1.(典型例题Ⅰ)设椭圆的两个焦点分别为F 1、F 2,过F 2作椭圆长轴的垂线交椭圆于点P ,若△F l PF 2为等腰直角三角形,则椭圆的离心率是 ( ) 12.2
2.2
12.
2
2.
---D C B A
[考场错解] A
[专家把脉] 没有很好地理解椭圆的定义,错误地把|
||
|21PF PF 当作离心率. [对症下药] D 设椭圆的方程为2
22
2b y a x +
=l (a ,b >0) 由题意可设|PF 2|=|F 1F 2|=k ,
|PF 1|=2k ,则e=
12222-=+=k
k k a
c
2.(典型例题)设双曲线以椭圆
9
252
2y x +
=1长轴的两个端点为焦点,其准线过椭圆的焦点,则双曲线的渐近线的斜率为 ( )
A .±2
B .±3
4
C .±2
1 D .±4
3
[考场错解] D 由题意得a=5,b=3,则c=4而双曲线以椭圆9
252
2y x +
=1长轴的两个端点为焦点,则a=c =4,b=3 ∴k=4
3±=±
a b [专家把脉] 没有很好理解a 、b 、c 的实际意义.
[对症下药] C 设双曲线方程为22
22
b
y a x -=1,则由题意知c=5,c a 2
=4 则a 2=20 b 2=5,
而a=25 b=5 ∴双曲线渐近线斜率为±
a b =2
1
± 3.(典型例题)从集合{1,2,3…,11}中任选两个元素作为椭圆方程
2
22
2n y m x +
=1中的m 和n ,
则能组成落在矩形区域B={(x ,y)‖x|<11,且|y|<9}内的椭圆个数为 ( )
A .43
B .72
C .86
D .90
[考场错解] D 由题意得,m 、n 都有10种可能,但m ≠n 故椭圆的个数10310-10=90. [专家把脉] 没有注意,x 、y 的取值不同.
[对症下药] B 由题意得m 有10种可能,n 只能从集合11,2,3,4,5,6,7,81中选取,且m ≠n ,故椭圆的个数:1038-8=72.
4.(典型例题)设直线l 与椭圆16
252
2y x +=1相交于A 、B 两点,l 又与双曲线x 2-y 2=1相交于C 、
D 两点,C 、D 三等分线段AB ,求直线l 的方程 ( )
[考场错解] 设直线l 的方程为y=kx+b
如图所示,l 与椭圆,双曲线的交点为A(x 1,y 1)、B (x 2,y 2)、C(x 3,y 3)、D(x 4,y 4),依题意有AB DB AC ,==3CD
由)1(0)40025(50)2516(116
252222
2=-+++?????=+
+=b bkx x k y x b
kx y 得 所以x 1+x 2=-.2516502
k bk +
由????
?=-+=1
2
2y x b
kx y 得(1-k 2)x 2-2bkx-(b 2+1)=0
(2)
若k=±1,则l 与双曲线最多只有一个交点,不合题意,故k ≠±1 所以x 3+x 4=2
12k bk -、由?=BD AC x 3-x 1=x 2-x 4 ?x 1+x 2=x 3+x 4?-
?-=
+2
2
12251650k bk k bk bk=0
或b =0
①当k=0时,由(1)得x 1
、
2=±
2164
5
b - 由(2)得x 3
、
4=±12+b 由
123x x CD AB -?==3(x 4-x 1)即
13
16
161641022±=?+=-b b b 故l 的方程为y=±1316
②当b=0时,由(1)得x 1
、
2=±
2
251620k
+,由(2)得x 3
、
4=
2
11k
-±
由
123x x CD AB -?==3(x 4-x 3)即
.25
16
,2516162516402
2
x y l k k k ±=±
=?-=+的方程为故 综上所述:直线l 的方程为:y=x y 25
16
,1316=±
[专家把脉] 用斜截式设直线方程时没有注意斜率是否存在,致使造成思维片面,漏解.
[对症下药] 解法一:首先讨论l 不与x 轴垂直时的,情况.
设直线l 的方程为y=kx+b ,如图所示,l 与椭圆、双曲线的交点为:A(x 1,y 1)、B(x 2, y 2)、C(x 3,y 3)、D(x 4,y 4),依题意有CD AB BD AC 3,==.
由?????=+
+=.116
25,2
2y x b kx y 得(16+25k 2)x 2+50bkx+(25b 2-400)=0.(1) 所以x 1+x 2=-.2516502
k
bk +
由????
?=-+=.
1,
2
2y x b kx y 得(1-k 2+x 2-2bkx-(b 2+1)=0.
若k=±1,则l 与双曲线最多只有一个交点,不合题意,故k ≠±1.所以 x 3+x 4=
2
12k
bk -由?-=-?=4213x x x x BD AC x 1+x 2=x 2+x 40
0122516502
2
=?=?-=
+-?k bk k bk k bk
或 b=0.①当k=0时,由(1)得.164
5
22,1b x -±
= 由(2)得x 3、4=±12+±b 由3312=-?=x x CD AB (x 4-x 3).
即
.13
16
11641022±=?+=-b b b 故l 的方程为 y=±1316 ②当b=0时,由(1)得x 1、2=2
251620k
+±
自(2)得x 3、4=33,11122
=-?=-±
x x CD AB k 由(x4-x3).即
.25
16
162516402
2
±
=?-=
+k k k 故l 的方程为y=x 25
16
±
.再讨论l 与x 轴垂直时的情况. 设直线l 的方程为x=c ,分别代入椭圆和双曲线方程可解得y l 、2=.255
4
2c -±
y 3、4=.||3||||3||.134122y y y y CD AB c -=-?=-±由 即.241
25
,2412516255822=±=?-=-x l c c c 的方程为故
综上所述,直线l 的方程是:y=2516±
x 、y=±1316和x=241
25± 解法二:设l 与椭圆、双曲线的交点为:
A(x 1,y 1)、B(x 2,y 2)、C(x 3,y 3)、D(x 4,y 4),则有?????==-==+
.
4,3.
12,1,116
25222
2j y x i y x j j
i i
由i 的两个式子相减及j 的两个式子相减,得:
??
?=-+--+=-++-+.
0))(())((,
0))((25))((163434343412121212y y y y x x x x y y y y x x x x 因C 、D 是AB 的三等分点,故CD 的中点(x 0,y 0)与AB 的中点重合,且.3CD AB = 于是x 0=,221342x x x x +=+y 0=,2
23
412y y y y +=+x 2-x 1=3 (x 4-x 3). 因此??
?-=-=--=-)2().
()()
1(),(25)(16340340340340y y y x x x y y y x x x 若x 0y 0≠0,则x 2=x 1?x 4=x 3?y 4=y 3?y 2=y 1.
因A 、B 、C 、D 互异,故x i ≠x j ,y i ≠y j ,这里ij=1,2,3,4且 i ≠j(1)÷(2)得16=-25,矛盾,所以x 0y 0=0.
①当x 0=0,y 0≠0时,由(2)得y 4=y 3≠0,这时l 平行 x 轴.
设l 的方程为y=b ,分别代入椭圆、双曲线方程得:x l 、2=,164
5
2b -±x 3、4=.12+±b ∵x 2-x 1=3(x 4-x 3)410?
13
16161622±
=?+=-b b b . 故l 的方程为y=±
13
16 ②当y 0=0,x 0≠0,由(2)得x 4=x 3≠0,这时l 平行y 轴. 设l 的方程为x=c ,分别代入椭圆、双曲线方程得:y l 、2=,255
4
2c -±
y3、4=.12-±c
∵y 2-y 1=3(y 4-y 3)241
25
16255822±
=?-=-?
c c c 故l 的方程为:241
25±=x
③当x 0=0,y 0=0时,这时l 通过坐标原点且不与x 轴垂直. 设l 的方程为y=kx ,分别代入椭圆、双曲线方程得:x 1、2=.11,2516202
4,32
k
x k
-±
=+±
.25
16)(33412±
=?-=-k x x x x 故l 的方程为y=.2516
x y ±=
综上所述,直线l 的方程是:y=x 2516±
、y=1316±和x=.241
25
± 5.(典型例题)设A 、B 是椭圆3x 2+y 2=λ上的两点,点N(1,3)是线段AB 的中点,线段
AB 的垂直平分线与椭圆相交于C 、D 两点. (1)确定A 的取值范围,并求直线AB 的方程;
(Ⅱ)试判断是否存在这样的A ,使得A 、B 、C 、D 四点在同一个圆上?并说明理由.(此题不要求在答题卡上画图)
[考场错解] (1)设A(x 1,y 1)B(x 2,y 2)则有:
??????=+=+λλ
2
22
2
212133y x y x (x 1-x 2)(x 1+x 2)+(y l -y 2)(y l +y 2)=0 依题意,x 1≠x 2 ∴k AB -
2
121)
(3x x y y ++
∵N(1,3)是AB 的中点, ∴x 1+x 2=2,y l +y 2=6从而k AB =-9
又由N(1,3)在椭圆内,∴λ<3312+32=12 ∴λ的取值范围是(-∞,12)
直线AB 的方程为y-3=-9(x-1)即9x+y-12=0 [专家把脉]
①用“差比法”求斜率时k AB =2
)
(3121y y x x ++-
这地方很容易出错.②N(1,3)在椭圆内,λ>3
312+32=12应用结论时也易混淆.
[对症下药] (1)解法1:依题意,可设直线AB 的方程为y=A(x-1)+3,代入3x 2+y 2=λ,整理得(k 2+3)x 2-2k(k-3)x+(k-3)2-λ=0.①
设A(x 1,y 1)、B(x 2、y 2),则x 1,x 2是方程①的两个不同的根, ∴△=4[λ(k 2+3)-3(k-3)2]>0,② 且x 1+x 2=
3
)3(22
+-k k k ,由N(1,3)是线段AB 的中点,得
12
21=+x x ,∴A(k-3)=k 2
+3. 解得k=-1,代入②得,λ>12,即λ的取值范围是(12,+∞). 于是,直线AB 的方程为y-3=-(x-1),即x+y-4=0. 解法2:设A(x 1,y 1)、B(x 2,y 2),则有
??????=+=+λ
λ
2222212133y x y x (x 1-x 2)(x 1+x 2)+(y 1-y 2)(y 1+y 2)=0
依题意,x 1≠x 2,∴k AB =-
2
121)
(3y y x x ++
∵N(1,3)是AB 的中点,∴x 1+x 2=2,y l +y 2=6,从而k AB =-1. 又由N(1,3)在椭圆内,∴λ>3312+32=12, ∴λ的取值范围是(12,∞).
直线AB 的方程为y-3=-(x-1),即x+y-4=0.
(Ⅱ)解法1:∵CD 垂直平分AB ,∴直线CD 的方程为y-3 =x-1,即x-y+2=0,代入椭圆方程,整理得4x 2+4x+4 又设C(x 3,y 3),D(x 4,y 4),CD 的中点为M(x 0,y 0),则x 3, x 4是方程③的两根,∴x 3+x 4=-1,且x 0=
21(x 3+x 4)=-21,y 0=x 0+2=23,即M(-21,2
3
).于是由弦长公式可得
|CD|=.)3(2||)1
(1432-=-?-+λx x k
④
将直线AB 的方程x+y-4=0,代入椭圆方程得4x 2-8x+ 16-λ=0 ⑤ 同理可得|AB|=.)12(2||.1212-=-+λx x k ⑥ ∵当λ>12时,)3(2-λ>)12(2-λ,∴|AB|<|CD|
假设存在λ>12,使得A 、B 、C 、D 四点共圆,则CD 必为圆的直径,点M 为圆心.点M
到直线AB 的距离为d=.2232
|
423
21|2|4|00=-+-=-+y x ⑦
于是,由④、⑥、⑦式和勾股定理可得 |MA|2=|MB|2=d 2+.|2
|2321229|2|2
2CD AB =-=-+=λλ 故当λ>12时,A 、B 、C 、D 四点均在以M 为圆心,|2
|
CD
为半径的圆上. (注:上述解法中最后一步可按如下解法获得:)
A 、
B 、
C 、
D 共圆?△ACD 为直角三角形,A 为直角?|AN|2 =|CN|2|DN|, 即)2
||)(2||()2(
2d CD d CD AB -+=. ⑧ 由⑥式知,⑧式左边=2
12
-λ,由④和⑦知,⑧式右边
=,2
12
)29232232)3(2)(2232)3(2(
-=--=--+-λλλλ
∴⑧式成立,即A 、B 、C 、D 四点共圆解法2:由(Ⅰ)解法1及λ>12, ∵CD 垂直平分AB ,∴直线CD 方程为y-3=x-1,代入椭圆方程,整理得4x2+4x+4-λ=0.③ 将直线AB 的方程x+y-4=0,代入椭圆方程,整理得 4x 2-8x+16-λ=0.⑤ 解③和⑤式可得 x l ,2=.2
3
1,21224,3-±-=-±λλx 不妨设A(1+
)2
3
3,231(),233,231(,12213,1221-+-+---------λλλλλλD C
)
2
12
33,23123(
)
212
33,23123(-------+=---+-+-+=∴λλλλλλλλCA CA
计算可得0=?CA CA ,∴A 在以CD 为直径的圆上.又B 为A 关于CD 的对称点,∴A 、B 、C 、D 四点共圆.
(注:也可用勾股定理证明AC ⊥AD) 专家会诊
1.重点掌握椭圆的定义和性质,加强直线与椭圆位置关系问题的研究.
2.注重思维的全面性,例如求椭圆方程时只考虑到焦点在,轴上的情形;研究直线与椭圆位置关系时忽略了斜率不存在的情形……
3.注重思想方法的训练,在分析直线与椭圆位置关系时要利用数形结合和设而不求法与弦长公式韦达定理联系去解决;关于参数范围问题常用思路有:判别式法,自身范围法等.求椭圆的方程常用方法有:定义法,直接法,待定系数法,相关点法,参数法等. 考场思维调练
1 已知椭圆的中心O 是坐标原点,A 是它的左顶点,F 是它的左焦点,l 1,l 2分别为左右准
线,l 1与x 轴交于O ,P 、Q 两点在椭圆上,且PM ⊥l 1于M,PN ⊥l 2于N ,QF ⊥AO ,则下列比值中等于椭圆离心率的有( ) |
||
|)
5(;||||)4(;||||)3(;||||)2(;||||)
1(BF QF BA AF BO AO PN PF PM PF A.1个 B .2个 C.4个 D .5个
答案: C 解析:对(1),(4)的正确性容易判断;对(3),由于
c
a
a
BO AO 2||||==e ,故(3)正确;对(5),可求得|QF|=,2
a
b
|BF|=c
b c c a 2
2=-,e BF QF =||||故,故(5)正确;(2)显然不对,所选C .
2 椭圆有这样的光学性质:从随圆的一个焦点出发的光线,经椭圆壁反射后,反射光线经
过随圆的另一个焦点.今有一个水平放置的椭圆形台球盘,点A 、B 是它的焦点,长轴长为20,焦距为2c ,静放在点A 的小球 (小球的半径不计),从点A 沿直线出发,经椭圆壁反弹后第一次回到点A 时,小球经过的路程是 ( ) A .4a B .2(a-c)
C.2(a+c) D .以上答案均有可能
答案: D 解析:(1)静放在点A 的小球(小球的半径不计)从点A 沿直线出发,经椭圆壁右顶点反弹后第一次回到点A 时,小球经过的路程是2(d-c),则选B ;
(2)静放在点A 的小球(小球的半径不计)从点A 沿直线出发,经椭圆壁左顶点反弹后第一次回到点A 时,小
球经过的路程是2(a+c),则选C ;
(3)静放在点A 的小球(小球的半径不计)从点A 沿直线出发,经椭圆壁非左右顶点反弹后第一次回到点A 时,小球经过的路程是4a ,则选A. 于是三种情况均有可能,故选D.
3 已知椭圆
2
2a
x +y 2=1(a>1),直线l 过点A(-a ,0)和点B(a ,ta)(tt>0)交椭圆于M .直线MO
交椭圆于N
(1)用a ,t 表示△AMN 的面积S ;
(2)若t ∈[1,2],a 为定值,求S 的最大值. 答案:易得l 的方程为了y=2
t
(x+a)…1分由
,1)
1(222
2
????
???
=++=y a x x t y 得(a 2t 2+4)y 2-4aty=0 解得了y=0或y=4
422+t a at 即点M 的纵坐标y M =4
422+t a at S=S △AMN =2S △AOM =|OA|2y M =
4
422+t a at (2)由
(1)得, S=
4
422+t a at
=
t a t
a 224
4+ (t>0)
令V=t
4+a 2
t ,V ′=-2
4t +a 2
由V ′=O a
t 2=
? 当时t>
a 2时,V ′>0;当0 2 时,V ′<0...10分 若1≤a ≤2,则,故 a 2∈[1,2]当t=a 2时,S max =a 若a>2,则0 4+ a 2 t 在[1,2]上递增,进而S(t)为减函数.∴当t=1时,S max = 2 244a a + 综上可得S max ? ????>+≤≤)2(44) 21(2 2 a a a a a 命题角度2 对双曲线相关知识的考查 1.(典型例题1)已知双曲线x 2-2 2 y =1的焦点为F 1、F 2,点M 在双曲线上且021=?MF MF ,则点M 到x 轴的距离为 ( ) 3.3 32.3 5.3 4 . D C B A [考场错解] B [专家把脉] 没有理解M 到x 轴的距离的意义. [对症下药] C 由题意得a=1,b=2,c=3可设M (x 0,y 0)|MF 1|=|ex 0+a|=|3x 0+1|,|MF 2|= |ex 0-a|=|3x 0-1| 由|MF 1|2+|MF 2|2=|F 1F 2|2得 x 02=.3 3 2||,3 43 5020= =y y 则即点M 到x 轴的距离为.332 2.(典型例题)已知双曲线 2 22 2b y a x - =1(a>0,b>0)的右焦点为F ,右准线与一条渐近线交于点A , △OAF 的面积为2 2 a (O 为原点),则两条渐近线的夹角为 ( ) A .30° B .45° C .60° D .90° [考场错解] B [专家把脉] 把两条渐近线的夹角看成渐近线的倾斜角. [对症下药] D 由题意得A(c ab c a ,2)s △OAF =212c 2b a a ab c ab =?==2 212 ,则两条渐近线 为了y=x 与y=-x 则求两条渐近线的夹角为90°. 3.(典型例题Ⅲ)双曲线 2 22 2b y a x -=1(a>1,b>0)的焦距为2c ,直线l 过点(a ,0)和(0,b),且点 (1,0)到直线l 的距离与点(-1,0)到直线l 的距离之和s ≥5 4 c ,求双曲线的离心率e 的取值范围. [考场错解] 直线l 的方程为b y a x +=1即bx+ay-ab=0点(-1,0)到直线l 的距离:2 2)1(b a a b ++,点(1,0)到直线l 的距离: 2 2)1(b a a b +- ∴ 2 2)1(b a a b +++ 2 2)1(b a a b +-= c c ab b a ab 5 4 222 2≥= +得5a 2222c a c ≥-于是得52221e e ≥- 即4e 4-25e 2+25≤0解不等式得4 5≤e 2≤5,所以e 的取值范围是].5,2 5[]25,5[?-- [专家把脉] 没有理解双曲线离心率的意义及自身存在的范围e>1. [对症下药] 解法:直线J 的方程为b y a x + =1,即 bx+ay-ab=0. 由点到直线的距离公式,且a>1,得到点(1,0)到直线l 的距离d 1=.)1(2 2 b a a b +- 同理得到点(-1,0)到直线l 的距离d 2=.)1(2 2 b a a b ++ s=d 1+d 2= .222 2c ab b a ab = + 由025254.215.25,5 4 2,5 4 2222222≤+-≥-≥-≥≥e e e e c a c a c c ab c s 即于是得即得 解不等式,得 .52 5 ,01.5452≤≤>>≤≤e e e e 的取值范围是所以由于 专家会诊 1.注意双曲线两个定义的理解及应用,在第二定义中,要强调e>1,必须明确焦点与准线的对应性 2.由给定条件求出双曲线的方程,常用待定系数法,当焦点位置不确定时,方程可能有两种形式,应防止遗漏. 3.掌握参数a 、b 、c 、e 的关系,渐近线及其几何意义,并注意灵活运用. 考场思维训练 1 已知F 1,F 2为双曲线 2 22 2b y a x - =1(a>0,b>0)的两个焦点,过F 2作垂直x 轴的直线,它与双 曲线的一个交点为P ,且∠pF1F2=30°,则双 曲线的渐近线方程为 ( ) x y D y C x y B x y A 2.3 3 .3.2 2.±=± =±=± = 答案: D 解析:由已知有212|||F F PF =tan30°=ac b 22,所以2a 2=b 2 渐近线方程为y=±x 2,所以选取D 2 若F l 、F 2双曲线 2 22 2b y a x -=1的左、右焦点,O 为坐标原点,P 在双曲线左支上,M 在右 准线上,且满足| |||||, 11OP OF OP OF OM OP OM OP PM O F ?= ?= (1)求此双曲线的离心率; 答案:由 ??→?=??→?PM D F 1知四边形 PF 1OM 为平行四边形,又由 | ||||||1 1 ??→???→?? ?→????→?= ??→ ???→???→ ????→?OP OM OP OM OF OP OF OP 知OP 平分∠F 1OM, ∴PF 1OM 菱形,设半焦距为c ,由||1 ??→?OF =c 知e a c a c c PM PF PF PF PM PF =??→???→?+=+??→?=??→?=??→?=??→?| || |,22||||,||||1 1 2 1 又 ,即c+ e c a =1 e 2-e-2=0, ∴e=2(e=-1舍去) (2)若此双曲线过点N(2,3),求双曲线方程: 答案:∵e=2=,a c ∴c=2a, ∴双曲线方程为 )3,2(,132 22 2将点== a y a x 代入, 有3a ,143 4 2 22=∴=-a a 即所求双曲线方程为932 2y x -=1. (3)设(2)中双曲线的虚轴端点为B 1,B 2(B 1在y 轴正半轴上),求B 2作直线AB 与双曲线交于A 、B 两点,求B B A B 11⊥时,直线AB 的方程. 答案:依题意得B1(0,3),B2(0,-3),设直线AB 的方程为y=kx-3,A(x 1,y 1),B(x 2,y 2) 则由???????? ? =-=-+-?-=193 .0186)3(32 222y x kx x k kx y ∵双曲线的渐近线为y=±x 3,∴当k=±3时,AB 与双曲线只有一个交点, 即k ≠±3.∵x 1+x 2=.318,362 21 2k x x k k --=?- y 1+y 2=k(x 1+x 2)-6= 2 318k --,y 1y 2=k 2 x 1x 2-k(x 1+x 2)+9=9 又=??→?A B 1 (x 1,y 1 -3),??→?B B 1 =(x 2,y 2 -3), ??→?A B 1 ⊥??→?B B 1 ,09)(3212121=++++?y y y y x x 0931******* 2 =+--? -+--k k ,即k 2 =5, ∴k=±5. 故所求直线AB 的方程为y=5x-3或y=-5x-3. 3 设双曲线 4 2x -y 2 =1的右顶点为A 、P 是双曲线上异于顶点的一个动点,从A 引双曲线的两条渐近线的平行线与直线OP(O 为坐标原点)分别交于Q 和R 两点. (1)证明:无论P 点在什么位置,总有||||2AR OQ OP ?=; 答案:设OP :y=kx 与AR :y=联立 )2(21 -x 解得),212,212(k k k OR --=??→? 同理可得),212,212(k k k OQ ++=??→?所以|??→?OQ ·??→?OR |,| 41|4422k k -+ 设|??→?OP |2 =(m,n ),则由双曲线方程与OP 方程联立解得m 2 =,414,4142 22 2 k k n k -= - 所以|??→?OP |2= m 2 +n 2 =||41442 2??→????→?=-+OR OQ k k (点在双曲线上,1-4k 2 >0); (2)设动点C 满足条件:)(2 1AR AQ AC +=,求点C 的轨迹方程. 答案:∵ ),(2 1 ??→?+??→?=??→ ?AR AQ AC 点C 为QR 的中心,设C (x,y ), 则有??? ?? ? ?-=-=22412412k k y k x ,消去k,可得所求轨迹方程为x 2-x 2-4y 2=0(x ≠0). 命题角度3 对抛物线相关知识的考查。 1.(典型例题)过抛物线y 2=4x 的焦点作一条直线与抛物线相交于A 、B 两点,它们的横坐标之和等于5,则这样的直线 ( ) A.有且仅只有一条 B .有且仅有两条 C.有无穷多条 D .不存在 [考场错解] D 由题意得|AB|=5 p=4,通径长为 234=8 5<8,故不存在这样的直线. [专家把脉] 没有理解抛物线焦点的弦长及p 的意义. [对症下药] B 解法一:由题意得P=2,通径长为4,而|AB|=x 1+x 2+p=7,由7>4,则这样的直线有且仅有两条,解法二:用待定系数法设直线方程为y=k(x-1)采用设而不求的方法求出k 有两个值,即直线有且仅有两条. 2.(典型例题1)设A(x 1,y 1),B(x 2,y 2)两点在抛物线y=2x 2上,l 是AB 的垂直平分线. (1)当且仅当x 1+x 2取何值时,直线l 经过抛物线的焦点F?证明你的结论; (Ⅱ)当直线l 的斜率为2时,求l 在y 轴上截距的取值范围. [考场错解] (Ⅱ),设l 在y 轴上的截距为b ,依题意得l 的方程为y=2x+b ,过点A 、B 的 直线方程可写为y=,2 1m x +-与y=2x 2联立得 2x 2+ 21 x-m=0.得x 1+ x 2=-4 1 ;设AB 的中点N 的坐标为(x 0,y 0)则 x 0=2 1(x 1+x 2)=-8 1,y 0=-2 1x 0+m=16 1 +m . 由N ∈l,得 161+m=-41+b ,于是b=16 5165≥+m 即得l 在y 轴上截距的取值范围为[ +∞,16 5 ]. [专家把脉] 没有借助“△>0”来求出m>32 1 - ,无法进一步求出b 的范围,只好胡乱地把m 当作大于或等于0. [对症下药] (1)F ∈l ?|FA|=|FB|?A 、B 两点到抛物线的准线的距离相等. ∵抛物线的准线是x 轴的平行线,y 1≥0,y 2≥0,依题意 y 1、y 2不同时为0, ∴上述条件等价于y l =y 2?x 12 =x 22 (x 1+x 2)(x 1-x 2)=0; ∵x 1≠x 2,∴上述条件等价于 x 1+x 2=0. 即当且仅当x 1+x 2=0时,l 经过抛物线的焦点F 。 (Ⅱ)设l 在y 轴上的截距为b ,依题意得l 的方程为y=2x+b 过点A 、B 的直线方程可写为 y=-2 1x+m ,所以x 1、x 2满足方程2x 2+2 1x-m=0, 得x 1+x 2=-41 ; A 、 B 为抛物线上不同的两点等价于上述方程的判别式 41= ?+8m>0,即m>32 1- 设AB 的中点N 的坐标为(x 0,y 0),则 x 0=2 1(x 1+x 2)=-8 1,y 0=-2 1x 0+m=16 1 +m 由N ∈l ,得 161+m=-41+b ,于是b=165+m>32 9321165=- 即得l 在y 轴上截距的取值范围为( 32 9 ,+∞). 3.(典型例题)如图,过抛物线y 2=2px(p>0)上一定点p(x 0,y 0)(y 0>0),作两条直线分别交抛物线于A (x 1,y 1),B(x 2,y 2). (1)求该抛物线上纵坐标为 2 P 的点到其焦点F 的距离; (Ⅱ)当PA 与PB 的斜率存在且倾斜角互补时,求0 2 1y y y +的值,并证明直线AB 的斜率是非零常数. [考场错解] (1)当y=2p 时,x=8 p 又抛物线的准线方程为x=-P ,由抛物线定义得,所求距离为 .8 9)(8p p p =-- (Ⅱ)设直线PA 的斜率为k PA ,直线PB 的斜率为k PB 由y 21=2px 1,y 20=2px 0 相减得(y l -y 0)(y 1+y 0)=2P(x 1-x 0) 故k PA = 0 12y y P +(x 1≠x 0). 同理可得k pB = 012y y P +(x 2≠x 0)由k PA =-k PB 得y 0=-2 (y l +y 2)故.2 1 021-=+y y y 设直线AB 的斜率为k AB 。 由y 22=2px 2,y 21=2px 1 相减得 (y 2-y 1)(y 2+y 1)=2P(x 2-x 1)故k AB = ).() (221211212x x y y p x x y y ≠+=-- 将y 1+y 2=-2 1y 0(y 0>0)代入得k AB =- 4y p 故k AB 是非零常数. [专家把脉] ①没有掌握抛物线的准线方程,②计算不够准确. [对症下药] (1)当y= 2p 时,x=8p ,又抛物线y 2= 2px 的准线方程为x=2 p , 由抛物线定义得,所求距离为 8p -(-2p )=.8 5p (Ⅱ)设直线PA 的斜率为kPA ,直线PB 的斜率为k PB 由y 12=2px 1,y 20=2px 0 相减得(y 1-y 0)(y l +y 0)=2P(x 1-x 0), 故k PA = 101012y y p x x y y += --(x 1≠x 0). 同理可得k PB = 12y y p +(x 2≠x 0). 由PA 、PB 倾斜角互补知k PA =-k PB , 即012y y p +=-022y y p +,所以y l +y 2=-2y 0, 故 2 1y y y +=-2. 设直线AB 的斜率为k AB 由y 22=2px 2,y 21=2px l 相减得(y 2-y 1)(y 2+y 1)=2p(x 2-x 1), 所以).(2212 11212x x y y p x x y y k AB ≠+=--= 将y l +y 2=-2y 0(y 0>0)代入得 ,20 21y p y y p k AB -=+= 所以k AB 是非零常数. 4.(典型例题)在平面直角坐标系xOy 中,抛物线y=x 2上异于坐标原点O 的两不同动点A 、B 满足AO ⊥BO(如图所示). (1)求△AOB 的重心C(即三角形三条中线的交点)的轨迹方程; (Ⅱ)△AOB 的面积是否存在最小值?若存在,请求出最小值;若不存在,请说明理由. ∵OA ⊥OB . [考场错解](Ⅰ)设△AOB 的重心为G(x,y)A(x 1,y 1)B(x 2,y 2)则 )1(33 21 21??? ??? ? +=+=y y y x x x ∵OA 0=?∴⊥OB OA OB x 1x 2+y l y 2=0(2) 又点A 、B 在抛物线上,有y 1=x 12,y 2=x 22代入(2)化简得x l x 2=0或-1∴y= 31)(3132 22121=+=+x x y y [(x 1+x 2)2-2x 1x 2]=3x 2+3 2 或3x 2, 故重心为G 的轨迹方程为y=3x 2或y=3x 2+3 2 . [专家把脉]没有考虑到x1x2=0时,△AOB 不存在 [对症下药] (Ⅰ)设△AOB 的重心为G(x,y)A(x 1,y 1)B(x 2,y 2)则 )1(33 21 21??? ??? ? +=+=y y y x x x )2(0,12121=+-=?∴⊥y y x x k k OB OA OB OA 即 又点A 、B 在抛物线上,有y 1=x 12,y 2=x 22代入(2)化简得x l x 2=-1 ∴y= 31)(3132 22121=+=+x x y y [(x 1+x 2)2-2x 1x 2]=32)3(312+?x =3x 2+3 2 所以重心为G 的轨迹方程为y=3x 2+ 3 2 (Ⅱ)S △AOB =2 221122222212221222221212 1))((21||||2 1y y y x y x x x y x y x OB OA +++=++= 由(1)得S △AOB = 122 12)1(221222122166 2616261=?=+-=+?≥++x x x x 当且仅当x 16=x 26即x 1=-x 2=-1时,等号成立。 所以△AOB 的面积存在最小值,最小值为1。 专家会诊 1. 用待定系数法求抛物线标准方程,注意分类讨论思想。 2. 凡涉及抛物线的弦长,弦的中点,弦的斜率问题时要注意利用韦达定理,能避免求交点 坐标的复杂运算。 3. 解决焦点弦问题时,抛物线的定义有广泛的应用,而且还应注意焦点弦的几何性质。 考场思维调练 1 已知抛物线y 2=4x 的准线与x 轴交于M 点,过M 作直线与抛物线交于A 、B 两点,若线段AB 的垂直平分线与x 轴交于D(x 0, 0) (1)求x 0的取值范围. 1. 答案:由题意易得M (-1,0) 设过点M 的直线方程为y=k(x+1)(k ≠0)代入y 2=4x 得k 2x 2+(2k 2-4)x+k 2 =0 (1) 再设A(x 1,y 1),B(x 2,y 2), 则1,2421212 =?-= +x x k x x k k x x k x k x k y y 42)()1()1(212121= ++=+++=+ ∴AB 的中点坐标为).2 ,2( 22k k k - 那么线段AB 的垂直平分线方程为得令0),2(1222 =---=-y k k x k k y .212022 2 22 2k k k x k k x + =+= += 即 又方程(1)中Δ=(2k 2 -4)2-4k 4 >0,∴0<k 2 <1, ∴ .3,2202 ?∴?x k (2)△ABD 能否是正三角形?若能求出x 0的值,若不能,说明理由 答案:若ΔABD 是正三角形,则有点D 到AB 的距离等于 .||2 3 AB |AB|2 =(1+k 2 )(x 1-x 2)2 =(1+k 2)[(x 1+x 2)2 -4x 1x 2]= . ) 1)(1(164 22k k k -+ 点以AB 的距离d= k k k k k k k k k 2 2 22 2 21212 21| 2|+= ++= ++? 据d 24 4222)1(1643)1(4:||43k k k k AB -?=+得 ∴4k 4 +k 2 -3=0,(k 2 +1)(4k 2 -3)=0, ∴k 2 =4 3,满足0 <1. ∴△ABD 可以为正△,此时x 0= .3 11 2 经过抛物线y 2=4x 的焦点F 的直线l 与该抛物线交于A 、B 两点. (1)若线段AB 的中点为M(x ,y),直线的斜率为A ,试求点M 的坐标,并求点M 的轨迹方程; 答案:设A(x 1,y 1)、B (x 2,y 2),直线AB 的方程为:y=k(x-1)k ≠0) 把y=k(x-1)代入y 2 =4x 得: )2,2(2 2224) 1()1(420)42(2221222121212 2212222k k k M M k y y y k k x x x k x k x k y y k k x x k x k x k +∴??? ??? ?=+=+=+=∴-+-=+∴+= +∴=++-的坐标为点 消去k 可得点的轨迹方程为:y 2=2x-2(x>0) (2)若直线l 的斜率k>2,且点M 到直线3x+4y+m=0的距离为5 1 ,试确定m 的取值范围. 答案:5 15 |2 423|2 2= +?++? =m k k k d ∴18 631|8|63|22 ±=+++∴=++ +m k k m k k ∴ m k k --±=+ 318 62 ∵211 860480,2360222 < +<∴<<< <∴>k k k k k ∴0<1-3-m<2 11 ∴0<1-3-m<211或0<1-3-m<2 11 ∴ 215 19 - 19 -,-2). 3 在以O 为坐标原点的直角坐标系中,已知点T(-8,0),点M 在y 轴上,点N 在x 轴的正半轴上,且满足.,0PN MP MP TM ==? (1)当M 在y 轴上移动时,求点P 的轨迹C ; 答案:设点P (x,y )由??→?=??→?PN MP ,知P 是M 、N 中点,又M 在y 轴上,N 在x 轴正半轴上,故M 坐标为(0,2y ),N 个坐标为(2x,0).(x>0) , 0) ,(),2,8(=??→????→?-=??→?=??→?PM TM MP TM y x y 得8x-2y 2=0即y 2 =4x(x>0) 故点P 的轨迹是(0,0)为顶点,以(2,0)为焦距的抛物线.(除去原点) (2)若动直线l 经过点D(4,0),交曲线C 与A 、B 两点,求是否存在垂直于x 轴直线l' 被以AD 为直径的圆截得的弦长恒为定值?若存在,求出l'的方程,若不存在,请说明理由. 答案:设AD 中点为H ,垂直于x 轴的直线l ′的方程为x=a. 以AD 为直径的圆交l ′于E 、F 两点。EF 的中点为G 因为|EH|=2 1|AD| 212121)4(y x +-(其中(x1,y1)为坐标) ,|HG|=|2 4 |1a x -+ 所以|EG|2=|EH|2=4 1[(x 1-4)2 +yx 2]-4 1[(x 1-2a)2 +4] =4 1[(x 1-4)2+4x1]-4 1[(x 1-2a)2 +8(x 1-2a)+16]=4 1[4ax 1-12x 1-4a 2 +16a] =(a+3)x 1-a 2+4a 所以当a=3时,以AD 为直径的圆截得的弦长恒为定值,l ′的方程x=3. 命题角度4 对直线与圆锥曲线的关系的考查 1.(典型例题Ⅰ)设双曲线C : 122 2=-y a x (a>0)与直线l :x+y=1相交于两个不同的点A 、B , (1)求双曲线C 的离心率e 的取值范围; (Ⅱ)设直线l 与y 轴的交点为P ,且PB PA 12 5 = ,求a 的值. [考场错解] (1)由C 点与l 相交于两个不同的点, 故知方程组? ?? ??=+=-1 1222 y x y a x 有两个不同的实数解,消去y 并整理得(1-a 2)x 2+2a 2x-2a 2=0①故 4a 4+8a 2(1-a 2) >0 解得:0 双曲线的离心率e=,1112 2 +=+a a a