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直线和圆锥曲线的位置关系

时间:2019-07-29 19:14:19      阅读:92      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

前言

圆锥曲线一般指椭圆、双曲线、抛物线;但由于圆和椭圆有近亲关系,都是封闭曲线,且椭圆的两个焦点合二为一时,椭圆就变成了圆;双曲线和抛物线都是非封闭曲线,这两个和前两个的区别就挺大了。

基础知识

  • 直线\(l\)和圆锥曲线\(C\)的位置关系

1、从几何角度看,直线\(l\)和圆锥曲线\(C\)的位置关系可以分为三类:①无公共点;②仅有一个公共点;③有两个相异的公共点;

2、从数的角度看,可以通过代入法用代数的方法求解判断。通常是将直线\(l\)的方程\(Ax+By+C=0(A^2+B^2\neq 0\),或者说\(A\)\(B\)不同时为\(0\)),代入圆锥曲线\(C\)的方程\(F(x,y)=0\)中,消去\(y\)(或者\(x\))得到一个关于变量\(x\)(或者变量\(y\))的一元方程(仿二次方程),即由\(\left\{\begin{array}{l}{Ax+By+C=0}\\{F(x,y)=0}\end{array}\right.\),消去\(y\)得到\(ax^2+bx+c=0\)

(1)当\(a\neq 0\)时,设一元二次方程\(ax^2+bx+c=0\)的判别式为\(\Delta\),则有

\(\Delta >0\) \(\Leftrightarrow\) 直线\(l\)与圆锥曲线\(C\)相交于不同的两点;

\(\Delta =0\) \(\Leftrightarrow\) 直线\(l\)与圆锥曲线\(C\)相切;

\(\Delta <0\) \(\Leftrightarrow\) 直线\(l\)与圆锥曲线\(C\)相离,无公共点;

(2)当\(a=0\)\(b\neq 0\)时,即得到一个一次方程,则直线\(l\)与圆锥曲线相交,且只有一个交点;此时

\(C\)为双曲线,则直线\(l\)与双曲线\(C\)的渐近线的位置关系是平行;

\(C\)为抛物线,则直线\(l\)与抛物线\(C\)的对称轴的位置关系是平行或者重合;

典例剖析

例1【教材改编】曲线\(x^2+\lambda y^2=1(\lambda\neq 0)\)恒过定点_________。\((\pm 1,0)\)

法1:从数的角度思考分析,类比\(y=kx+1\)恒过定点\((0,1)\)的方法思路,令\(y=0\),得到\(x^2=1\),故上述曲线恒过定点\((\pm 1,0)\);

法2:从形的角度思考分析,变形得到\(\cfrac{x^2}{1}+\cfrac{y^2}{\frac{1}{\lambda}}=1\),用动态的观点思考,当\(\lambda\)变化时,椭圆或者双曲线与\(x\)轴的交点坐标\((-1,0)\)\((1,0)\)始终不变,故曲线恒过定点\((\pm 1,0)\);

例2【教材改编】过点\((4,0)\)的直线交抛物线\(y^2=4x\)\(A\)\(B\)两点,\(O\)为坐标原点,则\(\angle AOB\)的值等于___________。\(\cfrac{\pi}{2}\)

法1:常规方法求解,\(\angle AOB=\cfrac{\pi}{2}\)

法2:特殊化策略思考,当我们将直线由一般的有斜率的情形特殊化为无斜率的情形时,应该没有改变题目中的已知条件,故可以思考用特殊化策略,此时能轻松得到\(\angle AOB=\cfrac{\pi}{2}\)

例3【教材改编】点\(M(x,y)\)在椭圆\(\cfrac{x^2}{5}+y^2=1\)上,则\(x+y\)的取值范围为___________。\([-\sqrt{6},\sqrt{6}]\);

分析:椭圆上任意一点的坐标的参数方程为\((\sqrt{5}cos\theta,sin\theta)\)\(\theta\in [0,2\pi)\)

\(x+y=\sqrt{5}cos\theta+sin\theta=\sqrt{6}sin(\theta+\phi)\),故\(x+y\in [-\sqrt{6},\sqrt{6}]\);

解后反思:椭圆的参数方程的优越性;变量集中;三角函数;求值域中的三角换元;知一求二类[(\(sinx+cosx\)\(sinx-cosx\)\(sinx\cdot cosx\))(奇偶性,周期性,对称性)]

例4【教材改编】直线\(y=kx-k+1\)与椭圆\(\cfrac{x^2}{9}+\cfrac{y^2}{4}=1\)的位置关系为【】

$A.相交$ $B.相切$ $C.相离$ $D.不确定$

法一:从数的角度思考,常规方法,将直线\(y=kx-k+1\)代入椭圆\(\cfrac{x^2}{9}+\cfrac{y^2}{4}=1\)中,[注意运算技巧]

化简整理为\((9k^2+4)x^2+18k(1-k)x+9(1-k^2)=0\)\(\Delta =\cdots=1152k^2+288k+4\times 108>0\)

则直线和椭圆相交,故选\(A\)

法2:从形的角度思考,将直线变形为\(y-1=k(x-1)\),则可知其恒过定点\((1,1)\)

\((1,1)\)代入\(\cfrac{x^2}{9}+\cfrac{y^2}{4}\),得到\(\cfrac{1^2}{9}+\cfrac{1^2}{4}<1\),即点\((1,1)\)在椭圆内,

则直线和椭圆必然相交,故选\(A\)

直线和圆锥曲线的位置关系

原文:https://www.cnblogs.com/wanghai0666/p/11265541.html

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