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  • 圆锥曲线定义的运用

    日期:2003-08-31  地址:  作者:
      

    圆锥曲线的定义反映了圆锥曲线的本质特征,揭示了曲线存在的条件及其所包含的几何性质,这是一个十分重要的内容。利用圆锥曲线定义来解决问题时,要注意其性质,还要注意曲线的基本定义和基本概念。为此,我们针对椭圆、双曲线、抛物线,先来复习一下它们的定义。

    1. 椭圆:在平面内与两个定点F1F2的距离之和为常数(大于)的动点的动点的轨迹叫椭圆。两个定点叫椭圆的焦点,两焦点间的距离叫焦距。

    2.双曲线:平面内与两个定点F1、F2的距离之差的绝对值是常数(小于)的动点的轨迹叫双曲线。这两个定点叫双曲线的焦点,两焦点间的距离叫焦距。

    3.椭圆、双曲线、抛物线的统一定义:平面内动点M到一个定点的距离和到一条定直线的距离之比是常数e,当0<e<1时动点M的轨迹叫椭圆;当e=1时M点的轨迹叫抛物线;当e>1时M的轨迹叫双曲线。定点叫曲线的焦点,定直线叫曲线的准线,e叫曲线的离心率。

    应用举例如下:

    一、   定义法求轨迹

    例1.过一定点且与一条定直线相切的动圆圆心的轨迹是什么曲线?

    由平面几何知识知道,圆心到定直线的距离与到定点的距离相等(等于半径),满足抛物线定义,所以动圆圆心的轨迹是抛物线。

        2.已知两圆C1:(x-4)2+y2=169, C2:(x+4)2+y2=9,动圆P与C1内切,与C2外切。求圆心P的轨迹。

        分析:由平面几何知识知道,两圆相切时常连结连心线,可利用切点在连心线上及圆心距与两半径的关系的性质。

        解 由条件,两圆半径分别是13和3,设P(x,y),动圆半径为r,则有

        =13-r

          =3+r

        消去r得=16,即P点到两定点C1、C2的距离之和是定值16,且因16> ,所以P点的轨迹是椭圆。

    易求得其方程为

    3.(1984年全国高考题)求出经过点M(1,2)且以y轴为准线、离心率为1/2的椭圆左顶点的轨迹方程。

    解由题意,椭圆在y轴右侧,且长轴与x轴平行。

    设其左顶点为P(x,y),由e=0.5知左焦点是F(,y),又因M到准线y轴的距离是1,

    所以由椭圆定义有,即(-1)2+(y-2)2=

    所求方程为 9(x-2+4(y-2)2=1。

    练习题:

    1.两同心圆半径为R、r(R>r),AB是小圆上固定的直径,一个离心率为常数e的椭圆经过点A、B,且以大员的一条切线为准线,求此椭圆焦点F的轨迹。

      (答案:当Re>r时,F点轨迹是椭圆;当Re=r时,F点轨迹是线段AB,当Re<r时,F点轨迹不存在)

      2.双曲线C经过点A(-3,0)、B(3,0),且它的一个焦点是F(0,4)。求另一个焦点的轨迹方程。

      (答案:x=0(y4)或16x2+25y2=400)

    二、   定义法求最值

    例4.点A(4,0)、B(2,2)在椭圆9x2+25y2=9*25内,M是椭圆上的动点,求的最值。

    解 易知A为椭圆焦点,则是一条焦半径,故考虑用椭圆定义。

    设另一个焦点为F(-4,0),则=2

    的最值为10

    5(1987年全国高考题)线段AB=3,其两端点在抛物线y2=x上,求AB中点M到y轴的最短距离,并求出距离最短时M点的坐标。

        分析:在此题中结合平面几何图形的几何性质并利用抛物线的定义,可得到比标准答案中的解法简单得多的解法。

    解 如图,设曲线焦点为F,M(x,y),

    M

    A、B、M到准线x=的距离分别是a、x+、b,

    a+b=2(x+)得x

    即当AB经过焦点时,M到y轴的距离最小为

    此时作MN⊥x轴于N,在Rt⊿MNF中易求得MN=

    即M的坐标为()。

    练习3.以双曲线 x2-3y2=3的焦点为焦点,且与直线y=x+3有公共点的椭圆长轴之长的最小值是多少?

    三.定义法求角

    例6.(广东省高考题)已知F1.F2是双曲线C:的焦点,P是双曲线上一点,且,求

    如图由条件,

    由余弦定理有

    =

    练习4.抛物线C的顶点为O,AB是过焦点F的弦,点A、B在抛物线的准线上的射影分别是C、D,求.(答:900

    四.其他应用

    例7.求以定点A为焦点,定直线L为准线的椭圆短轴端点的轨迹。

    解 以A为原点,过A与L垂直的直线为y轴建立坐标系。

      设L:x=-d(d>0),P(x,y)为短轴端点,

      由椭圆定义

      化简得P:y2=dx(x)。

      例8.求证:以椭圆任意一条焦半径(焦点与曲线上任一点的连线段)为直径的圆必和与椭圆长轴为直径的圆相切。

    证明:设椭圆方程为,(a>b>0)。

    焦半径PF2是圆O1的直径,

    则由a-知,两圆半径之差等于圆心距,

    所以两圆相切。

    练习5.以圆锥曲线m的焦点弦AB为直径的圆与相应准线L相交。求证:(1)m是双曲线;(2)对同一双曲线而言,L在这个圆上所截得的圆弧的度数是定值。(答:圆弧所对圆周角的正弦值是1/e)

    练习6.点P在双曲线C上,C的焦点是F1、F2,顶点是M、N,则△P F1F2D内切圆与双曲线对称轴的切点(  )。

    (A)在线段MN内     (B)在线段MN外

    (C)就是M或N      (D)无法确定。


    摘自《中学理科参考资料》

    Tags:运用 定义 曲线
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