高中数学人教B版 (2019)选择性必修 第一册第二章 平面解析几何2.8 直线与圆锥曲线的位置关系示范课课件ppt
展开1.掌握圆锥曲线的两种形式的弦长公式.
2.会根据弦长解决一些简单的问题.
问题 当直线与圆锥曲线相交时,如何求弦长?
提示 设直线与圆锥曲线相交于A,B两点,直线的斜率为k,A(x1,y1),B(x2,y2),
特别地,过抛物线y2=2px(p>0)的焦点的弦AB,A(x1,y1),B(x2,y2),弦长|AB|= .
(1)一定先有判别式大于零,才有两根之和、两根之积.(2)对于斜率不确定的问题,要分类讨论.
已知斜率为2的直线l经过椭圆 =1的右焦点F1,与椭圆相交于A,B两点,求弦AB的长.
又直线斜率为2,所以直线l的方程为y=2(x-1),即2x-y-2=0.
方法二 设A(x1,y1),B(x2,y2),
消去y得3x2-5x=0,因为Δ=(-5)2=25>0,
消去x得3y2+2y-8=0,因为Δ=22-4×3×(-8)=100>0,
求解弦长可以先求出交点坐标,利用两点之间的距离公式进行求解;也可以直接利用弦长公式求解.
如图,已知直线l经过抛物线y2=6x的焦点F,且与抛物线相交于A,B两点.(1)若直线l的倾斜角为60°,求|AB|的值;
因为直线l的倾斜角为60°,
若设A(x1,y1),B(x2,y2).
所以|AB|=5+3=8.
(2)若|AB|=9,求线段AB的中点M到准线的距离.
设A(x1,y1),B(x2,y2),由抛物线定义知,
所以x1+x2=6,于是线段AB的中点M的横坐标是3,
已知椭圆C: =1(a>b>0)的一个顶点为A(2,0),离心率为 ,直线y=k(x-1)与椭圆C交于不同的两点M,N.(1)求椭圆C的方程;
(2)当△AMN的面积为 时,求k的值.
设点M,N的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),
根据题意,通过建立等式或不等式求参数的值或取值范围,数学运算是正确解决问题的关键.
设点P(x,y)(y≥0)为平面直角坐标系xOy内的一个动点(其中O为坐标原点),点P到定点 的距离比点P到x轴的距离大 .(1)求点P的轨迹方程;
过点P作x轴的垂线且垂足为点N,则|PN|=y,
故点P的轨迹方程为x2=2y.
(2)若直线l:y=kx+1与点P的轨迹相交于A,B两点,且|AB|=,求实数k的值.
由题意设A(x1,y1),B(x2,y2),
∴x1+x2=2k,x1x2=-2.
∴k4+3k2-4=0,又k2≥0,∴k2=1,∴k=±1.
(2)斜率为-1的直线与椭圆C相交于A,B两点,求△AOB面积的最大值.
设直线AB的方程为y=-x+m,
求与弦长有关的最值、范围问题的方法(1)定义法:利用定义转化为几何问题处理.(2)数形结合法:利用数与形的结合,挖掘几何特征,进而求解.(3)函数法:探求函数模型,转化为函数的最值问题,借助函数的单调性、基本不等式等求解,注意椭圆的范围.
如图,在平面直角坐标系xOy中,已知等轴双曲线E: =1(a>0,b>0)的左顶点为A,过右焦点F且垂直于x轴的直线与E交于B,C两点,若△ABC的面积为 +1.(1)求双曲线E的方程;
所以a=b,设双曲线的焦距为2c,c>0,
因为BC过右焦点F,且垂直于x轴,
可得|yB|=a,故|BC|=2a.
所以a2=1,a=1,故双曲线E的方程为x2-y2=1.
(2)若直线l:y=kx-1与双曲线E的左、右两支分别交于M,N两点,与双曲线E的两条渐近线分别交于P,Q两点,求 的取值范围.
依题意,直线l:y=kx-1与双曲线E的左、右两支分别交于M,N两点,
(1-k2)x2+2kx-2=0,
1.知识清单: (1)弦长问题. (2)由弦长求参数的值. (3)与弦长有关的最值、范围问题.2.方法归纳:数形结合、分类讨论.3.常见误区:容易忽略直线斜率不存在的情况.
最短弦是过焦点F(c,0)且与焦点所在坐标轴垂直的弦.
抛物线y2=4x的焦点为F(1,0),则直线l的方程为y=x-1,设点A(x1,y1),B(x2,y2)
所以x1+x2=6,由抛物线的焦点弦长公式得|AB|=x1+x2+2=8.
一条是通径所在的直线,另两条与右支相交.
设斜率为1的直线l的方程为y=x+t,
可得3x2+8tx+4t2+4=0,设A(x1,y1),B(x2,y2),
1.直线2x-y-4=0与抛物线y2=6x交于A,B两点,则线段AB的长度为
消去y并整理得2x2-11x+8=0,Δ>0,设A(x1,y1),B(x2,y2),
2.已知P为抛物线y2=4x上一点,Q为圆(x-6)2+y2=1上一点,则|PQ|的最小值为
∵Q是圆(x-6)2+y2=1上任意一点,
设A(x,y),则B(-x,-y),
不妨设C点在第一象限,则|OC|=2,
联立两个方程化为5x2+8tx+4t2-4=0.设A(x1,y1),B(x2,y2),
而Δ=(8t)2-4×5×(4t2-4)>0,解得0≤t2<5.
设椭圆的左焦点为F′,则|AF′|=|BF|,∴|AF|+|BF|=|AF|+|AF′|=6为定值,A正确;△ABF的周长为|AB|+|AF|+|BF|,∵|AF|+|BF|为定值6,|AB|的取值范围是(0,6),∴△ABF的周长的取值范围是(6,12),B错误;
∴△ABF为直角三角形,C正确;
7.过双曲线x2- =1的右焦点且与x轴垂直的直线交该双曲线的两条渐近线于A,B两点,则|AB|=______.
由双曲线方程可得右焦点为(2,0),
8.已知椭圆两顶点A(-1,0),B(1,0),过焦点F(0,1)的直线l与椭圆交于C,D两点,当|CD|= 时,直线l的方程为____________________________.
由题意得b=1,c=1.∴a2=b2+c2=1+1=2.
当直线l的斜率存在时,设l的方程为y=kx+1,
Δ=8(k2+1)>0恒成立.设C(x1,y1),D(x2,y2).
9.在平面直角坐标系中,已知两圆C1:(x-1)2+y2=25和C2:(x+1)2+y2=1,动圆在圆C1内部且和圆C1相内切,和圆C2相外切,设动圆圆心的轨迹为E.(1)求E的标准方程;
C1(1,0),C2(-1,0),设动圆的圆心为C,半径为r,
所以圆心C的轨迹为以C1,C2为焦点的椭圆,2a=6,c=1,
(2)点P为E上一动点,点O为坐标原点,曲线E的右焦点为F,求|PO|2+|PF|2的最小值.
由(1)得F(1,0),设P(x,y),所以|PO|2+|PF|2=x2+y2+(x-1)2+y2=2x2-2x+1+2y2,
所以当x=3时,(|PO|2+|PF|2)min=2-6+17=13.故|PO|2+|PF|2的最小值为13.
10.如图,已知抛物线y2=4x,其焦点为F.(1)求以M(1,1)为中点的抛物线的弦所在的直线方程;
由题意知,中点弦所在的直线斜率存在.设所求直线交抛物线于P(x1,y1),Q(x2,y2),
∴所求直线方程为2x-y-1=0.
(2)若互相垂直的直线m,n都经过抛物线y2=4x的焦点F,且与抛物线相交于A,B两点和C,D两点,求四边形ACBD面积的最小值.
依题意知,直线m,n的斜率存在,设直线m的方程为y=k(x-1),与抛物线方程联立,
同理,|CD|=4k2+4,
当且仅当k=±1时取得最小值.
设A,B两点的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),直线l的方程为y=x+m,
Δ=(8m)2-4×5×4(m2-1)=80-16m2>0,即0≤m2<5.
12.设O为坐标原点,直线x=a与双曲线C: =1(a>0,b>0)的两条渐近线分别交于D,E两点,若△ODE的面积为8,则C的焦距的最小值为A.4 B.8 C.16 D.32
不妨设D在第一象限,E在第四象限,
∴C的焦距的最小值为8.
∴右焦点为F(2,0),根据题意易得过F的直线斜率存在,设方程为y=k(x-2),A(xA,yA),B(xB,yB),
∵线段AB中点的横坐标为4,
则(xA-xB)2=(xA+xB)2-4xAxB=82-4×10=24,
14.已知抛物线y2=4x,过点P(4,0)的直线与抛物线相交于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,则的最小值是________.
设AB的方程为x=my+4,代入y2=4x得y2-4my-16=0,Δ>0,则y1+y2=4m,y1y2=-16,
依题意知,c=2,所以a2+b2=4,
解得a2=50(舍去)或a2=2,
依题意,可设直线l的方程为y=kx+2,代入双曲线C的方程并整理,得(1-k2)x2-4kx-6=0.因为直线l与双曲线C交于不同的两点A,B,
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