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直线和圆锥曲线主要讨论直线和圆锥曲线公共点个数、弦长、焦点弦长及弦中点有关的问题。有关解析几何的最值问题、定点定值问题、曲线方程中字母参数的范围问题以及对称问题常用到函数、不等式和三角知识等。有关探索性题型可能结合其他章节的知识点。要合理构思“旅行”线路、多角度探索、多层次思考。下面我们就四种类型一起来一次“旅行”。
类型1:有关圆锥曲线的离心率
【例1】 已知F1为椭圆的左焦点,A、B分别为椭圆的右顶点和上顶点,P为椭圆上的点,当PF1⊥F1A,PO∥AB(O为椭圆中心)时,求椭圆的离心率.
分析 求椭圆的离心率,即求ca,只需求a、c的值或a、c用同一个量表示。本题没有具体数值,因此只需把a、c用同一量表示,由PF1⊥F1A,PO∥AB易得b=c,a=2b。
解 设椭圆方程为x2a2+y2b2=1(a>b>0),F1(-c,0),c2=a2-b2,得P-c,b2a,
∵AB∥PO,∴kAB=kOP,即-ba=-b2ac,∴b=c,从而e=22.
点拨 由题意准确画出图形,利用椭圆方程及直线平行与垂直的性质是解决本题的关键。解决离心率问题应合理地寻找a、c的关系,其实a、b、c中任何两个之间的关系都可以用来确定a、c之间关系,同时要注意准确运算。
志当存高远。——诸葛亮
类型2:有关定点与定值问题
【例2】 已知椭圆的两个焦点F1(-3,0),F2(3,0),且椭圆短轴的两个端点与F2构成正三角形.
(1) 求椭圆的方程;
(2) 过点(1,0)且与坐标轴不平行的直线l与椭圆交于不同两点P、Q,若在x轴上存在定点
E(m,0),使PE•QE恒为定值,求m的值.
分析 方程中含参数的动曲线(含直线)过定点的问题,常常有两类处理办法,一是将曲线方程整理成关于这个参数的方程,运用恒等式的有关知识求得这个定点的坐标;二是先给定参数的特定数值,求出对应的几条曲线的交点坐标,再代入动曲线方程中逐一验证。
解 (1) 由题意知c=3,4a=8,即a=2,b=1,椭圆的方程为x24+y2=1.
(2) 由题意得:直线l的斜率必存在,设其斜率为k,则l的方程为y=k(x-1),联立方程消去y整理得:(4k2+1)x2-8k2x+4k2-4=0,设P(x1,y1),Q(x2,y2),由韦达定理x1+x2=8k24k2+1,x1x2=4k2-44k2+1,则PE•QE=(4m2-8m+1)k2+(m2-4)4k2+1
=14(4m2-8m+1)-14(4m2-8m+1)-(m2-4)4k2+1,
要使上式为定值,也就是无论k取不为零的任何实数都成立,即14(4m2-8m+1)-(m2-4)=0,
解得m=178,PE•QE=3364为定值.
点拨 本题利用分式的基本性质得到变量的系数关系,从而既得到定点也得到定值。这类问题有两种处理办法:从特殊情况入手,求出定点,再证明这个点与变量无关;直接推理、计算,并在计算过程中消去变量,从而得到定点。
类型1:有关圆锥曲线的离心率
【例1】 已知F1为椭圆的左焦点,A、B分别为椭圆的右顶点和上顶点,P为椭圆上的点,当PF1⊥F1A,PO∥AB(O为椭圆中心)时,求椭圆的离心率.
分析 求椭圆的离心率,即求ca,只需求a、c的值或a、c用同一个量表示。本题没有具体数值,因此只需把a、c用同一量表示,由PF1⊥F1A,PO∥AB易得b=c,a=2b。
解 设椭圆方程为x2a2+y2b2=1(a>b>0),F1(-c,0),c2=a2-b2,得P-c,b2a,
∵AB∥PO,∴kAB=kOP,即-ba=-b2ac,∴b=c,从而e=22.
点拨 由题意准确画出图形,利用椭圆方程及直线平行与垂直的性质是解决本题的关键。解决离心率问题应合理地寻找a、c的关系,其实a、b、c中任何两个之间的关系都可以用来确定a、c之间关系,同时要注意准确运算。
志当存高远。——诸葛亮
类型2:有关定点与定值问题
【例2】 已知椭圆的两个焦点F1(-3,0),F2(3,0),且椭圆短轴的两个端点与F2构成正三角形.
(1) 求椭圆的方程;
(2) 过点(1,0)且与坐标轴不平行的直线l与椭圆交于不同两点P、Q,若在x轴上存在定点
E(m,0),使PE•QE恒为定值,求m的值.
分析 方程中含参数的动曲线(含直线)过定点的问题,常常有两类处理办法,一是将曲线方程整理成关于这个参数的方程,运用恒等式的有关知识求得这个定点的坐标;二是先给定参数的特定数值,求出对应的几条曲线的交点坐标,再代入动曲线方程中逐一验证。
解 (1) 由题意知c=3,4a=8,即a=2,b=1,椭圆的方程为x24+y2=1.
(2) 由题意得:直线l的斜率必存在,设其斜率为k,则l的方程为y=k(x-1),联立方程消去y整理得:(4k2+1)x2-8k2x+4k2-4=0,设P(x1,y1),Q(x2,y2),由韦达定理x1+x2=8k24k2+1,x1x2=4k2-44k2+1,则PE•QE=(4m2-8m+1)k2+(m2-4)4k2+1
=14(4m2-8m+1)-14(4m2-8m+1)-(m2-4)4k2+1,
要使上式为定值,也就是无论k取不为零的任何实数都成立,即14(4m2-8m+1)-(m2-4)=0,
解得m=178,PE•QE=3364为定值.
点拨 本题利用分式的基本性质得到变量的系数关系,从而既得到定点也得到定值。这类问题有两种处理办法:从特殊情况入手,求出定点,再证明这个点与变量无关;直接推理、计算,并在计算过程中消去变量,从而得到定点。