解决圆锥曲线常用的方法1、定义法(1)椭圆有两种定义。
第一定义中,r 1+r 2=2a 。
第二定义中,r 1=ed 1 r 2=ed 2。
(2)双曲线有两种定义。
第一定义中,a r r 221=-,当r 1>r 2时,注意r 2的最小值为c-a :第二定义中,r 1=ed 1,r 2=ed 2,尤其应注意第二定义的应用,常常将 半径与“点到准线距离”互相转化。
(3)抛物线只有一种定义,而此定义的作用较椭圆、双曲线更大,很多抛物线问题用定义解决更直接简明。
2、韦达定理法因直线的方程是一次的,圆锥曲线的方程是二次的,故直线与圆锥曲线的问题常转化为方程组关系问题,最终转化为一元二次方程问题,故用韦达定理及判别式是解决圆锥曲线问题的重点方法之一,尤其是弦中点问题,弦长问题,可用韦达定理直接解决,但应注意不要忽视判别式的作用。
3、解析几何的运算中,常设一些量而并不解解出这些量,利用这些量过渡使问题得以解决,这种方法称为“设而不求法”。
设而不求法对于直线与圆锥曲线相交而产生的弦中点问题,常用“点差法”,即设弦的两个端点A(x 1,y 1),B(x 2,y 2),弦AB 中点为M(x 0,y 0),将点A 、B 坐标代入圆锥曲线方程,作差后,产生弦中点与弦斜率的关系,这是一种常见的“设而不求”法,具体有:(1))0(12222>>=+b a by a x 与直线相交于A 、B ,设弦AB 中点为M(x 0,y 0),则有02020=+k by a x 。
(2))0,0(12222>>=-b a by a x 与直线l 相交于A 、B ,设弦AB 中点为M(x 0,y 0)则有02020=-k by a x (3)y 2=2px (p>0)与直线l 相交于A 、B 设弦AB 中点为M(x 0,y 0),则有2y 0k=2p,即y 0k=p. 4、数形结合法解析几何是代数与几何的一种统一,常要将代数的运算推理与几何的论证说明结合起来考虑问题,在解题时要充分利用代数运算的严密性与几何论证的直观性,尤其是将某些代数式子利用其结构特征,想象为某些图形的几何意义而构图,用图形的性质来说明代数性质。
如“2x+y ”,令2x+y=b ,则b 表示斜率为-2的直线在y 轴上的截距;如“x 2+y 2”,令d y x =+22,则d 表示点P (x ,y )到原点的距离;又如“23+-x y ”,令23+-x y =k ,则k 表示点P (x 、y )与点A (-2,3)这两点连线的斜率……5、参数法(1)点参数利用点在某曲线上设点(常设“主动点”),以此点为参数,依次求出其他相关量,再列式求解。
如x 轴上一动点P ,常设P (t ,0);直线x-2y+1=0上一动点P 。
除设P (x 1,y 1)外,也可直接设P (2y,-1,y 1) (2)斜率为参数当直线过某一定点P(x 0,y 0)时,常设此直线为y-y 0=k(x-x 0),即以k 为参数,再按命题要求依次列式求解等。
(3)角参数当研究有关转动的问题时,常设某一个角为参数,尤其是圆与椭圆上的动点问题。
6、代入法这里所讲的“代入法”,主要是指条件的不同顺序的代入方法,如对于命题:“已知条件P 1,P 2求(或求证)目标Q ”,方法1是将条件P 1代入条件P 2,方法2可将条件P 2代入条件P 1,方法3可将目标Q 以待定的形式进行假设,代入P 1,P 2,这就是待定法。
不同的代入方法常会影响解题的难易程度,因此要学会分析,选择简易的代入法。
例2、F 是椭圆13422=+y x 的右焦点,A(1,1)为椭圆内一定点,上一动点。
(1)PF PA +的最小值为 (2)PF PA 2+的最小值为分析:PF 为椭圆的一个焦半径,常需将另一焦半径F P '解:(1)4-5设另一焦点为F ',则F '(-1,0)连A F ',P F '542)(22-='-≥-'-='-+=+F A a PA F P a F P a PA PF PA当P 是F 'A 的延长线与椭圆的交点时, PF PA +取得最小值为4-5。
(2)作出右准线l ,作PH ⊥l 交于H ,因a 2=4,b 2=3,c 2=1, a=2,c=1,e=21, ∴PH PF PH PF ==2,21即 ∴PH PA PF PA +=+2当A 、P 、H 三点共线时,其和最小,最小值为3142=-=-A x ca 例3、动圆M 与圆C 1:(x+1)2+y 2=36内切,与圆C 2:(x-1)2+y 2=4外切,轨迹方程。
分析:作图时,要注意相切时的“图形特征”:图中的A 、M 、C 共线,B 、D 、M 共线)径”(如图中的MD MC =)。
解:如图,MD MC =,∴26-=--=-MB MA DB MB MA AC 即 ∴8=+MB MA (*)∴点M 的轨迹为椭圆,2a=8,a=4,c=1,b 2=15轨迹方程为151622+y x 点评:得到方程(*)后,应直接利用椭圆的定义写出方程,而无需再用距离公式列式求解,即列出4)1()1(2222=+-+++y x y x ,再移项,平方,…相当于将椭圆标准方程推导了一遍,较繁琐!例4、△ABC 中,B(-5,0),C(5,0),且sinC-sinB=53sinA,求点A 的轨迹方程。
分析:由于sinA 、sinB 、sinC 的关系为一次齐次式,两边乘以2R (R 为外接圆半径),可转化为边长的关系。
解:sinC-sinB=53sinA 2RsinC-2RsinB=53·2RsinA ∴BC AC AB 53=-即6=-AC AB (*)∴点A 的轨迹为双曲线的右支(去掉顶点) ∵2a=6,2c=10 ∴a=3, c=5, b=4所求轨迹方程为116922=-y x (x>3) 点评:要注意利用定义直接解题,这里由(*)式直接用定义说明了轨迹(双曲线右支) 例5、定长为3的线段AB 的两个端点在y=x 2上移动,AB 中点为M ,求点M 到x 轴的最短距离。
分析:(1)可直接利用抛物线设点,如设A(x 1,x 12),B(x 2,X 22),又设AB 中点为M(x 0y 0)用弦长公式及中点公式得出y 0关于x 0的函数表达式,再用函数思想求出最短距离。
(2)M 到x 轴的距离是一种“点线距离”,可先考虑M 到准线的距离,想到用定义法。
解法一:设A(x 1,x 12),B(x 2,x 22),AB 中点M(x 0,y 0)则⎪⎩⎪⎨⎧=+=+=-+-022212122221221229)()(y x x x x x x x x x 由①得(x 1-x 2)2[1+(x 1+x 2)2]=9即[(x 1+x 2)2-4x 1x 2]·[1+(x 1+x 2)2]=9 ④ 由②、③得2x 1x 2=(2x 0)2-2y 0=4x 02-2y 0 代入④得 [(2x 0)2-(8x 02-4y 0)]·[1+(2x 0)2]=9∴220041944x x y +=-, 1149)14(4944202020200-+++=+=x x x x y ≥,5192=- 450≥y ① ② ③当4x 02+1=3 即 220±=x 时,45)(min 0=y 此时)45,22(±M 法二:如图,222+=AA MM ∴232≥MM , 即411≥+MM ∴451≥MM , 当AB ∴M 到x 轴的最短距离为45 点评:定义与三角形中两边之和大于第三边(当三角形“压扁”时,两边之和等于第三边)的属性,简捷地求解出结果的,但此解法中有缺点,即没有验证AB 是否能经过焦点F ,而且点M 的坐标也不能直接得出。
例6、已知椭圆)52(1122≤≤=-+m m y m x 过其左焦点且斜率为1的直线与椭圆及准线从左到右依次变于A 、B 、C 、D 、设f(m)=CD AB -,(1)求f(m),(2)求f(m)的最值。
分析:此题初看很复杂,对f(m)的结构不知如何运算,因A 、B 来源于“不同系统”,A 在准线上,B 在椭圆上,同样C 在椭圆上,D “投影”到x 轴上,立即可得防()(22)(2)()(D A B C D A B x x x x x x x m f ---=---= )()(2D A C B x x x x +-+=)(2C B X x +=此时问题已明朗化,只需用韦达定理即可。
解:(1)椭圆1122=-+m y m x 中,a 2=m ,b 2=m-1,c 2=1,左焦点F 1(-1,0) 则BC:y=x+1,代入椭圆方程即(m-1)x 2+my 2-m(m-1)=0 得(m-1)x 2+m(x+1)2-m 2+m=0 ∴(2m-1)x 2+2mx+2m-m 2=0设B(x 1,y 1),C(x 2,y 2),则x 1+x 2=-)52(122≤≤-m m m12222)()(2)()(2)(2121-⋅=+=+-+=---=-=m m x x x x x x x x x x CD AB m f C A C D A B(2))1211(2121122)(-+=-+-=m m m m f∴当m=5时,9210)(min =m f 当m=2时,324)(max =m f 点评:此题因最终需求C B x x +,而BC 斜率已知为1,故可也用“点差法”设BC 中点为M(x 0,y 0),通过将B 、C 坐标代入作差,得0100=⋅-+k m ym x ,将y 0=x 0+1,k=1代入得01100=-++m x m x ,∴120--=m m x ,可见122--=+m m x x C B 当然,解本题的关键在于对CD AB m f -=)(的认识,通过线段在x 轴的“投影”发现C B x x m f +=)(是解此题的要点。
例3:直线l :ax+y+2=0平分双曲线191622=-y x 的斜率为1的弦,求a 的取值范围. 分析:由题意,直线l 恒过定点P(0,-2),平分弦即过弦中点,可先求出弦中点的轨迹,再求轨迹上的点M 与点P 的连线的斜率即-a 的范围。
解:设A(x 1,y 1),B(x 2,y 2)是双曲线上的点,且AB 的斜率为1,AB 的中点为M(x 0,y 0)则: ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-=-1916191622222121y x y x①-②得01916,09160022122212=⋅-=---y x y y x x 即 即M(X 0,y 0)在直线9x-16y=0上。