一位优秀的教师不打无准备之仗,会提前做好准备,作为高中教师就需要提前准备好适合自己的教案。教案可以让学生能够在教学期间跟着互动起来,帮助高中教师有计划有步骤有质量的完成教学任务。我们要如何写好一份值得称赞的高中教案呢?下面是小编精心为您整理的“苏教版高中数学选修1-12.7圆锥曲线复习(2)”,欢迎您参考,希望对您有所助益!
年级高二学科数学选修1-1/2-1
总课题圆锥曲线总课时第课时
分课题圆锥曲线复习(2)分课时第2课时
主备人梁靓审核人朱兵上课时间
一、预习检查
1.若抛物线的焦点与椭圆的右焦点重合,则的值为____________
2.椭圆的焦点为F1、F2,点P为其上的动点,当为钝角时,则P点横坐标的范围为____________
3.已知双曲线的右焦点为F,若过点F且倾斜角为的直线与双曲线的右支有且只有一个交点,则此双曲线离心率的取值范围是____________
4.若抛物线y2=2px(p0)上横坐标为-6的点到焦点的距离是10,则焦点到准线的距离是____________
5.已知动圆M与y轴相切,且与定圆C:相内切,则动圆圆心M的轨迹方程为
6.方程表示的曲线是____________
二、问题探究
例1.(1)已知椭圆C的焦点F1(-,0)和F2(,0),长轴长6,设直线交椭圆C于A、B两点,求线段AB的中点坐标。
(2)已知双曲线与椭圆共焦点,它们的离心率之和为,求双曲线方程.
例2.已知圆A:与轴负半轴交于B点,过B的弦BE与轴正半轴交于D点,且2BD=DE,曲线C是以A,B为焦点且过D点的椭圆。
(1)求椭圆的方程;
(2)点P在椭圆C上运动,点Q在圆A上运动,求PQ+PD的最大值。
例3.已知抛物线、椭圆和双曲线都经过点,它们在轴上有共同焦点,椭圆和双曲线的对称轴是坐标轴,抛物线的顶点为坐标原点。
(1)求这三条曲线的方程;
(2)已知动直线过点,交抛物线于两点,是否存在垂直于轴的直线被以为直径的圆截得的弦长为定值?若存在,求出的方程;若不存在,说明理由。
例4.在平面直角坐标系中,过定点作直线与抛物线()相交于两点.
(I)若点是点关于坐标原点的对称点,求面积的最小值;
(II)是否存在垂直于轴的直线,使得被以为直径的圆截得的弦长恒为定值?若存在,求出的方程;若不存在,说明理由.
三、思维训练
1.给出下列结论,其中正确的是___________
(1)渐近线方程为的双曲线的标准方程一定是
(2)抛物线的准线方程是
(3)等轴双曲线的离心率是
(4)椭圆的焦点坐标是
2.已知,B是圆F:(F为圆心)上一动点,线段AB的垂直平分线交BF于P,则动点P的轨迹方程为。
3.已知F1、F2是椭圆的两个焦点,椭圆上存在一点P,使得,则该椭圆的离心率的取值范围是
4.已知抛物线型拱桥的顶点距水面2米,测量水面宽度为8米.当水面上升1米后,水面宽度为米
5.椭圆长轴上的一个顶点为,以为直角顶点作一个内接于椭圆的等腰直角三角形,该三角形的面积是____________
四、课后巩固
1.已知双曲线的右焦点为F,若过点F且倾斜角为的直线与双曲线的右支有且只有一个交点,则此双曲线离心率的取值范围是.
2.已知中心在原点对称轴为坐标轴的椭圆经过点,则该椭圆的半长轴长的取值范围是____.
3.(文)若方程有三个不同的根,则实数的取值范围为___________.
(理)如图所示,已知P(4,0)是圆x2+y2=36内的一点,
A、B是圆上两动点,且满足∠APB=90°,则矩形APBQ
的顶点Q的轨迹方程为___________.
4.如图,设椭圆的右顶点与上顶点分别为A、B,以A为圆心,OA为半径的圆与以B为圆心,OB为半径的圆相交于点O、P.
⑴若点P在直线上,求椭圆的离心率;
⑵在⑴的条件下,设M是椭圆上的一动点,且点N(0,1)到椭圆上点的最近距离为3,求椭圆的方程.
5.已知椭圆C经过点A,两个焦点为.
(1)求椭圆C的方程;
(2)E、F是椭圆C上的两个动点,如果直线AE的斜率与AF的斜率互为相反数,证明直线EF的斜率为定值.并求出这个定值.
6.已知椭圆C:=1(a>b>0)的离心率为,短轴一个端点到右焦点的距离为.(Ⅰ)求椭圆C的方程;(Ⅱ)设直线l与椭圆C交于A、B两点,坐标原点O到直线l的距离为,求△AOB面积的最大值
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年级高二学科数学选修1-1/2-1
总课题2.5圆锥曲线的统一定义总课时第66课时
分课题2.5圆锥曲线的统一定义分课时第1课时
主备人梁靓审核人朱兵上课时间
预习导读(文)阅读选修1-1第52--54页,然后做教学案,完成前三项。
(理)阅读选修2-1第55--57页,然后做教学案,完成前三项。
学习目标1.了解圆锥曲线的统一定义;
2.掌握根据标准方程求圆锥曲线的焦点坐标和准线方程的方法;
3.通过学习圆锥曲线的方程的推导过程,培养学生观察、动手和总结的能力.
一、预习检查
(1)完成下表:
标准方程图形焦点坐标准线方程
二、问题探究
探究1:平面内到一个定点的距离和到一个定直线(不在上)的距离的比等于1的动点的轨迹是抛物线.当这个比值是一个不等于1的常数时,定点的轨迹又是什么曲线呢?
探究2:在推导椭圆的标准方程时,我们曾得到这样一个方程,
将其变形为,你能解释这个方程的几何意义吗?
在推导双曲线标准方程时,我们也得到一个类似的方程,你能写出来并解释其几何意义吗?
探究3:根据问题1与问题2,你能得出什么结论呢?
例1.已知点到定点的距离与它到定直线的距离的比是常数,求点的轨迹.
探究4:例1中若括号中条件变为,点的轨迹是何种曲线?
探究5:焦点在轴上的椭圆与双曲线其准线方程是什么?
例2.已知双曲线上一点到左焦点的距离是,求点到右准线的距离。
三、思维训练
1.试写出下列曲线的焦点坐标与准线方程:
(1);(2)(2);(3).
2.若动圆的圆心在抛物线上,且圆与直线相切,则此动圆恒过定
点.
3.已知点在椭圆内点的坐标为,在椭圆上求一点,使最小.
四、课后巩固
1.椭圆的离心率为.
2.若椭圆的焦点在轴上,离心率,则.
3.若椭圆过点,则其焦距为.
4.的一条准线是,则.
5.已知方程表示双曲线,则的取值范围为.
6.已知双曲线的离心率,则的取值范围为.
7.是抛物线的一条弦,若的中点到轴的距离为1,则弦的长度的最大值为.
8.椭圆的焦点为,点为椭圆上一动点,当为钝角时,求点的横坐标的取值范围.
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一、选择题(每题3分)1)如果实数满足等式,那么的最大值是()A、B、C、D、2)若直线与圆相切,则的值为()A、B、C、D、3)已知椭圆的两个焦点为、,且,弦AB过点,则△的周长为()(A)10(B)20(C)2(D)4)椭圆上的点P到它的左准线的距离是10,那么点P到它的右焦点的距离是()(A)15(B)12(C)10(D)85)椭圆的焦点、,P为椭圆上的一点,已知,则△的面积为()(A)9(B)12(C)10(D)86)椭圆上的点到直线的最大距离是()(A)3(B)(C)(D)7)以坐标轴为对称轴、渐近线互相垂直、两准线间距离为2的双曲线方程是()(A)(B)(C)或(D)或8)双曲线右支点上的一点P到右焦点的距离为2,则P点到左准线的距离为()(A)6(B)8(C)10(D)129)过双曲线的右焦点F2有一条弦PQ,|PQ|=7,F1是左焦点,那么△F1PQ的周长为()(A)28(B)(C)(D)10)双曲线虚轴上的一个端点为M,两个焦点为F1、F2,,则双曲线的离心率为()(A)(B)(C)(D)11)过抛物线(a>0)的焦点F作一直线交抛物线于P、Q两点,若线段PF与FQ的长分别为p、q,则等于()(A)2a(B)(C)(D)12)如果椭圆的弦被点(4,2)平分,则这条弦所在的直线方程是()
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第十一章圆锥曲线
一、基础知识
1.椭圆的定义,第一定义:平面上到两个定点的距离之和等于定长(大于两个定点之间的距离)的点的轨迹,即|PF1|+|PF2|=2a(2a|F1F2|=2c).
第二定义:平面上到一个定点的距离与到一条定直线的距离之比为同一个常数e(0e1)的点的轨迹(其中定点不在定直线上),即
(0e1).
第三定义:在直角坐标平面内给定两圆c1:x2+y2=a2,c2:x2+y2=b2,a,b∈R+且a≠b。从原点出发的射线交圆c1于P,交圆c2于Q,过P引y轴的平行线,过Q引x轴的平行线,两条线的交点的轨迹即为椭圆。
2.椭圆的方程,如果以椭圆的中心为原点,焦点所在的直线为坐标轴建立坐标系,由定义可求得它的标准方程,若焦点在x轴上,列标准方程为
(ab0),
参数方程为(为参数)。
若焦点在y轴上,列标准方程为
(ab0)。
3.椭圆中的相关概念,对于中心在原点,焦点在x轴上的椭圆
,
a称半长轴长,b称半短轴长,c称为半焦距,长轴端点、短轴端点、两个焦点的坐标分别为(±a,0),(0,±b),(±c,0);与左焦点对应的准线(即第二定义中的定直线)为,与右焦点对应的准线为;定义中的比e称为离心率,且,由c2+b2=a2知0e1.
椭圆有两条对称轴,分别是长轴、短轴。
4.椭圆的焦半径公式:对于椭圆1(ab0),F1(-c,0),F2(c,0)是它的两焦点。若P(x,y)是椭圆上的任意一点,则|PF1|=a+ex,|PF2|=a-ex.
5.几个常用结论:1)过椭圆上一点P(x0,y0)的切线方程为
;
2)斜率为k的切线方程为;
3)过焦点F2(c,0)倾斜角为θ的弦的长为
。
6.双曲线的定义,第一定义:
满足||PF1|-|PF2||=2a(2a2c=|F1F2|,a0)的点P的轨迹;
第二定义:到定点的距离与到定直线距离之比为常数e(1)的点的轨迹。
7.双曲线的方程:中心在原点,焦点在x轴上的双曲线方程为
,
参数方程为(为参数)。
焦点在y轴上的双曲线的标准方程为
。
8.双曲线的相关概念,中心在原点,焦点在x轴上的双曲线
(a,b0),
a称半实轴长,b称为半虚轴长,c为半焦距,实轴的两个端点为(-a,0),(a,0).左、右焦点为F1(-c,0),F2(c,0),对应的左、右准线方程分别为离心率,由a2+b2=c2知e1。两条渐近线方程为,双曲线与有相同的渐近线,它们的四个焦点在同一个圆上。若a=b,则称为等轴双曲线。
9.双曲线的常用结论,1)焦半径公式,对于双曲线,F1(-c,0),F2(c,0)是它的两个焦点。设P(x,y)是双曲线上的任一点,若P在右支上,则|PF1|=ex+a,|PF2|=ex-a;若P(x,y)在左支上,则|PF1|=-ex-a,|PF2|=-ex+a.
2)过焦点的倾斜角为θ的弦长是。
10.抛物线:平面内与一个定点F和一条定直线l的距离相等的点的轨迹叫做抛物线,点F叫焦点,直线l叫做抛物线的准线。若取经过焦点F且垂直于准线l的直线为x轴,x轴与l相交于K,以线段KF的垂直平分线为y轴,建立直角坐标系,设|KF|=p,则焦点F坐标为,准线方程为,标准方程为y2=2px(p0),离心率e=1.
11.抛物线常用结论:若P(x0,y0)为抛物线上任一点,
1)焦半径|PF|=;
2)过点P的切线方程为y0y=p(x+x0);
3)过焦点倾斜角为θ的弦长为。
12.极坐标系,在平面内取一个定点为极点记为O,从O出发的射线为极轴记为Ox轴,这样就建立了极坐标系,对于平面内任意一点P,记|OP|=ρ,∠xOP=θ,则由(ρ,θ)唯一确定点P的位置,(ρ,θ)称为极坐标。
13.圆锥曲线的统一定义:到定点的距离与到定直线的距离的比为常数e的点P,若0e1,则点P的轨迹为椭圆;若e1,则点P的轨迹为双曲线的一支;若e=1,则点P的轨迹为抛物线。这三种圆锥曲线统一的极坐标方程为。
二、方法与例题
1.与定义有关的问题。
例1已知定点A(2,1),F是椭圆的左焦点,点P为椭圆上的动点,当3|PA|+5|PF|取最小值时,求点P的坐标。
[解]见图11-1,由题设a=5,b=4,c==3,.椭圆左准线的方程为,又因为,所以点A在椭圆内部,又点F坐标为(-3,0),过P作PQ垂直于左准线,垂足为Q。由定义知,则|PF|=|PQ|。
所以3|PA|+5|PF|=3(|PA|+|PF|)=3(|PA|+|PQ|)≥3|AM|(AM左准线于M)。
所以当且仅当P为AM与椭圆的交点时,3|PA|+5|PF|取最小值,把y=1代入椭圆方程得,又x0,所以点P坐标为
例2已知P,为双曲线C:右支上两点,延长线交右准线于K,PF1延长线交双曲线于Q,(F1为右焦点)。求证:∠F1K=∠KF1Q.
[证明]记右准线为l,作PDl于D,于E,因为//PD,则,又由定义,所以,由三角形外角平分线定理知,F1K为∠PF1P的外角平分线,所以∠=∠KF1Q。
2.求轨迹问题。
例3已知一椭圆及焦点F,点A为椭圆上一动点,求线段FA中点P的轨迹方程。
[解法一]利用定义,以椭圆的中心为原点O,焦点所在的直线为x轴,建立直角坐标系,设椭圆方程:=1(ab0).F坐标为(-c,0).设另一焦点为。连结,OP,则。所以|FP|+|PO|=(|FA|+|A|)=a.
所以点P的轨迹是以F,O为两焦点的椭圆(因为a|FO|=c),将此椭圆按向量m=(,0)平移,得到中心在原点的椭圆:。由平移公式知,所求椭圆的方程为
[解法二]相关点法。设点P(x,y),A(x1,y1),则,即x1=2x+c,y1=2y.又因为点A在椭圆上,所以代入得关于点P的方程为。它表示中心为,焦点分别为F和O的椭圆。
例4长为a,b的线段AB,CD分别在x轴,y轴上滑动,且A,B,C,D四点共圆,求此动圆圆心P的轨迹。
[解]设P(x,y)为轨迹上任意一点,A,B,C,D的坐标分别为A(x-,0),B(x+,0),C(0,y-),D(0,y+),记O为原点,由圆幂定理知|OA||OB|=|OC||OD|,用坐标表示为,即
当a=b时,轨迹为两条直线y=x与y=-x;
当ab时,轨迹为焦点在x轴上的两条等轴双曲线;
当ab时,轨迹为焦点在y轴上的两条等轴双曲线。
例5在坐标平面内,∠AOB=,AB边在直线l:x=3上移动,求三角形AOB的外心的轨迹方程。
[解]设∠xOB=θ,并且B在A的上方,则点A,B坐标分别为B(3,3tanθ),A(3,3tan(θ-)),设外心为P(x,y),由中点公式知OB中点为M。
由外心性质知再由得
×tanθ=-1。结合上式有
tanθ=①
又tanθ+=②
又
所以tanθ-=两边平方,再将①,②代入得。即为所求。
3.定值问题。
例6过双曲线(a0,b0)的右焦点F作B1B2轴,交双曲线于B1,B2两点,B2与左焦点F1连线交双曲线于B点,连结B1B交x轴于H点。求证:H的横坐标为定值。
[证明]设点B,H,F的坐标分别为(asecα,btanα),(x0,0),(c,0),则F1,B1,B2的坐标分别为(-c,0),(c,),(c,),因为F1,H分别是直线B2F,BB1与x轴的交点,所以
①
所以
。
由①得
代入上式得
即(定值)。
注:本例也可借助梅涅劳斯定理证明,读者不妨一试。
例7设抛物线y2=2px(p0)的焦点为F,经过点F的直线交抛物线于A,B两点,点C在准线上,且BC//x轴。证明:直线AC经过定点。
[证明]设,则,焦点为,所以,,,。由于,所以y2-y1=0,即=0。因为,所以。所以,即。所以,即直线AC经过原点。
例8椭圆上有两点A,B,满足OAOB,O为原点,求证:为定值。
[证明]设|OA|=r1,|OB|=r2,且∠xOA=θ,∠xOB=,则点A,B的坐标分别为A(r1cosθ,r1sinθ),B(-r2sinθ,r2cosθ)。由A,B在椭圆上有
即①
②
①+②得(定值)。
4.最值问题。
例9设A,B是椭圆x2+3y2=1上的两个动点,且OAOB(O为原点),求|AB|的最大值与最小值。
[解]由题设a=1,b=,记|OA|=r1,|OB|=r2,,参考例8可得=4。设m=|AB|2=,
因为,且a2b2,所以,所以b≤r1≤a,同理b≤r2≤a.所以。又函数f(x)=x+在上单调递减,在上单调递增,所以当t=1即|OA|=|OB|时,|AB|取最小值1;当或时,|AB|取最大值。
例10设一椭圆中心为原点,长轴在x轴上,离心率为,若圆C:1上点与这椭圆上点的最大距离为,试求这个椭圆的方程。
[解]设A,B分别为圆C和椭圆上动点。由题设圆心C坐标为,半径|CA|=1,因为|AB|≤|BC|+|CA|=|BC|+1,所以当且仅当A,B,C共线,且|BC|取最大值时,|AB|取最大值,所以|BC|最大值为
因为;所以可设椭圆半长轴、半焦距、半短轴长分别为2t,,t,椭圆方程为,并设点B坐标为B(2tcosθ,tsinθ),则|BC|2=(2tcosθ)2+=3t2sin2θ-3tsinθ++4t2=-3(tsinθ+)2+3+4t2.
若,则当sinθ=-1时,|BC|2取最大值t2+3t+,与题设不符。
若t,则当sinθ=时,|BC|2取最大值3+4t2,由3+4t2=7得t=1.
所以椭圆方程为。
5.直线与二次曲线。
例11若抛物线y=ax2-1上存在关于直线x+y=0成轴对称的两点,试求a的取值范围。
[解]抛物线y=ax2-1的顶点为(0,-1),对称轴为y轴,存在关于直线x+y=0对称两点的条件是存在一对点P(x1,y1),(-y1,-x1),满足y1=a且-x1=a(-y1)2-1,相减得x1+y1=a(),因为P不在直线x+y=0上,所以x1+y1≠0,所以1=a(x1-y1),即x1=y1+
所以此方程有不等实根,所以,求得,即为所求。
例12若直线y=2x+b与椭圆相交,(1)求b的范围;(2)当截得弦长最大时,求b的值。
[解]二方程联立得17x2+16bx+4(b2-1)=0.由Δ0,得b;设两交点为P(x1,y1),Q(x2,y2),由韦达定理得|PQ|=。所以当b=0时,|PQ|最大。
三、基础训练题
1.A为半径是R的定圆⊙O上一定点,B为⊙O上任一点,点P是A关于B的对称点,则点P的轨迹是________.
2.一动点到两相交直线的距离的平方和为定值m2(0),则动点的轨迹是________.
3.椭圆上有一点P,它到左准线的距离是10,它到右焦点的距离是________.
4.双曲线方程,则k的取值范围是________.
5.椭圆,焦点为F1,F2,椭圆上的点P满足∠F1PF2=600,则ΔF1PF2的面积是________.
6.直线l被双曲线所截的线段MN恰被点A(3,-1)平分,则l的方程为________.
7.ΔABC的三个顶点都在抛物线y2=32x上,点A(2,8),且ΔABC的重心与这条抛物线的焦点重合,则直线BC的斜率为________.
8.已知双曲线的两条渐近线方程为3x-4y-2=0和3x+4y-10=0,一条准线方程为5y+4=0,则双曲线方程为________.
9.已知曲线y2=ax,与其关于点(1,1)对称的曲线有两个不同的交点,如果过这两个交点的直线的倾斜角为450,那么a=________.
10.P为等轴双曲线x2-y2=a2上一点,的取值范围是________.
11.已知椭圆与双曲线有公共的焦点F1,F2,设P是它们的一个焦点,求∠F1PF2和ΔPF1F2的面积。
12.已知(i)半圆的直径AB长为2r;(ii)半圆外的直线l与BA的延长线垂直,垂足为T,设|AT|=2a(2a);(iii)半圆上有相异两点M,N,它们与直线l的距离|MP|,|NQ|满足求证:|AM|+|AN|=|AB|。
13.给定双曲线过点A(2,1)的直线l与所给的双曲线交于点P1和P2,求线段P1P2的中点的轨迹方程。
四、高考水平测试题
1.双曲线与椭圆x2+4y2=64共焦点,它的一条渐近线方程是=0,则此双曲线的标准方程是_________.
2.过抛物线焦点F的直线与抛物线相交于A,B两点,若A,B在抛物线准线上的射影分别是A1,B1,则∠A1FB1=_________.
3.双曲线的一个焦点为F1,顶点为A1,A2,P是双曲线上任一点,以|PF1|为直径的圆与以|A1A2|为直径的圆的位置关系为_________.
4.椭圆的中心在原点,离心率,一条准线方程为x=11,椭圆上有一点M横坐标为-1,M到此准线异侧的焦点F1的距离为_________.
5.4a2+b2=1是直线y=2x+1与椭圆恰有一个公共点的_________条件.
6.若参数方程(t为参数)表示的抛物线焦点总在一条定直线上,这条直线的方程是_________.
7.如果直线y=kx+1与焦点在x轴上的椭圆总有公共点,则m的范围是_________.
8.过双曲线的左焦点,且被双曲线截得线段长为6的直线有_________条.
9.过坐标原点的直线l与椭圆相交于A,B两点,若以AB为直径的圆恰好通过椭圆的右焦点F,则直线l的倾斜角为_________.
10.以椭圆x2+a2y2=a2(a1)的一个顶点C(0,1)为直角顶点作此椭圆的内接等腰直角三角形ABC,这样的三角形最多可作_________个.
11.求椭圆上任一点的两条焦半径夹角θ的正弦的最大值。
12.设F,O分别为椭圆的左焦点和中心,对于过点F的椭圆的任意弦AB,点O都在以AB为直径的圆内,求椭圆离心率e的取值范围。
13.已知双曲线C1:(a0),抛物线C2的顶点在原点O,C2的焦点是C1的左焦点F1。
(1)求证:C1,C2总有两个不同的交点。
(2)问:是否存在过C2的焦点F1的弦AB,使ΔAOB的面积有最大值或最小值?若存在,求直线AB的方程与SΔAOB的最值,若不存在,说明理由。
五、联赛一试水平训练题
1.在平面直角坐标系中,若方程m(x2+y2+2y+1)=(x-2y+3)2表示的曲线为椭圆,则m的取值范围是_________.
2.设O为抛物线的顶点,F为焦点,且PQ为过F的弦,已知|OF|=a,|PQ|=b,ΔOPQ面积为_________.
3.给定椭圆,如果存在过左焦点F的直线交椭圆于P,Q两点,且OPOQ,则离心率e的取值范围是_________.
4.设F1,F2分别是双曲线(ab0)的左、右焦点,P为双曲线上的动点,过F1作∠F1PF2平分线的垂线,垂足为M,则M的轨迹为_________.
5.ΔABC一边的两顶点坐标为B(0,)和C(0,),另两边斜率的乘积为,若点T坐标为(t,0)(t∈R+),则|AT|的最小值为_________.
6.长为l(l1)的线段AB的两端点在抛物线y=x2上滑动,则线段AB的中点M到x轴的最短距离等于_________.
7.已知抛物线y2=2px及定点A(a,b),B(-a,0),ab≠0,b2≠2pa,M是抛物线上的点,设直线AM,BM与抛物线的另一个交点分别为M1,M2,当M变动时,直线M1M2恒过一个定点,此定点坐标为_________.
8.已知点P(1,2)既在椭圆内部(含边界),又在圆x2+y2=外部(含边界),若a,b∈R+,则a+b的最小值为_________.
9.已知椭圆的内接ΔABC的边AB,AC分别过左、右焦点F1,F2,椭圆的左、右顶点分别为D,E,直线DB与直线CE交于点P,当点A在椭圆上变动时,试求点P的轨迹。
10.设曲线C1:(a为正常数)与C2:y2=2(x+m)在x轴上方有一个公共点P。(1)求实数m的取值范围(用a表示);
(2)O为原点,若C1与x轴的负半轴交于点A,当0a时,试求ΔOAP面积的最大值(用a表示)。
11.已知直线l过原点,抛物线C的顶点在原点,焦点在x轴正半轴上,若点A(-1,0)和B(0,8)关于l的对称点都在C上,求直线l和抛物线的方程。
六、联赛二试水平训练题
1.在四边形ABCD中,对角线AC平分∠BAD,在CD上取一点E,BE与AC相交于F,延长DF交BC于G,求证:∠GAC=∠EAC。
2.求证:在坐标平面上不存在一条具有奇数个顶点,每段长都为1的闭折线,它的每个顶点坐标都是有理数。
3.以B0和B1为焦点的椭圆与ΔAB0B1的边ABi交于Ci(i=0,1),在AB0的延长线上任取点P0,以B0为圆心,B0P0为半径作圆弧交C1B0的延长线于Q0;以C1为圆心,C1Q0为半径作圆弧Q0P1交B1A的延长线于P1;B1为圆心,B1P1为半径作圆弧P1Q1交B1C0的延长线于Q1;以C0为圆心,C0Q1为半径作圆弧Q1,交AB0的延长线于。求证:(1)点与点P0重合,且圆弧P0Q0与P0Q1相内切于P0;(2)P0,Q0,P1,Q1共圆。
4.在坐标平面内,从原点出发以同一初速度v0和不同发射角(即发射方向与x轴正向之间的夹角)α(α∈[0,π],α≠)射出的质点,在重力的作用下运动轨迹是抛物线,所有这些抛物线组成一个抛物线族,若两条抛物线在同一个交点处的切线互相垂直,则称这个交点为正交点。证明:此抛物线族的所有正交点的集合是一段椭圆弧,并求此椭圆弧的方程(确定变量取值范围)。
5.直角ΔABC斜边为AB,内切圆切BC,CA,AB分别于D,E,F点,AD交内切圆于P点。若CPBP,求证:PD=AE+AP。
6.已知BCCD,点A为BD中点,点Q在BC上,AC=CQ,又在BQ上找一点R,使BR=2RQ,CQ上找一点S,使QS=RQ,求证:∠ASB=2∠DRC。
答案:
基础训练题
1.圆。设AO交圆于另一点是A关于的对称点。则因为AB,所以P在以为直径的圆上。
2.圆或椭圆。设给定直线为y=±kx(k0),P(x,y)为轨迹上任一点,则。化简为2k2x2+2y2=m2(1+k2).
当k≠1时,表示椭圆;当k=1时,表示圆。
3.12.由题设a=10,b=6,c=8,从而P到左焦点距离为10e=10×=8,所以P到右焦点的距离为20-8=12。
4.-2k2或k5.由(|k|-2)(5-k)0解得k5或-2k2.
5.设两条焦半径分别为m,n,则因为|F1F2|=12,m+n=20.由余弦定理得122=m2+n2-2mncos600,即(m+n)2-3mn=144.所以,
6.3x+4y-5=0.设M(x1,y1),N(x2,y2),则两式相减得-(y1+y2)(y1-y2)=0.由,得。故方程y+1=(x-3).
7.-4.设B(x1,y1),C(x2,y2),则=0,所以y1+y2=-8,故直线BC的斜率为
8.=1。由渐近线交点为双曲线中心,解方程组得中心为(2,1),又准线为,知其实轴平行于y轴,设其方程为=1。其渐近线方程为=0。所以y-1=(x-1).由题设,将双曲线沿向量m=(-2,-1)平移后中心在原点,其标准方程为=1。由平移公式平移后准线为,再结合,解得a2=9,b2=16,故双曲线为=1。
9.2.曲线y2=ax关于点(1,1)的对称曲线为(2-y)2=a(2-x),
由得y2-2y+2-a=0,故y1+y2=2,从而=
=1,所以a=2.
10.(2,]。设P(x1,y1)及,由|PF1|=ex1+a
,|PF2|=ex1-a,|PF1|+|PF2|=2ex1,所以,即。因,所以,所以即2t≤2.
11.解:由对称性,不妨设点P在第一象限,由题设|F1F2|2=4=4c2,又根据椭圆与双曲线定义
解得|PF1|=a1+a2,|PF2|=a1-a2.
在ΔF1PF2中,由余弦定理
从而
又sin∠F1PF2=
所以
12.解:以直线AB为x轴,AT的中垂线为y轴建立直角坐标系,则由定义知M,N两点既在抛物线y2=4ax上,又在圆[x-(a+r)]2+y2=r2上,两方程联立得x2+(2a-2r)x+2ra+a2=0,设点M,N坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),则x1+x2=2r-2a.又|AM|=|MP|=x1+a,|AN|=|NP|=x2+a.|AB|=2r,所以
|AM|+|AN|=x1+x2+2a=2r=|AB|.
得证。
13.解:若直线l垂直于x轴,因其过点A(2,1),根据对称性,P1P2的中点为(2,0)。
若l不垂直于x轴,设l的方程为y-1=k(x-2),即
y=kx+1-2k.①
将①代入双曲线方程消元y得
(2-k2)x2+2k(2k-1)x-(4k2-4k+3)=0.②
这里且Δ=[2k(2k-1)]2+4(2-k)2(4k2-4k+3)=8(3k2-4k+3)0,
设x1,x2是方程②的两根,由韦达定理
③
由①,③得y1+y2=kx1+(1-2k)+kx2+(1-2k)
=k(x1+x2)+2(1-2k)=④
设P1P2的中点P坐标(x,y),由中点公式及③,④得
消去k得
点(2,0)满足此方程,故这就是点P的轨迹方程。
高考水平测试题
1.由椭圆方程得焦点为,设双曲线方程,渐近线为由题设,所以a2=3b2,又,c2=a2+b2.所以b2=12,a2=36.
2.900。见图1,由定义得|FA|=|AA1|,|FB|=|BB1|,有∠1=∠BFB1,∠2=∠AFA1,又∠1=∠3,∠2=∠4,所以∠3+∠4=∠BFB1+∠AFA1=900。
3.相切,若P(x,y)在左支上,设F1为左焦点,F2为右焦点,M为PF1中点,则|MO|=|PF2|=(a-ex),又|PF1|=-a-ex,所以两圆半径之和(-a-ex)+a=(a-ex)=|MO|,所以两圆外切。当P(x,y)在右支上时,同理得两圆内切。
4.与F1对应的另一条准线为x=-11,因|MF1|与M到直线x=-11距离d1之比为e,且d1=|xm+11|=10.所以,所以|MF1|=
5.充要。将y=2x+1代入椭圆方程得(b2+4a2)x2+4a2x+a2(1-b2)=0.①
若Δ=(4a2)2-4(b2+4a2)a2(1-b2)=0,则直线与椭圆仅有一个公共点,即b2+4a2=1;反之,4a2+b2=1,直线与椭圆有一个公共点。
6.y=2(x-1)。消去参数得(y-2m)2=4(x-m),焦点为它在直线y=2(x-1)上。
7.1≤m5。直线过定点(0,1),所以0≤1.又因为焦点在x轴上,所以5m,所以1≤m5。
8.3.双曲线实轴长为6,通径为4,故线段端点在异支上一条,在同支上有二条,一共有三条。
9.或。设直线l:y=kx与椭圆交于A(x1,y1),B(x2,y2),把y=kx代入椭圆方程得(1+3k2)x2-6x+3=0,由韦达定理得
①
②
因F(1,0),AFBF,所以(x1-1)(x2-1)+y1y2=0,即
x1x2-(x1+x2)+1+k2x1x2=0.③
把①,②代入③得,所以倾斜角为或
10.3.首先这样的三角形一定存在,不妨设A,B分别位于y轴左、右两侧,设CA斜率为k(k0),CA的直线方程为y=kx+1,代入椭圆方程为(a2k2+1)x2+2a2kx=0,得x=0或,于是,|CA|=
由题设,同理可得|CB|=,利用|CA|=|CB|可得
(k-1)[k2-(a2-1)k+1]=0,
解得k=1或k2-(a2-1)k+1]=0。①
对于①,当1a时,①无解;当时,k=1;当a时,①有两个不等实根,故最多有3个。
11.解设焦点为F1,F2,椭圆上任一点为P(x0,y0),∠F1PF2=θ,根据余弦定理得
|F1F2|2=|PF1|2+|PF2|2-2|PF1||PF2|cosθ,
又|PF1|+|PF2|=2a,则4c2=(2a)2-2|PF1||PF2|(1+cosθ),再将|PF1|=a+ex0,|PF2|=a-ex0及a2=b2+c2代入得4b2=2(a2-e2)(1+cosθ).
于是有
由0,得,所以。因θ∈[0,π],所以cosθ为减函数,故0
当2b2a2即时,,arccos,sinθ为增函数,sinθ取最大值;当2b2≤a2时,arccos,θ∈[0,π],则sinθ最大值为1。
12.解设A(x1,y1),B(x2,y2),若AB斜率不为0,设为k,直线AB方程为y=k(x+c),代入椭圆方程并化简得
(b2+a2k2)x2+2a2k2cx+a2(k2c2-b2)=0.①
则x1,x2为方程①的两根,由韦达定理得
②
③
因为y1y2=k2(x1+c)(x2+c),再由②,③得
所以=x1x2+y1y2=,O点在以AB为直径的圆内,等价0,即k2(a2c2-b4)-a2b20对任意k∈R成立,等价于a2c2-b2≤0,即ac-b2≤0,即e2+e-1≤0.所以0e≤
若斜率不存在,问题等价于即,综上
13.解(1)由双曲线方程得,所以F1(,0),抛物线焦点到准线的距离,抛物线
①
把①代入C1方程得
②
Δ=64a20,所以方程②必有两个不同实根,设为x1,x2,由韦达定理得x1x2=-a20,所以②必有一个负根设为x1,把x1代入①得y2=,所以(因为x1≠0),所以C1,C2总有两个不同交点。
(2)设过F1(,0)的直线AB为my=(x+a),由得y2+4may-12a2=0,因为Δ=48m2a2+48a20,设y1,y2分别为A,B的纵坐标,则y1+y2=,y1y2=-12a2.所以(y1-y2)2=48a2(m2+1).所以SΔAOB=|y1-y2||OF1|=aa,当且仅当m=0时,SΔAOB的面积取最小值;当m→+∞时,SΔAOB→+∞,无最大值。所以存在过F的直线x=使ΔAOB面积有最小值6a2.
联赛一试水平训练题
1.m5.由已知得,说明(x,y)到定点(0,-1)与到定直线x-2y+3=0的距离比为常数,由椭圆定义1,所以m5.
2.因为b=|PQ|=|PF|+|QF|=,所以。所以SΔOPQ=absinθ=.
3.。设点P坐标为(r1cosθ,r1sinθ),点Q坐标为(-r2sinθ,r2cosθ),因为P,Q在椭圆上,可得,RtΔOPQ斜边上的高为≤|OF|=c.所以a2b2≤c2(a2+b2),解得≤e1.
4.以O为圆心,a为半径的圆。延长F1M交PF2延长线于N,则F2N,而|F2N|=|PN|-|PF2|=|PF1|-|PF2|=2a,所以|OM|=a.
5.t∈(0,1]时|AT|min=,t1时|AT|min=|t-2|.由题设kABkAC=-,设A(x,y),则(x≠0),整理得=1(x≠0),所以|AT|2=(x-t)2+y2=(x-t)2+(x-2t)2+2-t2.因为|x|≤2,所以当t∈(0,1]时取x=2t,|AT|取最小值。当t1时,取x=2,|AT|取最小值|t-2|.
6.设点M(x0,y0),直线AB倾斜角为θ,并设A(x0-),B(x0+),因为A,B在抛物线上,所以
①
②
由①,②得2x0cosθ=sinθ.③
所以
因为l21,所以函数f(x)=.在(0,1]在递减,
所以。当cosθ=1即l平行于x轴时,距离取最小值
7.设,由A,M,M1共线得y1=,同理B,M,M2共线得,设(x,y)是直线M1M2上的点,则y1y2=y(y1+y2)-2px,将以上三式中消去y1,y2得
y02(2px-by)+y02pb(a-x)+2pa(by-2pa)=0.
当x=a,y=时上式恒成立,即定点为
8.。由题设且a2+2b2≤15,解得5≤b2≤6.
所以a+b≥(t=b2-4∈[1,2]),而
,又t≤2可得上式成立。
9.解设A(2cosθ,),B(2cosα,sinα),C(2cosβ,sinβ),这里α≠β,则过A,B的直线为lAB:,由于直线AB过点F1(-1,0),代入有(sinθ-sinα)(1+2cosθ)=2sinθ(cosθ-cosα),即2sin(α-θ)=sinθ-sinα=2,故,即。又lBD:(x+2)=,同理得。lCE:(x-2)=
(x-2).
两直线方程联立,得P点坐标为,消去得点P(x,y)在椭圆上(除去点(-2,0),(2,0)).
10.解(1)由消去y得x2+2a2x+2a2m-a2=0,①设f(x)=x2+2a2x+2a2m-a2,问题(1)转化为方程①在x∈(-a,a)上有唯一解或等根。只需讨论以下三种情况:
10.Δ=0,得,此时xp=-a2,当且仅当-a-a2a即0a1时适合;20。f(a)f(-a)0,当且仅当-ama时适合;30。f(-a)=0得m=a,此时xp=a-2a2,当且仅当-aa-2a2a即0a1时适合。令f(a)=0得m=-a,此时xp=-a-2a2.由于-a-2a2-a,从而m≠-a.综上当0a1时,或-am≤a;当a≥1时,-ama.
(2)ΔOAP的面积因为0a,故当-am≤a时,0-a2+,由唯一性得xp=-a2+.当m=a时,xp取最小值。由于xp0,从而时取值最大,此时,故;当时,xp=-a2,yp=,此时以下比较与的大小。令,得,故当0a≤时,,此时;当时,有,此时
11.解:设A,B关于l的对称点分别为A1(x2,y2),B1(x1,y1),则AA1中点在l上,
所以y2=k(x2-1)①
又lAA1,所以
②
由①,②得
同理,由BB1中点在l上,且lBB1,解得
设抛物线方程为y2=2px,将A1,B1坐标代入并消去p得k2-k-1=0.
所以,由题设k0,所以,从而
所以直线l的方程为,抛物线C的方程为
联赛二试水平训练题
1.以A为原点,直线AC为x轴,建立直角坐标系,设C(c,0),F(f,0),D(xD,kxD),B(xB,-kxB),则直线DF的方程为
①
直线BC的方程为②
c×①-f×②得
(c-f)x+③
③表示一条直线,它过原点,也过DF与BC的交点G,因而③就是直线AG的方程。
同理
,直线AE的方程为
(c-f)x+④
③,④的斜率互为相反数,所以∠GAC=∠EAC。
2.证明假设这样的闭折线存在,不妨设坐标原点是其中一个顶点,记它为A0,其他顶点坐标为:,…,,其中都是既约分数,并记An+1=A0.若p与q奇偶性相同,则记p≡q,否则记p≠q,下面用数学归纳法证明。
bk≡1,dk≡1(k=1,2,…,n),ak+ck≠ak-1+ck-1(k=1,2,…,n,n+1)。
当k=1时,由,得,因为a1,b1互质,所以d1被b1整除,反之亦然(即b1被d1整除)。
因此b1=±d1,从而不可能都是偶数(否则b1也是偶数,与互质矛盾);不可能都是奇数,因为两个奇数的平方和模8余2不是4的倍数,也不可能是完全平方数,因此,a1≠c1,b1≡d1≡1,并且a1+c1≠0=a0+c0.
设结论对k=1,2,…,m-1≤n都成立,令
这里是既约分数,因为每一段的长为1,所以=1,与k=1情况类似:a≡c,d≡b≡1,又因为,分数既约,所以bm是bbm-1的一个因子,bm≡1.
同理可知dm≡1,又am≡abm-1+bam-1(同理cm≡cdm-1+dcm-1).
因此(am+cm-am-1-cm-1)≡(abm-1+bam-1+cdm-1+dcm-1-am-1-cm-1)≡am-1(b-1)+abm-1+cm-1(d-1)+cdm-1≡a+c≡1.
所以am+cm≠am-1+cm-1,结论成立,于是在顶点数n+1为奇数时,an+1+cn+1≠a0+c0,故折线不可能是闭的。
3.证明(1)由已知B0P0=B0Q0,并由圆弧P0Q0和Q0P0,Q0P1和P1Q1,P1Q1和Q1P1分别相内切于点Q0,P1,Q1,得C1B0+B0Q0=C1P1,B1C1+C1P1=B1C0+C0Q1以及C0Q1=C0B0+,四式相加,利用B1C1+C1B0=B1C0+C0B0,以及。在B0P0或其延长线上,有B0P0=B0,从而可知点与点P0重合。由于圆弧Q1P0的圆心C0,圆弧P0Q0的圆心B0以及P0在同一直线上,所以圆弧Q1P0和P0Q0相内切于点P0。
(2)现分别过点P0和P1引上述相应相切圆弧的公切线P0T和P1T交于点T。又过点Q1引相应相切圆弧的公切线R1S1,分别交P0T和P1T于点R1和S1,连接P0Q1和P1Q1,得等腰ΔP0Q1R1和ΔP1Q1S1,由此得∠P0Q1P1=π-∠P0Q1P1-∠P1Q1S1=π-(∠P1P0T-∠Q1P0P)-(∠P0P1T-∠Q1P1P0),而π-∠P0Q1P1=∠Q1P0P1+∠Q1P1P0,代入上式后,即得∠P0Q1P1=π-(∠P0B0Q0+∠P1C1Q0).
同理得∠P0Q0P1=π-(∠P0B0Q0+∠P1C1Q0),所以P0,Q0,Q1,P1共圆。
4.证明引理:抛物线y=ax2+bx+c(a≠0)在(x0,y0)处的切线斜率是2ax0+b.
引理的证明:设(x0,y0)处的切线方程为y-y0=k(x-x0),代入抛物线方程得
ax2+(b-k)x+c+kx0-y0=0.①
又
故①可化简成(x-x0)[a(x+x0)+b-k]=0,②
因为②只有一个实根,所以k=2ax0+b.引理得证。
设P(x0,y0)为任一正交点,则它是由线y=xtanx2与y=xtanx2的交点,则两条切线的斜率分别为(由引理)
又由题设k1k2=-1,所以
③
又因为P(x0,y0)在两条抛物线上,所以代入③式得
(※)
又因为tanα1,tanα2是方程t2-t+=0的两根,所以
tanα1+tanα2=④
tanα1tanα2=。⑤
把④,⑤代入(※)式得
,即
5.证明以C为原点,CB所在直线为x轴,建立直角坐标系,设∠ADC=θ,|PD|=r.各点坐标分别为D(x1,0),E(0,x1),A(0,x1tanθ),B(x0,0),P(x1-rcosθ,rsinθ).
则lAB方程为,即x1x+x0cotθy-x1x0=0,因为lAB与圆相切,可得x1=x0x1cotθ-x1x0|,约去x1,再两边平方得
,所以x1.①
又因为点P在圆上,所以(rcos)2+(x1-rsin)2=,化简得r=2x1sin.②
要证DP=AP+AE2DP=AD+AE2r=+x1tan-x11+sin-cos=4sincos.③
又因为,所以
因为=(x1-x0-rcosθ,rsinθ),=(x1-rcosθ,rsinθ),
所以(x1-rcosθ)(x1-rcosθ-x0)+r2sin2θ=0.④
把②代入④化简得
⑤
由①得x0=x1
代入⑤并约去x1,化简得4sin22-3sin2=0,因为sin2≠0,所以sin2=,又因为sin==cos,所以sin-cos0.
所以sin-cos=,所以1+sin-cos==4sincos,即③成立。所以DP=AP+AE。
6.证明设BC=d,CD=b,BD=c,则AC=CQ=,取BC中点M,则AMBC,以M为原点,直线BC为x轴建立直角坐标系,则各点坐标分别为,,,,,因为,所以点,所以
因为0∠DRC,0∠ASQπ,所以只需证tan∠ASQ=tan2∠DRC,即,化简得9d2-9c2-9b2=0即d2=b2+c2,显然成立。所以命题得证。
文章来源:http://m.jab88.com/j/21577.html
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