运用参数方程知识巧解直线与圆锥曲线相切问题
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参数方程巧解圆锥曲线
近期的主要任务是给大家解决高考圆锥曲线这个大题目,很多读者给我留言说,圆锥曲线这个题目拿到手真不知道怎么去操作,当然了我这里主要指的是圆锥曲线后面的2个或者2个小问。
要么计算量很大,要么就是没有思路...
作为老师,我也很担心,也很理解大家,所以我一直在给大家介绍新的方法,补充新的知识点,而我补充的很多知识点在目前的教材上确实是没有或者被删除了(当然了,我既然把这个方法告诉大家,我肯定会告诉大家怎么去用。
方法的难易程度大家一目了然,无论是计算量还是思路都是很简单的),有读者给我留言说,老师你说的方射法在高考中能用吗?老师你说的圆锥曲线的统一极坐标方程在高考中能用吗?老师你说的用待定系数法代替错位相减法在高考中能用吗?and so on...
在这里我明确的告诉大家,不能用!但是可以转换的去用!!什么意思?就是说,你在高考的试卷中,不能白纸黑字的把我那些方法写给阅卷老师看,但是币可以变换的给老师看。
我那个圆锥曲线统一极坐标方程是分为好几个系列的,为了防止大家审美疲劳,我会分成好几期给大家推送,在这中间我也会给大家推送一些别的好的方法给大家学习参考。
对于第一个小问我这里就不在给大家分析了,如果你做不出来,回去好好把教材看看,基本知识点认真总结一下。
我们还是重点分析第二个小问。
大家好好认真领回一下这个方法,用的好的话可以说是事半功倍,很节约大家的时间,所以对于圆锥曲线这一块,大家不管什么样的方法都要涉及一点,这样才考场上才不会担心没有思路或者短路。
巧用直线的参数方程解题摘要:我们都知道解析几何在高考数学中的重要性,解析几何常常让考生感到 头痛,特别是关于直线与圆锥曲线的位置关系、求轨迹方程等类型的题目。
这类型的题目所涉与的知识点多、覆盖面广、综合性比较强。
从而考察考生的运算能力和综合解题能力,不少学生常常因缺乏解题策略而导致解答过程繁难、运算量大,甚至半途而废。
而想要比较简单的解决此类问题运用直线的参数方程是较合适的方法,运用直线的参数方程去解决一些解析几何问题会比较简便。
关键词:直线的参数方程;平面;空间;弦长。
1、引言在解决的某一解析几何的问题时,运用直线的参数方程解题是非常合适的。
运用的直线的参数方程解题它的优点在于能化繁为简、减少计算过程,而它的缺点就是它的局限性,不是所有的题目都适合运用直线的参数方程解决的。
在平面几何里,一些关于焦点弦长、某点的坐标、轨迹方程、等式证明等问题的题目我们可以考虑运用直线的参数方程去解决。
在空间几何里用直线的参数方程可以解决的问题有求柱面和锥面的方程、空间中的一些轨迹方程、对称点等相关问题。
在平面中或是空间里的解析几何问题,我们都可以考虑运用直线的参数方程去解决,我们会举相关的例题,运用直线的参数方程去解题。
2.1在平面中运用直线的参数方程解题直线的参数方程的标准式:过点()000,p x y 倾斜角为α的直线l 参数方程为θθsin cos 00t y y t x x +=+=(t 为参数,θ为直线的倾斜角)t 的几何意义是:t 表示有向线段p p 0的数量,()y x p ,为直线上任意一点。
2.1.1 用直线的参数方程求弦长相关问题如果知道过某点的某一直线与一个圆锥曲线相交,要求求直线被截的弦长。
我们把这一直线的参数方程代入圆锥曲线的方程里,然后韦达定理和参数t 的几何意义得出弦长。
例1 过点()2,1P 有一条倾斜角为π43的直线与圆922=+y x 相交,求直线被圆截得的弦的长。
分析: 1、考虑点P 在不在圆上; 2、这个题目如果用一般方 法解就要写出直线方程, 然后代入圆方程,要想 求出弦长过程比较复杂、 计算量大;3、适合运用直线的参数方 程进行求解。
丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹丹考点透视当且仅当x=时取等号,则3+2x2+xy+y2x+y≥x-x+.利用柯西不等式解题,关键是将目标式配凑为柯西不等式左右两边的积式与平方和式.对于本题,我们将22x2+3变形为∙(2x)2+(3)3,即可配凑出柯西不等式左边的积式,直接根据柯西不等式,就可以求得最值.三、判别式法运用判别式法解答二元二次最值问题,需先引入参数,构造出二元二次方程;然后以其中一个变量为主元,根据一元二次方程有解,建立不等式Δ≥0,通过解不等式,求得参数的取值范围,即可确定目标式的最值.解法5.不妨令3+2x2+xy+y2x+y=m,则2x2+x(y-m)+y2-my+3=0,因为方程有解,则方程的根的判别式Δ=(y-m)2-4∙2∙(y2-my+ 3)≥0,整理得7y2-6my+24-m2≤0.设f()y=7y2-6my+24-m,要使函数的值小于或等于0,需使函数的图象都与x轴有两个交点,即Δ=36m2-4∙7(24-m2)≥0,得16m2≥7∙24,解得m≥.我们将目标式看作关于x的函数式,此时y,m为系数,根据一元二次方程2x2+x(y-m)+y2-my+3=0有解,得出判别式Δ≥0,即可得到关于y的不等式.此时还需再次构造函数f()y=7y2-6my+24-m,根据其函数的图象判定Δ≥0,从而求得m的取值范围.可见,解答二元最值问题,需灵活运用基本不等式、柯西不等式等工具,同时要学会将问题与函数、方程关联起来,根据一元二次方程的根的判别式、函数的性质来建立关系式.(作者单位:江苏省仪征市南京师范大学第二附属高级中学)圆锥曲线问题的显著特点是解题过程中的运算量较大.如何简化运算是同学们需重点思考的问题.事实上,对于一些与直线有关的圆锥曲线问题,可运用直线的参数方程来简化运算.若直线l过点P0(x0,y0),倾斜角为α,则其参数方程为{x=x0+t cosα,y=y0+t sinα,(t为参数).若点P(x,y)为直线l上的任意一点,由直线l的参数方程可知t2=(x-x0)2 +(y-y0)2,即|t|=|P0P|,则||t表示直线l上P0与P 两点间的距离.这就是直线的参数方程中t的几何意义.若直线l上任意两点A,B所对应的参数分别为t1,t2,则A(x0+t1cosα,y0+t1sinα)、B(x0+t2cosα,y0+t2sinα).由直线参数方程中参数t的几何意义可知,|t1|=|P0A|,|t2|=|P0B|,显然t1、t2、||t1、||t2的大小均由点P0与点A,B的相对位置决定,那么|P0A|±|P0B|=|t1|±|t2|,|P0A|·|P0B|=|t1t2|,|P0A||P0B|=||||||t1t2.下面结合实例,谈一谈如何运用直线的参数方程解答与直线有关的圆锥曲线问题.例1.如图1,已知点A(2,1)在双曲线C:x22-y2=1上,直线l交C于P,Q两点,直线AP,AQ的斜率之和为0.(1)求l的斜率;(2)若tan∠PAQ=22,求ΔPAQ的面积.图1题陈荣海38考点透视解:(1)设直线AP 的倾斜角为α,则直线AP 的参数方程为{x =2+t cos α,y =1+t sin α,(t 为参数)将其代入双曲线的方程中,化简并整理得:(cos 2α-2sin 2α)t 2+4(cos α-sin α)t =0,解得t 1=0(舍去)或t 1=4(cos α-sin α)cos 2α-2sin 2α.由于直线AP ,AQ 的斜率之和为0,所以直线AP ,AQ 的倾斜角互补,故直线AQ 的参数方程为:{x =2+t cos(π-α)=2-t cos α,y =1+t sin(π-α)=1+t sin α,(t 为参数)同理可得t 2=-4(cos α+sin α)cos 2α-2sin 2α.于是t 2-t 1=-4(cos α+sin α)cos 2α-2sin 2α-4(cos α-sin α)cos 2α-2sin 2α=-8cos αcos 2α-2sin 2α,t 2+t 1=-4(cos α+sin α)cos 2α-2sin 2α+4(cos α-sin α)cos 2α-2sin 2α=-8sin αcos 2α-2sin 2α.故y 2-y 1x 2-x 1=1+t 2sin α-(1+t 1sin α)2-t 2cos α-(2+t 1cos α)=(t 2-t 1)sin α-(t 2+t 1)cos α=-8cos αcos 2α-2sin 2α×sin α--8sin αcos 2α-2sin 2α×cos α=-1.所以直线l 的斜率为-1.(2)设α为锐角,由于直线AP ,AQ 的斜率之和为0,故直线AP ,AQ 的倾斜角互补,所以2α+∠PAQ =π,即∠PAQ =π-2α.由tan ∠PAQ =tan(π-2α)=-tan 2α=-2tan α1-tan 2α=22,解得tan α=2.由ìíîïïtan α=sin αcos α=2,sin 2α+cos 2α=1,得sin α=α=,所以t 1=4(cos α-sin α)cos 2α-2sin 2α=,t 2=-4(cos α+sin α)cos 2α-2sin 2α=.又==2sin αcos α=22313=.所以ΔPAQ 的面积S =12|t 1t 2|sin ∠PAQ=12×.我们先根据题意设出直线AP 、AQ 的参数方程;然后将其代入双曲线的方程中,构造出关于t 的一元二次方程,即可将AP 、AQ 对应的参数t 1、t 2看作方程的两个根,根据韦达定理建立关于两根t 1、t 2的关系式;再根据t 1、t 2的关系,利用直线的斜率公式、三角形的面积公式进行求解即可.运用直线的方程来解答圆锥曲线问题,能有效地减少运算量,降低解题的难度.例2.已知A (0,1)为椭圆E :x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)上的一个定点,其焦距为23.(1)求椭圆E 的方程;(2)如图2,过点P (-2,1)作斜率为k 的直线,与椭圆E 交于不同的两点B ,C ,直线AB ,AC 分别与x 轴交于点M ,N .若|MN |=2,求k 的值.图2解:(1)椭圆E 的方程为x 44+y 2=1;(过程略)(2)设α为直线BC 的倾斜角,则直线BC 的参数方程为{x =-2+t cos α,y =1+t sin α,(t 为参数)将其代入椭圆E 的方程,化简并整理得:(4sin 2α+cos 2α)t 2+(8sin α-4cos α)t +4=0.可得t 1+t 2=4cos α-8sin α4sin 2α+cos 2α,t 1t 2=44sin 2α+cos 2α.设B (x 1,y 1),C (x 2,y 2),则直线AB 的斜率为k AB =y 1-1x 1,AB 的直线方程为y =y 1-1x 1x +1,令y =0,可得点M 的横坐标x M =x 11-y 1=-2+t 1cos α1-(1+t 1sin α)=-2+t 1cos αt 1sin α.同理可得,点N 的横坐标x N =x 21-y 2=-2+t 2cos αt 2sin α.39考点透视于是|MN |=||||||x 11-y 1-x 21-y 2=||||||-2+t 1cos αt 1sin α--2+t 2cos αt 2sin α=||||||2(t 2-t 1)t 1t 2sin α=||12,因为(t 2+t 1)2-4t 1t 2=(4cos α-8sin α4sin 2α+cos 2α)2-4×44sin 2α+cos 2α=-64sin αcos α(4sin 2α+cos 2α)2,所以||MN =||||||4sin α4sin 2α+cos 2α=||=2.化简得-4sin αcos α=sin 2α,且sin α≠0,故tan α=-4.所以k 的值为-4.先设出直线BC 的参数方程,将其与椭圆的方程联立;然后构造出一元二次方程,并将AP 、AQ 所对应的参数t 1、t 2看作方程的两个根,即可根据韦达定理建立关于t 1、t 2的关系式;再用t 1、t 2表示出||MN ,便能将问题转化,快速获得问题的答案.例3.如图3,已知椭圆E 的中心为坐标原点,对称轴为x 轴、y 轴,且过A (0,-2),B (32,-1)两点.(1)求E 的方程;(2)设过点P (1,-2)的直线交E 于M ,N 两点,过M 且平行于x 的直线与线段AB 交于点T ,点H 满足MT =TH ,证明:直线HN 过定点.图3解:(1)椭圆E 的方程x 23+y24=1;(过程略)(2)设α为直线PN 的倾斜角,则直线PN 的参数方程为{x =1+t cos α,y =-2+t sin α,(t 为参数)将其代入椭圆E 的方程,化简并整理得:(3sin 2α+4cos 2α)t 2-(12sin α-8cos α)t +4=0.可得t 1+t 2=12sin α-8cos α3sin 2α+4cos 2α,t 1t 2=43sin 2α+4cos 2α.设M (1+t 1cos α,-2+t 1sin α),N (1+t 2cos α,-2+t 2sin α).由A (0,-2),B (32,-1)可得直线AB 的方程为y =23x -2,由于MH 平行于x 轴,故点T 的横坐标为32t 1sin α.于是 MH =2 MT =(3t 1sin α-2-2t 1cos α,0), PM =(t 1cos α,t 1sin α),PN =(t 2cos α,t 2sin α),则 PH = PM +MH =(3t 1sin α-2-t 1cos α,t 1sin α),又 PA =(-1,0),设 PH =λ PA +μ PN ,则PH =λ(-1,0)+μ(t 2cos α,t 2sin α)=(-λ+μt 2cos α,μt 2sin α),得{3t 1sin α-2-t 1cos α=-λ+μt 2cos α,t 1sin α=μt 2sin α,即{λ=2t 1cos α+2-3t 1sin α,t 1=μt 2.所以λ+μ=2t 1cos α+2-3t 1sin α+t 1t 2=(2cos α-3sin α)t 1t 2+(t 2+t 1)+t 2t 2=(2cos α-3sin α)×43sin 2α+4cos 2α+12sin α-8cos α3sin 2α+4cos 2α+t 2t 2=1,故N ,H ,A 三点共线,所以直线HN 过定点A .我们利用直线的参数方程,根据韦达定理得到t 1、t 2的关系,即可将M 、N 、T 三点的坐标用t 1、t 2以及三角函数表示出来.再根据向量的共线定理判定N 、H 、A 三点共线,就能确定点A 与直线HN 的位置关系.一般来说,对于一些动直线过定点问题、直线与圆锥曲线的位置关系问题、与直线有关的图形面积问题、圆锥曲线中的距离问题,巧用直线的参数方程来求解,不仅能大大地减少运算量,还能化繁为简,达到事半功倍的效果.(作者单位:福建省安溪第一中学)40。
圆锥曲线解题技巧利用参数方程求解解题技巧利用参数方程求解圆锥曲线圆锥曲线是数学中重要的曲线类型之一,在几何学和物理学等领域中有广泛的应用。
解决圆锥曲线的问题时,常常需要利用参数方程来求解。
参数方程可以将曲线上的点的坐标表示为参数的函数形式,进而简化问题的求解过程。
下面将介绍一些常见的圆锥曲线问题,并讲解利用参数方程进行解答的技巧。
1. 圆锥曲线的参数方程表示圆锥曲线的参数方程表示为:x = x(t)y = y(t)其中,x(t)和y(t)分别是x轴和y轴上的坐标,t是参数。
通过参数方程,我们可以得到曲线上各点的坐标,从而对其性质和特点进行研究。
2. 求圆锥曲线上的特定点利用参数方程,我们可以求解圆锥曲线上的特定点坐标。
以椭圆为例,其参数方程为:x = a * cos(t)y = b * sin(t)其中,a和b分别是椭圆的长轴和短轴的长度。
通过选取合适的参数t,我们可以计算出椭圆上的各个点的坐标。
3. 求圆锥曲线的切线和法线参数方程还可以用来求解圆锥曲线上某一点的切线和法线。
对于曲线上任意一点P(x0,y0),其切线的斜率由参数方程导数dy/dx决定:dy/dx = (dy/dt) / (dx/dt)通过求解dy/dx的值,并代入点P的坐标,可以得到切线的斜率。
进一步地,我们可以利用切线斜率和点P的坐标,得到切线的方程。
法线是与切线垂直的线段,其斜率是切线斜率的倒数的负数。
再利用点P的坐标,我们可以求解法线的方程。
4. 求圆锥曲线的弧长和曲率通过参数方程,我们还可以求解圆锥曲线上两点间的弧长。
弧长的计算公式为:L = ∫sqrt((dx/dt)^2 + (dy/dt)^2) dt其中,dx/dt和dy/dt分别是参数方程x(t)和y(t)的导数。
通过计算弧长,我们可以获得曲线上两点之间的路径长度。
曲率是指圆锥曲线在某一点处的弯曲程度。
其计算公式为:k = |(dy/dt * d^2x/dt^2 - dx/dt * d^2y/dt^2) / ((dx/dt)^2 +(dy/dt)^2)^(3/2)|通过计算曲率,我们可以了解曲线在某一点处的弯曲情况,并作进一步的分析和研究。
参数方程解决圆锥曲线问题在解决数学问题时,我们常常会遇到各种曲线,其中最典型和常见的是圆锥曲线。
圆锥曲线包括椭圆、双曲线和抛物线,它们在几何、物理和其他科学领域中都有着广泛的应用。
传统上,我们使用直角坐标系来描述和解决圆锥曲线问题,但近年来,参数方程的方法开始受到越来越多的关注。
这种方法能够更直观地描述曲线的形状和性质,对于解决一些复杂的问题也更为有效。
参数方程与圆锥曲线参数方程是一种通过参数来描述曲线的方法。
对于圆锥曲线,我们通常选择三个参数,这三个参数对应于直角坐标系中的x、y和z坐标。
例如,对于椭圆,我们可以选择中心点为原点,长轴在x轴上,并指定半长轴a和半短轴b。
椭圆的参数方程可以表示为:x = a * cosθ,y = b * sinθ。
类似地,双曲线和抛物线也可以用参数方程来表示。
对于双曲线,参数方程可以是:x = a * secθ,y = b * tanθ;对于抛物线,参数方程可以是:x = 2p * cos θ,y = 2p * sinθ。
参数方程解决圆锥曲线问题使用参数方程解决圆锥曲线问题有很多优点。
首先,通过参数方程,我们可以更直观地理解曲线的形状和性质。
其次,参数方程可以简化计算过程,特别是在处理一些复杂的几何问题时。
最后,参数方程可以扩展我们的数学视野,让我们看到不同类型曲线之间的联系和转化。
例如,当我们需要求解圆锥曲线上的点到原点的距离时,使用参数方程可以简化计算过程。
假设我们有一个椭圆,其参数方程为:x = a * cosθ,y = b * sinθ。
要计算椭圆上一点到原点的距离,我们可以直接使用距离公式:r = sqrt(x^2 + y^2)。
将x和y的参数方程代入此公式,得到:r = sqrt(a^2 * cos^2θ+ b^2 * sin^2θ)。
参数方程是一种有效的解决圆锥曲线问题的方法。
它不仅可以帮助我们更直观地理解曲线的形状和性质,还可以简化计算过程。
通过学习和掌握参数方程的方法,我们可以更好地解决各种圆锥曲线问题,提高我们的数学素养和解决问题的能力。
利用直线和圆锥曲线的交点解题直线和圆锥曲线是解题中常用的数学工具,通过它们的交点可以得到问题的解答。
在本篇文章中,将探讨如何利用直线和圆锥曲线的交点解题,以及一些相关的应用案例。
一、直线和圆锥曲线的基本概念在开始解题之前,我们首先了解一下直线和圆锥曲线的基本概念。
直线是两个点之间的最短路径,由无数个点组成,可以用一条无限延伸的箭头表示。
圆锥曲线是由一个圆锥和一个平面相交而形成的曲线。
常见的圆锥曲线有椭圆、抛物线和双曲线。
椭圆由一个圆锥和一个截去一部分的平面相交而形成;抛物线由一个圆锥和一个平行于其侧面的平面相交;双曲线由一个圆锥和一个斜截面相交而形成。
二、利用直线和圆锥曲线的交点解题的方法当遇到问题需要利用直线和圆锥曲线的交点来解答时,可以采用以下方法:1.方程求解法:通过列出直线和圆锥曲线的方程,求解它们的交点坐标。
比如,假设有一条直线的方程为y = ax + b,圆锥曲线的方程为x^2 + y^2 = r^2,我们可以将它们代入方程,求解x和y的值,得到交点的坐标。
2.几何图形法:通过在坐标平面上画出直线和圆锥曲线的图形,找到它们的交点。
这种方法适用于直线和圆锥曲线的方程较为简单的情况。
我们可以通过观察图形的交点位置来求解问题。
3.数学公式法:利用一些数学公式来求解问题。
比如,对于椭圆和抛物线,可以利用其几何性质和参数方程来求解交点。
三、应用案例下面通过一些具体的应用案例来演示如何利用直线和圆锥曲线的交点解题。
案例一:求直线与圆的交点坐标已知一条直线的方程为y = 2x + 1,圆的方程为x^2 + y^2 = 9。
求直线与圆的交点坐标。
利用方程求解法,将直线和圆的方程代入联立求解,得到x和y的值。
将直线的方程代入圆的方程,得到x^2 + (2x + 1)^2 = 9。
化简方程,得到5x^2 + 4x - 4 = 0。
求解该方程,得到x的值为-1和0.8。
将x的值代入直线的方程,得到y的值为-1和2.6。
圆锥曲线定直线问题解题方法与技巧标题:圆锥曲线定直线问题的解题方法与技巧一、引言在解析几何中,圆锥曲线是重要的研究对象,其中涉及到的定直线问题要求我们找出经过特定点或者满足特定条件的直线方程。
这类问题通常需要综合运用直线与圆锥曲线的位置关系、参数方程、极坐标方程以及代数运算等知识。
以下将详细介绍解决此类问题的一些基本方法和实用技巧。
二、基本解题方法1. 利用位置关系确定直线方程:当已知直线过某定点或与圆锥曲线相切、相交于两点等情况时,可以利用圆锥曲线的标准方程(例如椭圆、双曲线、抛物线)与直线的一般方程联立,通过求解方程组得到交点坐标,进而确定直线方程。
2. 参数法:圆锥曲线的参数方程能直观地反映点与曲线的关系,当直线与圆锥曲线有特殊关系(如切线、法线)时,可先将直线写成参数形式,然后与圆锥曲线的参数方程联立求解参数,从而得出直线的方程。
3. 极坐标法:在某些情况下,若圆锥曲线或直线在极坐标下表达更为简便,可直接在极坐标系中建立方程,求解后转换为直角坐标系下的直线方程。
三、解题技巧1. 明确题目条件:解决定直线问题时,首先要明确直线需要满足的条件,如是否过定点、是否为圆锥曲线的切线、斜率是否存在等,这些信息对于选择合适的解题方法至关重要。
2. 判断直线与圆锥曲线的位置关系:通过计算判别式,可以判断直线与圆锥曲线的位置关系,如相离、相切、相交等,进一步决定如何设定直线方程。
3. 巧妙应用韦达定理:在处理直线与圆锥曲线交点问题时,韦达定理是一个非常有力的工具。
它可以快速给出两交点横坐标的乘积和和关系,帮助简化计算过程。
4. 充分利用对称性:圆锥曲线具有良好的对称性,有时可以根据对称性简化问题,比如已知直线过原点或与坐标轴平行的情况。
总结,解决圆锥曲线定直线问题需灵活运用解析几何的基础理论,结合具体情况选择最适宜的解题策略,同时注重培养观察问题的能力和逻辑推理能力,以提升解题效率与准确性。
圆锥曲线解题技巧之直线与圆锥曲线的交点如何通过直线与圆锥曲线的交点解决问题在解决与圆锥曲线相关的问题时,直线与圆锥曲线的交点是一个关键因素。
本文将介绍一些圆锥曲线解题的技巧,重点探讨如何通过直线与圆锥曲线的交点来解决问题。
一、直线与圆锥曲线的交点在解决圆锥曲线问题时,我们经常需要求解直线与圆锥曲线的交点。
求解这些交点能够帮助我们确定曲线的形状、性质以及其他重要参数。
接下来,我们将介绍两种常见的直线与圆锥曲线交点求解方法。
1. 利用代数方法求解交点一种常见的方法是通过代数方程求解直线与圆锥曲线的交点。
假设我们有一个圆锥曲线方程和一个直线方程,求解这两个方程的交点即可得到交点的坐标。
具体步骤如下:(1)将直线方程代入圆锥曲线方程,列出方程组。
(2)解方程组,求解交点坐标。
这种方法适用于各种类型的圆锥曲线,例如椭圆、双曲线和抛物线等。
2. 利用几何方法求解交点除了代数方法,我们还可以利用几何方法快速求解直线与圆锥曲线的交点。
以下是一些常见的几何方法:(1)切线法:对于一条切线,它与圆锥曲线相切于一个交点。
通过构造一条切线,我们可以找到直线与圆锥曲线的一个交点。
这种方法适用于某些特定的圆锥曲线,例如抛物线。
(2)平行线法:对于一条平行于坐标轴的直线,它与圆锥曲线相交于两个交点。
通过确定直线与圆锥曲线的一个交点,并利用平行线性质,我们可以求解另外一个交点。
这些几何方法能够有效地求解直线与圆锥曲线的交点,帮助我们更好地理解曲线的特点和性质。
二、应用案例分析接下来,我们将通过一些应用案例来展示如何利用直线与圆锥曲线的交点解决问题。
案例一:求解椭圆的焦点坐标已知椭圆的方程为x^2/16+y^2/9=1,要求椭圆的焦点坐标。
解析:椭圆的焦点是直线与椭圆的交点。
我们可以选择一条经过椭圆顶点的切线,找到切点作为一个焦点。
具体步骤如下:(1)求解椭圆的顶点坐标:将x=0代入椭圆方程,得到y=±3。
所以椭圆的顶点坐标为(0,3)和(0,-3)。
利用圆锥曲线的参数方程解题圆锥曲线是数学中常见的曲线类型,它可以通过参数方程来进行描述和求解。
利用圆锥曲线的参数方程,我们可以解决各种与这类曲线相关的问题。
本文将介绍圆锥曲线的参数方程及其解题方法。
一、圆锥曲线的参数方程圆锥曲线包括椭圆、双曲线和抛物线三种类型。
它们的参数方程可以分别表示如下:1. 椭圆的参数方程设椭圆的长半轴为a,短半轴为b,则椭圆的参数方程为:x = a * cos(t)y = b * sin(t)其中,t为参数,范围为[0, 2π)。
2. 双曲线的参数方程双曲线有两种类型:横双曲线和纵双曲线。
它们的参数方程分别为:横双曲线:x = a * sec(t)y = b * tan(t)纵双曲线:x = a * tan(t)y = b * sec(t)其中,t为参数,范围为(-∞, +∞)。
3. 抛物线的参数方程设抛物线的焦点为F,准线为l,焦点到准线的距离为p,则抛物线的参数方程为:x = 2 * p * ty = p * t^2其中,t为参数,范围为(-∞, +∞)。
二、利用圆锥曲线的参数方程解题方法利用圆锥曲线的参数方程解题时,一般需要根据题目给出的条件来确定参数的具体取值范围,并通过参数方程的形式将曲线转化为参数的函数。
然后,可以利用参数方程进行曲线的绘图、求解焦点、顶点、直线与曲线的交点等问题。
下面以一个具体的例子来说明如何利用圆锥曲线的参数方程解题。
例题:已知椭圆的长半轴为2,短半轴为1,求椭圆上与直线y=x+1相交的点的坐标。
解:根据椭圆的参数方程可知:x = 2 * cos(t)y = sin(t)将直线方程代入参数方程中,得:sin(t) = 2 * cos(t) + 1经过一系列的化简与变形,可求得参数t的解。
然后,将参数t的解代入参数方程,即可求得与直线相交的点的坐标。
三、实例分析通过以上的介绍,我们可以看到,利用圆锥曲线的参数方程解题需要对参数方程进行化简、求解方程等操作。
运用参数方程知识巧解直线与圆锥曲线相切问题
江西省高安中学数学教研组章勇生
本文“运用参数方程知识巧解直线与圆锥曲线相切问题”是我在运用几何画板作椭圆和双曲线时的一点感悟,运用这种方法解题,使运算量大大减少,学生易接受,并且解题成功率大大提高。
关键词:一一对应、参数方程、三角变换
一、再现如何运用参数方程作椭圆和双曲线
1、用几何画板作椭圆:
①、以原点为圆心,分别以a,b长为半径作圆。
②、在以a为半径的圆上任取一点M,连结OM,交以
b为半径的圆于点N。
③、过点M作X轴的垂线,再过点N作前垂线的垂线交
于点H。
④、同时点M和H点,再从菜单选项中选择轨迹便可
得所需要的椭圆。
理论根据:
设∠AOM=θ,则|OC|=|OM|cosθ=a cosθ, |CH|=|ND|
=|ON|sinθ=bsinθ, 根据椭圆的参数方程知,点H的轨
迹是一个椭圆。
2、用几何画板作双曲线:
①.以坐标原点O为圆心,分别以a=OA、b=OB(a, b>0)为半径画两个圆;
②.圆OB与x轴的正方向交于点C,过C作x轴的垂线,
③.在圆OA上取一点P,连接OP,直线OP与过点C
且和x轴垂直的直线交于点N,过点N作x轴的平行线
NM;
④.过点P作PR垂直于OP,交x轴于点R;
⑤.过点R在x轴的垂线交直线NM于点M;
⑥.分别选中点M和点P,用"作图"菜单中的"轨迹"功能,
画出双曲线。
理论根据:
设∠xOP=θ,则|OR|=|OP|secθ=asecθ, |RM|=|NC|=
|OC|tanθ=btanθ, 根据双曲线的参数方程知,点M的轨
迹是一个双曲线。
二、从作图中得到的启示
从作图中我们发现,椭圆中的θ(0°≤θ<360°)与点M的位置,应该是一一对应的关系,即一个θ的值对应一个M的位置,当θ的值有两个,则说明对应着两个M点。
同样,在双曲线中的θ(0°≤θ<360°)与点P的位置,也应该是一一对应的关系,一个θ的值也对应一个P的位置,而θ的值不同,对应的P值也不同。
于是,我们可以大胆地推测,如果是讨论椭圆122
22=+b
y a x 与直线mx+ny+k=0相切的问
题,可考虑将椭圆上的点表示成M (a cos θ,bsin θ),该点在直线mx+ny+k=0上,所以m ·a
cos θ+n ·bsin θ+k=0,再将此方程变形为()()k nb ma -=+∙+)sin(2
2φθ,其中ф=arctan
nb
ma 或π-arctan nb ma。
由于直线与椭圆相切,因此椭圆上满足直线mx+ny+k=0的点M 只有一个,
当且仅当|sin(θ+ф)|=1时,θ有唯一解。
因此有
()()k nb ma -=+2
2,即()()222k nb ma =+。
同样对于双曲线122
22=-b
y a x 与直线mx+ny+k=0相切的问题,可考虑将双曲线上的点表
示成P (a sec θ,btan θ),该点在直线mx+ny+k=0上,所以m ·a sec θ+n ·btan θ+k=0,同时乘以cos θ得nbsin θ+kcos θ+ma=0,再将此方程变形为()()ma k nb -=+∙+)sin(22φθ,
其中ф=arctan
nb k 或π-arctan nb
k 。
由于直线与双曲线相切,因此双曲线上满足直线的点P 只有一个,当且仅当|sin(θ+ф)|=1时,θ有唯一解。
因此有
()()ma k nb -=+2
2,即
()()2
22ma nb k =+。
以上结论虽然直接由圆锥曲线方程与直线方程联立方程组同样可以得到,但运算量非常大,下面我们通过例子来对照一下。
三、举例:
例1:已知椭圆中心在原点,焦点在X 轴上,焦距为34,且和直线016723=-+y x 相切,求椭圆方程。
若用常规方法:设椭圆方程为122
22=+b y a x ,它与直线016723=-+y x 相切,所以有:
b 2x 2+a 2(
7
2316x -)2=a 2b 2,
化简得:(28b 2+9a 2)x 2-96a 2x+256a 2-28a 2b 2=0
当△=(96a 2)2-4(28b 2+9a 2)( 256a 2-28a 2b 2)=0时有25628922=+b a ……① 又∵焦距为34, ∴a 2-b 2=12……②
由①②联立得:a 2
=16,b 2
=4 ∴所以椭圆方程为:
14
162
2=+y x 用参数法:设椭圆方程为12222=+b y a x ,其参数方程为⎩⎨⎧==θ
θsin cos b y a x ,
∴椭圆上任一点P (acos θ,bsin θ),当这点在直线上时,有016sin 72cos 3=-+θθb a , ∴16)sin(28922=++ϕθb a ,
∵0°≤θ<360°, ф为一个定角,当且仅当sin(θ+ф)=1时,直线与椭圆相切, ∴1628922=+b a ,即25628922=+b a ……① 又∵焦距为34, ∴a 2-b 2=12……②
由①②联立得:a 2
=16,b 2
=4 ∴所以椭圆方程为:
14
162
2=+y x 对比发现,用第二种方法运算量减少了许多。
例2:求过点P (4,4)与双曲线
19162
2=-y x 只有一个公共点的直线方程。
1°当直线与双曲线的渐近线平行时符合条件,故可设方程为y=b x +±4
3
,再将P (4,4)代入得两条直线方程分别为:y=
143+x 和y=74
3
+-x 2°当斜率不存在时,即x =4也符合条件。
3°当斜率存在且不与渐近线平行时,设此直线的方程为:y=kx-4k+4,又设双曲线上一点P (4sec θ,3tan θ),若点P 在直线y=kx-4k+4上, 有3tan θ-4ksec θ+4k-4=0,同时乘以cos θ
得3sin θ+(4k-4)cos θ-4k=0,将此式变形得:k k 4)sin()44(92=+-+ϕθ
∵0°≤θ<360°, φ为一个定角,当且仅当sin(θ+φ)=1(4k >0)或sin(θ+φ)=-1(4k <0)时,直线与双曲线相切。
这时有:22)4()44(9k k =-+
解之得:k=
3225,故所求直线为:y=3225x-8
7。