必学2选修11解析几何.docx
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1、解析几何一、直线与直线方程(一)直线的斜率与倾斜角1、直线倾斜角的定义当直线l与x轴相交时,取x轴作为基准,x轴正向与直线l向上方向之间所成的角叫做直线l的倾斜角;特别地,当直线与x轴平行或重合时,我们规定它的倾斜角为0。直线倾斜角的围:01802、直线斜率的定义 当直线的倾斜角不为90时,直线倾斜角的正切叫做这条直线的斜率,斜率反映直线与轴的倾斜程度;直线斜率通常用k表示。3、直线倾斜角与斜率的关系当0,2时,k0;当2,时,k0表示的是以-D2,-E2为圆心,以r=12D2+E2-4F为半径的圆。 对于圆的标准方程x2+y2+Dx+Ey+F=0: (1)当D2+E2-4F0时,其表示的轨迹
2、是圆; (2)当D2+E2-4F=0时,其表示的轨迹是点-D2,-E2; (3)当D2+E2-4F0; 与圆x2+y2+Dx+Ey+F=0同心的圆系方程为x2+y2+Dx+Ey+=0。 (3)过直线l:Ax+By+C=0与圆C:x2+y2+Dx+Ey+F=0的交点的圆系方程为x2+y2+Dx+Ey+F+Ax+By+C=0,其中是待定的系数。 (4)过两圆C1:x2+y2+D1x+E1y+F1=0和C2:x2+y2+D2x+E2y+F2=0的交点的圆系方程为x2+y2+D1x+E1y+F1+x2+y2+D2x+E2y+F2=0,其中为待定的系数。 特别地,当=-1时,上述方程为根轴方程,两圆相交
3、时,表示公共弦方程,两圆相切时,表示公切线方程;为避免利用上述圆系方程时讨论圆C2,可等价转化为圆C1和两圆公共弦所在直线交点的圆系方程:x2+y2+D1x+E1y+F1+D1-D2x+E1-E2y+F1-F2=0。(二)点、直线、圆与圆的位置关系1、点与圆的位置关系: 点Px0,y0与圆x-a2+y-b2=r2的位置关系有三种,定义d=a-x02+b-y02为点P到圆心的距离,则: (1)dr点P在圆外;(2)d=r点P在圆上;(3)dr相离0;(2)d=r相切=0;(3)d0;3、圆与圆的位置关系: 设两圆圆心分别为O1、O2,半径分别为r1、r2,设两圆圆心的距离O1O2=d,则: (1
4、)dr1+r2外离4条公切线; (2)d=r1+r2外切3条公切线; (3)r1-r2dr1+r2相交2条公切线; (4)d=r1-r2切1条公切线; (5)0dr1-r2含无公切线。(三)圆的切线方程1、已知圆x2+y2+Dx+Ey+F=0: (1)若已知切点Px0,y0在圆上,则圆在该切点处的切线方程只有一条,其方程是x0x+y0y+Dx0+x2+Ey0+y2+F=0,当点Px0,y0在圆外时,直线x0x+y0y+Dx0+x2+Ey0+y2+F=0表示过两切点的切点弦方程。 (2)过圆外一点的切线方程可设为y-y0=kx-x0,再利用相切条件求,这时必有两条切线,注意不要漏掉平行于y轴的切
5、线,同样也可以根据条件设斜率k为切线方程y=kx+b的斜率,再利用相切条件求b。2、已知圆x2+y2=r2: (1)过圆上一点Px0,y0的切线方程是x0x+y0y=r2; (2)斜率为k的圆的切线方程为y=kxr1+k2。3、已知圆x-a2+y-b2=r2,圆上一点为Px0,y0,则过此点的切线方程为x0-ax-a+y0-by-b=r2三、圆锥曲线椭圆(一)椭圆的定义和椭圆方程1、椭圆的定义:平面与两个定点F1,F2的距离的和等于常数(大于F1F2)的动点P的轨迹叫做椭圆,这两个定点叫做椭圆的焦点,两焦点间的距离叫做焦距。若PF1+PF2=F1F2,则动点P所表示的轨迹为线段F1F2,若PF
6、1+PF2b0,其中c2=a2-b2;此时,椭圆的焦点坐标为c,0和-c,0(2)当焦点在y轴上时,椭圆的标准方程为y2a2+x2b2=1ab0,其中c2=a2-b2;此时,椭圆的焦点坐标为0,c和0,-c(3)对于椭圆标准方程的解释:只有当椭圆的中心为坐标原点,对称轴为坐标轴建立的直角坐标系时,才能得到椭圆的标准方程;在椭圆的两种标准方程中,都有ab0和c2=a2-b2;通常情况下,椭圆的焦点总是在椭圆的长轴上。3、椭圆的参数方程: (1)中心为原点,焦点在x轴的椭圆x2a2+y2b2=1ab0的参数方程为x=acosy=bsin为参数 (2)中心为原点,焦点在y轴的椭圆y2a2+x2b2=
7、1ab0的参数方程为x=bcosy=asin为参数(二)椭圆简单几何性质(以椭圆x2a2+y2b2=1ab0的性质为例,另外一种形式的同理)1、围:椭圆上所有的点都位于直线x=a和y=b所围成的矩形,所以椭圆上的点的坐标都满足xa,yb。2、对称性:椭圆是以x轴、y轴为对称轴的轴对称图形,并且是以原点为对称中心的中心对称图形,这个对中心成为椭圆的中心。3、顶点:(1)椭圆的对称轴与椭圆的交点称为椭圆的顶点;(2)椭圆x2a2+y2b2=1ab0与坐标轴的四个交点即为椭圆的四个顶点,分别为A1-a,0,A2a,0,B10,-b,B20,b;(3)线段A1A2,B1B2分别叫做椭圆的长轴和短轴,A
8、1A2=2a,B1B2=2b,其中a和b分别叫做椭圆的长半轴长和短半轴长。4、离心率:(1)椭圆的焦距与长轴长度的比值叫做椭圆的离心率,用e表示,记作e=ca=1-ba2,其中0eb0y2a2+x2b2=1ab0图形性质焦点F1-c,0,F2c,0F10,-c,F20,c焦距F1F2=2cF1F2=2c围xa,ybxb,ya对称性都关于x轴、y轴和原点对称顶点a,0,0,b0,a,b,0轴长长轴长=2a,短轴长=2b离心率e=ca=1-ba20eb0的图像中线段的几何特征:(1)PF1+PF2=2a,PF1PM1=PF2PM2=e;(2)PM1+PM2=2a2c;(3)BF1=BF2=a,OF
9、1=OF2=c,A1B=A2B=a2+b2;(4)A1F1=A2F2=a-c,A2F1=A1F2=a+c,a-cPF1a+c。(三)椭圆中的常用结论1、椭圆焦点三角形中,点(在椭圆焦点三角形中,非焦顶点的、外角平分线与长轴交点分别为点、外点)到一焦点的距离与以该点为端点的焦半径之比为常数e(离心率);2、椭圆焦点三角形中,心将点与非焦顶点连线分成定比e;3、椭圆焦点三角形中,半焦距必为外点到椭圆中心的比例中项;4、若P0x0,y0在椭圆x2a2+y2b2=1ab0,则被P0所平分的中点弦的方程是x0xa2+y0yb2=x02a2+y02b2;5、若P0x0,y0在椭圆x2a2+y2b2=1ab
10、0,则过P0的弦中点的轨迹方程为x2a2+y2b2=x0xa2+y0yb2;6、若P0x0,y0在椭圆x2a2+y2b2=1ab0上,则过P0的椭圆的切线方程是x0xa2+y0yb2=1;7、若P0x0,y0在椭圆x2a2+y2b2=1ab0外,则过P0作椭圆的两条切线,切点分别为P1、P2,则切点弦P1P2的直线方程为x0xa2+y0yb2=1;8、椭圆x2a2+y2b2=1ab0的两个顶点为A1-a,0,A2a,0,与y轴平行的直线交椭圆于P1、P2时,A1P1与A2P2交点的轨迹方程是x2a2-y2b2=1;9、过椭圆x2a2+y2b2=1ab0上任意一点P0x0,y0,任意作两条倾斜角
11、互补的直线交椭圆于B、C两点,则直线BC有定向且kBC=b2x0a2y0;10、椭圆x2a2+y2b2=1ab0的左右焦点分别为F1、F2,点P为椭圆上的任意一点,且F1PF2=,则椭圆的焦点三角形的面积SF1PF2=b2tan2,PF1PF2=2b21+cos;11、AB是椭圆x2a2+y2b2=1ab0的不平行于对称轴的弦,Mx0,y0为AB中点,则kOMkAB=-b2a2,即kAB=-b2x0a2y0;12、若A、B是椭圆x2a2+y2b2=1ab0的长轴的两端点,点P为椭圆上一点,PAB=,PBA=,BPA=,c、e分别为椭圆的半焦距和离心率,则有: (1)PA=2ab2cosa2-c
12、2cos2; (2)tantan=1-e2; (3)SPAB=2a2b2b2-a2cot;13、设过椭圆一个焦点F的直线与椭圆交于P、Q两点,A为椭圆长轴上的一个顶点,连接AP和AQ分别相交于焦点F的椭圆准线于M、N两点,则MFNF;14、若P为椭圆x2a2+y2b2=1ab0上异于长轴端点的任一点,F1、F2为焦点,PF1F2=,PF2F1=,则a-ca+c=tan2cot2;15、设椭圆x2a2+y2b2=1ab0的两个焦点分别为F1、F2,P(异于长轴端点)为椭圆上任意一点,在PF1F2中,记F1PF2=,PF1F2=,F1F2P=,则sinsin+sin=ca=e;16、已知椭圆x2a
13、2+y2b2=1ab0,O为坐标原点,P、Q为椭圆上的两动点,且OPOQ,则有: (1)1OP2+1OQ2=1a2+1b2; (2)OP2+OQ2的最大值为4a2b2a2+b2; (3)SOPQ的最小值是a2b2a2+b2;17、过椭圆x2a2+y2b2=1ab0的右焦点F作直线交于该椭圆右支于M、N两点,弦MN的垂直平分线交x轴于点P,则PFMN=e2;18、已知椭圆x2a2+y2b2=1ab0,A、B是椭圆上的两点,线段AB的垂直平分线与x轴相交于点Px0,0,则-a2-b2ax0b0上任一点,F1、F2为椭圆的两个焦点,A为椭圆一定点,则2a-AF2PA+PF12a+AF1,当且仅当A、
14、F2、P三点共线时,等号成立;20、椭圆x-x02a2+y-y02b2=1与直线Ax+By+C=0有公共点的充要条件是A2 a + B2 b A x0 + B y0 + C 2;21、椭圆x2a2+y2b2=1ab0上任意一点P处的切线PT平分PF1F2在点P处的外角;22、PT平分PF1F2在点P处的外角,则焦点在直线PT上的射影H点的轨迹是以长轴为直径的圆,除去长轴的两个端点;23、以焦点半径PF1为直径的圆必与以长轴为直径的圆切;24、以椭圆焦半径的端点作椭圆的切线,与以长轴为直径的圆相交,则相应交点与相应焦点的连线必与切线垂直;25、以焦点弦PQ为直径的圆必与对应准线相离;26、过椭圆
15、一个焦点F的直线与椭圆交于两点P、Q, A1,A2为椭圆长轴上的顶点,A1P和A2Q交于点M,A2P和A1Q交于点N,则MFNF;27、过椭圆焦半径的端点作椭圆的切线交相应准线于一点,则该点与焦点的连线必与焦半径互相垂直;28、若椭圆x2a2+y2b2=1ab0的左右焦点分别为F1、F2,左准线为l,0b0,的右准线l与x轴相交于点E,过椭圆右焦点F的直线与椭圆相交于A、B两点,点C在右准线l上,且BCx轴,则直线AC经过线段EF的中点。(四)解决椭圆问题时的方法和规律1、求椭圆标准方程的常用方法:(1)待定系数法:由已知条件确定焦点的位置,从而确定椭圆方程的类型,设出标准方程,再由条件确定方
16、程中的参数的值,其步骤是“先定型,再定量”;(2)定义法:由已知条件判断出动点的轨迹是什么图形,然后再根据定义确定其方程。2、椭圆标准方程中的三个量a、b、c的几何意义:椭圆标准方程中,三个量的大小与坐标轴无关,是由椭圆本身的形状大小所确定的,分别表示椭圆的长半轴长、短半轴长和半焦距长,均为正数,且三个量的大小关系为ab0,ac0且a2=b2+c2。3、确定椭圆的标准方程:任何椭圆都有一个对称中心、两条对称轴,当且仅当椭圆的对称中心在坐标原点,对称轴是坐标轴,椭圆的方程才是标准方程形式,此时,椭圆焦点在坐标轴上;确定一个椭圆的标准方程需要三个条件:两个定形条件a、b;一个定位条件是焦点坐标,由
17、焦点坐标的形式确定椭圆标准方程的类型。4、由椭圆标准方程判断焦点位置:椭圆的焦点总在长轴上,因此已知椭圆标准方程,判断焦点位置的方法是:看x2、y2的分母的大小,哪个分母大,焦点就在哪个坐标轴上。5、方程Ax2+By2=C(A、B、C均不为零)表示椭圆的条件:方程Ax2+By2=C可化为Ax2C+By2C=1,亦即x2CA+y2CB=1,所以只有A、B、C同号,且AB,方程表示椭圆,当CACB时,椭圆的焦点在x轴上;当CAb0共焦点的椭圆方程可设为x2a2+m+y2b2+m=1m-b2,此类问题常用待定系数法解决。四、圆锥曲线双曲线(一)双曲线的定义和双曲线方程1、双曲线的定义:(1)双曲线的
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