圓錐曲線歷來是高考命題的重點,通常以一大一?。匆粋€選擇或填空題和一個解答題)的形式出現.那么在高考命題中圓錐曲線有哪些??疾凰サ臒狳c問題呢?讓我們從2013年高考中看端倪.
熱點1. 方程問題
本考點考查主要考查圓錐曲線方程特征值以及方程的求法,有關考題在選擇、填空和解答題中都有所涉及,難度偏易或中等.
例1. 已知中心在原點的雙曲線C的右焦點為F(3,0),離心率等于 ,在雙曲線C的方程是( )
A. - =1 B. - =1
C. - =1 D. - =1
解析:本題為基礎題,因為離心率等于 ,c=3,故a=2,b= ,選B.
評注:在解析幾何中,當曲線類型已知時,求曲線方程一般采用定義法和待定系數法.
熱點2. 圓錐曲線的有關性質
本考點涉及圓錐曲線的離心率,準線和雙曲線的漸近線等內容,一般出現在選擇題或填空題中,難度偏易或中等.
例2. 在平面直角坐標系xOy中,橢圓C的標準方程為 + =1(a>0,b>0),右焦點為F,右準線為l,短軸的一個端點為B,設原點到直線BF的距離為d1,F到l的距離為d2,若d2= d1,則橢圓C的離心率為 .
解析:本題主要考查橢圓的有關性質,難度中等.如圖,l:x= ,d2= -c= ,由等面積得:d1= .若d2= d1,則 = ,整理得: a2-ab- b2=0,兩邊同除以a2,得 2- + =0,解之得 = ,所以離心率為e= = .
評注:求解這類問題的關鍵是依據圖形特征或圓錐曲線的幾何性質,列出含有a,b,c的方程或不等式,然后利用a,b,c之間固有的平方關系,將其轉化成關于離心率e的方程或不等式,同時注意離心率e固有的取值范圍.
熱點3. 最值問題
本考點主要考查點、直線、圓和圓錐曲線四者之間的位置關系,最值問題主要出現在選擇或填空中,難度中等,也可能出現在解答題中.
例3. 已知拋物線C的頂點為O(0,0),焦點F
(0,1).
(Ⅰ)求拋物線C的方程;
(Ⅱ)過點F作直線交拋物線C于A、B兩點. 若直線AO、BO分別交直線l: y=x-2于M、N兩點,求 |MN|的最小值.
解析:(Ⅰ)由已知可得拋物線的方程為:x2=2py(p>0),且 =1?圯p=2,所以拋物線方程是:x2=4y.
(Ⅱ)設A(x1, ),B(x2, )所以kAO= ,kBO= ,所以AO的方程是: y= x.
由y= x,y=x-2,∴xM= ,同理由y= x,y=x-2,∴xN= .
所以|MN|= |xM-xN|= | - |=
8 | |……(1)
設AB:y=kx+1,由y=kx+1,x2=4y,∴ x2-4kx-4=0,∴x1+x2=4k,x1x2=-4,且|x1-x2|= =4 ,代入(1)得:
|MN|=8 | |=8 .
設4k-3=t≠0,∴ k= .
①當t>0時,|MN|=8 =2 ≥2 ,
所以 |MN| 的最小值是2 .
②當t<0時,|MN|=8 =2 =2 ≥2 × = ,
所以 |MN| 的最小值是 ,此時t=- ,k=- .
綜上所述,|MN|的最小值是 .
評注:函數法是研究數學問題的一種最重要的方法,用這種方法求解圓錐曲線的最值問題時,除了重視建立函數關系式這個關鍵點外,還要密切注意所建立的函數式中的變量是否有限制范圍,并用適當的代數方法(如配方、基本不等式、函數單調性等)加以解決.
熱點4. 定值問題
本考點往往出現在解答題中,解題方法靈活多變,綜合性強,具有一定難度.
例4. 橢圓C: + =1(a>b>0)的左、右焦點分別是F1、F2,離心率為 ,過F1且垂直于x軸的直線被橢圓C截得的線段長為l.
(Ⅰ)求橢圓C的方程;
(Ⅱ)點P是橢圓C上除長軸端點外的任一點,連接PF1、PF2,設∠F1PF2的角平分線PM交C的長軸于點M(m,0),求m的取值范圍;
(Ⅲ)在(Ⅱ)的條件下,過點P作斜率為k的直線l,使得l與橢圓C有且只有一個公共點,設直線PF1,PF2的斜率分別為k1,k2,若k≠0,試證明 + 為定值,并求出這個定值.
解析:(1)由已知,得 = , =1,a2=b2+c2,解得a2=4,b2=1,所以橢圓方程為 +y2=1.
(2)由題意可知: = , = .
設P(x0, y0)其中x02≠4,將向量坐標代入并化簡得: m(4x02-16)=3x03-12x0,因為x02≠4, 所以m= x0,而x0∈(-2,2),所以m∈(- , ).
(3)由題意可知,l為橢圓的在P點處的切線,由導數法可求得,切線方程為 +y0y=1,所以k=
- ,而k1= , k2= ,代入 + 中得 + =-4( + )=-8,為定值.
評注:在圓錐曲線中,解答定值問題的基本策略也有兩種:一種是把相關幾何量的變元特殊化,在特例中求出幾何量的定值,再證明結論與特定狀態(tài)無關;另一種是把相關幾何量用曲線系里的參變量表示,再證明結論與求參數無關,本例是后一種.
熱點5. 直線、圓與圓錐曲線的綜合
本考點主要考查直線與圓錐曲線的位置關系,以及解析幾何知識的綜合運用,主要出現在解答題中,考題方法靈活多變,計算量大,難度較大.
例5. 如圖,點P(0,-1)是橢圓
C1: + =1(a>b>0)的一個頂點,C1的長軸是圓C2:x2+y2=4的直徑. l1,l2是過點P且互相垂直的兩條直線,其中l(wèi)1交圓C2于兩點,l2交橢圓C1于另一點D.
(1)求橢圓C1的方程;(2)求?駐ABD面積取最大值時直線l1的方程.
解析:(Ⅰ)由已知得到b=1,且2a=4,∴ a=2,所以橢圓的方程是 +y2=1.
(Ⅱ)因為直線l1⊥l2,且都過點P(0,-1),所以設直線l1:y=kx-1?圯kx-y-1=0,直線l2:y=- x-1?圯x+ky+k=0,所以圓心(0,0)到直線的l1:y=kx-1?圯kx-y-1=0距離為d= ,所以直線l1被圓x2+y2=4所截的弦AB=2 = .
由x+ky+k=0, +y2=1?圯k2x2+4x2+8kx=0,所以xD+xP=- ,∴|DP|= = ,所以S?駐ABD= |AB||DP|= × × = = = = ≤ = .
當 = ?圯k2= ?圯k=± 時等號成立,此時直線l1:y=± x-1.
評注:在高考中,這類問題屬于難題,解答這類問題首先要有圖形意識,善于抓住圖形特征,把幾何問題轉化為代數問題.其次要有方法意識,力爭減少計算量,如恰當利用有關定義,巧妙利用圖形特征,利用“設而不求”思想(韋達定理,點差法)等,都可以幫助我們優(yōu)化解題過程.此外,要有運算意識.做解析幾何題離不開運算,當解題方向明確時,要有“將計算進行到底”的頑強毅力.
鞏固練習:
1. 已知橢圓: + =1(0
A. 1 B. C. D.
【答案】D. 解析:由題意知a=2,所以|BF2|+|AF2| +|AB|=4a=8. 因為|BF2|+|AF2|的最大值為5, 所以|AB|的最小值為3, 當且僅當AB⊥x軸時, 取得最小值,此時A(-c, ),B(-c,- ),代入橢圓方程得 + =1,又c2=a2-b2=4-b2,所以 + =1,即1- + =1,所以 = ,解得b2=3,所以b= ,選D.
2. 若雙曲線 - =1(a>b>0)的左、右焦點分別為F1,F2,線段F1F2被拋物線y2=2bx的焦點分成5∶3兩段,則此雙曲線的離心率為______.
【答案】 . 解析:拋物線的焦點坐標為( ,0),由題意知 = ,c=2b,所以c2=4b2=4(c2-a2),即4a2=3c2,所以2a= c,所以e= = = .
3. 已知圓的方程為x2+y2=4,過點M(2,4)作圓的兩條切線,切點分別為A1、A2,直線A1A2恰好經過橢圓 + =1(a>b>0)的右頂點和上頂點.
(Ⅰ)求橢圓的方程;
(Ⅱ)設直線x=-1與橢圓相交于A、B兩點,P是橢圓上異于A、B的任意一點,直線AP、BP分別交定直線l: x=-4于兩點Q、R,求證 · 為定值.
解析:(Ⅰ) 觀察知,x=2是圓的一條切線,切點為A1(2,0).設O為圓心,根據圓的切線性質,MO⊥A1A2,所以 =- =- .
所以直線A1A2的方程為y=- (x-2),直線A1A2與y軸相交于(0,1),依題意a=2,b=1.
所以所求橢圓的方程為 +y2=1.
(Ⅱ)橢圓方程為 +y2=1,設P(x0,y0),A(-1,t),B(-1,-t),則有x0 2+4y0 2-4=0, m2+4n2-4=0.
在直線AP的方程y-t= (t+1)中,令x=-4,
整理得:
yQ= ……①
同理,yR= ……②
①×②,并將y0 2=1- x0 2,t2= 代入,得:
yQ·yR= = = =-3.
故 · =(-4,yQ)·(-4,yR)=16+yQ·yR=13,為定值.
4. 如圖,已知半橢圓C1: +y2=1(a>1,x≥0)的離心率為 ,曲線C2是以半橢圓C1的短軸為直徑的圓在y軸右側的部分,點P(x0,y0)是曲線C2上的任意一點,過點P且與曲線C2相切的直線l與半橢圓C1交于不同點A、B.
(I)求a的值及直線l的方程(用x0,y0表示);
(Ⅱ)△OAB的面積是否存在最大值?若存在,求出最大值;若不存在,請說明理由.
解析:(I)∵半橢圓C1的離心率為 ,∴ =( )2,∴ a= .
設Q(x,y)為直線l上任意一點,則 ⊥ ,即 · =0.
∴(x0,y0)·(x-x0,y-y0)=0,x0x+y0y=x0 2+y0 2 .
又∵x0 2+y0 2=1,∴ 直線方程為 x0x+y0y-1=0.
(II)① 當P點不為(1,0)時, x0x+y0y-1=0, +y2=1,得(2x0 2+y0 2)x2-4x0x+2-2y0 2=0, 即(x0 2+1)x2-4x0x+2x0 2=0.
設A(x1,y1),B(x2,y2),∴ x1+x2= , x1x2= .
|AB|= · = = = < = .
∴ S?駐OAB= |AB||OP|= |AB|< .
②當P點為(1,0)時,此時,S?駐OAB= .
綜上,由①②,可得?駐OAB面積的最大值為 .
(作者單位 江蘇省太倉高級中學)
責任編校 徐國堅