(完整版)最全圆锥曲线知识点总结
更新时间:2023-04-13 11:58:01 阅读量: 实用文档 文档下载
1
高中数学椭圆的知识总结
1.椭圆的定义:
平面内一个动点P 到两个定点12,F F 的距离之和等于常数(12122PF PF a F F +=>),这个动点P 的轨迹叫做椭圆.这两个定点叫做椭圆的焦点,两焦点的距离叫做椭圆的焦距.
注意:若1212PF PF F F +=,则动点P 的轨迹为线段12F F ;若1212PF PF F F +<,则动点P 的轨迹无图形.
(1)椭圆:焦点在x 轴上时12222=+b
y a x (222
a b c =+)?{
cos sin x a y b ??==(参数方程,其中?为参数),焦点在y 轴上时22
22b
x a y +=1(0a b >>)。
2. 椭圆的几何性质:
(1)椭圆(以
122
22=+b
y
a x (0a
b >>)为例):①范围:,a x a b y b -≤≤-≤≤;②焦点:两个焦点(,0)
c ±;③对称性:两条对称轴0,0x y ==,一个对称中心(0,0),四个顶点
(,0),(0,)a b ±±,其中长轴长为2a ,短轴长为2b ; ④离心率:c
e a
=,椭圆?01e <<,e
越小,椭圆越圆;e 越大,椭圆越扁。⑥
(2).点与椭圆的位置关系:①点00(,)P x y 在椭圆外?2200
221x y a b
+>;
②点00(,)P x y 在椭圆上?220220b
y a x +=1;③点00(,)P x y 在椭圆内?2200
221x y a b +<
3.直线与圆锥曲线的位置关系:
(1)相交:0?>?直线与椭圆相交;(2)相切:0?=?直线与椭圆相切; (3)相离:0?
如:直线y ―kx ―1=0与椭圆
22
15x y m
+=恒有公共点,则m 的取值范围是_______; 4.焦点三角形(椭圆上的一点与两焦点所构成的三角形)
5.弦长公式:若直线y kx b =+与圆锥曲线相交于两点A 、B ,且12,x x 分别为A 、B 的横坐标,则AB =2
121k
x x +-,若12,y y 分别为A 、B 的纵坐标,则AB =2121
1y y k
-+
,若弦AB 所在直线方程设为x ky b =+,则AB =2
121k
y y +-。
6.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。在椭圆
122
22=+b y a x 中,以00(,)P x y 为中点的弦所在直线的斜率k=-0
202y a x b ; 如(1)如果椭圆
22
1369
x y +=弦被点A (4,2)平分,那么这条弦所在的直线方程是 ; (2)已知直线y=-x+1与椭圆22
221(0)x y a b a b
+=>>相交于A 、B 两点,且线段AB 的中点在
直线L :x -2y=0上,则此椭圆的离心率为_______;
(3)试确定m 的取值范围,使得椭圆13
42
2=+y x 上有不同的两点关于直线m x y +=4对称;
特别提醒: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?>!
椭圆知识点的应用 1.如何确定椭圆的标准方程?
任何椭圆都有一个对称中心,两条对称轴。当且仅当椭圆的对称中心在坐标原点,对称轴是坐标轴,椭圆的方程才是标准方程形式。此时,椭圆焦点在坐标轴上。
确定一个椭圆的标准方程需要三个条件:两个定形条件b a ,;一个定位条件焦点坐标,由焦点坐标的形式确定标准方程的类型。 2.椭圆标准方程中的三个量c b a ,,的几何意义
椭圆标准方程中,c b a ,,三个量的大小与坐标系无关,是由椭圆本身的形状大小所确定的。分别表示椭圆的长半轴长、短半轴长和半焦距长,均为正数,且三个量的大小关系为:
)0(>>b a ,)0(>>c a ,且)(222c b a +=。
可借助右图理解记忆:
c b a ,,恰构成一个直角三角形的三条边,其中a 是斜边,b 、c 为两条直角边。 3.如何由椭圆标准方程判断焦点位置
椭圆的焦点总在长轴上,因此已知标准方程,判断焦点位置的方法是:看2x ,2
y 的分母的大小,哪个分母大,焦点就在哪个坐标轴上。 4.方程均不为零)C B A C By Ax ,,(2
2
=+是表示椭圆的条件
方程C By Ax =+2
2
可化为
122=+C
By C Ax ,即12
2=+B
C By A C x ,所以只有A 、B 、C 同号,且A ≠B 时,方程表示椭圆。当
B C A C >时,椭圆的焦点在x 轴上;当B
C
A C <时,椭圆的焦点在y 轴上。
5.求椭圆标准方程的常用方法:
①待定系数法:由已知条件确定焦点的位置,从而确定椭圆方程的类型,设出标准方程,再由条件确定方程中的参数c b a ,,的值。其主要步骤是“先定型,再定量”;
②定义法:由已知条件判断出动点的轨迹是什么图形,然后再根据定义确定方程。
6.共焦点的椭圆标准方程形式上的差异
2
共焦点,则c 相同。与椭圆122
22=+b y a x )0(>>b a 共焦点的椭圆方程可设为
12
222=+++m
b y m a x )(2
b m ->,此类问题常用待定系数法求解。 7.判断曲线关于x 轴、y 轴、原点对称的依据:
① 若把曲线方程中的x 换成x -,方程不变,则曲线关于y 轴对称; ② 若把曲线方程中的y 换成y -,方程不变,则曲线关于x 轴对称;
③ 若把曲线方程中的x 、y 同时换成x -、y -,方程不变,则曲线关于原点对称。 8.如何求解与焦点三角形△PF 1F 2(P 为椭圆上的点)有关的计算问题?
思路分析:与焦点三角形△PF 1F 2有关的计算问题时,常考虑到用椭圆的定义及余弦
定理(或勾股定理)、三角形面积公式2121sin 2
1
21PF F PF PF S F PF ∠??=?相结合的
方法进行计算解题。
将有关线段2121F F PF PF 、、,有关角21PF F ∠ (21PF F ∠≤21BF F ∠)结合起来,建立
21PF PF +、21PF PF ?之间的关系. 9.如何计算椭圆的扁圆程度与离心率的关系?
长轴与短轴的长短关系决定椭圆形状的变化。离心率)10(<<=
e a
c
e ,因为222b a c -=,0>>c a ,用b a 、表示为)10()(12<<-=e a
b
e 。
显然:当a b 越小时,)10(< b 越大,)10(< 椭圆形状越趋近于圆。 题型1:椭圆定义的运用 例1.已知1,F F 为椭圆22 1259 x y +=的两个焦点,过1F 的直线交椭圆于A 、B 两点若2212F A F B +=,则AB =______. 例2.如果方程2 2 2x ky +=表示焦点在x 轴的椭圆,那么实数k 的取值范围是____________. 例3.已知P 为椭圆 22 12516 x y +=上的一点,,M N 分别为圆22(3)1x y ++=和圆22(3)4x y -+=上的点,则PM PN +的最小值为 题型2: 求椭圆的标准方程 例1、求满足下列各条件的椭圆的标准方程. (1) 经过两点2),(A B --; (2)经过点(2,-3)且与椭圆2 2 9436x y +=具有共同的焦点; (3) 一个焦点与短轴两端点的连线互相垂直,且此焦点与长轴上较近的端点距离为 4. 题型3:求椭圆的离心率 例1、ABC ? 中,30,2,o ABC A AB S ∠===V 若以,A B 为焦点的椭圆经过点C ,则椭圆的离心率为 . 例2、过椭圆的一个焦点2F 作椭圆长轴的垂线交椭圆于P ,若 12F PF ?为等腰直角三角形,则椭圆的离心率为 题型4:椭圆的其他几何性质的运用(范围、对称性等) 例1.已知实数,x y 满足22 142 x y +=,则22x y x +-的范围为 例2.已知点,A B 是椭圆22 221x y m n +=(0,0m n >>)上两点,且AO BO λ=uuu r uu u r ,则λ= 题型5:焦点三角形问题 例1.已知12,F F 为椭圆22 194 x y +=的两个焦点,p 为椭圆上的一点,已知12,,P F F 为一个直角三角形的三个顶点,且12PF PF >,求 1 2 PF PF 的值. 例2.已知12,F F 为椭圆C:22 184 x y +=的两个焦点,在C 上满足12PF PF ⊥的点的个数为 . 例3.已知椭圆的焦点是)1,0(),1,0(21F F -,且离心率1 e 2 = ① 求椭圆的方程; ② 设点P 在椭圆上,且121=-PF PF ,求cos 21PF F ∠. 3 题型6: 三角代换的应用 例1.椭圆 22 1169x y +=上的点到直线l:90x y +-=的距离的最小值为___________. 例2.椭圆 22 1169 x y +=的内接矩形的面积的最大值为 题型7:直线与椭圆的位置关系的判断 例1.当m 为何值时,直线y x m =+与椭圆 22 1169 x y +=相交?相切?相离? 例2.若直线)(1R k kx y ∈+=与椭圆152 2=+m y x 恒有公共点,求实数m 的取值范围; 题型8:弦长问题 例1.求直线24y x =-被椭圆 22 4199 x y +=所截得的弦长. 例2.已知椭圆 2 212 x y +=的左右焦点分别为F 1,F 2,若过点P (0,-2)及F 1的直线交椭圆于A,B 两点,求⊿ABF 2的面积; 题型9:中点弦问题 例1. 求以椭圆 22 185 x y +=内的点A (2,-1)为中点的弦所在的直线方程。 例2.中心在原点,一个焦点为1(0,50)F 的椭圆截直线32y x =- 所得弦的中点横坐标为1 2 ,求椭圆的方程. 例3.椭圆22 1mx ny +=与直线1x y += 相交于A 、B 两点,点C 是AB 的中点.若22AB = , OC 的斜率为22 (O 为原点),求椭圆的方程. 巩固训练 1. 如图,椭圆中心在原点,F 是左焦点,直线1AB 与BF 交于D,且o 1=90BDB ∠,则椭圆的离心率为 2.设12,F F 为椭圆2 214 x y +=的两焦点,P 在椭圆上,当12F PF ?面积为1时,12PF PF ?uu u r uuu r 的值为 3.椭圆 22 1369 x y +=的一条弦被()4,2A 平分,那么这条弦所在的直线方程是 4. 若12,F F 为椭圆的两个焦点,P 为椭圆上一点,若122112::1:2:3PF F PF F F PF ∠∠∠=, 则此椭圆的离心率为 5.在平面直角坐标系中,椭圆22 221(0)x y a b a b +=>>的焦距为2c ,以O 为圆心,a 为半径的圆, 过点2 (,0)a c 作圆的两切线互相垂直,则离心率e = . 双曲线 基本知识点 双曲线 标准方程(焦点在x 轴) )0,0(122 22>>=-b a b y a x 标准方程(焦点在y 轴) )0,0(122 22>>=-b a b x a y 定义 定义:平面内与两个定点1F ,2F 的距离的差的绝对值是常数(小于12F F )的点的轨迹叫双曲线。这两个定点叫做双曲线的焦点,两焦点的距离叫焦距。 {}a MF MF M 22 1 =-()212F F a < 范围 x a ≥,y R ∈ y a ≥,x R ∈ 对称轴 x 轴 ,y 轴;实轴长为2a ,虚轴长为2b 对称中心 原点(0,0)O 焦点坐标 1(,0)F c - 2(,0)F c 1(0,)F c - 2(0,)F c x y P 1F 2F x y x y P 1 F 2 F x y 4 焦点在实轴上,22 c a b =+;焦距:122F F c = 顶点坐标 (a -,0) (a ,0) (0, a -,) (0,a ) 离心率 2 21,(1)c b e e a a ==+> 渐近线 方程 x a b y ±= a y x b =± 共渐近线的双曲线系方程 k b y a x =-22 22(0k ≠) k b x a y =-22 22(0k ≠) 直线和双曲线的位置 双曲线122 22=-b y a x 与直线y kx b =+的位置关系: 利用22 221x y a b y kx b ?- =???=+? 转化为一元二次方程用判别式确定。 二次方程二次项系数为零直线与渐近线平行。 相交弦AB 的弦长2212121()4AB k x x x x =++- 补充知识点: 等轴双曲线的主要性质有: (1)半实轴长=半虚轴长(一般而言是a=b ,但有些地区教材版本不同,不一定用的是a,b 这两个字母); (2)其标准方程为2 2 x y C -=,其中0C ≠; (3)离心率2e = ; (4)渐近线:两条渐近线 y=±x 互相垂直; 例题分析: 例1、动点P 与点1(05)F ,与点2(05)F -,满足126PF PF -=,则点P 的轨迹方程为( ) A.221916x y -= B.22 1169 x y -+= C.221(3)169x y y -+=≥ D.22 1(3)169 x y y -+=-≤ 同步练习一:如果双曲线的渐近线方程为3 4y x =±,则离心率为( ) A.53 B. 5 4 C.53或54 D.3 例2、已知双曲线22 14x y k +=的离心率为2e <,则k 的范围为( ) A.121k -<< B.0k < C.50k -<< D.120k -<< 同步练习二:双曲线22 221x y a b -=的两条渐近线互相垂直,则双曲线的离心率为 . 例3、设P 是双曲线22 219x y a -=上一点,双曲线的一条渐近线方程为320x y -=,12F F ,分别是 双曲线的左、右焦点,若13PF =,则2PF 的值为 . 同步练习三:若双曲线的两个焦点分别为(02)(02)-,,,,且经过点(215),,则双曲线的标准方程为 。 例4、下列各对曲线中,即有相同的离心率又有相同渐近线的是( ) (A)x 23-y 2=1和y 29-x 23=1 (B)x 23-y 2=1和y 2 -x 23=1 (C)y 2 -x 23=1和x 2 -y 23=1 (D)x 23-y 2=1和92x -3 2y =1 同步练习四:已知双曲线的中心在原点,两个焦点12F F ,分别为(50), 和(50)-,,点P 在双曲线上且12PF PF ⊥,且12PF F △的面积为1,则双曲线的方程为( ) A.22 123x y -= B.22132x y -= C.2 214 x y -= D.2 2 14 y x -= 例5、与双曲线 116 92 2=-y x 有共同的渐近线,且经过点A }32,3(-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 )1 5 同步练习五:以x y 3±=为渐近线,一个焦点是F (0,2)的双曲线方程为_________. 例6、下列方程中,以x±2y=0为渐近线的双曲线方程是 (A) 12 y x )D (1y 2 x ) C (116 y 4x ) B (14 y 16x 2 222 2 22 2=- =-=-=- 同步练习六:双曲线8kx 2 -ky 2 =8的一个焦点是(0,3),那么k 的值是 例7、经过双曲线2 2 13 y x -=的右焦点F 2作倾斜角为30°的弦AB , (1)求|AB|. (2)F 1是双曲线的左焦点,求△F 1AB 的周长. 同步练习七过点(0,3)的直线l 与双曲线22 143 x y -=只有一个公共点,求直线l 的方程。 高考真题分析 1.【2012高考新课标文10】等轴双曲线C 的中心在原点,焦点在x 轴上,C 与抛物线x y 162 =的准线交于,A B 两点,AB =C 的实轴长为( ) () A ()B ()C 4 ()D 8 2.【2012高考山东文11】已知双曲线1C :22 221(0,0)x y a b a b -=>>的离心率为 2.若抛物线 2 2:2(0)C x py p =>的焦点到双曲线1C 的渐近线的距离为2,则抛物线2C 的方程为 (A) 2x y = (B) 2x y = (C)28x y = (D)216x y = 3.【2012高考全国文10】已知1F 、2F 为双曲线2 2 :2C x y -=的左、右焦点,点P 在C 上, 12||2||PF PF =,则12cos F PF ∠= (A ) 14 (B )35 (C )34 (D )45 4.(2011年高考湖南卷文科6)设双曲线22 21(0)9 x y a a - =>的渐近线方程为320,x y ±=则a 的值为( ) A .4 B .3 C .2 D .1 5.【2012高考江苏8】(5分)在平面直角坐标系xOy 中,若双曲线22 214 x y m m -=+ , 则m 的值为 . 抛物线 6 焦点到准线的距离 p 焦半径 11(,)A x y 12 p AF x =+ 12 p AF x =-+ 12 p AF y =+ 12 p AF y =-+ 焦 点弦 长AB 12()x x p ++ 12()x x p -++ 12()y y p ++ 12()y y p -++ 焦点弦 AB 的几条性质 11(,) A x y 22(,) B x y 以AB 为直径的圆必与准线l 相切 若AB 的倾斜角为α,则22sin p AB α= 若AB 的倾斜角为α,则22cos p AB α = 2 124 p x x = 212y y p =- 112AF BF AB AF BF AF BF AF BF p ++===?? 切线 方程 00()y y p x x =+ 00()y y p x x =-+ 00()x x p y y =+ 00()x x p y y =-+ 直线:l y kx b =+,抛物线2:2C y px =, 由 22y kx b y px =+??=?,消y 得: (1)当k=0时,直线l 与抛物线的对称轴平行,有一个交点; (2)当k ≠0时,Δ>0,直线l 与抛物线相交,两个不同交点; Δ=0, 直线l 与抛物线相切,一个切点; Δ<0,直线l 与抛物线相离,无公共点。 (3)若直线与抛物线只有一个公共点,则直线与抛物线必相切吗?(不一定) 1、关于直线与抛物线的位置关系问题常用处理方法 直线l :b kx y += 抛物线2:2C y px =,(0)p ≠ 联立方程法: ???=+=px y b kx y 22 ?0)(2222=+-+b x p kb x k 设交点坐标为),(11y x A ,),(22y x B ,则有0?≠,以及2121,x x x x +,还可进一步求出 b x x k b kx b kx y y 2)(212121++=+++=+, 2212122121)())((b x x kb x x k b kx b kx y y +++=++= 在涉及弦长,中点,对称,面积等问题时,常用此法,比如 (1)相交弦AB 的弦长 2122122124)(11x x x x k x x k AB -++=-+=a k ?+=2 1 或 2122122124)(1111y y y y k y y k AB -++=-+ =a k ?+=2 1 (2). 中点),(00y x M , 2210x x x +=, 2 2 10y y y += 点差法: 设交点坐标为),(11y x A ,),(22y x B ,代入抛物线方程,得 12 12px y = 22 22px y =将两式相减,可得)(2))((212121x x p y y y y -=+- 2 121212y y p x x y y += -- (1)在涉及斜率问题时,2 12y y p k AB += (2)在涉及中点轨迹问题时,设线段AB 的中点为),(00y x M , 021*******y p y p y y p x x y y ==+=--,即0y p k AB =, 同理,对于抛物线)0(22≠=p py x ,若直线l 与抛物线相交于B A 、两点,点),(00y x M 是弦AB 的中点,则有p x p x p x x k AB 0021222==+= (注意能用这个公式的条件:1)直线与抛物线有两个不同的交点,2)直线的斜率存在,且不等于零) o x ()22,B x y F y ()11,A x y
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