圆锥曲线统一的定义方程及性质例析

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1、圆锥曲线统一的定义方程及性质例析圆锥曲线是解析几何的重要部分，在考试大纲中大部分都是掌握的内容，而且分值占了20多分，足见其作用的重要.教材中主要从椭圆、双曲线、抛物线这三种曲线的定义、方程及性质横向的分别来研究的，可这三种曲线各有特点又都有共性，这就给记忆、证明及应用带来了麻烦，这里想对它们共同的特点，如统一的定义及方程、部分统一性质，从纵向的角度加以探究.圆锥曲线各自都有很多性质，其实性质的证明方法及应用都大同小异，因此对常用的性质进行研究.一、圆锥曲线的几种统一定义及方程1.它们都是平面内到一个定点的距离和到一个定

2、直线（不经过定点）距离的比值是一个常数的点的轨迹，比值的取值范围不同形成了不同的曲线.教材中为了能得到椭圆、双曲线的标准方程，选的点和直线方程与抛物线选的不同，表面上看好象此定义不是完全统一的，其实这个点都是它们的焦点，直线都是它们的准线，比值就是离心率.例1：平面内点M到点F（0，0）的距离和它到直线l∶x=-p（p>0）的距离之比是一个常数e，求点M的轨迹.解：过点M作MH⊥l，H为垂足，设M（x，y）则MF=eMH.5即=e

3、x+p

4、两边平方，化简得（1-e2）x2-2e2px+y2-e2p2=0（*）.当00，M

5、轨迹是椭圆.当e>1时，（*）式整理得（e2-1）（x-）2-y2=>0，M轨迹是双曲线.当e=1时，（*）式整理得y2=2px+P2，点M的轨迹是抛物线.评注：此种定义的缺陷：不能表示圆的方程.（*）式为统一方程.2.一动点与两个定点连线的斜率之积或差为实数的点的轨迹是圆锥曲线.例2：设A（a，0）B（-a，0）（a≠0），直线AM，BM相交于M，且它们的斜率之积是实数P（P≠0），求点M的轨迹.解：设M（x，y）则kAM・kBM=P即=P（x≠±a），整理得y2-Px2+Pa2=0-=1（*）（x≠±a）.当p=>0

6、时（*）式+=1（x≠±a）为双曲线方程，当p=b>0），A、B为在椭圆上关于原点对称的两点，直线AM，BM相交于M，且它们的斜率之积是实数p=-（p≠0），求点M的轨迹.解：设A（m，n）、B（-m，-n），M（x0，y0）.∵A在椭圆上，∴+=1，变形得n2=b2(1-)，∴kAM・kBM===-，∴+=1，5∴点M的轨迹是方程为++=1（x0≠±m）的椭圆.思考：双曲线有这个结论吗？有，同理可证.3.圆O半径为定长r，A是平面内一定点，P是圆上任意一点.线段AP的垂直平分线l和半径OP相交与点Q，当P在圆上运动时，

7、点Q的轨迹是什麽？解：QP=QA，①若点A在圆内（QAOA，Q的轨迹是以O、A为焦点，r为长轴长的椭圆.②若点A在圆上（QA=r），则点Q与点O重合，Q与点O重合，Q的轨迹就是O点.③若点A在圆外（QA>r），则OP=QP-OQ=QA-OQ=r2ep，∴AB的最小值是2ep.性质2：圆锥曲线（不包括圆）中，过焦点的弦长与焦点弦的中点到相应准线的距离之比为常数.证明：由性质1可知，过焦点F（0，0）的弦AB=且AB中点的横坐标为，由例1可知曲线的一条准线l∶x=p，设AB中点的横坐标到准线的距离为d=

8、+p

9、==即=2e.

10、特别当e=1时，即轨迹为抛物线，以焦点弦为直径的圆与准线相切.性质3：过曲线某点处的切线，结论相似.①过抛物线y2=2px（p>0）上一点（x0，y0）作切线，切线方程为yy0=p（x+x0）；5②过椭圆+=1（a>0，b>0）上一点（x0，y0）作切线，切线方程为+=1；③过双曲线-=1（a，b>0）上一点（x0，y0）作切线，切线方程为-=1；结论②、③与圆的切线结论相似，同样有：④过圆x2+y2=r2上一点（x0，y0）作其切线，切线方程为xx0+yy0=r2.证明方法一致，直线与曲线连立Δ=0.上述四个结论，如出

11、一辙，曲线方程与切线方程的关联之处，不言而喻.性质4：以焦半径为直径的圆与以长（实）轴为直径的圆相切.证明：设曲线（椭圆、双曲线）上一点P（x，y）由例1可知焦点F（0，0），且P满足方程（1-e2）x2-2e2px+y2-e2p2=0（*），则PF===e

12、x+p

13、，PF的中点坐标M（，），以长（实）轴为直径的圆C的方程为（x-）2+y2=，则CM===

14、x-

15、=

16、x+p-

17、，由x的范围可知=

18、e

19、x+p±

20、

21、

22、=

23、=PF±Rc

24、，∴以PF为直径的圆与圆C相切.补充：当P在方程y2=2px（p>0）的抛物线上，则以PF

25、为直径的圆与y轴相切.5证明：设P（x0，y0），则PF=x0+，PF的中点坐标M（，），∴以PF为直径的圆与y轴相切.5