高考 圓錐曲線 知識總結
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1、(一)橢圓及其標準方程 1. 橢圓的定義:橢圓的定義中,平面內動點與兩定點、的距離的和大于||這個條件不可忽視.若這個距離之和小于||,則這樣的點不存在;若距離之和等于||,則動點的軌跡是線段. 2.橢圓的標準方程:(>>0),(>>0). 3.橢圓的標準方程判別方法:判別焦點在哪個軸只要看分母的大小:如果項的分母大于項的分母,則橢圓的焦點在x軸上,反之,焦點在y軸上. 4.求橢圓的標準方程的方法:⑴ 正確判斷焦點的位置;⑵ 設出標準方程后,運用待定系數法求解. (二)橢圓的簡單幾何性質 1. 橢圓的幾何性質:設橢圓方程為(>>0). ⑴ 范圍: -a≤x≤a,-b≤x≤b,所以
2、橢圓位于直線x=和y=所圍成的矩形里. ⑵ 對稱性:分別關于x軸、y軸成軸對稱,關于原點中心對稱.橢圓的對稱中心叫做橢圓的中心. ⑶ 頂點:有四個(-a,0)、(a,0)(0,-b)、(0,b).線段、分別叫做橢圓的長軸和短軸.它們的長分別等于2a和2b,a和b分別叫做橢圓的長半軸長和短半軸長. 所以橢圓和它的對稱軸有四個交點,稱為橢圓的頂點. ⑷ 離心率:橢圓的焦距與長軸長的比叫做橢圓的離心率.它的值表示橢圓的扁平程度.0<e<1.e越接近于1時,橢圓越扁;反之,e越接近于0時,橢圓就越接近于圓. 2.橢圓的第二定義 ⑴ 定義:平面內動點M與一個頂點的距離和它到一條定直線的距離的
3、比是常數(e<1=時,這個動點的軌跡是橢圓. ⑵ 準線:根據橢圓的對稱性,(>>0)的準線有兩條,它們的方程為.對于橢圓(>>0)的準線方程,只要把x換成y就可以了,即. 3.橢圓的焦半徑:由橢圓上任意一點與其焦點所連的線段叫做這點的焦半徑. 設(-c,0),(c,0)分別為橢圓(>>0)的左、右兩焦點,M(x,y)是橢圓上任一點,則兩條焦半徑長分別為,. 橢圓中涉及焦半徑時運用焦半徑知識解題往往比較簡便.橢圓的四個主要元素a、b、c、e中有=+、兩個關系,因此確定橢圓的標準方程只需兩個獨立條件. 4.橢圓的參數方程 橢圓(>>0)的參數方程為(θ為參數). 說明:
4、⑴ 這里參數θ叫做橢圓的離心角.橢圓上點P的離心角θ與直線OP的傾斜角α不同:; ⑵ 橢圓的參數方程可以由方程與三角恒等式相比較而得到,所以橢圓的參數方程的實質是三角代換.橢圓的參數方程是. 5.橢圓的的內外部 (1)點在橢圓的內部. (2)點在橢圓的外部. 6. 橢圓的切線方程 (1)橢圓上一點處的切線方程是. (2)過橢圓外一點所引兩條切線的切點弦方程是. (3)橢圓與直線相切的條件是 (三)雙曲線及其標準方程 1. 雙曲線的定義:平面內與兩個定點、的距離的差的絕對值等于常數2a(小于||)的動點的軌跡叫做雙曲線.在這個定義中,要注意條件2a<||,這一條件可以用“三
5、角形的兩邊之差小于第三邊”加以理解.若2a=||,則動點的軌跡是兩條射線;若2a>||,則無軌跡. 若<時,動點的軌跡僅為雙曲線的一個分支,又若>時,軌跡為雙曲線的另一支.而雙曲線是由兩個分支組成的,故在定義中應為“差的絕對值”. 2. 雙曲線的標準方程:和(a>0,b>0).這里,其中||=2c.要注意這里的a、b、c及它們之間的關系與橢圓中的異同. 3.雙曲線的標準方程判別方法是:如果項的系數是正數,則焦點在x軸上;如果項的系數是正數,則焦點在y軸上.對于雙曲線,a不一定大于b,因此不能像橢圓那樣,通過比較分母的大小來判斷焦點在哪一條坐標軸上. 4.求雙曲線的標準方程,應
6、注意兩個問題:⑴ 正確判斷焦點的位置;⑵ 設出標準方程后,運用待定系數法求解. (四)雙曲線的簡單幾何性質 1.雙曲線的實軸長為2a,虛軸長為2b,離心率>1,離心率e越大,雙曲線的開口越大. 2. 雙曲線的漸近線方程為或表示為.若已知雙曲線的漸近線方程是,即,那么雙曲線的方程具有以下形式:,其中k是一個不為零的常數. 3.雙曲線的第二定義:平面內到定點(焦點)與到定直線(準線)距離的比是一個大于1的常數(離心率)的點的軌跡叫做雙曲線.對于雙曲線,它的焦點坐標是(-c,0)和(c,0),與它們對應的準線方程分別是和.雙曲線的焦半徑公式, . 4.雙曲線的內外部 (1)點在雙曲線的
7、內部. (2)點在雙曲線的外部. 5.雙曲線的方程與漸近線方程的關系 (1)若雙曲線方程為漸近線方程:. (2)若漸近線方程為雙曲線可設為. (3)若雙曲線與有公共漸近線,可設為(,焦點在x軸上,,焦點在y軸上). 6. 雙曲線的切線方程 (1)雙曲線上一點處的切線方程是. (2)過雙曲線外一點所引兩條切線的切點弦方程是. (3)雙曲線與直線相切的條件是. (五)拋物線的標準方程和幾何性質 1.拋物線的定義:平面內到一定點(F)和一條定直線(l)的距離相等的點的軌跡叫拋物線。這個定點F叫拋物線的焦點,這條定直線l叫拋物線的準線。 需強調的是,點F不在直線l上,否則軌跡是
8、過點F且與l垂直的直線,而不是拋物線。 2.拋物線的方程有四種類型:、、、. 對于以上四種方程:應注意掌握它們的規(guī)律:曲線的對稱軸是哪個軸,方程中的該項即為一次項;一次項前面是正號則曲線的開口方向向x軸或y軸的正方向;一次項前面是負號則曲線的開口方向向x軸或y軸的負方向。 3.拋物線的幾何性質,以標準方程y2=2px為例 (1)范圍:x≥0; (2)對稱軸:對稱軸為y=0,由方程和圖像均可以看出; (3)頂點:O(0,0),注:拋物線亦叫無心圓錐曲線(因為無中心); (4)離心率:e=1,由于e是常數,所以拋物線的形狀變化是由方程中的p決定的; (5)準線方程; (6)焦半徑
9、公式:拋物線上一點P(x1,y1),F為拋物線的焦點,對于四種拋物線的焦半徑公式分別為(p>0): (7)焦點弦長公式:對于過拋物線焦點的弦長,可以用焦半徑公式推導出弦長公式。設過拋物線y2=2px(p>O)的焦點F的弦為AB,A(x1,y1),B(x2,y2),AB的傾斜角為α,則有①|AB|=x+x+p 以上兩公式只適合過焦點的弦長的求法,對于其它的弦,只能用“弦長公式”來求。 (8)直線與拋物線的關系:直線與拋物線方程聯(lián)立之后得到一元二次方程:x+bx+c=0,當a≠0時,兩者的位置關系的判定和橢圓、雙曲線相同,用判別式法即可;但如果a=0,則直線是拋物線的對稱軸或是和對稱
10、軸平行的直線,此時,直線和拋物線相交,但只有一個公共點。 4.拋物線上的動點可設為P或 P,其中 . 5.二次函數的圖象是拋物線:(1)頂點坐標為;(2)焦點的坐標為;(3)準線方程是. 6.拋物線的內外部 (1)點在拋物線的內部.點在拋物線的外部. (2)點在拋物線的內部.點在拋物線的外部. (3)點在拋物線的內部.點在拋物線的外部. (4) 點在拋物線的內部.點在拋物線的外部. 7. 拋物線的切線方程 (1)拋物線上一點處的切線方程是. (2)過拋物線外一點所引兩條切線的切點弦方程是. (3)拋物線與直線相切的條件是. (六).兩個常見的曲線系方程 (1)過曲線,
11、的交點的曲線系方程是 (為參數). (2)共焦點的有心圓錐曲線系方程,其中.當時,表示橢圓; 當時,表示雙曲線. (七)直線與圓錐曲線相交的弦長公式或 (弦端點A,由方程 消去y得到,,為直線的傾斜角,為直線的斜率). (八).圓錐曲線的兩類對稱問題 (1)曲線關于點成中心對稱的曲線是. (2)曲線關于直線成軸對稱的曲線是 . 四.基本方法和數學思想 1.橢圓焦半徑公式:設P(x0,y0)為橢圓(a>b>0)上任一點,焦點為F1(-c,0),F2(c,0),則(e為離心率); 2.雙曲線焦半徑公式:設P(x0,y0)為雙曲線(a>0,b>0)上任一點,焦點為F1(-c,
12、0),F2(c,0),則: (1)當P點在右支上時,; (2)當P點在左支上時,;(e為離心率); 另:雙曲線(a>0,b>0)的漸進線方程為; 3.拋物線焦半徑公式:設P(x0,y0為拋物線y2=2px(p>0)上任意一點,F為焦點,則;y2=2px(p<0)上任意一點,F為焦點,; 4.涉及圓錐曲線的問題勿忘用定義解題; 5.共漸進線的雙曲線標準方程為為參數,≠0); 6.計算焦點弦長可利用上面的焦半徑公式, 一般地,若斜率為k的直線被圓錐曲線所截得的弦為AB, A、B兩點分別為A(x1,y1)、B(x2,y2),則弦長 ,這里體現了解析幾何“設而不求”的解題思想;
13、 7.橢圓、雙曲線的通徑(最短弦)為,焦準距為p=,拋物線的通徑為2p,焦準距為p; 雙曲線(a>0,b>0)的焦點到漸進線的距離為b; 8.中心在原點,坐標軸為對稱軸的橢圓,雙曲線方程可設為Ax2+Bx2=1; 9.拋物線y2=2px(p>0)的焦點弦(過焦點的弦)為AB,A(x1,y1)、B(x2,y2),則有如下結論:(1)=x1+x2+p;(2)y1y2=-p2,x1x2=; 10.過橢圓(a>b>0)左焦點的焦點弦為AB,則,過右焦點的弦; 11.對于y2=2px(p≠0)拋物線上的點的坐標可設為(,y0),以簡化計算; 12.處理橢圓、雙曲線、拋物線的弦中點問題常用代點
14、相減法,設A(x1,y1)、B(x2,y2)為橢圓(a>b>0)上不同的兩點,M(x0,y0)是AB的中點,則KABKOM=;對于雙曲線(a>0,b>0),類似可得:KAB.KOM=;對于y2=2px(p≠0)拋物線有KAB= 13.求軌跡的常用方法: (1)直接法:直接通過建立x、y之間的關系,構成F(x,y)=0,是求軌跡的最基本的方法; (2)待定系數法:所求曲線是所學過的曲線:如直線,圓錐曲線等,可先根據條件列出所求曲線的方程,再由條件確定其待定系數,代回所列的方程即可; (3)代入法(相關點法或轉移法):若動點P(x,y)依賴于另一動點Q(x1,y1)的變化而變化,并且Q(x
15、1,y1)又在某已知曲線上,則可先用x、y的代數式表示x1、y1,再將x1、y1帶入已知曲線得要求的軌跡方程; (4)定義法:如果能夠確定動點的軌跡滿足某已知曲線的定義,則可由曲線的定義直接寫出方程; (5)參數法:當動點P(x,y)坐標之間的關系不易直接找到,也沒有相關動點可用時,可考慮將x、y均用一中間變量(參數)表示,得參數方程,再消去參數得普通方程 有關解析幾何的經典結論 一、橢 圓 1. 點P處的切線PT平分△PF1F2在點P處的外角. 2. PT平分△PF1F2在點P處的外角,則焦點在直線PT上的射影H點的軌跡是以長軸為直徑的圓,除去長軸的兩個端點. 3. 以焦點
16、弦PQ為直徑的圓必與對應準線相離. 4. 以焦點半徑PF1為直徑的圓必與以長軸為直徑的圓內切. 5. 若在橢圓上,則過的橢圓的切線方程是. 6. 若在橢圓外 ,則過Po作橢圓的兩條切線切點為P1、P2,則切點弦P1P2的直線方程是. 7. 橢圓 (a>b>0)的左右焦點分別為F1,F 2,點P為橢圓上任意一點,則橢圓的焦點角形的面積為. 8. 橢圓(a>b>0)的焦半徑公式: 9. ,(,). 10. 設過橢圓焦點F作直線與橢圓相交 P、Q兩點,A為橢圓長軸上一個頂點,連結AP 和AQ分別交相應于焦點F的橢圓準線于M、N兩點,則MF⊥NF. 11. 過橢圓一個焦點F的直線與橢圓
17、交于兩點P、Q, A1、A2為橢圓長軸上的頂點,A1P和A2Q交于點M,A2P和A1Q交于點N,則MF⊥NF. 12. AB是橢圓的不平行于對稱軸的弦,M為AB的中點,則, 13. 即。 14. 若在橢圓內,則被Po所平分的中點弦的方程是. 15. 若在橢圓內,則過Po的弦中點的軌跡方程是. 二、雙曲線 1. 點P處的切線PT平分△PF1F2在點P處的內角. 2. PT平分△PF1F2在點P處的內角,則焦點在直線PT上的射影H點的軌跡是以長軸為直徑的圓,除去長軸的兩個端點. 3. 以焦點弦PQ為直徑的圓必與對應準線相交. 4. 以焦點半徑PF1為直徑的圓必與以實軸為直徑的圓相
18、切.(內切:P在右支;外切:P在左支) 5. 若在雙曲線(a>0,b>0)上,則過的雙曲線的切線方程是. 6. 若在雙曲線(a>0,b>0)外 ,則過Po作雙曲線的兩條切線切點為P1、P2,則切點弦P1P2的直線方程是. 7. 雙曲線(a>0,b>o)的左右焦點分別為F1,F 2,點P為雙曲線上任意一點,則雙曲線的焦點角形的面積為. 8. 雙曲線(a>0,b>o)的焦半徑公式:(, 9. 當在右支上時,,. 10. 當在左支上時,, 11. 設過雙曲線焦點F作直線與雙曲線相交 P、Q兩點,A為雙曲線長軸上一個頂點,連結AP 和AQ分別交相應于焦點F的雙曲線準線于M、N兩點,則MF
19、⊥NF. 12. 過雙曲線一個焦點F的直線與雙曲線交于兩點P、Q, A1、A2為雙曲線實軸上的頂點,A1P和A2Q交于點M,A2P和A1Q交于點N,則MF⊥NF. 13. AB是雙曲線(a>0,b>0)的不平行于對稱軸的弦,M為AB的中點,則,即。 14. 若在雙曲線(a>0,b>0)內,則被Po所平分的中點弦的方程是. 15. 若在雙曲線(a>0,b>0)內,則過Po的弦中點的軌跡方程是. 橢圓與雙曲線的對偶性質--(會推導的經典結論) 橢 圓 1. 橢圓(a>b>o)的兩個頂點為,,與y軸平行的直線交橢圓于P1、P2時A1P1與A2P2交點的軌跡方程是. 2. 過橢圓
20、(a>0, b>0)上任一點任意作兩條傾斜角互補的直線交橢圓于B,C兩點,則直線BC有定向且(常數). 3. 若P為橢圓(a>b>0)上異于長軸端點的任一點,F1, F 2是焦點, , ,則. 4. 設橢圓(a>b>0)的兩個焦點為F1、F2,P(異于長軸端點)為橢圓上任意一點,在△PF1F2中,記, ,,則有. 5. 若橢圓(a>b>0)的左、右焦點分別為F1、F2,左準線為L,則當0<e≤時,可在橢圓上求一點P,使得PF1是P到對應準線距離d與PF2的比例中項. 6. P為橢圓(a>b>0)上任一點,F1,F2為二焦點,A為橢圓內一定點,則,當且僅當三點共線時,等號成立. 7.
21、橢圓與直線有公共點的充要條件是. 8. 已知橢圓(a>b>0),O為坐標原點,P、Q為橢圓上兩動點,且.(1);(2)|OP|2+|OQ|2的最大值為;(3)的最小值是. 9. 過橢圓(a>b>0)的右焦點F作直線交該橢圓右支于M,N兩點,弦MN的垂直平分線交x軸于P,則. 10. 已知橢圓( a>b>0) ,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,則. 11. 設P點是橢圓( a>b>0)上異于長軸端點的任一點,F1、F2為其焦點記,則(1).(2). 12. 設A、B是橢圓( a>b>0)的長軸兩端點,P是橢圓上的一點,, ,,c、e分別是橢圓的半焦距離心率,
22、則有(1).(2).(3). 13. 已知橢圓( a>b>0)的右準線與x軸相交于點,過橢圓右焦點的直線與橢圓相交于A、B兩點,點在右準線上,且軸,則直線AC經過線段EF 的中點. 14. 過橢圓焦半徑的端點作橢圓的切線,與以長軸為直徑的圓相交,則相應交點與相應焦點的連線必與切線垂直. 15. 過橢圓焦半徑的端點作橢圓的切線交相應準線于一點,則該點與焦點的連線必與焦半徑互相垂直. 16. 橢圓焦三角形中,內點到一焦點的距離與以該焦點為端點的焦半徑之比為常數e(離心率). 17. (注:在橢圓焦三角形中,非焦頂點的內、外角平分線與長軸交點分別稱為內、外點.) 18. 橢圓焦三角形
23、中,內心將內點與非焦頂點連線段分成定比e. 19. 橢圓焦三角形中,半焦距必為內、外點到橢圓中心的比例中項. 雙曲線 1. 雙曲線(a>0,b>0)的兩個頂點為,,與y軸平行的直線交雙曲線于P1、P2時A1P1與A2P2交點的軌跡方程是. 2. 過雙曲線(a>0,b>o)上任一點任意作兩條傾斜角互補的直線交雙曲線于B,C兩點,則直線BC有定向且(常數). 3. 若P為雙曲線(a>0,b>0)右(或左)支上除頂點外的任一點,F1, F 2是焦點, , ,則(或). 4. 設雙曲線(a>0,b>0)的兩個焦點為F1、F2,P(異于長軸端點)為雙曲線上任意一點,在△PF1F2中,記, ,
24、,則有. 5. 若雙曲線(a>0,b>0)的左、右焦點分別為F1、F2,左準線為L,則當1<e≤時,可在雙曲線上求一點P,使得PF1是P到對應準線距離d與PF2的比例中項. 6. P為雙曲線(a>0,b>0)上任一點,F1,F2為二焦點,A為雙曲線內一定點,則,當且僅當三點共線且和在y軸同側時,等號成立. 7. 雙曲線(a>0,b>0)與直線有公共點的充要條件是. 8. 已知雙曲線(b>a >0),O為坐標原點,P、Q為雙曲線上兩動點,且. 9. (1);(2)|OP|2+|OQ|2的最小值為;(3)的最小值是. 10. 過雙曲線(a>0,b>0)的右焦點F作直線交該雙曲線的右支于
25、M,N兩點,弦MN的垂直平分線交x軸于P,則. 11. 已知雙曲線(a>0,b>0),A、B是雙曲線上的兩點,線段AB的垂直平分線與x軸相交于點,則或. 12. 設P點是雙曲線(a>0,b>0)上異于實軸端點的任一點,F1、F2為其焦點記,則(1).(2). 13. 設A、B是雙曲線(a>0,b>0)的長軸兩端點,P是雙曲線上的一點,, ,,c、e分別是雙曲線的半焦距離心率,則有(1). 14. (2).(3). 15. 已知雙曲線(a>0,b>0)的右準線與x軸相交于點,過雙曲線右焦點的直線與雙曲線相交于A、B兩點,點在右準線上,且軸,則直線AC經過線段EF 的中點. 16. 過
26、雙曲線焦半徑的端點作雙曲線的切線,與以長軸為直徑的圓相交,則相應交點與相應焦點的連線必與切線垂直. 17. 過雙曲線焦半徑的端點作雙曲線的切線交相應準線于一點,則該點與焦點的連線必與焦半徑互相垂直. 18. 雙曲線焦三角形中,外點到一焦點的距離與以該焦點為端點的焦半徑之比為常數e(離心率). 19. (注:在雙曲線焦三角形中,非焦頂點的內、外角平分線與長軸交點分別稱為內、外點). 20. 雙曲線焦三角形中,其焦點所對的旁心將外點與非焦頂點連線段分成定比e. 21. 雙曲線焦三角形中,半焦距必為內、外點到雙曲線中心的比例中項. 其他常用公式: 1、連結圓錐曲線上兩個點的線段稱為圓錐
27、曲線的弦,利用方程的根與系數關系來計算弦長,常用的弦長公式: 2、直線的一般式方程:任何直線均可寫成(A,B不同時為0)的形式。 3、知直線橫截距,常設其方程為(它不適用于斜率為0的直線)與直線垂直的直線可表示為。 4、兩平行線間的距離為。 5、若直線與直線平行 則 (斜率)且(在軸上截距) (充要條件) 6、圓的一般方程:,特別提醒:只有當時,方程才表示圓心為,半徑為的圓。二元二次方程表示圓的充要條件是且且。 ?7、圓的參數方程:(為參數),其中圓心為,半徑為。圓的參數方程的主要應用是三角換元:; 8、為直徑端點的圓方程 切線長:過圓()外一點所引圓的切線的長為() 9、弦長問題:①圓的弦長的計算:常用弦心距,弦長一半及圓的半徑所構成的直角三角形來解:;②過兩圓、交點的圓(公共弦)系為,當時,方程為兩圓公共弦所在直線方程. 內容總結 (1)(一)橢圓及其標準方程 橢圓的定義:橢圓的定義中,平面內動點與兩定點、的距離的和大于||這個條件不可忽視.若這個距離之和小于||,則這樣的點不存在 (2)另:雙曲線(a>0,b>0)的漸進線方程為
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