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一、求轨迹方程的几种常用方法
1.直接法:建立适当的坐标系,设动点为(x,y),根据几何条件直接寻求x,y之间的关系式.
2.代入法:利用所求曲线上的动点与某已知曲线上的一动点的关系,把所求动点转换为已知动点.具体地说,就是用所求动点的坐标x,y来表示已知动点的坐标并代入已知动点坐标满足的曲线的方程,由此即可求得所求动点坐标x,y之间的关系式.
3.定义法:如果所给几何条件正好符合椭圆、双曲线、抛物线等曲线的定义,则可直接利用这些已知曲线的方程写出动点的轨迹方程.
4.参数法:选择一个(或几个)与动点变化密切相关的量作为参数,用参数表示动点的坐标(x,y),即得动点轨迹的参数方程,消去参数,可得动点轨迹的普通方程.
用参数求轨迹方程的关键在于选择适当的参数,其选择原则是:
(1)动点的运动是随着参数的变化而变化的,即参数能反映动点的变化特征;
(2)参数与题设的已知量有密切的联系.常用的参数有物理参数(时间、速度、位移)和几何参数(角度、有向线段的数量、斜率、点坐标)等.
二、待定系数法求圆锥曲线的标准方程
1.椭圆、双曲线的标准方程
求椭圆、双曲线的标准方程包括“定位”和“定量”两方面,一般先确定焦点的位置,再确定参数.当焦点位置不确定时,要分情况讨论,也可将方程设为一般形式:椭圆方程为Ax2+By2=1(A>0,B>0,A≠B),其中当>时,焦点在x轴上,当<时,焦点在y轴上;双曲线方程为Ax2+By2=1(AB<0),当A<0时,焦点在y轴上,当B<0时,焦点在x轴上.
另外,在求双曲线的标准方程的过程中,根据不同的已知条件采取相应方法设方程,常常可以简化解题过程,避免出错.如:与已知双曲线-=1(a>0,b>0)共渐近线的双曲线方程可设为-=λ(λ≠0).
2.抛物线的标准方程
求抛物线的标准方程时,先确定抛物线的方程类型,再由条件求出参数p的大小.当焦点位置不确定时,要分情况讨论,也可将焦点在x轴或y轴上的抛物线方程设为一般形式y2=2px(p≠0)或x2=2py(p≠0),然后建立方程求出参数p的值.
三、求离心率的方法
1.定义法:由椭圆(双曲线)的标准方程可知,不论椭圆(双曲线)的焦点在x轴上还是在y轴上都有关系式a2-b2=c2(a2+b2=c2)以及e=.已知其中的任意两个参数,可以求其他的参数.这是基本且常用的方法.
2.方程法:建立参数a与c之间的齐次关系式,从而求出其离心率.这是求离心率十分重要的思路及方法.
3.几何法:求与过焦点的三角形有关的离心率问题,根据平面几何性质以及椭圆(双曲线)的定义、几何性质,建立参数之间的关系,通过画出图形,观察线段之间的关系,使问题更形象、直观.
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一、圆锥曲线的定义、方程及性质
对于圆锥曲线的有关问题,要有运用圆锥曲线定义解题的意识,“回归定义”是一种重要的解题策略.如:
(1)在求轨迹方程时,若所求轨迹符合某种圆锥曲线的定义,则根据圆锥曲线的定义,写出所求的轨迹方程;
(2)涉及椭圆、双曲线上的点与两个焦点构成的三角形问题时,常用定义结合解三角形的知识来解决;
(3)在求有关抛物线的最值问题时,常利用定义把到焦点的距离转化为到准线的距离,结合几何图形,利用几何意义去解决.
总之,圆锥曲线的定义、性质在解题中有重要作用,要注意灵活运用.
[典例1] (1)已知F1,F2是椭圆+=1(a>b>0)的左、右焦点,如果在椭圆上有一点Q,使∠F1QF2=60°,试求椭圆的离心率的取值范围;
(2)已知抛物线C1的顶点在坐标原点,它的准线经过双曲线C2:-=1(a>0,b>0)的左焦点F1,且垂直于C2的两个焦点所在的坐标轴,若抛物线C1与双曲线C2的一个交点是M.
①求抛物线C1的标准方程及其焦点F的坐标;
②求双曲线C2的标准方程及其离心率e.
[解] (1)解法一:设|QF1|=m,|QF2|=n,
则由椭圆的定义知m+n=2a.
在△F1QF2中,由余弦定理,得
|F1F2|2=|QF1|2+|QF2|2-2|QF1|·|QF2|·cos60°.
∴4c2=m2+n2-mn.①
由m+n=2a两边平方得
4a2=m2+n2+2mn,②
由②-①得4a2-4c2=3mn,
∵m>0,n>0,且m+n=2a,
∴mn≤=a2(当且仅当m=n时等号成立).
∴4a2-4c2=3mn≤3a2.
∴a2≤4c2,≥.∴e2≥.∵0<