遼寧省大連23中2009年高考數(shù)學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:
幾何題
高考解析幾何試題一般共有4題(2個(gè)選擇題, 1個(gè)填空題, 1個(gè)解答題), 共計(jì)30分左右, 考查的知識(shí)點(diǎn)約為20個(gè)左右. 其命題一般緊扣課本, 突出重點(diǎn), 全面考查. 選擇題和填空題考查直線, 圓, 圓錐曲線, 參數(shù)方程和極坐標(biāo)系中的基礎(chǔ)知識(shí). 解答題重點(diǎn)考查圓錐曲線中的重要知識(shí)點(diǎn), 通過知識(shí)的重組與鏈接, 使知識(shí)形成網(wǎng)絡(luò), 著重考查直線與圓錐曲線的位置關(guān)系, 求解有時(shí)還要用到平幾的基本知識(shí), 這點(diǎn)值得考生在復(fù)課時(shí)強(qiáng)化.
例1 已知點(diǎn)T是半圓O的直徑AB上一點(diǎn),AB=2、OT=t (0<t<1),以AB為直腰作直角梯形
,使
垂直且等于AT,使
垂直且等于BT,
交半圓于P、Q兩點(diǎn),建立如圖所示的直角坐標(biāo)系.
(1)寫出直線
的方程;
(2)計(jì)算出點(diǎn)P、Q的坐標(biāo);
(3)證明:由點(diǎn)P發(fā)出的光線,經(jīng)AB反射后,反射光線通過點(diǎn)Q.
講解: 通過讀圖, 看出
點(diǎn)的坐標(biāo).
(1 ) 顯然
,
于是 直線學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image008.gif)
的方程為
;
(2)由方程組學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image018.gif)
解出
、
;
(3)
,
.
由直線PT的斜率和直線QT的斜率互為相反數(shù)知,由點(diǎn)P發(fā)出的光線經(jīng)點(diǎn)T反射,反射光線通過點(diǎn)Q.
需要注意的是, Q點(diǎn)的坐標(biāo)本質(zhì)上是三角中的萬能公式, 有趣嗎?
例2 已知直線l與橢圓
有且僅有一個(gè)交點(diǎn)Q,且與x軸、y軸分別交于R、S,求以線段SR為對角線的矩形ORPS的一個(gè)頂點(diǎn)P的軌跡方程.
講解:從直線
所處的位置, 設(shè)出直線
的方程,
由已知,直線l不過橢圓的四個(gè)頂點(diǎn),所以設(shè)直線l的方程為學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image034.gif)
代入橢圓方程
得
學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image038.gif)
化簡后,得關(guān)于
的一元二次方程
學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image042.gif)
于是其判別式學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image044.gif)
由已知,得△=0.即
①
在直線方程
中,分別令y=0,x=0,求得學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image050.gif)
令頂點(diǎn)P的坐標(biāo)為(x,y),
由已知,得學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image052.gif)
代入①式并整理,得
, 即為所求頂點(diǎn)P的軌跡方程.
方程
形似橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程, 你能畫出它的圖形嗎?
例3已知雙曲線
的離心率
,過
的直線到原點(diǎn)的距離是學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image063.gif)
(1)求雙曲線的方程;
(2)已知直線
交雙曲線于不同的點(diǎn)C,D且C,D都在以B為圓心的圓上,求k的值.
講解:∵(1)
原點(diǎn)到直線AB:
的距離
.
故所求雙曲線方程為 學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image073.gif)
(2)把
中消去y,整理得
.
設(shè)
的中點(diǎn)是
,則
學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image083.gif)
學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image085.gif)
即學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image087.gif)
故所求k=±
.
為了求出
的值, 需要通過消元, 想法設(shè)法建構(gòu)
的方程.
例4 已知橢圓C的中心在原點(diǎn),焦點(diǎn)F1、F2在x軸上,點(diǎn)P為橢圓上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),且∠F1PF2的最大值為90°,直線l過左焦點(diǎn)F1與橢圓交于A、B兩點(diǎn),△ABF2的面積最大值為12.
(1)求橢圓C的離心率;
(2)求橢圓C的方程.
講解:(1)設(shè)
, 對
由余弦定理, 得
學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image097.gif)
,
解出
學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image101.gif)
(2)考慮直線
的斜率的存在性,可分兩種情況:
i) 當(dāng)k存在時(shí),設(shè)l的方程為
………………①
橢圓方程為學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image105.gif)
由
得
.
于是橢圓方程可轉(zhuǎn)化為
………………②
將①代入②,消去
得
,
整理為
的一元二次方程,得
.
則x1、x2是上述方程的兩根.且
,
也可這樣求解: 學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image120.gif)
學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image122.gif) AB邊上的高學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image127.gif)
學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image129.gif)
學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image131.gif) ii) 當(dāng)k不存在時(shí),把直線 代入橢圓方程得
由①②知S的最大值為 由題意得 =12 所以 學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image142.gif) 故當(dāng)△ABF2面積最大時(shí)橢圓的方程為:
學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image144.gif) 下面給出本題的另一解法,請讀者比較二者的優(yōu)劣: 設(shè)過左焦點(diǎn)的直線方程為: …………① (這樣設(shè)直線方程的好處是什么?還請讀者進(jìn)一步反思反思.) 橢圓的方程為:學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image148.gif) 由 得: 于是橢圓方程可化為: ……② 把①代入②并整理得:學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image155.gif) 于是 是上述方程的兩根. 學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image159.gif) 學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image161.gif) ,
AB邊上的高 , 從而學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image167.gif) 學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image169.gif) 當(dāng)且僅當(dāng)m=0取等號(hào),即學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image171.gif)
由題意知 , 于是 .
故當(dāng)△ABF2面積最大時(shí)橢圓的方程為: 學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image144.gif) 例5 已知直線 與橢圓 相交于A、B兩點(diǎn),且線段AB的中點(diǎn)在直線 上. (1)求此橢圓的離心率; (2 )若橢圓的右焦點(diǎn)關(guān)于直線 的對稱點(diǎn)的在圓 上,求此橢圓的方程. 講解:(1)設(shè)A、B兩點(diǎn)的坐標(biāo)分別為 得 學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image187.gif) ,
根據(jù)韋達(dá)定理,得 學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image191.gif) ∴線段AB的中點(diǎn)坐標(biāo)為( ). 由已知得學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image195.gif) 故橢圓的離心率為 . (2)由(1)知 從而橢圓的右焦點(diǎn)坐標(biāo)為 設(shè) 關(guān)于直線 的對稱點(diǎn)為學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image206.gif) 解得 由已知得
學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image210.gif) 故所求的橢圓方程為 . 例6 已知⊙M: 軸上的動(dòng)點(diǎn),QA,QB分別切⊙M于A,B兩點(diǎn), (1)如果 ,求直線MQ的方程; (2)求動(dòng)弦AB的中點(diǎn)P的軌跡方程. 講解:(1)由 ,可得 由射影定理,得 在Rt△MOQ中,
, 故 , 所以直線AB方程是 學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image228.gif)
(2)連接MB,MQ,設(shè) 由 點(diǎn)M,P,Q在一直線上,得 由射影定理得學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image234.gif)
即 把(*)及(**)消去a,并注意到 ,可得 學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image240.gif)
適時(shí)應(yīng)用平面幾何知識(shí),這是快速解答本題的要害所在,還請讀者反思其中的奧妙. 例7 如圖,在Rt△ABC中,∠CBA=90°,AB=2,AC= 。DO⊥AB于O點(diǎn),OA=OB,DO=2,曲線E過C點(diǎn),動(dòng)點(diǎn)P在E上運(yùn)動(dòng),且保持| PA |+| PB |的值不變. (1)建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系,求曲線E的方程; (2)過D點(diǎn)的直線L與曲線E相交于不同的兩點(diǎn)M、N且M在D、N之間,設(shè) ,
試確定實(shí)數(shù) 的取值范圍. 講解: (1)建立平面直角坐標(biāo)系, 如圖所示 .
∵|
PA |+| PB |=| CA |+| CB | y
C
A O
B ∵
∴曲線E的方程是 . (2)設(shè)直線L的方程為 , 代入曲線E的方程 ,得 學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image263.gif) 設(shè)M1( , 則
① ② ③ i) L與y軸重合時(shí),
ii) L與y軸不重合時(shí), 由①得 學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image271.gif) 又∵ , ∵ 或 學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image277.gif) ∴0< <1 ,
∴ .
∵學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image281.gif) 而 ∴學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image285.gif) ∴ ∴ , , 學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image293.gif)
∴ 的取值范圍是 . 值得讀者注意的是,直線L與y軸重合的情況易于遺漏,應(yīng)當(dāng)引起警惕.
例8 直線 過拋物線 的焦點(diǎn),且與拋物線相交于A 兩點(diǎn). (1)求證: ; (2)求證:對于拋物線的任意給定的一條弦CD,直線l不是CD的垂直平分線.
講解: (1)易求得拋物線的焦點(diǎn) . 若l⊥x軸,則l的方程為 . 若l不垂直于x軸,可設(shè) ,代入拋物線方程整理得
. 綜上可知 . (2)設(shè) ,則CD的垂直平分線 的方程為學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image316.gif) 假設(shè) 過F,則 整理得 , .
這時(shí) 的方程為y=0,從而 與拋物線 只相交于原點(diǎn). 而l與拋物線有兩個(gè)不同的交點(diǎn),因此 與l不重合,l不是CD的垂直平分線. 此題是課本題的深化,你能夠找到它的原形嗎?知識(shí)在記憶中積累,能力在聯(lián)想中提升. 課本是高考試題的生長點(diǎn),復(fù)課切忌忘掉課本! 例9 某工程要將直線公路l一側(cè)的土石,通過公路上的兩個(gè)道口A和B,沿著道路AP、BP運(yùn)往公路另一側(cè)的P處,PA=100m,PB=150m,∠APB=60°,試說明怎樣運(yùn)土石最省工? 講解: 以直線l為x軸,線段AB的中點(diǎn)為原點(diǎn)對立直角坐標(biāo)系,則在l一側(cè)必存在經(jīng)A到P和經(jīng)B到P路程相等的點(diǎn),設(shè)這樣的點(diǎn)為M,則
|MA|+|AP|=|MB|+|BP|, 即
|MA|-|MB|=|BP|-|AP|=50, 學(xué)第二輪復(fù)習(xí)秘笈6:幾何題.files/image330.gif) ,
∴M在雙曲線 的右支上. 故曲線右側(cè)的土石層經(jīng)道口B沿BP運(yùn)往P處,曲線左側(cè)的土石層經(jīng)道口A沿AP運(yùn)往P處,按這種方法運(yùn)土石最省工. 相關(guān)解析幾何的實(shí)際應(yīng)用性試題在高考中似乎還未涉及,其實(shí)在課本中還可找到典型的范例,你知道嗎? 解析幾何解答題在歷年的高考中常考常新, 體現(xiàn)在重視能力立意, 強(qiáng)調(diào)思維空間, 是用活題考死知識(shí)的典范. 考題求解時(shí)考查了等價(jià)轉(zhuǎn)化, 數(shù)形結(jié)合,
分類討論, 函數(shù)與方程等數(shù)學(xué)思想, 以及定義法, 配方法, 待定系數(shù)法, 參數(shù)法, 判別式法等數(shù)學(xué)通法.
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