2019高考数学一本策略复习专题五解析几何第三讲圆锥曲线的综合应用教案文.docx
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1、1第三讲 圆锥曲线的综合应用年份 卷别 考查角度及命题位置 命题分析及学科素养卷直线与抛物线的位置关系及证明问题T 202018卷直线与椭圆的位置关系及证明问题T 20卷直线与抛物线的位置关系及应用T 202017卷动点轨迹方程求法及直线过程定点的证明T 20卷直线与抛物线的位置关系、存在性问题T 20卷直线与椭圆的位置关系、面积问题及证明问题T 212016卷直线与抛物线的位置关系、证明问题及轨迹方程的求法T 20命题分析解析几何是数形结合的典范,是高中数学的主要知识板块,是高考考查的重点知识之一,在解答题中一般会综合考查直线、圆、圆锥曲线等试题难度较大,多以压轴题出现解答题的热点题型有:(
2、1)直线与圆锥曲线位置关系;(2)圆锥曲线中定点、定值、最值及范围的求解;(3)轨迹方程及探索性问题的求解学科素养解析几何综合问题主要利用直线与圆锥曲线的位置关系考查最值范围,定点定值及探索性问题,着重考查学生数学抽象、数学建模、逻辑推理及数学运算等核心素养.第一课时 圆锥曲线的最值、范围、证明问题最值问题授课提示:对应学生用书第 47 页悟通方法结论求解圆锥曲线中的最值问题主要有两种方法:一是利用几何方法,即利用曲线的定义、几何性质以及平面几何中的定理、性质等进行求解;二是利用代数方法,即把要求最值的2几何量或代数表达式表示为某个(些)参数的函数,然后利用函数方法、不等式方法等进行求解(20
3、17高考浙江卷)(12 分)如图,已知抛物线x2 y,点上的点 P(x, y)过点 B 作直线 AP 的垂线,垂足为 Q.(1)求直线 AP 斜率的取值范围;(2)求 的最大值学审题条件信息 想到方法 注意什么信息中已知 A, P 坐标 利用斜率公式表示 kAP并消去 y x 的范围信息中| PA|PQ| 利用弦长公式表示出| PA|PQ| Q 点坐标的求法规范解答 (1)设直线 AP 的斜率为 k, k x ,x2 14x 12 12(2 分)因为 x ,12 32所以直线 AP 斜率的取值范围是(1,1) (4 分)(2)联立直线 AP 与 BQ 的方程Error! (6 分)解得点 Q
4、的横坐标是 xQ . k2 4k 32k2 1因为| PA| (k1),1 k2(x12) 1 k2(8 分)3|PQ| (xQ x) .1 k2k 1k 12k2 1所以| PA|PQ|( k1)( k1) 3. (10 分)令 f(k)( k1)( k1) 3,因为 f( k)(4 k2)( k1) 2,所以 f(k)在区间 上单调递增, 上单调递减,( 1,12) (12, 1)因此当 k 时,| PA|PQ|取得最大值 .12 2716(12 分)【类题通法】1几何法:题中给出的条件有明显的几何特征,考虑用图象性质来解决,这是几何法,充分体现了数形结合思想2代数法:题中给出的条件和结论
5、的几何特征不明显,则可以建立目标函数,再求这个函数的最值求函数最值的常见方法有配方法、判别式法、基本不等式法、单调性法、三角换元法等充分体现了函数与方程思想练通即学即用(2018沈阳模拟)已知椭圆 C: 1( a b0)的左、右焦点分别为 F1, F2,点x2a2 y2b2P(1, )在椭圆上,且有| PF1| PF2|2 .22 2(1)求椭圆 C 的标准方程;(2)过 F2的直线 l 与椭圆 C 交于 A, B 两点,求 AOB(O 为坐标原点)面积的最大值解析:(1)由| PF1| PF2|2 ,得 2a2 , a .2 2 2将 P(1, )代入 1,得 b21.22 x22 y2b2
6、椭圆 C 的标准方程为 y21.x22(2)由已知,直线 l 的斜率为零时,不合题意,设直线 l 的方程为 x1 my, A(x1, y1), B(x2, y2),联立,得Error!消去 x 化简整理得( m22) y22 my10 ,由根与系数的关系,得Error!S AOB |OF2|y1 y2| 12 12y1 y22 4y1y2 12 2mm2 22 4 1m2 2 2 m2 1m4 4m2 4 2 m2 1m2 12 2m2 1 1 2 1m2 1 1m2 1 2 24 ,12m2 1 1m2 1 2 22当且仅当 m21 ,即 m0 时,等号成立,1m2 1 AOB 面积的最大值
7、为 .22范围问题授课提示:对应学生用书第 48 页悟通方法结论圆锥曲线中的范围问题(1)解决这类问题的基本思路是建立目标函数和不等关系(2)建立目标函数的关键是选用一个合适的变量,其原则是这个变量能够表达要解决的问题;建立不等关系的关键是运用圆锥曲线的几何特征、判别式法或基本不等式等灵活处理(2018广东五校联考)(12 分)已知椭圆 C: 1( a b0)的两焦点与x2a2 y2b2短轴的一个端点的连线构 直线 x y10 与以椭圆 C.(1)求椭圆 C 的方程;(2) 两点 S 和 T,若椭圆 C 上存在点 P 满足 (其中 O 为坐标原点),求实数 t 的取值范围学审题条件信息 想到方
8、法 注意什么信息中构成等腰直角三角形b c, a c2注意短半轴与半焦距的关系信息中直线与圆相切 想到圆心到 x y10 点到直线距离公式5的距离 d a信息中直线与椭圆交于两点设出直线方程联立,消元 0判断 l 的斜率是否存在信息中 tOS OT OP 向量式子坐标化 建立 S、 T、 P 三点坐标间关系规范解答 (1)由题意,以椭圆 C 的右焦点为圆心,以椭圆的长半轴长为半径的圆的方程为( x c)2 y2 a2,圆心到直线 x y10 的距离 d a.(*) c 12(2 分)椭圆 C 的两焦点与短轴的一个端点的连线构成等腰直角三角形, b c, a c,2代入(*)式得 b c1, a
9、 c , (4 分)2 2故所求椭圆方程为 y21. (5 分)x22(2)由题意知,直线 l 的斜率存在,设直线 l 的方程为 y k(x2),设 P(x0, y0),将直线 l 的方程代入椭圆方程得(12 k2)x28 k2x8 k220, 64 k44(12 k2)(8k22)0,解得 k2 . (7 分)12设 S(x1, y1), T(x2, y2),则 x1 x2 , x1x2 ,8k21 2k2 8k2 21 2k2 y1 y2 k(x1 x24) .4k1 2k2由 t ,OS OT OP 得 tx0 x1 x2, ty0 y1 y2, (9 分)当 t0 时,直线 l 为 x
10、 轴,则椭圆上任意一点 P 满足 t ,符合题意;OS OT OP 当 t0 时,Error! x0 , y0 . (11 分)1t 8k21 2k2 1t 4k1 2k2将上式代入椭圆方程得 1,32k4t21 2k22 16k2t21 2k22整理得 t2 ,16k21 2k2 161k2 26由 k2 知,0 t24,所以 t(2,0)(0,2),12综上可得,实数 t 的取值范围是(2,2) (12 分)【类题通法】圆锥曲线中的取值范围问题的 5 种常用解法(1)利用圆锥曲线的几何性质或判别式构造不等关系,从而确定参数的取值范围(2)利用已知参数的范围,求新参数的范围,解这类问题的核心
11、是建立两个参数之间的等量关系(3)利用隐含的不等关系建立不等式,从而求出参数的取值范围(4)利用已知的不等关系构造不等式,从而求出参数的取值范围(5)利用求函数的值域的方法将待求量表示为其他变量的函数,求其值域,从而确定参数的取值范围练通即学即用(2018长春模拟)已知椭圆 C 的两个焦点为 F1(1,0), F2(1,0),且经过点E( , )332(1)求椭圆 C 的方程;(2)过点 F1的直线 l 与椭圆 C 交于 A, B 两点(点 A 位于 x 轴上方),若 ,且AF1 F1B 2 3,求直线 l 的斜率 k 的取值范围解析:(1)由Error!解得Error!所以椭圆 C 的方程为
12、 1.x24 y23(2)由题意得直线 l 的方程为 y k(x1)( k0),联立方程,得Error!整理得( 4) y2 y90,3k2 6k 1440,144k2设 A(x1, y1), B(x2, y2),则 y1 y2 , y1y2 ,6k3 4k2 9k23 4k2又 ,所以 y1 y 2,所以 y1y2 (y1 y2)2,AF1 F1B 1 2则 , 2 ,1 2 43 4k2 1 43 4k2因为 2 3,所以 2 ,12 1 437即 ,且 k0,解得 0 k .12 43 4k2 43 52故直线 l 的斜率 k 的取值范围是(0, 52证明问题授课提示:对应学生用书第 4
13、9 页悟通方法结论圆锥曲线中的证明问题常以椭圆、抛物线为载体,借助设而不求法,考查数形结合思想、方程思想、化归与转化能力、逻辑思维能力、运算求解能力(2017高考北京卷)(12 分)已知抛物线 C: y22 px 过点作直线 l 与抛物线 C 交于不 过点 M 作 x 轴的垂线分别与直线(0,12)OP, ON 交于点 A, B,其中 O 为原点(1)求抛物线 C 的方程,并求其焦点坐标和准线方程;(2)求证:学审题条件信息 想到方法 注意什么信息抛物线过点 P 将 P 点坐标代入方程求焦点坐标与准线方程时注意规范信息中 l 与抛物线相交设出 l 的方程联立消元求出交点坐标判断 l 的斜率存在
14、且 k0信息中 A 为线段 BM 的中点利用中点公式进行证明先表示 B 点坐标化简目标要明确规范解答 (1)由抛物线 C: y22 px 过点 P(1,1),得 p , (2 分)12所以抛物线 C 的方程为 y2 x.抛物线 C 的焦点坐标为 ,准线方程为 x . (14, 0) 148(4 分)(2)证明:由题意,设直线 l 的方程为 y kx (k0), l 与抛物线 C 的交点为12M(x1, y1), N(x2, y2)由Error! 消去 y,得 4k2x2(4 k4) x10.则 x1 x2 , x1x2 . (6 分)1 kk2 14k2因为点 P 的坐标为(1,1),所以直线
15、 OP 的方程为 y x,点 A 的坐标为( x1, x1)直线 ON 的方程为 y x,点 B 的坐标为 . y2x2 (x1, y2x1x2)(8 分)因为 y1 2 x1y2x1x2 y1x2 y2x1 2x1x2x2(kx1 12)x2 (kx2 12)x1 2x1x2x22k 2x1x2 12x2 x1x2 0,2k 214k2 1 k2k2x2所以 y1 2 x1.y2x1x2故 A 为线段 BM 的中点 (12 分)【类题通法】圆锥曲线证明问题的类型及求解策略(1)圆锥曲线中的证明问题,主要有两类:一是证明点、直线、曲线等几何元素中的位置关系,如:某点在某直线上,某直线经过某个点
16、、某两条直线平行或垂直等;二是证明直线与圆锥曲线中的一些数量关系(相等或不等)(2)解决证明问题时,主要根据直线与圆锥曲线的性质、直线与圆锥曲线的位置关系等,通过相关性质的应用、代数式的恒等变形以及必要的数值计算等进行证明练通即学即用(2018高考全国卷)设抛物线 C: y22 x,点 A(2,0), B(2,0),过点 A 的直线 l与 C 交于 M, N 两点(1)当 l 与 x 轴垂直时,求直线 BM 的方程;9(2)证明: ABM ABN.解析:(1)当 l 与 x 轴垂直时, l 的方程为 x2,可得点 M 的坐标为(2,2)或(2,2)所以直线 BM 的方程为 y x1 或 y x
17、1.12 12(2)证明:当 l 与 x 轴垂直时, AB 为 MN 的垂直平分线,所以 ABM ABN.当 l 与 x 轴不垂直时,设 l 的方程为 y k(x2)( k0), M(x1, y1), N(x2, y2),则x10, x20.由Error! 得 ky22 y4 k0,可知 y1 y2 , y1y24.2k直线 BM, BN 的斜率之和为 kBM kBN .y1x1 2 y2x2 2 x2y1 x1y2 2y1 y2x1 2x2 2将 x1 2, x2 2 及 y1 y2, y1y2的表达式代入y1k y2k式分子,可得 x2y1 x1y22( y1 y2) 0.2y1y2 4k
18、y1 y2k 8 8k所以 kBM kBN0,可知 BM, BN 的倾斜角互补,所以 ABM ABN.综上, ABM ABN.授课提示:对应学生用书第 132 页1(2018成都模拟)在平面直角坐标系 xOy 中,已知 ABC 的两个顶点 A, B 的坐标分别为(1,0),(1,0),且 AC, BC 所在直线的斜率之积等于2,记顶点 C 的轨迹为曲线E.(1)求曲线 E 的方程;(2)设直线 y kx2(0 k2)与 y 轴相交于点 P,与曲线 E 相交于不同的两点Q, R(点 R 在点 P 和点 Q 之间),且 ,求实数 的取值范围PQ PR 解析:(1)设 C(x, y)由题意,可得 2
19、( x1),yx 1 yx 1曲线 E 的方程为 x2 1( x1)y22(2)设 R(x1, y1), Q(x2, y2)10联立,得Error!消去 y,可得(2 k2)x24 kx20, 8 k2160, k22.又 0 k2, k2.2由根与系数的关系得, x1 x2 , 4k2 k2x1x2 . 22 k2 ,点 R 在点 P 和点 Q 之间,PQ PR x2 x 1( 1) 联立,可得 .1 2 8k22 k2 k2,2 (4, ),8k22 k2 82k2 1 1634 ,1 2 163 3,13 1,实数 的取值范围为(1,3)2(2018武汉调研)已知抛物线 C: x22 p
20、y(p0)和定点 M(0,1),设过点 M 的动直线交抛物线 C 于 A, B 两点,抛物线 C 在 A, B 处的切线的交点为 N.(1)若 N 在以 AB 为直径的圆上,求 p 的值;(2)若 ABN 的面积的最小值为 4,求抛物线 C 的方程解析:设直线 AB: y kx1, A(x1, y1), B(x2, y2),将直线 AB 的方程代入抛物线 C 的方程得 x22 pkx2 p0,则 x1 x22 pk, x1x22 p. (1)由 x22 py 得 y ,则 A, B 处的切线斜率的乘积为 ,xp x1x2p2 2p点 N 在以 AB 为直径的圆上, AN BN, 1, p2.2
21、p(2)易得直线 AN: y y1 (x x1),直线 BN: y y2 (x x2),x1p x2p联立,得Error!结合式,解得Error!即 N(pk,1)|AB| |x2 x1| ,1 k2 1 k2x1 x22 4x1x2 1 k24p2k2 8p点 N 到直线 AB 的距离 d ,|kxN 1 yN|1 k2 |pk2 2|1 k211则 ABN 的面积 S ABN |AB|d 2 ,当 k0 时,取等号,12 ppk2 23 2p ABN 的面积的最小值为 4,2 4, p2,故抛物线 C 的方程为 x24 y.2p3(2018山西四校联考)如图,圆 C 与 x 轴相切于点 T
22、(2,0),与 y 轴正半轴相交于两点 M、 N(点 M 在点 N 的下方),且| MN|3.(1)求圆 C 的方程;(2)过点 M 任作一条直线与椭圆 1 相交于两点 A、 B,连接 AN、 BN,求证:x28 y24 ANM BNM.解析:(1)设圆 C 的半径为 r(r0),依题意,圆心 C 的坐标为(2, r)| MN|3, r2 22 2,解得 r2 .(32) 254圆 C 的方程为( x2) 2 2 .(y52) 254(2)证明:把 x0 代入方程( x2) 2 2 ,(y52) 254解得 y1 或 y4,即点 M(0,1)、 N(0,4)当 AB x 轴时,可知 ANM B
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