利用圆锥曲线的统一定义解题

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利用圆锥曲线的统一定义解题

圆锥曲线的统一定义揭示了圆锥曲线的内在联系,使焦点、离心率、准线等构成了一个和谐的整体。恰当而灵活运用统一定义来解题,往往能化难为易,化繁为简,起到事半功倍的效果.下面谈一谈圆锥曲线的统一定义的解题功能。 一、“统一定义”活解曲线方程

例1、已知圆锥曲线过点(4,8)P --,它的一个焦点(4,0)F -,对应这个焦点的准线方程为4x =,求这条曲线的轨迹方程.

解:设(,)M x y 为该圆锥曲线上任一点,由统一定义得:4

44

MF PF

x =---,即

=

216y x =-,故所求曲线的方程为2

16y x =-

点评:利用圆锥曲线的统一定义来解,体现问题的本质,避免不必要的讨论,解题过程简捷.求圆锥曲线的轨迹方程时,涉及到焦点、准线、离心率和曲线上点4个条件中的3个,往往用圆锥曲线的统一定义解.

练习1:在平面内到定点(0,4)的距离比它到定直线5y =-的距离小1的动点的轨迹方程。

解:由题设可知:平面内动点到定点(0,4)的距离等于到定直线4y =-距离,由“统一定义”可知,动点的轨迹是以(0,4)为焦点,4y =-为准线的一条抛物线,其方程为216x y =。 二、“统一定义”妙解圆锥曲线的最值

例2、已知点(2,1)A 在椭圆内,F 的坐标为(2,0),在椭圆上求一点P ,使||2||PA PF +最小.

分析:如果直译,很难使问题得到解决.根据所提供数据的特点,已知椭圆的离心率为

1

2

,而表达式||2||PA PF +中有系数2,可以考虑构造表达式||2||PA PF +的几何意义,紧扣椭圆的定义解答.

解:设椭圆上点P 到准线的距离为d ,则

1

2

PF e d ==,即2||d PF =,则问题转化为,在椭圆上求一点,使它到焦点F 与对应准线的距离之和最小,如图6,根据平面几何中的“垂线段最短”的性质,作2AM 垂直于准线,其与椭圆的交点即为所求点P ,故设

(,1)P x ,代入椭圆方程得x =P 为所求.

点评:根据椭圆的第二定义,通过离心率把到焦点的距离与到对应准线的距离之间进行

转化,结合图形的性质,探求解题方法,优化解题过程。

练习2:已知点A (3,0)、F (2,0),在双曲线22

13y x -=上求一点P ,使1

||||2

PA PF +

的值最小。

解:1,2,2a b c e ==∴=∴=。设点P 到与焦点F (2,0)相应的准线的距离为d ,则

||2PF d =。∴1

||2

PF d =。1||||||2PA PF PA d ∴+=+,这问题就转化为在双曲线上求点P ,

使P 到定点A 的距离与到准线的距离和最小。即直线PA 垂直于准线时合题意,∴P (1,0)。 三、“统一定义”妙求离心率

例3、已知椭圆22

221x y a b

+=(0)a b >>,过左焦点F 作倾斜角为060的直线交椭圆于,A B

两点,若2AF FB =,则椭圆的离心率e 为

解:如图,设2BF =,点B 到左准线的距离为d ,则4AF =, 点A 到左准线的距离3d +,由圆锥曲线的统一定义得

422

33

e d d =

==+ 点评:解法的关键是抓住了题设条件的特点,取2BF =并利

用了060的直角三角形的特性,根据椭圆的第二定义得到了比例式,从而利用等比定理简化了求解程序.

练习3:设点P 是双曲线)0,0(122

22>>=-b a b

y a x 右支上的任意一点,21,F F 分别是其

左、右焦点,离心率为e ,若21PF e PF ⋅=,求此双曲线的离心率e 的取值范围。

解:由双曲线的第一定义可知:a PF PF 221=-,又21PF e PF ⋅=,故1

22-=

e a PF ,121-=

e ae

PF ,在21PF F ∆中,2121F F PF PF ≥+(当且仅当点21,,F P F 共线时取等号),即c e e a 21

)

1(2≥-+,所以0122≤--e e ,即211+≤

例4、设椭圆的左焦点为F ,AB 为椭圆中过点F 的弦,试分析以AB 为直径的圆与左准线的位置关系.

解:设M 为弦AB 的中点(即以AB 为直径的圆的圆心),

111A B M ,,分别是A 、B 、M 在准线l 上的射影(如图).由圆锥曲

线的共同性质得111()2AB AF BF e AA BB e MM =+=+=. ∵01e <<,∴12AB MM <,即

12

AB

MM <.∴以AB 为直径的圆与左准线相离. 练习4:在抛物线2

2y px =中(如图)A 为抛物线上异于顶点的任一点,问以|PA|为直径的圆与y 轴的位置关系如何。

解:如图,设过A 点且平行于x 轴的直线交y 轴于B 点,交直线L 于C 点,由统一定义可知|AC|=|AF|,设x 轴与准线L 交于D ,则|OF|=|OD|=|BC|,取AF 的中点M ,过点M 且平行于x 轴的直线交于y 轴于N ,则1111||(||||)(||||)||||2

2

2

2

MN AB OF AB BC AC AF =+=+==。所

Y X

C B A N

M

F

O D