圆锥曲线包括椭圆,双曲线,抛物线。
其统一定义:到定点的距离与到定直线的距离的比e是常数的点的轨迹叫做圆锥曲线。当0<e1时为双曲线。
一、圆锥曲线的方程和性质: 1)椭圆 文字语言定义:平面内一个动点到一个定点与一条定直线的距离之比是一个小于1的正常数e。定点是椭圆的焦点,定直线是椭圆的准线,常数e是椭圆的离心率。
标准方程: 1.中心在原点,焦点在x轴上的椭圆标准方程:(x^2/a^2)+(y^2/b^2)=1 其中a>b>0,c>0,c^2=a^2-b^2. 2.中心在原点,焦点在y轴上的椭圆标准方程:(x^2/b^2)+(y^2/a^2)=1 其中a>b>0,c>0,c^2=a^2-b^2. 参数方程: X=acosθ Y=bsinθ (θ为参数 ,设横坐标为acosθ,是由于圆锥曲线的考虑,椭圆伸缩变换后可为圆 此时c=0,圆的acosθ=r) 2)双曲线 文字语言定义:平面内一个动点到一个定点与一条定直线的距离之比是一个大于1的常数e。定点是双曲线的焦点,定直线是双曲线的准线,常数e是双曲线的离心率。
标准方程: 1.中心在原点,焦点在x轴上的双曲线标准方程:(x^2/a^2)-(y^2/b^2)=1 其中a>0,b>0,c^2=a^2+b^2. 2.中心在原点,焦点在y轴上的双曲线标准方程:(y^2/a^2)-(x^2/b^2)=1. 其中a>0,b>0,c^2=a^2+b^2. 参数方程: x=asecθ y=btanθ (θ为参数 ) 3)抛物线 标准方程: 1.顶点在原点,焦点在x轴上开口向右的抛物线标准方程:y^2=2px 其中 p>0 2.顶点在原点,焦点在x轴上开口向左的抛物线标准方程:y^2=-2px 其中 p>0 3.顶点在原点,焦点在y轴上开口向上的抛物线标准方程:x^2=2py 其中 p>0 4.顶点在原点,焦点在y轴上开口向下的抛物线标准方程:x^2=-2py 其中 p>0 参数方程 x=2pt^2 y=2pt (t为参数) t=1/tanθ(tanθ为曲线上点与坐标原点确定直线的斜率)特别地,t可等于0 直角坐标 y=ax^2+bx+c (开口方向为y轴, a0 ) x=ay^2+by+c (开口方向为x轴, a0 ) 圆锥曲线(二次非圆曲线)的统一极坐标方程为 ρ=ep/(1-e*cosθ) 其中e表示离心率,p为焦点到准线的距离。 二、焦半径 圆锥曲线上任意一点到焦点的距离称为焦半径。
圆锥曲线左右焦点为F1、F2,其上任意一点为P(x,y),则焦半径为: 椭圆 |PF1|=a+ex |PF2|=a-ex 双曲线 P在左支,|PF1|=-a-ex |PF2|=a-ex P在右支,|PF1|=a+ex |PF2|=-a+ex P在下支,|PF1|= -a-ey |PF2|=a-ey P在上支,|PF1|= a+ey |PF2|=-a+ey 抛物线 |PF|=x+p/2 三、圆锥曲线的切线方程 圆锥曲线上一点P(x0,y0)的切线方程 以x0x代替x^2,以y0y代替y^2;以(x0+x)/2代替x,以(y0+y)/2代替y 即椭圆:x0x/a^2+y0y/b^2=1; 双曲线:x0x/a^2-y0y/b^2=1; 抛物线:y0y=p(x0+x) 四、焦准距 圆锥曲线的焦点到准线的距离p叫圆锥曲线的焦准距,或焦参数。 椭圆的焦准距:p=(b^2)/c 双曲线的焦准距:p=(b^2)/c 抛物线的准焦距:p 五、通径 圆锥曲线中,过焦点并垂直于轴的弦成为通径。
椭圆的通径:(2b^2)/a 双曲线的通径:(2b^2)/a 抛物线的通径:2p 六、圆锥曲线的性质对比 见下图: 七、圆锥曲线的中点弦问题 已知圆锥曲线内一点为圆锥曲线的一弦中点,求该弦的方程 ⒈联立方程法。 用点斜式设出该弦的方程(斜率不存在的情况需要另外考虑),与圆锥曲线方程联立求得关于x的一元二次方程和关于y的一元二次方程,由韦达定理得到两根之和的表达式,在由中点坐标公式的两根之和的具体数值,求出该弦的方程。
2.点差法,或称代点相减法。 设出弦的两端点坐标(x1,y1)和(x2,y2),代入圆锥曲线的方程,将得到的两个方程相减,运用平方差公式得[(x1+x2)·(x1-x2)]/(a^2)+[(y1+y2)·(y1-y2)/(b^2]=0 由斜率为(y1-y2)/(x1-x2)可以得到斜率的取值。
(使用时注意判别式的问题)。
直线方程:1\过点(a,b),斜率为k,则直线为y-b=k(x-a)2\斜率为k,与y轴交点为(0,b),则直线为y=kx+b3\过两点(a,b),(m,n),则直线为(y-b)/(n-b)=(x-a)/(m-a)4\直线与两坐标轴交点分别为(a,0),(0,b),则直线为x/a+y/b=1 5\以上四种方式都可以整理为Ax+By+c=0的形式,A\B不同时为零.圆的方程:1\圆心为(a,b),半径为r,则圆为(x-a)^2+(y-b)^2=r^22\圆的一般方程:x^2+y^2+Dx+Ey+F=0(D^2+E^2-4F>0)。
直线方程:
1\过点(a,b),斜率为k,则直线为y-b=k(x-a)
2\斜率为k,与y轴交点为(0,b),则直线为y=kx+b
3\过两点(a,b),(m,n),则直线为(y-b)/(n-b)=(x-a)/(m-a)
4\直线与两坐标轴交点分别为(a,0),(0,b),则直线为x/a+y/b=1
5\以上四种方式都可以整理为Ax+By+c=0的形式,A\B不同时为零.
圆的方程:
1\圆心为(a,b),半径为r,则圆为(x-a)^2+(y-b)^2=r^2
2\圆的一般方程:x^2+y^2+Dx+Ey+F=0(D^2+E^2-4F>0)
解题思路:把直线方程和圆锥曲线方程联立,利用韦达定理和一元二次方程的根的判别式和题目要求来做,这就是必须的。
解圆锥曲线问题常用以下方法:
1、定义法
(1)椭圆有两种定义。第一定义中,r1+r2=2a。第二定义中,r1=ed1 r2=ed2。
(2)双曲线有两种定义。第一定义中,,当r1>r2时,注意r2的最小值为c-a:第二定义中,r1=ed1,r2=ed2,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(x1,y1),B(x2,y2),弦AB中点为M(x0,y0),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)与直线相交于A、B,设弦AB中点为M(x0,y0),则有。
(2)与直线l相交于A、B,设弦AB中点为M(x0,y0)则有
(3)y2=2px(p>0)与直线l相交于A、B设弦AB中点为M(x0,y0),则有2y0k=2p,即y0k=p.
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