2009屆高三數(shù)學(xué)第二輪專題復(fù)習(xí)系列(7)-- 直線與圓的方程
一、大綱解讀
解析幾何的主要內(nèi)容是高二中的直線與方程,圓與方程,圓錐曲線與方程考查的重點(diǎn):直線的傾斜角與斜率、點(diǎn)到直線的距離、兩條直線平行與垂直關(guān)系的判定、直線和圓的方程、直線與圓、圓與圓的位置關(guān)系;圓錐曲線的定義、標(biāo)準(zhǔn)方程、簡單的幾何性質(zhì)、直線與圓錐曲線的位置關(guān)系、曲線與方程、圓錐曲線的簡單應(yīng)用等,其中以直線與圓錐曲線的位置關(guān)系最為重要。w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
解析幾何是高中數(shù)學(xué)的重要內(nèi)容之一,各地區(qū)在這一部分的出題情況較為相似,一般兩道小題一道大題,分值約占15%,即22分左右.具體分配為:直線和圓以及圓錐曲線的基礎(chǔ)知識兩個容易或中檔小題,機(jī)動靈活,考查雙基;解答題難度設(shè)置在中等或以上,一般都有較高的區(qū)分度,主要考查解析幾何的本質(zhì)――“幾何圖形代數(shù)化與代數(shù)結(jié)果幾何化”以及分析問題解決問題的能力.
三、 重點(diǎn)剖析
1.直線的基本問題:直線的方程幾種形式、直線的斜率、兩條直線平行與垂直的條件、兩直線交點(diǎn)、點(diǎn)到直線的距離。
例 1 已知與
,若兩直線平行,則
的值為
.
解析: .
點(diǎn)評:解決兩直線平行問題時要記住看看是不是重合.
易錯指導(dǎo):不知道兩直線平行的條件、不注意檢驗(yàn)兩直線是否重合是本題容易出錯的地方。
例2 (08年高考廣東卷文6理11)經(jīng)過圓的圓心
,且與直線
垂直的直線方程是 .
解析:圓心坐標(biāo)是,所求直線的斜率是
,故所求的直線方程是
,即
。
點(diǎn)評:本題考查解析幾何初步的基本知識,涉及到求一般方程下的圓心坐標(biāo),兩直線垂直的條件,直線的點(diǎn)斜式方程,題目簡單,但交匯性很強(qiáng),非常符合在知識網(wǎng)絡(luò)的交匯處設(shè)計(jì)試題的命題原則,一個小題就把解析幾何初步中直線和圓的基本知識考查的淋漓盡致。
易錯指導(dǎo):基礎(chǔ)知識不牢固,如把圓心坐標(biāo)求錯,不知道兩直線垂直的條件,或是運(yùn)算變形不細(xì)心,都可能導(dǎo)致得出錯誤的結(jié)果。
2.圓的基本問題:圓的標(biāo)準(zhǔn)方程和一般方程、兩圓位置關(guān)系.
例3 (08高考山東卷理11)已知圓的方程為.設(shè)該圓過點(diǎn)
的最長弦和最短弦分別為
和
,則四邊形
的面積為( )
A. B.
C.
D.
解析:圓心坐標(biāo)是,半徑是
,圓心到點(diǎn)
的距離為
,根據(jù)題意最短弦
和最長弦(即圓的直徑)
垂直,故最短弦的長為
,所以四邊形
的面積為
。
點(diǎn)評:本題考查圓、平面圖形的面積等基礎(chǔ)知識,考查邏輯推理、運(yùn)算求解等能力。解題的關(guān)鍵有二,一是通過推理知道兩條弦互相垂直并且有一條為圓的直徑,二是能根據(jù)根據(jù)面積分割的道理,推出這個四邊形的面積就是兩條對角線之積的一半。本題是一道以分析問題解決問題的能力立意設(shè)計(jì)的試題。
易錯指導(dǎo):邏輯思維能力欠缺,不能找到解題的關(guān)鍵點(diǎn),或是運(yùn)算能力欠缺,運(yùn)算失誤,是本題不能解答或解答錯誤的主要原因。
3.圓錐曲線的基本問題:橢圓、雙曲線、拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程及其性質(zhì),求簡單的曲線方程.
例4(08年高考海南寧夏卷理11)已知點(diǎn)P在拋物線y2 = 4x上,那么點(diǎn)P到點(diǎn)Q(2,-1)的距離與點(diǎn)P到拋物線焦點(diǎn)距離之和取得最小值時,點(diǎn)P的坐標(biāo)為( )
A. (,-1) B.
(
,1) C.
(1,2) D.
(1,-2)
解析:定點(diǎn)在拋物線內(nèi)部,由拋物線的定義,動點(diǎn)
到拋物線焦點(diǎn)的距離等于它到準(zhǔn)線的距離,問題轉(zhuǎn)化為當(dāng)點(diǎn)
到點(diǎn)
和拋物線的準(zhǔn)線距離之和最小時,求點(diǎn)
的坐標(biāo),顯然點(diǎn)
是直線
和拋物線
的交點(diǎn),解得這個點(diǎn)的坐標(biāo)是
。
點(diǎn)評:本題考查拋物線的定義和數(shù)形結(jié)合解決問題的思想方法。類似的題目在過去的高考中比較常見。
易錯指導(dǎo):不能通過草圖和簡單的計(jì)算確定點(diǎn)和拋物線的位置關(guān)系,不能將拋物線上的點(diǎn)到焦點(diǎn)的距離轉(zhuǎn)化為其到準(zhǔn)線的距離,是解錯本題或不能解答本題的原因。
例5(08年高考山東卷文13)已知圓.以圓
與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)分別作為雙曲線的一個焦點(diǎn)和頂點(diǎn),則適合上述條件的雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程為
.
解析: 圓
和
軸的交點(diǎn)是
,和
軸沒有交點(diǎn)。故只能是點(diǎn)
為雙曲線的一個頂點(diǎn),即
;點(diǎn)
為雙曲線的一個焦點(diǎn),即
。
,所以所求雙曲線的標(biāo)準(zhǔn)方程為
。
點(diǎn)評:本題考查圓和雙曲線的基礎(chǔ)知識,考查數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)思想。解題的關(guān)鍵是確定所求雙曲線的焦點(diǎn)和頂點(diǎn)坐標(biāo)。
易錯指導(dǎo):數(shù)形結(jié)合的思想意識薄弱,求錯圓與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)坐標(biāo),用錯雙曲線中的關(guān)系等,是不同出錯的主要問題。
4.直線與圓錐曲線的位置關(guān)系
例6(08年高考山東卷文11)若圓的半徑為1,圓心在第一象限,且與直線
和
軸相切,則該圓的標(biāo)準(zhǔn)方程是( )
A. B.
C. D.
解析:設(shè)圓心坐標(biāo)為,則
且
.又
,故
,由
得
(圓心在第一象限、舍去)或
,故所求圓的標(biāo)準(zhǔn)方程是
。
點(diǎn)評:本題考查直線和圓的有關(guān)基礎(chǔ)知識,考查坐標(biāo)法的思想,考查運(yùn)算能力。解題的關(guān)鍵是圓心坐標(biāo)。
易錯指導(dǎo):不能把直線與圓相切的幾何條件通過坐標(biāo)的思想轉(zhuǎn)化為代數(shù)條件,或是運(yùn)算求解失誤等。
例7 (2008年海南寧夏卷理14)過雙曲線的右頂點(diǎn)為A,右焦點(diǎn)為F。過點(diǎn)F平行雙曲線的一條漸近線的直線與雙曲線交于點(diǎn)B,則△AFB的面積為______________
解析:雙曲線右頂點(diǎn),右焦點(diǎn)
,雙曲線一條漸近線的斜率是
,直線
的方程是
,與雙曲線方程聯(lián)立解得點(diǎn)
的縱坐標(biāo)為
,故△AFB的面積為
。
點(diǎn)評:本題考查雙曲線的基礎(chǔ)知識和運(yùn)算能力。
易錯指導(dǎo):過右焦點(diǎn)和漸近線平行的直線和雙曲線只有一個交點(diǎn),如果寫錯漸近線的方程,就會解出兩個交點(diǎn),不但增加了運(yùn)算量,還使結(jié)果錯誤。
例8 (08年高考江蘇12) 在平面直角坐標(biāo)系中,橢圓的焦距為
,以
為圓心,
為半徑的圓做圓
,若過點(diǎn)
,所作圓
的兩切線互相垂直,則該橢圓的離心率為 ▲
點(diǎn)評:本題把橢圓方程、圓和圓的切線結(jié)合起來,考查橢圓的簡單幾何性質(zhì),體現(xiàn)了“在知識的網(wǎng)絡(luò)交匯處設(shè)計(jì)試題”的原則,較全面地考查了解析幾何的基本知識。解題的突破口是將圓的兩條切線互相垂直轉(zhuǎn)化為一個數(shù)量上的關(guān)系。
易錯指導(dǎo):陷入圓的兩條切線互相垂直,不能通過數(shù)形結(jié)合的方法找到解題途徑等,是考生解錯本題的主要原因。
例9(08年高考廣東卷理18文20)設(shè),橢圓方程為
,
拋物線方程為.如圖4所示,過點(diǎn)
作
軸的平行線,
與拋物線在第一象限的交點(diǎn)為,已知拋物線在點(diǎn)
的切線經(jīng)過橢圓的右焦點(diǎn)
.
(1)求滿足條件的橢圓方程和拋物線方程;
(2)設(shè)分別是橢圓長軸的左、右端點(diǎn),試探究在拋物線上是否存在點(diǎn)
,使得
為直角三角形?若存在,請指出共有幾個這樣的點(diǎn)?并說明理由(不必具體求出這些點(diǎn)的坐標(biāo)).
解析:(1)由得
,
當(dāng)得
,
G點(diǎn)的坐標(biāo)為
,
,
,
過點(diǎn)G的切線方程為即
,
令得
,
點(diǎn)的坐標(biāo)為
,由橢圓方程得
點(diǎn)的坐標(biāo)為
,
即
,
即橢圓和拋物線的方程分別為和
;
(2)過
作
軸的垂線與拋物線只有一個交點(diǎn)
,
以
為直角的
只有一個,同理
以
為直角的
只有一個。
若以為直角,設(shè)
點(diǎn)坐標(biāo)為
,
、
兩點(diǎn)的坐標(biāo)分別為
和
,
。
關(guān)于的二次方程有一大于零的解,
有兩解,即以
為直角的
有兩個,因此拋物線上存在四個點(diǎn)使得
為直角三角形。
點(diǎn)評:本題考查橢圓和拋物線方程的求法、拋物線的切線方程的求法、存在性問題的解決方法、分析問題解決問題的能力,是一道幾乎網(wǎng)羅了平面解析幾何的所有知識點(diǎn)并且和導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用交匯在一起的綜合性試題,是一道“在知識網(wǎng)絡(luò)的交匯處”設(shè)計(jì)的典型試題。
易錯指導(dǎo):本題把拋物線和橢圓結(jié)合在一起,題目的條件里還有兩條直線,考生在心理上畏懼,可能出現(xiàn)的問題是思維混亂,理不清題目中錯綜復(fù)雜的關(guān)系,找不到正確的解題思路;在解決第二問時缺乏分類討論的思想意識產(chǎn)生漏解等
四 掃雷先鋒
易錯點(diǎn)一、考慮不全面
例1 過(0,2)作直線,使
與拋物線
僅有一個公共點(diǎn),這樣的直線
有幾條?
錯解:設(shè)直線的方程為y=kx+2,與
聯(lián)立,整理得
因?yàn)?sub>與拋物線僅有一個公共點(diǎn),所以
,解得
此時的方程為
所以這樣的直線
有一條。
剖析:(1)問題之一,錯解忽視了對斜率不存在這一情況的考慮,事實(shí)上,直線方程為x=0時,是符合條件的。(2)問題之二,得到方程后,方程不一定是一元二次方程。如果不是一元二次方程,當(dāng)然就沒有什么判別式了,故需按k=0及
兩種情況考慮。
正解:當(dāng)直線的斜率存在時,設(shè)直線
的方程為y=kx+2,與
聯(lián)立,整理得
(1)k=0時,方程只有一個解y=2,故
為直線y=2時與拋物線只有一個公共點(diǎn),滿足條件;
(2)時,因?yàn)?sub>
與拋物線僅有一個公共點(diǎn),所以
,解得解得
此時的方程為
當(dāng)直線的斜率不存在時,直線x=0與拋物線只有一個公共點(diǎn),滿足條件。
綜上,符合條件的直線有三條:x=0,y=2,
點(diǎn)評:忽視含參數(shù)系數(shù)的討論,以及設(shè)直線方程(為點(diǎn)斜式、斜截式、截距式等時,忽視對引入的參數(shù)(如斜率、截距等)的特殊情況的考慮是同學(xué)們在做題中的常見錯誤,一定要注意。
易錯點(diǎn)二:變形不等價
例2 直線與曲線
有且僅有一個公共點(diǎn),則
的取值范圍是 ( )
A.
B.
或
C.
D.
錯解:聯(lián)立方程組,消去
得
,因?yàn)橹本
與曲線
有且僅有一個公共點(diǎn),所以方程只有一解,所以
,解得
,所以選A.
剖析:本題中曲線并不是一個完整的圓而是半個圓(右半圓),而
時,直線
與曲線
有且僅有一個公共點(diǎn),并不能保證直線與右半圓也只有一個公共點(diǎn)。
正解:作出曲線的圖形,如圖所示:
由圖形可得,當(dāng)直線在
和
之間變化時,滿足題意,同時,當(dāng)直線在
的位置時也同時滿足題意,所以應(yīng)選(B)。
點(diǎn)評:曲線的表達(dá)式本身限制了
的取值只是非負(fù)值,所以曲線
只是圓
的右半部分。若用代數(shù)方法處理,應(yīng)是方程組
化為關(guān)于
的方程后只有一個非負(fù)解,相比之下數(shù)形結(jié)合更簡捷明快。
五 規(guī)律總結(jié)
1.兩直線的位置關(guān)系注意用斜率,平行或垂直關(guān)系可以用(要討論斜率不存在、斜率為0的情況)或用
(其中O是坐標(biāo)原點(diǎn),
).
2.直線與圓錐曲線位置關(guān)系:用聯(lián)立法,聯(lián)立直線和圓錐曲線的方程,消去 y (或x),得到方程(或
),然后用判別式
,判定直線與圓錐曲線相交(若是雙曲線或拋物線,要討論
的系數(shù)為0的情況,此時直線與雙曲線或拋物線也是相交,只有一個交點(diǎn)),用
判定直線與圓錐曲線相切,用
判定直線與圓錐曲線相離;
3.弦長問題的處理:設(shè)出弦所在的直線方程,用聯(lián)立法,聯(lián)立弦所在直線方程與圓錐曲線方程,消去 y (或x),得到一個一元二次方程(或
),根據(jù)需要,用判別式
,設(shè)弦端點(diǎn)為
,則弦長
(或
)(其中k為弦所在直線的斜率).
4.過圓錐曲線焦點(diǎn)的弦長問題注意用圓錐曲線的定義做題.如拋物線,過焦點(diǎn)弦端點(diǎn)為
,則由拋物線定義,知
.
5.點(diǎn)差法.涉及弦中點(diǎn),弦所在直線的斜率問題,用點(diǎn)差法.一旦涉及弦長問題,仍是用聯(lián)立法簡單些.
6.涉及直線與圓錐曲線交點(diǎn)的坐標(biāo)運(yùn)算問題,在聯(lián)立直線與圓錐曲線的方程后,得到一個一元二次方程(若是雙曲線或拋物線,要討論的系數(shù)為0的情況),設(shè)出交點(diǎn)坐標(biāo),把坐標(biāo)運(yùn)算配湊成
,利用韋達(dá)定理,整體運(yùn)算,運(yùn)算中注意設(shè)而不求思想運(yùn)用,設(shè)出的點(diǎn)的坐標(biāo),只是起到過渡作用,并不具體求出,而是整體運(yùn)算,直指目標(biāo).
7.涉及圓錐曲線焦點(diǎn)問題,應(yīng)首先考慮用圓錐曲線的定義解題.
8.求軌跡方程的主要方法有:直接法、定義法、坐標(biāo)代入法、變量代換法、交軌法等.
六 能力突破
例1 設(shè)橢圓的離心率為
,右焦點(diǎn)為
,方程
的兩個實(shí)根分別為
和
,則點(diǎn)
( )
A.必在圓內(nèi) B.必在圓
上
C.必在圓外 D.以上三種情形都有可能
分析:從與2的關(guān)系入手,用含有a、b的式子表示
進(jìn)而與已知條件
聯(lián)系上
解:
,所以
必在圓
內(nèi),選A.
反思:本題綜合了橢圓,一元二次方程,圓等知識,體現(xiàn)了在知識交匯處命題的思想,結(jié)合點(diǎn)新穎,題目給人清新微風(fēng)撲面之感.解題的關(guān)鍵是用分析法,從結(jié)論出發(fā),以點(diǎn)與圓位置關(guān)系判定方法,想到配湊韋達(dá)定理,巧妙利用一元二次方程根與系數(shù)關(guān)系,由a、b、c 的幾何意義,繞回到橢圓離心率上,使點(diǎn)與圓的位置關(guān)系、一元二次方程的根、橢圓性質(zhì)等聯(lián)系在一起.
例2 如圖,直線
與橢圓
交于
兩點(diǎn),記
的面積為
.
(Ⅰ)求在,
的條件下,
的最大值;
(Ⅱ)當(dāng),
時,求直線
的方程.
分析:由三角形面積公式,分析出要求的量,然后聯(lián)立直線和橢圓的方程,設(shè)而不求,盡量整體運(yùn)算,分別運(yùn)用均值不等式,叛別式法、韋達(dá)定理、弦長公式、點(diǎn)到直線的距離公式綜合解題.
解:(Ⅰ)設(shè)點(diǎn)的坐標(biāo)為
,點(diǎn)
的坐標(biāo)為
,
由,解得
,
所以.當(dāng)且僅當(dāng)
時,
取最大值
.
(Ⅱ)由得
,
,
. ②
設(shè)到
的距離為
,則
,
又因?yàn)?sub>,所以
,代入②式并整理,得
,
解得,
,代入①式檢驗(yàn),
,故直線
的方程是
或
或
,或
.
反思:本題考查知識的同時,也考查了解析幾何的基本思想方法和綜合解題能力.其中模塊化運(yùn)算要認(rèn)真學(xué)習(xí)借鑒,如聯(lián)立直線和橢圓方程――得到一個一元二次方程――運(yùn)用判別式判定方程解的個數(shù)――弦長公式結(jié)合韋達(dá)定理,設(shè)而不求,整體運(yùn)算求解.
例3 已知圓O:x2+y2=4,直線m:,(1)求證直線m與圓O有兩個相異交點(diǎn);(2)設(shè)直線m與圓O的兩個交點(diǎn)為A、B,求△AOB面積S△AOB的最大值.
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分析:第一問只需判斷直線過定點(diǎn)(0,1),且這個定點(diǎn)在圓內(nèi),第二問要用向量方法判斷的取值范圍,以S△AOB=
求出三角形面積的最大值.
解:(1)直線m:y=kx+1恒過點(diǎn)(0,1),而(0,1)在圓x2+y2=4內(nèi)部,所以直線m與圓O恒有兩個不同交點(diǎn).
(2),解得
,設(shè)
,
所以,
,
,
所以,當(dāng)k=0時,最大值為
,所以
,
,
所以,
所以S△AOB=,
所以△AOB面積S△AOB的最大值為.
反思:第一問考查過定點(diǎn)的直線系及點(diǎn)在圓內(nèi)的判斷方法,第二問考查以向量為工具,解決三角形面積問題,在運(yùn)算方面仍然考查設(shè)而不求,運(yùn)用用韋達(dá)定理整體運(yùn)算.
①直線方程中含有參數(shù)時,要先考慮直線是否過定點(diǎn),或是否是平行直線系.②直線和圓的題目要盡量使用數(shù)形結(jié)合思想解題,以簡化運(yùn)算.本題第(2)問也可以不用向量的方法,運(yùn)用三角形余弦定理,得到(圓O半徑為r=4),當(dāng)AB垂直于y軸時,弦長|AB|取最小值
;當(dāng)AB是圓的直徑時, |AB|取最大值.所以
,所以
,以下同上解法.
七 高考風(fēng)向標(biāo)
考查方向一:填空選擇題由過去的單一考查概念與定義、基本元素與基本關(guān)系逐漸轉(zhuǎn)向突出考查數(shù)學(xué)思想方法,在“知識網(wǎng)絡(luò)交匯點(diǎn)”命題.解決這類問題的關(guān)鍵在于對知識掌握的基礎(chǔ)性、全面性和熟練性.
例1 過橢圓的右焦點(diǎn)作一條斜率為2的直線與橢圓交于
兩點(diǎn),
為坐標(biāo)原點(diǎn),則
的面積為
.
解析:該橢圓的右焦點(diǎn)的坐標(biāo)是,該直線方程是
,代入橢圓方程得
.設(shè)
,則
的面積等于
.
點(diǎn)評:本題考查直線與橢圓的位置關(guān)系,考查解析幾何的基本思想方法.解題的關(guān)鍵是設(shè)而不求的整體思想.若對解析幾何中“設(shè)而不求”的整體思想認(rèn)識模糊,則會陷入復(fù)雜的運(yùn)算導(dǎo)致錯誤.
例2設(shè)橢圓的離心率為
,焦點(diǎn)在
軸上且長軸長為26.若曲線
上的點(diǎn)到橢圓
的兩個焦點(diǎn)的距離的差的絕對值等于8,則曲線
的標(biāo)準(zhǔn)方程為( )
A. B.
C.
D.
解析:由已知得在橢圓中,由此知道在雙曲線中的
,故雙曲線中的
,雙曲線方程為
。
點(diǎn)評:本題考查橢圓和雙曲線的基礎(chǔ)知識,考查分析問題的能力。注意不要把把橢圓的長軸長誤以為是橢圓中的,混淆橢圓和雙曲線中的
的關(guān)系。
考查方向二:解答題綜合向量的有關(guān)知識,與數(shù)列、函數(shù)、不等式等內(nèi)容結(jié)合求圓錐曲線的方程,考查直線與圓錐曲線的位置關(guān)系.另外,存在性和最值、定值、參數(shù)范圍問題也是圓錐曲線的?夹问.解決這類問題的關(guān)鍵在于數(shù)學(xué)思想方法的運(yùn)用,比如數(shù)形結(jié)合、分類討論、設(shè)而不求、點(diǎn)差法等.
例3如圖,設(shè)拋物線方程為
,
為直線
上任意一點(diǎn),過
引拋物線的切線,切點(diǎn)分別為
.
(Ⅰ)求證:三點(diǎn)的橫坐標(biāo)成等差數(shù)列;
(Ⅱ)已知當(dāng)點(diǎn)的坐標(biāo)為
時,
.求此時拋物線的方程;
(Ⅲ)是否存在點(diǎn),使得點(diǎn)
關(guān)于直線
的對稱點(diǎn)
在拋物線
上,其中,點(diǎn)
滿足
(
為坐標(biāo)原點(diǎn)).若存在,求出所有適合題意的點(diǎn)
的坐標(biāo);若不存在,請說明理由.
解析:(Ⅰ)證明:由題意設(shè).
由得
,得
,所以
,
.
因此直線的方程為
,直線
的方程為
.
所以,①
.②
由①減②得,因此
,即
.所以
三點(diǎn)的橫坐標(biāo)成等差數(shù)列.
(Ⅱ)解:由(Ⅰ)知,當(dāng)時,將其代入①、②并整理得:
,
,所以
是方程
的兩根,
因此,
,又
,所以
.
由弦長公式得.
又,所以
或
,因此所求拋物線方程為
或
.
(Ⅲ)解:設(shè),由題意得
,則
的中點(diǎn)坐標(biāo)為
,設(shè)直線
的方程為
,
由點(diǎn)在直線
上,并注意到點(diǎn)
也在直線
上,代入得
.
若在拋物線上,則
,因此
或
.
即或
.
(1)當(dāng)時,則
,此時,點(diǎn)
適合題意.
(2)當(dāng),對于
,此時
,
,
又,
,所以
,即
,矛盾.
對于,因?yàn)?sub>
,此時直線
平行于
軸, 又
,
所以直線與直線
不垂直,與題設(shè)矛盾,所以
時,不存在符合題意的
點(diǎn).
綜上所述,僅存在一點(diǎn)適合題意.
點(diǎn)評:本題考查導(dǎo)數(shù)、拋物線、等差數(shù)列、直線被曲線所截得的線段的長、平面向量的加法等基礎(chǔ)知識,考查坐標(biāo)法、方程、分類討論、反證等基本思想方法,考查邏輯推理、運(yùn)算求解的能力,考查分析問題解決問題的能力,是一道以最基本的知識為依托全面考察考生的綜合數(shù)學(xué)素養(yǎng)的能力型試題。本題的第一問就需要考生有“設(shè)而不求”的坐標(biāo)法思想以及方程的思想才能順利解決,實(shí)際上第一問中的是方程
的兩個不等實(shí)根,如果有這個思想就為第二問的解決打下了良好的基礎(chǔ);第二問的關(guān)鍵點(diǎn)是如何用
去表示弦長公式中的
,在圓錐曲線中弦所在直線的斜率都可以用它們的中點(diǎn)坐標(biāo)來表達(dá),特別對拋物線
,
,而本題第一問所證明的正是點(diǎn)
和弦
的中點(diǎn)具有相同的橫坐標(biāo),這樣就找到了解題的突破口;第三問更是集中體現(xiàn)了方程思想和坐標(biāo)法思想在解決問題中的作用,解決的關(guān)鍵是根據(jù)兩個點(diǎn)關(guān)于關(guān)于一條直線對稱所滿足的兩個條件(兩點(diǎn)連線和對稱軸垂直,兩點(diǎn)的中點(diǎn)在對稱軸上),進(jìn)行推理論證。
例3已知曲線所圍成的封閉圖形的面積為
,曲線
的內(nèi)切圓半徑為
.記
為以曲線
與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)為頂點(diǎn)的橢圓.
(Ⅰ)求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(Ⅱ)設(shè)是過橢圓
中心的任意弦,
是線段
的垂直平分線.
是
上異于橢圓中心的點(diǎn).
(1)若(
為坐標(biāo)原點(diǎn)),當(dāng)點(diǎn)
在橢圓
上運(yùn)動時,求點(diǎn)
的軌跡方程;
(2)若是
與橢圓
的交點(diǎn),求
的面積的最小值.
解析:(Ⅰ)由題意得 又
,解得
,
.因此所求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為
.
(Ⅱ)(1)假設(shè)所在的直線斜率存在且不為零,設(shè)
所在直線方程為
,
.
解方程組得
,
,
所以.
設(shè),由題意知
,所以
,即
,
因?yàn)?sub>是
的垂直平分線,所以直線
的方程為
,即
,
因此,又
,所以
,
故.
又當(dāng)或不存在時,上式仍然成立.
綜上所述,的軌跡方程為
.
(2)當(dāng)存在且
時,由(1)得
,
,
由解得
,
,
所以,
,
.
解法一:由于
,當(dāng)且僅當(dāng)
時等號成立,即
時等號成立,此時
面積的最小值是
.
當(dāng),
.
當(dāng)不存在時,
.
綜上所述,的面積的最小值為
.
解法二:因?yàn)?sub>,
又,
,
當(dāng)且僅當(dāng)時等號成立,即
時等號成立,
此時面積的最小值是
.
當(dāng),
.
當(dāng)不存在時,
.
綜上所述,的面積的最小值為
.
點(diǎn)評:本題考查直線與圓的基礎(chǔ)知識,考查待定系數(shù)法、參數(shù)法求曲線方程的方法,考查函數(shù)與方程、分類討論的思想,考查分析問題解決問題的能力,是一道以解析幾何知識為依托,全面考查數(shù)學(xué)思想方法,全面考查考生的綜合數(shù)學(xué)素養(yǎng)的能力型試題。題目的入口是求出常數(shù)的值,這個入口就很容易把許多考生拒之門外,曲線
的形狀并不是對所有考生都熟悉的;在接下來的第二問的兩個設(shè)問中,第一個是用參數(shù)法求曲線方程,第二個是一個最值問題,這兩個都不是考生所能輕易解決的。
八、沙場點(diǎn)兵
一、 選擇題:本大題共12小題,每小題5分,共60分.在每小題給出的四個選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題意要求的.
1.過點(diǎn)的直線l經(jīng)過圓
的圓心,則直線l的傾斜角大小為( )
A.150° B.120° C.30° D.60°
2.(08重慶卷3)圓O1:和圓O2:
的位置關(guān)系是( )
A.相離 B.相交 C.外切 D.內(nèi)切
3.方程對應(yīng)的曲線是( )
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