讲直线与次曲线.docVIP

数学高考综合能力题选讲18 直线与二次曲线 100080 北京中国人民大学附中 梁丽平 题型预测 直线与圆锥曲线的位置关系，是高考考查的重中之重．主要涉及弦长、弦中点、对称、参量的取值范围、求曲线方程等问题．解题中要充分重视韦达定理和判别式的应用． 解题的主要规律可以概括为“联立方程求交点，韦达定理求弦长，根的分布找范围，曲线定义不能忘”． 范例选讲 例1．已知双曲线G的中心在原点，它的渐近线与圆相切．过点作斜率为的直线，使得和交于两点，和轴交于点，并且点在线段上，又满足． （Ⅰ）求双曲线的渐近线的方程； （Ⅱ）求双曲线的方程； （Ⅲ）椭圆的中心在原点，它的短轴是的实轴．如果中垂直于的平行弦的中点的轨迹恰好是的渐近线截在内的部分，求椭圆的方程． 讲解：（Ⅰ）设双曲线的渐近线的方程为：，则由渐近线与圆相切可得：． 所以，． 双曲线的渐近线的方程为：． （Ⅱ）由（Ⅰ）可设双曲线的方程为：． 把直线的方程代入双曲线方程，整理得． 则 （＊） ∵ ，共线且在线段上， ∴ ， 即：，整理得： 将（＊）代入上式可解得：． 所以，双曲线的方程为． （Ⅲ）由题可设椭圆的方程为：．下面我们来求出中垂直于的平行弦中点的轨迹． 设弦的两个端点分别为，的中点为，则 ． 两式作差得： 由于， 所以，， 所以，垂直于的平行弦中点的轨迹为直线截在椭圆S内的部分． 又由题，这个轨迹恰好是的渐近线截在内的部分，所以，．所以，，椭圆S的方程为：． 点评：解决直线与圆锥曲线的问题时，把直线投影到坐标轴上（也即化线段的关系为横坐标（或纵坐标）之间的关系）是常用的简化问题的手段；有关弦中点的问题，常常用到“设而不求”的方法；判别式和韦达定理是解决直线与圆锥曲线问题的常用工具）． 例2．设抛物线过定点，且以直线为准线． （Ⅰ）求抛物线顶点的轨迹的方程； （Ⅱ）若直线与轨迹交于不同的两点，且线段恰被直线平分，设弦MN的垂直平分线的方程为，试求的取值范围． 讲解：（Ⅰ）设抛物线的顶点为，则其焦点为．由抛物线的定义可知：． 所以，． 所以，抛物线顶点的轨迹的方程为： ． （Ⅱ）因为是弦MN的垂直平分线与y轴交点的纵坐标，由MN所唯一确定．所以，要求的取值范围，还应该从直线与轨迹相交入手． 显然，直线与坐标轴不可能平行，所以，设直线的方程为，代入椭圆方程得： 由于与轨迹交于不同的两点，所以，，即 ．（＊） 又线段恰被直线平分，所以，． 所以，． 代入（＊）可解得：． 下面，只需找到与的关系，即可求出的取值范围．由于为弦MN的垂直平分线，故可考虑弦MN的中点． 在中，令，可解得：． 将点代入，可得：． 所以，． 从以上解题过程来看，求的取值范围，主要有两个关键步骤：一是寻求与其它参数之间的关系，二是构造一个有关参量的不等式．从这两点出发，我们可以得到下面的另一种解法： 解法二．设弦MN的中点为，则由点为椭圆上的点，可知： ． 两式相减得： 又由于，代入上式得：． 又点在弦MN的垂直平分线上，所以，． 所以，． 由点在线段BB’上（B’、B为直线与椭圆的交点，如图），所以，． 也即：． 所以， 点评：解决直线和圆锥曲线的位置关系问题时，对于消元后的一元二次方程，必须讨论二次项系数和判别式，有时借助图形的几何性质更为方便． 涉及弦中点问题，利用韦达定理或运用平方差法时（设而不求），必须以直线与圆锥曲线相交为前提，否则不宜用此法． 从构造不等式的角度来说，“将直线的方程与椭圆方程联立所得判别式大于0”与“弦MN的中点在椭圆内”是等价的． 高考真题 1．（1991年全国高考）双曲线的中心在坐标原点O，焦点在x轴上，过双曲线右焦点且斜率为的直线交双曲线于P、Q两点．若，且，求双曲线的方程． 2．（1994年全国高考）已知直线l过坐标原点，抛物线C顶点在原点，焦点在x轴正半轴上.若点A(-1,0)和点B(0,8)关于l的对称点都在C上，求直线l和抛物线C的方程． 3．（1996年全国高考）已知ll,l2是过点P()的两条互相垂直的直线,且ll,l2与双曲线y2(x2=1各有两个交点,分别为A1,B1和A2,B2. (I) 求l1的斜率k1的取值范围; (II)若|A1B1||A2B2|,求ll,l2的方程. [答案与提示：1.略； 2．；　　 3．(I)； (II) ．] B B＇ Ｍ Ｎ Ｐ