椭圆、双曲线、抛物线课件.ppt
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- 椭圆 双曲线 抛物线 课件
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1、 第第2 2讲讲 椭圆、双曲线、抛物线椭圆、双曲线、抛物线 1.1.圆锥曲线的定义、标准方程与几何性质圆锥曲线的定义、标准方程与几何性质 名称名称 椭圆椭圆 双曲线双曲线 抛物线抛物线 定义定义|PFPF1 1|+|+|PFPF2 2|=2|=2a a(2(2a a|F F1 1F F2 2|)|)|PFPF1 1|-|-|PFPF2 2|=2 2a a(2(2a a|b b0)0)(a a0,0,b b0)0)y y2 2=2=2pxpx (p p0)0)图象图象12222byax12222byaxPM几几何何性性质质范围范围顶点顶点(0,0)(0,0)对称性对称性关于关于x x轴,轴,y
2、y轴和原点对称轴和原点对称关于关于x x轴轴对称对称焦点焦点(c c,0,0)轴轴长轴长长轴长2 2a a,短轴长短轴长2 2b b实轴长实轴长2 2a a,虚轴长虚轴长2 2b b离心率离心率e e=1=1准线准线通径通径渐近线渐近线)0,2(pbyax,ax 0 x),0(),0,(ba)0,(aace 221ab)10(eace 221ab)1(ecax22pxabAB22pAB2xaby2.2.椭圆中的最值椭圆中的最值 F F1 1,F F2 2为椭圆为椭圆 =1(=1(a a b b0)0)的左、右的左、右 焦点,焦点,P P为椭圆的任意一点,为椭圆的任意一点,B B为短轴的一个端为
3、短轴的一个端 点,点,O O为坐标原点,则有为坐标原点,则有 (1 1)|OPOP|b b,a a.(2)|.(2)|PFPF1 1|a a-c c,a a+c c.(3 3)|PFPF1 1|PFPF2 2|b b2 2,a a2 2.(4).(4)F F1 1PFPF2 2F F1 1BFBF2 2.(5 5)=b b2 2tan (=tan (=F F1 1PFPF2 2).).(6 6)焦点弦以通径为最短)焦点弦以通径为最短.3.3.双曲线中的最值双曲线中的最值 F F1 1,F F2 2为双曲线为双曲线 (a a0,0,b b0)0)的左、的左、右焦点,右焦点,P P为双曲线上的任一
4、点,为双曲线上的任一点,O O为坐标原点,为坐标原点,则有则有2222byax12222byax221PFFS (1 1)|OPOP|a a.(2 2)|PFPF1 1|c c-a a.(3 3)(=(=F F1 1PFPF2 2).).4.4.抛物线中的最值抛物线中的最值 点点P P为抛物线为抛物线y y2 2=2=2pxpx(p p0)0)上的任一点,上的任一点,F F为焦点,为焦点,则有则有:(1 1)|PFPF|.|.(2 2)焦点弦)焦点弦ABAB以通径为最值,即以通径为最值,即|ABAB|2|2p p.(3 3)A A(m m,n n)为一定点,则)为一定点,则|PAPA|+|+|
5、PFPF|有最小值有最小值.5.5.双曲线的渐近线双曲线的渐近线 (1 1)求法:令双曲线标准方程的左边为零,分解)求法:令双曲线标准方程的左边为零,分解 因式可得因式可得.2tan221bSPFF2p(2 2)用法:)用法:可得可得 或或 的值的值.利用渐近线方程设所求双曲线的方程利用渐近线方程设所求双曲线的方程.6.6.直线与圆锥曲线的位置关系直线与圆锥曲线的位置关系 (1 1)相离;()相离;(2 2)相切;()相切;(3 3)相交)相交.特别地,当直线与双曲线的渐近线平行时,直特别地,当直线与双曲线的渐近线平行时,直 线与双曲线相交且只有一个公共点线与双曲线相交且只有一个公共点.当直线
6、与抛物线的对称轴平行或重合时,直线当直线与抛物线的对称轴平行或重合时,直线 与抛物线相交且只有一个公共点与抛物线相交且只有一个公共点.abba 一、圆锥曲线的定义、几何性质、标准方程一、圆锥曲线的定义、几何性质、标准方程 例例1 1 如图所示,椭圆如图所示,椭圆 上的点上的点M M与椭与椭 圆右焦点圆右焦点F F1 1的连线的连线MFMF1 1与与x x轴垂轴垂 直,且直,且OMOM(O O是坐标原点)与椭是坐标原点)与椭 圆长轴和短轴端点的连线圆长轴和短轴端点的连线ABAB平行平行.(1 1)求椭圆的离心率;)求椭圆的离心率;(2 2)F F2 2是椭圆的左焦点,是椭圆的左焦点,C C是椭圆
7、上的任一点,证明:是椭圆上的任一点,证明:F F1 1CFCF2 2 (3 3)过)过F F1 1且与且与ABAB垂直的直线交椭圆于垂直的直线交椭圆于P P、Q Q,若,若PFPF2 2Q Q的面积是的面积是 ,求此时椭圆的方程,求此时椭圆的方程.12222byax2320 思维启迪思维启迪(1 1)从)从OMOMABAB入手,寻找入手,寻找a a,b b,c c的关的关 系式,进而求出离心率系式,进而求出离心率.(2 2)在焦点三角形)在焦点三角形F F1 1CFCF2 2中,用余弦定理求出中,用余弦定理求出 cos cos F F1 1CFCF2 2,再结合基本不等式再结合基本不等式.(3
8、 3)设)设P P(x x1 1,y y1 1)、)、Q Q(x x2 2,y y2 2),则),则 用设而不求的思路求解用设而不求的思路求解.(1 1)解解 设椭圆方程为设椭圆方程为 (a a b b0)0),则,则 ,2121121yyFFSPQF12222byax),(2abcM,2abkacbkABoM.22,22acecacbabacb(2 2)证明证明 由椭圆定义得:由椭圆定义得:|F F1 1C C|+|+|F F2 2C C|=2|=2a a,coscosF F1 1CFCF2 2=.=.|F F1 1C C|F F2 2C C|=|=a a2 2,coscosF F1 1CF
9、CF2 2 ,F F1 1CFCF2 2 .(3 3)解解 设直线设直线PQPQ的方程为的方程为y y=-(=-(x x-c c),),即即y y=-(=-(x x-c c).).CFCFFFCFCF2122122212CFCFCFCFca212122224412212CFCFb221)2(CFCF0122122222ccab2ba2代入椭圆方程消去代入椭圆方程消去x x得:得:,整理得:整理得:5 5y y2 2-2-2c c2 2=0,=0,y y1 1+y y2 2=,=,y y1 1y y2 2=.=.(y y1 1-y y2 2)2 2=.=.因此因此a a2 2=50,=50,b
10、b2 2=25,=25,所以椭圆方程为所以椭圆方程为 .探究提高探究提高(1 1)求离心率,结合已知条件找到)求离心率,结合已知条件找到a,b,ca,b,c的关系的关系式式;(2 2)C C为椭圆上的任意一点,为椭圆上的任意一点,F F1 1,F F2 2为左、右焦点,当为左、右焦点,当C C点是点是椭圆短轴的一个端点时,椭圆短轴的一个端点时,F F1 1CFCF2 2取得最大值取得最大值.1)21(12222byycacy22522c522c254858)522(222ccc25,32053422122212ccyycSQPF1255022yx 变式训练变式训练1 1 已知圆已知圆F F1
11、1:(x x+1+1)2 2+y y2 2=,=,圆圆F F2 2:(x x-1-1)2 2+y y2 2=,动圆,动圆M M与圆与圆F F1 1、F F2 2都相切都相切.(1 1)求动圆圆心的轨迹)求动圆圆心的轨迹C C的方程;的方程;(2 2)已知点)已知点A A(-2-2,0 0),过点),过点F F2 2作直线作直线l l与曲线与曲线C C交于交于 P P,Q Q两点,求两点,求 的取值范围的取值范围.解解 (1 1)设动圆圆心为)设动圆圆心为M M(x x,y y),圆),圆M M的半径为的半径为r r,则则|MFMF1 1|=|=r r+,|MFMF2 2|=-|=-r r,|M
12、FMF1 1|+|+|MFMF2 2|=4.|=4.则动圆圆心则动圆圆心M M的轨迹的轨迹C C为以为以F F1 1(-1-1,0 0),),F F2 2(1 1,0 0)为焦点的椭圆为焦点的椭圆.a a=2,=2,c c=1=1,b b2 2=3.=3.故轨迹故轨迹C C的方程为的方程为 .41449AQAP212713422yx(2)(2)F F2 2在曲线在曲线C C内部,内部,过过F F2 2的直线与曲线的直线与曲线C C恒有两个公共恒有两个公共点点.当当l l与与x x轴重合时,轴重合时,P P或或Q Q有一个与有一个与A A重合,重合,.当当l lx x轴时,轴时,P P(),),
13、Q Q(),),,.,.当当l l与与x x轴不重合也不垂直时,设轴不重合也不垂直时,设l l:y y=k k(x x-1-1),),P P(x x1 1,y y1 1),Q Q(x x2 2,y y2 2)y y=k k(x x-1),-1),由由 整理,得整理,得(4 4k k2 2+3+3)x x2 2-8-8k k2 2x x+4+4k k2 2-12=0-12=0 .=144=144k k2 2+1440+1440恒成立恒成立.0 AQAP23,123,1)23,3(AQ)23,3(AP427499AQAP13422yxx x1 1+x x2 2=,=,x x1 1x x2 2=.=
14、.=(x x1 1+2,+2,y y1 1)(x x2 2+2,+2,y y2 2)=(=(x x1 1+2)(+2)(x x2 2+2)+2)+y y1 1y y2 2=x x1 1x x2 2+2(+2(x x1 1+x x2 2)+4+)+4+k k2 2(x x1 1x x2 2-x x1 1-x x2 2+1)=+1)=k k2 20,0,0 0 .综上,综上,34822kk3412422kkAQAP.4270AQAP342722kk23427kAQAP427 二、圆锥曲线中的定值与最值二、圆锥曲线中的定值与最值 例例2 2 已知菱形已知菱形ABCDABCD的顶点的顶点A A,C C
15、在椭圆在椭圆x x2 2+3+3y y2 2=4=4 上,对角线上,对角线BDBD所在直线的斜率为所在直线的斜率为1.1.(1 1)当直线)当直线BDBD过点(过点(0 0,1 1)时,求直线)时,求直线ACAC的方程;的方程;(2 2)当)当ABCABC=60=60时时,求菱形求菱形ABCDABCD面积的最大值面积的最大值.思维启迪思维启迪(1 1)根据菱形的性质及条件求解)根据菱形的性质及条件求解.(2 2)由题意表示出菱形的面积,然后利用函数或不)由题意表示出菱形的面积,然后利用函数或不 等式知识求解等式知识求解.解解(1 1)由题意得直线)由题意得直线BDBD的方程为的方程为y y=x
16、 x+1.+1.因为四边形因为四边形ABCDABCD为菱形,所以为菱形,所以ACACBDBD.于是可设直线于是可设直线ACAC的方程为的方程为y y=-=-x x+n n.x x2 2+3+3y y2 2=4,=4,由由 得得4 4x x2 2-6-6nxnx+3+3n n2 2-4=0-4=0 y y=-=-x x+n n,.,.因为因为A A、C C在椭圆上在椭圆上所以所以=-12=-12n n2 2+640+640,解得,解得 .设设A A,C C两点坐标分别为两点坐标分别为(x x1 1,y y1 1),(),(x x2 2,y y2 2),则则x x1 1+x x2 2=,=,x x
17、1 1x x2 2=,=,y y1 1=-=-x x1 1+n n,y y2 2=-=-x x2 2+n n.所以所以y y1 1+y y2 2=.=.所以所以ACAC的中点坐标为的中点坐标为 .由四边形由四边形ABCDABCD为菱形可知,为菱形可知,点点 在直线在直线y y=x x+1+1上,上,所以所以 ,解得解得 n n=-2.=-2.所以直线所以直线ACAC的方程为的方程为y y=-=-x x-2,-2,即即x x+y y+2=0.+2=0.(2 2)因为四边形)因为四边形ABCDABCD为菱形,且为菱形,且ABCABC=60=60,所以所以|ABAB|=|=|BCBC|=|=|CAC
18、A|.|.334334n23n4432n2n)4,43(nn)4,43(nn1434nn所以菱形所以菱形ABCDABCD的面积的面积S S=|=|ACAC|2 2.由由(1)(1)可得可得|ACAC|2 2=(=(x x1 1-x x2 2)2 2+(+(y y1 1-y y2 2)2 2=,=,所以所以 .所以当所以当n n=0=0时时,菱形菱形ABCDABCD的面积取得最大值的面积取得最大值 .探究提高探究提高 解析几何中的最值问题涉及的知识面较广,解解析几何中的最值问题涉及的知识面较广,解法灵活多样,但最常用的方法有以下几种:法灵活多样,但最常用的方法有以下几种:利用函数,尤其是二次函数
19、求最值;利用函数,尤其是二次函数求最值;利用三角函数,尤其是正、余弦函数的有界性求最值;利用三角函数,尤其是正、余弦函数的有界性求最值;利用不等式,尤其是均值不等式求最值;利用不等式,尤其是均值不等式求最值;利用判别式求最值;利用判别式求最值;利用数形结合,尤其是切线的性质求最值利用数形结合,尤其是切线的性质求最值.2321632 n334334)(163(432nnS34 变式训练变式训练2 2(20092009银川模拟)银川模拟)已知椭圆已知椭圆 的离心率为的离心率为 ,以右焦点,以右焦点F F为圆心的圆过椭圆上的顶点为圆心的圆过椭圆上的顶点 B B(0 0,b b),且与直线),且与直线
20、l l:相切相切.(1 1)求椭圆的方程;)求椭圆的方程;(2 2)过该椭圆的右焦点的直线交椭圆于)过该椭圆的右焦点的直线交椭圆于M M、N N两点,该椭圆两点,该椭圆 的左、右顶点分别为的左、右顶点分别为A A1 1、A A2 2,求证:直线,求证:直线MAMA1 1与直线与直线NANA2 2的斜的斜 率平方的比值为定值率平方的比值为定值.(1 1)解解 设点设点F F(c c,0,0),其中),其中 .以右以右 焦点焦点F F为圆心的圆过椭圆上的顶点为圆心的圆过椭圆上的顶点B B(0 0,b b),),圆的半径为圆的半径为 r r=.=.由圆与直线由圆与直线l l:x x+3=0+3=0
21、相切,得相切,得 =a a,又,又a a=2=2c c,c c=1=1,a a=2=2,b b=.=.)0(12222babyax21e033yx),0(,22bBbacacb22y323c3椭圆方程为椭圆方程为 .(2 2)证明证明设设M M(x x1 1,y y1 1),N N(x x2 2,y y2 2),当直线,当直线MNMN的斜率不存在时,的斜率不存在时,直线直线MNMN的方程为的方程为x x=1,=1,当直线当直线MNMN的斜率存在时,设直线的斜率存在时,设直线MNMN的方程为的方程为y y=k k(x x-1)-1),将其代,将其代入入 ,得,得(3+4(3+4k k2 2)x
22、x2 2-8-8k k2 2x x+4+4k k2 212=0,12=0,x x1 1+x x2 2=,=,.13422yx212211,21,21yyykykNAMA9:1:,3:1:221221NAMANAMAkkkk13422yx22438kk222143124kkxx222221212212222111)2()2(:,2,2yxxykkxykxykNAMANAMA 而而 ,将其代入上式,得将其代入上式,得 综上,知直线综上,知直线MAMA1 1与直线与直线NANA2 2的斜率平方的比值为的斜率平方的比值为 定值定值.三、圆锥曲线中的参数范围问题三、圆锥曲线中的参数范围问题 例例3 3
23、在平面直角坐标系在平面直角坐标系xOyxOy中,经过点(中,经过点(0 0,)且斜率为且斜率为k k的直线的直线l l与椭圆与椭圆 有两个不同有两个不同 的交点的交点P P和和Q Q.(1 1)求)求k k的取值范围;的取值范围;)4(43),4(4322222121xyxy.914)(24)(2)2)(2()2)(2(:2121212121212221xxxxxxxxxxxxkkNAMA21222 yx(2 2)设椭圆与)设椭圆与x x轴正半轴、轴正半轴、y y轴正半轴的交点分别为轴正半轴的交点分别为A A、B B,是否存在常数,是否存在常数k k,使得向量,使得向量 共线?共线?如果存在,
24、求如果存在,求k k值;如果不存在,请说明理由值;如果不存在,请说明理由.思维启迪思维启迪(1 1)将直线)将直线l l的方程与椭圆方程联立转化为的方程与椭圆方程联立转化为 关于关于x x的一元二次方程,利用的一元二次方程,利用00求求k k的范围;(的范围;(2 2)利)利 用共线的条件建立等式求出用共线的条件建立等式求出k k值进行判断值进行判断.解解(1 1)由已知条件知直线)由已知条件知直线l l的方程为的方程为y y=kxkx+,+,代入椭圆方程得代入椭圆方程得 .整理得整理得 直线直线l l与椭圆有两个不同的交点与椭圆有两个不同的交点P P和和Q Q等价于等价于 =ABOQOP与2
25、1)2(222 kxx0122)21(22kxxk024)21(48222kkk解得解得 .即即k k的取值范围为的取值范围为 .(2 2)设)设P P(x x1 1,y y1 1),),Q Q(x x2 2,y y2 2),),则则 =(x x1 1+x x2 2,y y1 1+y y2 2),),由方程得由方程得x x1 1+x x2 2=又又y y1 1+y y2 2=k k(x x1 1+x x2 2)+)+而而A A(,0 0),),B B(0 0,1 1),),=(,1 1).所以所以 共线等价于共线等价于x x1 1+x x2 2=(y y1 1+y y2 2),将代入上式,解得
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