重难点04圆锥曲线三角形面积与四边形面积问题(六大题型)(解析版).docx
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1、重难点04圆锥曲线三角形面积与四边形面积问题【题型归纳目录】题型一:三角形的面积问题之治=;底高题型二:三角形的面积问题之分割法题型三:三角形的面积比问题题型四:四边形的面积问题之对角线垂直模型题型五:四边形的面积问题之一般四边形题型六:三角形、四边形的面积问题之面积坐标化【方法技巧与总结】1、三角形的面积处理方法(1) S=:底高(通常选弦长做底,点到直线的距离为高)(2)S=:水平宽铅锤高=如用kfI或SA=*z-%(3)在平面直角坐标系Xoy中,己知4ON的顶点分别为。(0,0),M(再,弘),N(X?,必),三角形的面积为S=JjvlzW.2、三角形面积比处理方法(1)对顶角模型(2)
2、等角、共角模型3、四边形面积处理方法(1)对角线垂直(2) 一般四边形(3)分割两个三角形4、面积的最值问题或者取值范围问题一般都是利用面积公式表示面积,然后将面积转化为某个变量的一个函数,再求解函数的最值(一般处理方法有换元,基本不等式,建立函数模型,利用二次函数、三角函数的有界性求最值或利用导数法求最值,构造函数求导等等),在算面积的过程中,优先选择长度为定值的线段参与运算,灵活使用割补法计算面积.【典型例题】题型一:三角形的面积问题之小=;底高例1.(2023全国高三校联考阶段练习)已知椭圆gE=l(60)的一个焦点与抛物线=8y的焦点ab相同,且点(1,&)在椭圆上.(I)求椭圆的标准
3、方程;(2)设过点(0,3)的直线/与椭圆交于不同的两点48,且48与坐标原点。构成三角形,求力03面积的最大值.【解析】(1)抛物线=8y的焦点坐标为(0,2),.椭圆的半焦距c=2,c=2A+=l解得/=8万=4,a2=h2+c2椭圆的标准方程为仁+=184(2)设点N(XpK)*(人,72)VA9B9O三点构成三角形,所以直线/的斜率存在且不为0,则可设直线/的方程为),=区+3,y=kx+3,联立/+=184消去N整理得(2+公)/+6履+1=0.由()得36124(2+12)0,6kWi7尸2工(1 +/)6k2 + k242 + k23易知,点。到直线/:y=+3的距离h=-J=当
4、且仅当,即制时等号成立,:.HlAOBLHI积的最大值为35/5,=26例2.(2023四川巴中统考一模)己知椭圆UW+y=1(。60)左右焦点分别为耳(To),g(L0),上顶ab点为8,直线8片被椭圆C截得的线段长为(1)求椭圆C的方程;(2)设过鸟的直线/与椭圆C交于尸,。两点,若BP工BQ,求三角形8尸。的面积.【解析】由题意,得上顶点为6(0,6),设OaoJO)(0)y0=bx0+b,2故直线86的方程为y=bx+b,由焉yl消去歹解得:=-M,ab:.IdI=+P-L)-d=-a-,.,解得/=2,故2=la1+3椭圆C的方程为工+/=1;2(2)由(1)及题意知,在线/不过点5
5、且与X轴不重合设直线)的方程为x=my+l(mT),P(wjl+l,jl),Q(my2+yy2)由BPlBQ得:SPBQ=O,(wy1+l)(my2+l)+(j1-1)(2-1)=0变形化简得:(小+)yiy2+(利-1)(必+为)+2=0(*)由二?:1消去X整理得:(w2+2)+2-l=0X+2y-2=0,=(2m)2+4(/+2)=8(/+1)0恒成立由韦达定理,得:必+乂=一一彳,必为=一一L;,w+2m+2代入(*)式得:-*-冽华+2=0nr+2m+2化简得:M-2m-3=0,由-l及上式解得=3,,直线I的方程为X3y1=0,=8(2+l)=80,由弦长公式及求根公式得:IPOI
6、=WNfI1080 202i11又点8到直线/的距离为d=-=105S-p.1x202=W5.2251111例3.(2023福建漳州高二福建省华安县第一中学校考期中)已知椭圆氏+=1(60)的半焦距为Q-b%原点。到经过两点(GO),(0,力)的直线的距离为gc,椭圆的长轴长为4J(1)求椭圆E的方程;(2)直线/与椭圆交于48两点,线段48的中点为M(2,T),尸为椭圆的左焦点,求三角形处8的面积.【解析】(D经过两点(G0),(0力)的直线为:-+=1,即云+少-bc=O.cb由一知:原点到直线的距离d=-T=生=%即2+c202a2又2。=46,则b=I所以椭圆的标准方程为:+-=112
7、3(2)当直线/斜率不存在时,线段48的中点在X轴上,不合题意,所以宜线/的斜率存在,设为k,则直ly+=k(x-2)fy=kx-2k-l,设/(不必),5(孙力)联立整理得:(1+42卜2一8人(2k+1片+16犬+16-8=0显然()由韦达定理得+/=喏216公+16k-8+4k2又彳8的中点为M(2,T),则彳,:;)=4,解得A=;,则VW=2所以81=Vl+Zr2x1-x2=+X2)2-4x1x2=VlO又尸(一3,0)至IJ直线/:去一y 2% 1 = 0的是巨离为d=卜3-2左-1|卜*-J7逐5 + = l(b0)短轴顶点与焦点所以SAPAB=gMX当变式1.(2023江西南昌
8、高二江西师大附中校考阶段练习)已知椭圆所组成的四边形面积为2,离心率为也.2(1)求椭圆的方程;(2)过点尸(0,2)的直线/与椭圆相交于48两点,求三角形048面积的最大值.【解析】(I)由题意可得e=正,又g2b2c=2,即A=I,。22a2-b2=c2,解得a=亚,b=c=,则椭圆的方程为三+y=1;(2)可设直线/的方程为y=h+2,与椭圆方程r+2V=2联立,可得(1+2k2)x2+Skx+6=0,则A=64-460+2F)0,化为2/一30,设A,8的横坐标分别为七,演,阳8k6可得再+”一币F,中2=W则IABI=Jl+/X/占+2)2-4Xrr2=4+k2JX+广V+2当而O到
9、宜线/的距离为d21 + 2则 7= Xg X义善二IrN %2_ 31+ I2-设t=y2k2-3(/0)即=,;3,_222忘2逝Eb7744T,/+7V7当且仅当,=2即2=巫时,三角形。48面积取得最大值也22变式2.(2023上浙江嘉兴高二校联考期中)已知点M到直线/:=2的距离和它到定点厂(1,0)的距离之比为常数&.(1)求点M的轨迹E的方程;(2)若点。是直线/上一点,过尸作曲线E的两条切线分别切于点A与点8,试求三角形/MB面积的最小值.(二次曲线及2+取2+。=0在其上一点0M,打)处的切线为4%工+孙/+。=0)lx2厂2【解析】(I)设M(Xj),则Uj=,化简得E:y
10、+=11所以点M的轨迹E的方程为+V=I.(2)设尸(2j),4(%,必),则切线北为当+KV=1,切线8尸为子+必歹=1,x.+ty.=将点P分别代入得1,所以宜线48为,:x+W=l,M+叱=1点P到加的距离d=1 +/gT,当 f = O 时,dm=l .x+ty=另一方面,联立直线48与Em得(入2)/_2OT=0,万+y_I+y2t所以.I,则48=Jl+f2.卜乃|二+小步|+歹2)2-外必=M=T7iIJ当LO时,物Ln=所以S.=;IMId孝故Z=O时,SA的,最小值为变.2题型二:三角形的面积问题之分割法例4.(2023河南南阳高二统考期末)已知抛物线E:/=X的焦点为F,过
11、X轴正半轴上一点的直线/与抛物线E交于A、B两点,O为坐标原点,且R.9=6.(1)求点M的坐标;(2)设点户关于直线08的对称点为C,求四边形。力8C面积的最小值.【解析】(1)设直线/的方程为X=少+,联立V=,可得-my-=0,需满足A=+4”o,设/XM),8(巧,必),则M+必=MMy2=-,由于My2,-2=-3,13,3/3、则5回8=弓|。Mll必一为1=亍(乂一必)=于必+一,ZZ2Vy)由于C,户关于08对称,故SqBC=SAoBFToF11为卜蓝-,28%“CC3393(131、3八13B故S四边形.sc=&N8+瓯=彳、4XH-214-=,28%队8,必2当且仅当4必=
12、U时,即必=姮时,等号成立,乂I2故四边形Q48C面积的最小值为亚.2例5.(2023黑龙江哈尔滨高二哈师大附中校考期末)已知椭圆U=E=l(b0),焦距为40,且ab经过点M书.(1)求椭圆。的方程;(2)设4,4是椭圆C的左、右顶点,。为直线x=6上的动点,直线40,40分别交椭圆于/,N两点,求四边形4MN面积的最大值.【解析】V2c=42-.c=22,F,(-22,o),/(22,),Y经过点P,P6+IPqI=JI8+1+#+=6=勿,=3.所以椭圆C的方程为+炉=(2)椭圆及直线x=6关于X轴对称,不妨设。(6j),(AO),M(XQi),N(X2,%),4(-3,0),4(3,0
13、),则直线04:N=(X+3),宜线04:歹=X-3),由、=(x+3),消去X得一%=o,解得必=其,+9=9jtZ+9同理由)=3(一,得=白,X2+9y2=9t+则四边形AMA2N的面积为S=$S外=加阕(瓦|+网)=3帆必I设U=F(U=+:2曰=26,当且仅当f=j,即Z=G时等号成立),、4,4(w+2)(w2)/(w)=M+-,/(W)=1r=-UUUw23,(w)O,/()是增函数,所以=2时,歹=“+3最小值为8叵,S最大为36,/=JLM3例6.(2023浙江嘉兴高三统考期末)已知抛物线U=2px(p0)上的任意一点到焦点的距离比到),轴的距离大上.(1)求抛物线C的方程;
14、(2)过抛物线外一点尸(八)作抛物线的两条切线,切点分别为4B,若三角形4BP的重心G在定直线/:y=|x上,求三角形/5尸面积的最大值.【解析】(1)根据题意,抛物线C上的任意点到焦点的距离与到直线X=-g的距离相等,由抛物线的定义可知:f=pP=I,抛物线C的方程为/=2x./2(2(2)设动点尸(叽),切点力与小,By,J2.设过力的切线RI方程为1-k=出-月),与抛物线方程联立一会一必),2l=2x消去X整理得/一2少+(如4)=0,=4r2-8(y1+4y12=0,所以=必,所以切线pa方程为My=X+f,同理可得切线PB方程为y=+4,联立解得两切线的交点PGim,2尹,所以有H
15、M=I22)乂+必=/X=4+号+号-丁=因为。36乂+y+,v_1-2V2-性-3-2-又G在定直线/=x,所以有?=2/-2,因为。在抛物线外,所以22(2/-2)=J斗2-tn391,即P的轨迹为X=2/_2y,7w0,如图,取力8中点0,置二些.则 XQ - F- -4 一-m。=必十必二2所以IP。I=-2/,因为I必-为I=J(M+8)一例必=242-如,3所以S神=3俨。卜|必一歹2|=(2-2哺,所以Smp=(4城F=一(I)+J所以当=1时,c-83max9变式3.(2023四川成都高二四川省成都市新都一中校联考期中)已知椭圆W+E=l(ab0)的离心率为ab3F,(1)点尸
16、是椭圆上异于左、右顶点的任意一点,4(-。,0),A2(。,0),证明点P与小,山连线的斜率的乘积为定值,并求出该定值;(2)若椭圆的短轴长为2,动直线/与椭圆交于48两点,且坐标原点。在以AB为直径的圆上.判断是否存在定圆与直线/恒相切,若存在,求定圆的方程,若不存在,请说明理由;求三角形OAB的面积的取值范围.【解析】设P(MyO),则从片#=t2,整理可得K=与J一/),Q-hlllb2,._/b2则-2=-所以女p4kPAi-;=-2=一_F,Xq-(a-xq+axit-aXj-Cra因为椭圆W+g=l(b0)的离心率为巫,则e=1X=也,Crb-2a2所以4=L,则即4即4=-:,故
17、点。与小,4连线的斜率的乘积为定值43-44(2)因为椭圆的短轴长为2,则6=1,由(1)可知,=2,所以椭圆的方程为+/=1,因为坐标原点4。在以48为宜径的圆上,所以假设存在定圆与直线/相切,由对称性可知定圆的圆心在坐标原点O,Wm.线/的斜率不存在时,有对称性设彳,Q,则F+4F=4,解得*=,此时坐标原点。到百线/的距4离的平方为,当直线/的斜率存在时,设直线/的方程为y=Ax+m,设力(x,力),B(刈,二),联立方程组*2+4/_4,消去P可得(4/+1)x28x+4(m2-1)=0则4=16(4A1)-w20消去4可得,(4Aj+l)y2-2my-m2-42=0*因为04JLo8
18、,P!Jxx2+y.y2=4w4m4k=0,gJ5w2=4(4H),止匕时A=3(16+l)0,224A-2+l42+l5坐标原点O到直线/:y=kx+m的距离的平方为2=KL=.k+54综上所述,存在定圆/+V=与直线/恒相切;当直线/的斜率不存在时,AOiB的面积S=q,l白:线/的斜率存在时,AOAB的面积S=占,叶以-x=口=J(16公+1)(公刊,22ll4A:2+15婕+1令尸吠+】,仑1,则S=邸-*3)=MPJ=升叶/碎,所以(SL41综上所述,ao49的面积的取值范围为-,1.23变式4.(2023河南高二校联考阶段练习)已知椭圆C:=+与=l(bO)的离心率为右焦点为凡上a
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