直线与圆锥曲线的位置关系
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第2O卷第3期 2OO6年6月 廷边教育学院学报 Jollfn曩1 ofYs.ubhm Institute ofEducation V0L2O No.3 JulL 2OO6
直线与圆锥曲线的位置关系
翟海霞姜玉芝 (延边第二中学,吉林延吉133000)
摘要:直线与圆锥曲线的位置关系是高中解析几何中的重要内容,涉及函数方程、不等式、三角等 许多知识,清晰直线与圆锥曲线的各种位置关系有助于熟练解答直线与圆锥曲线的各种类型 的习题. 关键词:直线;圆锥曲线;位置关系 中图分类号:G633.63 文献标识码:B 文章编号:1673--4564(2006)03--0096--05
直线与圆锥曲线的位置关系是高中解析几何中的重要内容,它涉及函数方程、不等式、三角等许多 知识,可构成轨迹、最值、对称、范围、参数等问题,是解析几何中综合性较强、能力要求较高的内容, 也是高考的重点和热点。现结合具体实例详细讨论一下直线与圆锥曲线的位置关系。
一、直线与圆锥曲线位置关系的基础知识 直线与圆锥曲线的位置关系主要是指直线和圆锥曲线的公共点的个数问题,解决的方法是转化为直 线方程与圆锥曲线方程组成的方程组解的个数问题,进而转化为讨论一元一次方程或一元二次方程解的 情况。要注意以下几点: (1)如果方程组消去Y,得到关于x的方程甜 + +c=O,这时要首先考虑a=0或口≠O,进而考 虑△:O或△≠O两种情况。 (2)对双曲线和抛物线而言,一个公共点的情况要考虑全面: ①若a=O,则此时直线与双曲线的渐近线平行,只有一个公共点,直线与抛物线的对称轴平行时, 只有一个公共点。 ②若口≠O则此时直线与双曲线相切,只有一个公共点,直线与抛物线相切,只有一个公共点. (3)当直线与圆锥曲线相交(有两个公共点)时,一定要满足口≠O,A>0的条件. 另外,直线与圆锥曲线的位置关系,还可以利用数形结合的思想,以形助数的方法解决。 当直线与曲线有两个公共点时,一般情况主要解决有关弦长和中点弦的问题。 弦长公式:设A( 。,Y1)、B( 2,Y2),设直线AB的斜率为k,则 广__ f 1 IABI=√1+尼 ・√( + ) -4xix =√1+尼 I 一 I=、/1+ 1 I 一 I
二、直线与圆锥曲线位置关系的典型实例
收稿日期:2006一O3—23
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1.直线与双曲线、抛物线 一个公哭点
例1.过点(0,3)的直线,它与双曲线 一 2:1只有一个公共点,求此直线的方程。例 过点 ,3 的直线,它与双曲线 一j 只有一个公共点,求此直线的方程。 分析:(1)当直线斜率不存在时,直线方程为x=O,显然直线与双曲线没有公共点: f =kx+3 当直线斜率存在时,可设直线方程为y=kx+3,则由 {£一 :1
消去Y得,(3--4k Ix --24k--48=0。 ①若3--4k ≠0,此方程为一元二次方程,则由△=0,可得 =±43,直线方程为尸±43 x+3, 此时直线与双曲线相切。
②若3—4 z:。,此方程为一元一次方程,由3—4 z:。可得 :± 2,直线方程为J,=± 2 +3, 直线与双曲线的渐近线平行,此时方程组的解也只有一个,即直线与双曲线也只有一个公共点。 总结:当直线与双曲线只有一个公共点时,直线与双曲线有两种位置关系:一是相切,二是相交(交 点为一个),此时直线与双曲线的渐近线平行。 如果将例1中的双曲线换成抛物线yZ=2A-,则经过点(0,3)与该抛物线只有一个公共点的直线有: ①当直线斜率不存在时,直线方程为X=0,此时直线与抛物线相切,直线与抛物线只有一个公共点。 I Y= +3 ②当直线斜率存在时,设直线方程为 +3,由1 J, :2 消去 得 +(6 一2 +9=o-
若 =0,直线方程为 3,直线与抛物线的对称轴平行,与抛物线只有一个公共点;若kz≠0,由△=0, 1 1 可得 =■,直线方程为J,=■x+3,此时直线与抛物线相切,直线与抛物线只有一个公共点。 n n 总结:当直线与抛物线只有一个公共点时,直线与抛物线有两种位置关系:一是相切,二是相交(交 点为一个),此时直线与抛物线的对称轴平行。 2.直线与双曲线有两个公共点
例::已知双曲线E: 一 =1( >。,6>。)的一个焦点为F(2√ ,。)连接点B(。,
b)与点F,线段BF的中点M在双曲线上。 (1)求双曲线E的方程 (2)设直线l + ( ≠0)与双曲线E交与不同的两点P、Q,且lBPl=fBQl求k的取值范围。 解:(1)由已知c=245。...口 +bZ=20 ・97・
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又m c , 在又曲线上, -.. {=, 一口 一
卣此解 …-.方程等一丢=,
(2)先求出PQ的中点M( 0,Y0),为此
消去Y得(4一 -2kmx--(m +l6)=0…………… 显然 ≠± 。 2 一f +16) 设P 一’ 1),Q(.Yz’ z)’则 -. ̄X2= ’ 1 2=— 4, ・ , 4 ・.‘I曰尸I=1 QI,...BM 2.PQ’... , 9=一I,即 ,k=--I 4一 -- ’ .‘.m=二(4一k ), ‘.‘,与双曲线有两交点,则①中A>0,
.'.4 k2 m2+4(4--k2)(m2+16)>O o化简得k2<4,或k2> 又k≠0 r——一4 ——一 ...........441 441 .-.k的取值范围是(一c一。,一——)u(--2,0)u(0,2)u(——,+c一。)。 Z Z 总结:解决直线与圆锥曲线有两个交点问题时,一定要考虑A>o这个前提条件。 3.过焦点的弦长为定值的弦的条数 。 ‘ 例3:过双曲线 一 的右焦点作直线 与双曲线交于A’B两点 (1)a- ̄IABI=÷,则直线1有几条? (2)若IABI=6,则直线1有几条? (3)若lABI<3,则直线1有几条? 分析:直线与双曲线的相交弦,弦端点可能位于一支图象上,也可能位于两支图象上.当端点在同 支上,以过焦点且垂直与实轴的弦最短(即为通径);当端点在两支上,且过焦点的弦即为实轴IA A I
最短,通径为÷IA1A2I=8,所以,(1)3条,(2)4条,(3)1条。
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总结:解决这类问题应考虑通径长和实轴长,应把这两个长度作为参考数,若将例3中的双曲线改
为抛物线J,2= ,则c・ 一条,c2 2条,。 。条-
4.最值问题 设 是椭圆 + 72: > 的右 以F , 5为半径的
4 圆与椭圆相交与A、B两点,且IABI — 。
(1)求椭圆的方程; (2)设直线尸 +2交椭圆于M、N两点,O为坐标原点, ̄AMON面积的最大值・
忸rl、谢AR夺x轴千H点,...IABI: , ...( , ), .-.A在圆上, 解:(1)设AB交x轴于H点, ・—了’ ・‘ ,— ’’ ‘A征圆上’
... 又枷, 5 在椭
+拿 z …程为 。
f Y=kx+2 (2)从{ +一x2:l (1+5 +2 +15—0’设 xll xI2, )’
△=(2ok) 一4(1+5k )x15>0 20k X1+x2 一而 15 而 I I:@—1+k'-)[(x,+—x2)2-4x,x2]:  ̄/ 100k2_60,
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...尼!= 7,即庀=±了477时,( 。 ) = 2. 总结:解析几何中求最值与函数中求值域的方法类似,常用的方法有两种,即代数法和几何法.若 题目的条件和结论能明显体现几何特征及意义,则考虑利用图形性质来解决,这就是几何法。若题目的 条件和结论能体现一种明确的函数关系,则应首先建立起目标函数,再求这个函数的最值.求函数最值
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