圆锥曲线的方程(教师版)
圆锥曲线 公式

圆锥曲线是一个在三维空间中由一个固定点(焦点)和一个固定直线(直角方向线)确定的曲线。
根据焦点和直角方向线的位置关系,圆锥曲线可以分为四种类型:椭圆、双曲线、抛物线和直线。
下面是各种圆锥曲线的基本方程:
1. 椭圆(Ellipse)的方程:
(x/a)² + (y/b)² = 1
其中,a为椭圆的长轴(长半径)长度,b为椭圆的短轴(短半径)长度。
2. 双曲线(Hyperbola)的方程:
(x/a)² - (y/b)² = 1 (右开口)
或
-(x/a)² + (y/b)² = 1 (左开口)
其中,a为双曲线的实轴(长半轴)长度,b为双曲线的虚轴(短半轴)长度。
3. 抛物线(Parabola)的方程:
y = ax² + bx + c
其中,a、b、c为抛物线方程的系数,确定了抛物线的形状和位置。
4. 直线(Line)的方程:
y = mx + c
其中,m为直线的斜率,c为直线的纵截距。
这些方程仅涵盖了基本形态的圆锥曲线方程。
在实际应用中,还可以根据具体情况进行方程的变形和扩展。
人教版高中数学选修1-1 第二章《圆锥曲线与方程》师用

选修1-1 第二章《圆锥曲线与方程》§2.1.1 椭圆及其标准方程【知识要点】● 椭圆的定义:到两个定点 F 1、F 2的距离之和等于定长(12FF >)的点的轨迹.● 标准方程:(1)()222210x y a b a b+=>>,22c a b =-,焦点是 F 1(-c ,0),F 2(c ,0);(2)()222210y x a b a b+=>>,22c a b =-,焦点是 F 1(0,-c ),F 2(0,c ).【例题精讲】【例 1】两个焦点坐标分别是(-4,0)、(4,0),椭圆上一点 P 到两焦点的距离之和等于 10,写出椭圆的标准方程.【例 2】已知椭圆的两个焦点坐标分别是(0,-2)和(0,2)且过35,22⎛⎫- ⎪⎝⎭,求椭圆的标准方程.点评:题(1)根据定义求.若将焦点改为(0,-4)、(0,4)其结果如何;题(2)由学生的思考与练习,总结有两种求法:其一由定义求出长轴与短轴长,根据条件写出方程;其二是由已知焦距,求出长轴与短轴的关系,设出椭圆方程,由点在椭圆上的条件,用待定系数的办法得出方程.【例 3】判断下列方程是否表示椭圆,若是,求出 a ,b ,c 的值.【例4】已知ΔABC 的一边BC 的长为6,周长为16,求顶点A 的轨迹方程.【基础达标】1.椭圆221259x y +=上一点 P 到一个焦点的距离为 5,则 P 到另一个焦点的距离为( ) A .5 B .6 C .4 D .102.椭圆2211312x y +=上任一点 P 到两个焦点的距离的和为( ) A .26 B .24 C .2 D .2133.已知 F 1,F 2是椭圆221259x y +=的两个焦点,过 F 1的直线交椭圆于 M ,N 两点,则△MNF 2周长为( )A .10B .16C .20D .324.椭圆的两个焦点分别是F 1(-8,0)和F 2(8,0),且椭圆上一点到两个焦点距离之和为 20,则此椭圆的 标准方程为( )A .2212012x y += B .22140036x y += C .22110036x y += D .22136100x y +=5.椭圆2214x y m +=的焦距是 2,则 m 的值为( ) A .5或 3 B .8 C .5 D .166.椭圆221169x y +=的焦距是 ,焦点坐标为 . 7.焦点为(0,4)和(0,-4),且过点()533,-的椭圆方程是 .1~5 ADCCA【能力提高】8.如果方程 x 2+ky 2=2表示焦点在 y 轴上的椭圆,求实数 k 的取值范围.9.写出适合下列条件的椭圆的标准方程:(1)a=4,b =3,焦点在x 轴; (2)a =5,c =2,焦点在y 轴上.10.求到定点(2,0)与到定直线x =8的距离之比为22的动点的轨迹方程.§2.1.2 椭圆的简单几何性质(一)【知识要点】● 熟练掌握椭圆的范围,对称性,顶点,离心率等简单几何性质. ● 掌握标准方程中a ,b ,c 的几何意义,以及a ,b ,c ,e 的相互关系. ● 理解、掌握坐标法中根据曲线的方程研究曲线的几何性质的一般方法.【例题精讲】【例 1】已知椭圆的中心在坐标原点 O ,焦点在 x 轴上,椭圆的短轴端点和焦点所组成的四边形为正方形,且离心率为22,求椭圆的方程.【例 2】已知 x 轴上的一定点 A (1,0),Q 为椭圆2214x y +=上的动点,求 A Q 中点 M 的轨迹方程.【例 3】椭圆22110036x y +=上有一点 P ,它到椭圆的左焦点 F 1的距离为 8,求△PF 1F 2的面积.【例 4】设P 是椭圆()22211x y a a+=>短轴的一个端点,Q 为椭圆上的一个动点,求PQ 的最大值.【基础达标】1.已知P 是椭圆22110036x y +=上的一点,若P 到椭圆右焦点的距离是345,则P 点到椭圆左焦点的距离是( ) A .165 B .665 C .758D .778 2.若焦点在 x 轴上的椭圆2212x y m+=的离心率为12,则 m =( )A .3B .32 C .83 D .233.已知椭圆的中心在原点,焦点在 x 轴上,且长轴长为 12,离心率为13,则椭圆的方程是( )A .221144128x y += B .2213620x y += C .2213236x y += D .2213632x y += 4.设定点F 1(0,-3)、F 2(0,3),动点P 满足条件()1290PF PF a a a+=+>,则点P 的轨迹是( )A .椭圆B .线段C .不存在D .椭圆或线段 5.若椭圆短轴长等于焦距的3倍,则这个椭圆的离心率为( )A .14 B .22 C .24D .12 6.已知椭圆C 的短轴长为6,焦点F 到长轴的一个端点的距离等于9,则椭圆C 的离心率等于 . 7.离心率12e =,一个焦点是 F (0,-3)的椭圆标准方程为 .1~5 BBDDD【能力提高】8.求过点A(-1,-2)且与椭圆22169x y+=的两个焦点相同的椭圆标准方程.9.已知椭圆的对称轴为坐标轴,离心率23e=,短轴长为85,求椭圆的方程.10.设有一颗卫星沿一椭圆轨道绕地球运行,地球恰好位于椭圆轨道的焦点处,当此卫星离地球相距m万千米和43m万千米时,经过地球和卫星的直线与椭圆的长轴夹角分别为2π和3π,求该卫星与地球的最近距离.§2.1.2 椭圆的简单几何性质(二)【知识要点】●掌握椭圆范围、对称性、顶点、离心率、准线方程等几何性质.●能利用椭圆的有关知识解决实际问题,及综合问题.【例题精讲】【例 1】已知椭圆C 的焦点F 1()22,0-和F 2()22,0,长轴长6,设直线y =x +2交椭圆C 于A 、B 两点,求线段AB 的中点坐标.【例 2】椭圆的中心为点E (-1,0),它的一个焦点为F (-3,0),且椭圆的离心率255e =,求这个椭圆的方程.【例 3】已知椭圆2212x y +=的左焦点为F ,O 为坐标原点,求过点O 、F ,并且与直线l :x =-2相切的圆的方程.【例 4】如图,把椭圆2212516x y +=的长轴 AB 分成 8等份,过每个分点作 x 轴的垂线交椭圆的上半部分于 P 1,P 2,P 3,P 4,P 5,P 6,P 7七个点,F 是椭圆的一个焦点,则123++PF P F PF +45++P F P F67+P F P F = .【基础达标】1.椭圆22110036x y +=上的点 P 到它的左焦点的距离是 12,那么点 P 到它的右焦点的距离是( ) A .15 B .12 C .10 D .82.已知椭圆()2221525x y a a +=>的两个焦点为F 1、 F 2,且|F 1F 2|=8,弦 A B 过点 F 1,则△ A BF 2的周长为( )A .10B .20C .241D .4413.椭圆221259x y +=的焦点 F 1、F 2,P 为椭圆上的一点,已知 P F 1⊥PF 2,则△ F 1PF 2的 面积为( ) A .9 B .12 C .10 D .84.椭圆221164x y +=上的点到直线 x +2y 2-=0 的最大距离是( ) A .3 B .11 C .22 D .105.如果椭圆221369x y +=的弦被点(4,2)平分,则这条弦所在的直线方程是( ) A . x -2 y =0 B . x +2 y -4=0 C . 2x +3y -12=0 D . x +2 y -8=06.与椭圆22143x y +=具有相同的离心率且过点(2,3-)的椭圆的标准方程是 . 7.离心率53e =,一个焦点的坐标为5,03⎛⎫- ⎪⎝⎭的椭圆的标准方程是 . F1~5 DDBAD 【能力提高】8.已知椭圆22194x y+=上的点P到其右焦点的距离是长轴两端点到右焦点的距离的等差中项,求P点坐标.9.过椭圆22194x y+=内一点D(1,0)引动弦A B,求弦A B的中点M的轨迹方程.10.椭圆221164x y+=上有两点P、Q,O是原点,若O P、OQ斜率之积为14-.求证22OP OQ+为定值.§2.2.1双曲线及其标准方程【知识要点】●掌握双曲线的定义,熟记双曲线的标准方程;●掌握双曲线标准方程的推导,会求动点轨迹方程;● 会按y 2特定条件求双曲线的标准方程; ● 理解双曲线与椭圆的联系与区别.【例题精讲】【例 1】判断下列方程是否表示双曲线,若是,求出三量 a ,b ,c 的值.【例 2】已知双曲线的焦点在y 轴上,中心在原点,且点()13,42P -、29,54P ⎛⎫⎪⎝⎭在此双曲线上,求双曲线的标准方程.【例 3】点 A 位于双曲线()222210,0x y a b a b-=>>上, F 1,F 2是它的两个焦点,求△AF 1F 2的重心G 的轨迹方程.【例 4】已知三点 P (5,2)、 F 1(-6,0)、 F 2(6,0).(1)求以F 1、F 2为焦点且过点 P 的椭圆的标准方程;(2)设点 P 、F 1、F 2关于直线 y =x 的对称点分别为 P '、F 1'、F 2',求以F 1'、F 2'为焦点且过点P '的双曲线的标准方程.【基础达标】1.双曲线22221124x y m m-=+-的焦距是( ) A .4 B .22 C .8 D .与 m 有关2.椭圆222+134x y n =和双曲线222116x y n -=有相同的焦点,则实数 n 的值是( ) A .±5 B .±3 C .5 D .93.若0k a <<,双曲线22221x y a k b k -=-+与双曲线22221x y a b-=有( ) A .相同的虚轴 B .相同的实轴 C .相同的渐近线 D .相同的焦点4.过双曲线221169x y -=左焦点 F 1的弦 A B 长为 6,则 △ABF 2(F 2为右焦点)的周长是( ) A .28 B .22 C .14 D .125.设F 1,F 2是双曲线2214x y -=的焦点,点 P 在双曲线上,且 ∠F 1PF 2=90°,则点 P 到x 轴的距离为( )A .1B .55C .2D .5 6.到两定点F 1(-3,0)、F 2(3,0)的距离之差的绝对值等于 6的点 M 的轨迹是 .7.方程22+111x y k k=+-表示双曲线,则 k 的取值范围是 .1~5 CBDAB【能力提高】8.求与双曲线221164x y -=有公共焦点,且过点(32,2)的双曲线方程.9.如图,某农场在 P 处有一堆肥,今要把这堆肥料沿道路 P A 或 P B 送到庄稼地 A BCD 中去,已知 P A =100 m ,PB =150m ,∠APB =60°.能否在田地 A BCD 中确定一条界线,使位于界线一侧的点,沿道路 P A 送肥较近;而另一侧的点,沿道路 P B 送肥较近? 如果能,请说出这条界线是一条什么曲线,并求出其方程.10.已知点()3,0A -和()3,0B,动点C 到A 、B 两点的距离之差的绝对值为 2,点 C 的轨迹与直线 y =x -2 交于 D 、E 两点,求线段 D E 的长.§2.2.2 双曲线的简单几何性质(一)【知识要点】● 掌握双曲线的范围、对称性、顶点、渐近线、离心率等几何性质. ● 掌握等轴双曲线,共轭双曲线等概念.【例题精讲】【例 1】求双曲线2214y x -=的顶点坐标、焦点坐标,实半轴长、虚半轴长和渐近线方程.【例 2】求一条渐近线方程是 3x +4y =0,一个焦点是(4,0)的双曲线标准方程,并求此双曲线的离心率.【例 3】求与双曲线221169x y -=共渐近线且过 A (33,-3)的双曲线的方程.【例 4】已知△ABC 的底边 B C 长为 12,且底边固定,顶点 A 是动点,使sin B -sin C =12sin A ,求点 A 的轨迹.【基础达标】1.下列方程中,以x ±2y =0为渐近线的双曲线方程是( )A .221164x y -= B .221416x y -= C .2212x y -= D .2212y x -= 2.已知双曲线的离心率为 2,焦点是(-4,0),(4,0),则双曲线方程为( )A .221412x y -= B .221124x y -= C .221106x y -= D .221610x y -= 3.过点(3,0)的直线 l 与双曲线 4x 2-9y 2=36只有一个公共点,则直线 l 共有( ) A .1条 B .2条 C .3条 D .4条4.方程mx 2+ny 2+mn =0(m <n <0)所表示的曲线的焦点坐标是( )A .()0m n ±-,B .()0n m ±-,C .()0m n ±-,D .()0n m ±-,5.与双曲线221916x y -=有共同的渐近线,且经过点A (-3,23)的双曲线的一个焦点到一条渐近线的距离是( )A.8 B.4 C.2 D.16.双曲线9y2-4x2=36的渐近线方程是.7.经过点M(3,-1),且对称轴在坐标轴上的等轴双曲线的标准方程是.1~5 AACBC【能力提高】8.求一条渐近线方程是3x+4y=0,一个焦点是(5,0)的双曲线标准方程,并求此双曲线的离心率.9.求以椭圆22+16416x y=的顶点为焦点,且一条渐近线的倾斜角为56π的双曲线方程.10.已知双曲线的方程是16x2-9y2=144.(1)求这双曲线的焦点坐标、离心率和渐近线方程;(2)设F1和F2是双曲线的左、右焦点,点P在双曲线上,且|PF1|·|PF2|=32,求∠F1PF2的大小.§2.2.2 双曲线的简单几何性质(二)【例题精讲】【例 1】如果双曲线的两个焦点分别为F 1(-3,0)、F 2 (3,0),一条渐近线方程为2y x =,那么它的离心率是( )A .63B .4C .2D .3【例 2】过双曲线221916x y -=的左焦点F 1,作倾斜角为=4πα的直线与双曲线交于两点A 、B ,求AB的长.【例 3】已知动点 P 与双曲线 x 2-y 2=1的两个焦点F 1,F 2的距离之和为定值,且 c os ∠F 1PF 2的最小值为13-.求动点P 的轨迹方程.【例 4】已知不论 b 取何实数,直线 y =kx +b 与双曲线 x 2-2y 2=1总有公共点,试求实数 k 的取值范围.【基础达标】1.到两定点F 1(-3,0)、F 2 (3,0) 的距离之差的绝对值等于 6的点 M 的轨迹( ) A .椭圆 B .线段 C .双曲线 D .两条射线 4.双曲线的两个顶点将焦距三等分,则它的离心率为( ) A .32 B .3 C .43D .3 5.已知 m ,n 为两个不相等的非零实数,则方程mx -y +n =0与 n x 2+my 2=mn 所表示的曲线可能是( )A B C D6.双曲线22197x y -=的右焦点到右顶点的距离为 . 7.与椭圆22+11625x y =有相同的焦点,且离心率为355的双曲线方程为 . 1~5 DDCBC【能力提高】8.设双曲线()222210x y a b a b-=<<的半焦距为c ,直线l 过(a ,0),(0,b )两点,已知原点到直线lyox yox yox yox的距离为34c ,求此双曲线的离心率.9.求过点M (3,-1)且被点M 平分的双曲线2214x y -=的弦所在直线方程.10.设双曲线 C 1的方程为()222210,0x y a b a b-=>>,A 、B 为其左、右两个顶点,P 是双曲线 C 1上的任意一点,引 Q B ⊥PB ,QA ⊥PA ,AQ 与 B Q 交于点 Q ,求 Q 点的轨迹方程.§2.3.1 抛物线及其标准方程【知识要点】● 掌握抛物线的定义.● 标准方程的不同形式及其推导过程.● 熟练画出抛物线的草图,求出抛物线的标准方程、焦点、准线方程.【例题精讲】【例 1】已知抛物线的标准方程是:(1)y 2=12x ,(2)y =12x 2,求它的焦点坐标和准线方程.【例2】求满足下列条件的抛物线的标准方程:(1)焦点坐标是F(-5,0);(2)经过点A(2,-3)【例3】直线y=x-3与抛物线y2=4x交于A,B两点,过A,B两点向抛物线的准线作垂线,垂足分别为P,Q,则梯形A PQB的面积为()A.48 B.56 C.64 D.72【例4】斜率为1的直线经过抛物线y2=4x的焦点,与抛物线相交于两点A、B,求线段A B 的长.【基础达标】1.抛物线y 2=ax (a ≠0)的准线方程是 ( ) A .4a x =-B .4ax = C .4a x =- D .4a x = 2.抛物线的顶点在原点,对称轴为 x 轴,焦点在直线 3x -4y -12=0上,此抛物线的方程是( ) A .y 2=16x B .y 2=12x C .y 2=-16x D .y 2=-12x 3.焦点在直线 3x -4y -12=0上的抛物线标准方程是( ) A .y 2=16x 或 x 2=16y B .y 2=16x 或 x 2=12y C .x 2=-12y 或 y 2=16x D .x 2=16y 或 y 2=-12x4.已知 M (m ,4)是抛物线 x 2=ay 上的点,F 是抛物线的焦点,若|MF |=5,则此抛物线的焦点坐标是( )A .(0,-1)B .(0,1)C .(0,-2)D .(0,2) 5.过抛物线 y 2=4x 的焦点 F 作倾斜角为34π的直线交抛物线于 A 、B 两点,则 A B 的长是( ) A .42 B .4 C .8 D .26.顶点在原点,焦点在 y 轴上,且过点 P (4,2)的抛物线方程是 . 7.平面上的动点P 到点 A (0,-2)的距离比到直线 l :y =4的距离小 2,则动点P 的轨迹方程 是 .1~5 AACBC【能力提高】8.点M 到点(0,8)的距离比它到直线 y =-7的距离大 1,求 M 点的轨迹方程.9.抛物线 y 2=16x 上的一点 P 到 x 轴的距离为 12,焦点为 F ,求|PF |的值.10.抛物线拱桥跨度为52米,拱顶离水面6.5米,一竹排上有一4米宽6米高的大木箱,问此木排能否安全通过此桥?§2.3.2 抛物线的简单几何性质(一)【知识要点】● 抛物线的范围、对称性、顶点、离心率等几何性质;● 能根据抛物线的几何性质对抛物线方程进行讨论;注意数与形的结合.【例题精讲】【例 1】已知抛物线关于x 轴为对称轴,它的顶点在坐标原点,并且经过点()2,22M -,求它的标准方程.xy O【例2】过抛物线y2=2px的焦点F任作一条直线m,交这抛物线于A、B两点,求证:以A B为直径的圆和这抛物线的准线相切.【例3】正三角形的一个顶点位于坐标原点,另外两个顶点在抛物线y2=2px()0p>上,求这个正三角形的边长.【例4】抛物线x2=4y的焦点为F,过点(0,-1)作直线L交抛物线A、B两点,再以A F、BF为邻边作平行四边形F ARB,试求动点R的轨迹方程.【基础达标】1.过抛物线 y 2=4x 的焦点作直线交抛物线于()11,A x y ,()22,B x y 两点,如果126x x +=,那么|AB | =( )A .10B .8C .6D .42.顶点在原点,焦点在 y 轴上,且过点 P (4,2)的抛物线方程是( ) A .x 2=8y B .x 2=4y C .x 2=2y D .x 2=12y 3.已知 M 为抛物线y 2=4x 上一动点,F 为抛物线的焦点,定点 P (3,1),则MP MF +的最小值为( )A .3B .4C .5D .64.已知抛物线 y 2=-12x 上一点 P (x 0,y 0)到焦点的距离为 8,则 x 0的值为( ) A .-5 B .5 C .-4 D .45.抛物线 y 2=8x 上一点 P 到顶点的距离等于它们到准线的距离,这点坐标是( ) A .()2,4 B .()2,4± C .()1,22 D .()1,22± 6.抛物线 2y 2+5x =0 的准线方程是 .7.过抛物线焦点 F 的直线与抛物线交于 A 、B 两点,若 A 、B 在准线上的射影是 A 2,B 2,则∠A 2FB 2等于 .1~5 BABAD【能力提高】8.抛物线顶点在原点,它的准线经过双曲线22221x y a b-=的一个焦点,并且这条准线与双曲线的实轴垂直,又抛物线与双曲线交于点362⎛⎫ ⎪⎝⎭,,求二者的方程.9.顶点在坐标原点,焦点在x轴上的抛物线被直线y=2x+1截得的弦长为15,求抛物线的方程.p>的焦点F,经过点F的直线交抛物线于A、B两点,点C在抛物线的准10.设抛物线y2=2px()0线上,且B C∥轴.证明:直线AC经过原点O.§2.3.2 抛物线的简单几何性质(二)【例题精讲】【例1】过抛物线y2=2x的顶点作互相垂直的二弦O A、OB.(1)求A B中点的轨迹方程.(2)证明:AB与x轴的交点为定点.【例2】已知点 A (2,8),B (x 1,y 1),C (x 2,y 2)在抛物线 y 2=2px 上,△ABC 的重心与此抛 物线的焦点 F 重合.(1)写出该抛物线的方程和焦点F 的坐标; (2)求线段BC 中点 M 的坐标; (3)求 B C 所在直线的方程.【例 3】抛物线 y =-x 2上的点到直线 4x +3y -8=0距离的最小值是( )A .43 B .75 C .85D .3【基础达标】1.已知抛物线的顶点在原点,对称轴是坐标轴,且焦点在直线 3x -4y -12=0时,则此抛物线的方 程是( )A .y 2=16xB .x 2=-12yC .y 2=8x 或x 2=-6yD . y 2=16x 或x 2=-12y 2.抛物线的顶点在原点,对称轴是x 轴,点()5,25-到焦点距离是6,则抛物线的方程为( ) A .y 2=-4x B 、y 2=-2x C 、 y 2=2x D 、 y 2=-4x 或x 2=-36y 3.在抛物线 y =x 2上有三点 A 、B 、C ,其横坐标分别为-1,2,3,在y 轴上有一点D 的纵坐标为 6,那么以 A 、B 、C 、D 为顶点的四边形是( )A .正方形B .平行四边形C .菱形D .任意四边形4.抛物线 y 2=4x 的焦点F ,准线为l ,交 x 轴于 R ,过抛物线上一点 P (4,4)作 P Q ⊥ l 于Q ,则梯形 PFRQ 的面积是( )A .12B .14C .16D .18 5.抛物线 y 2=-4x 关于直线 x +y =2对称的曲线的顶点坐标为( )A .(2,2)B .(0,0)C .(-2,-2)D .(2,0) 6.若动点M (x ,y )到点F (4,0)的距离比它到直线x +5=0的距离小1,则M 点的轨迹方程 是 .7.抛物线y 2=4x 的弦AB 垂直于x 轴,若AB 的长为43,则焦点到AB 的距离为 .1~5 DABBA【能力提高】8.经过抛物线 y 2=-8x 的焦点且和抛物线的对称轴成 60°角的直线与抛物线交 A 、B 两点,求|AB |.9.求过A(-1,1),且与抛物线y=x2+2有一个公共点的直线方程.10.已知抛物线C:y=x2+4x+72,过C上一点M,且与M处的切线垂直的直线称为C在点M的法线.若C在点M的法线的斜率为12-,求点M的坐标(x0,y0).第二章圆锥曲线复习(一)【知识要点】●椭圆定义,椭圆的标准方程,椭圆的性质.●双曲线的定义,双曲线的标准方程及特点,双曲线的几何性质.●抛物线定义,抛物线的几何性质.【例题精讲】【例1】椭圆的中心在原点,焦点在x轴上,一个焦点与短轴两端点的连线互相垂直,且这个焦点到长轴上较近顶点的距离是105-,求椭圆方程.【例 2】已知双曲线2214x y -=和定点12,2P ⎛⎫ ⎪⎝⎭. (Ⅰ)过 P 点可以做几条直线与双曲线 C 只有一个公共点;(Ⅱ)双曲线C 的弦中,以 P 点为中点的弦 P 1P 2是否存在? 并说明理由.【例 3】已知点 A (0,2)及椭圆22+14x y =,在椭圆上求一点 P 使PA 的值最大.【例 4】己知点P 在抛物线 x 2=y 上运动,Q 点的坐标是(-1,2),O 是原点,OPQR (O 、P 、Q 、R顺序按逆时针)是平行四边形,求 R 点的轨迹方程.【基础达标】1.平面上到定点 A (1,1)和到定直线 l :x +2 y =5距离相等的点的轨迹为( )A.直线B.抛物线C.双曲线D.椭圆2.若椭圆2kx2+ky2=1 的一个焦点坐标是(0,4),则k的值为()A.18B.132C.2D.3163.椭圆22+1259x y=上的点M到焦点F1的距离是2,N是M F1的中点,则ON为()A.4 B.2 C.8 D.3 24.如果双曲线的实半轴长为2,焦距为6,那么该双曲线的离心率为()A.32B.62C.32D.25.椭圆22+1259x y=的两焦点F1,F2,过F2引直线L交椭圆于A、B两点,则△ABF1的周长为()A.5 B.15 C.10 D.206.在抛物线y2=2px上,横坐标为4的点到焦点的距离为5,则p的值为.7.若椭圆的两个焦点为F1(-4,0)、F2(4,0),椭圆的弦A B过点F1,且△ABF2的周长为20,那么该椭圆的方程为.1~5 BBACD【能力提高】8.若双曲线的两条渐进线的夹角为60°,求该双曲线的离心率.9.正方形的一条边A B在直线y=x+4上,顶点C、D在抛物线y2=x上,求正方形的边长.10.若椭圆x2+4(y-a)2=4与抛物线x2=2y有公共点,求实数a的取值范围.第二章 圆锥曲线复习(二)【例题精讲】【例 1】已知直线 l 交椭圆22+12016x y =于 M 、N 两点,B (0,4)是椭圆的一个顶点,若△BMN 的重心恰是椭圆的右焦点,求直线 l 的方程.【例 2】已知倾斜角为4π的直线 l 被双曲线 x 2-4y 2=60截得的弦长82AB =,求直线l 的方程及以AB 为直径的圆的方程.【例 3】已知直线l :x =-1,点F (1,0),以F 为焦点,l 为准线的椭圆中,短轴一端点为B ,P为FB 的中点.(Ⅰ)求 P 点的轨迹方程,并说明它是什么曲线; (Ⅱ)M (m ,0)为定点,求|PM |的最小值.【例 4】已知两定点A (-2,0),B (1,0),如果动点P 满足2PA PB =,求点P 的轨迹所包围的图形的面积.【基础达标】1.已知 M (-2,0),N (2,0),4P M P N -=,则动点P 的轨迹是( )A .双曲线B .双曲线左支C .一条射线D .双曲线右支2.若圆 x 2+y 2=4上每个点的横坐标不变.纵坐标缩短为原来的13,则所得曲线的方程是( ) A .22+1412x y = B .22+1436x y = C .229+144x y = D .22+1364x y = 3.已知 F 1,F 2是椭圆22+1169x y =的两焦点,过点F 2的直线交椭圆于点A ,B ,若5AB =,则12AF BF -=( )A .3B .8C .13D .164.曲线()()22346225x y x y ---+-=的离心率为( ) A .110 B .12C .2D .无法确定5.抛物线y2=14x 关于直线x-y=0对称的抛物线的焦点坐标是()A.(1,0)B.116⎛⎫⎪⎝⎭,C.(0,1)D.116⎛⎫⎪⎝⎭,6.与椭圆4x2+ 9y2=36有相同的焦点,且过点(-3,2)的椭圆方程为.7.以双曲线22145x y-=的中心为顶点,且以该双曲线的右焦点为焦点的抛物线方程是.1~5 C CABD 【能力提高】8.设F1,F2为双曲线2214xy-=的两个焦点,点P在双曲线上且满足∠F1PF2=90°,求△F1PF2的面积.9.设抛物线y2=8x的准线与x轴交于点Q,若过点Q的直线l与抛物线有公共点,求直线l的斜率的取值范围.10.设椭圆22+162x y=和双曲线2213xy-=的公共焦点为F1,F2,P是两曲线的一个公共点,求cos∠F1PF2的值.。
圆锥曲线的轨迹方程问题(教师版)

圆锥曲线的轨迹方程问题1.抛物线C :y 2=2px (p >0)的焦点为F ,P 在抛物线C 上,O 是坐标原点,当PF 与x 轴垂直时,△OFP 的面积为1.(1)求抛物线C 的方程;(2)若A ,B 都在抛物线C 上,且OA ⋅OB =-4,过坐标原点O 作直线AB 的垂线,垂足是G ,求动点G 的轨迹方程.【答案】(1)y 2=4x ;(2)x 2+y 2-2x =0x ≠0【解析】(1)当PF 与x 轴垂直时,P p 2,p ,故S △OFP =12×p 2×p =1,故p =2,故抛物线的方程为:y 2=4x .(2)设A y 214,y 1 ,B y 224,y 2,直线AB :x =ty +m ,因为OA ⋅OB =-4,故y 21y 2216+y 1y 2=-4,整理得到:y 21y 22+16y 1y 2+64=0,故y 1y 2=-8.由x =ty +my 2=4x可得y 2-4ty -4m =0,故-4m =-8即m =2,故直线AB :x =ty +2,此直线过定点M 2,0 .因为OG ⊥GM ,故G 的轨迹为以OM 为直径的圆,其方程为:x -0 x -2 +y -0 y -0 =0即x 2+y 2-2x =0.因为直线AB :x =ty +2与x 轴不重合,故G 不为原点,故G 的轨迹方程为:x 2+y 2-2x =0x ≠0 .2.已知双曲线C :x 2a 2-y 2b2=1a >0,b >0 的离心率e =233,且经过点P 3,1 .(1)求双曲线C 的方程;(2)设A ,B 在C 上,PA ⊥PB ,过P 点向AB 引垂线,垂足为M ,求M 点的轨迹方程.【答案】(1)x 26-y 22=1;(2)x -92 2+y +122=92(去掉点P )【解析】(1)∵双曲线的离心率e =c a =233,∴c 2=43a 2=a 2+b 2,即a 2=3b 2,将P 3,1 代入C :x 23b 2-y 2b 2=1,即93b 2-1b2=1,解得b 2=2,a 2=6,故双曲线C 的方程为x 26-y 22=1;(2)当直线AB 斜率不存在时,不满足PA ⊥PB ,故不满足题意;当直线AB 斜率存在时,设A x 1,y 1 ,B x 2,y 2 ,AB :y =kx +m ,代入双曲线方程整理得:3k 2-1 x 2+6kmx +3m 2+6 =0.Δ>0,则x 1+x 2=-6km 3k 2-1,x 1x 2=3m 2+63k 2-1,∵PA ⊥PB ,∴x 1-3 x 2-3 +y 1-1 y 2-1 =0,即x 1-3 x 2-3 +kx 1+m -1 kx 2+m -1 =0,整理得18k 2+9km +m 2+m -2=0,即3k +m -1 6k +m +2 =0,当3k +m -1=0时,AB 过P 点,不符合题意,故6k +m +2=0,直线AB 化为y +2=k x -6 ,AB 恒过定点Q 6,-2 ,∴M 在以PQ 为直径的圆上且不含P 点,即M 的轨迹方程为x -92 2+y +12 2=92(去掉点P ).3.已知抛物线C :y =x 2,过点M 1,2 的直线交抛物线C 于A ,B 两点,以A ,B 为切点分别作抛物线C 的两条切线交于点P .(1)若线段AB 的中点N 的纵坐标为32,求直线AB 的方程;(2)求动点P 的轨迹.【答案】(1)x -y +1=0;(2)2x -y -2=0【解析】(1)依题意有:直线AB 的斜率必存在,故可设直线AB 的方程为y -2=k (x -1).由y -2=k (x -1),y =x 2, 可得:x 2-kx +k -2=0.设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则有x 1+x 2=k ,x 1x 2=k -2.于是:y 1+y 2=x 21+x 22=(x 1+x 2)2-2x 1x 2=k 2-2k +4=3,解得k =1,故直线AB 的方程为x -y +1=0.(2)设P (x 0,y 0),对于抛物线y =x 2,y =2x ,于是:A 点处切线方程为y -y 1=2x 1(x -x 1),点P 在该切线上,故y 0-x 21=2x 1(x 0-x 1),即x 21-2x 0x 1+y 0=0.同理:P 点坐标也满足x 22-2x 0x 2+y 0=0,于是:x 1,x 2是方程x 2-2x 0x +y 0=0的两根,所以x 1+x 2=2x 0,x 1x 2=y 0.又由(1)可知:x 1+x 2=k ,x 1x 2=k -2,于是x 0=k2,y 0=k -2,消k 得y 0=2x 0-2,于是P 的轨迹方程为2x -y -2=0,点P 的轨迹是一条直线.4.已知圆C 与y 轴相切,圆心C 在直线x -2y =0上且在第一象限内,圆C在直线y =x 上截得的弦长为214.(1)求圆C 的方程;(2)已知线段MN 的端点M 的横坐标为-4,端点N 在(1)中的圆C 上运动,线段MN 与y 轴垂直,求线段MN 的中点H 的轨迹方程.【答案】(1)x -4 2+y -2 2=16;(2)4x 2+y -2 2=16【解析】(1)依题意,设所求圆C 的方程为x -a 2+y -b 2=r 2a >0 .所以圆心a ,b 到直线x -y =0d =a -b2,则有d 2+14 2=r 2,即a -b 2+28=2r 2.①由于圆C 与y 轴相切,所以r 2=a 2.②又因为圆C 的圆心在直线x -2y =0上,所以a -2b =0.③联立①②③,解得a =4,b =2,r =4,故所求圆C 的方程为x -4 2+y -2 2=16.(2)设点H 的坐标为x ,y ,点N 的坐标为x 0,y 0 ,点M 的坐标为-4,y ,因为H 是线段MN 的中点,所以x =x 0-42,y =y 0,于是有x 0=2x +4,y 0=y .①因为点N 在第(1)问中圆C 上运动,所以点N 满足x 0-4 2+y 0-2 2=16.②把①代入②,得2x +4-4 2+y -2 2=16,整理,得4x 2+y -2 2=16.此即为所求点H 的轨迹方程.5.已知圆O :x 2+y 2=4与x 轴交于点A (-2,0),过圆上一动点M 作x 轴的垂线,垂足为H ,N 是MH 的中点,记N 的轨迹为曲线C .(1)求曲线C 的方程;(2)过-65,0 作与x 轴不重合的直线l 交曲线C 于P ,Q 两点,设直线AP ,AS 的斜率分别为k 1,k 2.证明:k 1=4k 2.【答案】(1)x 22+y 2=1;(2)证明见解析.【解析】(1)设N (x 0,y 0),则H (x 0,0),∵N 是MH 的中点,∴M (x 0,2y 0),又∵M 在圆O 上,∴ x 20+(2y 0)2=4,即x 204+y 20=1;∴曲线C 的方程为:x 24+y 2=1;(2)①当直线l 的斜率不存在时,直线l 的方程为:x =-65,若点P 在轴上方,则点Q 在x 轴下方,则P -65,45 ,Q -65,-45,直线OQ 与曲线C 的另一交点为S ,则S 与Q 关于原点对称,∴S 65,45,k 1=k AP =45-0-65+2=1,k 2=k AS =45-065+2=14,∴k 1=4k 2;若点P 在x 轴下方,则点Q 在x 轴上方,同理得:P -65,-45 ,Q -65,45 ,S 65,-45,∴k1=k AP=-45-0-65+2=-1,k2=k AS=-45-065+2=-14,∴k1=4k2;②当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为:x=my-6 5,,由x=my-65,与x24+y2=1联立可得(m2+4)y2-12m5y-6425=0,其中Δ=144m225+4×(m2+4)×6425>0,设P(x1,y1),Q(x2,y2),则S(-x2,-y2),则y1+y2=12m5m2+4,y1y2=-6425m2+4,∴k1=k AP=y1-0x1+2=y1x1+2,k2=k AS=-y2-0-x2+2=y2x2-2,则k1k2=y1x1+2⋅x2-2y2=y1my2-165my1+45y2=my1y2-165y1my1y2+45(y1+y2)-45y1=-6425m2+4-165y1-6425mm2+4+45⋅125mm2+4-45y1=-6425m2+4-165y1-1625m2+4-45y1=4,∴k1=4k2.6.已知点E(2,0),F22,0,点A满足|AE|=2|AF|,点A的轨迹为曲线C.(1)求曲线C的方程;(2)若直线l:y=kx+m与双曲线:x24-y29=1交于M,N两点,且∠MON=π2(O为坐标原点),求点A到直线l距离的取值范围.【答案】(1)x2+y2=1;(2)655-1,655+1.【解析】(1)设A(x,y),因为|AE|=2|AF|,所以(x-2)2+(y-0)2=2×x-2 22+(y-0)2,平方化简,得x2+y2=1;(2)直线l:y=kx+m与双曲线:x24-y29=1的方程联立,得y=kx+mx2 4-y29=1⇒(4k2-9)x2+8kmx+4m2+36=0,设M(x1,y1),N(x2,y2),所以有4k2-9≠0(8km)2-4⋅(4k2-9)(4m2+36)>0⇒m2+9>4k2且k≠±32,所以x 1+x 2=-8km 4k 2-9,x 1x 2=4m 2+364k 2-9,因为∠MON =π2,所以OM ⊥ON⇒x 1x 2+y 1y 2=0⇒x 1x 2+(kx 1+m )(kx 2+m )=0,化简,得(k 2+1)x 1x 2+km (x 1+x 2)+m 2=0,把x 1+x 2=-8km 4k 2-9,x 1x 2=4m 2+364k 2-9代入,得(k 2+1)⋅4m 2+364k 2-9+km ⋅-8km 4k 2-9 +m 2=0,化简,得m 2=36(k 2+1)5,因为m 2+9>4k 2且k ≠±32,所以有36(k 2+1)5+9>4k 2且k ≠±32,解得k ≠±32,圆x 2+y 2=1的圆心为(0,0),半径为1,圆心(0,0)到直线l :y =kx +m 的距离为d =mk 2+1=65k 2+1k 2+1=655>1,所以点A 到直线距离的最大值为655+1,最小值为655-1,所以点A 到直线距离的取值范围为655-1,655+1 ,7.在平面直角坐标系xOy 中,点D ,E 的坐标分别为-2,0 ,2,0 ,P 是动点,且直线DP 与EP 的斜率之积等于-14.(1)求动点P 的轨迹C 的方程;(2)已知直线y =kx +m 与椭圆:x 24+y 2=1相交于A ,B 两点,与y 轴交于点M ,若存在m 使得OA +3OB =4OM,求m 的取值范围.【答案】(1)x 24+y 2=1x ≠±2 ;(2)-1,-12 ∪12,1 【解析】(1)设P x ,y ,则k EP ⋅k DP =y x -2⋅y x +2=-14x ≠±2 ,所以可得动点P 的轨迹C 的方程为x 24+y 2=1x ≠±2 .(2)设A x 1,y 1 ,B x 2,y 2 ,又M 0,m ,由OA +3OB =4OM得x 1+3x 2,y 1+3y 2 =0,4m ,x 1=-3x 2联立y =kx +m x 24+y 2=1可得4k 2+1 x 2+8kmx +4m 2-4=0∵Δ=(8km )2-4×(4k 2+1)×(4m 2-4)>0,即64k 2-16m 2+16>0∴4k 2-m 2+1>0,且x 1+x 2=-8km4k 2+1x 1x 2=4m 2-44k 2+1,又x 1=-3x 2∴x 2=4km 4k 2+1,则x 1⋅x 2=-3x 22=4km 4k 2+1 2=4m 2-44k 2+1,∴16k 2m 2-4k 2+m 2-1=0,∴k 2=m 2-14-16m 2代入4k 2-m 2+1>0得m 2-11-4m2+1-m 2>0,14<m 2<1,解得m ∈-1,-12 ∪12,1 .∴m 的取值范围是-1,-12 ∪12,1 8.如图,设点A ,B 的坐标分别为(-3,0),(3,0),直线AP ,BP 相交于点P ,且它们的斜率之积为-23.(1)求P 的轨迹方程;(2)设点P 的轨迹为C ,点M 、N 是轨迹为C 上不同于A ,B 的两点,且满足AP ∥OM ,BP ∥ON ,求△MON 的面积.【答案】(1)x 23+y 22=1x ≠±3 ;(2)62【解析】(1)由已知设点P 的坐标为x ,y ,由题意知k AP ⋅k BP =y x +3⋅y x -3=-23x ≠±3 ,化简得P 的轨迹方程为x 23+y 22=1x ≠±3(2)证明:由题意M 、N 是椭圆C 上非顶点的两点,且AP ⎳OM ,BP ⎳ON ,则直线AP ,BP 斜率必存在且不为0,又由已知k AP ⋅k BP =-23.因为AP ⎳OM ,BP ⎳ON ,所以k OM k ON =-23设直线MN 的方程为x =my +t ,代入椭圆方程x 23+y 22=1,得3+2m 2 y 2+4mty +2t 2-6=0....①,设M ,N 的坐标分别为x 1,y 1 ,x 2,y 2 ,则y 1+y 2=-4mt 3+2m 2,y 1y 2=2t 2-63+2m 2又k OM ⋅k ON =y 1y 2x 1x 2=y 1y 2m 2y 1y 2+mt y 1+y 2 +t 2=2t 2-63t 2-6m 2,所以2t 2-63t 2-6m2=-23,得2t 2=2m 2+3又S △MON =12t y 1-y 2 =12t -24t 2+48m 2+723+2m 2,所以S △MON =26t t 24t 2=62,即△MON 的面积为定值62.9.在平面直角坐标系xOy 中,已知直线l :x =1,点F 4,0 ,动点P 到点F 的距离是它到直线l 的距离的2倍,记P 的轨迹为曲线C .(1)求曲线C 的方程;(2)过点F 且斜率大于3的直线交C 于两点,点Q -2,0 ,连接QA 、QB 交直线l 于M 、N 两点,证明:点F 在以MN 为直径的圆上.【答案】(1)x 24-y 212=1;(2)证明见解析【解析】(1)设P x ,y ,由题意得x -4 2+y 2=2x -1 化简得x 24-y 212=1,所以曲线C 的方程为x 24-y 212=1.(2)证明:设A x 1,y 1 、B x 2,y 2 、M 1,m 、N 1,n ,设直线AB 的方程为y =k x -4 且k >3,联立y =k x -4 x 24-y 212=1得3-k 2 x 2+8k 2x -16k 2-12=0,3-k 2≠0,Δ=64k 4+43-k 2 16k 2+12 =144k 2+1 >0,由韦达定理可得x 1+x 2=8k 2k 2-3,x 1x 2=16k 2+12k 2-3,因为点M 在直线QA 上,则k QM =k QA ,即m3=y 1x 1+2,可得m =3y 1x 1+2=3k x 1-4x 1+2,同理可得n =3k x 2-4 x 2+2,FM=-3,m ,FN =-3,n ,所以,FM ⋅FN =9+mn =9+9k 2x 1x 2-4x 1+x 2 +16x 1x 2+2x 1+x 2 +4=9+9k 216k 2+12-32k 2+16k 2-4816k 2+12+16k 2+4k 2-12=0,故点F 在以MN 为直径的圆上.10.已知圆C :x 2+y 2-2x -2y +1=0,O 为坐标原点,动点P 在圆C 外,过P 作圆C 的切线,设切点为M .(1)若点P 运动到(2,3)处,求此时切线l 的方程;(2)求满足条件PM =PO 的点P 的轨迹方程.【答案】(1)x =2或3x -4y +6=0;(2)2x +2y -1=0.【解析】(1)把圆C 的方程化为标准方程为(x -1)2+(y -1)2=1,∴圆心为C (1,1),半径r =1.当l 的斜率不存在时,此时l 的方程为x =2,C 到l 的距离d =1=r ,满足条件.当l 的斜率存在时,设斜率为k ,得l 的方程为y -3=k (x -2),即kx -y +3-2k =0,则k -1+3-2k1+k 2=1,解得k =34.∴l 的方程为y -3=34(x -2),即3x -4y +6=0.综上,满足条件的切线l 的方程为x =2或3x -4y +6=0.(2)设P (x ,y ),则|PM |2=|PC |2-|MC |2=(x -1)2+(y -1)2-1,|PO |2=x 2+y 2,∵|PM |=|PO |.∴(x -1)2+(y -1)2-1=x 2+y 2,整理,得2x +2y -1=0,∴点P 的轨迹方程为2x +2y -1=0.11.已知抛物线C :y 2=2x 的焦点为F ,平行于x 轴的两条直线l 1、l 2分别交C 于A 、B 两点,交C 的准线于P 、Q 两点.(1)若F 在线段AB 上,R 是PQ 的中点,证明:AR ∥FQ .(2)若△PQF 的面积是△ABF 的面积的两倍,求AB 中点的轨迹方程.【答案】(1)证明见解析;(2)y 2=x -1.【解析】(1)由题意可知F 12,0 ,设l 1:y =a ,l 2:y =b 且ab ≠0,A a 22,a ,B b 22,b ,P -12,a ,Q -12,b ,R -12,a +b 2 ,直线AB 方程为2x -(a +b )y +ab =0,∵点F 在线段AB 上,∴ab +1=0,记直线AR 的斜率为k 1,直线FQ 的斜率为k 2,∴k 1=a -b 1+a 2,k 2=b-12-12=-b ,又∵ab +1=0,∴k 1=a -b 1+a 2=a -b a 2-ab =1a =-aba =-b =k 2,∴AR ∥FQ ;(2)设l 1:y =a ,l 2:y =b ,A a 22,a ,B b 22,b ,设直线AB 与x 轴的交点为D x 1,0 ,∴S △ABF =12a -b FD =12a -b x 1-12,又S△PQF=a-b2,∴由题意可得S△PQF=2S△ABF,即a-b2=2×12·a-b⋅x1-12,解得x1=0(舍)或x1=1.设满足条件的AB的中点为E(x,y),则x=a2+b24y=a+b2,当AB与x轴不垂直时,由k AB=k DE可得a-ba22-b22=yx-1,即2a+b=yx-1(x≠1),∴y2=x-1x≠1.当AB与x轴垂直时,E与D重合,也满足y2=x-1.∴AB中点的轨迹方程为y2=x-1.12.已知椭圆C:x2a2+y2b2=1a>b>0的长轴长为4,左顶点A到上顶点B的距离为5,F为右焦点.(1)求椭圆C的方程和离心率;(2)设直线l与椭圆C交于不同的两点M,N(不同于A,B两点),且直线BM ⊥BN时,求F在l上的射影H的轨迹方程.【答案】(1)x24+y2=1,离心率为32;(2)x-322+y+3102=2125【解析】(1)由题意可得:2a=4,a2+b2=5,a2=b2+c2,可得a=2,c=3,b=1,所以椭圆C的方程为x24+y2=1,离心率为e=ca=32.(2)当直线斜率存在时,可设l:y=kx+m代入椭圆方程x24+y2=1,得:4k2+1x2+8kmx+4m2-1=0.设M x 1,y 1 ,N x 2,y 2 ,则x 1+x 2=-8km4k 2+1x 1x 2=4m 2-1 4k 2+1.因为直线BM ,BN 垂直,斜率之积为-1,所以k BM ⋅k BN =-1,所以k BM ⋅k BN =k 2x 1x 2+k m -1 x 1+x 2 +m -1 2x 1x 2=-1.将x 1+x 2=-8km 4k 2+1x 1x 2=4m 2-1 4k 2+1代入,整理化简得:m -1 5m +3 =0,所以m =1或m =-35.由直线l :y =kx +m ,当m =1时,直线l 经过0,1 ,与B 点重合,舍去,当m =-35时,直线l 经过定点E 0,-35,当直线斜率不存在时,可设l :x =t ,则M t ,1-t 24 ,N t ,-1-t 24,因为k BM ⋅k BN =-1,所以1-t 24-1t ×-1-t 24+1t=-1,解得t =0,舍去.综上所述,直线l 经过定点E 0,-35,而F 在l 上的射影H 的轨迹为以EF 为直径的圆,其E 0,-35 ,F 3,0 ,所以圆心32,-310 ,半径r =215,所以圆的方程为x -32 2+y +310 2=2125,即为点H 的轨迹方程.13.在平面直角坐标系xOy 中,A (-3,0),B (3,0),C 是满足∠ACB =π3的一个动点.(1)求△ABC 垂心H 的轨迹方程;(2)记△ABC 垂心H 的轨迹为Γ,若直线l :y =kx +m (km ≠0)与Γ交于D ,E 两点,与椭圆T :2x 2+y 2=1交于P ,Q 两点,且|DE |=2|PQ |,求证:|k |>2.【答案】(1)x 2+(y +1)2=4(y ≠-2);(2)证明见解析.【解析】设△ABC 的外心为O 1,半径为R ,则有R =AB 2sin ∠ACB=2,又∠OO 1B =∠OO 1C =π3,所以OO 1=R cos π3=1,即O 1(0,1),或O 1(0,-1),当O 1坐标为(0,1)时.设C (x ,y ),H x 0,y 0 ,有O 1C =R ,即有x 2+(y -1)2=4(y >0),由CH ⊥AB ,则有x 0=x ,由AH ⊥BC ,则有AH ⋅BC=x 0+3 (x -3)+y 0y =0,所以有y 0=-x 0+3 (x -3)y =3-x 2y =(y -1)2-1y=y -2,y >0,则y 0=y -2>-2,则有x 20+y 0+1 2=4(y 0>-2),所以△ABC 垂心H 的轨迹方程为x 2+(y +1)2=4(y >-2).同理当O 1坐标为(0,-1)时.H 的轨迹方程为x 2+(y -1)2=4(y <2).综上H 的轨迹方程为x 2+(y +1)2=4(y >-2)或x 2+(y -1)2=4(y <2).(2)若取x 2+(y +1)2=4(y >-2),记点(0,-1)到直线l 的距离为d ,则有d =|m +1|1+k 2,所以|DE |=24-d 2=24-(m +1)21+k 2,设P x 1,y 1 ,Q x 2,y 2 ,联立y =kx +m 2x 2+y 2=1,有2+k 2 x 2+2kmx +m 2-1=0,所以Δ=4k 2+2-2m 2 >0,|PQ |=1+k 2⋅Δ2+k 2=21+k 2 k 2+2-2m 2 2+k 2,由|DE |=2|PQ |,可得4-(m +1)21+k 2=4k 2+1 k 2+2-8m 2k 2+1 2+k 2 2≤4k 2+1 k 2+2-8m 2k 2+22,所以4k 2+2+8m 22+k 22≤(m +1)2k 2+1,即有4k 2+1 k 2+2+8k 2+1 m 22+k 22≤(m +1)2,所以2+2m 2-4k 2+1 k 2+2-8k 2+1 m 2k 2+22≥(m -1)2,即2k 2k 2+2k 2m 2k 2+2-1 =(m -1)2⇒k 2m 2k 2+2-1≥0⇒m 2≥1+2k2又Δ>0,可得m 2<1+k 22,所以1+2k2<1+k 22,解得k 2>2,故|k |>2.同理,若取x 2+(y -1)2=4(y <2),由对称性,同理可得|k |> 2.综上,可得|k |> 2.14.在平面直角坐标系中,△ABC 的两个顶点A ,B 的坐标分别为-1,0 ,1,0 ,平面内两点G ,M 同时满足以下3个条件:①G 是△ABC 三条边中线的交点;②M 是△ABC 的外心;③GM ⎳AB .(1)求△ABC 的顶点C 的轨迹方程;(2)若点P 2,0 与(Ⅰ)中轨迹上的点E ,F 三点共线,求PE ⋅PF 的取值范围.【答案】(1)x 2+y 23=1(y ≠0);(2)3,92.【解析】(1)设C x ,y ,G x 0,y 0 ,M x M ,y M ,圆锥曲线的轨迹方程问题第11页因为M 是△ABC 的外心,所以MA =MB ,所以M 在线段AB 的中垂线上,所以x M =-1+12=0.因为GM ⎳AB ,所以y M =y 0.又G 是△ABC 三条边中线的交点,所以G 是△ABC 的重心,所以x 0=-1+1+x 3=x 3,y 0=0+0+y 3=y 3,所以y M =y 0=y 3.又MA =MC ,所以0+1 2+y 3-0 2=0-x 2+y 3-y 2,化简得x 2+y 23=1(y ≠0),所以顶点C 的轨迹方程为x 2+y 23=1(y ≠0).(2)因为P ,E ,F 三点共线,所以P ,E ,F 三点所在直线斜率存在且不为0,设所在直线的方程为y =k x -2 ,联立y =k x -2 ,x 2+y 23=1,得k 2+3 x 2-4k 2x +4k 2-3=0.由Δ=4k 2 2-4k 2+3 4k 2-3 >0,得k 2<1.设E x 1,y 1 ,F x 2,y 2 ,则x 1+x 2=4k 2k 2+3,x 1⋅x 2=4k 2-3k 2+3.所以PE ⋅PF =1+k 22-x 1 ⋅1+k 22-x 2 =1+k 2 ⋅4-2x 1+x 2 +x 1⋅x 2=1+k 2 ⋅4k 2+3 -8k 2+4k 2-3 k 2+3=91+k 2 k 2+3=9-18k 2+3.又0<k 2<1,所以3<k 2+3<4,所以3<PE ⋅PF <92.故PE ⋅PF 的取值范围为3,92 .15.已知A x 1,y 1 ,B x 2,y 2 是抛物线C :y 2=4x 上两个不同的点,C 的焦点为F .(1)若直线AB 过焦点F ,且y 21+y 22=32,求AB 的值;(2)已知点P -2,2 ,记直线PA ,PB 的斜率分别为k PA ,k PB ,且k PA +k PB =-1,当直线AB 过定点,且定点在x 轴上时,点D 在直线AB 上,满足PD ⋅AB =0,求点D 的轨迹方程.【答案】(1)AB =10;(2)x 2+y -1 2=5(除掉点-2,0 ).【解析】(1)由抛物线方程知:F 1,0 ,准线方程为:x =-1.圆锥曲线的轨迹方程问题第12页∵AF =x 1+1=y 214+1,BF =x 2+1=y 224+1,∴AB =AF +BF =y 21+y 224+2=10.(2)依题意可设直线AB :x =ty +m ,由y 2=4x x =ty +m得:y 2-4ty -4m =0,则Δ=16t 2+16m >0,∴y 1+y 2=4t y 1y 2=-4m ⋯①∵k PA +k PB =y 1-2x 1+2+y 2-2x 2+2=y 1-2ty 1+m +2+y 2-2ty 2+m +2=-1,∴2ty 1y 2+m +2 y 1+y 2 -2t y 1+y 2 -4m +2 t 2y 1y 2+t m +2 y 1+y 2 +m +2 2=-1⋯②由①②化简整理可得:8t -4m +m 2-4=0,则有m +2-4t m -2 =0,解得:m =2或m =4t -2.当m =4t -2时,Δ=16t 2+64t -32=16t +2 2-96>0,解得:t >-2+6或t <-2-6,此时AB :x =ty +4t -2=t y +4 -2过定点-2,-4 ,不符合题意;当m =2时,Δ=16t 2+32>0对于∀t ∈R 恒成立,直线AB :x =ty +2过定点E 2,0 ,∴m =2.∵PD ⋅AB =0,∴PD ⊥AB ,且A ,B ,D ,E 四点共线,∴PD ⊥DE ,则点D 的轨迹是以PE 为直径的圆.设D x ,y ,PE 的中点坐标为0,1 ,PE =25,则D 点的轨迹方程为x 2+y -1 2=5.当D 的坐标为-2,0 时,AB 的方程为y =0,不符合题意,∴D 的轨迹方程为x 2+y -1 2=5(除掉点-2,0 ).圆锥曲线的轨迹方程问题第13页。
圆锥曲线(教师版)

段长度的比值.
【解析】(1)
设椭圆方程为
x2 a2
+
y2 b2
=
1
a
>
b
>
0
Hale Waihona Puke ,由题意可得4 a2
+
1 b2
a = 2b
=
1
,解得
a2 b2
= =
8 2
,故椭圆方程为
x2 8
+
y2 2
=
1.
(2) 设 M x1,y1 ,N x2,y2 ,直线 MN 的方程为 y = kx + 4 ,
与椭圆方程
x2 8
3.
已知椭圆
C
:
x2 a2
+
y2 b2
=
1
过点
A(
-2,
-
1)
,且
a
=
2b.
(1) 求椭圆 C 的方程:
(2) 过点 B( -4,0) 的直线 l 交椭圆 C 于点 M ,N ,直线 MA,NA 分别交直线 x =-4 于点
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P,Q.求
|PB| |BQ|
的值.
【试题来源】2020 年北京市高考数学试卷
【答案】(1) x82
+
y2 2
=
1
;(2)1.
【分析】(1) 由题意得到关于 a,b 的方程组,求解方程组即可确定椭圆方程;(2) 首先联立
直线与椭圆的方程,然后由直线 MA,NA 的方程确定点 P,Q 的纵坐标,将线段长度的比
值转化为纵坐标比值的问题,进一步结合根与系数关系可证得 yP + yQ = 0,从而可得两线
07 圆锥曲线中的二级结论及应用(教师版)

查补易混易错点07 圆锥曲线中的二级结论及应用圆锥曲线有许多形式结构相当漂亮的结论,记住圆锥曲线中一些二级结论,能快速摆平一切圆锥曲线压轴小题。
1设P点是椭圆x2a2+y2b2=1(a>b>0)上异于长轴端点的任一点,F1、F2为其焦点,记∠F1PF2=θ,则(1)|PF1||PF2|=2b21+cos θ;(2)S△PF1F2=b2tan θ2;(3)e=sin∠F1PF2sin∠PF1F2+sin∠PF2F1.2设P点是双曲线x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)上异于实轴端点的任一点,F1,F2为其焦点,记∠F1PF2=θ,则(1)|PF1||PF2|=2b21-cos θ;(2)S△PF1F2=b2tanθ2;(3)e=sin ∠F1PF2|sin ∠PF1F2-sin ∠PF2F1|.3.设A,B为圆锥曲线关于原点对称的两点,点P是曲线上与A,B不重合的任意一点,则k AP·k BP =e2-1.4.设圆锥曲线以M(x0,y0)(y0≠0)为中点的弦AB所在的直线的斜率为k.(1)圆锥曲线为椭圆x2a2+y2b2=1(a>b>0),则k AB=-b2x0a2y0,k AB·k OM=e2-1.(2)圆锥曲线为双曲线x2a2-y2b2=1(a>0,b>0),则k AB=b2x0a2y0,k AB·k OM=e2-1.(3)圆锥曲线为抛物线y2=2px(p>0),则k AB=py0.5.过椭圆x2a2+y2b2=1(a>b>0)的右焦点F且倾斜角为α(α≠90°)的直线交椭圆于A,B两点,且|AF → |=λ|FB → |,则椭圆的离心率等于1(1)cos λλα-+.6.过双曲线x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)的右焦点F 且倾斜角为α(α≠90°)的直线交双曲线右支于A ,B 两点,且|AF → |=λ|FB → |,则双曲线的离心率等于|λ-1(λ+1)cos α|.7.过抛物线y 2=2px (p >0)的焦点F 倾斜角为θ的直线交抛物线于A ,B 两点,则两焦半径长为p 1-cos θ,p 1+cos θ,1|AF |+1|BF |=2p ,|AB |=2p sin 2θ,S △AOB =p 22sin θ.1.已知双曲线E 的中心为原点,F (3,0)是E 的焦点,过F 的直线l 与E 相交于A ,B 两点,且AB 的中点为M (-12,-15),则E 的方程为( )A.x 23-y 26=1B.x 24-y 25=1C.x 26-y 23=1 D.x 25-y 24=1【答案】B【解析】由题意可知k AB =-15-0-12-3=1,k MO =-15-0-12-0=54,由双曲线中点弦中的斜率规律得k MO ·k AB =b 2a 2,即54=b 2a 2,又9=a 2+b 2,联立解得a 2=4,b 2=5,故双曲线的方程为x 24-y 25=1.3.已知椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的离心率为e =32,经过右焦点且斜率为k (k >0)的直线交椭圆于A ,B 两点,已知AF → =3FB →,则k =( )A .1 B.2 C.3 D .2【答案】B【解析】∵λ=3,由结论可得,e =32,由规律得32cos α=3-13+1,cos α=33,k =tan α=2.4.如图,过抛物线y 2=2px (p >0)的焦点F 的直线交抛物线于点A ,B ,交其准线l 于点C ,若F 是AC 的中点,且|AF |=4,则线段AB 的长为( )A .5B .6 C.163 D.203【答案】C 【解析】因为1|AF |+1|BF |=2p ,|AF |=4,所以|BF |=43,所以|AB |=|AF |+|BF |=4+43=163.6.已知双曲线C :()22105x y k k -=>的左、右焦点分别为1F ,2F ,且123F PF π∠=,则12F PF △的面积为().【答案】C【解析】由()22105x y k k -=>,b =123F PF π∠=,由结论可知122tan 2F PF b S θ==△7.设椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左,右顶点分别为A ,B ,点P 在椭圆上异于A ,B 两点,若AP 与BP 的斜率之积为-12,则椭圆的离心率为( )【答案】22【解析】k AP ·k BP =-12,e 2-1=-12,∴e 2=12,e =22.8.在椭圆x 225+y 29=1上,△PF 1F 2为焦点三角形,如图所示.(1)若θ=60°,则△PF 1F 2的面积是________;(2)若α=45°,β=75°,则椭圆离心率e =________.【答案】(1)33 (2)6-22【解析】(1)由结论得S △PF 1F 2=b 2tan θ2,即S △PF 1F 2=33.(2)由公式e =sin (α+β)sin α+sin β=sin 60°sin 45°+sin 75°=6-22.9.(2022·荆州模拟)已知P是椭圆x24+y2=1上的一点,F1,F2是椭圆的两个焦点,当∠F1PF2=π3时,则△PF1F2的面积为________.【答案】3 3【解析】由结论可得:S=b2tan θ2,可得S=1·tanπ6=33.标原点,则|AB |为【答案】12【解析】易知2p =3,由结论可得知|AB |=2psin 2α,所以|AB |=3sin 230°=12.15.设F 为抛物线C :y 2=16x 的焦点,过F 且倾斜角为6π的直线交C 于A 、B 两点,O 为坐标原点,则△AOB 的面积为。
2022年秋高中数学第三章圆锥曲线的方程3.2双曲线3.2.3双曲线的方程与性质的应用课件新人教A版

则以定点B(1,1)为中点的弦所在的直线方程为y-1=3(x-1), 即为y=3x-2. 代入双曲线的方程可得6x2-12x+7=0, 由Δ=122-4×6×7=-24<0,得所求直线不存在, 以定点B(1,1)为中点的弦不存在.
1.求弦长的两种方法
(1)距离公式法:当弦的两端点坐标易求时,可直接求出交点坐标, 再利用两点间距离公式求弦长.
2),分别与两条渐近线
y=
3 3x
和
y=-
3 3x
联立,求得
M(3,
3),
N32,- 23,所以|MN|= 3-322+ 3+ 232=3.
角度 2 求双曲线的离心率 已知椭圆 C:x92+y32=1,双曲线 E:x92-by22=1(b>0)的左、
右顶点分别为 A,B,M 为椭圆 C 的上顶点,直线 AM 与双曲线 E 的右支 交于点 P,且|PB|=2 21,则双曲线的离心率为________.
【答案】
15 3
【解析】椭圆 C:x92+y32=1 的上顶点 M(0, 3),双曲线 E 的左、右
顶点分别为 A(-3,0),B(3,0),
则直线 AM:y= 33x+ 3,过点 P 作 PC 垂直于 x 轴于点 C,如图,
点 P 在直线 AM 上,
故设
Px0 PC= 33x0+ 3,BC=x0-3,
此时,直线 l 方程为 y=± 3x+1; 当 3-k2≠0,即 k≠± 3,要使直线 l 与双曲线 E 有且仅有一个公共 点, 则 Δ=(-2k)2-4(3-k2)(-4)=0,解得 k=±2, 此时,直线 l 的方程为 y=±2x+1. 综上所述,直线 l 的方程为 y=± 3x+1 或 y=±2x+1.
直线与双曲线位置关系的判断 一般地,设直线 l:y=kx+m(m≠0),① 双曲线 C:ax22-by22=1(a>0,b>0).② 把①代入②得(b2-a2k2)x2-2a2mkx-a2m2-a2b2=0. (1)当 b2-a2k2=0,即 k=±ab时,直线 l 与双曲线的渐近线平行,直 线与双曲线 C 相交于一点.
圆锥曲线的切线方程总结(附证明)上课讲义

运用联想探究圆锥曲线的切线方程2芯 1 ( a b o )上的位置(在椭圆上或椭圆b外)的不同,同一方程 辱 与 1表示直线的几何意义亦不同。
a 2b 2X x oy y oM ( X o , y o )的切线方程为 Ax o x Cy o y D o E o2 2联想二:X (1)过双曲线令 J 1(a o,bo )上一点 M ( x o, y o )切线方程为a b22oo2 - 21 ; ( 2)当 M ( x o ,y o )在双曲线 X 2笃 1的外部时,过M 引切线有两aba b 2条,过两切点的弦所在直线方程为:X o X y o y 1。
(证明同上)2 a b 22 2o ( A ,C 不全为零)上的点现行人教版统编教材高中数学第二册上、 一点M ( X o , y o )的切线方程为X o X y o y 线有且只有两条,过两切点的弦所在直线方程为 将如何?我们不妨进行几个联想。
2X~2a ooo第75页例题2,给出了经过圆X y r 上 ;当M( X 。
,y o )在圆外时,过M 点引切 2y y rX o X 联想一:(1)过椭圆2* 1(0 )上一点M ( X o , y ° )切线方程为X o X aXo ,y o )在椭圆 2X-2 a1的外部时, 过M 引切线有两条,过两切点的弦所在直线方程为:X o X ~2" ay o y 2证明:(1)笃a1的两边对 X 求导,2X ~~2a2yy V 0,得X X o学,由a y o点斜式得切线方程为y o李(Xa y oX o ),即X oX ay o y b 22 Xo -2a 2 y ob 2(2)设过椭圆 2X~2a2y b 21 (a b o )外一点M ( X o , y o )引两条切线,切点分别为 A(X 1 , yj 、B(X 2 ,X 2X Y 2Y 2 a b 2 X 2X o Y 2Y o2 ab 2X o X y o y 2 a b 2。
2.2《圆锥曲线的参数方程》 课件(人教A版选修4-4)

【解析】
6.下列参数方程的曲线的焦点在横轴上的是(
)
【解析】选C.将
2x=sin (θ为参数)化为普通方程,得 y=cos
4x2+y2=1,表示焦点在纵轴上的椭圆;将 x=2t (t为参数)
2 y=2t
化为普通方程,得 y= 1 x 2 ,
2
表示焦点在纵轴上的抛物线;由于sec2θ-tan2θ=1, 故将
x=sec y=tan
(θ为参数)化为普通方程,得 x2-y2=1,
表示焦点在横轴上的双曲线;
将
x=t
(t为参数)化为普通方程,得 y=-3x2,表示焦点在
2
y=-3t
纵轴上的抛物线.
二、填空题(每小题8分,共24分)
x 2 2 上,则x+y的最大值为______. 7.点P(x,y)在椭圆 +y =1 4
y=2sect 答案: x=3tant (t为参数) y=2sect
三、解答题(共40分)
x 2 y2 10.(12分) 若F1,F2是椭圆 + =1的焦点,P为椭圆上不 25 16
在x轴上的点,求△PF1F2的重心G的轨迹方程. 【解析】
11.(14分)设椭圆的中心是坐标原点,长轴在x轴上,离心
点F(1,0),准线方程为x=-1,又点M(3,m)在抛物线上,故
|MF|=3-(-1)=4.
x=-4t 2 +1 4.抛物线方程为 (t为参数),则它在y轴正半轴上的截 y=4t
距是( (A)1
) (B)2 (C)4 (D)不存在
2
【解析】选B.当x=-4t2+1=0时,t=〒 1 ,
一、选择题(每小题6分,共36分)
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圆锥曲线的方程
一、单选题
1.(2020·全国课时练习)一动圆P 过定点(4,0)M -,且与已知圆22:(4)16N x y -+=相切,则动圆圆心
P 的轨迹方程是( )
A .22
1(2)412x y x -= B .221(2)412
x y x -=- C .22
1412
x y -= D .221412
y x -= 【答案】C
【解析】
【分析】 分两圆内切和外切两种情况进行讨论可得4PN PM -=,结合双曲线的定义可求出其圆心的轨迹方程.
【详解】
由已知得(4,0)N ,当两圆内切时,定圆N 在动圆P 的内部,有||||4PN PM =-;
当两圆外切时有||||4PN PM =+,故4PN PM -=,由双曲线的定义知,
点P 的轨迹是以M ,N 为焦点的双曲线,且24,4a c ==,所以224,12a b ==,
故圆心P 的轨迹方程为22
1412
x y -=. 故选:C
【点睛】
本题考查了双曲线的定义,考查了双曲线轨迹方程的求解,考查了两圆相切问题,属于基础题.
2.(2020·全国课时练习)已知点(,)P x y =P 的轨迹是( )
A .椭圆
B .双曲线
C .两条射线
D .双曲线的一支
【答案】B
【解析】
【分析】
根据两点间距离公式化简条件,再根据双曲线定义判断,即可选择.
【详解】
设(1,0),(1,0)A B -,则由已知得||PA PB -=‖∣P 到两个定点A 、B 的距离之差的绝对值等于常
,又||2AB =2<,所以根据双曲线的定义知,动点P 的轨迹是双曲线.
故选:B
【点睛】
本题考查双曲线的定义,考查基本分析判断能力,属基础题.
3.(2020·全国课时练习)已知平面上的定点12,F F 及动点M ,甲:12MF MF m -=(m 为常数),乙:点M 的轨迹是以12,F F 为焦点的双曲线,则甲是乙的( )
A .充分不必要条件
B .必要不充分条件
C .充要条件
D .既不充分也不必要条件
【答案】B
【解析】
【分析】
根据双曲线的定义以及必要不充分条件的定义可得答案.
【详解】
根据双曲线的定义,乙⇒甲,但甲乙,只有当120m F F <<时,点M 的轨迹才是双曲线. 故选:B.
【点睛】
本题考查了双曲线的定义,考查了必要不充分条件,属于基础题. 4.(2020·全国课时练习)若方程22
141
y x m -=+表示双曲线,则实数m 的取值范围是( ) A .13m -<<
B .1m >-
C .3m >
D .1m <-
【答案】B
【解析】
【分析】
根据双曲线的标准方程列式可得结果.
【详解】
依题意有10m +>,所以1m >-.
故选:B.
【点睛】
本题考查了双曲线的标准方程,属于基础题.
5.(2020·全国课时练习)已知双曲线22
22:1(0,0)x y E a b a b
-=>>.若矩形ABCD 的四个顶点在E 上,,AB CD 的中点为E 的两个焦点,且||3,||2AB BC ==,则双曲线E 的标准方程是( )
A .22143x y -=
B .22131
44x y -= C .2213y x -= D .22113
44
x y -= 【答案】D
【解析】
【分析】
由题意可求出1c =,结合双曲线的定义可求出214
a =,进而可求出234
b =,即可得到双曲线的标准方程. 【详解】
如图,由题意知||||2MN BC ==.设,AB CD 的中点分别为M ,N ,在Rt BMN 中, ||22MN c ==,所以1c =
,5||2BN ===, 由双曲线的定义可得532||||122a BN BM =-=-=,即214
a =,所以234
b =, 故双曲线E 的标准方程为22
113
44
x y -=.。