高考专题:解析几何常规题型及方法
本章节处理方法建议: 三、高考核心考点
四、常规题型及解题的技巧方法
A:常规题型方面
(1)中点弦问题
具有斜率的弦中点问题,常用设而不求法(点差法):设曲线上两点为(x 1, y 1) ,(x 2, y 2) ,代入方程,然后两方程相减,再应用中点关系及斜率公式,消去四个参数。 典型例题 给定双曲线x -的轨迹方程。
分析:设P 1(x 1, y 1) ,P 2(x 2, y 2) 代入方程得x - 两式相减得 (x 1+x 2)(x 1-x 2) -
12
(y 1+y 2)(y 1-y 2) =0。
21
2
y
2
2
=1。过A (2,1)的直线与双曲线交于两点P 1 及P 2,求线段P 1P 2的中点P
y 12
2
=1,x -
22
y 22
2
=1。
又设中点P (x,y ),将x 1+x 2=2x ,y 1+y 2=2y 代入,当x 1≠x 2时得 2x -
2y 2·
y 1-y 2x 1-x 2
=
=0。
又k =
y 1-y 2x 1-x 2
2
y -1x -2
,
代入得2x -y -4x +y =0。
当弦P 1P 2斜率不存在时,其中点P (2,0)的坐标也满足上述方程。 因此所求轨迹方程是2x -y -4x +y =0
说明:本题要注意思维的严密性,必须单独考虑斜率不存在时的情况。
(2)焦点三角形问题
椭圆或双曲线上一点P ,与两个焦点F 1、F 2构成的三角形问题,常用正、余弦定理搭桥。
x a
22
2
2
2
典型例题 设P(x,y)为椭圆+
y b
22
=1上任一点,F 1(-c , 0) ,F 2(c , 0) 为焦点,∠PF 1F 2=α,∠PF 2F 1=β。
(1)求证离心率e =
sin(α+β) sin α+sin β
;
(2)求|PF 1|3+PF 2|3的最值。
分析:(1)设|PF 1|=r 1,|PF 2=r 2,由正弦定理得
r 1sin α
=
r 2sin β
=
2c sin(α+β)
。
得
r 1+r 2s i n α+s i n βc a
=
2c s i n α(+β)
,
e ==
s i n α(+β) s i n α+s i n β
(2)(a +ex ) 3+(a -ex ) 3=2a 3+6ae 2x 2。 当x =0时,最小值是2a 3;
当x =±a 时,最大值是2a 3+6e 2a 3。
(3)直线与圆锥曲线位置关系问题
直线与圆锥曲线的位置关系的基本方法是解方程组,进而转化为一元二次方程后利用判别式,应特别注意数形结合的办法
典型例题 抛物线方程y 2=p (x +1) (p >0) ,直线x +y =t 与x 轴的交点在抛物线准线的右边。 (1)求证:直线与抛物线总有两个不同交点
(2)设直线与抛物线的交点为A 、B ,且OA ⊥OB ,求p 关于t 的函数f(t)的表达式。 (1)证明:抛物线的准线为1:x =-1-
p 4
p 4
,而4t +p +4>0
由直线x+y=t与x 轴的交点(t ,0)在准线右边,得 t >-1-
⎧x +y =t 22
消去y 得x -(2t +p ) x +(t -p ) =0 由⎨2
⎩y =p (x +1)
∆=(2t +p ) 2-4(t 2-p ) =p (4t +p +4) >0 故直线与抛物线总有两个交点。 (2)解:设点A(x1,y 1) ,点B(x2,y 2) ∴x 1+x 2=2t +p ,x 1x 2=t 2-p OA ⊥OB ,∴k OA ⨯k OB =-1 则x 1x 2+y 1y 2=0 又y 1y 2=(t -x 1)(t -x 2) ∴x 1x 2+y 1y 2=t 2-(t +2) p =0 ∴p =f (t ) =
t
2
t +2
又p >0,4t +p +4>0得函数f (t ) 的定义域是 (-2,0) ⋃(0,+∞)
(4)圆锥曲线的有关最值(范围)问题
圆锥曲线中的有关最值(范围)问题,常用代数法和几何法解决。
若命题的条件和结论具有明显的几何意义,一般可用图形性质来解决。
若命题的条件和结论体现明确的函数关系式,则可建立目标函数(通常利用二次函数,三角函数,均值不等式)求最值。 典型例题
2
已知抛物线y =2px(p>0),过M (a,0)且斜率为1的直线L 与抛物线交于不同的两点A 、B ,|AB|≤2p (1)求a 的取值范围;(2)若线段AB 的垂直平分线交x 轴于点N ,求△NAB 面积的最大值。
分析:这是一道直线与圆锥曲线位置关系的问题,对于(1),可以设法得到关于a 的不等式,通过解不等式求出a 的范围,即:“求范围,找不等式”。或者将a 表示为另一个变量的函数,利用求函数的值域求出a 的范围;对于(2)首先要把△NAB 的面积表示为一个变量的函数,然后再求它的最大值, 即:“最值问题,函数思想”。
解:(1)直线L 的方程为:y=x-a,将y=x-a 代入抛物线方程y 2=2px,得:设直线L 与抛物线两交点的坐标分别为A
⎧4(a +p ) -4a 2>0⎪
(x 1,y 1),B(x2,y 2) ,则⎨x 1+x 2=2(a +p ) , 又y 1=x1-a,y 2=x2-a,
⎪2x x =a ⎩12
∴|AB |=
(x 1-x 2) +(y 1-y 2)
22
=
2[(x 1+x 2) -4x 1x 2]=8p (p +2a ) ≤2p ,
2
8p (p +2a )
00, ∴0
解得:-
p 2
p 4
.
(2)设AB 的垂直平分线交AB 与点Q ,令其坐标为(x 3,y 3),则由中点坐标公式得:
x 3=
x 1+x 2
2
=a +p , y 3=
y 1+y 2
2
=
(x 1-a ) +(x 2-a )
2
=p .
所以|QM|2=(a+p-a)2+(p-0)2=2p2. 又△MNQ 为等腰直角三角形,所以|QM|=|QN|=
12
22
22
2P ,所以S
△
NAB =|AB |⋅|QN |=p ⋅|AB |≤p ⋅2p =2p , 即△NAB 面积的最大值为
2
2P 2。
(5)求曲线的方程问题
1.曲线的形状已知--------这类问题一般可用待定系数法解决。 典型例题
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)和点B (0,8)关于L 的对称点都在C 上,求直线L 和抛物线C 的方程。 分析:曲线的形状已知,可以用待定系数法。
设出它们的方程,L :y=kx(k≠0),C:y=2px(p>0)
设A 、B 关于L 的对称点分别为A /、B /,则利用对称性可求得它们的坐标分别为: A (
/
2
k -1k
2
2
+1
5
, -
2k k
2
+1
),B (
16k k
2
+1
,
8(k k
2
-1) +1
2
)。因为A 、B 均在抛物线上,代入,消去p ,得:k -k-1=0.解得:
2
k=
1+2
,p=
255
.
所以直线L 的方程为:y=
1+2
5
x, 抛物线C 的方程为y =
2
455
x.
2.曲线的形状未知-----求轨迹方程 典型例题
已知直角坐标平面上点Q (2,0)和圆C :x 2+y2=1, 动点M 到圆C 的切线长与|MQ|的比等于常数λ(λ>0), 求动点M 的轨迹方程,并说明它是什么曲线。
分析:如图,设MN 切圆C 于点N ,则动点M 组成的集合是:P={M||MN|=λ|MQ|},由平面几何知识可知:|MN|2=|MO|2-|ON|2=|MO|2-1,将M 点坐标代入,可得:(λ-1)(x+y)-4λx+(1+4λ)=0.
当λ=1时它表示一条直线;当λ≠1时,它表示圆。这种方法叫做直接法。
(6) 存在两点关于直线对称问题
在曲线上两点关于某直线对称问题,可以按如下方式分三步解决:求两点所在的直线,求这两直线的交点,使这交点在圆锥曲线形内。(当然也可以利用韦达定理并结合判别式来解决) 典型例题 已知椭圆C 的方程点关于直线对称。
分析:椭圆上两点(x 1, y 1) ,(x 2, y 2) ,代入方程,相减得3(x 1+x 2)(x 1-x 2) +
4(y 1+y 2) (y 1-y 2) =0。
2
2
2
2
2
x
2
4
+
y
2
3
=1,试确定m 的取值范围,使得对于直线y =4x +m ,椭圆C 上有不同两
又x =
x 1+x 2
2
,y =
y 1+y 2
2
,k =
y 1-y 2x 1-x 2
=-
14
,代入得y =3x 。
⎧y =3x
又由⎨解得交点(-m , -3m ) 。
y =4x +m ⎩
交点在椭圆内,则有(7)两线段垂直问题
(-m ) 4
2
+
(-3m ) 3
2
213
213
。
圆锥曲线两焦半径互相垂直问题,常用k 1·k 2=
y 1·y 2x 1·x 2
=-1来处理或用向量的坐标运算来处理。
典型例题 已知直线l 的斜率为k ,且过点P (-2, 0) ,抛物线C :y 2=4(x +1) ,直线l 与抛物线C 有两个不同的交点(如图)。
(1)求k 的取值范围;
(2)直线l 的倾斜角θ为何值时,A 、B 与抛物线相垂直。
C 的焦点连线互
分析:(1)直线y =k (x +2) 代入抛物线方程得k x +(4k
222
-4) x +4k
2
-4=0,
由∆>0,得-1
4k
2
(2)由上面方程得x 1x 2=
-4
2
k
,
y 1y 2=k 2(x 1+2)(x 2+2) =4,焦点为O (0, 0) 。
y 1y 2x 1x 2
k k
22
由k O A ·k O B =
=
-1
=-1,得k =±
22
,θ=arctan
22
或θ=π-arctan
22
B:解题的技巧方面
在教学中,学生普遍觉得解析几何问题的计算量较大。事实上,如果我们能够充分利用几何图形、韦达定理、曲线系方程,以及运用“设而不求”的策略,往往能够减少计算量。下面举例说明:
(1)充分利用几何图形
解析几何的研究对象就是几何图形及其性质,所以在处理解析几何问题时,除了运用代数方程外,充分挖掘几何条件,并结合平面几何知识,这往往能减少计算量。
典型例题 设直线3x +4y +m =0与圆x +y +x -2y =0相交于P 、Q 两点,O 为坐标原点,若OP ⊥OQ ,求
m 的值。
2
2
解: 圆x +y +x -2y =0过原点,并且OP ⊥OQ , ∴PQ 是圆的直径,圆心的坐标为M (- 又M (- ∴3⨯(-
1212
12,1)
22
,1) 在直线3x +4y +m =0上, ) +4⨯1+m =0,∴m =-
52
即为所求。
评注:此题若不充分利用一系列几何条件:该圆过原点并且OP ⊥OQ ,PQ 是圆的直径,圆心在直线3x +4y +m =0
上,而是设P (x 1,y 1) 、Q (x 2,y 2) 再由OP ⊥OQ 和韦达定理求m ,将会增大运算量。
评注:此题若不能挖掘利用几何条件∠O M P =90︒,点M 是在以OP 为直径的圆周上,而利用参数方程等方法,计算量将很大,并且比较麻烦。
二. 充分利用韦达定理及“设而不求”的策略
我们经常设出弦的端点坐标而不求它,而是结合韦达定理求解,这种方法在有关斜率、中点等问题中常常用到。 典型例题 已知中心在原点O ,焦点在y 轴上的椭圆与直线y =x +1相交于P 、Q 两点,且OP ⊥OQ ,|PQ |=求此椭圆方程。
解:设椭圆方程为ax 2+by 2=1(a >b >0) ,直线y =x +1与椭圆相交于P (x 1,y 1) 、Q (x 2,y 2) 两点。 ⎧y =x +1
由方程组⎨2消去y 后得 2
⎩ax +by =1
(a +b ) x +2bx +b -1=0
2
102
,
∴x 1+x 2=-
2b a +b
,x 1x 2=
b -1 a +b
由k OP ⋅k OQ =-1,得y 1y 2=-x 1x 2 (1) 又P 、Q 在直线y =x +1上, ⎧y 1=x 1+1,⎨
⎩y 2=x 2+1,
(2) (3)
∴y 1y 2=(x 1+1)(x 2+1) =x 1x 2+(x 1+x 2) +1
把(1)代入,得2x 1x 2+(x 1+x 2) +1=0, 即
2(b -1) a +b
-
2b a +b
+1=0
化简后,得
a +b =2 (4) 由|PQ |=
2
2
,得(x 1-x 2) +(y 1-y 2) =
5
54
22
52
∴(x 1-x 2)
(
2b a +b
) -
2
44(b -1) a +b
=
,(x 1+x 2) -4x 1x 2==54
2
,
把(2)代入,得4b 2-8b +3=0,解得b = 代入(4)后,解得a = 由a >b >0,得a =
3232
12
或b =
32
或a =
12
12
,b =。
∴所求椭圆方程为
3x 2
2
+
y
2
2
=1
评注:此题充分利用了韦达定理及“设而不求”的策略,简化了计算。
三. 充分利用曲线系方程
利用曲线系方程可以避免求曲线的交点,因此也可以减少计算。
典型例题 求经过两已知圆C 1:x 2+y 2-4x +2y =0和C 2:x 2+y 2-2y -4=0的交点,且圆心在直线l :2x +4y -1=0上的圆的方程。
解:设所求圆的方程为:
x +y -4x +2y +λ(x +y -2y -4) =0
2
2
2
2
即(1+λ) x 2+(1+λ) y 2-4x +2(1-λ) y -4λ=0, 其圆心为C (
21+λ
,
λ-1λ+1
2
)
+4⋅
又C 在直线l 上,∴2⋅所求。
λ-1λ+1
1+λ
-1=0,解得λ=
13
,代入所设圆的方程得x 2+y 2-3x +y -1=0为
评注:此题因利用曲线系方程而避免求曲线的交点,故简化了计算。 四、充分利用椭圆的参数方程
椭圆的参数方程涉及到正、余弦,利用正、余弦的有界性,可以解决相关的求最值的问题.这也是我们常说的三角代换法。
典型例题 P 为椭圆及此时点P 的坐标。
五、线段长的几种简便计算方法
① 充分利用现成结果,减少运算过程
一般地,求直线与圆锥曲线相交的弦AB 长的方法是:把直线方程y =kx +b 代入圆锥曲线方程中,得到型如
|a |
x a
22
+
y b
22
=1上一动点,A 为长轴的右端点,B 为短轴的上端点,求四边形OAPB 面积的最大值
ax +bx +c =0的方程,方程的两根设为x A ,x B ,判别式为△,则|AB |=
2
1+k ·|x A -x B |=
2
+k 2
,若
直接用结论,能减少配方、开方等运算过程。
例 求直线x -y +1=0被椭圆x +4y =16所截得的线段AB 的长。 ② 结合图形的特殊位置关系,减少运算
在求过圆锥曲线焦点的弦长时,由于圆锥曲线的定义都涉及焦点,结合图形运用圆锥曲线的定义,可回避复杂运算。 例 F 1、F 2是椭圆
x
2
2
2
25
+
y
2
9
=1的两个焦点,AB 是经过F 1的弦,若|AB |=8,求值|F 2A |+|F 2B |
③ 利用圆锥曲线的定义,把到焦点的距离转化为到准线的距离
例 点A (3,2)为定点,点F 是抛物线y =4x 的焦点,点P 在抛物线y =4x 上移动,若|PA |+|PF |取得
2
2
最小值,求点P 的坐标。
高考专题:解析几何常规题型及方法
本章节处理方法建议: 三、高考核心考点
四、常规题型及解题的技巧方法
A:常规题型方面
(1)中点弦问题
具有斜率的弦中点问题,常用设而不求法(点差法):设曲线上两点为(x 1, y 1) ,(x 2, y 2) ,代入方程,然后两方程相减,再应用中点关系及斜率公式,消去四个参数。 典型例题 给定双曲线x -的轨迹方程。
分析:设P 1(x 1, y 1) ,P 2(x 2, y 2) 代入方程得x - 两式相减得 (x 1+x 2)(x 1-x 2) -
12
(y 1+y 2)(y 1-y 2) =0。
21
2
y
2
2
=1。过A (2,1)的直线与双曲线交于两点P 1 及P 2,求线段P 1P 2的中点P
y 12
2
=1,x -
22
y 22
2
=1。
又设中点P (x,y ),将x 1+x 2=2x ,y 1+y 2=2y 代入,当x 1≠x 2时得 2x -
2y 2·
y 1-y 2x 1-x 2
=
=0。
又k =
y 1-y 2x 1-x 2
2
y -1x -2
,
代入得2x -y -4x +y =0。
当弦P 1P 2斜率不存在时,其中点P (2,0)的坐标也满足上述方程。 因此所求轨迹方程是2x -y -4x +y =0
说明:本题要注意思维的严密性,必须单独考虑斜率不存在时的情况。
(2)焦点三角形问题
椭圆或双曲线上一点P ,与两个焦点F 1、F 2构成的三角形问题,常用正、余弦定理搭桥。
x a
22
2
2
2
典型例题 设P(x,y)为椭圆+
y b
22
=1上任一点,F 1(-c , 0) ,F 2(c , 0) 为焦点,∠PF 1F 2=α,∠PF 2F 1=β。
(1)求证离心率e =
sin(α+β) sin α+sin β
;
(2)求|PF 1|3+PF 2|3的最值。
分析:(1)设|PF 1|=r 1,|PF 2=r 2,由正弦定理得
r 1sin α
=
r 2sin β
=
2c sin(α+β)
。
得
r 1+r 2s i n α+s i n βc a
=
2c s i n α(+β)
,
e ==
s i n α(+β) s i n α+s i n β
(2)(a +ex ) 3+(a -ex ) 3=2a 3+6ae 2x 2。 当x =0时,最小值是2a 3;
当x =±a 时,最大值是2a 3+6e 2a 3。
(3)直线与圆锥曲线位置关系问题
直线与圆锥曲线的位置关系的基本方法是解方程组,进而转化为一元二次方程后利用判别式,应特别注意数形结合的办法
典型例题 抛物线方程y 2=p (x +1) (p >0) ,直线x +y =t 与x 轴的交点在抛物线准线的右边。 (1)求证:直线与抛物线总有两个不同交点
(2)设直线与抛物线的交点为A 、B ,且OA ⊥OB ,求p 关于t 的函数f(t)的表达式。 (1)证明:抛物线的准线为1:x =-1-
p 4
p 4
,而4t +p +4>0
由直线x+y=t与x 轴的交点(t ,0)在准线右边,得 t >-1-
⎧x +y =t 22
消去y 得x -(2t +p ) x +(t -p ) =0 由⎨2
⎩y =p (x +1)
∆=(2t +p ) 2-4(t 2-p ) =p (4t +p +4) >0 故直线与抛物线总有两个交点。 (2)解:设点A(x1,y 1) ,点B(x2,y 2) ∴x 1+x 2=2t +p ,x 1x 2=t 2-p OA ⊥OB ,∴k OA ⨯k OB =-1 则x 1x 2+y 1y 2=0 又y 1y 2=(t -x 1)(t -x 2) ∴x 1x 2+y 1y 2=t 2-(t +2) p =0 ∴p =f (t ) =
t
2
t +2
又p >0,4t +p +4>0得函数f (t ) 的定义域是 (-2,0) ⋃(0,+∞)
(4)圆锥曲线的有关最值(范围)问题
圆锥曲线中的有关最值(范围)问题,常用代数法和几何法解决。
若命题的条件和结论具有明显的几何意义,一般可用图形性质来解决。
若命题的条件和结论体现明确的函数关系式,则可建立目标函数(通常利用二次函数,三角函数,均值不等式)求最值。 典型例题
2
已知抛物线y =2px(p>0),过M (a,0)且斜率为1的直线L 与抛物线交于不同的两点A 、B ,|AB|≤2p (1)求a 的取值范围;(2)若线段AB 的垂直平分线交x 轴于点N ,求△NAB 面积的最大值。
分析:这是一道直线与圆锥曲线位置关系的问题,对于(1),可以设法得到关于a 的不等式,通过解不等式求出a 的范围,即:“求范围,找不等式”。或者将a 表示为另一个变量的函数,利用求函数的值域求出a 的范围;对于(2)首先要把△NAB 的面积表示为一个变量的函数,然后再求它的最大值, 即:“最值问题,函数思想”。
解:(1)直线L 的方程为:y=x-a,将y=x-a 代入抛物线方程y 2=2px,得:设直线L 与抛物线两交点的坐标分别为A
⎧4(a +p ) -4a 2>0⎪
(x 1,y 1),B(x2,y 2) ,则⎨x 1+x 2=2(a +p ) , 又y 1=x1-a,y 2=x2-a,
⎪2x x =a ⎩12
∴|AB |=
(x 1-x 2) +(y 1-y 2)
22
=
2[(x 1+x 2) -4x 1x 2]=8p (p +2a ) ≤2p ,
2
8p (p +2a )
00, ∴0
解得:-
p 2
p 4
.
(2)设AB 的垂直平分线交AB 与点Q ,令其坐标为(x 3,y 3),则由中点坐标公式得:
x 3=
x 1+x 2
2
=a +p , y 3=
y 1+y 2
2
=
(x 1-a ) +(x 2-a )
2
=p .
所以|QM|2=(a+p-a)2+(p-0)2=2p2. 又△MNQ 为等腰直角三角形,所以|QM|=|QN|=
12
22
22
2P ,所以S
△
NAB =|AB |⋅|QN |=p ⋅|AB |≤p ⋅2p =2p , 即△NAB 面积的最大值为
2
2P 2。
(5)求曲线的方程问题
1.曲线的形状已知--------这类问题一般可用待定系数法解决。 典型例题
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)和点B (0,8)关于L 的对称点都在C 上,求直线L 和抛物线C 的方程。 分析:曲线的形状已知,可以用待定系数法。
设出它们的方程,L :y=kx(k≠0),C:y=2px(p>0)
设A 、B 关于L 的对称点分别为A /、B /,则利用对称性可求得它们的坐标分别为: A (
/
2
k -1k
2
2
+1
5
, -
2k k
2
+1
),B (
16k k
2
+1
,
8(k k
2
-1) +1
2
)。因为A 、B 均在抛物线上,代入,消去p ,得:k -k-1=0.解得:
2
k=
1+2
,p=
255
.
所以直线L 的方程为:y=
1+2
5
x, 抛物线C 的方程为y =
2
455
x.
2.曲线的形状未知-----求轨迹方程 典型例题
已知直角坐标平面上点Q (2,0)和圆C :x 2+y2=1, 动点M 到圆C 的切线长与|MQ|的比等于常数λ(λ>0), 求动点M 的轨迹方程,并说明它是什么曲线。
分析:如图,设MN 切圆C 于点N ,则动点M 组成的集合是:P={M||MN|=λ|MQ|},由平面几何知识可知:|MN|2=|MO|2-|ON|2=|MO|2-1,将M 点坐标代入,可得:(λ-1)(x+y)-4λx+(1+4λ)=0.
当λ=1时它表示一条直线;当λ≠1时,它表示圆。这种方法叫做直接法。
(6) 存在两点关于直线对称问题
在曲线上两点关于某直线对称问题,可以按如下方式分三步解决:求两点所在的直线,求这两直线的交点,使这交点在圆锥曲线形内。(当然也可以利用韦达定理并结合判别式来解决) 典型例题 已知椭圆C 的方程点关于直线对称。
分析:椭圆上两点(x 1, y 1) ,(x 2, y 2) ,代入方程,相减得3(x 1+x 2)(x 1-x 2) +
4(y 1+y 2) (y 1-y 2) =0。
2
2
2
2
2
x
2
4
+
y
2
3
=1,试确定m 的取值范围,使得对于直线y =4x +m ,椭圆C 上有不同两
又x =
x 1+x 2
2
,y =
y 1+y 2
2
,k =
y 1-y 2x 1-x 2
=-
14
,代入得y =3x 。
⎧y =3x
又由⎨解得交点(-m , -3m ) 。
y =4x +m ⎩
交点在椭圆内,则有(7)两线段垂直问题
(-m ) 4
2
+
(-3m ) 3
2
213
213
。
圆锥曲线两焦半径互相垂直问题,常用k 1·k 2=
y 1·y 2x 1·x 2
=-1来处理或用向量的坐标运算来处理。
典型例题 已知直线l 的斜率为k ,且过点P (-2, 0) ,抛物线C :y 2=4(x +1) ,直线l 与抛物线C 有两个不同的交点(如图)。
(1)求k 的取值范围;
(2)直线l 的倾斜角θ为何值时,A 、B 与抛物线相垂直。
C 的焦点连线互
分析:(1)直线y =k (x +2) 代入抛物线方程得k x +(4k
222
-4) x +4k
2
-4=0,
由∆>0,得-1
4k
2
(2)由上面方程得x 1x 2=
-4
2
k
,
y 1y 2=k 2(x 1+2)(x 2+2) =4,焦点为O (0, 0) 。
y 1y 2x 1x 2
k k
22
由k O A ·k O B =
=
-1
=-1,得k =±
22
,θ=arctan
22
或θ=π-arctan
22
B:解题的技巧方面
在教学中,学生普遍觉得解析几何问题的计算量较大。事实上,如果我们能够充分利用几何图形、韦达定理、曲线系方程,以及运用“设而不求”的策略,往往能够减少计算量。下面举例说明:
(1)充分利用几何图形
解析几何的研究对象就是几何图形及其性质,所以在处理解析几何问题时,除了运用代数方程外,充分挖掘几何条件,并结合平面几何知识,这往往能减少计算量。
典型例题 设直线3x +4y +m =0与圆x +y +x -2y =0相交于P 、Q 两点,O 为坐标原点,若OP ⊥OQ ,求
m 的值。
2
2
解: 圆x +y +x -2y =0过原点,并且OP ⊥OQ , ∴PQ 是圆的直径,圆心的坐标为M (- 又M (- ∴3⨯(-
1212
12,1)
22
,1) 在直线3x +4y +m =0上, ) +4⨯1+m =0,∴m =-
52
即为所求。
评注:此题若不充分利用一系列几何条件:该圆过原点并且OP ⊥OQ ,PQ 是圆的直径,圆心在直线3x +4y +m =0
上,而是设P (x 1,y 1) 、Q (x 2,y 2) 再由OP ⊥OQ 和韦达定理求m ,将会增大运算量。
评注:此题若不能挖掘利用几何条件∠O M P =90︒,点M 是在以OP 为直径的圆周上,而利用参数方程等方法,计算量将很大,并且比较麻烦。
二. 充分利用韦达定理及“设而不求”的策略
我们经常设出弦的端点坐标而不求它,而是结合韦达定理求解,这种方法在有关斜率、中点等问题中常常用到。 典型例题 已知中心在原点O ,焦点在y 轴上的椭圆与直线y =x +1相交于P 、Q 两点,且OP ⊥OQ ,|PQ |=求此椭圆方程。
解:设椭圆方程为ax 2+by 2=1(a >b >0) ,直线y =x +1与椭圆相交于P (x 1,y 1) 、Q (x 2,y 2) 两点。 ⎧y =x +1
由方程组⎨2消去y 后得 2
⎩ax +by =1
(a +b ) x +2bx +b -1=0
2
102
,
∴x 1+x 2=-
2b a +b
,x 1x 2=
b -1 a +b
由k OP ⋅k OQ =-1,得y 1y 2=-x 1x 2 (1) 又P 、Q 在直线y =x +1上, ⎧y 1=x 1+1,⎨
⎩y 2=x 2+1,
(2) (3)
∴y 1y 2=(x 1+1)(x 2+1) =x 1x 2+(x 1+x 2) +1
把(1)代入,得2x 1x 2+(x 1+x 2) +1=0, 即
2(b -1) a +b
-
2b a +b
+1=0
化简后,得
a +b =2 (4) 由|PQ |=
2
2
,得(x 1-x 2) +(y 1-y 2) =
5
54
22
52
∴(x 1-x 2)
(
2b a +b
) -
2
44(b -1) a +b
=
,(x 1+x 2) -4x 1x 2==54
2
,
把(2)代入,得4b 2-8b +3=0,解得b = 代入(4)后,解得a = 由a >b >0,得a =
3232
12
或b =
32
或a =
12
12
,b =。
∴所求椭圆方程为
3x 2
2
+
y
2
2
=1
评注:此题充分利用了韦达定理及“设而不求”的策略,简化了计算。
三. 充分利用曲线系方程
利用曲线系方程可以避免求曲线的交点,因此也可以减少计算。
典型例题 求经过两已知圆C 1:x 2+y 2-4x +2y =0和C 2:x 2+y 2-2y -4=0的交点,且圆心在直线l :2x +4y -1=0上的圆的方程。
解:设所求圆的方程为:
x +y -4x +2y +λ(x +y -2y -4) =0
2
2
2
2
即(1+λ) x 2+(1+λ) y 2-4x +2(1-λ) y -4λ=0, 其圆心为C (
21+λ
,
λ-1λ+1
2
)
+4⋅
又C 在直线l 上,∴2⋅所求。
λ-1λ+1
1+λ
-1=0,解得λ=
13
,代入所设圆的方程得x 2+y 2-3x +y -1=0为
评注:此题因利用曲线系方程而避免求曲线的交点,故简化了计算。 四、充分利用椭圆的参数方程
椭圆的参数方程涉及到正、余弦,利用正、余弦的有界性,可以解决相关的求最值的问题.这也是我们常说的三角代换法。
典型例题 P 为椭圆及此时点P 的坐标。
五、线段长的几种简便计算方法
① 充分利用现成结果,减少运算过程
一般地,求直线与圆锥曲线相交的弦AB 长的方法是:把直线方程y =kx +b 代入圆锥曲线方程中,得到型如
|a |
x a
22
+
y b
22
=1上一动点,A 为长轴的右端点,B 为短轴的上端点,求四边形OAPB 面积的最大值
ax +bx +c =0的方程,方程的两根设为x A ,x B ,判别式为△,则|AB |=
2
1+k ·|x A -x B |=
2
+k 2
,若
直接用结论,能减少配方、开方等运算过程。
例 求直线x -y +1=0被椭圆x +4y =16所截得的线段AB 的长。 ② 结合图形的特殊位置关系,减少运算
在求过圆锥曲线焦点的弦长时,由于圆锥曲线的定义都涉及焦点,结合图形运用圆锥曲线的定义,可回避复杂运算。 例 F 1、F 2是椭圆
x
2
2
2
25
+
y
2
9
=1的两个焦点,AB 是经过F 1的弦,若|AB |=8,求值|F 2A |+|F 2B |
③ 利用圆锥曲线的定义,把到焦点的距离转化为到准线的距离
例 点A (3,2)为定点,点F 是抛物线y =4x 的焦点,点P 在抛物线y =4x 上移动,若|PA |+|PF |取得
2
2
最小值,求点P 的坐标。