高三理科数学第一轮总复习教案3.docx
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高三理科数学第一轮总复习教案3
第九章 圆锥曲线与方程
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考试要求
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命题展望
1.了解圆锥曲线的实际背景,了解圆锥曲线在刻画现实世界和解决实际问题中的作用;
2.掌握椭圆、抛物线的定义、几何图形、标准方程及简单性质;
3.了解双曲线的定义、几何图形和标准方程,知道它的简单几何性质;
4.了解圆锥曲线的简单应用;
5.理解数形结合的思想;
6.了解方程的曲线与曲线的方程的对应关系.
本章重点:
1.椭圆、双曲线、抛物线的定义、几何图形、标准方程及简单性质;2.直线与圆锥曲线的位置关系问题;3.求曲线的方程或曲线的轨迹;4.数形结合的思想,方程的思想,函数的思想,坐标法.
本章难点:
1.对圆锥曲线的定义及性质的理解和应用;2.直线与圆锥曲线的位置关系问题;3.曲线与方程的对应关系.
圆锥曲线与函数、方程、不等式、三角形、平面向量等知识结合是高考常考题型.极有可能以一小一大的形式出现,小题主要考查圆锥曲线的标准方程及几何性质等基础知识、基本技能和基本方法运用;解答题常作为数学高考的把关题或压轴题,综合考查学生在数形结合、等价转换、分类讨论、逻辑推理等方面的能力.
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9.1 椭 圆
典例精析
题型一 求椭圆的标准方程
【例1】已知点P在以坐标轴为对称轴的椭圆上,点P到两焦点的距离分别为和
,过P作长轴的垂线恰好过椭圆的一个焦点,求椭圆的方程.
【解析】由椭圆的定义知,2a=+=2,故a=,
由勾股定理得,()2-()2=4c2,所以c2=,b2=a2-c2=,
故所求方程为+=1或+=1.
【点拨】
(1)在求椭圆的标准方程时,常用待定系数法,但是当焦点所在坐标轴不确定时,需要考虑两种情形,有时也可设椭圆的统一方程形式:
mx2+ny2=1(m>0,n>0且m≠n);
(2)在求椭圆中的a、b、c时,经常用到椭圆的定义及解三角形的知识.
【变式训练1】已知椭圆C1的中心在原点、焦点在x轴上,抛物线C2的顶点在原点、焦点在x轴上.小明从曲线C1,C2上各取若干个点(每条曲线上至少取两个点),并记录其坐标(x,y).由于记录失误,使得其中恰有一个点既不在椭圆C1上,也不在抛物线C2上.小明的记录如下:
据此,可推断椭圆C1的方程为 .
【解析】方法一:
先将题目中的点描出来,如图,A(-2,2),B(-,0),C(0,),D(2,-2),E(2,),F(3,-2).
通过观察可知道点F,O,D可能是抛物线上的点.而A,C,E是椭圆上的点,这时正好点B既不在椭圆上,也不在抛物线上.
显然半焦距b=,则不妨设椭圆的方程是+=1,则将点
A(-2,2)代入可得m=12,故该椭圆的方程是+=1.
方法二:
欲求椭圆的解析式,我们应先求出抛物线的解析式,因为抛物线的解析式形式比椭圆简单一些.
不妨设有两点y=2px1,①y=2px2,②=,
则可知B(-,0),C(0,)不是抛物线上的点.
而D(2,-2),F(3,-2)正好符合.
又因为椭圆的交点在x轴上,故B(-,0),C(0,)不可能同时出现.故选用A(-2,2),E(2,)这两个点代入,可得椭圆的方程是+=1.
题型二 椭圆的几何性质的运用
【例2】已知F1、F2是椭圆的两个焦点,P为椭圆上一点,∠F1PF2=60°.
(1)求椭圆离心率的范围;
(2)求证:
△F1PF2的面积只与椭圆的短轴长有关.
【解析】
(1)设椭圆的方程为+=1(a>b>0),|PF1|=m,|PF2|=n,在△F1PF2中,
由余弦定理可知4c2=m2+n2-2mncos60°,
因为m+n=2a,所以m2+n2=(m+n)2-2mn=4a2-2mn,
所以4c2=4a2-3mn,即3mn=4a2-4c2.
又mn≤()2=a2(当且仅当m=n时取等号),
所以4a2-4c2≤3a2,所以≥,
即e≥,所以e的取值范围是[,1).
(2)由
(1)知mn=b2,所以=mnsin60°=b2,
即△F1PF2的面积只与椭圆的短轴长有关.
【点拨】椭圆中△F1PF2往往称为焦点三角形,求解有关问题时,要注意正、余弦定理,面积公式的使用;求范围时,要特别注意椭圆定义(或性质)与不等式的联合使用,如|PF1|·|PF2|≤()2,|PF1|≥a-c.
【变式训练2】已知P是椭圆+=1上的一点,Q,R分别是圆(x+4)2+y2=和圆
(x-4)2+y2=上的点,则|PQ|+|PR|的最小值是 .
【解析】设F1,F2为椭圆左、右焦点,则F1,F2分别为两已知圆的圆心,
则|PQ|+|PR|≥(|PF1|-)+(|PF2|-)=|PF1|+|PF2|-1=9.
所以|PQ|+|PR|的最小值为9.
题型三 有关椭圆的综合问题
【例3】(2010全国新课标)设F1,F2分别是椭圆E:
+=1(a>b>0)的左、右焦点,过F1斜率为1的直线l与E相交于A,B两点,且|AF2|,|AB|,|BF2|成等差数列.
(1)求E的离心率;
(2)设点P(0,-1)满足|PA|=|PB|,求E的方程.
【解析】
(1)由椭圆定义知|AF2|+|BF2|+|AB|=4a,
又2|AB|=|AF2|+|BF2|,得|AB|=a.
l的方程为y=x+c,其中c=.
设A(x1,y1),B(x2,y2),则A,B两点坐标满足方程组
化简得(a2+b2)x2+2a2cx+a2(c2-b2)=0,
则x1+x2=,x1x2=.
因为直线AB斜率为1,所以|AB|=|x2-x1|=,
即a=,故a2=2b2,
所以E的离心率e===.
(2)设AB的中点为N(x0,y0),由
(1)知x0===-c,y0=x0+c=.
由|PA|=|PB|⇒kPN=-1,即=-1⇒c=3.
从而a=3,b=3,故E的方程为+=1.
【变式训练3】已知椭圆+=1(a>b>0)的离心率为e,两焦点为F1,F2,抛物线以F1为顶点,F2为焦点,P为两曲线的一个交点,若=e,则e的值是( )
A.B.C.D.
【解析】设F1(-c,0),F2(c,0),P(x0,y0),则椭圆左准线x=-,抛物线准线为x=
-3c,x0-(-)=x0-(-3c)⇒=⇒e=.故选B.
总结提高
1.椭圆的标准方程有两种形式,其结构简单,形式对称且系数的几何意义明确,在解题时要防止遗漏.确定椭圆需要三个条件,要确定焦点在哪条坐标轴上(即定位),还要确定a、b的值(即定量),若定位条件不足应分类讨论,或设方程为mx2+ny2=1(m>0,n>0,m≠n)求解.
2.充分利用定义解题,一方面,会根据定义判定动点的轨迹是椭圆,另一方面,会利用椭圆上的点到两焦点的距离和为常数进行计算推理.
3.焦点三角形包含着很多关系,解题时要多从椭圆定义和三角形的几何条件入手,且不可顾此失彼,另外一定要注意椭圆离心率的范围.
9.2 双曲线
典例精析
题型一 双曲线的定义与标准方程
【例1】已知动圆E与圆A:
(x+4)2+y2=2外切,与圆B:
(x-4)2+y2=2内切,求动圆圆心E的轨迹方程.
【解析】设动圆E的半径为r,则由已知|AE|=r+,|BE|=r-,
所以|AE|-|BE|=2,又A(-4,0),B(4,0),所以|AB|=8,2<|AB|.
根据双曲线定义知,点E的轨迹是以A、B为焦点的双曲线的右支.
因为a=,c=4,所以b2=c2-a2=14,
故点E的轨迹方程是-=1(x≥).
【点拨】利用两圆内、外切圆心距与两圆半径的关系找出E点满足的几何条件,结合双曲线定义求解,要特别注意轨迹是否为双曲线的两支.
【变式训练1】P为双曲线-=1的右支上一点,M,N分别是圆(x+5)2+y2=4和
(x-5)2+y2=1上的点,则|PM|-|PN|的最大值为( )
A.6B.7C.8D.9
【解析】选D.
题型二 双曲线几何性质的运用
【例2】双曲线C:
-=1(a>0,b>0)的右顶点为A,x轴上有一点Q(2a,0),若C上存在一点P,使=0,求此双曲线离心率的取值范围.
【解析】设P(x,y),则由=0,得AP⊥PQ,则P在以AQ为直径的圆上,
即(x-)2+y2=()2,①
又P在双曲线上,得-=1,②
由①②消去y,得(a2+b2)x2-3a3x+2a4-a2b2=0,
即[(a2+b2)x-(2a3-ab2)](x-a)=0,
当x=a时,P与A重合,不符合题意,舍去;
当x=时,满足题意的点P存在,需x=>a,
化简得a2>2b2,即3a2>2c2,<,
所以离心率的取值范围是(1,).
【点拨】根据双曲线上的点的范围或者焦半径的最小值建立不等式,是求离心率的取值范围的常用方法.
【变式训练2】设离心率为e的双曲线C:
-=1(a>0,b>0)的右焦点为F,直线l过焦点F,且斜率为k,则直线l与双曲线C的左、右两支都相交的充要条件是( )
A.k2-e2>1B.k2-e2<1
C.e2-k2>1D.e2-k2<1
【解析】由双曲线的图象和渐近线的几何意义,可知直线的斜率k只需满足-<k<,即k2<==e2-1,故选C.
题型三 有关双曲线的综合问题
【例3】(2010广东)已知双曲线-y2=1的左、右顶点分别为A1、A2,点P(x1,y1),Q(x1,-y1)是双曲线上不同的两个动点.
(1)求直线A1P与A2Q交点的轨迹E的方程;
(2)若过点H(0,h)(h>1)的两条直线l1和l2与轨迹E都只有一个交点,且l1⊥l2,求h的值.
【解析】
(1)由题意知|x1|>,A1(-,0),A2(,0),则有
直线A1P的方程为y=(x+),①
直线A2Q的方程为y=(x-).②
方法一:
联立①②解得交点坐标为x=,y=,即x1=,y1=,③
则x≠0,|x|<.
而点P(x1,y1)在双曲线-y2=1上,所以-y=1.
将③代入上式,整理得所求轨迹E的方程为+y2=1,x≠0且x≠±.
方法二:
设点M(x,y)是A1P与A2Q的交点,①×②得y2=(x2-2).③
又点P(x1,y1)在双曲线上,因此-y=1,即y=-1.
代入③式整理得+y2=1.
因为点P,Q是双曲线上的不同两点,所以它们与点A1,A2均不重合.故点A1和A2均不在轨迹E上.过点(0,1)及A2(,0)的直线l的方程为x+y-=0.
解方程组得x=,y=0.所以直线l与双曲线只有唯一交点A2.
故轨迹E不过点(0,1).同理轨迹E也不过点(0,-1).
综上分析,轨迹E的方程为+y2=1,x≠0且x≠±.
(2)设过点H(0,h)的直线为y=kx+h(h>1),
联立+y2=1得(1+2k2)x2+4khx+2h2-2=0.
令Δ=16k2h2-4(1+2k2)(2h2-2)=0,得h2-1-2k2=0,
解得k1=,k2=-.
由于l1⊥l2,则k1k2=-=-1,故h=.
过点A1,A2分别引直线l1,l2通过y轴上的点H(0,h),且使l1⊥l2,因此A1H⊥A2H,由×(-)=-1,得h=.
此时,l1,l2的方程分别为y=x+与y=-x+,
它们与轨迹E分别仅有一个交点(-,)与(,).
所以,符合条件的h的值为或.
【变式训练3】双曲线-=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,离心率为e,过F2的直线与双曲线的右支交于A,B两点,若△F1AB是以A为直角顶点的等腰直角三角形,则e2等于( )
A.1+2B.3+2
C.4-2D.5-2
【解析】本题考查双曲线定义的应用及基本量的求解.
据题意设|
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