題型一、直線和橢圓的位置關(guān)系
例1:如圖所示,橢圓C1:+=1(a>b>0)的離心率為,x軸被曲線C2:y=x2-b截得的線段長等于C1的短軸長。C2與y軸的交點為M,過坐標(biāo)原點O的直線l與C2相交于點A,B,直線MA,MB分別與C1相交于點D,E。
(1)求C1,C2的方程;
(2)求證:MA⊥MB;
(3)記△MAB,△MDE的面積分別為S1,S2,若=λ,求λ的取值范圍。
破題切入點:
(1)利用待定系數(shù)法求解曲線C1,C2的方程。
(2)設(shè)出直線AB和曲線C2聯(lián)立,利用坐標(biāo)形式的向量證明。
(3)將S1和S2分別表示出來,利用基本不等式求最值。
(1)解 由題意,a2=2b2。
又2=2b,得b=1。
所以曲線C2的方程:y=x2-1,橢圓C1的方程:+y2=1。
(2)證明:設(shè)直線AB:y=kx,A(x1,y1),B(x2,y2),
由題意,知M(0,-1)。
則x2-kx-1=0=(x1,y1+1)·(x2,y2+1)
=(k2+1)x1x2+k(x1+x2)+1
=-(1+k2)+k2+1=0,
所以MA⊥MB。
(3)解:設(shè)直線MA的方程:y=k1x-1,直線MB的方程:y=k2x-1,
由(2)知k1k2=-1,M(0,-1),
由解得或
所以A(k1,k-1)。
同理,可得B(k2,k-1)。
故S1=MA·MB=·|k1||k2|。
由解得或
所以D。
同理,可得E。
故S2=MD·M
則λ的取值范圍是[,+∞)。
題型二、直線和雙曲線的位置關(guān)系
例2:已知雙曲線C:x2-y2=1及直線l:y=kx-1。
(1)若l與C有兩個不同的交點,求實數(shù)k的取值范圍;
(2)若l與C交于A,B兩點,O是坐標(biāo)原點,且△AOB的面積為,求實數(shù)k的值。
破題切入點:
(1)聯(lián)立方程組,利用Δ>0求出k的取值范圍。
(2)聯(lián)立方程用根與系數(shù)的關(guān)系求解。
解:(1)雙曲線C與直線l有兩個不同的交點,
則方程組有兩個不同的實數(shù)根,
整理得(1-k2)x2+2kx-2=0。
∴解得-|x2|時,
S△OAB=S△OAD-S△OBD=(|x1|-|x2|)
=|x1-x2|;
當(dāng)A,B在雙曲線的兩支上且x1>x2時,
S△OAB=S△ODA+S△OBD=(|x1|+|x2|)
=|x1-x2|。
∴S△OAB=|x1-x2|=,∴(x1-x2)2=(2)2,
即2+=8,解得k=0或k=±。
又∵-0,b>0)的上焦點為F,上頂點為A,B為虛軸的端點,離心率e=,且S△ABF=1-。拋物線N的頂點在坐標(biāo)原點,焦點為F。
(1)求雙曲線M和拋物線N的方程;
(2)設(shè)動直線l與拋物線N相切于點P,與拋物線的準(zhǔn)線相交于點Q,則以PQ為直徑的圓是否恒過y軸上的一個定點?如果是,試求出該點的坐標(biāo),如果不是,請說明理由。
破題切入點:
(1)根據(jù)雙曲線的性質(zhì),用a,c表示已知條件,建立方程組即可求解雙曲線的方程,然后根據(jù)拋物線的焦點求出拋物線的方程。
(2)設(shè)出點P的坐標(biāo),根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義求出切線方程,并求出點Q的坐標(biāo),然后根據(jù)圓的性質(zhì)列出關(guān)于點P的坐標(biāo)的方程,將問題轉(zhuǎn)化為方程恒成立的問題來解決。
解:(1)在雙曲線中,c=,
由e=,得=,
解得a=b,故c=2b。
所以S△ABF=(c-a)×b=(2b-b)×b
=1-,解得b=1。
所以a=,c=2,其上焦點為F(0,2)。
所以雙曲線M的方程為-x2=1,
拋物線N的方程為x2=8y。
(2)由(1)知拋物線N的方程為y=x2,
故y′=x,拋物線的準(zhǔn)線為y=-2。
設(shè)P(x0,y0),則x0≠0,y0=x,
且直線l的方程為y-x=x0(x-x0),
即y=x0x-x。由得
所以Q(,-2)。
假設(shè)存在點R(0,y1),使得以PQ為直徑的圓恒過該點,
也就是·=0對于滿足y0=x(x0≠0)的x0,y0恒成立。
由于=(x0,y0-y1),=(,-2-y1),
由=0,
得x0·+(y0-y1)(-2-y1)=0,
整理得-2y0-y0y1+2y1+y=0,
即(y+2y1-8)+(2-y1)y0=0,
由于式對滿足y0=x(x0≠0)的x0,y0恒成立,
所以解得y1=2。
故以PQ為直徑的圓恒過y軸上的定點,定點坐標(biāo)為(0,2)。
總結(jié)提高:直線和圓錐曲線的位置關(guān)系問題,萬變不離其宗,構(gòu)建屬于自己的解題模板,形成一定的解題思路,利用數(shù)形結(jié)合思想來加以解決。
1.設(shè)拋物線C:y2=2px(p>0)的焦點為F,直線l過F且與拋物線C交于M,N兩點,已知當(dāng)直線l與x軸垂直時,△OMN的面積為2(O為坐標(biāo)原點)。
(1)求拋物線C的方程;
(2)是否存在直線l,使得以MN為對角線的正方形的第三個頂點恰好在y軸上,若存在,求直線l的方程;若不存在,請說明理由。
解:(1)當(dāng)直線l與x軸垂直時,則|MN|=2p,
∴S△OMN=·2p·==2,即p=2。
∴拋物線C的方程為y2=4x。
(2)∵直線l與x軸垂直時,不滿足。設(shè)正方形的第三個頂點為P。
故可設(shè)直線l:y=k(x-1)(k≠0),M(x1,y1),N(x2,y2),P(0,y0),
聯(lián)立可化簡得k2x2-(2k2+4)x+k2=0,
則代入直線l可得MN的中點為,
則線段MN的垂直平分線為y-=-(x-1-),
故P(0,+)。
又=0,則x1x2+(y1-y0)(y2-y0)=0。
即x1x2+y1y2-y0(y1+y2)+y=0。
1-4-y0·+y=0,化解得ky-4y0-3k=0,
由y0=+代入上式,化簡得(3k4-4)(k2+1)=0。
解得k=± !啻嬖谥本l:y=± (x-1)。
2.(2013·廣東)已知拋物線C的頂點為原點,其焦點F(0,c)(c>0)到直線l:x-y-2=0的距離為。設(shè)P為直線l上的點,過點P作拋物線C的兩條切線PA,PB,其中A,B為切點。
(1)求拋物線C的方程;
(2)當(dāng)點P(x0,y0)為直線l上的定點時,求直線AB的方程;
(3)當(dāng)點P在直線l上移動時,求AF·BF的最小值。
解:(1)依題意知=,c>0,解得c=1。
所以拋物線C的方程為x2=4y。
(2)由y=x2得y′=x,
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),
則切線PA,PB的斜率分別為x1,x2,
所以切線PA的方程為y-y1=(x-x1),
即y=x-+y1,即x1x-2y-2y1=0。
同理可得切線PB的方程為x2x-2y-2y2=0,
又點P(x0,y0)在切線PA和PB上,
所以x1x0-2y0-2y1=0,x2x0-2y0-2y2=0,
所以(x1,y1),(x2,y2)為方程x0x-2y0-2y=0 的兩組解,
所以直線AB的方程為x0x-2y-2y0=0。
(3)由拋物線定義知AF=y1+1,BF=y2+1,
所以AF·BF=(y1+1)(y2+1)=y1y2+(y1+y2)+1,
聯(lián)立方程
消去x整理得y2+(2y0-x)y+y=0,
∴y1+y2=x-2y0,y1y2=y,
∴AF·BF=y1y2+(y1+y2)+1=y+x-2y0+1
=y+(y0+2)2-2y0+1=2y+2y0+5
=22+,
∴當(dāng)y0=-時,AF·BF取得最小值,且最小值為。