2009屆高三數(shù)學(xué)第二輪專題復(fù)習(xí)系列(7)-- 直線與圓的方程
一、大綱解讀
解析幾何的主要內(nèi)容是高二中的直線與方程,圓與方程,圓錐曲線與方程考查的重點(diǎn):直線的傾斜角與斜率、點(diǎn)到直線的距離、兩條直線平行與垂直關(guān)系的判定、直線和圓的方程、直線與圓、圓與圓的位置關(guān)系;圓錐曲線的定義、標(biāo)準(zhǔn)方程、簡(jiǎn)單的幾何性質(zhì)、直線與圓錐曲線的位置關(guān)系、曲線與方程、圓錐曲線的簡(jiǎn)單應(yīng)用等,其中以直線與圓錐曲線的位置關(guān)系最為重要。w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
解析幾何是高中數(shù)學(xué)的重要內(nèi)容之一,各地區(qū)在這一部分的出題情況較為相似,一般兩道小題一道大題,分值約占15%,即22分左右.具體分配為:直線和圓以及圓錐曲線的基礎(chǔ)知識(shí)兩個(gè)容易或中檔小題,機(jī)動(dòng)靈活,考查雙基;解答題難度設(shè)置在中等或以上,一般都有較高的區(qū)分度,主要考查解析幾何的本質(zhì)――“幾何圖形代數(shù)化與代數(shù)結(jié)果幾何化”以及分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力.
三、 重點(diǎn)剖析
1.直線的基本問(wèn)題:直線的方程幾種形式、直線的斜率、兩條直線平行與垂直的條件、兩直線交點(diǎn)、點(diǎn)到直線的距離。
例 1 已知與,若兩直線平行,則的值為 .
解析: .
點(diǎn)評(píng):解決兩直線平行問(wèn)題時(shí)要記住看看是不是重合.
易錯(cuò)指導(dǎo):不知道兩直線平行的條件、不注意檢驗(yàn)兩直線是否重合是本題容易出錯(cuò)的地方。
例2 (08年高考廣東卷文6理11)經(jīng)過(guò)圓的圓心,且與直線垂直的直線方程是 .
解析:圓心坐標(biāo)是,所求直線的斜率是,故所求的直線方程是,即。
點(diǎn)評(píng):本題考查解析幾何初步的基本知識(shí),涉及到求一般方程下的圓心坐標(biāo),兩直線垂直的條件,直線的點(diǎn)斜式方程,題目簡(jiǎn)單,但交匯性很強(qiáng),非常符合在知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的交匯處設(shè)計(jì)試題的命題原則,一個(gè)小題就把解析幾何初步中直線和圓的基本知識(shí)考查的淋漓盡致。
易錯(cuò)指導(dǎo):基礎(chǔ)知識(shí)不牢固,如把圓心坐標(biāo)求錯(cuò),不知道兩直線垂直的條件,或是運(yùn)算變形不細(xì)心,都可能導(dǎo)致得出錯(cuò)誤的結(jié)果。
2.圓的基本問(wèn)題:圓的標(biāo)準(zhǔn)方程和一般方程、兩圓位置關(guān)系.
例3 (08高考山東卷理11)已知圓的方程為.設(shè)該圓過(guò)點(diǎn)的最長(zhǎng)弦和最短弦分別為和,則四邊形的面積為( )
A. B. C. D.
解析:圓心坐標(biāo)是,半徑是,圓心到點(diǎn)的距離為,根據(jù)題意最短弦和最長(zhǎng)弦(即圓的直徑)垂直,故最短弦的長(zhǎng)為,所以四邊形的面積為。
點(diǎn)評(píng):本題考查圓、平面圖形的面積等基礎(chǔ)知識(shí),考查邏輯推理、運(yùn)算求解等能力。解題的關(guān)鍵有二,一是通過(guò)推理知道兩條弦互相垂直并且有一條為圓的直徑,二是能根據(jù)根據(jù)面積分割的道理,推出這個(gè)四邊形的面積就是兩條對(duì)角線之積的一半。本題是一道以分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力立意設(shè)計(jì)的試題。
易錯(cuò)指導(dǎo):邏輯思維能力欠缺,不能找到解題的關(guān)鍵點(diǎn),或是運(yùn)算能力欠缺,運(yùn)算失誤,是本題不能解答或解答錯(cuò)誤的主要原因。
3.圓錐曲線的基本問(wèn)題:橢圓、雙曲線、拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程及其性質(zhì),求簡(jiǎn)單的曲線方程.
例4(08年高考海南寧夏卷理11)已知點(diǎn)P在拋物線y2 = 4x上,那么點(diǎn)P到點(diǎn)Q(2,-1)的距離與點(diǎn)P到拋物線焦點(diǎn)距離之和取得最小值時(shí),點(diǎn)P的坐標(biāo)為( )
A. (,-1) B. (,1) C. (1,2) D. (1,-2)
解析:定點(diǎn)在拋物線內(nèi)部,由拋物線的定義,動(dòng)點(diǎn)到拋物線焦點(diǎn)的距離等于它到準(zhǔn)線的距離,問(wèn)題轉(zhuǎn)化為當(dāng)點(diǎn)到點(diǎn)和拋物線的準(zhǔn)線距離之和最小時(shí),求點(diǎn)的坐標(biāo),顯然點(diǎn)是直線和拋物線的交點(diǎn),解得這個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)是。
點(diǎn)評(píng):本題考查拋物線的定義和數(shù)形結(jié)合解決問(wèn)題的思想方法。類似的題目在過(guò)去的高考中比較常見(jiàn)。
易錯(cuò)指導(dǎo):不能通過(guò)草圖和簡(jiǎn)單的計(jì)算確定點(diǎn)和拋物線的位置關(guān)系,不能將拋物線上的點(diǎn)到焦點(diǎn)的距離轉(zhuǎn)化為其到準(zhǔn)線的距離,是解錯(cuò)本題或不能解答本題的原因。
例5(08年高考山東卷文13)已知圓.以圓與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)分別作為雙曲線的一個(gè)焦點(diǎn)和頂點(diǎn),則適合上述條件的雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程為 .
解析: 圓和軸的交點(diǎn)是,和軸沒(méi)有交點(diǎn)。故只能是點(diǎn)為雙曲線的一個(gè)頂點(diǎn),即;點(diǎn)為雙曲線的一個(gè)焦點(diǎn),即。,所以所求雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程為。
點(diǎn)評(píng):本題考查圓和雙曲線的基礎(chǔ)知識(shí),考查數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)思想。解題的關(guān)鍵是確定所求雙曲線的焦點(diǎn)和頂點(diǎn)坐標(biāo)。
易錯(cuò)指導(dǎo):數(shù)形結(jié)合的思想意識(shí)薄弱,求錯(cuò)圓與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)坐標(biāo),用錯(cuò)雙曲線中的關(guān)系等,是不同出錯(cuò)的主要問(wèn)題。
4.直線與圓錐曲線的位置關(guān)系
例6(08年高考山東卷文11)若圓的半徑為1,圓心在第一象限,且與直線和軸相切,則該圓的標(biāo)準(zhǔn)方程是( )
A. B.
C. D.
解析:設(shè)圓心坐標(biāo)為,則且.又,故,由得(圓心在第一象限、舍去)或,故所求圓的標(biāo)準(zhǔn)方程是。
點(diǎn)評(píng):本題考查直線和圓的有關(guān)基礎(chǔ)知識(shí),考查坐標(biāo)法的思想,考查運(yùn)算能力。解題的關(guān)鍵是圓心坐標(biāo)。
易錯(cuò)指導(dǎo):不能把直線與圓相切的幾何條件通過(guò)坐標(biāo)的思想轉(zhuǎn)化為代數(shù)條件,或是運(yùn)算求解失誤等。
例7 (2008年海南寧夏卷理14)過(guò)雙曲線的右頂點(diǎn)為A,右焦點(diǎn)為F。過(guò)點(diǎn)F平行雙曲線的一條漸近線的直線與雙曲線交于點(diǎn)B,則△AFB的面積為_(kāi)_____________
解析:雙曲線右頂點(diǎn),右焦點(diǎn),雙曲線一條漸近線的斜率是,直線的方程是,與雙曲線方程聯(lián)立解得點(diǎn)的縱坐標(biāo)為,故△AFB的面積為。
點(diǎn)評(píng):本題考查雙曲線的基礎(chǔ)知識(shí)和運(yùn)算能力。
易錯(cuò)指導(dǎo):過(guò)右焦點(diǎn)和漸近線平行的直線和雙曲線只有一個(gè)交點(diǎn),如果寫(xiě)錯(cuò)漸近線的方程,就會(huì)解出兩個(gè)交點(diǎn),不但增加了運(yùn)算量,還使結(jié)果錯(cuò)誤。
例8 (08年高考江蘇12) 在平面直角坐標(biāo)系中,橢圓的焦距為,以為圓心,為半徑的圓做圓,若過(guò)點(diǎn),所作圓的兩切線互相垂直,則該橢圓的離心率為 ▲
點(diǎn)評(píng):本題把橢圓方程、圓和圓的切線結(jié)合起來(lái),考查橢圓的簡(jiǎn)單幾何性質(zhì),體現(xiàn)了“在知識(shí)的網(wǎng)絡(luò)交匯處設(shè)計(jì)試題”的原則,較全面地考查了解析幾何的基本知識(shí)。解題的突破口是將圓的兩條切線互相垂直轉(zhuǎn)化為一個(gè)數(shù)量上的關(guān)系。
易錯(cuò)指導(dǎo):陷入圓的兩條切線互相垂直,不能通過(guò)數(shù)形結(jié)合的方法找到解題途徑等,是考生解錯(cuò)本題的主要原因。
例9(08年高考廣東卷理18文20)設(shè),橢圓方程為,
拋物線方程為.如圖4所示,過(guò)點(diǎn)作軸的平行線,
與拋物線在第一象限的交點(diǎn)為,已知拋物線在點(diǎn)的切線經(jīng)過(guò)橢圓的右焦點(diǎn).
(1)求滿足條件的橢圓方程和拋物線方程;
(2)設(shè)分別是橢圓長(zhǎng)軸的左、右端點(diǎn),試探究在拋物線上是否存在點(diǎn),使得為直角三角形?若存在,請(qǐng)指出共有幾個(gè)這樣的點(diǎn)?并說(shuō)明理由(不必具體求出這些點(diǎn)的坐標(biāo)).
解析:(1)由得,
當(dāng)得,G點(diǎn)的坐標(biāo)為,,,
過(guò)點(diǎn)G的切線方程為即,
令得,點(diǎn)的坐標(biāo)為,由橢圓方程得點(diǎn)的坐標(biāo)為,
即,
即橢圓和拋物線的方程分別為和;
(2)過(guò)作軸的垂線與拋物線只有一個(gè)交點(diǎn),以為直角的只有一個(gè),同理以為直角的只有一個(gè)。
若以為直角,設(shè)點(diǎn)坐標(biāo)為,
、兩點(diǎn)的坐標(biāo)分別為和,
。
關(guān)于的二次方程有一大于零的解,有兩解,即以為直角的有兩個(gè),因此拋物線上存在四個(gè)點(diǎn)使得為直角三角形。
點(diǎn)評(píng):本題考查橢圓和拋物線方程的求法、拋物線的切線方程的求法、存在性問(wèn)題的解決方法、分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力,是一道幾乎網(wǎng)羅了平面解析幾何的所有知識(shí)點(diǎn)并且和導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用交匯在一起的綜合性試題,是一道“在知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的交匯處”設(shè)計(jì)的典型試題。
易錯(cuò)指導(dǎo):本題把拋物線和橢圓結(jié)合在一起,題目的條件里還有兩條直線,考生在心理上畏懼,可能出現(xiàn)的問(wèn)題是思維混亂,理不清題目中錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系,找不到正確的解題思路;在解決第二問(wèn)時(shí)缺乏分類討論的思想意識(shí)產(chǎn)生漏解等
四 掃雷先鋒
易錯(cuò)點(diǎn)一、考慮不全面
例1 過(guò)(0,2)作直線,使與拋物線僅有一個(gè)公共點(diǎn),這樣的直線有幾條?
錯(cuò)解:設(shè)直線的方程為y=kx+2,與聯(lián)立,整理得
因?yàn)?sub>與拋物線僅有一個(gè)公共點(diǎn),所以,解得
此時(shí)的方程為 所以這樣的直線有一條。
剖析:(1)問(wèn)題之一,錯(cuò)解忽視了對(duì)斜率不存在這一情況的考慮,事實(shí)上,直線方程為x=0時(shí),是符合條件的。(2)問(wèn)題之二,得到方程后,方程不一定是一元二次方程。如果不是一元二次方程,當(dāng)然就沒(méi)有什么判別式了,故需按k=0及兩種情況考慮。
正解:當(dāng)直線的斜率存在時(shí),設(shè)直線的方程為y=kx+2,與聯(lián)立,整理得
(1)k=0時(shí),方程只有一個(gè)解y=2,故為直線y=2時(shí)與拋物線只有一個(gè)公共點(diǎn),滿足條件;
(2)時(shí),因?yàn)?sub>與拋物線僅有一個(gè)公共點(diǎn),所以,解得解得
此時(shí)的方程為
當(dāng)直線的斜率不存在時(shí),直線x=0與拋物線只有一個(gè)公共點(diǎn),滿足條件。
綜上,符合條件的直線有三條:x=0,y=2,
點(diǎn)評(píng):忽視含參數(shù)系數(shù)的討論,以及設(shè)直線方程(為點(diǎn)斜式、斜截式、截距式等時(shí),忽視對(duì)引入的參數(shù)(如斜率、截距等)的特殊情況的考慮是同學(xué)們?cè)谧鲱}中的常見(jiàn)錯(cuò)誤,一定要注意。
易錯(cuò)點(diǎn)二:變形不等價(jià)
例2 直線與曲線有且僅有一個(gè)公共點(diǎn),則的取值范圍是 ( )
A. B.或 C. D.
錯(cuò)解:聯(lián)立方程組,消去得,因?yàn)橹本與曲線有且僅有一個(gè)公共點(diǎn),所以方程只有一解,所以,解得,所以選A.
剖析:本題中曲線并不是一個(gè)完整的圓而是半個(gè)圓(右半圓),而時(shí),直線與曲線有且僅有一個(gè)公共點(diǎn),并不能保證直線與右半圓也只有一個(gè)公共點(diǎn)。
正解:作出曲線的圖形,如圖所示:
由圖形可得,當(dāng)直線在和之間變化時(shí),滿足題意,同時(shí),當(dāng)直線在的位置時(shí)也同時(shí)滿足題意,所以應(yīng)選(B)。
點(diǎn)評(píng):曲線的表達(dá)式本身限制了的取值只是非負(fù)值,所以曲線只是圓的右半部分。若用代數(shù)方法處理,應(yīng)是方程組化為關(guān)于的方程后只有一個(gè)非負(fù)解,相比之下數(shù)形結(jié)合更簡(jiǎn)捷明快。
五 規(guī)律總結(jié)
1.兩直線的位置關(guān)系注意用斜率,平行或垂直關(guān)系可以用(要討論斜率不存在、斜率為0的情況)或用(其中O是坐標(biāo)原點(diǎn),).
2.直線與圓錐曲線位置關(guān)系:用聯(lián)立法,聯(lián)立直線和圓錐曲線的方程,消去 y (或x),得到方程(或),然后用判別式,判定直線與圓錐曲線相交(若是雙曲線或拋物線,要討論的系數(shù)為0的情況,此時(shí)直線與雙曲線或拋物線也是相交,只有一個(gè)交點(diǎn)),用判定直線與圓錐曲線相切,用判定直線與圓錐曲線相離;
3.弦長(zhǎng)問(wèn)題的處理:設(shè)出弦所在的直線方程,用聯(lián)立法,聯(lián)立弦所在直線方程與圓錐曲線方程,消去 y (或x),得到一個(gè)一元二次方程(或),根據(jù)需要,用判別式,設(shè)弦端點(diǎn)為,則弦長(zhǎng)(或)(其中k為弦所在直線的斜率).
4.過(guò)圓錐曲線焦點(diǎn)的弦長(zhǎng)問(wèn)題注意用圓錐曲線的定義做題.如拋物線,過(guò)焦點(diǎn)弦端點(diǎn)為,則由拋物線定義,知.
5.點(diǎn)差法.涉及弦中點(diǎn),弦所在直線的斜率問(wèn)題,用點(diǎn)差法.一旦涉及弦長(zhǎng)問(wèn)題,仍是用聯(lián)立法簡(jiǎn)單些.
6.涉及直線與圓錐曲線交點(diǎn)的坐標(biāo)運(yùn)算問(wèn)題,在聯(lián)立直線與圓錐曲線的方程后,得到一個(gè)一元二次方程(若是雙曲線或拋物線,要討論的系數(shù)為0的情況),設(shè)出交點(diǎn)坐標(biāo),把坐標(biāo)運(yùn)算配湊成,利用韋達(dá)定理,整體運(yùn)算,運(yùn)算中注意設(shè)而不求思想運(yùn)用,設(shè)出的點(diǎn)的坐標(biāo),只是起到過(guò)渡作用,并不具體求出,而是整體運(yùn)算,直指目標(biāo).
7.涉及圓錐曲線焦點(diǎn)問(wèn)題,應(yīng)首先考慮用圓錐曲線的定義解題.
8.求軌跡方程的主要方法有:直接法、定義法、坐標(biāo)代入法、變量代換法、交軌法等.
六 能力突破
例1 設(shè)橢圓的離心率為,右焦點(diǎn)為,方程的兩個(gè)實(shí)根分別為和,則點(diǎn)( )
A.必在圓內(nèi) B.必在圓上
C.必在圓外 D.以上三種情形都有可能
分析:從與2的關(guān)系入手,用含有a、b的式子表示進(jìn)而與已知條件聯(lián)系上
解:
,所以必在圓內(nèi),選A.
反思:本題綜合了橢圓,一元二次方程,圓等知識(shí),體現(xiàn)了在知識(shí)交匯處命題的思想,結(jié)合點(diǎn)新穎,題目給人清新微風(fēng)撲面之感.解題的關(guān)鍵是用分析法,從結(jié)論出發(fā),以點(diǎn)與圓位置關(guān)系判定方法,想到配湊韋達(dá)定理,巧妙利用一元二次方程根與系數(shù)關(guān)系,由a、b、c 的幾何意義,繞回到橢圓離心率上,使點(diǎn)與圓的位置關(guān)系、一元二次方程的根、橢圓性質(zhì)等聯(lián)系在一起.
例2 如圖,直線與橢圓交于兩點(diǎn),記的面積為.
(Ⅰ)求在,的條件下,的最大值;
(Ⅱ)當(dāng),時(shí),求直線的方程.
分析:由三角形面積公式,分析出要求的量,然后聯(lián)立直線和橢圓的方程,設(shè)而不求,盡量整體運(yùn)算,分別運(yùn)用均值不等式,叛別式法、韋達(dá)定理、弦長(zhǎng)公式、點(diǎn)到直線的距離公式綜合解題.
解:(Ⅰ)設(shè)點(diǎn)的坐標(biāo)為,點(diǎn)的坐標(biāo)為,
由,解得,
所以.當(dāng)且僅當(dāng)時(shí),取最大值.
(Ⅱ)由得,,
. ②
設(shè)到的距離為,則,
又因?yàn)?sub>,所以,代入②式并整理,得,
解得,,代入①式檢驗(yàn),,故直線的方程是
或或,或.
反思:本題考查知識(shí)的同時(shí),也考查了解析幾何的基本思想方法和綜合解題能力.其中模塊化運(yùn)算要認(rèn)真學(xué)習(xí)借鑒,如聯(lián)立直線和橢圓方程――得到一個(gè)一元二次方程――運(yùn)用判別式判定方程解的個(gè)數(shù)――弦長(zhǎng)公式結(jié)合韋達(dá)定理,設(shè)而不求,整體運(yùn)算求解.
例3 已知圓O:x2+y2=4,直線m:,(1)求證直線m與圓O有兩個(gè)相異交點(diǎn);(2)設(shè)直線m與圓O的兩個(gè)交點(diǎn)為A、B,求△AOB面積S△AOB的最大值.
分析:第一問(wèn)只需判斷直線過(guò)定點(diǎn)(0,1),且這個(gè)定點(diǎn)在圓內(nèi),第二問(wèn)要用向量方法判斷的取值范圍,以S△AOB=求出三角形面積的最大值.
解:(1)直線m:y=kx+1恒過(guò)點(diǎn)(0,1),而(0,1)在圓x2+y2=4內(nèi)部,所以直線m與圓O恒有兩個(gè)不同交點(diǎn).
(2),解得,設(shè),
所以,,
,
所以,當(dāng)k=0時(shí),最大值為,所以,
,
所以,
所以S△AOB=,
所以△AOB面積S△AOB的最大值為.
反思:第一問(wèn)考查過(guò)定點(diǎn)的直線系及點(diǎn)在圓內(nèi)的判斷方法,第二問(wèn)考查以向量為工具,解決三角形面積問(wèn)題,在運(yùn)算方面仍然考查設(shè)而不求,運(yùn)用用韋達(dá)定理整體運(yùn)算.
①直線方程中含有參數(shù)時(shí),要先考慮直線是否過(guò)定點(diǎn),或是否是平行直線系.②直線和圓的題目要盡量使用數(shù)形結(jié)合思想解題,以簡(jiǎn)化運(yùn)算.本題第(2)問(wèn)也可以不用向量的方法,運(yùn)用三角形余弦定理,得到(圓O半徑為r=4),當(dāng)AB垂直于y軸時(shí),弦長(zhǎng)|AB|取最小值;當(dāng)AB是圓的直徑時(shí), |AB|取最大值.所以,所以,以下同上解法.
七 高考風(fēng)向標(biāo)
考查方向一:填空選擇題由過(guò)去的單一考查概念與定義、基本元素與基本關(guān)系逐漸轉(zhuǎn)向突出考查數(shù)學(xué)思想方法,在“知識(shí)網(wǎng)絡(luò)交匯點(diǎn)”命題.解決這類問(wèn)題的關(guān)鍵在于對(duì)知識(shí)掌握的基礎(chǔ)性、全面性和熟練性.
例1 過(guò)橢圓的右焦點(diǎn)作一條斜率為2的直線與橢圓交于兩點(diǎn),為坐標(biāo)原點(diǎn),則的面積為 .
解析:該橢圓的右焦點(diǎn)的坐標(biāo)是,該直線方程是,代入橢圓方程得.設(shè),則的面積等于
.
點(diǎn)評(píng):本題考查直線與橢圓的位置關(guān)系,考查解析幾何的基本思想方法.解題的關(guān)鍵是設(shè)而不求的整體思想.若對(duì)解析幾何中“設(shè)而不求”的整體思想認(rèn)識(shí)模糊,則會(huì)陷入復(fù)雜的運(yùn)算導(dǎo)致錯(cuò)誤.
例2設(shè)橢圓的離心率為,焦點(diǎn)在軸上且長(zhǎng)軸長(zhǎng)為26.若曲線上的點(diǎn)到橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)的距離的差的絕對(duì)值等于8,則曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程為( )
A. B. C. D.
解析:由已知得在橢圓中,由此知道在雙曲線中的,故雙曲線中的,雙曲線方程為。
點(diǎn)評(píng):本題考查橢圓和雙曲線的基礎(chǔ)知識(shí),考查分析問(wèn)題的能力。注意不要把把橢圓的長(zhǎng)軸長(zhǎng)誤以為是橢圓中的,混淆橢圓和雙曲線中的的關(guān)系。
考查方向二:解答題綜合向量的有關(guān)知識(shí),與數(shù)列、函數(shù)、不等式等內(nèi)容結(jié)合求圓錐曲線的方程,考查直線與圓錐曲線的位置關(guān)系.另外,存在性和最值、定值、參數(shù)范圍問(wèn)題也是圓錐曲線的?夹问.解決這類問(wèn)題的關(guān)鍵在于數(shù)學(xué)思想方法的運(yùn)用,比如數(shù)形結(jié)合、分類討論、設(shè)而不求、點(diǎn)差法等.
例3如圖,設(shè)拋物線方程為,為直線上任意一點(diǎn),過(guò)引拋物線的切線,切點(diǎn)分別為.
(Ⅰ)求證:三點(diǎn)的橫坐標(biāo)成等差數(shù)列;
(Ⅱ)已知當(dāng)點(diǎn)的坐標(biāo)為時(shí),.求此時(shí)拋物線的方程;
(Ⅲ)是否存在點(diǎn),使得點(diǎn)關(guān)于直線的對(duì)稱點(diǎn)在拋物線上,其中,點(diǎn)滿足(為坐標(biāo)原點(diǎn)).若存在,求出所有適合題意的點(diǎn)的坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說(shuō)明理由.
解析:(Ⅰ)證明:由題意設(shè).
由得,得,所以,.
因此直線的方程為,直線的方程為.
所以,① .②
由①減②得,因此,即.所以三點(diǎn)的橫坐標(biāo)成等差數(shù)列.
(Ⅱ)解:由(Ⅰ)知,當(dāng)時(shí),將其代入①、②并整理得:
,,所以是方程的兩根,
因此,,又,所以.
由弦長(zhǎng)公式得.
又,所以或,因此所求拋物線方程為或.
(Ⅲ)解:設(shè),由題意得,則的中點(diǎn)坐標(biāo)為,設(shè)直線的方程為,
由點(diǎn)在直線上,并注意到點(diǎn)也在直線上,代入得.
若在拋物線上,則,因此或.
即或.
(1)當(dāng)時(shí),則,此時(shí),點(diǎn)適合題意.
(2)當(dāng),對(duì)于,此時(shí),,
又,,所以,即,矛盾.
對(duì)于,因?yàn)?sub>,此時(shí)直線平行于軸, 又,
所以直線與直線不垂直,與題設(shè)矛盾,所以時(shí),不存在符合題意的點(diǎn).
綜上所述,僅存在一點(diǎn)適合題意.
點(diǎn)評(píng):本題考查導(dǎo)數(shù)、拋物線、等差數(shù)列、直線被曲線所截得的線段的長(zhǎng)、平面向量的加法等基礎(chǔ)知識(shí),考查坐標(biāo)法、方程、分類討論、反證等基本思想方法,考查邏輯推理、運(yùn)算求解的能力,考查分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力,是一道以最基本的知識(shí)為依托全面考察考生的綜合數(shù)學(xué)素養(yǎng)的能力型試題。本題的第一問(wèn)就需要考生有“設(shè)而不求”的坐標(biāo)法思想以及方程的思想才能順利解決,實(shí)際上第一問(wèn)中的是方程的兩個(gè)不等實(shí)根,如果有這個(gè)思想就為第二問(wèn)的解決打下了良好的基礎(chǔ);第二問(wèn)的關(guān)鍵點(diǎn)是如何用去表示弦長(zhǎng)公式中的,在圓錐曲線中弦所在直線的斜率都可以用它們的中點(diǎn)坐標(biāo)來(lái)表達(dá),特別對(duì)拋物線,,而本題第一問(wèn)所證明的正是點(diǎn)和弦的中點(diǎn)具有相同的橫坐標(biāo),這樣就找到了解題的突破口;第三問(wèn)更是集中體現(xiàn)了方程思想和坐標(biāo)法思想在解決問(wèn)題中的作用,解決的關(guān)鍵是根據(jù)兩個(gè)點(diǎn)關(guān)于關(guān)于一條直線對(duì)稱所滿足的兩個(gè)條件(兩點(diǎn)連線和對(duì)稱軸垂直,兩點(diǎn)的中點(diǎn)在對(duì)稱軸上),進(jìn)行推理論證。
例3已知曲線所圍成的封閉圖形的面積為,曲線的內(nèi)切圓半徑為.記為以曲線與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)為頂點(diǎn)的橢圓.
(Ⅰ)求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(Ⅱ)設(shè)是過(guò)橢圓中心的任意弦,是線段的垂直平分線.是上異于橢圓中心的點(diǎn).
(1)若(為坐標(biāo)原點(diǎn)),當(dāng)點(diǎn)在橢圓上運(yùn)動(dòng)時(shí),求點(diǎn)的軌跡方程;
(2)若是與橢圓的交點(diǎn),求的面積的最小值.
解析:(Ⅰ)由題意得 又,解得,.因此所求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為.
(Ⅱ)(1)假設(shè)所在的直線斜率存在且不為零,設(shè)所在直線方程為,
.
解方程組得,,
所以.
設(shè),由題意知,所以,即,
因?yàn)?sub>是的垂直平分線,所以直線的方程為,即,
因此,又,所以,
故.
又當(dāng)或不存在時(shí),上式仍然成立.
綜上所述,的軌跡方程為.
(2)當(dāng)存在且時(shí),由(1)得,,
由解得,,
所以,,.
解法一:由于
,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)等號(hào)成立,即時(shí)等號(hào)成立,此時(shí)面積的最小值是.
當(dāng),.
當(dāng)不存在時(shí),.
綜上所述,的面積的最小值為.
解法二:因?yàn)?sub>,
又,,
當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)等號(hào)成立,即時(shí)等號(hào)成立,
此時(shí)面積的最小值是.
當(dāng),.
當(dāng)不存在時(shí),.
綜上所述,的面積的最小值為.
點(diǎn)評(píng):本題考查直線與圓的基礎(chǔ)知識(shí),考查待定系數(shù)法、參數(shù)法求曲線方程的方法,考查函數(shù)與方程、分類討論的思想,考查分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力,是一道以解析幾何知識(shí)為依托,全面考查數(shù)學(xué)思想方法,全面考查考生的綜合數(shù)學(xué)素養(yǎng)的能力型試題。題目的入口是求出常數(shù)的值,這個(gè)入口就很容易把許多考生拒之門(mén)外,曲線的形狀并不是對(duì)所有考生都熟悉的;在接下來(lái)的第二問(wèn)的兩個(gè)設(shè)問(wèn)中,第一個(gè)是用參數(shù)法求曲線方程,第二個(gè)是一個(gè)最值問(wèn)題,這兩個(gè)都不是考生所能輕易解決的。
八、沙場(chǎng)點(diǎn)兵
一、 選擇題:本大題共12小題,每小題5分,共60分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題意要求的.
1.過(guò)點(diǎn)的直線l經(jīng)過(guò)圓的圓心,則直線l的傾斜角大小為( )
A.150° B.120° C.30° D.60°
2.(08重慶卷3)圓O1:和圓O2: 的位置關(guān)系是( )
A.相離 B.相交 C.外切 D.內(nèi)切
3.方程對(duì)應(yīng)的曲線是( )
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