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圆锥曲线的定义方程和性质知识点总结

作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
2020-09-22 09:18
tags:高中数学的知识点

高中数学竞赛暑假辅导-孩子上高中数学成绩上不去咋办

2020年9月22日发(作者:蓝天野)


椭圆的定义、性质及标准方程
1. 椭圆的定义:
⑴第一定义:平面内与两 个定点
F
1
、F
2
的距离之和等于常数(大于
F
1
F
2
)的点的轨迹叫
做椭圆。这两个定点叫做椭圆的焦点,两焦点的距离叫做 椭圆的焦距。
⑵第二定义:动点
M
到定点
F
的距离和它到定直线< br>l
的距离之比等于常数
e(0?e?1)

则动点
M
的轨迹叫做椭圆。
定点
F
是椭圆的焦点,定直线
l
叫做椭圆的准线 ,常数
e
叫做椭圆的离心率。
说明:①若常数
2a
等于
2 c
,则动点轨迹是线段
F
1
F
2

②若常数
2a
小于
2c
,则动点轨迹不存在。
2. 椭圆的标准方程、图形及几何性质:
标准方程
x
2
y
2
?
2
?1(a?b?0)

2
ab
心在原点,焦点在
x
轴上

y
2
x
2
??1(a?b?0)

a
2
b
2
中心在原点,焦点在
y
轴上
图形


范围
顶点

x?a,y?b

A
1
?
?a,0
?
、A
2
?
a,0
?
B
1
?
0,?b
?
、B
2
?
0,b
?

x?b,y?a
< br>A
1
?
0,?a
?
、A
2
?
0,a
?
B
1
?
?b,0
?
、B
2
?< br>b,0
?

x
轴、
y
轴;
对称轴
焦点
焦距
离心率
准线
长轴长
2a
,短轴长
2b

焦点在长轴上
x
轴、
y
轴;
长轴长
2a
,短轴长
2b

焦点在长轴上
F< br>1
?
?c,0
?
、F
2
?
c,0
?

F
1
F
2
?2c(c?0)

e?
c
(0?e?1)

a
a
2
x??

c
F
1
?
0,?c
?
、F
2
?
0,c
?

F
1
F
2
?2c(c?0)

e?
c
(0?e?1)

a
a
2
y??

c
参数方程
与普通方

x
2
y
2
??1
的参数方程为
a
2b
2
?
x?acos
?
?
为参数
?

?
?
?
y?bsin
?
y
2
x
2
??1
的参数方程为
a
2
b
2
?
y?a cos
?
?
为参数
?

?
?
?
x?bsin
?



3. 焦半径公式:
椭圆上的任一点和焦点连结的线段长称为焦半径。
焦半径公式:椭圆焦点在< br>x
轴上时,设
F
1
、F
2
分别是椭圆的左、右焦点,
P
?
x
0
,y
0
?

椭圆上任一 点,则
PF
1
?a?ex
0

PF
2
?a ?ex
0

PF
1
推导过程:由第二定义得,
?e
d
1
为点
P
到左准线的距离)
d
1
?
a
2
?

PF
1
?ed
1
?e
?
x
0
?
?
?ex
0
?a?a?ex0
;同理得
PF
2
?a?ex
0

c
??
简记为:左“+”右“-”。
由此可见,过焦点的弦的弦长是一个仅与它的中点的横坐标有关的数。

x
2
y
2
y
2
x
2
??1
;若焦点在
y
轴上,则为
2
?
2
?1
。有时为了运算方便,设
a
2
b
2
ab
mx
2
?ny
2
?1(m?0,m?n)




双曲线的定义、方程和性质
知识要点:
1. 定义
(1)第一定义:平面内到两定点F
1
、 F
2
的距离之差的绝对值等于定长2a(小于|F
1
F
2
| )
的点的轨迹叫双曲线。
说明:
①||PF
1
|-|PF
2
||=2a(2a<|F
1
F
2
|)是双曲线;
若2 a=|F
1
F
2
|,轨迹是以F
1
、F
2
为端点的射线;2a>|F
1
F
2
|时无轨迹。
②设M是双曲线上 任意一点,若M点在双曲线右边一支上,则|MF
1
|>|MF
2
|,|MF
1
|-|MF
2
|=2a;
若M在双曲线的左支上,则|MF
1
|<|MF
2
|,|MF
1
|-|MF
2
|= -2a,故|MF
1
|-|MF
2
|=±2a,这是与椭
圆不同的地 方。
(2)第二定义:平面内动点到定点F的距离与到定直线L的距离之比是常数e(e>1)
的点的轨迹叫双曲线,定点叫焦点,定直线L叫相应的准线。


2. 双曲线的方程及几何性质
标准方程

x
2
a
2
?
y
2
b
2
?1(a?0,b?0)

y
2
a
2
?
x
2
b
2
?1(a?0,b?0 )

图形
焦点
顶点
对称轴
离心率
F
1
(-c,0),F
2
(c,0)
A
1
(a,0),A
2
(-a,0)
实轴2a,虚轴2 b,实轴在x轴上,
c
2
=a
2
+b
2










F
1
(0,-c),F
2
(0,c)
A
1
(0,a),A
2
(0,-a)
实轴2a,虚轴2b ,实轴在y轴上,
c
2
=a
2
+b
2

e?
c
|MF
2
|

?
a|MD|


2a
2
c
e?
c
|MF
2
|

?
a|MD|


2a
2
c
准线方程 < br>a
2
a
2
l
1
:x?,l:x??
c
2
c
a
2
a
2
l
1
:y?,l:y??
c
2
c
准线间距离为
渐近线方程
准线间距离为
xyxy
??0,??0

abab
xyxy
??0,??0

baba
3. 几个概念
(1)
(2)
等轴双曲线:实、虚轴相等的双曲线。等轴双曲线的渐近线为y=±x,离心率为
2

共轴双曲线:以已知双曲线的实轴为虚轴,虚轴为实轴的双曲线叫原双曲线的共轴
x
2
y
2
x
2
y
2
双曲线,例:
2
?
2
?1
的共轴双曲线是
2
?
2
??1

ab
ab
① 双曲线及其共轴双曲线有共同的渐近线。但有共同的渐近线的两双曲线, 不一定是共
轴双曲线;②双曲线和它的共轴双曲线的四个焦点在同一个圆周上。




抛物线标准方程与几何性质
一、抛物线定义的理解
平面内与 一个定点
F
和一条定直线
l
的距离相等的点的轨迹叫做抛物线,定点
F
为抛物
线的焦点,定直线
l
为抛物线的准线。
注:① 定义可归 结为“一动三定”:一个动点设为
M
;一定点
F
(即焦点);一定直线
l
(即准线);一定值1(即动点
M
到定点
F
的距离与它到定直线
l
的距离之比1)


② 定义中的隐含条件:焦点
F
不在准线
l
上。若
F

l
上,抛物线退化为过
F< br>且垂直于
l
的一条直线
③ 圆锥曲线的统一定义:平面内与一定点
F
和定直线
l
的距离之比为常数
e
的点的轨迹,

0 ?e?1
时,表示椭圆;当
e?1
时,表示双曲线;当
e?1
时,表 示抛物线。
④ 抛物线定义建立了抛物线上的点、焦点、准线三者之间的距离关系,在解题中常将抛< br>物线上的动点到焦点距离(称焦半径)与动点到准线距离互化,与抛物线的定义联系起来,通
过这 种转化使问题简单化。

二、抛物线标准方程
1.抛物线标准方程建系特点:以抛 物线的顶点为坐标原点,对称轴为一条坐标轴建立直
角坐标系,这样使标准方程不仅具有对称性,而且曲 线过原点,方程不含常数项,形式更为简
单,便于应用。
2.四种标准方程的联系与区别:由 于选取坐标系时,该坐标轴有四种不同的方向,因此
抛物线的标准方程有四种不同的形式。抛物线标准方 程的四种形式为:
y
2
??2px
?
p?0
?
,< br>x
2
??2py
?
p?0
?
,其中:
① 参数
p
的几何意义:焦参数
p
是焦点到准线的距离,所以
p
恒为正值;
p
值越大,
张口越大;
p
等于焦点到抛物线顶点的距离。
2
②标准方程的特点:方程的左边是某变量的平方项,右边是另一变量的一次项,方程右边一次项的变量与焦点所在坐标轴的名称相同,一次项系数的符号决定抛物线的开口方向,即对
称轴为
x
轴时,方程中的一次项变量就是
x
, 若
x
的一次项前符 号为正,则开口向右,若
x

一次项前符号为负,则开口向左;若对称轴为
y
轴时,方程中的一次项变量就是
y
, 当
y

一次项前符号 为正,则开口向上,若
y
的一次项前符号为负,则开口向下。

三、求抛物线标准方程
求抛物线方程时,要依据题设条件,弄清抛物线的对称轴和开口方向, 正确地选择抛物线
标准方程.
① 待定系数法:因抛物线标准方程有四种形式,若能确定抛物 线的形式,需一个条件就
能解出待定系数
p
,因此要做到“先定位,再定值”。 注:当求顶点在原点,对称轴为坐标轴的抛物线时,若不知开口方向,可设为
y
2
?ax

x
2
?ay
,这样可避免讨论。
② 抛物线轨迹 法:若由已知得抛物线是标准形式,可直接设其标准式;若不确定是否是
标准式,由已知条件可知曲线的 动点的规律,一般用轨迹法求之。


四、抛物线的简单几何性质
方程
性质
设抛物线
y?2px
?
p?0
?

2
焦点 范围 对称性 顶点
原点
离心率 准线 通径
?p
?
关于
x
F
?
,0
?

x?0

轴对称
?
2
?
e?1

x??
p

2
2p

注:① 焦点的非零坐标是一次项系数的
1

4
② 对于不同形式的抛物线,位置不 同,其性质也有所不同,应弄清它们的异同点,
数形结合,掌握方程与有关特征量,有关性质间的对应关 系,从整体上认识抛物线及其性质。



五、直线与抛物线有关问题
1.直线与抛物线的位置关系的判断:直线与抛物线方程联立方程组,消去
x

y化得形

ax?bx?c?0
(*)的式子:
① 当
a?0< br>时,(*)式方程只有一解,即直线与抛物线只有一个交点,此时直线与抛物
线不是相切,而是与 抛物线对称轴平行或重合;
② 当
a?0
时,若△>0
?
(*)式 方程有两组不同的实数解
?
直线与抛物线相交;
若△=0
?
(*)式方程有两组相同的实数解
?
直线与抛物线相切;
若△<0
?
(*)式方程无实数解
?
直线与抛物线相离.

2.直线与抛物线相交的弦长问题
① 弦长公式:设直线交抛物线于
A
?
x
1
,y
1
?
,B
?
x
2
,y
2
?
,则
AB?1?k
AB
?x
A
?x
B

2
2

AB?1?
1
?y
A
?y
B
.
k
2
p
,抛物线
2
② 若直线与抛物线相交所得弦为焦点弦时,借助于焦半径公式处理:
抛物线
y
2
??2px
?
p?0
?
上一点
M
?
x
0
,y
0
?
的焦半径长是
MF??x
0
?
x
2
??2py
?
p?0
?
上一点
M
?x
0
,y
0
?
的焦半径长是
MF??y
0?

六、抛物线焦点弦的几个常用结论
p

2
AB
为过抛物线
y
2
??2px
?
p?0
?< br>焦点的弦,设
A
?
x
1
,y
1
?
, B
?
x
2
,y
2
?
,直线
AB
的 倾斜
角为
?
,则
p
2
,y
1
y
2
??p
2
; ①
x
1
x
2
?
4
2p

AB?
?x
1
?x
2
?p

sin
2
?
③以
AB
为直径的圆与准线相切;
④弦两端点与顶点所成三角形的面积
S
?AOB

p
2
?

2sin
?
112
??

FAFBp
⑥ 焦点
F

A

B
在准线上射影的张角为90
0


七、抛物线有关注意事项
1.凡涉及抛物线的弦长、弦的中点、弦的斜率问题 时要注意利用韦达定理,采用“设而
不求”或“点差法”等方法,能避免求交点坐标的复杂运算.同时在 解决直线与抛物线相交问
题时不能忽视
??0
这个条件。
2.解决与抛物线 的焦半径、焦点弦有关问题时,多从抛物线的定义出发,实现抛物线上
任一点到焦点的距离和这点到准线 的距离之间的相互转化,并应注意焦点弦的几何性质.



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