专题3.1 待定系数求方程几何转至代数中高考数学解答题压轴题突破讲义(解析版).doc
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1、 求圆锥曲线方程的策略一般有以下几种:几何分析法方 程思想;设而不求韦达定理;第二 定义数形结合;参数法方程思想。几何分析法,利用图形结合圆锥曲线的定义与几何性质,分析图 中已知量与未知量之间的关系,列出关于方程中参数的方程,解出参数值即可得到圆锥曲线方程,要求平 面几何中相似等数学知识必须十分熟练。设而不求、韦达定理是解圆锥曲线问 题的通性通法,缺点是计 算量较大,费时费力,容易出错,通常根据题设条件,设出点的坐标和直线方程,将直线方程代入曲线方 程,化为关于x的一元二次方程,利用韦达定理用参数表示出来,根据题中条件列出关于参数的方程,通 过解方程解出参数值,即可得出圆锥曲线的方程。不管是哪
2、种方法,最终都要列出关于圆锥曲线方程中的 参数的方程问题,通过解方程解出参数值,即可得到圆锥曲线方程,故将利用平面几何知识和圆锥曲线的 定义与性质是将几何问题转化为代数问题,简化解析几何计算的重要途径. 【典例指引】【典例指引】 类型一类型一 待定系数法求椭圆方程待定系数法求椭圆方程 例 1 【2014 年全国课标,理 20】设 1 F, 2 F分别是椭圆 2 2 22 10 y x ab ab 的左右焦点,M 是 C 上一 点且 2 MF与 x 轴垂直,直线 1 MF与 C 的另一个交点为 N. ()若直线 MN 的斜率为 3 4 ,求 C 的离心率; ()若直线 MN 在 y 轴上的截距为
3、 2,且 1 5MNFN,求 a,b. 【解析】()由题意得: 1( ,0)Fc, 2 ( ,) b M c a ,MN的斜率为 3 4 2 3 24 b a c ,又 222 abc,解之: 1 2 c e a 或2(舍) 故直线MN的斜率为 3 4 时,C的离心率为 1 2 . () (几何分析法)依据题意,原点O为 21F F的中点,xMF 2 轴, 1 MF与y轴的交点)2 , 0(P是线段 1 MF的中点, 2 |MF=4|2 2 OP a b ,即ab8 2 , 1 5MNFN, 11 4MFFN, 过N作xNH 轴于H,则 1 NHF 12F MF, 4 1 | | | | |
4、| 1 1 12 1 2 MF NF FF HF MF NH ,1| 4 1 | 2 MFNH, 设) 1,( 0 xN,则cFFHFxc2 4 1 | 4 1 | 2110 , cx 2 3 0 = 22 2 3 ba , 1 1 ) 2 3 ( 22 222 ba ba , 联立解得,72, 7ba. 类型类型 2 参数法求椭圆方程参数法求椭圆方程 例 2.【2015 高考安徽,理 20】设椭圆 E 的方程为 22 22 10 xy ab ab ,点 O 为坐标原点,点 A 的坐标 为0a,点 B 的坐标为0 b,点 M 在线段 AB 上,满足2BMMA,直线 OM 的斜率为 5 10 .
5、 (I)求 E 的离心率 e; (II)设点 C 的坐标为0b,N 为线段 AC 的中点,点 N 关于直线 AB 的对称点的纵坐标为 7 2 ,求 E 的方程. 【解析】 (I)由题设条件知,点M的坐标为 21 (,) 33 ab,又 5 10 OM k,从而 5 210 b a ,进而得 22 5 ,2ab cabb,故 2 5 5 c e a . (II) (参数法)由题设条件和(I)的计算结果可得,直线AB的方程为1 5 xy bb ,点N的坐标为 51 (,) 22 bb,设点N关于直线AB的对称点S的坐标为 1 7 ( , ) 2 x,则线段NS的中点T的坐标为 1 517 (,)
6、4244 x bb.又点T在直线AB上,且1 NSAB kk ,从而有 1 1 517 4244 1 5 71 22 5 5 2 x bb bb b b x 解得 3b ,所以3 5a ,故椭圆E的方程为 22 1 459 xy . (几何分析法)设N关于AB的对称点为S, BACBAS, 根据椭圆的对称性知,CAOBAO, BOASAB2, 由题设条件和(I)知,ba5, 6 6 sinBAO 2 1 , 6 30 cosBAO,300BAO, BASsin=)2sin(BAO= 3 5 ,90ASB,BAScos= 3 2 , )sin(sinBAOSABSAO= 18 67 , N 为线
7、段 AC 的中点,bACAS6| 2 1 |, 2 7 18 67 2 6 sin|bSAOAS,解得3b, 45 2 a,故椭圆E的方程为 22 1 459 xy . 类型类型 3 设而不求思想与韦达定理求抛物线方设而不求思想与韦达定理求抛物线方程程 例 3【2013 年高考数学湖南卷】过抛物线 2 :2(0)E xpy p的焦点 F 作斜率分别为 12 ,k k的两条不同的 直线 12 , l l,且 12 2kk, 1 lE与相交于点 A,B, 2 lE与相交于点 C,D.以 AB,CD 为直径的圆 M,圆 N (M,N 为圆心)的公共弦所在的直线记为l. (I)若 12 0,0kk,证
8、明; 2 2FM FNP; (II)若点 M 到直线l的距离的最小值为 7 5 5 ,求抛物线 E 的方程. 【解析】 (1)依题意,抛物线 E 的交点为(0,) 2 p F,直线 1 l的方程为 1 2 p yk x, 由 1 2 2 2 p yk x xpy 得 22 1 20 xpk xp,设 A、B 两点的坐标分别为 1122 ( ,),(,)x yxy,则 12 ,x x是上述方程 的 两 个 实 数 根 , 从 而 121 2 12121 2 ()2 xxpk yyk xxpkp , 所 以 点 M 的 坐 标 为 2 11 (,) 2 p pk pk , 2 11 (,)FMpk
9、 pk, 同 理 可 得N的 坐 标 为 2 22 (,) 2 p pkpk , 2 22 (,)FNpkpk, 于 是 222 1212 ()FM FNpk kk k,由题设, 121212 2,0,0,kkkkkk,所以 2 12 12 () 01 2 kk k k , 故 222 (1 1 )2FM FNpp; (2)由抛物线的定义得 12 , 22 pp FAyFBy所以 2 121 22 ,AByyppkp从而圆 M 的半 径 2 11 rpkp,圆 M 的方程为 22222 111 ()()() , 2 p xpkypkpkp 化简得 2222 11 3 2(21)0 4 xypk
10、 xpkyp,同理可得圆N的方程为 2222 22 3 2(21)0 4 xypk xpkyp, 于 是 圆 M 与 圆 N 的 公 共 弦 所 在 直 线 l 的 方 程 为 22 2121 ()()0kk xkky,又 2112 0,2kkkk,则直线 l 的方程为20 xy,因为0p ,所以 点 M 到直线 l 的距离 2 2 1 11 17 2() 2 48 55 pk pkpkp d , 故当 1 1 4 k 时,d取最小值 7 8 5 p . 由 题设, 77 5 58 5 p ,所以8p ,故所求抛物线 E 的方程为 2 16xy 类型类型 4 待定待定系数法求抛物线方程系数法求
11、抛物线方程 例 4 (2012 全国课标理 20).设抛物线C: 2 2xpy(p0)的焦点为F,准线为l,A为C上一点, 已知以F为圆心,FA为半径的圆F交l于B,D两点. ()若 0 90BFD,ABD的面积为4 2,求p的值及圆F的方程; ()若A,B,F三点在同一条直线m上,直线n与m平行,且n与C只有一个公共点,求坐标原点到m, n距离的比值. 【解析】设准线l于y轴的焦点为 E,圆 F 的半径为r, 则|FE|=p,| |=|FAFBFD=r,E 是 BD 的中点, () 0 90BFD,| |=|FAFBFD=2p,|BD|=2p, 设 A( 0 x, 0 y),根据抛物线定义得
12、,|FA|= 0 2 p y, ABD的面积为4 2, ABD S= 0 1 |() 22 p BDy = 1 22 2 pp=4 2,解得p=2, F(0,1), FA|=2 2, 圆 F 的方程为: 22 (1)8xy; () 【解析 1】A,B,F三点在同一条直线m上, AB是圆F的直径, 0 90ADB, 由抛物线定义知 1 | | 2 ADFAAB, 0 30ABD,m的斜率为 3 3 或 3 3 , 直线m的方程为: 3 32 p yx ,原点到直线m的距离 1 d= 3 4 p, 设直线n的方程为: 3 3 yxb ,代入 2 2xpy得, 2 2 3 20 3 xxpb, n与
13、C只有一个公共点, = 2 4 80 3 ppb, 6 p b , 直线n的方程为: 3 36 p yx ,原点到直线n的距离 2 d= 3 12 p, 坐标原点到m,n距离的比值为 3. 【解析 2】由对称性设 2 0 00 (,)(0) 2 x A xx p ,则(0,) 2 p F 点,A B关于点F对称得: 22 22 00 00 (,)3 222 xxp Bxppxp pp 得: 3 ( 3 ,) 2 p Ap,直线 3 3 22 :30 223 pp pp m yxxy p 2 2 33 2 233 xx xpyyyxp pp 切点 3 (,) 36 p p P 直线 333 :(
14、)30 6336 pp n yxxyp 坐标原点到,m n距离的比值为 33 :3 26 pp 。 【扩展链接】【扩展链接】 1.1. 焦 点 三 角 形 面 积 公 式 :焦 点 三 角 形 面 积 公 式 : 圆 锥 曲 线 的 左右焦点分别为 F1, F 2, 点 P 为曲线上任意一点 12 FPF, (1)若 P 在椭圆上,则椭圆的焦点角形的面积为 12 2 tan 2 F PF Sb . . (2 2)若 P 在双曲线上,则双曲线的焦点角形的面积为 12 2 tan 2 F PF b S . . 2.椭圆椭圆 22 22 1 xy ab (ab0)的焦半径公式:)的焦半径公式: 10
15、 |MFaex, 20 |MFaex( 1( ,0)Fc , 2( ,0) F c 00 (,)M xy). 【新题展示】新题展示】 1 【2019 四川绵阳二诊(节选) 】己知椭圆 C:的左右焦点分别为 F1,F2,直线 l:ykx+m 与椭 圆 C 交于 A,B 两点O 为坐标原点 (1)若直线 l 过点 F1,且AF2十BF2 ,求直线 l 的方程; 【思路引导】 (1) 设 A(x1, y1), B(x2, y2) 联立 整理得(1+2k2)x2+8k2x+8k2-8=0 根据弦长公式|AB|=, 代入整理得,解得得到直线 l的方程 【解析】 (1)由椭圆定义得|AB|+|AF2|+|
16、BF2|=4a=8,则|AB|= 因为直线 l过点 F1(-2,0),所以 m=2k 即直线 l的方程为 y=k(x+2) 设 A(x1,y1),B(x2,y2) 联立 整理得(1+2k2)x2+8k2x+8k2-8=0 x1+x2=,x1x2= 由弦长公式|AB|=, 代入整理得,解得所以直线 l的方程为, 即或 2 【2019 广东省模(节选) 】已知点,都在椭圆 :上 (1)求椭圆 的方程; 【思路引导】 (1)把点,代入椭圆方程,得即可; 【解析】 (1)由题意得,得,故椭圆 的方程为 3 【2019 闽粤赣三省十校联考(节选) 】已知椭圆经过点,离心率为 , 左右焦点分别为, (1)
17、求椭圆 的方程; 【思路引导】 (1)利用椭圆的离心率和椭圆上的点,构造关于的方程,求解得到椭圆方程; 【解析】 (1)因为椭圆经过点,所以,又因为,所以 又,解得,所以椭圆 的方程为 4 【2019 四川凉山二诊(节选) 】椭圆长轴右端点为 ,上顶点为, 为椭圆中心, 为椭圆的右焦点,且 ,离心率为 (1)求椭圆的标准方程; 【思路引导】 (1)由条件布列关于 a,b 的方程组,即可得到椭圆的标准方程; 【解析】 (1)设椭圆的方程为,半焦距为 则、 由,即,又, 解得,椭圆的方程为 5 【2019 陕西榆林一模(节选) 】已知椭圆的离心率,左顶点到直线的 距离, 为坐标原点 (1)求椭圆
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