曲线与讲义方程1
双曲线讲义(学生版)

双曲线专题讲义1.2.等轴双曲线及性质(1)等轴双曲线:实轴长和虚轴长相等的双曲线叫作等轴双曲线,标准方程可写作:x 2-y 2=λ(λ≠0). (2)等轴双曲线⇔离心率e =2⇔两条渐近线y =±x 相互垂直. 3.点P (x 0,y 0)和双曲线x 2a 2-y 2b2=1(a >0,b >0)的关系(1)双曲线内(含焦点部分)⇔x 20a 2-y 20b 2>1;(2)双曲线上⇔x 20a 2-y 20b 2=1;(3)双曲线外(不含焦点部分)⇔x 20a 2-y 20b 2<1.求双曲线离心率、渐近线问题的一般方法(1)求双曲线的离心率时,将提供的双曲线的几何关系转化为关于双曲线基本量a ,b ,c 的方程或不等式,利用b 2=c 2-a 2和e =ca 转化为关于e 的方程或不等式,通过解方程或不等式求得离心率的值或取值范围.(2)求渐近线时,利用c 2=a 2+b 2转化为关于a ,b 的方程或不等式.双曲线渐近线的斜率与离心率的关系k =±ba =±c 2-a 2a =±c 2a2-1=±e 2-1. 双曲线定义1. 已知P 是双曲线1366422=-y x 上一点,F 1,F 2是双曲线的两个焦点,若|PF 1|=17,则|PF 2|的值为________.2. 已知点F 1(0,-13)、F 2(0,13),动点P 到F 1与F 2的距离之差的绝对值为26,则动点P 的轨迹方程为( ) A .y =0 B .y =0(x ≤-13或x ≥13) C .x =0(|y |≥13) D .以上都不对3. 若双曲线x 2-4y 2=4的左、右焦点分别是F 1、F 2,过F 2的直线交右支于A 、B 两点,若|AB |=5,则△AF 1B 的周长为________. 参考答案:1. 33 2. C 3. 18 双曲线方程的认识1. (2013·福建)双曲线8kx 2-ky 2=8的一个焦点坐标为(0,3),则k 的值是 ( )A .1B .-1C .653D .-653 2. 若方程15222=---ky k x 表示双曲线,则实数k 的取值范围是( )A .52<<kB .5>kC .2<k 或5>kD .以上答案均不对3. 方程x 2k -1+y 2k -3=1表示焦点在x 轴上的双曲线,则k 的取值范围为________.4. 已知方程:22(1)(3)(1)(3)m x m y m m -+-=--表示焦距为8的双曲线,则m 的值等于( ) A .-30 B .10 C .-6或10 D .-30或3A .2322-=-y xB .()12322±¹-=-x y xC . 2322=-y x面积是9,则a +b 的值等于( )A .4B .5C .6D .73. 已知双曲线x 2-y 2=1,点F 1,F 2为其两个焦点,点P 为双曲线上一点.若PF 1⊥PF 2,则|PF 1|+|PF 2|的值为__________.参考答案:1.A 2.B 3. 2 3 双曲线性质离心率1. 设21,F F 分别为双曲线)0,0(12222>>=-b a by a x 的左、右焦点.若在双曲线上存在点P .使21PF PF ^,且°=Ð3021F PF ,则双曲线的离心率为___________.2. 双曲线x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)的左、右焦点分别是F 1、F 2,过F 1作倾斜角为30°的直线,交双曲线右支于M 点,若MF 2垂直于x 轴,则双曲线的离心率为 ( )A . 6B . 3C .2D .333. 设12,F F 是双曲线2222:1(0,0)x y C a b a b -=>>的两个焦点,P 是C 上一点,若a PF PF 6||||21=+,且12PF F D 的最小内角为30°,则C 的离心率为( )A .2B .26C .23D .34. 如图,1F 、2F 是双曲线)0,0(12222>>=-b a by a x 的左、右焦点,过1F 的直线l 与双曲线的左右两支分别交于点A 、B .若2ABF D 为等边三角形,则双曲线的离心率为( )A .4B .7C .332 D .3 5. 过双曲线22221(0,0)x y a b a b-=>>的右顶点A 作斜率为1-的直线,该直线与双曲线的两条渐近线的交点分别为,B C .若12AB BC =uuu r uuu r,则双曲线的离心率是 ( )A B C D 6. 双曲线2214x y k+=的离心率(1,2)e Î,则k 的取值范围是( )A . (10,0)-B . (12,0)-C . (3,0)-.D . (60,12)-- 参考答案:1. 13+ 2-6 BDBCB渐近线1. 双曲线22149x y -=的渐近线方程是A .32y x =±B .23y x =±C .94y x =±D .49y x =±2. 已知双曲线C :x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)的离心率为52,则C 的渐近线方程为( )A .y =±14xB .y =±13xC .y =±12xD .y =±x3. 已知0a b >>,椭圆1C 的方程为2222=1x y a b +,双曲线2C 的方程为22221y x a b -=,1C 与2C 的离心率之积为2,则2C 的渐近线方程为( ). 0A x ±= .0B y ±= .20C x y ±= .20D x y ±=4. 设21,F F 分别为双曲线)0,0(12222>>=-b a b y a x 的左、右焦点.若在双曲线右支上存在点P ,满足||||212F F PF =,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 .043=±y xB .034=±y xC .053=±y xD .045=±y x5. 1F 、2F 是双曲线12222=-by a x 0(>a ,)0>b 的左、右焦点,过1F 的直线l 与双曲线的左、右两个分支分别交于点A 、B ,若2ABF D 为等边三角形,则该双曲线的渐近线的斜率为( )(A )33±(B )2± (C )15± (D )6± 参考答案: ACBBD直线与双曲线位置关系 1. 若直线2y kx =+与双曲线的一个顶点.(1)求双曲线的方程;(2)经过的双曲线右焦点2F 作倾斜角为30°直线l ,直线l 与双曲线交于不同的B A ,两点,求AB 的长.【答案】(1)16322=-y x ;(2)5316.2. 已知双曲线)0,0(12222>>=-b a by a x 的离心率为2,焦点到渐近线的距离等于3,过右焦点2F 的直线l交双曲线于A 、B 两点,1F 为左焦点.(1) 求双曲线的方程;(2) 若AB F 1D 的面积等于62,求直线l 的方程.【答案】(1) 1322=-y x ;(2) )2(-±=x y .3. 双曲线22221(0,0)x y a b a b-=>>的两个焦点分别为1(2,0)F -,2(2,0)F ,点P 在双曲线上.(1)求双曲线的方程;(2)过(0,2)Q 的直线l 与双曲线交于不同的两点E 、F ,若OEF D 的面积为,O 为坐标原点,求直线l 的方程.【答案】(1)222x y -=;(220y -+=20y +-=. 中点弦1. 直线l 经过11P (,)与双曲线1222=-y x 交于A B 、两点,且P 平分是线段AB ,那么直线l 的方程为( ) A 、210x y --= B 、230x y +-= C 、210x y -+= D 、不存在2. 若双曲线的中心为原点,F (3,0)是双曲线的焦点,过F 的直线l 与双曲线相交于P ,Q 两点,且PQ 的中点为M (-12,-15),则双曲线的方程为( )A .16322=-y xB . 14522=-y xC 13622=-y xD . 15422=-y x3. 已知双曲线191622=-y x 及点)1,2(P ,是否存在过点P 的直线l ,使直线l 被双曲线截得的弦恰好被P 点平分?若存在,求出直线l 的方程;若不存在,请说明理由. 【答案】不存在.4. 已知直线l 交双曲线2212y x -=于A B 、不同两点,若点(1,2)M 是线段AB 的中点,求直线l 的方程及线段AB 的长度【答案】。
人教版【高中数学】选修2-1第二章曲线与方程的概念讲义

案例(二)——精析精练课堂合作探究重点难点突破知识点一曲线方程概念的理解1.在建立了平面直角坐标系之后,平面内的点和有序实数对之间就建立了一一对应关系,现在要求我们进一步研究平面内的曲线与含有两个变量的方程之间的关系.平面内的曲线可以理解为平面内符合某种条件的点的集合(或轨迹)也就是说:(1)曲线上的每一个点都要符合某种条件;(2)每个符合条件的点都要在曲线上既然平面内的点与作为它的坐标的有序实数对之间建立了对应关系,那么对应于符合某种条件的一切点,它的坐标是应该有制约的,也就是说它的横坐标与纵坐标之间受到某种条件的约束,所以探求符合某种条件的点的轨迹问题,就变为探求这些点的横坐标与纵坐标应满足怎样的约束条件的问题,含两个变量x、y的方程F(x,y)=0就标志着横坐标x与纵坐标y之间所受的约束.2.在曲线的方程的定义中,曲线上的点与方程的解之间的关系(1)和(2)缺一不可,而且两者是对曲线上的任意一点以及方程的任意一个实数解而言的从集合的角度来看,设A是曲线C上的所有点组成的点集,B是所有以方程F(x,y)=0的实数解为坐标的点组成的点集,则由关系(1)可知A⊆B,由关系(2)可知BCA;同时具有这两个关系,就有A=B.3.从充要条件的角度理解,即“某点在曲线上”与“点的坐标满足曲线的方程”之间是互为充要条件的.知识点二圆系方程1.曲线系:同时具有某一特征的一组曲线叫做一个曲线系;它们的共同方程叫做这个曲线系的曲线系方程2.圆系方程:(1)过两已知圆交点的圆系方程:两相交圆C:x2+y2+D1x+E1y+F1=0,C2:x2+y2+D2x+E2y+F2=0.则过其交点的圆系方程为:x2+y2+D1x+E1y+F1+λ(x2+y2+D2x+E2y+F2)=0(λ≠-1).(2)过直线与圆交点的圆系方程:直线Ax+By+C=0与圆x 2+y 2+Dx+Ey+F=0相交,则过其交点的圆系方程为:x 2+y 2+Dx+Ey+F+λ(Ax+By+C)=0. 典型例题分析题型1曲线的方程与方程的曲线 【例1】判断下列命题是否正确:①设点A(2,0)、B(0,2),则线段AB 的方程是x+y-2=0; ②到原点的距离等于5的动点的轨迹是y=x -25; ③到两坐标轴距离相等的点的轨迹方程是x 2-y 2=0. 解析 根据曲线与方程的定义,逐条检验“两性”答案 命题①中方程x+y-2=0表示一条直线,坐标满足该方程的点如(-1,3)等不在线段AB 上,故命题①错误;命题②中到原点距离等于5的动点的轨迹方程为x 2+y 2=52,方程y=x -25表示的曲线是圆x 2+y 2=25除去x 轴下半部分的曲线,故命题②错误命题③中到两坐标轴距离相等的点的轨迹方程为y=±x,满足x 2-y 2=0,反过来坐标满足方程x 2-y=0的点到两坐标轴的距离相等,故命题③正确规律总结 判断方程是否是曲线的方程,要从两个方面着手,一是检验点的坐标是否适合方程,二是检验以方程的解为坐标的点是否在曲线上【变式训练1】下列命题是否正确?若不正确,说明原因 (1)过点A(2,0)平行于y 轴的直线l 的方程是|x|=2; (2)到两坐标轴距离相等的点的轨迹方程是y=x答案(1)错误,因为以方程|x|=2的解为坐标的点,不都在直线l 上,直线l 只是方程|x|=2所表示的图形的一部分(2) 错误,因为到两坐标轴距离相等的点的轨迹有两条直线y=x 和y=-x,故y=x 不是所求的轨迹方程题型2曲线的交点【例2】求通过直线2x+y+4=0及圆x 2+y 2+2x-4y+1=0的交点,并且面积最小的圆的方程 解析 利用圆系公式可求出变圆的半径,参变量取适当值时可使变圆半径最小答案 设圆的方程是(x 2+y 2+2x-4y+1)+λ(2x+y+4)=0,即[x+(1+λ)2+(y+24-λ)=4161652+-λλ.设该圆半径为R,由圆面积公式S=πR 2,得R 2=4161652+-λλ取最小值的面积为最小.而R 2=45(λ-58)2+54,所以当λ=58时,圆面积最小.此时圆的方程是5x 2+5y 2+26x-12y+37=0.规律总结 最值问题要先列出目标函数,再利用合适的方法求最值【变式训练2】已知直线x+y+b=0与曲线x 2-1+y=0有公共点,则b 的取值范围是 .答案 联立两曲线方程,消去y 得x 2-x-(1+b)=0.由题意得△≥0,即1+4(1+b)≥0,解得b ≥-45规律 方法 总结1.判断方程是否是曲线方程,要从两方面着手,一是检验点的坐标是否适合方程,二是检验以方程的解为坐标的点是否在曲线上2.判断方程表示什么曲线,要对方程适当变形,变形过程一定要注意与原方程的等价 性,否则变形的方程表示的曲线就不是原方程的曲线,另外,变形的方法还有配方法、因式分 解法等3.在求轨迹方程时经常遇到已知一动点的轨迹方程,求另一动点的轨迹方程的问题, 而解决这类问题的解法称为代入法(或相关点法),而此法的关键是如何来表示出相关的点定时 巩固 检测基础训练1.如果命题“坐标满足方程f(x,y)=0的点都在曲线C 上”是不正确的,那么下列命题中正确的是 ( ) A.坐标满足f(x,y)=0的点都不在曲线C 上 B.曲线C 上的点的坐标不都满足方程f(x,y)=0C.坐标满足方程f(x,y)=0的点有些在曲线C 上,有些不在曲线C 上D.至少有一个不在曲线C 上的点,其坐标满足f(x,y)=0 【答案】D(点拨:由简易逻辑推理可得)2.已知圆C 的方程f(x,y)=0,点A(x 0,y 0)在圆外,点B(x ´,y ´)在圆上,则f(x,y)-f(x 0,y 0)+f(x ´,y ´)=0表示的曲线是 ( ) A.就是圆C B.过A 点且与圆C 相交的圆 C.可能不是圆 D.过A 点与圆C 同心的圆 【答案】D(点拨:由点B(x ´,y ´)在圆上, ∴f(x ´,y ´)=0,即方程为f(x,y)-f(x 0,y 0)=0, ∴方程过点A(x 0,y 0) 又f(x 0,y 0)为常数,∴f(x,y)-f(x 0,y 0)=0仍为圆的方程.)3.已知A(1,0),B(-1,0),动点M 满足|MA|-|MB|=2,则点M 的轨迹方程是 ( ) A.y=0(-1≤y ≤1) B.y=0(x ≥1) C.y=0(x ≤-1) D.y=0(|x|≥1) 【答案】C(点拨:由|MA|-|MB|=2可设M(x,y),则()()222211y x y x ++-+-=2整理得:y=0,又|MA|-|MB|>0,∴x ≤-1.)4.点P(2,-3)在曲线x 2-ay 2=1上,则a= . 【答案】31(点拔:将点代入方程中即可.) 5.已知两定点A(-1,0),B(2,0),动点P 满足21=PB PA,则P 点的轨迹方程是 . 【答案】x 2+4x+y 2=0(点披:将|PA|与|PB|用距离公式表示出整理即可,)6.过点P(2,4)作两条互相垂直的直线1l 、2l ,1l ,交x 轴于A 点,2l 交y 轴于B 点,求线段AB 的中点M 的轨迹方程.【答案】如下图,设M 点的坐标为(x ,y),则A(2x,0),B(0,2y)∵1l ⊥2l ,2l P(2,4),∴PA ⊥PB,k PA ·k PB =-1,而k PA =x x -=-12224(x ≠1),k PB =2042--y =2-y, ∴x-12·(2-y)=-1,整理得x+2y-5=0(x ≠1). ∵当x=1时,A(2.0),B(0,4∴AB 的中点M(1,2)也满足方程x+2y-5=0,综上所述,点M 的轨迹方程为x+2y-5=07.线段AB 的长度为10.它的两个端点分别在x 轴,y 轴上滑动,则AB 的中点P 的轨迹是什么? 【答案】解法一:由题意可知AB 的中点P 恒满足到原点(0,0)的题离为5,所以点P 的轨迹为以原点为圆心,以5为半径的圆.解法二:设P 点的坐标为(x,y),由中点坐标公式知A(2x ,0),B(0,2y),因为|AB|=10,所以2244y x +=10,即x 2+y 2=25,所以点P 的轨为以原点为圆心,以5为半径的圆能力提升8.如图所示的曲线方程是 ( )A.|x|-y=0B.x-|y|=0C.y x =0D.yx -1=0【答案】B(点拔:A 中y ≥0与图形不符,C 、D 中都不满足y= 0,而图形过原点,所以排除C 、D,只有B 符合题意.) 9.(1)方程(x+y-1)1-x =0表示什么曲线?(2)方程2x 2+y 2-4x+2y+3=0表示什么曲线? 【答案】(1)由方程(x+y-1)1-x =0可得⎩⎨⎧=-+≥-010,1y x x 或⎩⎨⎧=-≥-.01,01x x 即x+y-1=0(x ≥1)或x=1,表示直线x=1和射线x+y-1=0(x ≥1).(2)方程左边配方得2(x-1)2+(y+1)2=0,∵2(x-1)2≥0,(y+1)2≥0,∴⎪⎩⎪⎨⎧=+=-,0)1(,0)1(222y x 得⎩⎨⎧-==,1,1y x∴方程表示的图形是点A(1,-1).10.求经过两圆C 1:x 2+y 2+6x-16=0,C 2:x 2+y 2-4x-5=0的交点,且过点(2,1)的圆的方程. 【答案】 设圆的方为x 2+y 2+6x-16+λ(x 2+y 2-4x-5)=0又因为圆过点(2,1),代入方程得λ=81,所以所求圆的方程为x 2+y 2+6x-16+81(x 2+y 2-4x-5)=0.即9x 2+9y 2+44x-133=0.(点拨:过相交的两个圆C 1:x 2+y 2+D 1x+E 1y+F 1=0,C 2:x 2+y 2+D 2x+E 2y+F 2=0的交点的圆系方程为x 2+y 2+D 1x+E 1y+F 1+λ(x 2+y 2+D 2x+E 2y+F 2)=0(λ≠-1).11.设A(-c,0),B(c,0)(c>0)为两定点,动点P 到点A 的距离与到点B 的距离的比为定值a(a>0),试求点P 的轨迹方程,并探求点P 的轨迹 【答案】设动点P 的坐标是(x ,y),由PBPA =a(a>0)得2222)()(yc x y c x +-++=a,简得(1-a 2)x 2+2c(1+a 2)x+c 2(1-a 2)+(1-a 2)y 2=0.当a ≠1时,得x 2+221)1(2aa c -+x+c 2+y 2=0,整理得22211⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-c a a x +y 2=2212⎪⎭⎫ ⎝⎛-a ac ;当a=1时,化简得x=0,所以当a ≠1时,P 点的轨迹是以⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+0,1122c a a 为圆心,122-a ac为半径的圆:当a=1时,P 点的轨迹是y 轴.。
2025数学大一轮复习讲义人教版 第八章 双曲线

e=ac∈_(_1_,__+__∞__)_ c2= a2+b2 (c>a>0,c>b>0)
常用结论
1.双曲线的焦点到其渐近线的距离为b. 2.若P是双曲线右支上一点,F1,F2分别为双曲线的左、右焦点,则 |PF1|min=a+c,|PF2|min=c-a. 3.同支的焦点弦中最短的为通径(过焦点且垂直于实轴的弦),其长为2ab2. 4.与双曲线ax22-by22=1(a>0,b>0)有共同渐近线的双曲线方程可表示为ax22 -by22=t(t≠0).
知识梳理
标准方程 范围
ax22-by22=1(a>0,b>0) x≤-a 或 x≥a ,y∈R
ay22-bx22=1(a>0,b>0) y≤-a或y≥a,x∈R
对称性 性质 顶点
对称轴: 坐标轴 ;对称中心:_原__点__
_A_1_(_-__a_,__0_),__A__2(_a_,__0_)_
_A_1_(_0_,__-__a_),__A__2(_0_,__a_)_
(2)已知F1,F2为双曲线C:x2-y2=2的左、右焦点,点P在C上,∠F1PF2 =60°,则△F1PF2的面积为____2__3_.
不妨设点P在双曲线的右支上, 则|PF1|-|PF2|=2a=2 2, 在△F1PF2 中,由余弦定理,得 cos∠F1PF2=|PF1|22+|P|PFF1|·2||P2-F2|F| 1F2|2=12, ∴|PF1|·|PF2|=8, ∴ S△F1PF2 =12|PF1|·|PF2|·sin 60°=2 3.
此时,点Q的轨迹是以点A,O为焦点,且长轴长为R的椭圆,故C正确; ③当点A在圆O外,连接AQ(图略),由垂直平分线的性质可得|QA|= |QP|, 所以||QA|-|QO||=||QP|-|QO||=|OP|=R<|OA|, 此时,点Q的轨迹是以点A,O为焦点,且实轴长为R的双曲线,故D 正确.
高中数学第2章2.6曲线与方程2.6.3曲线的交点讲义(含解析)苏教版选修2_1

2.6.3曲线的交点[对应学生用书P43]给出下列两组直线,回答问题. (1)l 1:x +2y =0,l 2:2x +4y -3=0; (2)l 1:2x -y =0,l 2:3x +y -7=0. 问题1:两组直线的位置关系. 提示:(1)平行;(2)相交.问题2:如何判断它们的位置关系?能否用这种方法来判定两条曲线的位置关系? 提示:两直线位置关系的判断可有两种方法:一是利用斜率;二是两方程联立,利用方程的解来判定.第二种方法可以用来判定两曲线的位置关系.问题3:如何求两曲线的交点坐标.提示:把表示曲线的方程联立,解方程组,其解即为曲线交点的坐标.已知曲线C 1:f 1(x ,y )=0和C 2:f 2(x ,y )=0.(1)P 0(x 0,y 0)是C 1和C 2的公共点⇔⎩⎪⎨⎪⎧f 1(x 0,y 0)=0,f 2(x 0,y 0)=0.(2)求两曲线的交点,就是求方程组⎩⎪⎨⎪⎧f 1(x ,y )=0,f 2(x ,y )=0的实数解.(3)方程组有几组不同的实数解,两条曲线就有几个公共点;方程组没有实数解,两条曲线就没有公共点.直线与圆锥曲线联立,消元得方程ax 2+bx +c =0方程特征 交点个数位置关系 直线与椭圆a ≠0,Δ>0 2 相交 a ≠0,Δ=0 1 相切 a ≠0,Δ<0 0 相离直线与双曲线a =0 1 直线与双曲线的渐近线平行,两者相交a ≠0,Δ>02相交a≠0,Δ=0 1 相切a≠0,Δ<00 相离直线与抛物线a=0 1直线与抛物线的对称轴平行,两者相交a≠0,Δ>0 2 相交a≠0,Δ=0 1 相切a≠0,Δ<00 相离[对应学生用书P44]直线与圆锥曲线的位置关系[例1] 已知直线l:kx-y+2=0,双曲线C:x2-4y2=4,当k为何值时:(1)l与C无公共点;(2)l与C有惟一公共点;(3)l与C有两个不同的公共点.[思路点拨] 直线与圆锥曲线公共点的个数就是直线与圆锥曲线方程所组成的方程组解的个数,从而问题可转化为由方程组的解的个数来确定参数k的取值.[精解详析] 将直线与双曲线方程联立消去y,得(1-4k2)x2-16kx-20=0.①当1-4k2≠0时,有Δ=(-16k)2-4(1-4k2)·(-20)=16(5-4k2).(1)当1-4k2≠0且Δ<0,即k<-52或k>52时,l与C无公共点.(2)当1-4k2=0,即k=±12时,显然方程①只有一解.当1-4k2≠0,Δ=0,即k=±52时,方程①只有一解.故当k=±12或k=±52时,l与C有惟一公共点.(3)当1-4k2≠0,且Δ>0时,即-52<k<52,且k≠±12时,方程有两解,l与C有两个公共点.[一点通] 直线与圆锥曲线的位置关系,可以通过讨论直线方程与曲线方程组成的方程组的实数解的个数来确定,通常消去方程组中变量y (或x )得到关于变量x (或y )的一元二次方程,考虑该一元二次方程的判别式Δ,则有:Δ>0⇔直线与圆锥曲线相交于两个点; Δ=0⇔直线与圆锥曲线相交于一个点; Δ<0⇔直线与圆锥曲线无交点.1.对不同的实数值m ,讨论直线y =x +m 与椭圆x 24+y 2=1的位置关系.解:由⎩⎪⎨⎪⎧y =x +m ,x 24+y 2=1,消去y 得x 24+(x +m )2=1, 整理得5x 2+8mx +4m 2-4=0.Δ=(8m )2-4×5(4m 2-4)=16(5-m 2).当-5<m <5时,Δ>0, 直线与椭圆相交;当m =-5或m =5时,Δ=0, 直线与椭圆相切;当m <-5或m >5时,Δ<0, 直线与椭圆相离.2.已知抛物线的方程为y 2=4x ,直线l 过定点P (-2,1),斜率为k ,k 为何值时,直线l 与抛物线y 2=4x 只有一个公共点;有两个公共点;没有公共点?解:(1)当k =0时,直线l 与x 轴平行,易知与抛物线只有一个交点.(2)当k ≠0时,联立⎩⎪⎨⎪⎧y =k (x +2)+1,y 2=4x ,消去x ,得ky 2-4y +4(2k +1)=0,Δ=16-4k ×4(2k +1).①当Δ=0,即k =-1或12时,直线l 与抛物线相切,只有一个公共点;②当Δ>0,即-1<k <12且k ≠0时,直线l 与抛物线相交,有两个公共点;③当Δ<0,即k <-1或k >12时,直线l 与抛物线相离,没有公共点.综上:当k =-1或12或0时,直线l 与抛物线只有一个公共点;当-1<k <12,且k ≠0时,直线l 与抛物线有两个公共点;当k <-1或k >12时,直线l 与抛物线没有公共点.直线被圆锥曲线截得的弦长问题[例2] 已知斜率为2的直线经过椭圆x 25+y 24=1的右焦点F 1,与椭圆相交于A 、B 两点,求弦AB 的长.[思路点拨] 先求出直线与椭圆的两个交点,再利用两点间的距离公式,也可以从公式上考查A 、B 坐标间的联系,进行整体运算.[精解详析] 法一:∵直线l 过椭圆x 25+y 24=1的右焦点F 1(1,0),又直线的斜率为2.∴直线l 的方程为y =2(x -1),即2x -y -2=0. 由方程组⎩⎪⎨⎪⎧2x -y -2=0,x 25+y24=1,得交点A (0,-2),B ⎝ ⎛⎭⎪⎫53,43.则AB =(x A -x B )2+(y A -y B )2=(0-53)2+(-2-43)2=1259=553. 法二:设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则A 、B 的坐标为方程组⎩⎪⎨⎪⎧2x -y -2=0,x 25+y24=1的公共解.对方程组消去y ,得3x 2-5x =0.则x 1+x 2=53,x 1·x 2=0.∴AB =(x 1-x 2)2+(y 1-y 2)2=(x 1-x 2)2(1+k 2AB )=(1+k 2AB )[(x 1+x 2)2-4x 1x 2] =(1+22)[(53)2-4×0]=553.法三:设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),联立⎩⎪⎨⎪⎧2x -y -2=0,x 25+y24=1,消去y ,得3x 2-5x =0,则x 1,x 2是方程3x 2-5x =0的两根. ∴x 1+x 2=53.由圆锥曲线的统一定义,得AF 1=15×(5-x 1),F 1B =15×(5-x 2),则AB =AF 1+F 1B =15×[10-(x 1+x 2)]=15×253=553.[一点通] 弦长的求法:(1)求出端点坐标,利用两点间的距离公式求解. (2)结合根与系数的关系,利用变形公式l =(1+k 2)[(x 1+x 2)2-4x 1x 2]或 l =(1+1k2)[(y 1+y 2)2-4y 1y 2]求解.(3)利用圆锥曲线的统一定义求解.3.过抛物线y 2=8x 的焦点作倾斜角为45°的直线,则被抛物线截得的弦长为________. 解析:由抛物线y 2=8x 的焦点为(2,0),得直线的方程为y =x -2,代入y 2=8x 得(x -2)2=8x ,即x 2-12x +4=0. ∴x 1+x 2=12,弦长=x 1+x 2+p =12+4=16. 答案:164.直线y =2x -3与双曲线x 22-y 2=1相交于两点A 、B ,则AB =________.解析:设直线y =2x -3与双曲线x 22-y 2=1两交点坐标分别为A (x 1,y 1),B (x 2,y 2).由⎩⎪⎨⎪⎧y =2x -3,x 22-y 2=1,得7x 2-24x +20=0,∴x 1+x 2=247,x 1x 2=207,∴|AB |=1+22|x 1-x 2|=5·(x 1+x 2)2-4x 1x 2=5·(247)2-4×207=457. 答案:4575.如图,椭圆x 216+y 29=1的左、右焦点分别为F 1,F 2,一条直线l经过F 1与椭圆交于A ,B 两点,若直线l 的倾斜角为45°,求△ABF 2的面积.解:由椭圆的方程x 216+y 29=1知,a =4,b =3,∴c =a 2-b 2=7.由c =7知F 1(-7,0),F 2(7,0), 又直线l 的斜率k =tan 45°=1, ∴直线l 的方程为x -y +7=0.设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则由⎩⎪⎨⎪⎧x -y +7=0,x 216+y 29=1消去x ,整理得25y 2-187 y -81=0,∴y 1+y 2=18 725,y 1y 2=-8125.∴|y 1-y 2|= (y 1+y 2)2-4y 1y 2=⎝ ⎛⎭⎪⎫187252+4×8125=72225, ∴S △ABF 2=12|F 1F 2|·|y 1-y 2|=12×2 7×72 225=721425.两曲线相交的综合问题[例3] 已知椭圆x 216+y 24=1,过点P (2,1)作一弦,使弦在这点被平分,求此弦所在直线方程.[思路点拨] 设出直线的斜率,联立直线与椭圆方程,消去y ,得关于x 的方程,用根与系数的关系和弦中点坐标,得斜率的方程,求解即可,也可用“点差法”求解.[精解详析] 法一:设所求直线的方程为y -1=k (x -2),代入椭圆方程并整理,得(4k 2+1)x 2-8(2k 2-k )x +4(2k -1)2-16=0. 又设直线与椭圆的交点为A (x 1,y 1)、B (x 2,y 2), 则x 1,x 2是上面的方程的两个根, 所以x 1+x 2=8(2k 2-k )4k 2+1, 因为P 为弦AB 的中点,所以2=x 1+x 22=4(2k 2-k )4k 2+1, 解得k =-12,所以所求直线的方程为x +2y -4=0.法二:设直线与椭圆交点为A (x 1,y 1),B (x 2,y 2), 因为P 为弦AB 的中点,所以x 1+x 2=4,y 1+y 2=2, 又因为A ,B 在椭圆上, 所以x 21+4y 21=16,x 22+4y 22=16, 两式相减,得(x 21-x 22)+4(y 21-y 22)=0, 即(x 1+x 2)(x 1-x 2)+4(y 1+y 2)(y 1-y 2)=0, 所以y 1-y 2x 1-x 2=-(x 1+x 2)4(y 1+y 2)=-12,即k AB =-12. 所以所求直线的方程为y -1=-12(x -2),即x +2y -4=0.[一点通] 解决直线与圆锥曲线的位置关系时,一般采用“设而不求”的思想,将直线方程与圆锥曲线方程联成方程组,转化为一元二次方程,利用根与系数的关系,把已知条件转化为弦的端点坐标之间的关系求解,在涉及“中点弦”问题时,“点差法”是最常用的方法.6.已知过抛物线y 2=2px (p >0)的焦点F 的直线交抛物线于A (x 1,y 1),B (x 2,y 2)两点. 求证:(1)x 1x 2为定值;(2)1FA +1FB为定值.证明:(1)抛物线y 2=2px 的焦点为F ⎝ ⎛⎭⎪⎫p2,0,当AB 与x 轴不垂直时,设直线AB 的方程为y =k (x -p2)(k ≠0).由⎩⎪⎨⎪⎧y =k (x -p 2),y 2=2px消去y ,得k 2x 2-p (k 2+2)x +k 2p 24=0.由根与系数的关系,得x 1x 2=p 24(定值).当AB ⊥x 轴时,x 1=x 2=p 2,x 1x 2=p 24也成立.(2)由抛物线的定义知,FA =x 1+p 2,FB =x 2+p2.1FA +1FB =1x 1+p 2+1x 2+p2 =x 1+x 2+p p2(x 1+x 2)+x 1x 2+p 24=x 1+x 2+p p2(x 1+x 2)+p 22=x 1+x 2+pp 2(x 1+x 2+p )=2p (定值).7.设双曲线C :x 2a2-y 2=1(a >0)与直线l :x +y =1相交于两个不同点A ,B .(1)求双曲线C 的离心率e 的取值范围;(2)设直线l 与y 轴的交点为P ,若PA u u u r =512PB u u u r,求a 的值.解:(1)将y =-x +1代入双曲线x 2a2-y 2=1(a >0)中得(1-a 2).x 2+2a 2x -2a 2=0.所以⎩⎪⎨⎪⎧1-a 2≠0,4a 4+8a 2(1-a 2)>0,解得0<a <2,且a ≠1.又双曲线的离心率e =1+a2a=1a 2+1,所以e >62,且e ≠ 2. (2)设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),P (0,1),因为PA u u u r =512PB u u u r,所以(x 1,y 1-1)=512(x 2,y 2-1).由此得x 1=512x 2.由于x 1,x 2是方程(1-a 2)x 2+2a 2x -2a 2=0的两根,且1-a 2≠0,所以1712x 2=-2a21-a2,512x 22=-2a21-a2. 消去x 2,得-2a 21-a 2=28960.由a >0,解得a =1713. 8.(陕西高考)已知动圆过定点A (4,0),且在y 轴上截得弦MN 的长为8. (1)求动圆圆心的轨迹C 的方程;(2)已知点B (-1,0),设不垂直于x 轴的直线l 与轨迹C 交于不同的两点P ,Q ,若x 轴是∠PBQ 的角平分线,证明:直线l 过定点.解: (1)如图,设动圆圆心O 1(x ,y ),由题意得,O 1A =O 1M . 当O 1不在y 轴上时,过O 1作O 1H ⊥MN 交MN 于H ,则H 是MN 的中点, ∴O 1M = x 2+42, 又O 1A = (x -4)2+y 2, ∴(x -4)2+y 2= x 2+42, 化简得y 2=8x (x ≠0).当O 1在y 轴上时,O 1与O 重合,点O 1的坐标(0,0)也满足方程y 2=8x , ∴动圆圆心的轨迹C 的方程为y 2=8x .(2)证明:如图,由题意,设直线l 的方程为y =kx +b (k ≠0),P (x 1,y 1),Q (x 2,y 2),将y =kx +b 代入y 2=8x 中,得k 2x 2+(2bk -8)·x +b 2=0, 其中Δ=-32kb +64>0.由根与系数的关系得,x 1+x 2=8-2bkk2,① x 1x 2=b 2k2,②因为x 轴是∠PBQ 的角平分线,所以y 1x 1+1=-y 2x 2+1, 即y 1(x 2+1)+y 2(x 1+1)=0,(kx 1+b )(x 2+1)+(kx 2+b )(x 1+1)=0, 2kx 1x 2+(b +k )(x 1+x 2)+2b =0,③将①②代入③,得2kb 2+(k +b )(8-2bk )+2k 2b =0, ∴k =-b ,此时Δ>0, ∴直线l 的方程为y =k (x -1), ∴直线l 过定点(1,0).讨论直线与圆锥曲线的位置关系时,先联立方程,消去x 或y ,得出一个一元二次方程,通过研究判别式Δ的情况,研究位置关系,值得注意的是,若是直线与圆或椭圆时,无需讨论二次项系数是否为零(一定不为零),直接考察Δ的情况即可.若是直线与双曲线或抛物线时,则需讨论二次项系数等于零和不等于零两种情况.这是特别要注意的问题.同时还要注意直线斜率不存在时的情形.[对应课时跟踪训练(十七)]1.曲线x 2-xy -y 2-3x +4y -4=0与x 轴的交点坐标是________. 解析:当y =0时,得x 2-3x -4=0, 解得x 1=4或x 2=-1.所以交点坐标为(4,0)和(-1,0). 答案:(4,0),(-1,0)2.曲线x 2+y 2=4与曲线x 2+y 29=1的交点个数为________. 解析:由数形结合可知两曲线有4个交点. 答案:43.设抛物线y 2=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,则直线l 的斜率的取值范围是________.解析:由y 2=8x ,得准线方程为x =-2. 则Q 点坐标为(-2,0). 设直线y =k (x +2).由⎩⎪⎨⎪⎧y =k (x +2),y 2=8x ,得k 2x 2+(4k 2-8)x +4k 2=0.若直线l 与y 2=8x 有公共点, 则Δ=(4k 2-8)2-16k 4≥0. 解得-1≤k ≤1. 答案:[-1,1]4.曲线y =x 2-x +2和y =x +m 有两个不同的公共点,则实数m 的范围是________.解析:由⎩⎪⎨⎪⎧y =x +m ,y =x 2-x +2,消去y ,得x 2-2x +2-m =0.若有两个不同的公共点,则Δ=4-4(2-m )>0, ∴m >1.答案:(1,+∞)5.如果椭圆x 236+y 29=1的一条弦被点(4,2)平分,那么这条弦所在直线的方程是 ________.解析:设直线与椭圆的交点为A (x 1,y 1),B (x 2,y 2). ∵P (4,2)为AB 中点,∴x 1+x 2=8,y 1+y 2=4. 又∵A ,B 在椭圆上,∴x 21+4y 21=36,x 22+4y 22=36. 两式相减得(x 21-x 22)+4(y 21-y 22)=0, 即(x 1+x 2)(x 1-x 2)+4(y 1+y 2)(y 1-y 2)=0, ∴y 1-y 2x 1-x 2=-(x 1+x 2)4(y 1+y 2)=-12. 即直线l 的斜率为-12.∴所求直线方程为x +2y -8=0. 答案:x +2y -8=06.已知椭圆的中心在原点,焦点在x 轴上,长轴长为42,离心率为64. (1)求椭圆的标准方程;(2)直线l 与该椭圆交于M 、N 两点,MN 的中点为A (2,-1),求直线l 的方程. 解:(1)由题意2a =42, ∴a =22,又e =c a =c 22=64,∴c = 3.∴b 2=a 2-c 2=8-3=5.故所求椭圆的标准方程为x 28+y 25=1.(2)∵点A 在椭圆内部,∴过A 点的直线必与椭圆有两交点.当直线斜率不存在时,A 点不可能为弦的中点,故可设直线方程为y +1=k (x -2),它与椭圆的交点分别为M (x 1,y 1),N (x 2,y 2),则⎩⎪⎨⎪⎧y +1=k (x -2),x 28+y25=1.消去y 得(8k 2+5)x 2-16k (2k +1)x +8[(2k +1)2-5]=0, ∴x 1+x 2=16k (2k +1)8k 2+5, 又∵A (2,-1)为弦MN 的中点, ∴x 1+x 2=4,即16k (2k +1)8k 2+5=4, ∴k =54,从而直线方程为5x -4y -14=0.7.已知椭圆C 1与抛物线C 2的焦点均在x 轴上,C 1的中心和C 2的顶点均为原点O ,从每条曲线上取两个点,将其坐标记录于下表中:(1)求C 1,C 2(2)请问是否存在直线l 满足条件:①过C 2的焦点F ;②与C 1交于不同两点M ,N 且满足OM u u u u r ⊥ON u u u r?若存在,求出直线l 的方程;若不存在,说明理由.解:(1)设抛物线C 2:y 2=2px (p ≠0),则有y 2x=2p (x ≠0),据此验证4个点知(3,-23),(4,-4)在抛物线上,易求C 2:y 2=4x .设C 1:x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0),把点(-2,0),⎝⎛⎭⎪⎫2,22代入得⎩⎪⎨⎪⎧4a 2=1,2a 2+12b 2=1,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 2=4,b 2=1.∴C 1的方程为x 24+y 2=1.(2)容易验证直线l 的斜率不存在时,不满足题意;当直线l 的斜率存在时,假设存在直线l 过抛物线焦点F (1,0),设其方程为y =k (x -1),与C 1的交点坐标为M (x 1,y 1),N (x 2,y 2).由⎩⎪⎨⎪⎧x 24+y 2=1,y =k (x -1)消去y 得,(1+4k 2)x 2-8k 2x +4(k 2-1)=0,于是x 1+x 2=8k 21+4k 2,x 1x 2=4(k 2-1)1+4k 2. ①所以y 1y 2=k (x 1-1)·k (x 2-1) =k 2[x 1x 2-(x 1+x 2)+1]=k 2⎝ ⎛⎭⎪⎫4(k 2-1)1+4k 2-8k 21+4k 2+1=-3k 21+4k 2. ② 由OM u u u u r ⊥ON u u u r ,即OM u u u u r ·ON u u u r=0,得x 1x 2+y 1y 2=0. ③将①②代入③式得,4(k 2-1)1+4k 2-3k 21+4k 2=k 2-41+4k 2=0,解得k =±2.所以存在直线l 满足条件,且l 的方程为:y =2x -2或y =-2x +2.8.已知椭圆C 的中心在坐标原点,焦点在x 轴上,椭圆C 上的点到焦点的距离的最大值为3,最小值为1.(1)求椭圆C 的标准方程;(2)若直线l :y =kx +m 与椭圆C 相交于A ,B 两点(A ,B 不是左右顶点),且以AB 为直径的圆过椭圆C 的右顶点.求证:直线l 过定点,并求出该定点的坐标.解:(1)由题意设椭圆C 的标准方程为x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0).由题意得a +c =3,a -c =1, ∴a =2,c =1,b 2=3. ∴椭圆的标准方程为x 24+y 23=1.(2)证明:设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),由⎩⎪⎨⎪⎧y =kx +m ,x 24+y23=1得,(3+4k 2)x 2+8mkx +4(m 2-3)=0, ∴Δ=64m 2k 2-16(3+4k 2)(m 2-3)>0, 即3+4k 2-m 2>0.∴x 1+x 2=-8mk 3+4k 2,x 1x 2=4(m 2-3)3+4k2.y 1y 2=(kx 1+m )·(kx 2+m )=k 2x 1x 2+mk (x 1+x 2)+m 2=3(m 2-4k 2)3+4k2. ∵以AB 为直径的圆过椭圆的右顶点D (2,0),k AD ·k BD =-1,∴y 1x 1-2·y 2x 2-2=-1,化简得 y 1y 2+x 1x 2-2(x 1+x 2)+4=0,即3(m 2-4k 2)3+4k 2+4(m 2-3)3+4k 2+16mk 3+4k 2+4=0,化简得7m 2+16mk +4k 2=0,解得m 1=-2k ,m 2=-2k 7,且满足3+4k 2-m 2>0.当m =-2k 时,l :y =k (x -2),直线过定点(2,0),与已知矛盾; 当m =-2k 7时,l :y =k ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -27,直线过定点⎝ ⎛⎭⎪⎫27,0. 综上可知,直线l 过定点,定点坐标为⎝ ⎛⎭⎪⎫27,0.。
新课预习讲义选修2-1第二章双曲线(1)双曲线及其标准方程(教师版)

新课预习讲义选修2-1:第二章§双曲线(一)§2.双曲线及其标准方程●学习目标1.了解双曲线的定义、几何图形和标准方程的推导过程.2.掌握双曲线的标准方程.3.会利用双曲线的定义和标准方程解决简单的应用问题. ●学习重点:1.本节的重点是双曲线的定义,因此与双曲线定义有关的问题就成了考查的重点.2.定义法、待定系数法求双曲线的标准方程,也是重点考查的. ●学习难点1. 难点是双曲线的标准方程的推导.2.在双曲线的定义的问题中会与三角函数、向量、不等式的内容相结合出现.一、自学导航●知识回顾:复习1:椭圆的定义是什么?椭圆的标准方程是什么?复习2:椭圆的标准方程分哪两种不同形式?怎样区分?复习3:在椭圆的标准方程22221x y a b+=中,,,a b c 有何关系?若5,3a b ==,则?c =●预习教材:第52页——第55页的内容。
●自主梳理:_____________________________●预习检测:1.点F 1,F 2是两个定点,动点P 满足||PF 1|-|PF 2||=2a (a 为非负常数),则动点P 的轨迹是( ) A .两条射线 B .一条直线 C .双曲线 D .前三种情况都有可能 答案: D2.已知方程x 24+k -y 24-k =1表示双曲线,则实数k 的取值范围是( )A .-4<k <4B .k >0C .k ≥0D .k >4或k <-4解析: ∵x 24+k -y 24-k =1表示双曲线,∴(4+k )(4-k )>0,∴(k +4)(k -4)<0,∴-4<k <4. 答案: A3.椭圆x 24+y 2a 2=1与双曲线x 2a -y 22=1有相同的焦点,则a 的值是________.解析: 依题意:⎩⎪⎨⎪⎧a >0,0<a 2<4,4-a 2=a +2.解得a =1.答案: 14.求与双曲线x 216-y 24=1有相同的焦点,且经过点(32,2)的双曲线方程.解析: ∵所求双曲线与x 216-y 24=1有相同的焦点,∴双曲线的焦点为(±25,0)设所求双曲线方程为x 2a 2-y 220-a 2=1.∵双曲线经过点(32,2),∴18a 2-420-a 2=1,解得a 2=12. ∴所求双曲线的方程为x 212-y 28=1.●问题与困惑:二、互动探究●问题探究:探究1:把椭圆定义中的“和”字改成“差”字,所得的轨迹是什么曲线?探究2:根据双曲线的定义,怎样导出双曲线的标准方程的?探究3:双曲线的标准方程与椭圆的标准方程在形式上有什么区别?a 、b 、c 之间的关系有何不同?探究4:怎样区分焦点在不同位置的两类双曲线的方程?它与椭圆的区分方法有何不同?●基础知识归纳: 1.双曲线的定义把平面内与两个定点F 1,F 2的距离的 等于常数(小于|F 1F 2|)的点的轨迹叫做双曲线.这 叫做双曲线的焦点, 叫做双曲线的焦距.反思(1):设常数为2a ,为什么2a <12F F ?2a =12F F 时,轨迹是 ; 2a >12F F 时,轨迹 .反思(2):双曲线的定义中,为什么要加“绝对值”三个字?没有“绝对值”三个字呢?2.双曲线的标准方程 小结:双曲线的标准方程与椭圆的标准方程的区别:1.焦点位置的判定:椭圆由分母常数的大小判定,双曲线由各项前面的符号判定2. a 、b 、c 之间的关系:椭圆是222b a c -=,双曲线是222b a c +=(记忆方法:椭圆的焦点在顶点之内,所有a c <;双曲线焦点在顶点之外,所有a c >)●典例导析:题型一、求双曲线的标准方程例1、根据下列条件,求双曲线的标准方程.(1)双曲线中心在原点,焦点在坐标轴上,且过点A (4,-3),B ⎝⎛⎭⎫-3,52; (2)c =6,经过点(-5,2),焦点在x 轴上. [思路点拨]1.找出两个定量条件和定位条件,由定量条件求a 、b 的值(注意应用222b a c +=);由定位条件确定焦点所在的位置.2.常用待定系数法.[解题过程] (1)方法一:①当焦点在x 轴上时,设双曲线标准方程为x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0).由于双曲线过点A (4,-3),B ⎝⎛⎭⎫-3,52,∴⎩⎪⎨⎪⎧42a 2-(-3)2b 2=1,(-3)2a 2-⎝⎛⎭⎫522b 2=1.解得⎩⎪⎨⎪⎧a 2=4,b 2=1.∴所求双曲线标准方程是x 24-y 2=1.②当焦点在y 轴上时,设双曲线标准方程为y 2a 2-x 2b2=1(a >0,b >0).则⎩⎨⎧3a 2-16b 2=1,54a 2-9b 2=1解得⎩⎪⎨⎪⎧a 2=-1,b 2=-4.不合题意,舍去.综上所述,双曲线的标准方程是x 24-y 2=1.方法二:设双曲线方程为mx 2-ny 2=1,由双曲线经过A (4,-3),B ⎝⎛⎭⎫-3,52 可得⎩⎪⎨⎪⎧ 16m -3n =1,9m -54n =1.解得⎩⎪⎨⎪⎧m =14,n =1. ∴所求双曲线的标准方程为x 24-y 2=1.(2)设双曲线方程为x 2a 2-y 2b 2=1∵c =6,∴6=a 2+b 2①又∵双曲线经过点(-5,2),∴(-5)2a 2-4b2=1②由①②得:⎩⎪⎨⎪⎧ a 2=5b 2=1或⎩⎪⎨⎪⎧a 2=30b 2=-24(舍)∴双曲线方程为x 25-y 21=1.[题后感悟] 双曲线标准方程的求解步骤:变式训练:1.求适合下列条件的双曲线的标准方程: (1)a =3,c =4,焦点在x 轴上.(2)a =25,经过点A (2,-5),焦点在y 轴上.(3)焦点分别为F 1(-10,0)、F 2(10,0),且经过点(35,-4). (4)焦点在y 轴上,并且双曲线过点(3,-42)和⎝⎛⎭⎫94,5.解析: (1)由题设知,a =3,c =4,由c 2=a 2+b 2得b 2=c 2-a 2=42-32=7. 因为双曲线的焦点在x 轴上,所以所求双曲线的标准方程为x 29-y 27=1.(2)因为双曲线的焦点在y 轴上,所以双曲线的标准方程可设为y 2a 2-x 2b2=1(a >0,b >0).由题设知,a =25,且点A (2,-5)在双曲线上,所以⎩⎪⎨⎪⎧a =2525a 2-4b 2=1,解得a 2=20,b 2=16.故所求双曲线的标准方程为y 220-x 216=1.(3)由题设知双曲线的焦点在x 轴上,且c x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0).从而将双曲线的标准方程化为x 2100-b 2-y 2b 2=1,将点(35,-4)代入并化简整理,得b 4-39b 2-1 600=0,解得b 2=64或b 2=-25(舍去), 故所求双曲线的标准方程为x 236-y 264=1.(4)由已知可设所求双曲线方程为y 2a 2-x 2b2=1(a >0,b >0),则⎩⎨⎧32a 2-9b 2=125a 2-8116b 2=1,解得⎩⎪⎨⎪⎧a 2=16b 2=9∴双曲线的方程为y 216-x 29=1.题型二、双曲线定义的应用例2-1、已知定点F 1(0,-4),F 2(0,4),动点M 满足|MF 1|-|MF 2|=2a ,当a =3和a =4时,点M 的轨迹为( )A .双曲线和一条直线B .双曲线的一支和一条直线C .双曲线和一条射线D .双曲线的一支和一条射线 [解题过程] 由已知,|F 1F 2|=8.当a =3时,|MF 1|-|MF 2|=6<|F 1F 2|,故点M 的轨迹是双曲线的一支 当a =4时,|MF 1|-|MF 2|=8=|F 1F 2|,故点M 的轨迹是一条射线F 1F 2 答案: D[题后感悟] 如何判断动点的轨迹?(1)由已知条件,判断2a 与|F 1F 2|的大小关系,大致确定动点的轨迹是双曲线或射线等; (2)再据|MF 1|-|MF 2|=2a 有无绝对值,准确确定动点轨迹的特征. 变式训练:2-1.已知点F 1(0,-13),F 2(0,13),动点P 到F 1与F 2的距离之差的绝对值为26,则动点P 的轨迹方程为 A .y =0 B .y =0(x ≤-13或x ≥13) C .x =0(|y |≥13) D .以上都不对答案: C 例2-2、若F 1,F 2是双曲线x 29-y 216=1的两个焦点,P 是双曲线上的点,且|PF 1|·|PF 2|=32,试求△F 1PF 2的面积. [思路点拨][规范作答] 由双曲线方程x 29-y 216=1,可知a =3,b =4,c =a 2+b 2=5.由双曲线的定义,得|PF 1|-|PF 2|=±2a =±6,将此式两边平方,得|PF 1|2+|PF 2|2-2|PF 1|·|PF 2|=36, ∴|PF 1|2+|PF 2|2=36+2|PF 1|·|PF 2|=36+2×32=100.如图所示,在△F 1PF 2中,由余弦定理,得cos ∠F 1PF 2=|PF 1|2+|PF 2|2-|F 1F 2|22|PF 1|·|PF 2|=100-1002|PF 1|·|PF 2|=0,∴∠F 1PF 2=90°,∴S △F 1PF 2=12|PF 1|·|PF 2|=12×32=16.[题后感悟]在解决与焦点三角形有关的问题的时候,首先要注意定义条件||PF 1|-|PF 2||=2a 的应用.其次是要利用余弦定理、勾股定理等知识进行运算.在运算过程中要注意整体思想的应用和一些变形技巧的应用. 变式训练:2-2.设F 1,F 2是双曲线x 24-y 2=1的两个焦点,点P 在双曲线上且满足∠F 1PF 2=90°,求△F 1PF 2的面积.解析: 在双曲线x 24-y 2=1中,a 2=4,b 2=1,∴c 2=a 2+b 2=5,∴a =2,c = 5.由于点P 在双曲线上,所以|PF 1|-|PF 2|=±4.① ∵∠F 1PF 2=90°,∴|PF 1|2+|PF 2|2=20.② ②-①2得,2|PF 1|·|PF 2|=4,∴|PF 1|·|PF 2|=2, ∴△F 1PF 2的面积是S =12|PF 1||PF 2|=1.(想一想:若改为“∠F 1PF 2=60°”呢?) 题型三、求与双曲线相关的轨迹方程例3、求与两个定圆C 1:x 2+y 2+10x -24=0和C 2:x 2+y 2-10x +24=0都外切或者都内切的动圆的圆心的轨迹方程. [思路点拨][解题过程] ⊙C 1:(x +5)2+y 2=49⇒C 1(-5,0),r 1=7, ⊙C 2:(x -5)2+y 2=1⇒C 2(5,0),r 2=1, 设动圆圆心为M (x ,y ),半径为R ,(1)如图①,当⊙M 与⊙C 1、⊙C 2都外切时,有|MC 1|=r1+R ,|MC 2|=r 2+R , 则|MC 1|-|MC 2|=r 1-r 2=6.(2)如图②,当⊙M 与⊙C 1、⊙C 2都内切时,有|MC 1|=R -r 1,|MC 2|=R -r 2.,则|MC 1|-|MC 2|=r 2-r 1=-6.在(1)(2)两种情况下,点M 与两定点C 1、C 2的距离的差的绝对值是6,由双曲线的定义,点M 的轨迹是以C 1(-5,0),C 2(5,0)为焦点实轴长为6的双曲线,c =5,a =3⇒b =c 2-a 2=52-32=4,方程为:x 29-y 216=1.[题后感悟] (1)本题是利用定义求动点的轨迹方程的,当判断出动点的轨迹是双曲线,且可求出a ,b 时,就可直接写出其标准方程,而无需用距离公式写出方程,再通过复杂的运算进行化简. (2)由于动点M 到两定点C 2,C 1的距离的差的绝对值为常数,因此,其轨迹是双曲线. 变式训练:4.如图所示,在△ABC 中,已知|AB |=42,且三内角A ,B ,C 满足 2sin A +sin C =2sin B ,建立适当的坐标系,求顶点C 的轨迹方程.解析: 如图所示,以AB 边所在的直线为x 轴,AB 的垂直平分线为y 轴, 建立直角坐标系,则A (-22,0),B (22,0).由正弦定理得sin A =a 2R ,sin B =b 2R ,sin C =c2R.∵sin B -sin A =12sin C ,∴b -a =c 2.从而有|CA |-|CB |=12|AB |=22<|AB |.由双曲线的定义知,点C 的轨迹为双曲线的右支. ∵a =2,c =22,∴b 2=c 2-a 2C的轨迹方程为x 22-y 26=1(x >2).故C 点的轨迹为双曲线的右支且除去点(2,0). [疑难解读]1.双曲线定义中注意的三个问题(1)注意定义中的条件2a <|F 1F 2|不可缺少.若2a =|F 1F 2|,则动点的轨迹是以F 1或F 2为端点的射线; 若2a >|F 1F 2|,则动点的轨迹不存在.(2)注意定义中的常数2a 是小于|F 1F 2|且大于0的实数.若a =0,则动点的轨迹是线段F 1F 2的中垂线. (3)注意定义中的关键词“绝对值”. 若去掉定义中的“绝对值”三个字,则动点的轨迹只能是双曲线的一支.2.待定系数法求双曲线标准方程的步骤(1)作判断:根据条件判断双曲线的焦点在x 轴上还是在y 轴上,还是两个坐标轴都有可能. (2)设方程:根据上述判断设方程为x 2a 2-y 2b 2=1或y 2a 2-x 2b 2=1(a >0,b >0).(3)寻关系:根据已知条件列出关于a ,b ,c 的方程组. (4)得方程:解方程组,将a ,b 代入所设方程即为所求.[误区警示]◎设F 1、F 2是双曲线x 216-y 220=1的焦点,点P 在双曲线上,若点P 到焦点F 1的距离等于9,求点P 到焦点F 2的距离.(上海高考试题)【错解一】 双曲线的实轴长为8,由|PF 1|-|PF 2|=8,即9-|PF 2|=8,得|PF 2|=1.【错解二】 双曲线的实轴长为8,由双曲线的定义得 ||PF 1|-|PF 2||=8,所以|9-|PF 2||=8, 所以|PF 2|=1或17.【错因】 错解一是对双曲线的定义中的差的绝对值掌握不够,是概念性的错误.错解二没有验证两解是否符合题意,这里用到双曲线的一个隐含条件:双曲线的一个顶点到另一分支上的点的最小距离是2a ,到一个焦点的距离是c -a ,到另一个焦点的距离是a +c ,本题是2或10,|PF 2|=1小于2,不合题意. 【正解】 双曲线的实轴长为8,由双曲线的定义得 ||PF 1|-|PF 2||=8, 所以|9-|PF 2||=8, 所以|PF 2|=1或17.因为|F 1F 2|=12,当|PF 2|=1时, |PF 1|+|PF 2|=10<|F 1F 2|,不符合公理“两点之间线段最短”,应舍去. 所以|PF 2|=17.三、巩固拓展●必做:教材第61页,习题2.3 A 组 第1、2题,B 组第2题 ●补充作业:一、选择题(每小题5分,共20分)1.双曲线方程为x 2-2y 2=1,则它的右焦点坐标为( ) A.⎝⎛⎭⎫22,0 B.⎝⎛⎭⎫52,0 C.⎝⎛⎭⎫62,0 D .(3,0) 解析: 将双曲线方程化为标准形式x 2-y 212=1,所以a 2=1,b 2=12,∴c =a 2+b 2=62, ∴右焦点坐标为⎝⎛⎭⎫62,0.故选C. 答案: C2.在方程mx 2-my 2=n 中,若mn <0,则方程表示的曲线是( ) A .焦点在x 轴上的椭圆 B .焦点在x 轴上的双曲线 C .焦点在y 轴上的椭圆D .焦点在y 轴上的双曲线解析: 方程可变为x 2n m -y 2n m =1,又m ·n <0,∴又可变为y 2-n m -x 2-nm =1.∴方程的曲线是焦点在y 轴上的双曲线. 答案: D 3.设P 为双曲线x 2-y 212=1上的一点,F 1、F 2是该双曲线的两个焦点,若|PF 1|∶|PF 2|=3∶2,则△PF 1F 2的面积为( )A .6 3B .12C .12 3D .24 解析: 由已知得2a =2,又由双曲线的定义得,|PF 1|-|PF 2|=2, 又|PF 1|∶|PF 2|=3∶2,∴|PF 1|=6,|PF 2|=4.又|F 1F 2|=2c =213.由余弦定理得cos ∠F 1PF 2=62+42-522×6×4=0.∴三角形为直角三角形.∴S △PF 1F 2=12×6×4=12. 答案: B4.已知双曲线方程为x 2a 2-y 2b 2=1,点A 、B 在双曲线右支上,线段AB 经过双曲线的右焦点F 2,|AB |=m ,F 1为另一个焦点,则△ABF 1的周长为( )A .2a +2mB .4a +2mC .a +mD .2a +4m解析: 设△ABF 1的周长为C ,则C =|AF 1|+|BF 1|+|AB |=(|AF 1|-|AF 2|)+(|BF 1|-|BF 2|)+|AF 2|+|BF 2|+|AB | =(|AF 1|-|AF 2|)+(|BF 1|-|BF 2|)+2|AB |=2a +2a +2m =4a +2m .答案: B 二、填空题(每小题5分,共10分)5. 在平面直角坐标系xOy 中,已知双曲线x 24-y 212=1上一点M 的横坐标是3,则点M 到此双曲线的右焦点的距离为________.解析: ∵x 24-y 212=1,∴当x =3时,y =±15. 又∵F 2(4,0),∴|AF 2|=1,|MA |=15, ∴|MF 2|=1+15=4.故填4. 答案: 46.双曲线x 216-y 29=1上一点P 到点(5,0)的距离为15,则点P 到点(-5,0)的距离为________.解析: 双曲线的焦点为(5,0)和(-5,0) 由||PF 1|-|PF 2||=8. ∴||PF 1|-15|=8,∴|PF 1|=23或|PF 1|=7. 答案: 7或23三、解答题(每小题10分,共20分) 7.求满足下列条件的双曲线的标准方程. (1)经过点A (42,3),且a =4; (2)经过点A ⎝⎛⎭⎫2,233、B (3,-22).解析: (1)若所求双曲线方程为x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0),则将a =4代入,得x 216-y 2b 2=1,又点A (42,3)在双曲线上, ∴3216-9b 2=1. 解得b 2=9,则x 216-y 29=1, 若所求双曲线方程为y 2a 2-x 2b 2=1(a >0,b >0).同上,解得b 2<0,不合题意,∴双曲线的方程为x 216-y 29=1.(2)设双曲线的方程为mx 2+ny 2=1(mn <0), ∵点A ⎝⎛⎭⎫2,233、B (3,-22)在双曲线上,∴⎩⎪⎨⎪⎧4m +43n =1,9m +8n =1.解之得⎩⎨⎧m =13,n =-14.∴所求双曲线的方程为x 23-y 24=1.8.已知方程kx 2+y 2=4,其中k ∈R ,试就k 的不同取值讨论方程所表示的曲线类型. 解析: (1)当k =0时,方程变为y =±2,表示两条与x 轴平行的直线; (2)当k =1时,方程变为x 2+y 2=4表示圆心在原点,半径为2的圆; (3)当k <0时,方程变为y 24-x 2-4k =1,表示焦点在y 轴上的双曲线;(4)当0<k <1时,方程变为x 24k +y 24=1,表示焦点在x 轴上的椭圆;(5)当k >1时,方程变为x 24k +y 24=1,表示焦点在y 轴上的椭圆.尖子生题库☆☆☆9.(10分)双曲线x 2a 2-y 2b 2=1(a >0,b >0)满足如下条件:(1)ab =3;(2)过右焦点F 的直线l 的斜率为212,交y 轴于点P ,线段PF 交双曲线于点Q ,且|PQ |∶|QF |=2∶1, 求双曲线的方程.解析: 设右焦点F (c,0),点Q (x ,y ),设直线l :y =212(x -c ), 令x =0,得p ⎝⎛⎭⎫0,-212c ,则有 P Q →=2Q F →, 所以⎝⎛⎭⎫x ,y +212c =2(c -x ,-y ) ∴x =2(c -x )且y +212c =-2y ,资料内容仅供您学习参考,如有不当之处,请联系改正或者删除----完整版学习资料分享---- 解得:x =23c ,y =-216c . 即Q ⎝⎛⎭⎫23c ,-216c ,且在双曲线上, ∴b 2⎝⎛⎭⎫23c 2-a 2⎝⎛⎭⎫-216c 2=a 2b 2, 又∵a 2+b 2=c 2, ∴49⎝⎛⎭⎫1+b 2a 2-712⎝⎛⎭⎫a 2b 2+1=1, 解得b 2a 2=3,又由ab =3,可得⎩⎪⎨⎪⎧a 2=1,b 2=3. ∴所求双曲线方程为x 2-y 23=1.。
人教新课标版数学高二选修2-1讲义 2.1曲线与方程

2.1 曲线与方程2.1.1 曲线与方程2.1.2 求曲线的方程1.结合已学过的曲线与方程的实例,了解曲线与方程的对应关系.(了解)2.理解“曲线的方程”与“方程的曲线”的概念.(重点)3.通过具体的实例掌握求曲线方程的一般步骤,会求曲线的方程.(难点)[基础·初探]教材整理1曲线的方程与方程的曲线阅读教材P34~P35例1以上部分内容,完成下列问题.一般地,在直角坐标系中,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的关系:(1)曲线上点的坐标都是____________;(2)以这个方程的解为坐标的点都是__________,那么,这个方程叫做________,这条曲线叫做方程的曲线.【答案】这个方程的解曲线上的点曲线的方程设方程f(x,y)=0的解集非空,如果命题“坐标满足方程f(x,y)=0的点都在曲线C上”是不正确的,则下列命题正确的是()A.坐标满足方程f(x,y)=0的点都不在曲线C上B.曲线C上的点的坐标都不满足方程f(x,y)=0C.坐标满足方程f(x,y)=0的点有些在曲线C上,有些不在曲线C上D.一定有不在曲线C上的点,其坐标满足f(x,y)=0【解析】本题考查命题形式的等价转换,所给命题不正确,即“坐标满足方程f(x,y)=0的点不都在曲线C上”是正确的.“不都在”包括“都不在”和“有的在,有的不在”两种情况,故选项A、C错,选项B显然错.【答案】 D教材整理2求曲线方程的步骤阅读教材P36“例3”以上部分,完成下列问题.已知M(-2,0),N(2,0),则以MN为斜边的直角三角形的直角顶点P的轨迹方程是____________.【解析】设P(x,y),∵△MPN为直角三角形,∴MP2+NP2=MN2,∴(x+2)2+y2+(x-2)2+y2=16,即x2+y2=4.∵M,N,P不共线,∴x≠±2,∴轨迹方程为x2+y2=4(x≠±2).【答案】x2+y2=4(x≠±2)[小组合作型]对曲线的方程和方程的曲线的定义的理解(1)过点A(2,0)平行于y轴的直线与方程|x|=2之间的关系;(2)到两坐标轴的距离的积等于5的点与方程xy=5之间的关系;(3)第二、四象限角平分线上的点与方程x+y=0之间的关系.【导学号:37792038】【精彩点拨】曲线上点的坐标都是方程的解吗?以方程的解为坐标的点是否都在曲线上?【自主解答】(1)过点A(2,0)平行于y轴的直线上的点的坐标都是方程|x|=2的解,但以方程|x|=2的解为坐标的点不一定都在过点A(2,0)且平行于y轴的直线上.因此|x|=2不是过点A(2,0)平行于y轴的直线的方程.(2)到两坐标轴的距离的积等于5的点的坐标不一定满足方程xy=5,但以方程xy=5的解为坐标的点与两坐标轴的距离之积一定等于5.因此到两坐标轴的距离的积等于5的点的轨迹方程不是xy=5.(3)第二、四象限角平分线上的点的坐标都满足x+y=0,反之,以方程x+y =0的解为坐标的点都在第二、四象限角平分线上.因此第二、四象限角平分线上的点的轨迹方程是x+y=0.1.分析此类问题要严格按照曲线的方程与方程的曲线的定义.2.定义中有两个条件,这两个条件必须同时满足,缺一不可.条件(1)保证了曲线上所有的点都适合条件f (x ,y )=0;条件(2)保证了适合条件的所有点都在曲线上,前者是说这样的轨迹具有纯粹性,后者是说轨迹具有完备性.两个条件同时成立说明曲线上符合条件的点既不多也不少,才能保证曲线与方程间的相互转化.[再练一题]1.已知方程x 2+(y -1)2=10.(1)判断点P (1,-2),Q (2,3)是否在此方程表示的曲线上;(2)若点M ⎝ ⎛⎭⎪⎫m 2,-m 在此方程表示的曲线上,求实数m 的值. 【解】 (1)因为12+(-2-1)2=10,(2)2+(3-1)2=6≠10,所以点P (1,-2)在方程x 2+(y -1)2=10表示的曲线上,点Q (2,3)不在方程x 2+(y -1)2=10表示的曲线上.(2)因为点M ⎝ ⎛⎭⎪⎫m 2,-m 在方程x 2+(y -1)2=10表示的曲线上, 所以x =m 2,y =-m 适合方程x 2+(y -1)2=10,即⎝ ⎛⎭⎪⎫m 22+(-m -1)2=10. 解得m =2或m =-185.故实数m 的值为2或-185.由方程研究曲线(1)(x +y -1)x -1=0;(2)2x 2+y 2-4x +2y +3=0;(3)(x -2)2+y 2-4=0.【精彩点拨】 (1)方程(x +y -1)x -1=0中“x +y -1”与“x -1”两式相乘为0可作怎样的等价变形?(2)在研究形如Ax 2+By 2+Cx +Dy +E =0的方程时常采用什么方法?(3)由两个非负数的和为零,我们会想到什么?【自主解答】 (1)由方程(x +y -1)x -1=0可得 ⎩⎪⎨⎪⎧ x -1≥0,x +y -1=0或x -1=0, 即x +y -1=0(x ≥1)或x =1.故方程表示一条射线x +y -1=0(x ≥1)和一条直线x =1.(2)对方程左边配方得2(x -1)2+(y +1)2=0.∵2(x -1)2≥0,(y +1)2≥0,∴⎩⎪⎨⎪⎧ 2(x -1)2=0,(y +1)2=0,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =1,y =-1. 从而方程表示的图形是一个点(1,-1).(3)由(x -2)2+y 2-4=0,得⎩⎪⎨⎪⎧ x -2=0,y 2-4=0,∴⎩⎪⎨⎪⎧ x =2,y =2或⎩⎪⎨⎪⎧x =2,y =-2.因此,原方程表示两个点(2,2)和(2,-2).1.判断方程表示什么曲线,就要把方程进行同解变形,常用的方法有:配方法、因式分解或化为我们熟悉的曲线方程的形式,然后根据方程、等式的性质作出准确判定.2.方程变形前后应保持等价,否则,变形后的方程表示的曲线不是原方程代表的曲线,另外,当方程中含有绝对值时,常借助分类讨论的思想.[再练一题]2.方程xy2-x2y=2x所表示的曲线()A.关于x轴对称B.关于y轴对称C.关于原点对称D.关于x-y=0对称【解析】同时以-x代替x,以-y代替y,方程不变,所以方程xy2-x2y=2x所表示的曲线关于原点对称.【答案】 C[探究共研型]求曲线的方程探究1【提示】建立坐标系的基本原则:(1)让尽量多的点落在坐标轴上;(2)尽可能地利用图形的对称性,使对称轴为坐标轴.建立适当的坐标系是求曲线方程的首要一步,应充分利用图形的几何性质,如中心对称图形,可利用对称中心为原点建系;轴对称图形以对称轴为坐标轴建系;条件中有直角,可将两直角边作为坐标轴建系等.探究2求曲线方程时,有些点的条件比较明显,也有些点的条件要通过变形或转化才能看清,有些点的运动依赖于另外的动点,请你归纳一下求曲线方程的常用方法?【提示】一般有三种方法:一直接法;二定义法;三相关点法,又称为代入法.在解题中,我们可以根据实际题目选择最合适的方法.求解曲线方程过程中,要特别注意题目内在的限制条件.在Rt△ABC中,斜边长是定长2a(a>0),求直角顶点C的轨迹方程.【导学号:37792039】【精彩点拨】(1)如何建立坐标系?(2)根据题意列出怎样的等量关系?(3)化简出的方程是否为所求轨迹方程?【自主解答】取AB边所在的直线为x轴,AB的中点O为坐标原点,过O与AB垂直的直线为y轴,建立如图所示的直角坐标系,则A(-a,0),B(a,0),设动点C为(x,y).由于|AC|2+|BC|2=|AB|2,所以((x+a)2+y2)2+((x-a)2+y2)2=4a2,整理得x2+y2=a2.由于当x=±a时,点C与A或B重合,故x≠±a.所以所求的点C的轨迹方程为x2+y2=a2(x≠±a).1.求曲线方程的一般步骤(1)建系设点;(2)写几何点集;(3)翻译列式;(4)化简方程;(5)查漏排杂:即证明以化简后方程的解为坐标的点都是曲线上的点.2.一般情况下,化简前后方程的解集是相同的,步骤(5)可以省略不写,如有特殊情况,可适当予以说明,另外,根据情况,也可以省略步骤(2),直接列出曲线方程.3.没有确定的坐标系时,要求方程首先必须建立适当的坐标系,由于建立的坐标系不同,同一曲线在坐标系的位置不同,其对应的方程也不同,因此要建立适当的坐标系.[再练一题]3.已知一曲线在x轴上方,它上面的每一点到点A(0,2)的距离减去它到x轴的距离的差都是2,求这条曲线的方程.【解】设曲线上任一点的坐标为M(x,y),作MB⊥x轴,B为垂足,则点M属于集合P={M||MA|-|MB|=2}.由距离公式,点M适合的条件可表示为x2+(y-2)2-y=2.化简得x2=8y.∵曲线在x轴上方,∴y>0.∴(0,0)是这个方程的解,但不属于已知曲线.∴所求曲线的方程为x2=8y(y≠0).1.已知直线l:x+y-3=0及曲线C:(x-3)2+(y-2)2=2,则点M(2,1)()A.在直线l上,但不在曲线C上B.在直线l上,也在曲线C上C.不在直线l上,也不在曲线C上D.不在直线l上,但在曲线C上【解析】将M(2,1)代入直线l和曲线C的方程,由于2+1-3=0,(2-3)2+(1-2)2=2,所以点M既在直线l上,又在曲线C上.【答案】 B2.在直角坐标系中,方程|x|·y=1的曲线是()【解析】 当x >0时,方程为xy =1,∴y >0,故在第一象限有一支图象;当x <0时,方程为-xy =1,∴y >0,故在第二象限有一支图象.【答案】 C3.已知两点M (-2,0),N (2,0),点P 满足PM →·PN →=4,则点P 的轨迹方程为________.【解析】 设点P 的坐标为P (x ,y ),由PM →·PN →=(-2-x ,-y )·(2-x ,-y )=x 2-4+y 2=4,得x 2+y 2=8,则点P 的轨迹方程为x 2+y 2=8.【答案】 x 2+y 2=84.设圆C :(x -1)2+y 2=1,过原点O 作圆的任意弦,求所作弦的中点的轨迹方程.【导学号:37792040】【解】 法一:如图所示,设OQ 为过O 的一条弦,P (x ,y )为其中点,连接CP ,则CP ⊥OQ .OC 的中点为M ⎝ ⎛⎭⎪⎫12,0,连接MP ,则|MP |=12|OC |=12,得方程⎝ ⎛⎭⎪⎫x -122+y 2=14. 由圆的范围,知0<x ≤1.即所求弦中点的轨迹方程为⎝ ⎛⎭⎪⎫x -122+y 2=14,0<x ≤1.法二:如图所示,由垂径定理,知∠OPC =90°,所以动点P 在以M ⎝ ⎛⎭⎪⎫12,0为圆心,OC 为直径的圆上. 由圆的方程,得⎝ ⎛⎭⎪⎫x -122+y 2=14, 由圆的范围,知0<x ≤1.即所求弦中点的轨迹方程为⎝ ⎛⎭⎪⎫x -122+y 2=14,0<x ≤1.。
曲线方程与轨迹问题专题复习讲义-2024届高考数学一轮复习专题讲义 (学生版)

目录曲线与轨迹问题 (2)【课前诊断】 (2)【知识点一:求曲线方程】 (4)【典型例题】 (4)考点一:定义法 (4)考点二:直接法 (5)考点三:相关点法 (6)考点四:参数法 (7)【小试牛刀】 (8)【巩固练习——基础篇】 (9)【巩固练习——提高篇】 (9)曲线与轨迹问题【课前诊断】成绩(满分10): 完成情况: 优/中/差1. 已知点M (a ,b )在圆O :x 2+y 2=1外,则直线ax +by =1与圆O 的位置关系是( )A .相切B .相交C .相离D .不确定2. 圆x 2+y 2-2x +4y =0与直线2tx -y -2-2t =0(t ∈R )的位置关系为( )A .相离B .相切C .相交D .以上都有可能3. 直线10xky与圆221x y 的位置关系是( )A .相交B .相离C .相交或相切D .相切4. 设m >0,则直线)10l xy m与圆22:O x y m 的位置关系为( )A .相切B .相交C .相切或相离D .相交或相切5. 直线l 与圆22240(3)x y x y a a 相交于A ,B 两点,若弦AB 的中点为(2,3)C ,则直线l 的方程为( )A .x -y +5=0B .x +y -1=0C .x -y -5=0D .x +y -3=06. 与圆22:420C x y x 相切,且在,x y 轴上的截距相等的直线共有( )A .1条B .2条C .3条D .4条7. 过原点O 作圆2268200x y x y 的两条切线,设切点分别为P ,Q ,则线段PQ的长为________.8.已知两圆分别为圆C 1:x 2+y 2=81和圆C 2:x 2+y 2-6x -8y +9=0,这两圆的位置关系是( )A .相离B .相交C .内切D .外切9.两圆222x y r ,222(3)(1)x y r 外切,则正实数r 的值是( )D .510.圆22616480x y x y 与圆2248440x y x y 的公切线条数为( )A .4条B .3条C .2条D .1条11.圆22460x y x y 和圆2260x y x 交于A ,B 两点,则AB 的垂直平分线的方程是( )A .x +y +3=0B .2x -y -5=0C .3x -y -9=0D .4x -3y +7=0【知识点一:求曲线方程】一、求曲线方程的常用方法:(1)定义法;(2)直接法;(3)相关点法;(4)参数法;【典型例题】考点一: 定义法例1. 已知ABC Rt ∆中,C ∠为直角,且),0,1(),0,1(B A -求满足条件的C 的轨迹方程。
双曲线课件-2025届高三数学一轮复习

|PF1|-|PF2|=±2 a =±6,又|PF 1|=5,则|PF 2|=11.
6.
2
2
已知双曲线 C : 2 - 2 =1( a >0, b >0)的焦距为4
线 C 的渐近线方程为
3 ,实轴长为4 2 ,则双曲
2 x ± y =0 .
[解析] 由题意知,2 c =4 3 ,2 a =4 2 ,则 b = 2 − 2 =2,所以 C 的渐近线
C.
2 2
2
双曲线 - =1的渐近线方程是y=± x
9
4
3
D. 等轴双曲线的渐近线互相垂直,离心率等于 2
2. [浙江高考]渐近线方程为 x ± y =0的双曲线的离心率是(
A.
2
2
B. 1
C. 2
C )
D. 2
[解析] 因为双曲线的渐近线方程为 x ± y =0,所以无论双曲线的焦点在 x 轴上还是
轴上.又离心率 e =
2 ,所以 =
2 ,所以 a = 2 ,则 b 2= c 2- a 2=2,所以双曲
2
2
线 C 的标准方程为 - =1.
2
2
解法二
因为双曲线 C 的离心率 e = 2 ,所以该双曲线为等轴双曲线,即 a = b .又
双曲线 C 的焦点为(-2,0)和(2,0),所以 c =2,且焦点在 x 轴上,所以 a 2+ b 2=
1
以| PF 1|·| PF 2|=8,所以 △ = | PF 1|·| PF 2|·sin
2
1 2
解法二
60°=2 3 .
2
2
由题意可得双曲线 C 的标准方程为 - =1,所以可得 b 2=2,由双曲
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变式训练:写出下列半圆
5
-5 0
5 x -5 0
5 x -5
x
5x
-5 -5
条件甲:“曲线C上的点的坐标都是方程f(x,y)=0 的解”,
条 件 乙 : “ 曲 线 C 是 方 程 f (x , y)=0 的 曲 线 ” , 则 甲 是B乙 的
(
)
(A)充分非必要条件
(B)必要条件
l
表示为 (x1)2(y1)2 (x3)2(y7)2
上式两边平方,得 并x整 2y理70
(1)由求方程的过程垂 可直 知平 ,分线上每一点的 坐标都是方程的解。
(2)设点 M1的坐(标 x1,y1)是方程的解, x12y170,x1 72y1
点 M1到 A,B的距离分别是 M1A (x11)2(y11)2 (82y1)2(y11)2 5(y126y11)3 M 1B(x13)2(y17)2(42y1)2(y17)2 5(y1 26y11)3 所以 M1AM1B,即点 M在线A段 B的垂直平分线 由(1),(2)可知,方程是线直段平的分垂线的方程。
将条件直接写成关于“x,y”的关系式
例1.长为2a(a是正常数)的线段AB的两端点A,B分别 在互相垂直的两条直线上滑动,求线段AB中点 M的轨迹.
例2.求平面内到两个定点A、B的距离之比等于2的 动点M的轨迹方程
变题:求平面内到两个定点A、B的距离之比等于 0且1
的动点M的轨迹.
课本P57 1、2
(2)“以这个方程的解为坐标的点都在曲线上”阐 明符合条件的所有点都在曲线上而毫无遗漏
由曲线的方程的定义可知,如果曲线C的方程是 f(x,y)=0,那么点P0(x0 ,y0)在曲线C 上的 充要条件是 f(x0,y0)=0 .
问题研讨
例1判断下列结论的正误并说明理由 对(1)过点A(3,0)且垂直于x轴的直线为x=3 错(2)到x轴距离为2的点的轨迹方程为y=2 错(3)到两坐标轴距离乘积等于1的点的轨迹方程为xy=1
求曲线方程的步骤:
(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。
(D)曲线C是方程f(x,y)=0的曲线的一部分或是全部
例2 设A,B两点的坐标分别是(-1,-1),(3,7), 求线段AB的垂直平分线的方程。 y
解:如图M ,(x设 ,y)是线A段B的垂直平M分(x,y线 ) B
上的任意一点,点也 M属就于是集合
P MMAMB
o
x
由两点间的距点 离 M适 公合 式的 ,条件A可
这样,我们就说 x-y=0是这条直线的方程, 这条直线叫做方程 x-y=0的直线。
xy0
x
试一试
说明圆心为P(a,b),半径等于r的圆的方程是 (x-a)2+(y-b)2=r2
(1)设M(x0,y0)是圆上任意一点,因为点M到圆心的距离等于r
所以 (x0a)2(y0b)2r 也就是(x0-a)2+(y0-b)2=r2 即(x0,y0)是方程(x-a)2+(y-b)2=r2的解 (2)设(x0,y0)是方程(x-a)2+(y-b)2=r2的解,则有 (x0-a)2+(y0-b)2=r2两边开方取算术根,得 (x0a)2(y0b)2r 即点M(x0,y0)到点P的距离等于r,所以点M是这个圆上的点. 由(1)(2)可知, (x-a)2+(y-b)2=r2是圆心为P(a,b), 半径等于r的圆的方程.
一般地,在直角坐标系中,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的 关系:
(1)曲线上的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, 那么这个方程叫做曲线的方程;这条曲线叫做方程 的曲线(图形)。 说明:(1)“曲线上的点的坐标都是这个方程 的解” ,阐 明曲线上没有坐标不满足方程的点,也就是说曲线上 所有的点都符合这个条件而毫无例外
(C)充要条件
(D)非充分也非
必若要命条题件“曲线C上的点的坐标满足方程f(x,y)=0 ”是正确的,
则下列命题中正确的是( D )
(A)方程f(x,y)=0 所表示的曲线是C
(B)坐标满足 f(x,y)=0 的点都在曲线C上
(C) 方 程 f(x , y)=0 的 曲 线 是 曲 线 C 的 一 部 分 或 是 曲 C
精品
曲线与方程1
两坐标轴所成的角位于第一、三象限的平分线
的方程是 xy0. 这就是说:
y
如果点M(x0 ,y0)是这条直线上的任意 一点,它到两坐标轴的距离一定相等, 即 x0 = y0,那么它的坐标(x0 ,y0)就 是方程 x-y=0 的解;
o
反过来,如果(x0 ,y0)是方程 x-y=0 的解,即x0 = y0,那么以这个解为坐标 的点到两轴的距离相等,它一定在这条 平分线上。
2. 代入法
这个方法又叫相关点法或坐标转移法.即利用动点P’(x’,y’) 是定曲线F(x,y)=0上的动点,另一动点P(x,y)依赖于 P’(x’,y’),那么可寻求关系式x’=f(x,y),y’=g(x,y)后代入方程 F(x’,y’)=0中,得到动点P的轨迹方程 例3:已知点A(2,0),点P在圆x2+y2=1上,AP的中点为Q, 求点Q的轨迹方程.
复习回顾
曲线的方程和方程的曲线的概念: 在直角坐标系中,如果某曲线C上的点与一
个二元方程 f(x,y)=0的实数解满足下列关系: (1) 曲线上的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. 这个方程叫做曲线的方程;这个曲线叫做
方程的曲线.
求曲线方程的一般步骤:
1. 建系:建立适当的坐标系,用 M(x,y) 表示曲线上
任意一点;
2. 几何列式:写出满足条件的点M的集合
{M/P(M) };
3. 代数方程:将M点坐标(x,y)代入几何条件,
列出方程 f (x,y) =0;
4. 化简:化方程为最简形式; 5. 证明:验证化简过的方程所表示的曲线是否是
已知点的轨迹。
y2 x2
y x
1.直接法:动点运动的规律简单、明确,易于表达,可