高中数学解析几何易错题解析
一.考试内容:
椭圆及其标准方程.椭圆的简单几何性质.椭圆的参数方程.
双曲线及其标准方程.双曲线的简单几何性质. 抛物线及其标准方程.抛物线的简单几何性质.
二.考试要求:
(1)掌握椭圆的定义、标准方程和椭圆的简单几何性质,了解椭圆的参数方程.
(2)掌握双曲线的定义、标准方程和双曲线的简单几何性质. (3)掌握抛物线的定义、标准方程和抛物线的简单几何性质. (4)了解圆锥曲线的初步应用.
【注意】圆锥曲线是解析几何的重点,也是高中数学的重点内容,高考中主要出现三种类型的试题:①考查圆锥曲线的概念与性质;②求曲线方程和轨迹;③关于直线与圆锥曲线的位置关系的问题.
三.基础知识:
(一)椭圆及其标准方程
1. 椭圆的定义:椭圆的定义中,平面内动点与两定点1F 、2F 的距离的和大于|1F 2F |这个条件不可忽视.若这个距离之和小于|1F 2F |,则这样的点不存在;若距离之和等于|1F 2F |,则动点的轨迹是线段1F 2F .
2.椭圆的标准方程:12222=+b y a x (a >b >0),12222=+b
x a y (a >b >0).
3.椭圆的标准方程判别方法:判别焦点在哪个轴只要看分母的大小:如果2
x 项的分母大于2y 项的分母,则椭圆的焦点在x 轴上,反之,焦点在y 轴上.
4.求椭圆的标准方程的方法:⑴ 正确判断焦点的位置;⑵ 设出标准方程后,运用待定系数法求解.
(二)椭圆的简单几何性质
1.椭圆的几何性质:设椭圆方程为122
22=+b
y a x (a >b >0).
⑴ 范围: -a ≤x ≤a ,-b ≤x ≤b ,所以椭圆位于直线x=a ±和y=b ±所围成的矩形里. ⑵ 对
称性:分别关于x 轴、y 轴成轴对称,关于原点中心对称.椭圆的对称中心叫做椭圆的中心. ⑶ 顶点:有四个1A (-a ,0)、2A (a ,0)1B (0,-b )、2B (0,b ). 线段1A 2A 、1B 2B 分别叫做椭圆的长轴和短轴.它们的长分别等于2a 和2b ,a 和b 分别叫做椭圆的长半轴长和短半轴长. 所以椭圆和它的对称轴有四个交点,称为椭圆的顶点.
⑷ 离心率:椭圆的焦距与长轴长的比a
c
e =
叫做椭圆的离心率.它的值表示椭圆的扁平程度.0<e <1.e 越接近于1时,椭圆越扁;反之,e 越接近于0时,椭圆就越接近于圆. 2.椭圆的第二定义
⑴ 定义:平面内动点M 与一个顶点的距离和它到一条定直线的距离的比是常数a
c e =(e <1=时,这个动点的轨迹是椭圆.
⑵ 准线:根据椭圆的对称性,122
22=+b
y a x (a >b >0)的准线有两条,它们的方程
为c a x 2±=.对于椭圆122
22=+b
x a y (a >b >0)的准线方程,只要把x 换成y 就可以了,
即c
a y 2
±=.
3.椭圆的焦半径:由椭圆上任意一点与其焦点所连的线段叫做这点的焦半径.
设1F (-c ,0),2F (c ,0)分别为椭圆122
22=+b
y a x (a >b >0)的左、右两焦点,M
(x ,y )是椭圆上任一点,则两条焦半径长分别为ex a MF +=1,ex a MF -=2.
椭圆中涉及焦半径时运用焦半径知识解题往往比较简便. 椭圆的四个主要元素a 、b 、c 、e 中有2a =2b +2c 、a
c
e =两个关系,因此确定椭圆的标准方程只需两个独立条件. 4.椭圆的参数方程
椭圆122
22=+b y a x (a >b >0)的参数方程为cos sin x a y b θθ=??=?
(θ为参数).
说明 ⑴ 这里参数θ叫做椭圆的离心角.椭圆上点P 的离心角θ与直线OP 的倾斜角α不同:θαtan tan a
b
=
; ⑵ 椭圆的参数方程可以由方程12222=+b
y a x 与三角恒等式1sin cos 2
2=+θθ相比较
而得到,所以椭圆的参数方程的实质是三角代换. 92.椭圆22
221(0)x y a b a b
+=>>的参数方
程是cos sin x a y b θθ=??=?
.
5.椭圆的的内外部
(1)点00(,)P x y 在椭圆22
221(0)x y a b a b +=>>的内部22
00
221x y a b ?
+<. (2)点00(,)P x y 在椭圆22
221(0)x y a b a b
+=>>的外部2200
22
1x y a b ?
+>. 6. 椭圆的切线方程
(1)椭圆22
221(0)x y a b a b +=>>上一点00(,)P x y 处的切线方程是00221x x y y a b
+=.
(2)过椭圆22
221(0)x y a b a b
+=>>外一点00(,)P x y 所引两条切线的切点弦方程是
00221x x y y
a b
+=. (3)椭圆22221(0)x y a b a b
+=>>与直线0Ax By C ++=相切的条件是22222
A a
B b c +=
(三)双曲线及其标准方程
1.双曲线的定义:平面内与两个定点1F 、2F 的距离的差的绝对值等于常数2a (小于|1F 2F |)的动点M 的轨迹叫做双曲线.在这个定义中,要注意条件2a <|1F 2F |,这一条件可以用“三角形的两边之差小于第三边”加以理解.若2a=|1F 2F |,则动点的轨迹是两条射线;若2a >|1F 2F |,则无轨迹.
若1MF <2MF 时,动点M 的轨迹仅为双曲线的一个分支,又若1MF >2MF 时,轨迹为双曲线的另一支.而双曲线是由两个分支组成的,故在定义中应为“差的绝对值”.
2. 双曲线的标准方程:12222=-b y a x 和12222=-b
x a y (a >0,b >0).这里2
22a c b -=,
其中|1F 2F |=2c.要注意这里的a 、b 、c 及它们之间的关系与椭圆中的异同.
3.双曲线的标准方程判别方法是:如果2
x 项的系数是正数,则焦点在x 轴上;如果2
y 项的系数是正数,则焦点在y 轴上.对于双曲线,a 不一定大于b ,因此不能像椭圆那样,通过比较分母的大小来判断焦点在哪一条坐标轴上.
4.求双曲线的标准方程,应注意两个问题:⑴ 正确判断焦点的位置;⑵ 设出标准方程后,运用待定系数法求解. (四)双曲线的简单几何性质
1.双曲线12222=-b
y a x 的实轴长为2a ,虚轴长为2b ,离心率a c
e =>1,离心率e 越大,双
曲线的开口越大.
2. 双曲线12222=-b y a x 的渐近线方程为x a b
y ±=或表示为02222=-b
y a x .若已知双曲线的
渐近线方程是x n
m
y ±=,即0=±ny mx ,那么双曲线的方程具有以下形式:
k y n x m =-2222,其中k 是一个不为零的常数.
3.双曲线的第二定义:平面内到定点(焦点)与到定直线(准线)距离的比是一个大于1
的常数(离心率)的点的轨迹叫做双曲线.对于双曲线122
22=-b
y a x ,它的焦点坐标是(-c ,
0)和(c ,0),与它们对应的准线方程分别是c
a x 2
-=和c a x 2=.双曲线
22
22
1(0,0)x y a b a b -=>>的焦半径公式 21|()|a PF e x c =+,2
2|()|a PF e x c
=-.
4.双曲线的内外部
(1)点00(,)P x y 在双曲线22
221(0,0)x y a b a b -=>>的内部22
00
221x y a b ?
->. (2)点00(,)P x y 在双曲线22
221(0,0)x y a b a b
-=>>的外部2200
22
1x y a b ?
-<. 5.双曲线的方程与渐近线方程的关系
(1)若双曲线方程为12222=-b y a x ?渐近线方程:22220x y a b -=?x a
b
y ±=.
(2)若渐近线方程为x a
b
y ±=?0=±b y a x ?双曲线可设为λ=-2222b y a x .
(3)若双曲线与12222=-b y a x 有公共渐近线,可设为λ=-22
22b
y a x (0>λ,焦点在x 轴上,
0<λ,焦点在y 轴上).
6. 双曲线的切线方程
(1)双曲线22
221(0,0)x y a b a b -=>>上一点00(,)P x y 处的切线方程是00221x x y y a b
-=.
(2)过双曲线22
221(0,0)x y a b a b
-=>>外一点00(,)P x y 所引两条切线的切点弦方程是
00221x x y y
a b
-=. (3)双曲线22
221(0,0)x y a b a b
-=>>与直线0A x B y
C ++=相切的条件是
22222A a B b c -=.
(五)抛物线的标准方程和几何性质
1.抛物线的定义:平面内到一定点(F )和一条定直线(l )的距离相等的点的轨迹叫抛物线。这个定点F 叫抛物线的焦点,这条定直线l 叫抛物线的准线。
需强调的是,点F 不在直线l 上,否则轨迹是过点F 且与l 垂直的直线,而不是抛物线。 2.抛物线的方程有四种类型:
px y 22=、px y 22-=、py x 22=、py x 22-=.
对于以上四种方程:应注意掌握它们的规律:曲线的对称轴是哪个轴,方程中的该项即为一次项;一次项前面是正号则曲线的开口方向向x 轴或y 轴的正方向;一次项前面是负号则曲线的开口方向向x 轴或y 轴的负方向。
3.抛物线的几何性质,以标准方程y2=2px 为例
(1)范围:x ≥0;
(2)对称轴:对称轴为y=0,由方程和图像均可以看出; (3)顶点:O (0,0),注:抛物线亦叫无心圆锥曲线(因为无中心);
(4)离心率:e=1,由于e 是常数,所以抛物线的形状变化是由方程中的p 决定的;
(5)准线方程2
p x =-
; (6)焦半径公式:抛物线上一点P (x1,y1),F 为抛物线的焦点,对于四种抛物线的焦半径公式分别为(p >0):
221122112:;2:222:;2:22
p
p
y px PF x y px PF x p
p x py PF y x py PF y ==+=-=-+==+=-=-+
(7)焦点弦长公式:对于过抛物线焦点的弦长,可以用焦半径公式推导出弦长公式。设过抛物线y2=2px (p >O )的焦点F 的弦为AB ,A (x1,y1),B (x2,y2),AB 的倾斜角为α,则有①|AB|=x 1+x 2+p
以上两公式只适合过焦点的弦长的求法,对于其它的弦,只能
用“弦长公式”来求。
(8)直线与抛物线的关系:直线与抛物线方程联立之后得到一元二次方程:x 2
+bx+c=0,当a ≠0时,两者的位置关系的判定和椭圆、双曲线相同,用判别式法即可;但如果a=0,则直线是抛物线的对称轴或是和对称轴平行的直线,此时,直线和抛物线相交,但只有一个公共点。
4.抛物线px y 22
=上的动点可设为P ),2(2
y p
y 或或)2,2(2
pt pt P P (,)x y ,其中
22y px = .
5.二次函数2
2
24()24b ac b y ax bx c a x a a
-=++=++(0)a ≠的图象是抛物线:
(1)顶点坐标为24(,)24b ac b a a --;(2)焦点的坐标为241(,)24b ac b a a
-+-;(3)准线方程
是
241
4ac b y a
--=
. 6.抛物线的内外部
(1)点00(,)P x y 在抛物线2
2(0)y px p =>的内部2
2(0)y px p ?<>. 点00(,)P x y 在抛物线2
2(0)y px p =>的外部2
2(0)y px p ?>>. (2)点00(,)P x y 在抛物线2
2(0)y px p =->的内部2
2(0)y px p ?<->. 点00(,)P x y 在抛物线2
2(0)y px p =->的外部2
2(0)y px p ?>->. (3)点00(,)P x y 在抛物线2
2(0)x py p =>的内部2
2(0)x py p ?<>. 点00(,)P x y 在抛物线2
2(0)x py p =>的外部2
2(0)x py p ?>>. (4) 点00(,)P x y 在抛物线2
2(0)x py p =>的内部2
2(0)x py p ?<>. 点00(,)P x y 在抛物线2
2(0)x py p =->的外部2
2(0)x py p ?>->. 7. 抛物线的切线方程
(1)抛物线px y 22
=上一点00(,)P x y 处的切线方程是00()y y p x x =+.
(2)过抛物线px y 22
=外一点00(,)P x y 所引两条切线的切点弦方程是00()y y p x x =+.(3)抛物线2
2(0)y px p =>与直线0Ax By C ++=相切的条件是2
2pB AC =. (六).两个常见的曲线系方程
(1)过曲线1(,)0f x y =,2(,)0f x y =的交点的曲线系方程是
12(,)(,)0f x y f x y λ+=(λ为参数).
(2)共焦点的有心圆锥曲线系方程22
221x y a k b k
+=--,其中22max{,}k a b <.当
22min{,}k a b >时,表示椭圆; 当2222min{,}max{,}a b k a b <<时,表示双曲线.
(七)直线与圆锥曲线相交的弦长公式 AB =
1212|||AB x x y y ==-=-(弦端点
A ),(),,(2211y x
B y x ,由方程??
?=+=0
)y ,x (F b kx y 消去y 得到02
=++c bx ax ,0?>,α为直线
AB 的倾斜角,k 为直线的斜率).
(八).圆锥曲线的两类对称问题
(1)曲线(,)0F x y =关于点00(,)P x y 成中心对称的曲线是00(2-,2)0F x x y y -=. (2)曲线(,)0F x y =关于直线0Ax By C ++=成轴对称的曲线是
2222
2()2()
(,)0A Ax By C B Ax By C F x y A B A B ++++-
-=++.
四.基本方法和数学思想
1.椭圆焦半径公式:设P (x 0,y 0)为椭圆12222=+b
y a x (a>b>0)上任一点,焦点为F 1(-c,0),F 2(c,0),则0201,ex a PF ex a PF -=+=(e 为离心率);
2.双曲线焦半径公式:设P (x 0,y 0)为双曲线1222
2
=-b
y a x (a>0,b>0)上任一点,焦点为F 1(-c,0),F 2(c,0),则:
(1)当P 点在右支上时,0201,ex a PF ex a PF +-=+=;
(2)当P 点在左支上时,0201,ex a PF ex a PF -=--=;(e 为离心率);
另:双曲线1222
2=-b y a x (a>0,b>0)的渐进线方程为02222
=-b
y a x ; 3.抛物线焦半径公式:设P (x 0,y 0)为抛物线y 2
=2px(p>0)上任意一点,F 为焦点,则
20p
x PF +
=;y 2=2px(p <0)上任意一点,F 为焦点,2
0p x PF +-=; 4.涉及圆锥曲线的问题勿忘用定义解题;
5.共渐进线x a b y ±=的双曲线标准方程为λλ(2222
=-b
y a x 为参数,λ≠0); 6.计算焦点弦长可利用上面的焦半径公式,
一般地,若斜率为k 的直线被圆锥曲线所截得的弦为AB , A 、B 两点分别为A(x 1,y 1)、B(x 2,y 2),则弦长 ]4))[(1(1212212122x x x x k x x k AB -++=-?+= ]4)[()1
1(1
1212212122
y y y y k
y y k -+?+
=-?+
=,这里体现了解析几何“设而不求”的解题思想; 7.椭圆、双曲线的通径(最短弦)为a
b 2
2,焦准距为p=c
b 2
,抛物线的通径为2p ,焦准距为
p; 双曲线12
2
22
=-b y a x (a>0,b>0)的焦点到渐进线的距离为b;
8.中心在原点,坐标轴为对称轴的椭圆,双曲线方程可设为Ax 2+Bx 2=1; 9.抛物线y 2=2px(p>0)的焦点弦(过焦点的弦)为AB ,A (x 1,y 1)、B(x 2,y 2),则有如下结论:
(1)AB =x 1+x 2+p;(2)y 1y 2=-p 2
,x 1x 2=4
2
p ; 10.过椭圆122
22=+b
y a x (a>b>0)左焦点的焦点弦为AB ,则)(221x x e a AB ++=,过右焦
点的弦)(221x x e a AB +-=;
11.对于y 2
=2px(p ≠0)抛物线上的点的坐标可设为(p
y 22
,y 0),以简化计算;
12.处理椭圆、双曲线、抛物线的弦中点问题常用代点相减法,设A(x 1,y 1)、B(x 2,y 2)为椭圆
1
2
2
22=+b y a x (a>b>0)上不同的两点,M(x 0,y 0)是AB 的中点,则K AB K OM =22
a b -;对于双曲线1
2
222
=-b y a x (a>0,b>0),类似可得:K AB .K OM =22a b ;对于y 2=2px(p ≠0)抛物线有K AB =2
12y y p
+ 13.求轨迹的常用方法:
(1)直接法:直接通过建立x 、y 之间的关系,构成F(x,y)=0,是求轨迹的最基本的方法; (2)待定系数法:所求曲线是所学过的曲线:如直线,圆锥曲线等,可先根据条件列出所求曲线的方程,再由条件确定其待定系数,代回所列的方程即可; (3)代入法(相关点法或转移法):若动点P(x,y)依赖于另一动点Q(x 1,y 1)的变化而变化,
并且Q(x 1,y 1)又在某已知曲线上,则可先用x 、y 的代数式表示x 1、y 1,再将x 1、y 1带入已知曲线得要求的轨迹方程;
(4)定义法:如果能够确定动点的轨迹满足某已知曲线的定义,则可由曲线的定义直接写出方程;
(5)参数法:当动点P (x,y )坐标之间的关系不易直接找到,也没有相关动点可用时,可考虑将x 、y 均用一中间变量(参数)表示,得参数方程,再消去参数得普通方程。 例题1 求过点(2,1)且与两坐标所围成的三角形面积为4的直线方程。 错解:设所求直线方程为
1=+b
y
a x 。 ∵(2,1)在直线上,∴11
2=+b
a , ①
又4ab 2
1
=,即ab = 8 , ② 由①、②得a = 4,b = 2。故所求直线方程为x + 2 y = 4 。
剖析:本题的“陷阱”是直线与两坐标轴所围成的三角形面积的表示。上述解法中,由于对
截距概念模糊不清,误将直线在x 轴和y 轴上的截距作距离使用而掉入“陷阱”。
事实上,直线与两坐标轴所围成的三角形面积为21b a ,而不是2
1
ab 。 故所求直线方程应为:
x + 2 y = 4,或(2+1)x - 2(2-1)y – 4 = 0,或(2- 1)x - 2(2+1)y +4 = 0。 例题2 已知三角形的三个顶点为A (6,3),B (9,3),C (3,6),求∠A 。 错解:∵ k AB = 0 ,k AC =
6
33
6-- = -1,∴ tan ∠A=AB AC AC k k k k ?+-1AB =)1(01)1(0-?+--=1.
又0<∠A <1800,∴ ∠A=450。
剖析:本题的“陷阱”是公式的选取,上述解法中把“到角”与“夹角”的概念混为一谈,
错误地选用了夹角公式。
事实上,所求角应是直线AB 到AC (注意:不是AC 到AB )的角。 因此,∴ tan ∠A=
AB
AC AB
AC k k k k ?+-1= - 1,∠A=1350。
例题3 求过点A (-4,2)且与x 轴的交点到(1,0)的距离是5的直线方程。 错解:设直线斜率为k ,其方程为y – 2 = k (x + 4),则与x 轴的交点为(-4-
k
2
,0), ∴5124=--
-k ,解得k = -5
1
。故所求直线的方程为x + 5y – 6 = 0 。 剖析:题中仅考虑了斜率存在的情况,忽视了斜率不存在的情况,即经过A 且垂直于x 轴
的直线,落入“陷阱”。其实x = - 4也符合题意。 例题4 求过点(1,1)且横、纵截距相等的直线方程。 错解:设所求方程为
1=+a
y
a x ,将(1,1)代入得a = 2, 从而得所求直线方程为x + y – 2 = 0。
剖析:上述错解所设方程为
1=+a
y
a x ,其中不含横、纵截距为0的特殊情形,事实上,横、纵截距为0且过点(1,1)的直线y = x 也符合条件。
例题5 已知圆的方程为x 2 + y 2 + ax + 2y + a 2 = 0 ,一定点为A (1,2),要使过A 点作圆
的切线有两条,求a 的取值范围。
错解:将圆的方程配方得: ( x + 2
a )2 + ( y + 1 )2
= 4342a -。
∵其圆心坐标为C (-2
a
,-1),半径r =4342a -。
当点A 在圆外时,过点A 可作圆的两条切线,则AC > r 。
即2
2)12()2
1(+++a >4342a -。即a 2 + a + 9 > 0,解得a ∈R 。
剖析:本题的“陷阱”是方程x 2 + y 2 + ax + 2y + a 2= 0表示圆的充要条件,上述解法仅由条
件得出AC > r ,即a 2 + a + 9 > 0,却忽视了a 的另一制约条件4 – 3 a 2 > 0。 事实上,由a 2 + a + 9 > 0及4 – 3 a 2 > 0可得a 的取值范围是(33
2
,332-
)
。 例题6 已知直线L :y = x + b 与曲线C :y =2
1x -有两个公共点,求实线b 的取值范围。
错解:由??
?
??21,
x y b x y -=+=消去x 得:2y 2 - 2by + b 2 – 1 = 0。 ( * )
∵ L 与曲线C 有两个公共点, ∴ ?= 4b 2 – 8 ( b 2 -1 ) > 0,解得-2<b <2 剖析:上述解法忽视了方程y =2
1x -中y ≥ 0 ,- 1 ≤ x ≤ 1这一限制条件,得出
了错误的结论。
事实上,曲线C 和直线L 有两个公共点等价于方程(*)有两个不等的非负实根。
????
?????
≥-=>=+>=?0
21022b --y y 0 1)-8(b -4b 2
212
221b y y 解得1≤ b ≤2。 例题7 等腰三角形顶点是A (4,2),底边的一个端点是B (3,5),求另一个端点C 的轨迹方程。
错解:设另一个端点的坐标为( x ,y ),依题意有:
AC =AB ,即:22)2()4(-+-y x =22)52()34(-+-
∴ (x - 4)2 + (y - 2) 2 = 10即为C 点的轨迹方程。 这是以A (4,2)为圆心、以为半径的圆。
剖析:因为A 、B 、C 三点为三角形三个顶点,所以A 、B 、C 三点不共线,即B 、C 不能重
合,且不能为圆A 一直径的两个端点,这正是解题后没有对轨迹进行检验,出现增解,造成的解题错误。
事实上,C 点的坐标须满足???≠≠53
y x ,且?????≠+≠+22
5423y x ,
故端点C 的轨迹方程应为(x - 4)2 + ( y-2 )2 = 10 ( x ≠3,y ≠5;x ≠5,y ≠-1)。
它表示以(4,2)为圆心,以10为半径的圆,除去(3,5)(5,-1)两点。
例题8 求z = 3 x + 5 y 的最大值和最小值,使式中的x ,y 满足约束条件: ??
?
??≤-+≤≤+351y 15
3y 5x y x x
错解:作出可行域如图1所示,过原点作直线L 0:3 x + 5 y = 0 。
由于经过B 点且与L 0平行的直线与原点的距离最近,
故z = 3 x + 5 y 在B 点取得最小值。解方程组??
?
??=+=-153535y x y x ,得B 点坐标为(3,0),
∴ z 最小=3?3+5?0=9。
由于经过A 点且与L 0平行的直线与原点的距离最大, 故z = 3x + 5y 在A 点取得最大值。
解方程组?
??=++=15351y x x y ,得A 点坐标为(23,25
)。
∴ z 最大=3?
23+5?2
5
= 17 。
剖析:上述解法中,受课本例题的影响,误认为在对过原点的直线L 0的平行移动中,与原点距离最大的直线所经过的可行域上的点,即为目标函数Z 取得最大值的点。反之,即为Z 取得最小值的点,并把这一认识移到不同情况中加以应用,由此造成了解题失误。
事实上,过原点作直线L 0:3x + 5y = 0,由于使z = 3x + 5y > 0的区域为直线L 0的
右上方,而使z = 3x + 5y < 0的区域为L 0的
左下方。由图知:z = 3x + 5y 应在A 点取得最大值,在C 点取得最小值。
解方程组??
?=-+=3
51
y x x y ,得C (-2,-1)。
∴ z 最小=3?(-2)+5?(-1)= -11。
例题9 已知正方形ABCD 对角线AC 所在直线方程为x y = .抛物线
c bx x x f ++=2)(过B ,D 两点
(1)若正方形中心M 为(2,2)时,求点N (b,c)的轨迹方程。 (2)求证方程x x f =)(的两实根1x ,2x 满足2||21>-x x 解答:(1)设(2,2),(2,2),0B s s D s s s +--+≠
因为 B,D 在抛物线上 所以22
2(2)(2)2(2)(2)s S b S c S S b S c ?+=-+-+?-=++++?
两式相减得 282s s sb =-- 则5b =-代入(1)
得2
244105s s s s c +=-+-++ 2
88c s ∴=-< 故点(,)N b c 的方程5(8)x y =-<是一条射线。 (2)设(,),(,)0B t s t s D t s t s s +--+≠
同上22
()()(1)
()()(2)
t s t s b t s c t s t s b t s c ?+=-+-+?-=++++? (1)-(2)得1
2
b t +=-
(3) (1)+(2)得2
2
(1)0(4)s b t t c +-++=
(3)代入(4)消去t 得22
2
1(1)024
b b s
c -+=--> 得2(1)44b c --> 又()f x x =即2
(1)0x b x c +-+=的两根12,x x 满足
121x x b +=- 12x x c ?=
2
2
2
121212||()4(1)44x x x x x x b c ∴
-=+-=--> 故12||2x x ->。
易错原因:审题不清,忽略所求轨迹方程的范围。 例题10 已知双曲线两焦点12,F F ,其中1F 为21
(1)14
y x =-
++的焦点,两点A (-3,2) B (1,2)都在双曲线上,(1)求点1F 的坐标;(2)求点2F 的轨迹方程,并画出轨迹的草图;(3)
若直线y x t =+与2F 的轨迹方程有且只有一个公共点,求实数 t 的取值范围。 解答:(1)由21
(1)14
y x =-
++得:2(1)4(1)x y +=--,故1(1,0)F - (2)设点2(,)F x y ,则又双曲线的定义得1212||||||||||||0AF AF BF BF -=-≠
又21||||AF AF ==
22||||AF BF ∴=
或2211||||||||F A F B AF BF +=+= ∴ 点2F 的轨迹是以,A B 为焦点的椭圆
∴10x += 除去点(1,0),(1,4)--或
22
(1)(2)184x y +-+=除去点 (1,0),(1,4)-- 图略。
(3)联列:2(1)(2)18
4y x t x y =+?
?
?+-+=?
?消去y 得
2
2
(1)2(2)8x x t +++-= 整理得:2
2
3(46)2810x t x t t +-+-+= 当0= 时
得3t =±
从图可知:(,3(3)t ∈-∞-?++∞, 又因为轨迹除去点(1,0),(1,4)-- 所以当直线过点(1,0),(1,4)--时也只有一个交点,即1t =或5
(,33)(3,){1,5}t ∴∈-∞
?+∞? 易错原因:(1)非标准方程求焦点坐标时计算易错;(2)求点2F 的轨迹时易少一种情况;(3)对有且仅有一个交点误认为方程只有一解。
例题11 已知圆1:2
2
1=+y x O ,圆:2O 09102
2
=+-+x y x 都内切于动圆,试求动圆
圆心的轨迹方程。
错解:圆O 2:09102
2
=+-+x y x ,即为16)5(2
2
=+-y x 所以圆O 2的圆心为)0,5(2O ,半径42=r ,
而圆1:22
1=+y x O 的圆心为)0,0(1O ,半径11=r , 设所求动圆圆心M 的坐标为(x,y),半径为r
则1||1+=M O r 且4||2+=M O r ,所以3||||21=-M O M O
即3
)5(2
222=+--+y x y x ,
化简得064980162
2=+--y x x 即144
9)25(22
=--y x 为所求动圆圆心的轨迹方程。
剖析:上述解法将||||21M O M O -=3看成3||||||21=-M O M O ,误认为动圆圆心的轨迹
为双曲线,这是双曲线的概念不清所致。
事实上,|3|||21=-M O M O 表示动点M 到定点1O 及2O 的距离差为一常数3。
且35||21>=O O ,点M 的轨迹为双曲线右支,方程为)4(144
9)25(22
≥=--x y x
例题12 点P 与定点F (2,0)的距离和它到直线x=8的距离比是1:3,求动点P 与定点)
3,4
5
(1P 距离的最值。
错解:设动点P(x,y)到直线x=8的距离为d ,则
,3
1
||=d PF 即
3
1
|8|)2(22=-+-x y x 两边平方、整理得29)49()45
(222
y x +
-=1 (1) 由此式可得:2
22)4
9()921()45(?-=-y x
因为221)3()45(||-+-=
y x PP 222)3()4
9
()921(-+?-=y y
16
1377
)24(812++-=
y 所以|
|1PP 1534
3
161377max ==
剖析 由上述解题过程知,动点P(x,y)在一椭圆上,由椭圆性质知,椭圆上点的横纵坐标都是
有限制的,上述错解在于忽视了22
3
223≤≤-
y 这一取值范围,由以上解题过程知,||1P P 的最值可由二次函数在区间上的单调性给予解决
即:当223-
=y 时,22
33||m ax 1+=PP 例题13 已知双曲线)0,0(12222>>=-b a b
y a x 的离心率e=332
, 过点A
(b -,0)和B(a,0)的直线与原点的距离为
2
3
,直线y=kx+m )0,0(≠≠m k 与该双曲线交于不同两点C 、D ,且C 、D 两点都在以A 为圆心的同一圆上,求m 的取值范围。
错解
由已知,有2
2413b e a ???=+=? ?
?????=??
解之得:1,32
2==b a
所以双曲线方程为13
22
=-y x
把直线 y=kx+m 代入双曲线方程,并整理得:0336)31(2
2
2
=----m kmx x k 所以0312
2
>-+=?k m (1)
设CD 中点为),(00y x P ,则AP ⊥CD ,且易知:2
02031,313k
m
y k km x -=-=
所以k k km k m
k AP
1
3131312
2-=-+-= 1432+=?m k (2)
将(2)式代入(1)式得042
>-m m 解得m>4或0 剖析 上述错解,在于在减元过程中,忽视了元素之间的制约关系, 将3 1 42 += m k 代入(1) 式时,m 受k 的制约。 因为02 >k 所以41->m 故所求m 的范围应为m>4或04 1<<-m 例题14 椭圆中心是坐标原点,长轴在x 轴上,离心率23= e ,已知点P (2 3 ,0)到椭圆上的点最远距离是7,求这个椭圆的方程。 错解 设所求椭圆方程为)0(122 22>>=+b a b y a x 因为222a c a a b -= 2112 = -=e , 所以a=2b 于是椭圆方程为1422 22=+b y b x 设椭圆上点M (x,y )到点P )2 3 ,0( 的距离为d, 则:22 2 )23(-+=y x d 493)1(42 222+-+-=y y b y b 34)21(322+++-=b y 所以当2 1- =y 时,有1,7342 m ax 2==+=b b d 所以所求椭圆方程为14 22 =+y x 剖析 由椭圆方程)0(122 22>>=+b a b y a x 得b y b ≤≤- 由(1)式知2 d 是y 的二次函数,其对称轴为2 1 - =y 上述错解在于没有就对称轴在区间],[b b -内或外进行分类, 其正解应对f(y)=34)2 1(32 2+++-b y 的最值情况进行讨论: (1)当21- ≤-b ,即2 1≥b 时 34)2 1(2 m a x 2 +=-=b f d =71=?b ,方程为1422=+y x (2)当b -<-21, 即2 1 2=-=b f d ?7=b 2123>- ,与2 1 22 =+y x 例题15 已知双曲线12 2 2 =-y x ,问过点A (1,1)能否作直线l ,使l 与双曲线交于P 、Q 两点,并且A 为线段PQ 的中点?若存在,求出直线l 的方程,若不存在,说明理由。 错解 设符合题意的直线l 存在,并设),(21x x P 、),(22y x Q 则??? ????=-=- )2(12)1(122 2222 121y x y x (1))2(-得))((2121x x x x +-)3())((2 1 2121y y y y +-= 因为A (1,1)为线段PQ 的中点,所以???=+=+) 5(2) 4(22121y y x x 将(4)、(5)代入(3)得)(2 1 2121y y x x -=- 若21x x ≠,则直线l 的斜率22 12 1=--= x x y y k 所以符合题设条件的直线l 存在。其方程为012=--y x 剖析 在(3)式成立的前提下,由(4)、(5)两式可推出(6)式,但由(6)式不能推出(4)(5)两式,故应对所求直线进行检验,上述错解没有做到这一点,故是错误的。 应在上述解题的基础上,再由?? ???=--=121 222y x x y 得03422 =+-x x 根据08<-=?,说明所求直线不存在。 例题16 已知椭圆13 4)1(: 2 2=+-y x C ,F 为它的右焦点,直线l 过原点交椭圆C 于A 、B 两点。求||||FB FA ?是否存在最大值或最小值?若不存在,说明理由。 错解 设A 、B 两点坐标分别为),(A A y x 、),(B B y x 因为3,42 2 ==b a , 所以12 2 =-=b a c ,4, 212 ===c a a c e 又椭圆中心为(1,0),右准线方程为x=5, 所以 2 1 5||=-A x FA 即)5(21||A x FA -= , 同理)5(21 ||B x FB -= 所以||||FB FA ?)1(])(525[4 1 B A B A x x x x ++-= 设直线l 的方程为y=kx ,代入椭圆方程得096)43(2 2 =--+x x k 所以= +B A x x 2 2439 ,436k x x k B A +-=+ 代入(1)式得||||F B FA ?)4339 25(412 k +-= 所以4 25 ||||3≤FB FA ,所以FB FA ?|||有最小值3,无最大值。 剖析 上述错解过程忽视了过原点斜率不存在的直线,当l 的斜率不存在时, 有||||FB FA ?4 25 2525=?= 所以FB FA ?||有最小值为 3,最大值为25/4 课后练习题 1、圆x 2 + 2x + y 2 + 4y –3 = 0上到直线x + y + 1 = 0的距离等于2的点共有( ) A 、1个 B 、 2个 C 、 3个 D 、 4个 分析:这里直线和圆相交,很多同学受思维定势的影响,错误地认为圆在此直线的两侧各有两点到直线的距离为2,导致错选( D )。 事实上,已知圆的方程为: (x +1)2 + (y+2) 2 = 8,这是一个 以(-1,-2)为圆心,以22为 半径的圆,圆的圆心到直线 x + y + 1 = 0的距离 为d= 2 1 21+--=2, 这样只需画出(x +1)2 + (y+2) 2 = 8 和直线x + y + 1 = 0以及和如图2所示,图中三个点A 、B 、C 为所求,故应选(C )。 2、过定点(1,2)作两直线与圆2 2 2 2150x y kx y k ++++-=相切,则k 的取值范围是 A k>2 B -3 C k<-3或k>2 D 以上皆不对 解 答:D 易错原因:忽略题中方程必须是圆的方程,有些学生不考虑2 2 40D E F +-> 3、设双曲线22 221(0)x y a b a b -=>>的半焦距为C ,直线L 过(,0),(0,)a b 两点,已知原点 到直线L 的距离为 4 ,则双曲线的离心率为 A 2 B 2或 3 C D 解 答:D 易错原因:忽略条件0a b >>对离心率范围的限制。 4、已知二面角βα--l 的平面角为θ,PA α⊥,PB β⊥,A ,B 为垂足,且PA=4,PB=5,设A 、B 到二面角的棱l 的距离为别为y x ,,当θ变化时,点),(y x 的轨迹是下列图形中的 A B C D 解 答: D 易错原因:只注意寻找,x y 的关系式,而未考虑实际问题中,x y 的范围。 5、若曲线y =与直线(2)y k x =-+3有两个不同的公共点,则实数 k 的取值范 围是 A 01k ≤≤ B 304k ≤≤ C 3 14 k -<≤ D 10k -<≤ 解 答:C 易错原因:将曲线y = 224x y -=时不考虑纵坐标的范围;另外没有看清 过点(2,-3)且与渐近线y x =平行的直线与双曲线的位置关系。 6、已知圆()3-x 2 +y 2 =4 和 直线y=mx 的交点分别为P 、Q 两点,O 为坐标原点, 则︱O P ︱·︱OQ ︱=( ) A 1+m 2 B 2 15 m + C 5 D 10 正确答案: C 错因:学生不能结合初中学过的切割线定︱O P ︱·︱OQ ︱等于切线长的平方来解题。 7、双曲线92x -4 2 y =1中,被点P(2,1)平分的弦所在直线方程是( ) A 8x-9y=7 B 8x+9y=25 C 4x-9y=16 D 不存在 正确答案:D 错因:学生用“点差法”求出直线方程没有用“△”验证直线的存在性。 8、已知α是三角形的一个内角,且sin α+cos α= 5 1 则方程x 2sin α-y 2cos α=1表示( ) A 焦点在x 轴上的双曲线 B 焦点在y 轴上的双曲线 C 焦点在x 轴上的椭圆 D 焦点在y 轴上的椭圆 正确答案:D 错因:学生不能由sin α+cos α= 5 1 判断角α为钝角。 9、过抛物线的焦点F 作互相垂直的两条直线,分别交准线于P 、Q 两点,又过P 、Q 分别作抛物线对称轴OF 的平行线交抛物线于M ﹑N 两点,则M ﹑N ﹑F 三点 A 共圆 B 共线 C 在另一条抛物线上 D 分布无规律 正确答案:B 错因:学生不能结合图形灵活应用圆锥曲线的第二定义分析问题。 10、已知实数x ,y 满足3x 2+2y 2=6x ,则x 2+y 2的最大值是( ) A 、 2 9 B 、4 C 、5 D 、2 正确答案:B 错误原因:忽视了条件中x 的取值范围而导致出错。 11、过点(0,1)作直线,使它与抛物线x y 42 =仅有一个公共点,这样的直线有( ) A.1条 B.2条 C. 3条 D. 0条 正确答案:C 错解:设直线的方程为1+=kx y ,联立???+==1 42kx y x y ,得()x kx 412 =+, 即:01)42(2 2=+-+x k x k ,再由Δ=0,得k=1,得答案A. 剖析:本题的解法有两个问题,一是将斜率不存在的情况考虑漏掉了,另外又将斜率k=0的情形丢掉了,故本题应有三解,即直线有三条。 12、已知动点P (x ,y )满足|3411|x y =+-,则P 点的轨迹是 ( ) A 、直线 B 、抛物线 C 、双曲线 D 、椭圆 正确答案:A 错因:利用圆锥曲线的定义解题,忽视了(1,2)点就在直线3x+4y-11=0上。 13、在直角坐标系中,方程()() 02312 =--+-+y x x y x 所表示的曲线为( ) A .一条直线和一个圆 B .一条线段和一个圆 C .一条直线和半个圆 D .一条线段和半个圆 正确答案:D 错因:忽视定义取值。 14、设1F 和2F 为双曲线1422 =-y x 的两个焦点,点在双曲线上且满足 9021=∠PF F ,则 21PF F ?的面积是( )。 A.1 B. 2 5 C. 2 D.5 正解:A 14 22 =-y x 5,2==C a 4||||||21=-∴PF PF 16||||||2||222121=+-?PF PF PF PF ① 又 9021=∠PF F ∴2 2 22 1)52(||||=+PF PF ② 联立①②解得2||||21=∴PF PF ∴121=?PF F S 误解:未将4||||||21=-∴PF PF 两边平方,再与②联立,直接求出||||21PF PF 。 15、已知对称轴为坐标轴的双曲线的渐近线方程为)0,0(,>>± =b a x a b y ,若双曲线上有一点M (00,y x ),使||||00x b y a >,那双曲线的交点( )。 A.在x 轴上 B.在y 轴上 C.当b a >时在x 轴上 D.当b a <时在y 轴上 正解:B 。 由00a y b x >得 00y b x a >,可设000,0x y >>,此时OM 的斜率大于渐近线的斜率,由图像的性质,可知焦点在y 轴上。所以选B 。 误解:设双曲线方程为2222x y a b λ-=,化简得:222222 b x a y a b λ-=, 代入00(,)x y ,2 2 22 2 2 2 2 000b x a b a y b x λ-=>,0λ∴>,∴焦点在x 轴上。这个方法没错,但λ确定有误,应0λ<,∴焦点在y 轴上。 误解:选B ,没有分组。 16、与圆3)5(2 2 =++y x 相切,且纵截距和横截距相等的直线共有( ) A 、2条 B 、3条 C 、4条 D 、6条 答案:C 错解:A 错因:忽略过原点的圆C 的两条切线 17、若双曲线12 2 =-y x 的右支上一点P (a,b )直线y=x 的距离为2,则a+b 的值是( ) A 、21- B 、21 C 、2 1 ± D 、2± 答案:B 错解:C 错因:没有挖掘出隐含条件b a > 18、双曲线14 92 2=-y x 中,被点P (2,1)平分的弦所在的直线方程为( ) A 、798=-y x B 、2598=+y x C 、694=-y x D 、不存在 答案:D 错解:A 错因:没有检验出798=-y x 与双曲线无交点。 19、过函数y=- 2 9 4--x x 的图象的对称中心,且和抛物线y 2=8x 有且只有一个公共点的直线的条数共有( ) A 、1条 B 、2条 C 、3条 D 、不存在 正确答案:(B ) 错误原因 :解本题时极易忽视中心(2,4)在抛物线上,切线只有1条,又易忽视平行于抛物线对称轴的直线和抛物线只有一个公共点。 20、双曲线19 162 2=-y x 上的点P 到点(5,0)的距离为8.5, 则点P 到点(0,5-)的距离_______。 错解 设双曲线的两个焦点分别为)0,5(1-F ,)0,5(2F , 由双曲线定义知8||||||21=-PF PF 所以5.16||1=PF 或5.0||1=PF 剖析 由题意知,双曲线左支上的点到左焦点的最短距离为1, 所以10.5PF =不合题意,事实上,在求解此类问题时,应灵活运用双曲线定义,分析出点P 的存在情况,然后再求解。如本题中,因左顶点到右焦点的距离为9>8.5,故点P 只能在右支上,所求116.5PF = 21、一双曲线与椭圆 136 272 2=+y x 有共同焦点,并且与其中一个交点的纵坐标为4,则这个双曲线的方程为_____。 正解:-44522=+y x ,设双曲线的方程为136272 2=-+--k y k x (2736< 151364272 22=∴=+x x 136427152=-+--∴k k 32=∴k 故所求双曲线方程为14 52 2=+-y x 误解:不注意焦点在y 轴上,出现错误。 22、过双曲线x 2 -12 2 =y 的右焦点作直线交双曲线于A 、B 两点,且4=AB ,则这样的直 线有___________条。 解析几何练习题 一、选择题:(本大题共12小题,每小题5分,共60分.在每小题给出的四个选项中, 只有一项是符合题目要求的.) 1.过点(1,0)且与直线x-2y-2=0平行的直线方程是( ) A.x-2y-1=0 B.x-2y+1=0 C.2x+y-2=0 D.x+2y-1=0 2.若直线210ay -=与直线(31)10a x y -+-=平行,则实数a 等于( ) A 、12 B 、12 - C 、13 D 、13 - 3.若直线,直线与关于直线对称,则直线的斜率为 ( ) A . B . C . D . 4.在等腰三角形AOB 中,AO =AB ,点O(0,0),A(1,3),点B 在x 轴的正半轴上,则直线AB 的方程为( ) A .y -1=3(x -3) B .y -1=-3(x -3) C .y -3=3(x -1) D .y -3=-3(x -1) 5.直线对称的直线方程是 ( ) A . B . C . D . 6.若直线与直线关于点对称,则直线恒过定点( ) 32:1+=x y l 2l 1l x y -=2l 2 1 2 1-22-02032=+-=+-y x y x 关于直线032=+-y x 032=--y x 210x y ++=210x y +-=()1:4l y k x =-2l )1,2(2l A . B . C . D . 7.已知直线mx+ny+1=0平行于直线4x+3y+5=0,且在y 轴上的截距为3 1,则m ,n 的值分别为 A.4和3 B.-4和3 C.- 4和-3 D.4和-3 8.直线x-y+1=0与圆(x+1)2+y 2=1的位置关系是( ) A 相切 B 直线过圆心 C .直线不过圆心但与圆相交 D .相离 9.圆x 2+y 2-2y -1=0关于直线x -2y -3=0对称的圆方程是( ) A.(x -2)2 +(y+3)2 =1 2 B.(x -2)2+(y+3)2=2 C.(x +2)2 +(y -3)2 =1 2 D.(x +2)2+(y -3)2=2 10.已知点在直线上移动,当取得最小值时,过点引圆的切线,则此切线段的长度为( ) A . B . C . D . 11.经过点(2,3)P -作圆22(1)25x y ++=的弦AB ,使点P 为弦AB 的中点,则 弦AB 所在直线方程为( ) A .50x y --= B .50x y -+= C .50x y ++= D .50x y +-= 0,40,22,44,2(,)P x y 23x y +=24x y +(,)P x y 22111()()242 x y -++ =2 321 22 平面解析几何 一、直线的倾斜角与斜率 1、直线的倾斜角与斜率 (1)倾斜角α的范围0 0180α≤< (2 )经过两点 的直线的斜率公式是 (3)每条直线都有倾斜角,但并不是每条直线都有斜率 2.两条直线平行与垂直的判定 (1)两条直线平行 对于两条不重合的直线12,l l ,其斜率分别为12,k k ,则有1212//l l k k ?=。特别地,当直线 12,l l 的斜率都不存在时,12l l 与的关系为平行。 (2)两条直线垂直 如果两条直线12,l l 斜率存在,设为12,k k ,则12121l l k k ⊥?=- 注:两条直线12,l l 垂直的充要条件是斜率之积为-1,这句话不正确;由两直线的斜率之积为-1,可以得出两直线垂直,反过来,两直线垂直,斜率之积不一定为-1。如果12,l l 中有一条直线的斜率不存在,另一条直线的斜率为0时,12l l 与互相垂直。 二、直线的方程 1、直线方程的几种形式 名称 方程的形式 已知条件 局限性 点斜式 为直线上一定点,k 为斜率 不包括垂直于x 轴的直线 斜截式 k 为斜率,b 是直线在y 轴上的截距 不包括垂直于x 轴的直线 两点式 是直线上两定点 不包括垂直于x 轴和y 轴的直线 截距式 a 是直线在x 轴上的非零截距, b 是直线在y 轴上的非零截距 不包括垂直于x 轴和y 轴或过原点的直线 一般式 A , B , C 为系数 无限制,可表示任何位置的直线 三、直线的交点坐标与距离公式 三、直线的交点坐标与距离公式 1.两条直线的交点 设两条直线的方程是 ,两条直线的 交点坐标就是方程组的解,若方程组有唯一解,则这两条直线相交,此解 就是交点的坐标;若方程组无解,则两条直线无公共点,此时两条直线平行;反之,亦成立。 2.几种距离 (1)两点间的距离平面上的两点 间的距离公式 (2)点到直线的距离 点到直线的距离; (3)两条平行线间的距离 两条平行线 间的距离 注:(1)求点到直线的距离时,直线方程要化为一般式; (2)求两条平行线间的距离时,必须将两直线方程化为系数相同的一般形式后,才能套用公式计算 (二)直线的斜率及应用 利用斜率证明三点共线的方法: 已知112233(,),(,),(,),A x y B x y C x y 若123AB AC x x x k k ===或,则有A 、B 、C 三点共线。 注:斜率变化分成两段,0 90是分界线,遇到斜率要谨记,存在与否需讨论。 直线的参数方程 〖例1〗已知直线的斜率k=-cos α (α∈R ).求直线的倾斜角β的取值范围。 思路解析:cos α的范围→斜率k 的范围→tan β的范围→倾斜角β的取值范围。 第8章 第1节 一、选择题 1.(2010·崇文区)“m =-2”是“直线(m +1)x +y -2=0与直线mx +(2m +2)y +1=0相互垂直”的( ) A .充分不必要条件 B .必要不充分条件 C .充要条件 D .既不充分也不必要条件 [答案] A [解析] m =-2时,两直线-x +y -2=0、-2x -2y +1=0相互垂直;两直线相互垂直时,m(m +1)+2m +2=0,∴m =-1或-2,故选A. 2.(文)(2010·安徽文)过点(1,0)且与直线x -2y -2=0平行的直线方程是( ) A .x -2y -1=0 B .x -2y +1=0 C .2x +y -2=0 D .x +2y -1=0 [答案] A [解析] 解法1:所求直线斜率为12,过点(1,0),由点斜式得,y =12(x -1),即x -2y -1=0. 解法2:设所求直线方程为x -2y +b =0, ∵过点(1,0),∴b =-1,故选A. (理)设曲线y =ax2在点(1,a)处的切线与直线2x -y -6=0平行,则a =( ) A .1 B.12 C .-12 D .-1 [答案] A [解析] y′=2ax ,在(1,a)处切线的斜率为k =2a , 因为与直线2x -y -6=0平行,所以2a =2,解得a =1. 3.点(-1,1)关于直线x -y -1=0的对称点是( ) A .(-1,1) B .(1,-1) C .(-2,2) D .(2,-2) [答案] D [解析] 一般解法:设对称点为(x ,y),则高中数学解析几何测试题答案版(供参考)
平面解析几何 经典题(含答案)
(整理)届高三数学总复习平面解析几何练习题目汇总