高考解析几何万能解题套路模版
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圆锥曲线解题套路综述
高考解析几何解题套路及各步骤操作规则:
步骤一:(一表)把题目中的点、直线、曲线这三大类基础几何元素用代数形式表示出来;
口诀:见点化点、见直线化直线、见曲线化曲线。
1、见点化点:“点”用平面坐标系上的坐标表示,只要是题目中提到的点都要加以坐标化;
2、见直线化直线:“直线”用二元一次方程表示,只要是题目中提到的直线都要加以方程化;
3、见曲线化曲线:“曲线(圆、椭圆、抛物线、双曲线)”用二元二次方程表示,只要是题目中提到的曲线都要加以方程化。
步骤二:(二代)把题目中的点与直线、曲线从属关系用代数形式表示出来;如果某个点在某条直线或曲线上,那么这个点的坐标就可代入这条直线或曲线的方程。
口诀:点代入直线、点代入曲线。
1、点代入直线:如果某个点在某条直线上,将点的坐标代入这条直线的方程;
2、点代入曲线:如果某个点在某条曲线上,将点的坐标代入这条曲线的方程;
这样,每代入一次就会得到一个新的方程,方程逐一列出后,这些方程都是获得最后答案的基础,最后就是解方程组的问题了。
在方程组的求解中,我们发现一个特殊情况,即如果题目中有两个点在同一条曲线上,将它们的坐标代入曲线方程后能够直接求解的可以直接求解,如果不能直接求解的,则采用下面这套等效规则来处理可以达到同样的处理效果,并让方程组的求解更简单,具体过程:
1、点代入这两个点共同所在的直线:把这两个点共同所在直线用点斜式方程(如)表示出来,将这两个点的坐标分别代入这条直线的方程;
2、将这条直线的方程代入这条曲线的方程,获得一个一元二次方程;
3、把这个一元二次方程的二次项系数不等于零的条件列出来;
4、把这个一元二次方程的判别式列出来;
5、把这个一元二次方程的根用韦达定理来表示(这里表示出来的实际上就是这两个点的坐标之间的相互关系式)。
步骤三:(三译)图形构成特点的代数化,或者说其它附加条件的代数化。
前面两个步骤都是高度模式化的,他们构成了解决所有问题的基础。在解析几何题目里,事实上就是附加了一些特殊条件的问题,如我们可以附加两条直线垂直的条件,也可以附加一条直线与一条曲线相切的条件,等等,当然,我们不用太担心,这些条件都是与我们教材上的基本数学概念相对应的,它们分别与一个或一组固定模式的方程相对应,而且,通过少数几条通用规则就可以把所有这些方程罗列出来。而我们要做的,就是针对这些特定条件选择合适的通用规则来列方程。这个步骤涉及的主要通用规则:
1、两点的距离
2、两个点的对称点
3、条直线垂直
4、两条直线平行
5、两条直线的夹角
6、点到直线的距离
7、正余弦定理及面积公式
8、向量规则
9、直线与曲线的位置关系
把直线方程代入曲线方程,得形如的一元二次方程:
①当时,直线与曲线有一个交点;
②当时,直线与曲线相切;
③当时,直线与曲线有两个交点;
④当时,或当时,直线与曲线无交点;
这个步骤的处理关键是根据条件的特点选择适当的通用规则组合。
步骤四:(四处理)按答案的要求解方程组,把结果转化成答案要求的形式。
一般情况步骤1、2、3 完成后,会得到一组方程,而答案就是这组方程组的解。这个步骤就是方程组的求解了,解方程组实际上就是用加减乘除四则混合运算以及乘方、开方等来消除方程的参数。不过,这里我们也给出三条消参的原则:
1、把方程中的所有未知量都视为参数。比如,如果某个点的坐标为,而都是未知的,我们把它们都视为方程组的参数。
2、消参的原则是,把与答案无关的参数消去,留下与答案有关的参数。或者说在解方程组的时候,用与答案有关的参数来表示与答案无关的参数。
3、消参完成后,把结果表示成答案要求的形式。
例题1:全国卷Ⅱ理(21)年高文科(22)(本小题满分12分)
已知为坐标原点,为椭圆在轴正半轴上的焦点,过且斜率为的直线与交
与
两点,点
满足
. (I)证明:点
在
上;
(II)设点关于点的对称点为,证明:
四点在同一圆上.
例题2:(理数卷)已知椭圆C :1422
=+y x ,过点()0,m 作圆
12
2=+y x 的切线l 交椭圆C 于A 、B 两点 ⑴ 求椭圆C 的焦点坐标和离心率; ⑵ 将||AB 表示为m 的函数,并求||AB 的最大值。
例题3.(新课标卷第20题)在平面直角坐标系xOy 中,已知点()1,0-A ,B 点在直线3-=y 上,M 点满足OA MB //,BA MB AB MA ?=?,M 点的轨迹为曲线C 。 ⑴ 求C 的方程。
⑵ P 为C 上的动点,l 为C 在P 点处的切线,求点O 到l 距离的最小值
例题4、(理数卷)椭圆有两顶点()0,1-A 、()0,1B ,过其焦点()1,0F 的直线l 与椭圆交于C 、D 两点,并与
x 轴交于点P 。直线AC 与直线BD 交于点Q 。⑴ 当
223||=
CD 时,求直线l 的方程;
⑵ 当点P 异于A 、B 两点时,求证:OQ OP ?为定值。
例题5.(理数全国卷第21题)已知O 为坐标原点,F 为椭圆C :1
22
2
=+y x 在y 轴正半轴上的焦点,过F
且斜率为2-的直线l 与C 交与A 、B 两点,点P 满足0=++OP OB OA
⑴ 证明:点P 在C 上;
⑵ 设点P 关于点O 的对称点为Q ,证明:A 、P 、B 、Q 四点在同一圆上。
答案例题5.理数全国卷第21题 解:由已知有()1,0F
由已知有直线l 的方程为:12+-=x y 设()11,y x A 、()22,y x B ∴1211+-=x y ……①
1222+-=x y ……②
将直线l 的方程代入椭圆方程,整理得
012242=--x x
∴2
2
21=
+x x ……③ 4
1
21-=x x ……④
其中,024168>=+=?恒成立 设()33,x x P
由已知()()()0,,,0332211=++?=++y x y x y x OP OB OA
()()()()[]
?????-=+-++--=+-=-
=+-=?1
12122
211213
213x x y y y x x x ⑴ ∴???
? ??--1,22P 在C 上 ⑵ 由已知有???
?
??1,22Q 则PQ 的中垂线为:x y 2
2
-
= 设A 、B 的中点为()33,y x D
∴()()
???
???
?=+-++-=+==+=2121212242211213213x x y y y x x x
∴???
?
??21,42D
则AB 的中垂线为:4
1
22+=
x y 则PQ 的中垂线与AB 的中垂线的交点为???
?
??-
81,82'
O ∴8
11
3||||''=
=QO PO ???
? ??-81,82'O 到直线AB 的距离为8333|181822|=-+???? ??-?=d ()()
()
[
]
2
2343||212
212
212
21=
-+=-+-=
x x x x y y x x AB
∴81132||||||2
2
''=
+??
? ??==d AB BO AO 即||||||||'
'
'
'
QO PO BO AO === ∴A 、P 、B 、Q 四点在同一圆上。
例6、理数卷第22题
已知动直线l 与椭圆C :12322=+y x 交于()11,y x P 、()22,y x Q 两不同点,且OPQ ?的面积2
6
=S ,其中O 为坐标原点。
⑴ 证明:2221x x +和2
221y y +均为定值。
⑵ 设线段PQ 的中点为M ,求||||PQ OM ?的最大值;
⑶ 椭圆C 上是否存在三点D 、E 、G ,使得2
6
===???OEG ODG ODE S S S ?若存在,判断DEG ?的形状;若不存在,请说明理由。
解:设直线l 的方程为:b kx y +=
∴b kx y +=11 ……①
b kx y +=22 ……②
将直线l 的方程代入椭圆方程,整理得
()()
02363222
2
=-+++b kbx x
k
∴2
21326k
kb
x x +-
=+ ……③ ()
2
2213223k
b x x +-= ……④ 其中,(
)()
2302321236222
2
2
2+>-+-=?k b b
k
b k
()()
()()
[]
()()
2
2
22212
2
1
2
2
212
21322316241||k
b k k x x x x k y y x x PQ +-++=-++=
-+-=
O 到直线l 的距离2
1||k
b d +=
由已知有OPQ ?的面积2
321||3223226||2122
222k b b k b k d PQ S +=?=?+-+?=?=
∴()
2
3132||2
2
++=k k PQ ⑴ ∴()
()
3322632622
22
2212
212
221=+--??
? ??
+-=-+=+k b k kb x x x x x x ,恒为定值 ()()()
()2212
22122
22
1222122b x x kb x x k b kx b kx y y ++++=+++=+
223212322
222
=++-=b k
b k k ,恒为定值 ⑵ 由已知有线段PQ 的中点??
?
??++2,22121y y x x M , ∴2
212
2122||??
?
??++??? ??+=y y x x OM ()()[]2
22
21221b x x k x x ++++=
2
23263262
22
2?
?????+??? ??+-+??? ??
+-=b k kb k k kb
()()
2
2
32249k k ++=
∴
()()
2
3163249||||22
22
++?
++=
?k k k k
PQ OM ()
4
1294
13962424++++=
k k k k ?
??
? ??+++=412916242
k k k 251249211612491622
222=?????
? ??+?+≤?????? ??+++
=k k k k k ∴||||PQ OM ?的最大值为
2
5
⑶ 设存在满足题意的三点()33,y x D 、()44,y x E 、()55,y x G 则由“⑴”有
32423=+x x ……⑤ 32523=+x x ……⑥ 32524=+x x ……⑦
⑤-⑥,得25
24x x = 同理有2423x x =,25
23x x = 不妨令53x x =,则54x x -=
即直线DG 垂直于x 轴,直线EG 或直线ED 平行于x 轴 ∴DEG ?为直角三角形。