抛物线的对称轴不重合或平行时,⇔=∆0直线与抛物线相切;(3)如说直线和抛物线有一个公共点,则要考虑两种情况:一个切点和一个交点;当直线与抛物线的轴平行时,直线与抛物线相交,也只有一个交点;(4)过抛物线外一点总有三条直线和抛物线有且只有一个公共点:两条切线和一条平行于对称轴的直线.知识点二:圆锥曲线的弦1.直线被圆锥曲线截得的线段称为圆锥曲线的弦.当直线的斜率k 存在时,直线b kx y +=与圆锥曲线相交于),(),,(2211y x B y x A ,两点,把直线方程代入曲线方程中,消元后所得一元二次方程为02=++c bx ax .则弦长公式:2121x x k AB -+=其中aa c ab x x x x x x ∆=--=-+=-4)(4)(22122121 当k 存在且不为零时, 弦长公式还可以写成:21211y y k AB -+=. 注意:当直线的斜率不存在时,不能用弦长公式解决问题,21y y AB -=.2.焦点弦:若弦过圆锥曲线的焦点叫焦点弦;抛物线)0(22>=p px y 的焦点弦公式α221sin 2p p x x AB =++=,其中α为过焦点的直线的倾斜角.3.通径:若焦点弦垂直于焦点所在的圆锥曲线的对称轴,此时焦点弦也叫通径.椭圆和双曲线的通径为ab AB 22=,抛物线的通径p AB 2=. 知识点三:圆锥曲线的中点弦问题:遇到中点弦问题常用“韦达定理”或“点差法”求解. ①在椭圆12222=+b y a x 中,以),(00y x P 为中点的弦所在直线的斜率0202y a x b k -=;②在双曲线12222=-b y a x 中,以),(00y x P 为中点的弦所在直线的斜率0202y a x b k =; ③在抛物线)0(22>=p px y 中,以),(00y x P 为中点的弦所在直线的斜率0y p k =. 注意:因为0>∆是直线与圆锥曲线相交于两点的必要条件,故在求解有关弦长、对称问题时,务必别忘了检验0>∆!知识点四:求曲线的方程1. 定义:在直角坐标系中,用坐标表示点,把曲线看成满足某种条件的点的集合或轨迹,用曲线上点的坐标),(y x 所满足的方程0),(=y x f 表示曲线,通过研究方程的性质间接地来研究曲线的性质.这就是坐标法.2. 坐标法求曲线方程的步骤:第一步:建立适当的平面直角坐标系,用坐标和方程表示问题中涉及的几何因素,将平面几何问题转化为代数问题;第二步:通过代数运算,解决代数问题;第三步:把代数运算结果“翻译”成几何结论.通过坐标法,把点和坐标、曲线和方程联系起来,实现了形和数的统一.用坐标法解决几何问题时,先用坐标和方程表示相应的几何对象,然后对坐标和方程进行代数讨论;最后再把代数运算结果“翻译”成相应的几何结论.这就是用坐标法解决平面几何问题的“三步曲”. 3.求轨迹方程的常用方法:直接法、定义法、代入法、参数法等.规律方法指导1.直线与圆锥曲线的位置关系的研究方法可通过代数方法即解方程组的办法来研究.因为直线与圆锥曲线有无公共点或有几个公共点的问题,实际上是研究它们的方程组成的方程是否有实数解或实数解的个数问题,此时要注意用好分类讨论和数形结合的思想方法.2.直线与圆锥曲线的位置关系,是高考考查的重中之重.主要涉及弦长、弦中点、对称、参量的取值范围、求曲线方程等问题.解题中要充分重视韦达定理和判别式的应用.3.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.解题的主要规律可以概括为“联立方程求交点,韦达定理求弦长,根的分布找范围,曲线定义不能忘”.4.解决直线与圆锥曲线的位置关系问题时,对消元后的一元二次方程,必须讨论二次项的系数和判别式,有时借助于图形的几何性质更为方便.。

直线与圆锥曲线的位置关系直线与圆锥曲线相交的弦长公式

直线与圆锥曲线的位置关系直线与圆锥曲线相交的弦长公式

直线与圆锥曲线的位置关系(1)从几何角度看:要特别注意当直线与双曲线的渐进线平行时,直线与双曲线只有一个交点;当直线与抛物线的对称轴平行或重合时,直线与抛物线也只有一个交点。

(2)从代数角度看:设直线L的方程与圆锥曲线的方程联立得到ax°+bx+c=0.①.若a=0,当圆锥曲线是双曲线时,直线L与双曲线的渐进线平行或重合;当圆锥曲线是抛物线时,直线L与抛物线的对称轴平行或重合。

1、圆锥曲线的范围问题有两种常用方法:(1)寻找合理的不等式,常见有△>0和弦的中点在曲线内部;(2)所求量可表示为另一变量的函数,求函数的值域。

2、圆锥曲线的最值、定值及过定点等难点问题。

直线与圆锥曲线的位置关系:(1)从几何角度来看,直线和圆锥曲线有三种位置关系:相离、相切和相交,相离是直线和圆锥曲线没有公共点,相切是直线和圆锥曲线有唯一公共点,相交是直线与圆锥曲线有两个不同的公共点,并特别注意直线与双曲线、抛物线有唯一公共点时,并不一定是相切,如直线与双曲线的渐近线平行时,与双曲线有唯一公共点,但这时直线与双曲线相交;直线平行(重合)于抛物线的对称轴时,与抛物线有唯一公共点,但这时直线与抛物线相交,故直线与双曲线、抛物线有唯一公共点时可能是相切,也可能是相交,直线与这两种曲线相交,可能有两个交点,也可能有一个交点,从而不要以公共点的个数来判断直线与曲线的位置关系,但由位置关系可以确定公共点的个数.(2)从代数角度来看,可以根据直线方程和圆锥曲线方程组成的方程组解的个数确定位置关系.设直线l的方程与圆锥曲线方程联立得到ax2+bx+c=0.①若a=0,当圆锥曲线是双曲线时,直线l与双曲线的渐近线平行或重合;当圆锥曲线是抛物线时,直线l与抛物线的对称轴平行或重合.②若当Δ>0时,直线和圆锥曲线相交于不同两点,相交.当Δ=0时,直线和圆锥曲线相切于一点,相切.当Δ<0时,直线和圆锥曲线没有公共点,相离.直线与圆锥曲线相交的弦长公式:若直线l与圆锥曲线F(x,y)=0相交于A,B两点,求弦AB的长可用下列两种方法:(1)求交点法:把直线的方程与圆锥曲线的方程联立,解得点A,B 的坐标,然后用两点间距离公式,便得到弦AB的长,一般来说,这种方法较为麻烦.(2)韦达定理法:不求交点坐标,可用韦达定理求解.若直线l的方程用y=kx+m或x=n表示.。

直线与圆锥曲线的位置关系

直线与圆锥曲线的位置关系

规律提示:通过直线的代数形式,可以看出直线的特点::101l y kx =+⇒过定点(,):(1)1l y k x =+⇒-过定点(,0):2(1)1l y k x -=+⇒-过定点(,2)证明直线过定点,也是将满足条件的直线整理成以上三种形式之一,再得出结论。

练习:1、过点P(3,2) 和抛物线232--=x x y 只有一个公共点的直线有( )条。

A .4B .3C .2D .1分析:作出抛物线232--=x x y ,判断点P(3,2)相对抛物线的位置。

解:抛物线232--=x x y 如图,点P (3,2)在抛物线的内部,根据过抛物线内一点和抛物线的对称轴平行或重合的直线和抛物线只有一个交点,可知过点P(3,2) 和抛物线232--=x x y 只有一个公共点的直线有一条。

故选择D规律提示:含焦点的区域为圆锥曲线的内部。

(这里可以用公司的设备画图)一、过一定点P 和抛物线只有一个公共点的直线的条数情况:(1)若定点P 在抛物线外,则过点P 和抛物线只有一个公共点的直线有3条:两条切线,一条和对称轴平行或重合的直线;(2)若定点P 在抛物线上,则过点P 和抛物线只有一个公共点的直线有2条:一条切线,一条和对称轴平行或重合的直线;(3)若定点P 在抛物线内,则过点P 和抛物线只有一个公共点的直线有1条:和抛物线的对称轴平行或重合的直线和抛物线只有一个交点。

二、过定点P 和双曲线只有一个公共点的直线的条数情况:(1)若定点P 在双曲线内,则过点P 和双曲线只有一个公共点的直线有2条:和双曲线的渐近线平行的直线和双曲线只有一个公共点;(2)若定点P 在双曲线上,则过点P 和双曲线只有一个公共点的直线有3条:一条切线,2条和渐近线平行的直线;(3)若定点P 在双曲线外且不在渐近线上,则过点P 和双曲线只有一个公共点的直线有4条:2条切线和2条和渐近线平行的直线;(4)若定点P 在双曲线外且在一条渐近线上,而不在另一条渐近线上,则过点P 和双曲线只有一个公共点的直线有2条:一条切线,一条和另一条渐近线平行的直线;(5)若定点P 在两条渐近线的交点上,即对称中心,过点P 和双曲线只有一个公共点的直线不存在。

直线与圆锥曲线的位置关系(总结归纳)

直线与圆锥曲线的位置关系(总结归纳)
Y
O
X
种类:相离;相切; 相交(0个交点,一个交点,一个交点或两个交点)
位置关系与交点个数
Y
相交:两个交点
相切:一个交点
O
X 相离:0个交点
Y
O
X
若直线与渐近线平行, 则相交且只有一个交点.
判断直线与双曲线位置关系的操作程序 把直线方程代入双曲线方程
得到一元一次方程
直线与双曲线的 渐进线平行
相交(一个交点)
(2)当 a≠0 时,消去 x,得a+a 1y2-y-1=0.
①若a+a 1=0,即 a=-1,方程变为一元一次方程-y-1=0,
方程组恰有一组解yx==--11.,
a+1 ②若 a ≠0,即
a≠-1,令Δ=0,
得 1+4(a+a 1)=0,可解得 a=-45,这时直线与曲线相切,只有一个公共点.
综上所述知,当
两式相减可得yx11--yx22·yx11++yx22=-ba22,即 kAB=-ba22xy00
.
x2 y2 类似的可得圆锥曲线为双曲线a2-b2=1
时,有
kAB=ab22yx00.
2px0
圆锥曲线为抛物线 y2=2px(p>0)时,有 kAB= y0 .
求椭圆
x2 9
y2 4
1 被点
Q(2,1)平分的弦 AB
2
x
L4相切
x2
直线L绕着点(0,3)旋转过程中,直线L与双曲线
y2
1
43
的 交点情况如何?L的斜率变化情况如何?
L4 L3 y L2 L1 3
-2
2
x
直线L绕着点(-1,3)转过程中,直线L与抛物线 y 2 4 x
的交 点情况如何?L的斜率变化情况如何?

直线与圆锥曲线的位置关系教案

直线与圆锥曲线的位置关系教案

直线与圆锥曲线的位置关系教案一、教学目标1. 理解直线与圆锥曲线的位置关系,掌握相关概念和性质。

2. 能够运用直线与圆锥曲线的位置关系解决实际问题。

3. 培养学生的逻辑思维能力和数学解决问题的能力。

二、教学内容1. 直线与圆锥曲线的基本概念和性质。

2. 直线与圆锥曲线的相切、相离和相交情况。

3. 直线与圆锥曲线的交点个数与判别式。

4. 直线与圆锥曲线的应用问题。

三、教学方法1. 采用讲解、案例分析、练习相结合的教学方法。

2. 通过图形演示和实际例子,引导学生直观理解直线与圆锥曲线的位置关系。

3. 鼓励学生进行自主学习和合作学习,提高解决问题的能力。

四、教学准备1. 教学课件和教学素材。

2. 直尺、圆规等绘图工具。

3. 练习题和答案。

五、教学过程1. 引入:通过简单的例子,引导学生思考直线与圆锥曲线的位置关系。

2. 讲解:讲解直线与圆锥曲线的基本概念和性质,解释相切、相离和相交情况的定义。

3. 案例分析:分析具体的直线与圆锥曲线的位置关系案例,引导学生通过判别式判断交点个数。

4. 练习:让学生进行相关的练习题,巩固所学知识。

6. 作业布置:布置相关的练习题,巩固所学知识。

六、教学拓展1. 探讨直线与圆锥曲线的位置关系在实际问题中的应用,如光学、工程等领域。

2. 介绍直线与圆锥曲线位置关系在现代数学中的研究进展和应用。

七、课堂小结1. 回顾本节课所学内容,直线与圆锥曲线的位置关系及其应用。

2. 强调重点概念和性质,提醒学生注意在实际问题中的应用。

八、作业布置1. 完成课后练习题,巩固所学知识。

2. 选择一道与直线与圆锥曲线位置关系相关的综合应用题,进行练习。

九、课后反思1. 学生对本节课内容的掌握程度,哪些方面需要加强。

2. 教学方法的适用性,是否达到预期教学效果。

十、教学评价1. 学生作业、练习题和课堂表现的评价。

2. 对学生掌握直线与圆锥曲线位置关系知识的程度的评价。

3. 教学反馈,了解学生对教学内容的满意度和建议。

直线与圆锥曲线的位置关系的判断

直线与圆锥曲线的位置关系的判断

1.直线与圆锥曲线的位置关系的判断将直线方程与圆锥曲线方程联立,消去一个变量得到关于x(或y)的一元方程:ax2+bx+c=0(或ay2+by+c =0).(1)若a≠0,可考虑一元二次方程的判别式Δ,有①Δ>0⇔直线与圆锥曲线相交;②Δ=0⇔直线与圆锥曲线相切;③Δ<0⇔直线与圆锥曲线相离.(2)若a=0,b≠0,即得到一个一元一次方程,则直线l与圆锥曲线E相交,且只有一个交点,①若E为双曲线,则直线l与双曲线的渐近线的位置关系是平行;②若E为抛物线,则直线l与抛物线的对称轴的位置关系是平行或重合.2.圆锥曲线的弦长设斜率为k(k≠0)的直线l与圆锥曲线C相交于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,则|AB|=1+k2|x2-x1|=1+1k2|y2-y1|.【知识拓展】过一点的直线与圆锥曲线的位置关系(1)过椭圆外一点总有两条直线与椭圆相切;过椭圆上一点有且只有一条直线与椭圆相切;过椭圆内一点的直线与椭圆相交.(2)过抛物线外一点总有三条直线和抛物线有且只有一个公共点:两条切线和一条与对称轴平行或重合的直线;过抛物线上一点总有两条直线与抛物线有且只有一个公共点:一条切线和一条与对称轴平行或重合的直线;过抛物线内一点只有一条直线与抛物线有且只有一个公共点:一条与对称轴平行或重合的直线.(3)过双曲线外不在渐近线上的一点总有四条直线与双曲线有且只有一个交点:两条切线和两条与渐近线平行的直线;过双曲线上一点总有三条直线与双曲线有且只有一个交点:一条切线和两条与渐近线平行的直线;过双曲线内一点总有两条直线与双曲线有且只有一个交点:两条与渐近线平行的直线.【思考辨析】判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)直线l与抛物线y2=2px只有一个公共点,则l与抛物线相切.(×)(2)直线y=kx(k≠0)与双曲线x2-y2=1一定相交.(×)(3)与双曲线的渐近线平行的直线与双曲线有且只有一个交点.(√)(4)直线与椭圆只有一个交点⇔直线与椭圆相切.(√)。

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直线与圆锥曲线的位置关系一、学习目标:掌握直线与圆锥曲线的位置关系的判断方法及弦长公式;掌握弦中点轨迹的求法;能利用方程求圆锥曲线的有关范围与最值;掌握对称问题的求法。

二、考点分析:1. 加强对直线与圆锥曲线的位置关系问题的复习直线与圆锥曲线的位置关系问题一直为高考的热点。

这类问题常涉及到圆锥曲线的性质和直线的基本知识、线段的中点、弦长、垂直问题,因此在分析这类问题时应利用数形结合思想、设而不求法与弦长公式及韦达定理等内容去解决,这样就加强了对数学各种能力的考查。

2. 关于直线与圆锥曲线相交弦的问题则结合韦达定理采用设而不求法来解决。

利用引入一个参数表示动点的坐标x 、y ,间接把它们联系起来,减少变量、未知量时则采用参数法。

解答有些题目时还常用到其与平面几何的关系,利用平面几何知识会化难为易,化繁为简,收到意想不到的解题效果。

3. 对于直线与圆锥曲线有无公共点或有几个公共点的问题,实际上是研究由它们的方程组成的方程组是否有实数解或实数解的个数问题,此时要注意用好分类讨论和数形结合的思想方法。

4. 当直线与圆锥曲线相交时:若涉及弦长问题,常用“韦达定理法”设而不求计算弦长(即应用弦长公式);若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中的隐含条件,寻找量与量之间的关系进行灵活转化,往往就能做到事半功倍。

三、知识梳理1. 直线与圆锥曲线的位置关系直线与圆锥曲线的位置关系,从几何角度看可分为三类:无公共点,仅有一个公共点及有两个相异公共点。

直线与圆锥曲线的位置关系的研究方法可通过代数方法即解方程组的办法来研究。

因为方程组解的个数与交点的个数是一样的。

直线与圆锥曲线的位置关系可分为:相交、相切、相离,对于抛物线来说,平行于对称轴的直线与抛物线相交于一点,但并不相切;对于双曲线来说,平行于渐近线的直线与双曲线只有一个交点,但并不相切。

即将直线l 的方程代入曲线C 的方程,消去y 或消去x ,得到一个关于x (或y )的方程ax 2+bx +c =0。

(1)交点个数①当a =0或a ≠0,∆=0时,曲线和直线只有一个交点; ②当a ≠0,∆>0时,曲线和直线有两个交点; ③当a ≠0,∆<0时,曲线和直线没有交点。

(2)弦长公式:x x 4)x x (k 1 |x x |k 1|AB |212212122⋅-+⋅+=-⋅+==22a)k 1(∆+=||a利用这个公式求弦长时,要注意结合运用韦达定理。

当弦过圆锥曲线的焦点时,可用焦半径公式进行运算。

2、中点弦问题:设A (11y ,x ),B (x 2,y 2)是椭圆12222=+by ax 上不同的两点,且21x x ≠,0x x 21≠+,M (x 0,y 0)为AB 的中点,则两式相减可得2221212121ab x x y y x x y y -=++⋅--,22OM AB ab k k -=⋅。

这种方法叫点差法,最后需要检验直线与曲线是否相交。

对于双曲线、抛物线,可得类似的结论。

3、对称问题:曲线上存在两点关于已知直线对称的条件:①曲线上两点所在的直线与已知直线垂直(得出斜率);②曲线上两点所在的直线与曲线有两个公共点(∆>0);③曲线上两点的中点在对称直线上。

4、重难点问题探析:综合运用方程、函数、不等式、轨迹等方面的知识解决相关问题。

(1)体会“设而不求”法在解题中简化运算的功能。

①求弦长时运用“韦达定理”设而不求。

②求弦中点问题时运用“点差法”设而不求。

(2)体会数学思想方法(以方程思想、转化思想、数形结合思想为主)在解题中的运用。

考点一:直线与圆锥曲线的位置关系的判断方法及弦长公式 例1、已知椭圆:1922=+yx,过左焦点F 作倾斜角为6π的直线交椭圆于A 、B 两点,求弦AB 的长。

例2、 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.例3、(1)过点5)P 与双曲线221725xy-=有且只有一个公共点的直线有几条,分别求出它们的方程。

(2)直线1+=kx y 与双曲线1322=-y x 相交于A 、B 两点,当k 为何值时,A 、B 两点在双曲线的同一支上?当k 为何值时,A 、B 两点分别在双曲线的两支上? 例4. 直线与双曲线相交于、两点. 当为何值时,以为直径的圆经过坐标原点.例5.已知直线(1)1y a x =+-与曲线2y ax =恰有一个公共点,求实数a 的值。

例6. 斜率为1的直线经过抛物线的焦点,与抛物线相交于两点、,求线段的长。

例7.(1)设抛物线被直线截得的弦长为,求k 值.(2)以(1)中的弦为底边,以x 轴上的点P 为顶点作三角形,当三角形的面积为9时,求P 点坐标.例8.已知抛物线方程为)0)(1(22>+=p x p y ,直线m y x l =+:过抛物线的焦点F 且被抛物线截得的弦长为3,求p 的值。

知识点二:中点弦问题 例1.若直线与抛物线交于A 、B 两点,且AB 中点的横坐标为2,求此直线方程.例2.求过点A (3,-1)且被A 平分的双曲线4y 4x 22=-的弦MN 所在直线的方程。

例3.已知双曲线)0b ,0a (1by ax 2222>>=-的焦点F 1(5-,0),F 2(5,0),以点A (3,-1)为中点的双曲线的弦MN 所在直线的方程为05y 4x 3=-+,求双曲线的方程。

例4.过点(1,1)P -作直线与椭圆22142xy+=交于,A B 两点,若线段A B 的中点为P ,求直线A B 所在的直线方程和线段A B 的长度.例 5.椭圆22221a x b y +=与直线10x y +-=相交于,A B 两点,C 是,A B 的中点.若||A B =O C 的斜率为2,求椭圆的方程。

例6.过点(2,0)-的直线l 与抛物线2y x =相交于,A B 两点,求A B 中点的轨迹方程。

知识点三:对称问题 例1.已知椭圆22:143xyE +=,试确定m 的取值范围,便得椭圆E 上存在不同的两点关于直线:4l y x m =+对称。

例2.直线l 经过点(1,1),若抛物线y 2=x 上存在两点关于直线l 对称,求直线l 斜率的取值范围.知识点四:利用方程求圆锥曲线的有关范围与最值例1、已知抛物线x y 42=,过点P (4,0)的直线与抛物线相交于),(),(2211y x B y x A 两点,则2221y y +的最小值是例2、过双曲线的一个焦点的直线垂直于一条渐近线,且与双曲线的两支相交,求该双曲线离心率的范围。

例3.设椭圆方程为1422=+yx ,过点M (0,1)的直线l 交椭圆于点A 、B ,O 是坐标原点,点P 满足)(21OB OA OP +=,点N 的坐标为)21,21(,当l 绕点M 旋转时,求: (1)动点P 的轨迹方程; (2)||NP 的最小值与最大值.例4.(2005年辽宁卷)如图所示,已知O 为坐标原点,(,0)(0)P a a >为x 轴上一动点,过点P 作直线交抛物线22(0)y px p =>于,A B 两点,tan ABC S t AO B ∆=⋅∠,试问:当a 为何值时,t 取得最小值,并求出这个最小值。

例5.给定双曲线2212yx -=.(1)过点(2,1)A 的直线l 与所给的双曲线交于12,P P ,求线段12P P 的中点P 的轨迹方程;(2)过点(1,1)B 能否作直线m ,使m 与所给的双曲线交于12,Q Q ,且B 是线段12Q Q 的中点?若存在,求出直线方程.如果不存在,请说明理由。

例6.已知双曲线22*21()4xy b N b-=∈的左右焦点分别为12,F F ,问双曲线上是否存在一点P ,使 (1)21212||||||PF PF F F ⋅=;(2)1225||||8F F PF <<≤同时成立?若存在,求出双曲线方程;若不存在,请说明理由。

例7、已知直线k x y +=2被抛物线y x 42=截得的弦长AB 为20,O 为坐标原点。

(1)求实数k 的值;(2)问点C 位于抛物线弧AOB 上何处时,△ABC 的面积最大?例8、过点(1,0)的直线l 与中心在原点,焦点在x 轴上且离心率为22的椭圆C 相交于A 、B 两点,直线y =21x 过线段AB 的中点,同时椭圆C 上存在一点与右焦点关于直线l 对称,试求直线l 与椭圆C 的方程。

例9、已知定点A (-1,0),F (2,0),定直线l :x =12,不在x 轴上的动点P 与点F的距离是它到直线l 的距离的2倍.设点P 的轨迹为E ,过点F 的直线交E 于B 、C 两点,直线AB 、AC 分别交直线l 于点M 、N(1)求E 的方程;(2)试判断以线段MN 为直径的圆是否过点F ,并说明理由。

巩固练习一、选择题1、椭圆22221()xya b a b+=>>0的右焦点为F ,其右准线与x 轴的交点为A ,在椭圆上存在点P 满足线段AP 的垂直平分线过点F ,则椭圆离心率的取值范围是A. 02⎛ ⎝⎦B. 10,2⎛⎤⎥⎝⎦C. )1,1D. 1,12⎡⎫⎪⎢⎣⎭2、到两互相垂直的异面直线的距离相等的点,在过其中一条直线且平行于另一条直线的平面内的轨迹是 A. 直线B. 椭圆C. 抛物线D. 双曲线3、设双曲线的一个焦点为F ,虚轴的一个端点为B ,如果直线F B 与该双曲线的一条渐近线垂直,那么此双曲线的离心率为224、设1F 、2F 分别为双曲线22221(0,0)x y a b ab-=>>的左、右焦点.若在双曲线右支上存在点P ,满足212PF F F =,且2F 到直线1PF 的距离等于双曲线的实轴长,则该双曲线的渐近线方程为A. 340x y ±=B. 350x y ±=C. 430x y ±=D. 540x y ±=5、已知椭圆2222:1(0)x yC a b ab+=>>的离心率为2,过右焦点F 且斜率为(0)k k >的直线与C 相交于A 、B 两点,若3AF FB =,则k =A. 1 D. 26、设抛物线y 2=8x 的焦点为F ,准线为l ,P 为抛物线上一点,PA ⊥l ,A 为垂足。

如果直线AF 的斜率为3-,那么|PF|=A. B. 8C.D. 16二、填空题7、动点P 到点(2,0)F 的距离与它到直线20x +=的距离相等,则P 的轨迹方程为 。

8、点00()A x y ,在双曲线221432xy-=的右支上,若点A 到右焦点的距离等于02x ,则0x =___ 。

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