圆锥曲线知识点总结.doc
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1、 内部资料,请勿外传 星海中学: 勤奋、自律、和 谐、创新 1 圆锥曲线的方程与性质 1椭圆 ( 1)椭圆概念 平面内与两个定点1F、 2F 的距离的和等于常数 2a (大于21|FF)的点的轨迹叫做椭圆。这两个定点叫做椭圆的焦点,两焦点的距离 2c 叫椭圆的焦距。若 M 为椭圆上任意一点,则有21| | | | 2M F M F a。 椭圆的标准方程为: 221xyab( 0ab )(焦点在 x 轴上)或 12222 bxay( 0ab )(焦点在 y 轴上)。 注:以上方程中 ,ab的大小 0ab ,其中 2 2 2b a c; 在 221xyab和 221yxab两个方程中都有 0ab
2、的条件,要分清焦点的位置,只要看 2x 和 2y 的分母的大小。例如椭圆 221xymn( 0m , 0n , mn )当 mn 时表示焦点在 x 轴上的椭圆;当 mn 时表示焦点在 y 轴上的椭圆。 ( 2)椭圆的性质 范围:由标准方程 221xyab知 |xa , |yb ,说明椭圆位于直 线 xa , yb 所围成的矩形里; 对称性:在曲线方程里,若以 y 代替 y 方程不变,所以若点 ( , )xy 在曲线上时,点 ( , )xy 也在曲线上,所以曲线关于 x 轴对称,同理,以 x 代替 x 方程不变,则曲线关于 y 轴对称。若同时以 x 代替 x , y 代替 y方程也不变,则曲线关
3、于原点对称。 所以,椭圆关于 x 轴、 y 轴和原点对称。这时,坐标轴是椭圆的对称轴,原点是对称中心,椭圆的对称中心叫椭圆 的中心; 顶点:确定曲线在坐标系中的位置,常需要求出曲线与 x 轴、 y 轴的交点坐标。在椭圆的标准方程中,令0x ,得 yb ,则 1(0, )Bb , 2(0, )Bb是椭圆与 y 轴的两个交点。同理令 0y 得 xa ,即 1( ,0)Aa ,2( ,0)Aa 是椭圆与 x 轴的两个交点。 所以,椭圆与坐标轴的交点有四个,这四个交点叫做椭圆的顶点。 内部资料,请勿外传 星海中学: 勤奋、自律、和 谐、创新 2 同时,线段21AA、21BB分别叫做椭圆的长轴和短轴,它
4、们的长分别为 2a 和 2b , a 和 b 分别叫做椭圆的长半轴长和短半轴长。 由椭圆的对称性知:椭圆的短轴端点到焦点的距离为 a ;在 22Rt OB F 中, 2|OB b , 2|OF c , 22|B F a ,且 2 2 22 2 2 2| | | | | |O F B F O B,即 2 2 2c a b; 离心率: 椭圆的焦距与长轴的比 cea叫椭圆的离心率 。 0ac , 01e,且 e 越接近 1 , c 就越接近 a ,从而 b 就越小,对应的椭圆越扁;反之, e 越接近于 0 , c 就越接近于 0 ,从而 b 越接近于 a ,这时椭圆越接近于圆。当且仅当 ab 时,
5、0c ,两焦点重合,图形变为圆,方程为 2 2 2x y a。 2双曲线 ( 1)双曲线的概念 平面上与两点距离的 差的绝对值为非零常数的动点轨迹是 双曲线( 12| | | | 2P F P F a)。 注意: 式中是差的绝对值,在 120 2 | |a F F 条件下; 12| | | | 2P F P F a时为双曲线的一支;21| | | | 2P F P F a时为双曲线的另一支(含 1F 的一支); 当 122 | |a F F 时, 12| | | | 2P F P F a表示两条射线; 当 122 | |a F F 时, 12| | | | 2P F P F a不表示任何图形;
6、 两定点 12,FF叫做双曲线的焦点, 12|FF 叫做焦距。 ( 2)双曲线的性质 范围:从标准方程 12222 byax,看出曲线在坐标系中的范围:双曲线在两条直线 ax 的外侧。即22 ax , ax 即双曲线在两条直线 ax 的外侧。 对称性:双曲线 12222 byax关于每个坐标轴和原点都是对称的,这时,坐标轴是双曲线的对称轴,原点是双曲线 12222 byax的对称中心,双曲线的对称中心叫做双曲线的中心。 顶点:双曲线和对称轴的交点叫做双曲线的顶点。在双曲线 12222 byax的方程里,对称轴是 ,xy轴,所内部资料,请勿外传 星海中学: 勤奋、自律、和 谐、创新 3 以令 0
7、y 得 ax ,因此双曲线和 x 轴有两个交点 )0,()0,(2 aAaA ,他们是双曲线 12222 byax的顶点。 令 0x ,没有实根,因此双曲线和 y 轴没有交点。 1)注意:双曲线的顶点只有两个,这是与椭圆不同的(椭圆有四个顶点),双曲线的顶点分别是实轴的两个端点。 2)实轴:线段2AA叫做双曲线的实轴,它的长等于 2,aa叫做双曲线的实半轴长。虚轴:线段2BB叫做双曲线的虚轴,它的长等于 2,bb 叫做双曲线的虚半轴长。 渐近线:注意到开课之初所画的矩形,矩形确定了两条对角线,这两条直线即称为双曲线的渐近线。从图上看,双曲线 12222 byax的各支向外延伸时,与这两条 直线
8、逐渐接近。 等轴双曲线: 1)定义: 实轴和虚轴等长的双曲线叫做等轴双曲线。 定义式: ab ; 2) 等轴双曲线的性质:( 1)渐近线方程为: xy ;( 2)渐近线互相垂直。 注意以上几个性质与定义式彼此等价。亦即若题目中出现上述其一,即可推知双曲线为等轴双曲线,同时其他几个亦成立。 3)注意到等轴双曲线的特征 ab ,则 等轴双曲线可以设为: )0(22 yx ,当 0 时交点在 x 轴,当 0 时焦点在 y 轴上。 注意 191622 yx 与 2219 16yx的区别:三个量 ,abc中 ,ab不同(互换) c 相同,还有焦点所在的坐标轴也变了。 3抛物线 ( 1)抛物线的概念 平面
9、内与一定点 F 和一条定直线 l 的距离相等的点的轨迹叫做抛物线 (定点 F 不在定直线 l 上 )。定点 F 叫做抛物线的焦点,定直线 l叫做抛物线的准线。 方程 022 ppxy 叫做抛物线的标准方程。 注意 : 它表示的抛物线的焦点在 x轴的正半轴上, 焦点坐标是 F(2p,0),它的准线方程是2px ; ( 2)抛物线的性质 内部资料,请勿外传 星海中学: 勤奋、自律、和 谐、创新 4 一条抛物 线,由于它在坐标系的位置不同,方程也不同,有四种不同的情况,所以抛物线的标准方程还有其他几种形式: pxy 22 , pyx 22 , pyx 22 .这四种抛物线的图形、标准方程、焦点坐标以
10、及准线方程如下表: 标准方程 2 2( 0)y pxp2 2( 0)y pxp2 2( 0)x pyp2 2( 0)x pyp图形 焦点坐标 ( ,0)2p( ,0)2p(0, )2p(0, )2p准线方程 2px2px2py2py范围 0x 0x 0y 0y 对称性 x 轴 x 轴 y 轴 y 轴 顶点 (0,0) (0,0) (0,0) (0,0) 离心率 1e 1e 1e 1e 说明:( 1)通径: 过抛物线的 焦点且垂直于对称轴的弦称为通径 ; ( 2)抛物线的几何性质的特点:有一个顶点,一个焦点,一条准线,一条对称轴,无对称中心,没有渐近线 ;( 3) 注意强调 p 的几何意义:是焦
11、点到准线的距离。 o F x y l o x y F l x y o F l 内部资料,请勿外传 星海中学: 勤奋、自律、和 谐、创新 5 4. 高考数学圆锥曲线部分知识点梳理 一、 方程的曲线: 在平面直角坐标系中,如果某曲线 C(看作适合某种条件的点的集合或轨迹 )上的点与一个二元方程 f(x,y)=0的实数解建立了如下的关系: (1)曲线上的点的坐标都是这个方程的解; (2)以这个方程的解为坐标的点都是曲线上的点,那 么这个方程叫做曲线的方程;这条曲线叫做方程的曲线。 点与曲线的关系:若曲线 C的方程是 f(x,y)=0,则点 P0(x0,y0)在曲线 C上 f(x0,y 0)=0;点
12、P0(x0,y0)不在曲线C上 f(x0,y0) 0。 两条曲线的交点:若曲线 C1, C2的方程分别为 f1(x,y)=0,f2(x,y)=0,则点 P0(x0,y0)是 C1, C2的交点 0),(0),(002001 yxf yxf 方程组有 n 个不同的实数解,两条曲线就有 n个不同的交点;方程组没有实数解,曲线就没有交点。 二、圆: 1、定义: 点集 M OM =r,其中定点 O为圆心,定长 r为半径 . 2、方程: (1)标准方程:圆心在 c(a,b),半径为 r的圆方程是 (x-a)2+(y-b)2=r2 圆心在坐标原点,半径为 r的圆方程是 x2+y2=r2 (2)一般方程:当
13、 D2+E2-4F 0时,一元二次方程 x2+y2+Dx+Ey+F=0叫做圆的一般方程,圆 心为 )2,2( ED 半径是2 422 FED 。配方,将方程 x2+y2+Dx+Ey+F=0化为 (x+2D)2+(y+2E)2=4 4F-ED22 当 D2+E2-4F=0时,方程表示一个点 (-2D,-2E); 当 D2+E2-4F 0时,方程不表示任何图形 . ( 3) 点与圆的位置关系 已知圆心 C(a,b),半径为 r,点 M的坐标为 (x0,y0),则 MC r 点 M在圆 C内,MC =r 点 M在圆 C上, MC r 点 M在圆 C内,其中 MC = 2020 b)-(ya)-(x
14、。 ( 4) 直线和圆的位置关系:直线和圆有相交、相切、相离三种位置关系:直线与圆相交 有两个公共点;直线与圆相切 有一个公共点;直线与圆相离 没有公共点。 直线和圆的位置关系的判定: (i)判别式法; (ii)利用圆心 C(a,b)到直线 Ax+By+C=0的距离22 BACBbAad与半径 r的大小关系来判定。 三、圆锥曲线的统一定义: 平面内的动点 P(x,y)到一个定点 F(c,0)的距离与到不通过这个定 点的一条定直线 l的距离之 比是一个常数 e(e 0),则动点的轨迹叫做圆锥曲线。其中定点 F(c,0)称为焦点,定直线 l称为准线,正常数 e称为离心率。当 0 e 1时,轨迹为椭
15、圆;当 e=1时,轨迹为抛物线;当 e 1时,轨迹为双曲线。 内部资料,请勿外传 星海中学: 勤奋、自律、和 谐、创新 6 四、椭圆、双曲线、抛物线: 椭圆 双曲线 抛物线 定义 1到两定点 F1,F2的距离之和为定值 2a(2a|F1F2|)的点的轨迹 2与定点和直线的距离之比为定值 e的点的轨迹 .( 01) 与定点和直线的距离相等的点的轨迹 . 轨迹条件 点集: (M MF1+ MF2=2a, F 1F2 2a. 点集: M MF1 - MF2 . = 2a, F2F2 2a. 点集 M MF =点 M到直线 l的距离 . 图形 方 程 标准方程 12222 byax ( ba 0) 1
16、2222 byax (a0,b0) pxy 22 参数方程 为离心角)参数 (s inc os by ax 为离心角)参数 (tans ec by ax pty ptx 22 2 (t为参数 ) 范围 axa, byb |x| a, yR x0 中心 原点 O( 0, 0) 原点 O( 0, 0) 顶点 (a,0), ( a,0), (0,b) , (0, b) (a,0), ( a,0) (0,0) 对称轴 x轴, y 轴; 长轴长 2a,短轴长 2b x轴, y轴 ; 实轴长 2a, 虚轴长 2b. x轴 内部资料,请勿外传 星海中学: 勤奋、自律、和 谐、创新 7 焦点 F1(c,0),
17、 F2( c,0) F1(c,0), F2( c,0) )0,2(pF准 线 x=ca2 准线垂直于长轴,且在椭圆外 . x=ca2 准线垂直于实轴,且在两顶点的内侧 . x=-2p准线与焦点位于顶点两侧,且到顶点的距离相等 .焦距 2c ( c= 22 ba ) 2c ( c= 22 ba ) 离心率 )10( eace)1( eacee=1 【备注 1】双曲线: 等轴双曲线:双曲线 222 ayx 称为等轴双曲线,其渐近线方程为 xy ,离心率 2e . 共轭双曲线:以已知双曲线的虚轴为实轴,实轴为虚轴的双曲线,叫做已知双曲线的共轭双曲线 . 2222byax与 2222 byax 互为共
18、轭双曲线,它们具有共同的渐近线: 02222 byax . 共渐近线的双曲线系方 程: )0(2222 byax的渐近线方程为 02222 byax如果双曲线的渐近线为 0byax时,它的双曲线方程可设为 )0(2222 byax. 【备注 2】抛物线: ( 1)抛物线 2y =2px(p0)的焦点坐标是 (2p,0),准线方程 x=-2p,开口向右;抛物线2y =-2px(p0)的焦点坐标是 (-2p,0),准线方程 x=2p,开口向左;抛物线 2x =2py(p0)的焦点坐标是 (0,2p),准线方程 y=-2p,开口向上; 抛物线 2x =-2py( p0)的焦点坐标是( 0,-2p),
19、准线方程 y=2p,开口向下 . ( 2)抛物线 2y =2px(p0)上的点 M(x0,y0)与焦点 F的距离20 pxMF ;抛物线 2y =-2px(p0)上的点 M(x0,y0)与焦点 F的距离02 xpMF ( 3)设抛物线的标准方程为 2y =2px(p0),则抛物线的焦点到其顶点的距离为2p,顶点到准线的距离2p, 焦点到准线的距离为 p. ( 4) 已知过抛物线 2y =2px(p0)焦点的直线交抛物线于 A、 B 两点,则线段 AB称为焦点弦,设 A(x1,y1),B(x2,y2),则弦长 AB = 21 xx +p 或2sin2 pAB (为直线 AB 的倾斜角 ), 22
20、1 pyy ,2,4 1221pxAFpxx (AF叫做焦半径 ). 内部资料,请勿外传 星海中学: 勤奋、自律、和 谐、创新 8 五、坐标的变换: ( 1)坐标变换:在解析几何中,把 坐标系的变换 (如改变坐标系原点的位置或坐标轴的方向 )叫做坐标变换 .实施坐标变换时,点的位置,曲线的形状、大小、位置都不改变,仅仅只改变点的坐标与曲线的方程 . ( 2)坐标轴的平移:坐标轴的方向和长度单位不改变,只改变原点的位置,这种坐标系的变换叫做坐标轴的平移,简称移轴。 ( 3)坐标轴的平移公式:设平面内任意一点 M,它在原坐标系 xOy中的坐标是 ( x,y),在新坐标系 x O y中的坐标是 ),
21、( yx .设新坐标系的原点 O在原坐标系 xOy中的坐标是 (h,k),则 kyyhxx 或 kyyhxx 叫做平移 (或移轴 )公式 . ( 4) 中心或顶点在 (h,k)的圆锥曲线方程见下表: 方 程 焦 点 焦 线 对称轴 椭圆 22h)-(xa+22k)-(yb=1 ( c+h,k) x=ca2 +h x=h y=k 22h)-(xb+22k)-(ya=1 (h, c+k) y=ca2 +k x=h y=k 双曲线 22h)-(xa-22k)-(yb=1 ( c+h,k) x=ca2 +k x=h y=k 22k)-(ya-22h)-(xb=1 (h, c+h) y=ca2 +k x
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