圆锥曲线几何性质总汇
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圆锥曲线的几何性质一、椭圆的几何性质(以+=1(a ﹥b ﹥0)为例)22a x 22by 1、⊿ABF 2的周长为4a(定值)证明:由椭圆的定义12121212242AF AF a AF AF BF BF aBF BF a +=⎫⎪⇒+++=⎬+=⎪⎭即24ABF C a= 2、焦点⊿PF 1F 2中:(1)S ⊿PF1F2=2tan2θ∙b (2)(S ⊿PF1F2)max = bc(3)当P 在短轴上时,∠F 1PF 2最大证明:(1)在中12AF F ∵ 22212124cos 2PF PF c PF PF θ+-=⋅∴()212122cos PF PF PF PFθ⋅=+∴21221cos b PF PF θ⋅=+∴1222112sin cos tan 21cos 2PF F b S b θθθθ-=⨯⋅=⋅+(2)(S ⊿PF1F2)max =max 122c h bc ⨯⨯=(3 ()()()2222222212002222222120004444cos 12222PF PF c a ex a ex c a c PF PF a e x a e x θ+-++---===-⋅-+当=0时 有最小值 即∠F 1PF 2最大0x cos θ2222a c a -3、 过点F 1作⊿PF 1F 2的∠P 的外角平分线的垂线,垂足为M 则M 的轨迹是x 2+y 2=a 2证明:延长交于,连接1F M 2F P F OM由已知有 为中点1PF FP =M 1F F xxx∴ ==212OM FF =()1212PF PF +a 所以M 的轨迹方程为 222x y a+=4、以椭圆的任意焦半径为直径的圆,都与圆x 2+y 2=a 2内切证明:取的中点,连接。
令圆的直径,半径为1PF M OM M 1PF∵ =OM ()2111112222PF a PF a PF a r =-=-=-∴ 圆与圆内切M O ∴ 以椭圆的任意焦半径为直径的圆,都与圆x 2+y 2=a 2内切5、任一焦点⊿PF 1F 2的内切圆圆心为I ,连结PI 延长交长轴于则 ∣IR ∣:∣IP ∣=e证明:证明:连接由三角形内角角平分线性质有 12,F I F I ∵1212121222F R F R F R F R IR c e PI PF PF PF PF a+=====+∴IRPI=e 6、以任一焦点弦为直径的圆与相应准线相离。
证明:令到准线的距离为()()1122,,,A x y B x y 1,d d 以为直径的圆的圆心为到准线的距离为。
M d ∵()21221222AF ed AF BF e d d BF ed =⎫⇒+=+⇒⎬=⎭()()1212122AB R e d d R e d d ==+⇒=+∵ ()1212d d d =+∵ 01e ∴ R d∴以任一焦点弦为直径的圆与相应准线相离xyxx7、A 为椭圆内一定点,P 在椭圆上,则:(∣PA ∣+∣PF 2∣)max =2a+∣AF 1∣(∣PA ∣+∣PF 2∣)min =2a-∣AF 1∣证明:连接11,,AP AF PF ∵ ()21122AP PF AP a PF a AP PF +=+-=+-∵ 111AF AP PF AF -≤-≤∴ 12122a AF AP PF a AF -≤+≤+∴ (∣PA ∣+∣PF 2∣)max =2a+∣AF 1∣(∣PA ∣+∣PF 2∣)min =2a-∣AF 1∣8、A 为椭圆内一定点,P 是椭圆上的动点,则(∣PA ∣+)min = A 到右准线的距离ePF 2证明:设到右准线的距离d,由椭圆的第二定义有PF PFe d d e=⇒=∴(∣PA ∣+)min = = A 到右准线的距离.ePF 2()minPA d+9、焦点⊿PF 1F 2的旁心在直线 x =±a 上。
证明:令☉I 与⊿PF 1F 2三边所在的直线相切于M 、N 、A∵PM PN =22F N F A=∴111221PF PN F M F F F N F A+=+=∵ 11F M F A=∴ 1122PF PN F F F N +=+∵ 22F N F A=∴ 121222PF PN F N F F F N F A ++=++∵ 22F N F A =∴ 2222a c F A=+xx∴ 即为椭圆顶点。
2a c F A =+∴焦点⊿PF 1F 2的旁心在直线 x =±a 上10、P 是椭圆上任意一点,PF 2的延长线交右准线于E ,K 是准线上另一任意点,连结PK 交椭圆于Q ,则KF 2平分∠EF 2Q 证明:令P,Q 到准线的距离为12,d d 2122212122222212PF e d PF QF PF d QF d d QF d PF PKe d QF QK d PKd QK ⎫⎫=⎪⎪⎪⎪⇒=⇒=⎬⎪⎪=⇒=⎬⎪⎭⎪⎪=⎪⎭由三角形外角平分线性质定理有KF 2平分∠EF 2Q11、)(2112定值ba BF AF =+证明:令()()1122,,,A x y B x y 当的斜率存在时,设直线方程为AB AB (y k x c =-∵()22222222222222(2)0y k x c b x a k x k cx c k a b x y ab =-⎧⎪⇒+-+-=⎨+⎪⎩22222222222()20b a k x a k cx a kc a b ⇒+-+-=∴22122222a k cx x b a k+=+2222212222a k c ab x x b a k -=+∴12121111AF a ex BF a ex AF BF a ex a ex =-⎫⎪⇒+=+⎬=---⎪⎭()()122212122a e x x a ae x x e x x -+=-++=2222222222222222222222222222222222222222222222()a k c c a k ca e ab a k a b a k a kc a k c a b a k c c a k c a b a ae e a ae b a k b a k b a k a b a k --⋅++=---+-+++++x Ex32222422222242222222a k ab ak c a k a b a k c c k b c +-=+-+-()2222224222222222222ak a c ab ak a k b a b b c k b a c -++==+-+-()()22222121a k ab b k +==+当的斜率存在时,AB 222112a a a AF BF b b b+=+=∴)(2112定值baBF AF =+12、AB 是椭圆的任意一弦,P 是AB 中点,则(定值)22ab K K OPAB -=∙证明:令 ,()()1122,,,A x y B x y ()00,P x y 则()1202x x x +=()1202y y y+=∵ ()()()()22112212121212222222221..01x y x x x x y y y y a b a b x y a b ⎫+=⎪+-+-⎪⇒+=⎬⎪+=⎪⎭()()()()2121221212y y b x x x x a y y -+⇒=--+∵ ,()()1212AB y y k x x -=-00OP y k x =∴ 221ABOPb k k a ⎛⎫=⋅- ⎪⎝⎭∴ 22AB OPb k k a⋅=-13、椭圆的短轴端点为B 1、B 2,P 是椭圆上任一点,连结B 1P 、B 2P 分别交长轴于N 、M 两点,则有∣OM ∣*∣ON ∣ =a 2证明:()()()()()1210020,,0,,0,,,0B b B b N x P x y M x -x∴ ()()()()2002210011,,,,,,B P x y b B M x b B P x y b B N x b =-=-=+=∵ 由于、、共线2B P M ∴ 000220x y b bx x x b y b--=⇒=--∵ 由于、()()100200,,,PF c x y PF c x y=---=--P ∴000110x y b bx x x b y b+=⇒=+∴ 222200222200x b x b OM ON ABy b y b-⋅==--∵ 222222220000022222201x y x b y b x a a b a b b y -+=⇒=⇒=-∴2OM ON a ⋅=14、椭圆的长轴端点为A 1、A 2,P 是椭圆上任一点,连结A 1P 、A 2P 并延长,交一准线于N 、M 两点,则M 、N 与对应准线的焦点张角为900证明:令, ()221200,,,,,a a M y N y P x y c c ⎛⎫⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭()1,0A a -()2,0A a ∴()()100200221122,,,,,,,A P x a y A P x a y a a A M a y A N a y c c =+=-⎛⎫⎛⎫=+=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭∵ 由于、、共线1A P M ∴ 20001210()a y a x a y c y a y x a a c⋅++=⇒=++∵ 由于共线2,,A P N ∴ 20002220()a y a x a y c y a y x a a c⋅--=⇒=--x∴ 22242200012222000()()a a y a y a y a a c c c y y x a x a x a c ⋅-⋅+-==⋅-+-∵ 22220002222201x y y b a b x a a+=⇒=--∴ 24221222b a ac y y a c -=-⋅42b c=-∵ 21412222,,a FM c y c b FM FN y y c a FN c y c ⎫⎛⎫=-⎪⎪⎝⎭⎪⇒⋅=+⎬⎛⎫⎪=- ⎪⎪⎝⎭⎭∴ 0FM FN ⋅= ∴ M 、N 与对应准线的焦点张角为90015、过椭圆准线上任一点作椭圆和切线,切点弦该准线对应的焦点。
证明:设20,a M y c ⎛⎫⎪⎝⎭则的方程为AB 20221a xy yc a b+=即 必过点021y yx c b+=(),0c 16、椭圆的光学性质:过一焦点的光线经椭圆反射后必过另一焦点。
证明:设,则过点的切线:,直线的法线交轴于()00,P x y P l 00221x x y ya b+=l x Q 直线的法向量为:l 0022,x y n a b ⎛⎫= ⎪⎝⎭∵()()100200,,,PF c x y PF c x y =---=--∴222220002PF c x y cx =++-2222200022b x c x cx b a =+-++42220022a c x a cx a +-=()2022a cx a -=xm同理 21PF ()2022a cx a +=∵ 22000122cx x y n PF a b --⋅=- 222200022cx x b x b a a --=-+202a cx a --=同理2022a cxn PF a-+⋅= ∴ 202222022cos a cx n PF a F PQ a cx PF n n a -+⋅∠==-⋅⋅1n = 202222022cos a cx n PF a F PQ a cx PF n n a -+⋅∠==⋅-⋅⋅1n = ∴12F PQ F PQ∠=∠即过一焦点的光线经椭圆反射后必过另一焦点。