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(完整版)圆锥曲线的综合经典例题(含答案解析)

(完整版)圆锥曲线的综合经典例题(含答案解析)
(完整版)圆锥曲线的综合经典例题(含答案解析)

经典例题精析

类型一:求曲线的标准方程

1. 求中心在原点,一个焦点为且被直线截得的弦AB的中点横坐标为的椭圆标准方程.

思路点拨:先确定椭圆标准方程的焦点的位置(定位),选择相应的标准方程,再利用待定系数法确定、(定量).

解析:

方法一:因为有焦点为,

所以设椭圆方程为,,

由,消去得,

所以

解得

故椭圆标准方程为

方法二:设椭圆方程,,,

因为弦AB中点,所以,

由得,(点差法)

所以

故椭圆标准方程为.

举一反三:

【变式】已知椭圆在x轴上的一个焦点与短轴两端点连线互相垂直,且该焦点与长轴上较近的端点的距离为.求该椭圆的标准方程.

【答案】依题意设椭圆标准方程为(),

并有,解之得,,

∴椭圆标准方程为

2.根据下列条件,求双曲线的标准方程.

(1)与双曲线有共同的渐近线,且过点;

(2)与双曲线有公共焦点,且过点

解析:

(1)解法一:设双曲线的方程为

由题意,得,解得,

所以双曲线的方程为

解法二:设所求双曲线方程为(),

将点代入得,

所以双曲线方程为即

(2)解法一:设双曲线方程为-=1

由题意易求

又双曲线过点,∴

又∵,∴,

故所求双曲线的方程为.

解法二:设双曲线方程为,

将点代入得,

所以双曲线方程为.

总结升华:先根据已知条件确定双曲线标准方程的焦点的位置(定位),选择相应的标准方程,再利用待定系数法确定、.在第(1)小题中首先设出共渐近线的双曲线系方程.然后代点坐标求得方法简便.第(2)小题实轴、虚轴没有唯一给出.故应答两个标准方程.

(1)求双曲线的方程,关键是求、,在解题过程中应熟悉各元素(、、、及准线)之间的

关系,并注意方程思想的应用.

(2)若已知双曲线的渐近线方程,可设双曲线方程为

().

举一反三:

【变式】求中心在原点,对称轴在坐标轴上且分别满足下列条件的双曲线的标准方程.

(1)一渐近线方程为,且双曲线过点.

(2)虚轴长与实轴长的比为,焦距为10.

【答案】

(1)依题意知双曲线两渐近线的方程是,故设双曲线方

程为,

∵点在双曲线上,

∴,解得,

∴所求双曲线方程为.

(2)由已知设, ,则()

依题意,解得.

∴双曲线方程为或.

3.求满足下列条件的抛物线的标准方程,并求对应抛物线的准线方程:(1)过点;

(2)焦点在直线:上

思路点拨:从方程形式看,求抛物线的标准方程仅需确定一次项系数;从实际分析,一般需结合图形确定开口方向和一次项系数两个条件,否则,应展开相应的讨论解析:

(1)∵点在第二象限,∴抛物线开口方向上或者向左

当抛物线开口方向左时,

设所求的抛物线方程为(),

∵过点,∴,

∴,∴,

当抛物线开口方向上时,

设所求的抛物线方程为(),

∵过点,∴,

∴,∴,

∴所求的抛物线的方程为或,

对应的准线方程分别是,.

(2)令得,令得,

∴抛物线的焦点为或

当焦点为时,,∴,

此时抛物线方程;

焦点为时,,∴,

此时抛物线方程为

∴所求的抛物线的方程为或,

对应的准线方程分别是,.

总结升华:这里易犯的错误就是缺少对开口方向的讨论,先入为主,设定一种形式的标准方程后求解,以致失去一解.求抛物线的标准方程关键是根据图象确定抛物线开口方向,选择适当的方程形式,准确求出焦参数P.

举一反三:

【变式1】分别求满足下列条件的抛物线的标准方程.

(1)焦点为F(4,0);

(2)准线为;

(3)焦点到原点的距离为1;

(4)过点(1,-2);

(5)焦点在直线x-3y+6=0上.

【答案】

(1)所求抛物线的方程为y2=16x;

(2)所求抛物线的标准方程为x2=2y;

(3)所求抛物线的方程y2=±4x或x2=±4y;

(4)所求抛物线的方程为或;

(5)所求抛物线的标准方程为y2=-24x或x2=8y.

【变式2】已知抛物线的顶点在原点,焦点在轴负半轴上,过顶点且倾角为的弦长为,求抛物线的方程.

【答案】设抛物线方程为(),又弦所在直线方程为

由,解得两交点坐标,

∴,解得.

∴抛物线方程为.

类型二:圆锥曲线的焦点三角形

4.已知、是椭圆()的两焦点,P是椭圆上一点,且,求的面积.

思路点拨:如图求的面积应利用,即.关键是求.由椭圆第一定义有,由余弦定理有

,易求之.

解析:设,,

依题意有

(1)2-(2)得,

即.

∴.

举一反三:

【变式1】设为双曲线上的一点,是该双曲线的两个焦点,若,则的面积为()

A.B.C.D.

【答案】依据双曲线的定义有,

由得、,

又,则,即,

所以,故选A.

【变式2】已知双曲线实轴长6,过左焦点的弦交左半支于、两点,且,设右焦点,求的周长.

【答案】:由双曲线的定义有: ,,

两式左、右分别相加

得(.

∴.

故的周长.

【变式3】已知椭圆的焦点是,直线是椭圆的一条准线.

①求椭圆的方程;

②设点P在椭圆上,且,求.

【答案】

① .

②设

则,

.

【变式4】已知双曲线的方程是.

(1)求这双曲线的焦点坐标、离心率和渐近线方程;

(2)设和是双曲线的左、右焦点,点在双曲线上,且,求的大小

【答案】

(1)由得,

∴,,.焦点、,离心率,渐近线方程为.

(2),

【变式5】中心在原点,焦点在x轴上的一个椭圆与双曲线有共同焦点和,且,又椭圆长半轴与双曲线实半轴之差为4,离心率之比.

(1)求椭圆与双曲线的方程;

(2)若为这两曲线的一个交点,求的余弦值.

【答案】

(1)设椭圆方程为(),双曲线方程,

则,解得

∵,∴, .

故所求椭圆方程为,双曲线方程为.

(2)由对称性不妨设交点在第一象限.设、.

由椭圆、双曲线的定义有:

解得

由余弦定理有.

类型三:离心率

5.已知椭圆上的点和左焦点,椭圆的右顶点和上顶点,当,

(O为椭圆中心)时,求椭圆的离心率.

思路点拨:因为,所以本题应建立、的齐次方程,使问题得以解决.

解析:设椭圆方程为(),,

则,即.

∵,∴,

即,∴.

又∵,

∴.

总结升华:求椭圆的离心率,即求的比值,则可由如下方法求.

(1)可直接求出、;

(2)在不好直接求出、的情况下,找到一个关于、的齐次等式或、用同一个量表示;

(3)若求的取值范围,则想办法找不等关系.

举一反三:

【变式1】如图,和分别是双曲线的两个焦点,和

是以为圆心,以为半径的圆与该双曲线左支的两个交点,且是等边三角形,则双曲线的离心率为()

A.B.C.D.

【答案】连接,则是直角三角形,且,

令,则,,

即,,

所以,故选D.

【变式2】已知椭圆()与x轴正半轴交于A点,与y轴正半轴交于B点,F点是左焦点,且,求椭圆的离心率.

法一:,,

∵, ∴,

又,,代入上式,得,

利用代入,消得,即

由,解得,

∵,∴.

法二:在ΔABF中,∵,,

∴,即下略)

【变式3】如图,椭圆的中心在原点, 焦点在x轴上, 过其右焦点F作斜率为1的直线, 交椭圆于A、B两点, 若椭圆上存在一点C, 使. 求椭圆的离心率.

【答案】设椭圆的方程为(),焦距为,

则直线l的方程为:,

由,消去得,

设点、,

∵+, ∴C点坐标为.

∵C点在椭圆上,∴.

∴∴

又∴

【变式4】设、为椭圆的两个焦点,点是以为直径的圆与椭圆的交点,若,则椭圆离心率为_____.

【答案】如图,点满足,且.

在中,有:

∵,∴,

令此椭圆方程为

则由椭圆的定义有,,

又∵,∴,,

∴,∴,即.

6.已知、为椭圆的两个焦点,为此椭圆上一点,且.求此椭圆离心率的取值范围;

解析:如图,令, ,,

则在中,由正弦定理,

∴,

令此椭圆方程为(),则,,

∴即(),

∴, ∴,

∵,且为三角形内角,

∴,∴,

∴, ∴.

即此椭圆离心率的取值范围为.

举一反三:

【变式1】已知椭圆,F1,F2是两个焦点,若椭圆上存在一点P,

使,求其离心率的取值范围.

【答案】△F1PF2中,已知,|F1F2|=2c,|PF1|+|PF2|=2a,

由余弦定理:4c2=|PF1|2+|PF2|2-2|PF1||PF2|cos120°①

又|PF1|+|PF2|=2a ②

联立①②得4c2=4a2-|PF1||PF2|,∴

【变式2】椭圆的焦点为,,两条准线与轴的交点分别为,若,则该椭圆离心率的取值范围是()

A.B.C.D.

【答案】由得,即,解得,

故离心率.所以选D.

【变式3】椭圆中心在坐标系原点,焦点在x轴上,过椭圆左焦点F的直线交椭圆P、Q两点,且OP⊥OQ,求其离心率e的取值范围.

【答案】e∈[,1)

【变式4】双曲线(a>1,b>0)的焦距为2c,直线过点(a,0)和(0,b),且点(1,0)到直线的距离与点(-1,0)到直线的距离之和s≥c.求双曲线的离心率e的取值范围.【答案】直线的方程为bx+ay-ab=0.

由点到直线的距离公式,且a>1,得到点(1,0)到直线的距离.

同理得到点(-1,0)到直线的距离.

=.

由s≥c,得≥c,

即5a≥2c2.

于是得5≥2e2.

即4e4-25e2+25≤0.

解不等式,得≤e2≤5.

由于e>1,

所以e的取值范围是.

类型五:轨迹方程

7.已知中,,,为动点,若、边上两中线长的和为定值15.求动点的轨迹方程.

思路点拨:充分利用定义直接写出方程是求轨迹的直接法之一.应给以重视

解法一:设动点,且,

则、边上两中点、的坐标分别为,.

∵,

∴,

即.

从上式知,动点到两定点,的距离之和为常数30,

故动点的轨迹是以,为焦点且,,的椭圆,

挖去点.

∴动点的轨迹方程是().

解法二:设的重心,,动点,且,

则.

∴点的轨迹是以,为焦点的椭圆(挖去点),

且,,.

其方程为().

又, 代入上式,得()为所求.

总结升华:求动点的轨迹,首先要分析形成轨迹的点和已知条件的内在联系,选择最便于反映这种联系的坐标形式,建立等式,利用直接法或间接法得到轨迹方程.

举一反三:

【变式1】求过定点且和圆:相切的动圆圆心

的轨迹方程.

【答案】设动圆圆心, 动圆半径为,.

(1)动圆与圆外切时,,

(2)动圆与圆内切时,,

由(1)、(2)有.

∴动圆圆心M的轨迹是以、为焦点的双曲

线,

且,,.

故动圆圆心的轨迹方程为.

【变式3】已知圆的圆心为M1,圆的圆心为M2,一动圆与这两个圆外切,求动圆圆心P的轨迹方程.

【答案】设动圆圆心P(x,y),动圆的半径为R,

由两圆外切的条件可得:,.

∴.

∴动圆圆心P的轨迹是以M1、M2为焦点的双曲线的右支,其中c=4,a=2,∴b2=12,

故所求轨迹方程为.

【变式4】若动圆与圆:相外切,且与直线:相切,求动圆圆心的轨迹方程.

法一:设,动圆半径,动圆与直线切于点,点.

依题意点在直线的左侧,故

∵,

∴.

化简得, 即为所求.

法二:设,作直线:.

过作于,交于,

依题意有, ∴,

由抛物线定义可知,点的轨迹是以为顶点,

为焦点,:为准线的抛物线.

故为所求.

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