第二章 4.2 直线与圆锥曲线的综合问题-【创新教程】2025-2026学年高中数学选择性必修第一册五维课堂同步复习(北师大版2019)

2025-09-05
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资源信息

学段 高中
学科 数学
教材版本 高中数学北师大版选择性必修 第一册
年级 高二
章节 4.2 直线与圆锥曲线的综合问题
类型 教案-讲义
知识点 -
使用场景 同步教学-新授课
学年 2025-2026
地区(省份) 全国
地区(市) -
地区(区县) -
文件格式 ZIP
文件大小 1.40 MB
发布时间 2025-09-05
更新时间 2025-09-05
作者 山东鼎鑫书业有限公司
品牌系列 创新教程·高中五维课堂同步
审核时间 2025-07-02
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来源 学科网

内容正文:

∴Δ=(32m)2-4×25×(16m2-144)=9×43(25-m2). 当Δ>0,即-5<m<5时,直线和椭圆相交; 当Δ=0,即m=±5时,直线和椭圆相切; 当Δ<0,即m>5或 m<-5时,直线和椭圆相离.综上所 述,当m∈(-∞,-5)∪(5,+∞)时直线与椭圆相离; 当m=±5时,直线与椭圆相切;当 m∈(-5,5)时,直线与 椭圆相交. [例2] [解] 消去y,整理,得(1-k2)x2-2kx-2=0. (1)当k=1时,x=-1. (2)当k=-1时,x=1. (3)当k≠±1时,Δ=4k2+8(1-k2)=8-4k2. 若Δ>0,则- 2<k< 2;若Δ=0,则k=± 2;若Δ<0,则 k<- 2或k> 2. 综上,当k<- 2或k> 2时,直线l与双曲线C 没有公共 点;当k=± 2时,直线l与双曲线C 相切于一点;当k=±1 时,直线l与双曲线C 相交于一点;当- 2<k<-1或-1 <k<1或1<k< 2时,直线l与双曲线C 有两个公共点. [例3] [解] 联立 y=kx+1 , y2=4x,{ 消去y,得k 2x2+(2k-4)x+ 1=0.(∗) 当k=0时,(∗)式只有一个解x=14 ,∴y=1, ∴直线l与C 只有一个公共点 14 ,1( ) ,此时直线l平行于 x轴. 当k≠0时,(∗)式是一个一元二次方程,Δ=(2k-4)2-4k2 =16(1-k). ①当Δ>0,即k<1,且k≠0时, l与C 有两个公共点,此时直线l与C 相交; ②当Δ=0,即k=1时,l与C 有一个公共点,此时直线l与C 相切; ③当Δ<0,即k>1时,l与C 没有公共点,此时直线l与C 相离. 综上所述,当k=1或0时,l与C 有一个公共点; 当k<1,且k≠0时,l与C 有两个公共点; 当k>1时,l与C 没有公共点. 变式训练 1.解:直线l的方程与椭圆C 的方程联立,得方程组 y=2x+m,① x2 4+ y2 2=1 ,②{ 将①代入②得9x2+8mx+2m2-4=0,③ 判别式Δ=(8m)2-4×9×(2m2-4)=-8m2+144. (1)当Δ>0,即-3 2<m<3 2时,方程③有两个不同的实 数根,可知原方程组有两组不同的实数解.这时直线l与椭 圆C 有两个不重合的公共点. (2)当Δ=0,即m=±3 2时,方程③有两个相同的实数根,可知 原方程组有两组相同的实数解.这时直线l与椭圆C有两个互 相重合的公共点,即直线l与椭圆C有且只有一个公共点. (3)当Δ<0,即 m<-3 2或 m>3 2时,方程③没有实数 根,可知原方程组没有实数解.这时直线l与椭圆C 没有公 共点. 2.解:联立方程组 y=kx-1 , x2-y2=1,{ 消去y 并整理得(1-k 2)x2+ 2kx-2=0. ∵直线与双曲线有两个不同的交点, 则 1-k 2≠0, Δ=4k2+8(1-k2)>0,{ 解得- 2<k< 2,且k≠±1.∴若l与C 有两个不同交点, 实数k的取值范围为(- 2,-1)∪(-1,1)∪(1,2). 3.解:①若直线的斜率不存在,则过点P(0,1)的直线方程为x =0.显然与抛物线只有一个公共点,即直线x=0与抛物线 只有一个公共点. ②若直线的斜率存在,设方程为y=kx+1, 由 y 2=2x, y=kx+1,{ 消去y 得k 2x2+2(k-1)x+1=0,当k=0 时,解得y=1,即直线y=1与抛物线只有一个公共点. 当k≠0时,由Δ=4(k-1)2-4k2=0,得k=12. 即直线y=12x+1 与抛物线只有一个公共点. 综上所述,所求直线方程为x=0或y=1或y=12x+1. 当堂达标 1.A [直线y=kx-k+1=k(x-1)+1过定点(1,1),且该点 在椭圆内部,因此必与椭圆相交.] 2.B [因为双曲线方程为x2-y 2 4=1 ,所以P(1,0)是双曲线 的右顶点,所以过P(1,0)并且和x 轴垂直的直线是双曲线 的一条切线,与双曲线只有一个公共点,另外还有两条就是 过P(1,0)分别和两条渐近线平行的直线,所以符合要求的 共有3条.] 3.B [∵函数y=ax2+1的图象与直线y=x相切, ∴它们有且仅有一个交点.由 y=ax 2+1, y=x,{ 得x=ax 2+1,即 ax2-x+1=0,∴Δ=1-4a=0,∴a=14. ] 4.解析:双曲线x 2 9- y2 16=1 的右顶点A(3,0),右焦点F(5,0), 渐近线方程为y=±43x. 不妨设直线FB 的方程为y=43 (x-5),代入双曲线方程整 理,得x2-(x-5)2=9, 解得x=175 ,y=-3215 ; 同理,若直线 FB 的方程为y=- 43 (x-5),则x=175 ,y =3215 ; 所以B 175 ,±3215( ). 所以S△AFB= 1 2|AF|×|yB|= 1 2 (c-a)􀅰|yB|= 1 2× (5 -3)×3215= 32 15. 答案:17 5 ,±3215( )   32 15 4.2 直线与圆锥曲线的综合问题 课前预习学案 知识梳理 [思考] 提示:“点差法”不能保证直线与圆锥曲线有两个交点,因此 必须把求出的直线方程与圆锥曲线方程联立,看是否满足Δ >0. 预习自测 1.(1)√ (2)√ (3)× (4)× 2.C [抛物线x2=4y的准线为y=-1.因为P1(x1,y1),P2 (x2,y2)两点是过抛物线焦点的直线与抛物线的交点,所以 P1(x1,y1),P2(x2,y2)两点到准线的距离分别是y1+1,y2 +1,所以|P1P2|的值为y1+y2+2=8.] 3.C [联立 y=x+1, x2 4+ y2 2=1 ,{ 消去y,得3x2+4x-2=0, 设直线与椭圆交于点A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=- 4 3 ,故AB 的中点横坐标x0= x1+x2 2 =- 2 3. 纵坐标y0= x0+1=- 2 3+1= 1 3. ] 4.解析:双曲线的左焦点为(-2,0),设A(x1,y1),B(x2,y2), AB 方 程 为 y = 33 (x +2),即 x - 3y +2= 0, 由 x- 3y+2=0, x2-y 2 3=1{ 得8y2-12 3y+9=0,则y1+y2= 3 3 2 ,y1y2= 9 8. ∴|AB|= 1+1k2( )[(y1+y2) 2-4y1y2]= (1+3) 3 3 2 æ è ç ö ø ÷ 2 -4×98[ ] =3. 答案:3 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰532􀅰 参考答案 课堂互动学案 [例1] [解] (1)由 4x 2+y2=1, y=x+m,{ 消去y,得5x 2+2mx+m2 -1=0. ∵直线与椭圆有公共点,∴Δ=4m2-20(m2-1)≥0, 解得- 52≤m≤ 5 2. 即实数m 的取值范围是 - 52 ,5 2[ ]. (2)设直线与椭圆交于点A(x1,y1),B(x2,y2). 由(1)知,5x2+2mx+m2-1=0. 由根与系数的关系,得x1+x2=- 2m 5 ,x1x2= 1 5 (m2-1). ∴d= (x1-x2)2+(y1-y2)2= 2(x1-x2)2 = 2[(x1+x2)2-4x1x2] = 2 4m 2 25 - 4 5 (m2-1)[ ] =25 10-8m 2, ∴当m=0时,d最大,此时直线方程为y=x. [例2] [解] (1)由焦点F(1,0),得p2=1 ,解得p=2. 所以抛物线的方程为y2=4x,其准线方程为x=-1. (2)设A(x1,y1),B(x2,y2).直线l的方程为y= 4 3 (x-1). 与抛物线方程联立,得 y= 4 3 (x-1), y2=4x,{ 消去y,整理得4x 2- 17x+4=0. 由抛物线的定义可知,|AB|=x1+x2+p= 17 4+2= 25 4. 所以线段AB 的长为254. [例3] [解] 方法一 如图,设所求 直线的方程为y-1=k(x-2),代入 椭圆方程并整理,得(4k2+1)x2-8 (2k2-k)x+4(2k-1)2-16=0.(∗) 又设直线与椭圆的交点为A(x1,y1), B(x2,y2), 则x1,x2 是(∗)方程的两个根,∴x1 +x2= 8(2k2-k) 4k2+1 . ∵P 为弦AB 的中点, ∴2= x1+x2 2 = 4(2k2-k) 4k2+1 .解得k=- 12 ,符合(∗)方程中 Δ>0, ∴所求直线的方程为x+2y-4=0. 方法二 设直线与椭圆的交点为A(x1,y1),B(x2,y2). ∵P 为弦AB 的中点,∴x1+x2=4,y1+y2=2. 又A,B 在椭圆上,∴x21+4y21=16,x22+4y22=16. 两式相减,得(x21-x22)+4(y21-y22)=0, 即(x1+x2)(x1-x2)+4(y1+y2)(y1-y2)=0. ∴y1-y2x1-x2 = -(x1+x2) 4(y1+y2) =-12 ,即kAB=- 1 2. ∴所求直线方程为y-1=-12 (x-2),即x+2y-4=0. [例4] [解] (1)由条件可知,椭圆的焦点在x轴上,且a= 2,又e=ca = 2 2 ,得c= 2. 由a2-b2=c2 得b2=a2-c2=2.∴所求椭圆的方程为x 2 4+ y2 2=1. (2)若存在点Q(m,0),使得∠PQM+∠PQN=180°, 则直线QM 和QN 的斜率存在,分别设为k1,k2.等价于k1 +k2=0. 依题意,直线l的斜率存在,故设直线l的方程为y=k(x-4). 由 y=k(x-4) x2 4+ y2 2=1{ ,得(2k 2+1)x2-16k2x+32k2-4=0. 因为直线l与椭圆C 有两个交点,所以Δ>0. 即(16k2)2-4(2k2+1)(32k2-4)>0,解得k2<16. 设 M (x1,y1),N(x2,y2),则 x1 +x2 = 16k2 2k2+1 ,x1x2 = 32k2-4 2k2+1 ,y1=k(x1-4),y2=k(x2-4), 令k1+k2= y1 x1-m + y2x2-m =0,(x1-m)y2+(x2-m)y1= 0,当k≠0时,2x1x2-(m+4)(x1+x2)+8m=0,化简得, 8m-1 2k2+1 =0,所以m=1.当k=0时,也成立. 所以存在点Q(1,0),使得∠PQM+∠PQN=180°. 变式训练 1.解:(1)因为双曲线的渐进线方程为y=±2x,所以设所求双 曲线的方程为:x2-y 2 4=λ (λ≠0),把(-3,4 2)代入方程, 整理得:9-324=λ ,解得λ=1, 所以双曲线的方程为x2-y 2 4=1 ; (2)由题意可知:设A(x1,y1),B(x1,y1), 则由 x 2-y 2 4=1 , 4x-y-6=0,{ 整理得:3x 2-12x+10=0, 由韦达定理得:x1+x2=4,x1x2= 10 3 , 由弦长公式可知: |AB|= (1+k2)[(x1+x2)2-4x1x2]= (1+42)× 42-4×103( ) = 2 102 3 . ∴|AB|的值为2 1023 . 2.解:如图,依题意可设抛物线方程为y2= 2px(p>0),则 直 线 方 程 为 y= -x+ 1 2p. 设直 线 交 抛 物 线 于 A(x1,y1),B(x2, y2), 则由抛物线定义得|AB|=|AF|+|FB| =|AC|+|BD| =x1 + p2 +x2 + p 2 ,即 x1 +x2 +p= 8.① 又A(x1,y1),B(x2,y2)是抛物线和直线的交点, 由 y=-x+ 1 2p y2=2px{ ,消去y,得x 2-3px+p 2 4=0. ∵Δ=9p2-4×p 2 4=8p 2>0,∴x1+x2=3p,将其代入①得 p=2, ∴所 求 抛 物 线 方 程 为 y2 =4x.当 抛 物 线 方 程 设 为 y2 = -2px(p>0)时, 同理可求得抛物线方程为y2=-4x.∴抛物线方程为y2= 4x或y2=-4x. 3.解:(1)因为点A(2,1)在双曲线内,所以过点A 不与渐近线 平行的直线一定与双曲线有两个交点.设以A(2,1)为中点 的弦的两端点为P1(x1,y1),P2(x2,y2), 则有x1+x2=4,y1+y2=2. 根据双曲线的对称性知x1≠x2.由点P1,P2 在双曲线上,得 2x21-y21=2,2x22-y22=2, 两式相减得2(x1+x2)(x1-x2)-(y1+y2)(y1-y2)=0, 所以2×4(x1-x2)-2(y1-y2)=0,所以 y1-y2 x1-x2 =4, 即以A(2,1)为中点的弦所在直线的斜率k=4, 故所求中点弦所在直线的方程为y-1=4(x-2),即4x-y -7=0. (2)假定直线l存在,采用(1)的方法求出直线l的方程为y -1=2(x-1), 即2x-y-1=0.由 2x 2-y2=2 2x-y-1=0{ ,消去y 得2x 2-4x+3 =0 Δ=(-4)2-4×2×3=-8<0,无实根, 因此直线l与双曲线无交点,故满足条件的直线l不存在. 4.解:(1)由题意,椭圆C的标准方程为x 2 4+ y2 2=1. 所以a2=4,b2=2,从而c2=a2-b2=2.因此a=2,c= 2. 故椭圆C的离心率e=ca = 2 2. (2)设点A,B 的坐标分别为(t,2),(x0,y0),其中x0≠0. 因为OA⊥OB,所以OA → 􀅰OB → =0,即tx0+2y0=0, 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰632􀅰 数学(BS)􀅰选择性必修第一册 解得t=-2y0x0 .又x20+2y20=4,所以|AB|2=(x0-t)2+(y0 -2)2= x0+ 2y0 x0( ) 2 +(y0-2)2 =x20+y20+ 4y20 x20 +4=x20+ 4-x20 2 + 2(4-x20) x20 +4= x20 2+ 8 x20 + 4(0<x20≤4). 因为 x20 2+ 8 x20 ≥4(0<x20≤4),当且仅当x20=4时等号成立, 所以|AB|2≥8. 故线段AB 长度的最小值为2 2. 当堂达标 1.B [设弦的端点为A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=8,y1 +y2=4. 由 x21 36+ y21 9=1 , x22 36+ y22 9=1 , ì î í ïï ï 两 式 相 减,得 (x1+x2)(x1-x2) 36 + (y1+y2)(y1-y2) 9 =0 , ∴ 2(x1-x2) 9 =- 4(y1-y2) 9 ,∴k=y1-y2x1-x2 =-12. ] 2.D [设A(x1,y1),B(x2,y2),则AB 的中点 M x1+x22 ,y1+y2 2( ) , 可得kAB= y1-y2 x1-x2 ,k= y1+y2 2 x1+x2 2 =y1+y2x1+x2 , 因A,B 在双曲线上,则 x21- y21 9=1 x22- y22 9=1 ì î í ïï ï ,两式相减得(x21-x22) -y 2 1-y22 9 =0 , 所以kAB􀅰k= y21-y22 x21-x22 =9. 对于选项 A:可得k=1,kAB=9, 则AB:y=9x-8, 联立方程 y=9x-8 x2-y 2 9=1{ ,消去y得 72x2-2×72x+73=0, 此时Δ=(-2×72)2-4×72×73=-288<0, 所以直线AB 与双曲线没有交点,故 A错误; 对于选项B:可得k=-2,kAB=- 9 2 , 则AB:y=-92x- 5 2 , 联立方程 y=-92x- 5 2 x2-y 2 9=1 { ,消去y得45x2+ 2×45x+61=0, 此时Δ=(2×45)2-4×45×61= -4×45×16<0, 所以直线AB 与双曲线没有交点,故B错误; 对于选项 C:可得k=3,kAB=3,则AB:y=3x, 由双曲线方程可得a=1,b=3,则AB:y=3x为双曲线的渐 近线, 所以直线AB 与双曲线没有交点,故 C错误; 对于选项 D:k=4,kAB= 9 4 ,则AB:y=94x- 7 4 , 联立方程 y=94x- 7 4 x2-y 2 9=1 { ,消去y得63x2+126x-193=0, 此时Δ=1262+4×63×193>0,故直线 AB 与双曲线有交 两个交点,故 D正确.] 3.解析:双曲线的左焦点为F1(-2,0),将直线AB 方程y= 3 3 (x+2)代入双曲线方程,得8x2-4x-13=0,显然Δ>0,设 A(x1,y1),B(x2,y2), 则x1+x2= 1 2 ,x1x2=- 13 8 , 所 以|AB|= 1+k2 (x1+x2)2-4x1x2 = 1+ 1 3 × 1 2( ) 2 -4× -138( ) =3.] 4.解:(1)由于抛物线的焦点为(1,0),∴p2=1 ,即p=2,∴所 求抛物线方程为y2=4x. (2)方法一 设A(x1,y1),B(x2,y2),则y21=4x1,① y22=4x2,②且x1+x2=4,y1+y2=2, ②-①,得(y1+y2)(y2-y1)=4(x2-x1),∴ y2-y1 x2-x1 =2, ∴所求直线AB 的方程为y-1=2(x-2),即2x-y-3=0. 方法二 显然AB 不垂直于x 轴, 故可设弦AB 所在直线的方程为y-1=k(x-2),k≠0. 设A(x1,y1),B(x2,y2). 由 y-1=k(x-2), y2=4x,{ 消去x,得ky 2-4y-8k+4=0,∴y1+y2= 4 k. 又 M 是AB 的中点,∴y1+y2=2,∴k=2, 故直线AB 的方程为y-1=2(x-2),即2x-y-3=0. 章末归纳提升 题型梳理􀅰素养聚焦 [例 1]  [解 析]  (1)把 轨 迹 方 程 5 x2+y2 =|3x+4y-12|,写 成 x2+y2=|3x+4y-12|5 . ∴动点 M 到原点的距离与它到直线 3x+4y-12=0的距离相等.∴点 M 的轨迹是以原点为焦点,直线3x+4y -12=0为准线的抛物线. (2)抛物线y2=8x的准线方程是x=-2,那么点P 到焦点 F 的距离等于它到准线x=-2的距离,过点P 作PD 垂直 于准线x=-2,垂足为D, 那么|PM|+|PF|=|PM|+|PD|. 如图所示,根据平面几何知识,当 M,P,D 三 点共线时,|PM|+|PF|的值最小,且最小值 为|MD|=2-(-2)=4,所以|PM|+|PF| 的最小值是4. 此时点P 的纵坐标为3,所以其横坐标为98 , 即点P 的坐标是 98 ,3( ). [答案] (1)C (2)4  98 ,3( ) [例2] [解] 由 y=-12x+2 , x2 4b2+ y2 b2 =1 , ì î í ïï ï 消去y并整理得x2-4x+8 -2b2=0.由Δ=16-4(8-2b2)>0,得b2>2. 设A(x1,y1),B(x2,y2), 则由根与系数的关系得x1+x2=4,x1x2=8-2b2. ∵|AB|=2 5,∴ 1+14 􀅰 (x1+x2)2-4x1x2=2 5, 即 5 2 􀅰 16-4(8-2b2)=2 5,解得b2=4,故a2=4b2= 16.∴所求椭圆的方程为x 2 16+ y2 4=1. [例3] [解析] (1)设双曲线x 2 a2 -y 2 b2 =1(a>0,b>0)与抛物 线y2=2px(p>0)的公共焦点为(c,0),则抛物线y2=2px (p>0)的准线为x=-c, 令x=-c,则c 2 a2 -y 2 b2 =1,解得y=±b 2 a ,所以|AB|=2b 2 a , 又因为双曲线的渐近线方程为y=±bax ,所以|CD|=2bca , 所以2bc a = 2 2b2 a ,即c= 2b,所以a2=c2-b2=12c 2, 所以双曲线的离心率e=ca = 2. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰732􀅰 参考答案 4.2 直线与圆锥曲线的综合问题 课程标准 素养解读 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 1.能运用直线与圆锥曲线的位置关系解决相关的弦 长、中点弦问题 2.能运用直线与圆锥曲线的位置关系解决相关的最 值、范围问题 通过直线与圆锥曲线的位置关系解决 相关的弦长、中点弦问题与最值、范围 问题,进一步培养直观想象、逻辑推 理、数学运算的核心素养. 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 [知识梳理] [知识点一] 解决圆锥曲线中点弦问题的两 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 种方法 􀪋􀪋􀪋􀪋 1.根与系数的关系法:联立直线方程和圆锥曲 线方程构成方程组,消去一个未知数,利用 一元二次方程根与系数的关系以及中点坐 标公式解决. 2.点差法:利用交点在曲线上,坐标满足方程, 将交点坐标分别代入圆锥曲线方程,然后作 差,构造出中点坐标和斜率的关系,以椭圆 为例如下:已知A(x1,y1),B(x2,y2)是椭圆 x2 a2 +y 2 b2 =1(a>b>0)上的两个不同的点,M (x0,y0)是线段AB 的中点, 则 x21 a2+ y21 b2=1 ,   ① x22 a2+ y22 b2=1 ,   ② ì î í ï ïï ï ï 由①-②,得1 a2 (x21-x22)+ 1 b2 (y21-y22)=0, 变形得y1-y2 x1-x2 =-b 2 a2 􀅰x1+x2 y1+y2 =-b 2 a2 􀅰x0 y0 , 即kAB=- b2x0 a2y0 . [知识点二] 求弦长的两种方法 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 1.求出直线与圆锥曲线的两交点坐标,用两点 间距离公式求弦长. 2.联立直线与圆锥曲线的方程,消元得到关于 一个未知数的一元二次方程, 利用弦长公式:|P1P2|= 1+k2􀅰                         (x1+x22)-4x1x2 或|P1P2|= 1+ 1 k2                         (y1+y22)-4y1y2 æ è çç ö ø ÷÷, 其中x1,x2(y1,y2)是上述一元二次方程的 两根,由根与系数的关系求出两根之和与两 根之积后代入公式可求得弦长. 提醒:如果直线方程涉及斜率,要注意斜率 不存在的情况. 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋  利用“点差法”处理直线与圆锥曲线 问题时求得的直线方程一定与圆锥曲线有 两个交点吗?   􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋  􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 [预习自测] 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)长轴是椭圆中最长的弦 . (  ) (2)过抛物线y2=2px(p>0)时焦点且垂直于 对称轴的弦长是2p. (  ) (3)直线与双曲线相交一定有两个交点(  ) (4)过抛物线y2=4x的焦点作一直线与抛物 线交于A,B 两点,且|AB|=5,则这样的直 线有且只有一条 (  ) 2.过抛物线x2=4y的焦点F 作直线交抛物线 于P1(x1,y1),P2(x2,y2)两点,若y1+y2= 6,则|P1P2|的值为 (  ) A.5       B.6 C.8 D.10 3.直线y=x+1被椭圆x 2 4+ y2 2=1 所截得的 弦的中点坐标是 (  ) A.23 ,5 3 æ è ç ö ø ÷ B.43 ,7 3 æ è ç ö ø ÷ C.-23 ,1 3 æ è ç ö ø ÷ D.-132 ,-172 æ è ç ö ø ÷ 4.过双曲线x2-y 2 3=1 的左焦点F1,作倾斜角为 π 6 的直线与双曲线交于A,B两点,则|AB|=     . 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰96􀅰 第二章 圆锥曲线    弦长问题 [例1] 已知椭圆4x2+y2=1及直线y=x +m. (1)当直线和椭圆有公共点时,求实数m 的 取值范围; (2)求被椭圆截得的最 长 弦 所 在 的 直 线 方程. 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋[思路点拨] (1)将直线方程与椭圆方程 联立,根据判别式Δ 的符号,建立关于 m 的不等式求解;(2)利用弦长公式建立关于 m 的函数关系式,通过函数的最值求得m 的值,从而得到直线方程. 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 求直线被圆锥曲线截得弦长的方法 方法一是距离公式法:当弦的两端点坐标 易求时,可直接求出交点坐标,再利用两点 间距离公式求弦长. 方法二是弦长公式法:当弦的两端点坐标 不易求时,可利用弦长公式求解,即若直线 与圆锥曲线交于 A(x1,y1),B(x2,y2)两 点,则|AB|= 1+k2|x1-x2|,或|AB|= 1+1k2 |y1-y2|,其中k为直线AB的斜率. 􀳀[变式训练] 1.已知双曲线的渐进线方程为y=±2x,且过 点(-3,4 2) (1)求双曲线的方程; (2)若直线4x-y-6=0与双曲线相交于 A、B 两点,求|AB|的值.    抛物线中过焦点的弦长问题 [例2] 如图,斜率为43 的直 线l经过抛物线y2=2px的 焦点F(1,0),且与抛物线相 交于A,B 两点. (1)求该抛物线的标准方程和准线方程; (2)求线段AB 的长. 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋[思路点拨] (1)由抛物线的焦点坐标得 p值,求出抛物线方程及准线方程;(2)由 过焦点的直线方程与抛物线方程联立,利 用焦点弦长公式可解. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰07􀅰 数学(BS)􀅰选择性必修第一册 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 斜率为k的直线l经过抛物线y2=2px(p >0)的焦点 F,与抛物线相交于 A(x1, y1),B(x2,y2)两点,求弦长|AB|的方法有 方法一:利用两点间的距离公式; 方法二:利用弦长公式|AB|= 1+k2|x1-x2|; 方法三:|AB|=|AF|+|BF|=x1+p2 + x2+p2 =x1+x2+p. 􀳀[变式训练] 2.抛物线的顶点在原点,以x轴为对称轴,经 过焦点且倾斜角为135°的直线被抛物线所 截得的弦长为8,试求抛物线的方程.    中点弦问题 [例3] 过椭圆x 2 16+ y2 4 =1 内一点P(2,1)作 一条直线交椭圆于 A,B 两点,使线段 AB 被点P 平分,求此直线的方程. 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋[思路点拨]  由于弦所在直线过定点 P(2,1),所以可设出弦所在直线的方程 为y-1=k(x-2),与椭圆方程联立,通 过中点为P,得出k的值,也可以通过设 而不求的思想求直线的斜率. 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 关于中点弦问题,一般采用两种方法解决 (1)联立方程组,消元,利用根与系数的关 系进行设而不求,从而简化运算. (2)利用“点差法”,即若椭圆方程为x 2 a2 +y 2 b2 =1(a>b>0),直线与椭圆交于点A(x1,y1), B(x2,y2),且弦 AB 的中点为 M (x,y), 则 x21 a2+ y21 b2=1 , ① x22 a2+ y22 b2=1 , ② ì î í ï ïï ï ï ①-②,得a2(y21-y22)+b2(x21-x22)=0, ∴y1 -y2 x1-x2 =-b 2 a2 􀅰x1+x2 y1+y2 =-b 2 a2 􀅰x y. 这样就建立了中点坐标与直线的斜率之间 的关系,从而使问题得以解决. 􀳀[变式训练] 3.已知双曲线的方程为2x2-y2=2. (1)求以A(2,1)为中点的双曲线的弦所在 直线的方程. (2)过点B(1,1)能否作直线l,使直线l与 所给双曲线交于Q1,Q2 两点,且点B 是弦 Q1Q2 的中点? 如果直线l存在,求出它的 方程;如果不存在,说明理由. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰17􀅰 第二章 圆锥曲线    圆锥曲线的综合问题 [例4] 椭圆E:x 2 a2 +y 2 b2 =1(a>b>0)经过点 A(-2,0),且离心率为 22. (1)求椭圆E 的方程; (2)过点P(4,0)任作一条直线l与椭圆C 交于不同的两点M,N.在x轴上是否存在 点Q,使得∠PQM+∠PQN=180°? 若存 在,求出 点 Q 的 坐 标;若 不 存 在,请 说 明 理由. 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 在圆锥曲线的综合题中,经常遇到求范围、 最值、定值、过定点和探索性问题.解决这 类问题的方法很多,如斜率法、方程法、函 数法、参数法等.解决这些问题的关键是代 换和转化. 􀳀[变式训练] 4.已知椭圆C:x2+2y2=4. (1)求椭圆C的离心率; (2)设O为原点,若点A 在直线y=2上,点 B 在椭圆C 上,且OA⊥OB,求线段AB 长 度的最小值. [当堂达标] 1.已知椭圆x 2 36 + y2 9 =1 以及椭圆内一点 P(4,2),则以P 为中点的弦所在直线的斜 率为 (  ) A.12           B.- 1 2 C.2 D.-2 2.(2023􀅰全国乙卷(文))设A,B 为双曲线x2 -y 2 9=1 上两点,下列四个点中,可为线段 AB 中点的是 (  ) A.(1,1) B.(-1,2) C.(1,3) D.(-1,-4) 3.过双曲线x2-y 2 3 =1 的左焦点F1 作倾斜角 为π 6 的直线AB,其中A,B分别为直线与双曲 线的交点,则|AB|的长为     . 4.已知A,B 为抛物线E 上不同的两点,若抛 物线E 的焦点为(1,0),线段AB 恰被点M (2,1)所平分. (1)求抛物线E 的方程; (2)求直线AB 的方程. 学习至此,请完成配套训练 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰27􀅰 数学(BS)􀅰选择性必修第一册

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第二章 4.2 直线与圆锥曲线的综合问题-【创新教程】2025-2026学年高中数学选择性必修第一册五维课堂同步复习(北师大版2019)
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第二章 4.2 直线与圆锥曲线的综合问题-【创新教程】2025-2026学年高中数学选择性必修第一册五维课堂同步复习(北师大版2019)
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