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解析幾何解題方法集錦

2009-06-11 21:14:46     下載試卷     標(biāo)簽:幾何 幾何問題

  俗話說:"知己知彼,才能百戰(zhàn)百勝",這一策略,同樣可以用于高考復(fù)習(xí)之中。我們不僅要不斷研究教學(xué)大綱、考試說明和教材,而且還必須研究歷年高考試題,從中尋找規(guī)律,這樣才有可能以不變應(yīng)萬變,才有可能在高考中取得優(yōu)異成績。縱觀近幾年的高考解析幾何試題,可以發(fā)現(xiàn)有這樣的規(guī)律:小題靈活,大題穩(wěn)定。

  一、解決解析幾何問題的幾條原則

  1.重視"數(shù)形結(jié)合"的數(shù)學(xué)思想

  2.注重平面幾何的知識的應(yīng)用

  3.突出圓錐曲線定義的作用

  二、解析幾何中的一類重要問題

  直線有圓錐曲線的位置關(guān)系問題是解析幾何中的一類重要問題,它是我們解決解析幾何其他問題的基礎(chǔ)。我們必須熟悉直線與三種圓錐曲線的位置關(guān)系,熟練掌握直線和圓錐曲線相交所所產(chǎn)生的有關(guān)弦長、弦的中點以及垂直等基本問題的基本解法。特別要重視判別式的作用,力爭準(zhǔn)確地解決問題。

  弦長問題:|AB|= 。

  弦的中點問題:中點坐標(biāo)公式-----注意應(yīng)用判別式。

  三、高考解析幾何解答題的類型與解決策略

 、.求曲線的方程

  1.曲線的形狀已知

  這類問題一般可用待定系數(shù)法解決。

  例1 (1994年全國)

  已知直線L過原點,拋物線C 的頂點在原點,焦點在x軸正半軸上。若點A(-1,0)和點B(0,8)關(guān)于L的對稱點都在C上,求直線L和拋物線C的方程。

  分析:曲線的形狀已知,可以用待定系數(shù)法。

  設(shè)出它們的方程,L:y=kx(k≠0),C:y2=2px(p>0).

  設(shè)A、B關(guān)于L的對稱點分別為A/、B/,則利用對稱性可求得它們的坐標(biāo)分別為:

  A/( ),B/( )。因為A/、B/均在拋物線上,代入,消去p,得:k2-k-1=0.解得:k= ,p= .

  所以直線L的方程為:y= x,拋物線C的方程為y2= x.

  例2 (1993年全國)

  在面積為1的△PMN中,tanM= ,tanN=-2,建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系,求出以M、N為焦點且過點P的橢圓方程。

  分析:此題雖然與例1一樣都是求形狀已知的曲線方程問題,但不同的是例1是在給定的坐標(biāo)系下求曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程,而此題需要自己建立坐標(biāo)系。為使方程簡單,應(yīng)以MN所在直線為x軸,以MN的垂直平分線為y軸。這樣就可設(shè)出橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程,其中有兩個未知數(shù)。

  2.曲線的形狀未知-----求軌跡方程

  例3 (1994年全國)

  已知直角坐標(biāo)平面上點Q(2,0)和圓C:x2+y2=1, 動點M到圓C的切線長與|MQ|的比等于常數(shù) ( >0),求動點M的軌跡方程,并說明它是什么曲線。

  分析:如圖,設(shè)MN切圓C于點N,則動點M組成的集合是:

  P={M||MN|= |MQ|},由平面幾何知識可知:|MN|2=|MO|2-|ON|2=|MO|2-1,將M點坐標(biāo)代入,可得:( 2-1)(x2+y2)-4 2x+(1+4 2)=0.

  當(dāng) =1時它表示一條直線;當(dāng) ≠1時,它表示圓。

  這種方法叫做直接法。

  例4 (1999年全國)

  給出定點A(a,0)(a>0)和直線L:x=-1,B是直線L上的動點,∠BOA的角平分線交AB于點C,求點C的軌跡方程,并討論方程表示的曲線類型與a值的關(guān)系。

  分析:設(shè)C(x,y),B(-1,b).則直線OB的方程為:y=-bx.由題意:點C到OA、OB的距離相等,且點C在線段AB上,所以

  y2[(1-a)x2-2ax+(1+a)y2]=0

  若,y≠0,則(1-a)x2-2ax+(1+a)y2=0(0<x<a);若y=0,則b=0,∠AOB=180?,點C的坐標(biāo)為(0,0),也滿足上式。所以,點C的軌跡方程為(1-a)x2-2ax+(1+a)y2=0(0≤x<a)。

  當(dāng)a=1時,方程表示拋物線;當(dāng)0<a<1時,方程表示橢圓;當(dāng)a>1時,方程表示雙曲線一支的弧。

  一般地,如果選擇了m個參數(shù),則需要列出m+1個方程。

  例5 (1995年全國)

  已知橢圓 和直線L: ,P是直線L上一點,射線OP交橢圓于點R,又點Q在OP上,且滿足|OQ| |OP|=|OR|2,當(dāng)點P在L上移動時,求點Q的軌跡方程,并說明軌跡是什么曲線。

  分析:設(shè)Q(x,y),P(xP,yP),R(xR,yR), 則

  ,代入

  ,得: (x-1)2+ (y-1)2=1.

  注意:若將點P、Q、R分別投影到x軸上,則式子 可用|x| |xP|=|xR2|代替,這樣就簡單多了。

 、.研究圓錐曲線有關(guān)的問題

  1.有關(guān)最值問題

  例6 (1990年全國)

  設(shè)橢圓中心為坐標(biāo)原點,長軸在x上,離心率,已知點P(0, )到這個橢圓上的點的最遠(yuǎn)距離是 ,求這個橢圓方程,并求橢圓上到點P的距離等于 的點的坐標(biāo)。

  分析:最值問題,函數(shù)思想。關(guān)鍵是將點P到橢圓上點的距離表示為某一變量是函數(shù),然后利用函數(shù)的知識求其最大值。

  設(shè)橢圓方程為 ,則由e= 得:a2=4b2,所以x2=4b2-4y2.

  設(shè)Q(x,y)是橢圓上任意一點,則:

  |PQ|= = (-b y b).

  若b< ,則- <-b,當(dāng)y=-b時|PQ|max= .

  解得:b= - > 與b< 矛盾;若b  ,則當(dāng)y=- 時|PQ|max= ,解得:b=1,a=2.

  2.有關(guān)范圍問題

  例7 (2001春季高考題)

  已知拋物線y2=2px(p>0),過M(a,0)且斜率為1的直線L與拋物線交于不同的兩點A、B,|AB|≤2p。

 。1)求a的取值范圍;

 。2)若線段AB的垂直平分線交x軸于點N,求△NAB面積的最大值。

  分析:這是一道直線與圓錐曲線位置關(guān)系的問題,對于(1),可以設(shè)法得到關(guān)于a的不等式,通過解不等式求出a的范圍,即:"求范圍,找不等式";蛘邔表示為另一個變量的函數(shù),利用求函數(shù)的值域求出a的范圍;對于(2)首先要把△NAB的面積表示為一個變量的函數(shù),然后再求它的最大值,即:"最值問題,函數(shù)思想"。

  解:(1)直線L的方程為:y=x-a,將y=x-a 代入拋物線方程y2=2px,得:設(shè)直線L與拋物線兩交點的坐標(biāo)分別為A(x1,y1),B(x2,y2),則 ,又y1=x1-a,y2=x2-a,

  解得:

  (2)設(shè)AB的垂直平分線交AB與點Q,令其坐標(biāo)為(x3,y3),則由中點坐標(biāo)公式得:

  ,

  所以|QM|2=(a+p-a)2+(p-0)2=2p2.又△MNQ為等腰直角三角形,所以|QM|=|QN|= ,所以S△NAB=  ,即△NAB面積的最大值為 2。

  例8  (1992年高考題)

  已知橢圓  ,A,B是橢圓上的兩點,線段AB的垂直平分線與x軸相交于點P(x0,0),證明:  .

  分析:欲證x0滿足關(guān)于參數(shù)a、b的不等式,須從題中找出不等關(guān)系,由橢圓的性質(zhì)可知,橢圓上的點的坐標(biāo)滿足如下條件:-a≤x≤a,因此問題轉(zhuǎn)化為尋求x0與x的關(guān)系。

  由題設(shè)知,點P在線段AB的垂直平分線上,所以|AP|=|BP|,若設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),則有:(x1-x0)2-y12=(x2-x0)2-y22,因為點A、B在橢圓上,所以,

  ,從而由-a≤x1≤a,-a≤x2≤a,可得:

  例9  (2000年高考題)

  已知梯形ABCD中,|AB|=2|CD|,點E滿足 ,雙曲線過C、D、E三點,且以A、B為焦點,當(dāng) 時,求雙曲線離心率e的取值范圍。

  分析:顯然,我們只要找到e與 的關(guān)系,然后利用解不等式或求函數(shù)的值域即可求出e的范圍。

  解:如圖建立坐標(biāo)系,這時CD⊥y軸,

  因為雙曲線經(jīng)過點C、D,且以A、B為焦點,由雙曲線的對稱性知C、D關(guān)于y軸對稱。

  依題意,記A(-C,0),C( h),E(x0,y0),其中c= 為雙曲線的半焦距,h是梯形的高。

  由 ,即(x0+c,y0)=  ( -x0,h-y0)得:x0= .設(shè)雙曲線的方程為 ,則離心率e= 。由點C、E在雙曲線上,將點C、E的坐標(biāo)和e= 代入雙曲線的方程得

  將(1)式代入(2)式,整理得 (4-4 )=1+2 ,故 =1 .

  依題設(shè) 得 ,解得 .

  所以雙曲線的離心率的取值范圍是 .

  例10 已知拋物線y2=2px (p≠0)上存在關(guān)于直線x+y=1對稱的相異兩點,求p的取值范圍。

  分析:解決本題的關(guān)鍵是找到關(guān)于p的不等式。

  設(shè)拋物線上關(guān)于直線x+y=1對稱的兩點是M(x1,y1)、N(x2,y2),設(shè)直線MN的方程為y=x+b.代入拋物線方程,得:x2+(2b-2p)x+b2=0.則x1+x2=2p-2b,y1+y2=( x1+x2)+2b=2p.則MN的中點P的坐標(biāo)為 (p-b,p).因為點P在直線x+y=1上,所以2p- b=1,即b=2p-1。

  又 =(2b-2p)2-4b2=4p2-8bp>0,將b=2p-1代入得:4p2-8p(2p-1)>0,3p2-2p<0.解得:

  0<p< .

  是否存在常數(shù)a、b、c,使函數(shù)f(x)= 滿足下列條件:

 。1)函數(shù)f(x)是奇函數(shù);

 。2);f(1)<f(3) ;

  (3)不等式0≤f(x)≤ 的解集是[-2,-1]∪[2,4]?

  若存在,則求出不等式f(-2+sinθ) ≤m對任意θ∈R恒成立的實數(shù)m的取值范圍;若不存在,說明理由。

  解:由函數(shù)f(x)是奇函數(shù)得:b=0。又不等式0≤f(x)≤ 的解集是[-2,-1]∪[2,4],所以-2、-1、2、4是程f(x)=0與f(x)= 的根,從而:

  ,解得:a=2,c=-4,故:

  f(x)=  。

來源:網(wǎng)絡(luò)

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