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重點(diǎn):雙曲線的第一、第二定義, 雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程,雙曲線的幾何性質(zhì),軌跡問(wèn)題等.
難點(diǎn):a,b,c,e等參數(shù)值的求法及其取值范圍問(wèn)題的探討,直線與雙曲線位置關(guān)系相關(guān)的綜合問(wèn)題.
(1)研究雙曲線上的點(diǎn)到其焦點(diǎn)的距離問(wèn)題時(shí),首先應(yīng)考慮用定義來(lái)解題. 關(guān)注定義中的“絕對(duì)值”,若定義中去掉了“絕對(duì)值”,則點(diǎn)的軌跡是雙曲線的一支,由此導(dǎo)致一個(gè)點(diǎn)在雙曲線的左支和右支上的情形是不同的.
(2)研究雙曲線上一點(diǎn)與兩焦點(diǎn)組成的三角形(焦點(diǎn)三角形)問(wèn)題時(shí),在運(yùn)用定義的同時(shí)還會(huì)經(jīng)常用到正、余弦定理.
(3)求雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程.
①定義法:分析題目條件是否滿足定義;求出a,b,c;寫(xiě)出方程.
②待定系數(shù)法:確定焦點(diǎn)的位置;設(shè)出待求方程;確定相關(guān)系數(shù);寫(xiě)出方程.
(4)雙曲線的幾何性質(zhì)常涉及一些不等關(guān)系,例如:雙曲線■-■=1中,x≥a或x≤-a,e>1等. 在求與雙曲線有關(guān)的一些量的范圍或與這些量有關(guān)的最值時(shí)會(huì)經(jīng)常用到這些不等關(guān)系.解決雙曲線中有關(guān)變量的最值與取值范圍問(wèn)題常見(jiàn)的解法有兩種:幾何法和代數(shù)法. 若題目的條件和結(jié)論能明顯體現(xiàn)幾何特征和意義,則考慮利用圖形性質(zhì)來(lái)解決,這就是幾何法. 若題目的條件和結(jié)論能體現(xiàn)一種明確的函數(shù)關(guān)系,則可首先建立起目標(biāo)函數(shù),再求這個(gè)函數(shù)的最值,這就是代數(shù)法.
(5)直線與雙曲線. 直線與雙曲線位置關(guān)系的判斷:直線與曲線的位置關(guān)系,可以通過(guò)討論直線方程與曲線方程組成的方程組的實(shí)數(shù)解的個(gè)數(shù)來(lái)確定,通常消去方程組中的變量y(或x)得到關(guān)于變量x(或y)的一元二次方程,考慮該一元二次方程的判別式Δ,則有:Δ>0?圳直線與雙曲線相交于兩個(gè)點(diǎn);Δ=0?圳直線與雙曲線相交于一個(gè)點(diǎn);Δ<0?圳直線與雙曲線無(wú)交點(diǎn). 若得到關(guān)于x(或y)的一元一次方程,則直線與雙曲線相交于一個(gè)點(diǎn),此時(shí)直線平行于雙曲線的一條漸近線.
(6)直線與雙曲線相交時(shí)常見(jiàn)問(wèn)題的處理方法:①涉及弦長(zhǎng)問(wèn)題,常用“根與系數(shù)的關(guān)系”,設(shè)而不求計(jì)算弦長(zhǎng). 直線l被雙曲線截得的弦長(zhǎng)AB=■或AB=■,其中k是直線l的斜率,(x1,y1),(x2,y2)是直線與雙曲線的兩個(gè)交點(diǎn)A,B的坐標(biāo),且(x1-x2)2=(x1+x2)2-4x1x2,x1+x2,x1x2可由韋達(dá)定理整體給出. ②涉及求平行弦中點(diǎn)的軌跡,求過(guò)定點(diǎn)的弦中點(diǎn)的軌跡和求被定點(diǎn)平分的弦所在的直線方程問(wèn)題時(shí),常用“點(diǎn)差法”設(shè)而不求,將動(dòng)點(diǎn)的坐標(biāo)、弦所在直線的斜率、弦的中點(diǎn)坐標(biāo)聯(lián)系起來(lái),相互轉(zhuǎn)化.
(1)求雙曲線C的方程;
(2)若直線:y=kx+m(k≠0,m≠0)與雙曲線C交于不同的兩點(diǎn)M,N,且線段MN的垂直平分線過(guò)點(diǎn)A(0,-1),求實(shí)數(shù)m的取值范圍.
思索 ①涉及直線與雙曲線相交弦有關(guān)的參數(shù)范圍的問(wèn)題,Δ>0是必不可少的條件. ②關(guān)于直線與雙曲線的某一支的相交問(wèn)題,不但要考慮Δ>0,還要考慮方程根的取值范圍.
建議同學(xué)們?cè)趶?fù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容時(shí)重視以下幾個(gè)方面:
(1)重視定義在解題中的作用,對(duì)于雙曲線的兩種定義,要在訓(xùn)練的過(guò)程中加強(qiáng)理解和掌握.
(2)重視平面幾何知識(shí)在解題中的作用,解題過(guò)程中應(yīng)借助圖形分析條件,尋求最優(yōu)解法.
關(guān)鍵詞:圓錐曲線;定義解題;體會(huì)
中圖分類號(hào):G633.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1992-7711(2016)06-0109
圓錐曲線是平面解析幾何的重要組成部分,也是高考的熱點(diǎn)內(nèi)容。但是在學(xué)習(xí)中學(xué)生比較害怕這部分內(nèi)容,主要原因有兩個(gè):一是圓錐曲線中的運(yùn)算量大,二是學(xué)生忽視三類圓錐曲線的定義。下面是圓錐曲線的具體定義:
1. 橢圓的定義
我們把平面內(nèi)到兩個(gè)定點(diǎn)F1,F(xiàn)2的距離之和等于常數(shù)(大于F1F2)的點(diǎn)的集合叫作橢圓。
2. 雙曲線的定義
我們把平面內(nèi)到兩個(gè)定點(diǎn)F1,F(xiàn)2的距離之差的絕對(duì)值等于常數(shù)(大于零且小于F1F2)的點(diǎn)的集合叫作雙曲線。
3. 拋物線的定義
平面內(nèi)與一個(gè)定點(diǎn)F和一條直線l(l不過(guò)F)的距離相等的點(diǎn)的集合叫作拋物線
4. 圓錐曲線的第二定義
平面內(nèi)與一個(gè)定點(diǎn)F和一條直線l(l不過(guò)F)的距離之比為定值e(大于零)的點(diǎn)的集合叫圓錐曲線
當(dāng)0
當(dāng)e>1時(shí),圓錐曲線是雙曲線;
當(dāng)e=1時(shí),圓錐曲線是拋物線。
陜西師范大學(xué)數(shù)學(xué)系數(shù)學(xué)高考工作負(fù)責(zé)者羅增儒說(shuō)過(guò):數(shù)學(xué)概念是數(shù)學(xué)的血和肉(根本),數(shù)學(xué)思想是數(shù)學(xué)的魂。對(duì)于圓錐曲線中的概念即定義尤為重要。我們?cè)诮虒W(xué)圓錐曲線時(shí),可以把雙曲線與橢圓類比理解記憶。從第一定義出發(fā),橢圓和雙曲線都強(qiáng)調(diào)的是到兩定點(diǎn)距離(橢圓:和;雙曲線:差的絕對(duì)值)為定值的問(wèn)題,而拋物線則涉及的是一定點(diǎn)與一條直線的問(wèn)題。與此同時(shí),還要引導(dǎo)學(xué)生理解明白圓錐曲線定義的幾何條件,這樣更利于學(xué)生理解記憶圓錐曲線的定義。本文通過(guò)具體實(shí)例與大家共同交流“在圓錐曲線中回歸定義解題”的體會(huì)與感悟。
(2009全國(guó)Ⅱ第11題)已知雙曲線C:x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)的右焦點(diǎn)為F,過(guò)F且斜率為3的直線交C于A、B兩點(diǎn),若AF=4FB,則C的離心率為()
A. 65
B. 75
C. 58
D. 95
解法一:(利用雙曲線第一定義)(如圖一)
由AF=4FB知直線與雙曲線C的右支交于A、B兩點(diǎn),從已知得點(diǎn)A在x軸的上方,設(shè)左焦點(diǎn)為N,可設(shè)FB=x(x>0),則有BN=2a+x,AF=4x,AN=2a+4x,又∠AFx=60°,利用余弦定理得,在ANF中有
AN2=AF2+NF2-2AF•NFcos120°
在ANF中有
BN2=BF2+NF2-2BF•NFcos60°
即有(2a+4x)2=(2c)2+(4x)2-2•2c•4xcos120°……(1)(2a+x)2=(2c)2+x2-2•2c•xcos60°……………(2)
a2+4ax=c2+2cx……(3)2a2+2ax=2c2-cx……(4),由(3)×2-(4)得6ax=5cx(x>0),e=ca=65
評(píng)注:在圓錐曲線問(wèn)題中,常用余弦定理解決有關(guān)焦點(diǎn)三角形問(wèn)題。
解法二:(利用雙曲線第二定義與幾何性質(zhì))(如圖二)
由AF=4FB,知點(diǎn)F在線段AB上,如圖,過(guò)A作準(zhǔn)線l的垂線AA′,過(guò)B作準(zhǔn)線l的垂線BB′,則AA′=AFe,BB′=BFe,過(guò)B作BHAA′,
則AH=AA′-BB′=1e(AF-BF)=3BFe,又∠FBH=30°,AH=52BF,
3BFe=52BF,e=65
解法三:(利用雙曲線第二定義與定比分點(diǎn))(如圖三)
由法一知直線與雙曲線C的右支交于兩點(diǎn),A在x軸的上方,設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),F(c,0)
則|AF|=ca(x1-a2c)
|BF|=ca(x2-a2c)
|AF|=4|BF|
解得x1=4x2-3a2c……(1)
AF=4FB由定比分點(diǎn)得c=x1+4x21+4,
x1=-4x2+5c……(2)
由(1)、(2)得x1=5c2-3a22c,點(diǎn)A(x1,y1)在直線y=3(x-c)上
y1=3(3c2-3a22c),又點(diǎn)A(x1,y1)在雙曲線x2a2-y2b2=1上。
則(5c2-3a22c)2a2-[3(3c2-3a22c)]2b2=1,解得25c4-61a2c2+36a2=0
25e4-61e2+36=0得e=65
解法四:(利用雙曲線的幾何性質(zhì))(如圖三)
過(guò)點(diǎn)A、B分別作x軸的垂線,垂足分別為D、H,設(shè)|FB|=m(m>0),又∠AFx=60°,則A(c+2m,23m),B(c-12m,-32m),點(diǎn)A、B在雙曲線x2a2-y2b2=1上,則有
(c-12m)2a2-(32m)2b2=1……(1)
(c+2m)2a2-(23m)2b2=1……(2)
由(1)×16-(2)得m=3b24c代入(2)得25c4-61a2c2+36a4=0,25e4-61e2+36=0,解得e=65
評(píng)注:利用雙曲線的幾何性質(zhì),求出雙曲線上兩點(diǎn)的坐標(biāo),代入雙曲線得出關(guān)于a,c的方程即可。
圖一
圖二
題目 雙曲線x2a2+y2b2=1(a>0,b>0)的兩個(gè)焦點(diǎn)為F1、F2,若P為其上一點(diǎn),且|PF1|=2|PF2|,則雙曲線離心率的取值范圍為( )
A. (1,3) B. (1,3]
C. (3,+∞)D. [3,+∞)
解法1 設(shè)點(diǎn)P的橫坐標(biāo)為x0,由|PF1|=2|PF2|,即ex0+a=2(ex0-a),解得x0=3ae,
又 |x0|≥a 即3ae≥a,所以e≤3,
而雙曲線的離心率e>1,故1<e≤3,選(B).
點(diǎn)評(píng):利用雙曲線性質(zhì):若點(diǎn)P在雙曲線x2a2+y2b2=1上,則|x|≥a,構(gòu)造不等式求解.
解法2 設(shè)點(diǎn)P(x,y),F(xiàn)1(-c,0),F(xiàn)2(c,0)由|PF1|=2|PF2| 則
(x+c)2+y2=2(x-c)2+y2x-5c32+y2=16c29則13c≤x≤3c
又點(diǎn)P(x,y)在雙曲線x2a2+y2b2=1上,則x≥a或x≤-a,
c3≤a≤3即13≤e≤3而雙曲線的離心率e>1, 故1
點(diǎn)評(píng):由|PF1|=2|PF2|這一條件轉(zhuǎn)化為點(diǎn)P在圓上運(yùn)動(dòng),構(gòu)造不等式求解.
解法3 在P F1 F2中,記∠F1PF2=θ ,由余弦定理,知
cosθ=|PF1|2+|PF2|2-|F1F2|22|PF1|•|PF2|=(4a)2+(2a)2-(2c)22•4a•2a=5-e24
根據(jù)余弦函數(shù)的有界性,得-1≤5-e24≤1,考慮雙曲線的離心率e>1,得1
點(diǎn)評(píng):在焦點(diǎn)三角形中,根據(jù)余弦函數(shù)的有界性求解.
解法4 在PF1F2中,記∠F1PF2=θ ,根據(jù)雙曲線焦點(diǎn)三角形的面積公式b2cotθ2,得b2cotθ2=12×4a×2asinθ,即sin2θ2=b28a2≤1,b2a2≤8,
而e2=1+b2a2≤9.考慮雙曲線的離心率e>1,得1
點(diǎn)評(píng):根據(jù)雙曲線焦點(diǎn)三角形的面積公式b2cotθ2,并結(jié)合正弦函數(shù)的有界性求解.
解法5 由雙曲線的定義,得|PF1|-|PF2|=2a與|PF1|=2|PF2|,聯(lián)立解得|PF1|=4a,|PF2|=2a,
由三角形性質(zhì)|PF1|+|PF2|≥|F1F2|,得4a+2a≥2c,所以1
點(diǎn)評(píng):利用平面幾何性質(zhì):“三角形兩邊之和大于第三邊” 構(gòu)造不等式求解.
解法6 由圖知,點(diǎn)P在雙曲線右支上,且|PF1|≥c+ a,即4a≥c+ a,
所以1
點(diǎn)評(píng):以形助數(shù),利用圖形中隱含條件構(gòu)造不等式求解.
解法7 由雙曲線的定義,得|PF1|-|PF2|=2a與|PF1|=2|PF2|,
聯(lián)立解得|PF1|=4a,|PF2|=2a,
由第二定義得|PF2|d=ed=|PF2|e,由圖可知,d≥a-a2c
2ae≥a-a2c3a≥c 故1
點(diǎn)評(píng):關(guān)鍵在于挖掘圖中隱含的幾何不等關(guān)系:d≥a-a2c.
解法8 在PF1F2中,易知|PF1|=4a,|PF2|=2a,|F1F2|=2c,
|OP|為PF1F2中邊F1F2上的中線,則
|OP|=122(16a2+4a2)-4c2=10a2-c2
由圖知,點(diǎn)P在雙曲線右支上,則|OP|≥a,
10a2-c2≥a9a2≥c2故1
點(diǎn)評(píng):三角形的三條中線分別為:Ma、Mb、Mc,用三角形的三邊a,b,c來(lái)表示它的三條中線長(zhǎng)如下:Ma-122(b2+c2)-a2 Mb=122(a2+c2)-b2 Mc=122(a2+b2)-c2
以上八種不同的解法,探索了求解雙曲線離心率的取值范圍問(wèn)題,往往需要借助雙曲線定義、范圍和性質(zhì)、正余弦函數(shù)的有界性、圖形中隱含的幾何不等關(guān)系等,結(jié)合a,b,c的關(guān)系,構(gòu)造一個(gè)關(guān)于離心率的不等式,從而達(dá)到求解的目的.
鏈接練習(xí):
1. 已知雙曲線x2a2+y2b2=1(a>0,b>0)的兩個(gè)焦點(diǎn)為F1、F2,點(diǎn)P在雙曲線右支上,且|PF1|=4|PF2|,求雙曲線離心率的范圍?
2. 若雙曲線x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)上橫坐標(biāo)為3a2的點(diǎn)到右焦點(diǎn)的距離大于它到左準(zhǔn)線的距離,則雙曲線離心率的取值范圍是( )
A. (1,2)B. (2,+∞)
C. (1,5)D. (5,+∞)
3. 已知F1,F(xiàn)2是雙曲線x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)的左、右焦點(diǎn),過(guò)F1作垂直于x軸的直線交雙曲線于A、B兩點(diǎn),若ABF2為銳角三角形,則雙曲線離心率的取值范圍是( )
A. (1,1+2)B. (1+2,+∞)
C. (1-2,1+2)
雙曲線焦點(diǎn)三角形面積公式:S=b2cot(θ/2)。雙曲線有兩個(gè)焦點(diǎn)。焦點(diǎn)的橫(縱)坐標(biāo)滿足c2=a2+b2。一般的,雙曲線是定義為平面交截直角圓錐面的兩半的一類圓錐曲線。
它還可以定義為與兩個(gè)固定的點(diǎn)(叫做焦點(diǎn))的距離差是常數(shù)的點(diǎn)的軌跡。這個(gè)固定的距離差是a的兩倍,這里的a是從雙曲線的中心到雙曲線最近的分支的頂點(diǎn)的距離。a還叫做雙曲線的實(shí)半軸。焦點(diǎn)位于貫穿軸上,它們的中間點(diǎn)叫做中心,中心一般位于原點(diǎn)處。
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一、定義法求動(dòng)點(diǎn)軌跡方程
例1已知A-7,0,B7,0,C2,-12,橢圓過(guò)A,B兩點(diǎn)且以C為其一個(gè)焦點(diǎn),求橢圓另一焦點(diǎn)的軌跡方程.
解析:設(shè)橢圓的另一焦點(diǎn)Fx,y),由題意得|AC|+|AF|=|BC|+|BF|,所以|AF|-|BF|=|BC|-|AC|.而|BC|=13,|AC|=15,于是|FB|-|FA|=2,根據(jù)雙曲線定義可知,F(xiàn)在以A,B為焦點(diǎn)的雙曲線的左支上. 這里2a=2,所以a=1,又c=7,所以b2=c2-a2=48,故橢圓的另一焦點(diǎn)F的軌跡方程為x2-y2/48=1(x
點(diǎn)評(píng):本題首先根據(jù)橢圓的定義A、B是橢圓上的點(diǎn)得出等式,|FB|-|FA|=2.
這樣根據(jù)定義先判斷出動(dòng)點(diǎn)F軌跡的類型,再用待定系數(shù)法求出軌跡方程.
二、利用定義解決圓錐曲線的簡(jiǎn)單幾何性質(zhì)
例2已知橢圓x2a2+y2b2=1(a>b>0)的左、右焦點(diǎn)分別為F1(-c,0),F(xiàn)2(c,0),若橢圓上存在點(diǎn)P使asin∠PF1F2=csin∠PF2F1,則該橢圓的離心率的取值范圍為.
點(diǎn)評(píng):橢圓和雙曲線中但凡涉及到曲線上的點(diǎn)到焦點(diǎn)的距離,通常要聯(lián)系定義解題.
變式訓(xùn)練2:已知點(diǎn)P在雙曲線x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)的右支上,雙曲線兩焦點(diǎn)為F1、F2,|PF1|2|PF2|最小值是8a,求雙曲線離心率的取值范圍.
三、利用定義求最值
例3已知點(diǎn)P是拋物線y2=4x上的動(dòng)點(diǎn),點(diǎn)P在y軸上的射影是M,點(diǎn)A的坐標(biāo)是4,a,則當(dāng)|a|>4時(shí),|PA|+|PM|的最小值是.
解析:拋物線焦點(diǎn)F1,0,設(shè)點(diǎn)P到準(zhǔn)線:x=-1的距離為d,由拋物線的定義,d=|PF|.
點(diǎn)評(píng):拋物線上的點(diǎn)到其焦點(diǎn)的距離和到準(zhǔn)線距離相等,利用拋物線定義將二者互化,是解決拋物線中最值問(wèn)題的重要策略.這里根據(jù)題意,將拋物線上的點(diǎn)到準(zhǔn)線的距離轉(zhuǎn)化為該點(diǎn)到焦點(diǎn)的距離,從而構(gòu)造出兩點(diǎn)間線段最短,使問(wèn)題迎刃而解.
變式訓(xùn)練3:已知點(diǎn)P是拋物線y2=4x上的動(dòng)點(diǎn),F(xiàn)為其焦點(diǎn),若B(3,2),|PB|+|PF|的最小值是
答案:4
1.平行四邊形ABCD的一條對(duì)角線固定在A(3,-1),C(2,-3)兩點(diǎn),點(diǎn)D在直線3x-y+1=0上移動(dòng),則點(diǎn)B的軌跡方程為()
A.3x-y-20=0 B.3x-y+10=0
C.3x-y-9=0 D.3x-y-12=0
答案:A 解題思路:設(shè)AC的中點(diǎn)為O,即.設(shè)B(x,y)關(guān)于點(diǎn)O的對(duì)稱點(diǎn)為(x0,y0),即D(x0,y0),則由3x0-y0+1=0,得3x-y-20=0.
2.由直線y=x+1上的一點(diǎn)向圓(x-3)2+y2=1引切線,則切線長(zhǎng)的最小值為()
A.1 B.2
C. -2D.3
答案:C 解題思路:當(dāng)該點(diǎn)是過(guò)圓心向直線引的垂線的交點(diǎn)時(shí),切線長(zhǎng)最小.因圓心(3,0)到直線的距離為d==2,所以切線長(zhǎng)的最小值是l==.
3.直線y=x+b與曲線x=有且只有一個(gè)交點(diǎn),則b的取值范圍是()
A.{b||b|=}
B.{b|-1
C.{b|-1≤b2μ2-8μ+10=2(μ-2)2+2≥2,且f(μ)0,b>0)的左、右焦點(diǎn)分別為F1,F(xiàn)2,A是雙曲線漸近線上的一點(diǎn),AF2F1F2,原點(diǎn)O到直線AF1的距離為|OF1|,則漸近線的斜率為()
A.或- B.或-
C.1或-1 D.或-
答案:D 命題立意:本題考查了雙曲線的幾何性質(zhì)的探究,體現(xiàn)了解析幾何的數(shù)學(xué)思想方法的巧妙應(yīng)用,難度中等.
解題思路:如圖如示,不妨設(shè)點(diǎn)A是第一象限內(nèi)雙曲線漸近線y=x上的一點(diǎn),由AF2F1F2,可得點(diǎn)A的坐標(biāo)為,又由OBAF1且|OB|=|OF1|,即得sin OF1B=,則tan OF1B=,即可得=, =,得=,由此可得該雙曲線漸近線的斜率為或-,故應(yīng)選D.
4.設(shè)F1,F(xiàn)2分別是橢圓+=1(a>b>0)的左、右焦點(diǎn),與直線y=b相切的F2交橢圓于點(diǎn)E,E恰好是直線EF1與F2的切點(diǎn),則橢圓的離心率為()
A. B.
C. D.
答案:C 解題思路:由題意可得,EF1F2為直角三角形,且F1EF2=90°,
|F1F2|=2c,|EF2|=b,
由橢圓的定義知|EF1|=2a-b,
又|EF1|2+|EF2|2=|F1F2|2,
即(2a-b)2+b2=(2c)2,整理得b=a,
所以e2===,故e=,故選C.
5.等軸雙曲線C的中心在原點(diǎn),焦點(diǎn)在x軸上,C與拋物線y2=16x的準(zhǔn)線交于A,B兩點(diǎn),|AB|=4,則C的實(shí)軸長(zhǎng)為()
A. B.2 C.4 D.8
答案:C 解題思路:由題意得,設(shè)等軸雙曲線的方程為-=1,又拋物線y2=16x的準(zhǔn)線方程為x=-4,代入雙曲線的方程得y2=16-a2y=±,所以2=4,解得a=2,所以雙曲線的實(shí)軸長(zhǎng)為2a=4,故選C.
6.拋物線y2=-12x的準(zhǔn)線與雙曲線-=1的兩條漸近線圍成的三角形的面積等于()
A. B.3 C. D.3
答案:B 命題立意:本題主要考查拋物線與雙曲線的性質(zhì)等基礎(chǔ)知識(shí),意在考查考生的運(yùn)算能力.
解題思路:依題意得,拋物線y2=-12x的準(zhǔn)線方程是x=3,雙曲線-=1的漸近線方程是y=±x,直線x=3與直線y=±x的交點(diǎn)坐標(biāo)是(3,±),因此所求的三角形的面積等于×2×3=3,故選B.
7.若雙曲線-=1與橢圓+=1(m>b>0)的離心率之積大于1,則以a,b,m為邊長(zhǎng)的三角形一定是()
A.等腰三角形 B.直角三角形
C.銳角三角形 D.鈍角三角形
答案:D 解題思路:雙曲線的離心率為e1=,橢圓的離心率e2=,由題意可知e1·e2>1,即b2(m2-a2-b2)>0,所以m2-a2-b2>0,即m2>a2+b2,由余弦定理可知三角形為鈍角三角形,故選D.
8. F1,F(xiàn)2分別是雙曲線-=1(a>0,b>0)的左、右焦點(diǎn),過(guò)F1的直線l與雙曲線的左、右兩支分別交于A,B兩點(diǎn).若ABF2是等邊三角形,則該雙曲線的離心率為()
A.2 B. C. D.
答案:B 命題立意:本題主要考查了雙曲線的定義、標(biāo)準(zhǔn)方程、幾何性質(zhì)以及基本量的計(jì)算等基礎(chǔ)知識(shí),考查了考生的推理論證能力以及運(yùn)算求解能力.
解題思路:如圖,由雙曲線定義得,|BF1|-|BF2|=|AF2|-|AF1|=2a,因?yàn)锳BF2是正三角形,所以|BF2|=|AF2|=|AB|,因此|AF1|=2a,|AF2|=4a,且F1AF2=120°,在F1AF2中,4c2=4a2+16a2+2×2a×4a×=28a2,所以e=,故選B.
9.已知直線l1:4x-3y+6=0和直線l2:x=-1,拋物線y2=4x上一動(dòng)點(diǎn)P到直線l1和直線l2的距離之和的最小值是()
A.2 B.3
C. D.
答案:A 解題思路:設(shè)拋物線y2=4x上一動(dòng)點(diǎn)P到直線l1和直線l2的距離分別為d1,d2,根據(jù)拋物線的定義可知直線l2:x=-1恰為拋物線的準(zhǔn)線,拋物線的焦點(diǎn)為F(1,0),則d2=|PF|,由數(shù)形結(jié)合可知d1+d2=d1+|PF|取得最小值時(shí),即為點(diǎn)F到l1的距離,利用點(diǎn)到直線的距離公式得最小值為=2,故選A.
10.已知雙曲線-=1(a>0,b>0),A,B是雙曲線的兩個(gè)頂點(diǎn),P是雙曲線上的一點(diǎn),且與點(diǎn)B在雙曲線的同一支上,P關(guān)于y軸的對(duì)稱點(diǎn)是Q.若直線AP,BQ的斜率分別是k1,k2,且k1·k2=-,則雙曲線的離心率是()
A. B. C. D.
答案:C 命題立意:本題考查雙曲線方程及其離心率的求解,考查化簡(jiǎn)及變形能力,難度中等.
解題思路:設(shè)A(0,-a),B(0,a),P(x1,y1),Q(-x1,y1),故k1k2=×=,由于點(diǎn)P在雙曲線上,故有-=1,即x=b2=,故k1k2==-=-,故有e===,故選C.二、填空題
11.已知拋物線y2=4x的焦點(diǎn)為F,過(guò)點(diǎn)P(2,0)的直線交拋物線于A(x1,y1)和B(x2,y2)兩點(diǎn),則(1)y1y2=________;(2)三角形ABF面積的最小值是________.
答案:(1)-8 (2)2 命題立意:本題主要考查直線與拋物線的位置關(guān)系,難度中等.
解題思路:設(shè)直線AB的方程為x-2=m(y-0),即x=my+2,聯(lián)立得y2-4my-8=0.(1)由根與系數(shù)的關(guān)系知y1y2=-8.(2)三角形ABF的面積為S=|FP||y1-y2|=×1×=≥2.
知識(shí)拓展:將ABF分割后進(jìn)行求解,能有效減少計(jì)算量.
12. B1,B2是橢圓短軸的兩端點(diǎn),O為橢圓中心,過(guò)左焦點(diǎn)F1作長(zhǎng)軸的垂線交橢圓于P,若|F1B2|是|OF1|和|B1B2|的等比中項(xiàng),則的值是________.
答案: 命題立意:本題考查橢圓的基本性質(zhì)及等比中項(xiàng)的性質(zhì),難度中等.
解題思路:設(shè)橢圓方程為+=1(a>b>0),令x=-c,得y2=, |PF1|=. ==,又由|F1B2|2=|OF1|·|B1B2|,得a2=2bc. a4=4b2(a2-b2), (a2-2b2)2=0, a2=2b2, =.
13.已知拋物線C:y2=2px(p>0)的準(zhǔn)線為l,過(guò)M(1,0)且斜率為的直線與l相交于點(diǎn)A,與C的一個(gè)交點(diǎn)為B.若=,則p=________.
答案:2 解題思路:過(guò)B作BE垂直于準(zhǔn)線l于E,
=, M為AB的中點(diǎn),
|BM|=|AB|,又斜率為,
BAE=30°, |BE|=|AB|,
|BM|=|BE|, M為拋物線的焦點(diǎn),
p=2.
14.
一、構(gòu)造橢圓模型,巧解一類含絕對(duì)值的不等式
【例1】 解不等式:|x-2|+|x+2|≥5.
分析:該不等式是含兩個(gè)絕對(duì)值符號(hào)的不等式,這類不等式可使用零點(diǎn)劃分區(qū)間法、構(gòu)造函數(shù)法、幾何意義法等.那么根據(jù)絕對(duì)值的定義可知,該不等式的含義是數(shù)軸上的點(diǎn)x到兩定點(diǎn)(-2,0)和(2,0)的距離之和大于等于5.這也恰好符合橢圓的定義,用橢圓的知識(shí)來(lái)解釋該不等式就是代表橢圓及其橢圓外部的x的取值范圍,利用橢圓的有界性便可輕松求解.
解:不等式|x-2|+|x+2|≥5的含義是數(shù)軸上的點(diǎn)x到兩定點(diǎn)(-2,0)和(2,0)的距離之和大于等于5.
根據(jù)橢圓的定義可知c=2,a=52,
a2=254,b=94,
因此橢圓的方程為x2254+y294=1.
根據(jù)橢圓的有界性可得x≤-52或x≥52,
不等式的解集為{x|x≤-52或x≥52}.
二、構(gòu)造雙曲線模型,巧解一類含絕對(duì)值的不等式
【例2】 解不等式:|x-5|-|x+5|≤8.
分析:根據(jù)絕對(duì)值的定義可知,該不等式的含義是數(shù)軸上的點(diǎn)x到兩定點(diǎn)(-5,0)和(5,0)的距離之差小于或等于8.這也恰好符合雙曲線的定義,用雙曲線的知識(shí)來(lái)解釋該不等式就是代表雙曲線右支的x的取值范圍,利用雙曲線的有界性便可求解.
解:不等式|x-5|-|x+5|≤8的含義是數(shù)軸上的點(diǎn)x到兩定點(diǎn)(-5,0)和(5,0)的距離之差小于或等于8.
根據(jù)雙曲線的定義可知c=5,a=4,b=3.
因此雙曲線方程為x216-y29=1(x>0).
由雙曲線的有界性可得x≥4,
不等式的解集為{x|x≥4}.
三、構(gòu)造拋物線模型,巧解一類無(wú)理不等式
【例3】 已知a∈R,求證:a4-3a2-6a+13-a4-a2+1≤10.
分析:該不等式含有兩個(gè)根式,并且根號(hào)內(nèi)表達(dá)式的次數(shù)高達(dá)4次,因此求解起來(lái)特別的困難.根據(jù)數(shù)學(xué)化繁為簡(jiǎn)的整體思想,將其配方降冪,其左端可變形為(a2-2)2+(a-3)2-(a2-1)2+(a-0)2,此不等式的幾何意義是拋物線y=x2上點(diǎn)P(a,a2)到點(diǎn)A(3,2)與到點(diǎn)B(0,1)距離之差的最大值是10.
解:根據(jù)不等式的結(jié)構(gòu),可以將其左端變形為
(a2-2)2+(a-3)2-(a2-1)2+(a-0)2,
此不等式的幾何意義是拋物線上點(diǎn)P(a,a2)到點(diǎn)A(3,2)與到點(diǎn)B(0,1)距離之差的最大值是10.
A(3,2),B(0,1),
|AB|=10.
一、定義法
根據(jù)新課標(biāo)課本對(duì)于離心率的定義e=■,單解c,單解a,求出e值。
例.1l:x-2y+2=0直線過(guò)橢圓■+■=1(a>b>c)的左焦點(diǎn)F1和一個(gè)頂點(diǎn)B,則該橢圓的離心率為 。
解:由直線的截距可得c=2,b=1,則a=■,即e=■。
反思:在標(biāo)準(zhǔn)方程的背景下,橢圓的四個(gè)頂點(diǎn)及兩個(gè)焦點(diǎn)均在坐標(biāo)軸上,由此與直線的截距具有了對(duì)應(yīng)關(guān)系,解題時(shí)注意其聯(lián)系。
二、齊次式法
根據(jù)題設(shè)條件,建立基本量a、b、c之間的關(guān)系式,利用a2=b2+c2(橢圓)c2=a2+b2或(雙曲線)轉(zhuǎn)化構(gòu)造a、c的關(guān)系(特別是齊二次式),進(jìn)而得到關(guān)于e的一元方程,從而解出離心率e。
例2:設(shè)橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)分別為F1,F(xiàn)2過(guò)F3作橢圓長(zhǎng)軸的垂線交橢圓于點(diǎn)P,若F1PF2為等腰直角三角形,則橢圓的離心率是 。
解:在等腰直角三角形中,PF2=F1F2即2c=■,
c2+2ac-a2=0即e2+2e-1=0
故所求e=■-1。
例3:設(shè)F1,F(xiàn)2為橢圓■+■=1(a>b>c)的兩個(gè)焦點(diǎn),P為直線x=■上的一點(diǎn),若F1PF2是底角為30°的等腰三角形,則橢圓的離心率是 。
解:設(shè)直線x=■與x軸的交點(diǎn)為M,在RtPF2M中,PF2=2C,F(xiàn)2M=■-c,由cos60°=■=■解得e=■。
反思:以三角形為依托求圓錐曲線的離心率的值,若在直角三角形中,常常利用兩邊一角建立三角函數(shù)關(guān)系式求解。
例4:已知B1,B2為橢圓短軸的兩個(gè)端點(diǎn),F(xiàn)1,F(xiàn)2是橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn),若四邊形B1F1B2F2為正方形,則橢圓的離心率為 。
解:如D,在RtB2OF2中得b=c=■a解得e=■。
例5:已知F1、F2是雙曲線■+■=1(a>0,b>c)的兩個(gè)焦點(diǎn),過(guò)F2作x軸的垂線交雙曲線于點(diǎn)A、B,連接AF1和BF1,若ABF1為正三角形,則雙曲線的離心率為 。
解:在RtAF1F2中,tan30°=■=■=■
即■c2-2ac-■a2=0。
解得e=■。
反思:以三角形為依托求圓錐曲線的離心率的值,若三角形具有對(duì)稱性常常割其半,在直角三角形中求解。
例6:已知F1、F2是雙曲線■+■=1(a>0,b>c)的兩焦點(diǎn),以線段F1F2為邊作正三角形MF1F2,若邊MF1的中點(diǎn)在雙曲線上,則雙曲線的離心率為 。
解:如圖,設(shè)MF1的中點(diǎn)為P,連接PF2
在RtPF1F2中,F(xiàn)1F2=2c,∠PF1F2=60°
則PF1=c,PF2=■c由雙曲線的定義知■c-c=2a
解得e=■=1+■。
反思:以三角形為依托求圓錐曲線的離心率的值,若三角形是焦點(diǎn)三角形,常常利用定義建立基本量a、b、c之間的關(guān)系式。
例7:已知拋物線y2=2px(p>0)的焦點(diǎn),恰好是橢圓■+■=1(a>b>c)的右焦點(diǎn)F,且兩條曲線的交點(diǎn)連線也過(guò)焦點(diǎn)F,則橢圓的離心率為 。
解:依題意得■=c,P=■即b2=2ac=a2-c2
故所求e=■-1。
反思:兩種曲線同現(xiàn)求離心率e,要注意利用公有量建立方程組,消元得到基本量a、b、c之間的關(guān)系式。