内容正文:
专题十九 圆锥曲线中的二级结论
命题热度:
本专题是历年高考命题必考的内容,属于中高档题目,三种题型都有所考查,分值约为10~12分.
考查方向:
一是圆锥曲线的定义与标准方程,主要考查圆锥曲线标准方程的求解以及定义的灵活应用;二是圆锥曲线的几何性质,主要考查离心率、双曲线渐近线的求解;三是直线和圆锥曲线的位置关系,主要考查弦长与三角形面积的计算以及相关的判断与证明问题.
考点一 焦半径与焦点弦
(1)已知双曲线C:-=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,过点F2作倾斜角为θ的直线l交双曲线C的右支于A,B两点,其中点A在第一象限,且cos θ=.若|AB|=|AF1|,则双曲线C的离心率为
A.4 B.
C. D.2
例1
√
|AF2|=,|BF2|=,
|AB|=|AF2|+|BF2|=|AF1|=2a+|AF2|⇒|BF2|=2a⇒=2a⇒2e2-e-6=(2e+3)(e-2)
=0⇒e=2(负值舍去).
解析
(2)已知椭圆方程为+y2=1,AB为椭圆过右焦点F的弦,则|AF|+2|FB|的最小值为 .
由焦半径公式可得+=4,
∴|AF|+2|FB|
=(|AF|+2|FB|)
=++≥,
当且仅当=时取等号,
又+=4,
解析
得
∴|AF|+2|FB|的最小值为.
解析
(1)椭圆
①通径:.
②椭圆上点到焦点的距离:[a-c,a+c].
③焦半径:(ⅰ)坐标式:|PF1|=a+ex0,|PF2|=a-ex0;(ⅱ)角度式:长焦半径|AF1|==,短焦半径|BF1|==,+=.
规律方法
规律方法
)
④焦点弦弦长公式:|AB|=|AF1|+|BF1|=.
(2)双曲线
①通径:.
②双曲线上点到焦点的距离:[c-a,+∞).
③焦半径:(ⅰ)坐标式:|PF1|=|a+ex0|,|PF2|=|a-ex0|;(ⅱ)角度式:若直线与双曲线交于一支(如图1),则|AF1|=,|BF1|=,+=.
若直线与双曲线交于两支(如图2),
则|AF1|=,|BF1|=,
=.
规律方法
图1 图2
④焦点弦弦长公式:若直线与双曲线交于一支,则|AB|=|AF1|+|BF1|=.
若直线与双曲线交于两支,则|AB|=||AF1|-|BF1||=.
(3)抛物线
①通径:2p.
②焦半径:(ⅰ)坐标式:|AF|=x0+;(ⅱ)角度式:|AF|==,|BF|==,+==.
规律方法
③抛物线焦点弦弦长公式:
|AB|=|AF|+|BF|==.
(4)焦点弦定理
已知焦点在 x轴上的椭圆或双曲线或抛物线,经过其焦点F的直线交曲线于 A,B两点,直线AB的倾斜角为α,=λ,则曲线的离心率e满足等式|ecos α|=.
规律方法
跟踪演练1 已知椭圆C:+=1的左焦点为F,过F的直线l交椭圆C于A,B两点,若|AF|=3,则|AB|= .
设|AF|>|BF|,∠AFO=α,则由焦半径公式,|AF|===3,
解得cos α=,
由焦点弦公式|AB|==.
解析
考点二 焦点三角形
(2023·全国甲卷)设O为坐标原点,F1,F2为椭圆C:+=1的两个焦点,点P在C上,cos∠F1PF2=,则|OP|等于
A. B.
C. D.
例2
√
方法一 设∠F1PF2=2θ,0<θ<,
所以=b2tan=b2tan θ,
由cos∠F1PF2=cos 2θ=
==,
解得tan θ=(负值舍去),
由椭圆方程可知,a2=9,b2=6,c2=a2-b2=3,
解析
所以=×|F1F2|×|yP|
=×2×|yP|=6×,
解得=3.
代入椭圆方程得=9×=,
因此|OP|===.
解析
方法二 因为|PF1|+|PF2|=2a=6, ①
|PF1|2+|PF2|2-2|PF1||PF2|cos∠F1PF2=|F1F2|2,
即|PF1|2+|PF2|2-|PF1||PF2|=12, ②
联立①②,解得|PF1||PF2|=,
设P(x0,y0),由焦半径公式得|PF1|=a+ex0,|PF2|=a-ex0,
所以|PF1||PF2|=a2-(ex0)2,
解得=,则=6×=3,因此|OP|===.
解析
方法三 因为|PF1|+|PF2|=2a=6, ①
|PF1|2+|PF2|2-2|PF1||PF2|cos∠F1PF2=|F1F2|2,
即|PF1|2+|PF2|2-|PF1||PF2|=12, ②
联立①②,解得|PF1||PF2|=,|PF1|2+|PF2|2=21,
而=+),
所以|OP|=||=|+|
解析
=
==.
解析
方法四 因为|PF1|+|PF2|=2a=6, ①
|PF1|2+|PF2|2-2|PF1||PF2|cos∠F1PF2=|F1F2|2,
即|PF1|2+|PF2|2-|PF1||PF2|=12, ②
联立①②,解得|PF1|2+|PF2|2=21,
由中线定理可知,2|OP|2+|F1F2|2=|PF1|2+|PF2|2,
解得|OP|=.
解析
焦点三角形的面积公式:
P为椭圆(或双曲线)上异于长轴(或实轴)端点的任意一点,F1,F2为其焦点,记∠F1PF2=θ,则在椭圆中,=b2tan;在双曲线中,=.
规律方法
跟踪演练2 (2025·宁波模拟)已知双曲线C:x2-=1(b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,点A在C上,且2|AF1|=|AF2|,△AF1F2的面积为2.若∠F1AF2为钝角,则C的焦距为
A. B.2
C.7 D.14
√
根据双曲线的定义,a2=1,c2=a2+b2=1+b2,|F1F2|=2c,|AF2|-|AF1|=2a=2,
又因为2|AF1|=|AF2|,
可得|AF1|=2,|AF2|=4,
因为△AF1F2的面积为2,
所以|AF1||AF2|sin∠F1AF2=2⇒×2×4×sin∠F1AF2=2,
解得sin∠F1AF2=,
解析
因为∠F1AF2为钝角,所以∠F1AF2=,
又==2,
所以b2=6,c2=a2+b2=7,
因此双曲线的焦距为2.
解析
考点三 垂径定理
(多选)已知A,B是椭圆+=1(a>b>0)上任意两点,且弦AB不平行于x轴和y轴,弦AB不过坐标原点O,M为线段AB的中点,则有kAB·kOM等于
A. B.-
C.-1 D.e2-1
例3
√
√
设A(x1,y1),B(x2,y2),则M,
kOM=,kAB=,kAB·kOM=,
∵A,B在椭圆上,代入A,B坐标得+=1,+=1,
两式相减得+=0,
整理得=-,
∴kAB·kOM=-=e2-1.
解析
双曲线中的垂径定理:已知A,B是双曲线-=1(a>0,b>0)上任意两点,且弦AB不平行于x轴和y轴,弦AB不过坐标原点O,M为线段AB的中点,则有kAB·kOM==e2-1.
规律方法
跟踪演练3 (多选)(2025·泸州模拟)已知双曲线C:-=1的左、右焦点分别是F1,F2,其中=2c,过右焦点F2的直线l与双曲线的右支交于A,B两点,则下列说法中正确的是
A.弦AB的最小值为
B.若|AB|=m,则△F1AB的周长为2m+4a
C.若AB的中点为M,且AB的斜率为k,则kOM·k=
D.若直线AB的斜率为,则双曲线的离心率e∈[2,+∞)
√
√
√
对于A,弦AB的最小值为通径,故A正确;
对于B,由双曲线的定义得-=2a,
-=2a,
所以=+2a,=+2a,
+=+2a++2a=|AB|+4a,
则△F1AB的周长=++|AB|=2|AB|+4a=2m+4a,故B正确;
对于C,根据双曲线中的垂径定理可得kAB·kOM=,故C正确;
解析
对于D,
若直线AB的斜率为,所以<,
所以b2<3a2,所以c2<4a2,
所以e=∈,故D错误.
解析
$