圆锥曲线的性质

圆锥曲线的性质一、基础知识 （一）椭圆： 1、定义和标准方程：（1）平面上到两个定点12,F F 的距离和为定值（定值大于12F F ）的点的轨迹称为椭圆，其中12,F F 称为椭圆的焦点，12F F 称为椭圆的焦距 （2）标准方程：①焦点在x 轴上的椭圆：设椭圆上一点(),P x y ，()()12,0,,0F c F c -，设距离和122PF PF a +=，则椭圆的标准方程为：22221x y a b+=，其中()2220,a b b a c >>=-②焦点在y 轴上的椭圆：设椭圆上一点(),P x y ，()()120,,0,F c F c -，设距离和122PF PF a +=，则椭圆的标准方程为：22221y x a b+=，其中()2220,a b b a c >>=-焦点在哪个轴上，则标准方程中哪个字母的分母更大2、椭圆的性质：以焦点在x 轴的椭圆为例：()222210x y a b a b+=>>（1）a ：与长轴的顶点有关：()()12,0,,0A a A a -，122A A a =称为长轴长 b ：与短轴的顶点有关：()()120,,0,B b B b -，122B B b =称为短轴长 c ：与焦点有关：()()12,0,,0F c F c -，122F F c =称为焦距 （2）对称性：椭圆关于x 轴，y 轴对称，且关于原点中心对称 （3）椭圆上点的坐标范围：设()00,P x y ，则00,a x a b y b -≤≤-≤≤ （4）通径：焦点弦长的最小值 ① 焦点弦：椭圆中过焦点的弦② 过焦点且与长轴垂直的弦22b PQ a=说明：假设PQ 过()1,0F c -，且与长轴垂直，则()()00,,,P c y Q c y ---，所以2242002221c y b y a b a +=⇒=，可得20b y a =。

则22b PQ a= （5）离心率：ce a=，因为c a <，所以()0,1e ∈ （6）焦半径公式：称P 到焦点的距离为椭圆的焦半径① 设椭圆上一点()00,P x y ，则1020,PF a ex PF a ex =+=-（可记为“左加右减”） ② 焦半径的最值：由焦半径公式可得：焦半径的最大值为a c +，最小值为a c - （7）焦点三角形面积：122tan2PF F S b θ=（其中12PF F θ=∠）证明：1212121sin 2PF F S PF PF F PF =⋅ 且222121212122cos F F PF PF PF PF F PF =+-()()212121221cos PF PF PF PF F PF =+-+()2212124421cos c a PF PF F PF ∴=-+ 2221212122221cos 1cos a c b PF PF F PF F PF -∴==++ 12212121212112sin sin 221cos PF F b SPF PF F PF F PF PF F =⋅=⋅+ 22121212sin tan 1cos 2F PF F PFb b F PF =⋅=+因为1200122PF F Sc y c y =⋅⋅=⋅，所以2120tan 2F PFb c y =⋅，由此得到的推论： ① 12F PF ∠的大小与0y 之间可相互求出 ② 12F PF ∠的最大值：12F PF 最大⇔12PF F S 最大⇔0y 最大⇔P 为短轴顶点（二）双曲线：1、定义：平面上到两个定点12,F F 距离差的绝对值为一个常数（小于12F F ）的点的轨迹称为双曲线，其中12,F F 称为椭圆的焦点，12F F 称为椭圆的焦距；如果只是到两个定点12,F F 距离差为一个常数，则轨迹为双曲线的一支2、标准方程：① 焦点在x 轴：设双曲线上一点(),P x y ，()()12,0,,0F c F c -，设距离差的绝对值122PF PF a -=，则双曲线标准方程为：22221x y a b-=，其中()2220,0,a b b c a >>=-② 焦点在y 轴：设双曲线上一点(),P x y ，()()120,,0,F c F c -，设距离差的绝对值122PF PF a -=，则双曲线标准方程为：22221y x a b-=，其中()2220,0,a b b c a >>=-焦点在哪个轴上，则对应字母作为被减数2、双曲线的性质：以焦点在x 轴的双曲线为例：()222210,0x y a b a b-=>>（1）a ：与实轴的顶点有关：()()12,0,,0A a A a -，122A A a =称为实轴长 b ：与虚轴的顶点有关：()()120,,0,B b B b -，122B B b =称为虚轴长 c ：与焦点有关：()()12,0,,0F c F c -，122F F c =称为焦距 （2）对称性：双曲线关于x 轴，y 轴对称，且关于原点中心对称（3）双曲线上点坐标的范围：设()00,P x y ，则有0x a ≤-或0x a ≥，0y R ∈ （4）离心率：ce a=，因为c a > ，所以()1,e ∈+∞ （5）渐近线：当x →+∞或x →-∞时，双曲线在向两方无限延伸时，会向某条直线无限靠近，但不相交，则称这条直线为曲线的渐近线。

① 双曲线渐近线的求法：无论双曲线的焦点位于哪条轴上，只需让右侧的1变为0，再解出y 关于x 的直线即可。

例如在()222210,0x y a b a b -=>>中，求渐近线即解：22220x y a b-=，变形为b y x a =±，所以by x a=±即为双曲线的渐近线 ② 渐近线的几何特点：直线,,,x a x a y b y b ==-==-所围成的矩形，其对角线即为双曲线的渐近线③ 渐近线的作用：一是可以辅助作出双曲线的图像；二是渐近线的斜率也能体现,,a b c 的关系。

（6）通径：① 内弦：双曲线同一支上的两点连成的线段 外弦：双曲线两支上各取一点连成的线段②通径：过双曲线焦点的内弦中长度的最小值，此时弦PQ x ⊥轴，22b PQ a=（7）焦半径公式：设双曲线上一点()00,P x y ，左右焦点分别为12,F F ，则 ① 1020,PF a ex PF a ex =+=-（可记为“左加右减”）② 由焦半径公式可得：双曲线上距离焦点最近的点为双曲线的顶点，距离为c a - （8）焦点三角形面积：设双曲线上一点()00,P x y ，则122cot 2PF F S b θ=（其中12PF F θ=∠）（三）抛物线：1、定义：平面内到一定点的距离等于到一条定直线（定点不在定直线上）的距离的点的轨迹为抛物线2、抛物线的标准方程及焦点位置：（1）焦点在x 轴正半轴：()220y px p =>，焦点坐标,02p ⎛⎫⎪⎝⎭ （2）焦点在x 轴负半轴：()220y px p =->，焦点坐标,02p ⎛⎫-⎪⎝⎭ （3）焦点在y 轴正半轴：()220x py p =>，焦点坐标0,2p ⎛⎫ ⎪⎝⎭ （4）焦点在y 轴负半轴：()220x py p =->，焦点坐标0,2p ⎛⎫-⎪⎝⎭小结：通过方程即可判断出焦点的位置与坐标：那个字母是一次项，则焦点在哪条轴上；其坐标为一次项系数除以4，例如：24x y =，则焦点在y 轴上，且坐标为()0,13、焦半径公式：设抛物线()220y px p =>的焦点为F ，(),A x y ，则2p AF x =+4、焦点弦长：设过抛物线()220y px p =>焦点的直线与抛物线交于()()1122,,,A x y B x y ，则12AB x x p =++（AB AF BF =+，再由焦半径公式即可得到） 二、典型例题：例1：已知双曲线22214x y b-=的右焦点与抛物线212y x =的焦点重合，则该双曲线的焦点到其渐近线的距离等于（ ）A.B.C. 3D. 5思路：先从常系数方程入手，抛物线212y x =的焦点为()3,0，即双曲线中的3c =，所以2225b c a =-=，从而双曲线方程为：22145x y -=，其渐近线方程：2y x =±，由对称性可得焦点到两渐近线的距离相等，不妨选择:20l y -=，右焦点()23,0F ，所以2F l d -==答案：A小炼有话说：（1）一道题含多个圆锥曲线方程，往往以某些特殊点（焦点，顶点）为桥梁联接这些方程，在处理时通常以其中一个曲线方程（不含参）为入手点，确定特殊点的坐标，进而解出其他圆锥曲线的要素 答案：A例2： 已知双曲线()222210,0x y a b ab-=>>的实轴长为，虚轴的一个端点与抛物线()220x py p =>的焦点重合，直线1y kx =-与抛物线相切且与双曲线的一条渐近线平行，则p =（ ）A. 4B. 3C. 2D. 1思路：本题涉及圆锥曲线和字母较多，所以首先要确定核心变量，从所求出发可尝试以p 作为核心变量，抛物线22x py =的焦点为0,2p ⎛⎫ ⎪⎝⎭，所以可得2pb =，因为22a a =⇒=，所以双曲线方程为222418x y p-=，可求得渐近线方程为y x =，不妨设1ykx =-与y=平行，则有k =从相切可想到与抛物线联立消元后的方程0∆=：2221202y x x p x py⎧=-⎪⇒--=⎨⎪=⎩，所以280p⎛∆=-=⎝解得4p=答案：A例3：如图，12,F F是椭圆()22122:10x yC m nm n+=>>与双曲线()22222:10,0x yC a ba b-=>>的公共焦点，将12,C C的离心率分别记为12,e e，点A是12,C C在第一象限的公共点，若2C的一条渐近线是线段1AF的中垂线，则221211e e+=（）A. 2B.52C.72D. 4思路：椭圆与双曲线共焦点，所以有22222c m n a b=-=+，所求表达式2222222221211m a m ae e c c c++=+=，本题与焦半径相关，所以考虑12122,2AF AF m AF AF a+=-=。

结合1AF的中点与12F F的中点可得双曲线的渐近线与2AF平行，从而12AF AF⊥，所以有222212124AF AF F F c+==，联系上面条件可得：()()222222212121214222c AF AF AF AF AF AF m a⎡⎤=+=++-=+⎣⎦，所以2222212112m ae e c++==答案：A例4：已知椭圆()22122:10x yC a ba b+=>>与双曲线222:14yC x-=有公共的焦点，2C的一条渐近线与以1C的长轴为直径的圆相交于,A B两点，若1C恰好将线段AB三等分，则（）A. 2132a= B. 213a= C. 212b= D. 22b=思路：因为12,C C有公共焦点，所以通过2C可得())12,F F，从而c=的直径为2a ，所以AB 截椭圆的弦长为23a。