巧用点与圆锥曲线的位置关系求参数的取值范围

(整期优先)网络出版时间:2020-11-06
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巧用点与圆锥曲线的位置关系求参数的取值范围

刘汉斌

陕西省汉中市南郑中学 陕西 汉中 723100

试题中,常常以直线与圆锥曲线的关系为载体,综合函数、不等式、方程及三角函数等知识来考查考生的综合能力.其涉及面很广,解题方法灵活且多变,但大都利用一元二次方程根与系数关系处理这类问题。可是,根与系数的关系这个知识点在新课标下被请出了课本。那我们遇到这种问题还能有其他方法吗?本文就用点与圆锥曲线的直线与圆锥曲线的关系是平面解析几何的常见题型之一,特别是历年高考位置关系求参数的取值范围作点简介。

若我们把圆锥曲线的焦点所在区域称为圆锥曲线的内部,反之称为其外部,则易得以下的性质:

(1)点5fa500f3d37c6_html_efaa731df450107e.gif 在椭圆5fa500f3d37c6_html_17d6bbdbb9e619ac.gif 内(外)部的充要条件是:5fa500f3d37c6_html_fd6de97079736fa3.gif5fa500f3d37c6_html_a8f94ef72ff0fc78.gif ).

(2)点5fa500f3d37c6_html_efaa731df450107e.gif 在双曲线5fa500f3d37c6_html_6e09e0787588a38.gif 内(外)部的充要条件是:5fa500f3d37c6_html_710a7b44f11480fe.gif5fa500f3d37c6_html_cf155a7af0648720.gif ).

(3)点5fa500f3d37c6_html_efaa731df450107e.gif 在抛物线5fa500f3d37c6_html_ec1473800b1df8b9.gif 内(外)部的充要条件是:5fa500f3d37c6_html_5dad9474f866a8a6.gif5fa500f3d37c6_html_da0cc9b297f387ac.gif ).

利用上述性质在解决圆锥曲线的有关问题时,直观、简洁、明了.下面举例说明它在解题中的应用.

例1已知椭圆C的中心在坐标原点,焦点在y轴上,离心率5fa500f3d37c6_html_cd29220cb0638b14.gif 为,以其短轴的一个顶点及两个焦点为顶点的三角形的面积为5fa500f3d37c6_html_699d7fb229a52dfb.gif

  1. 求椭圆C的方程;

  2. 若存在过点P(0,m)直线5fa500f3d37c6_html_1db6c5ee82391c81.gif 与椭圆C交于相异两点A、B,满足:5fa500f3d37c6_html_d9403b64bbd3abc1.gif ,求常数5fa500f3d37c6_html_75b32f394103ea20.gif 的值及实数m的取值范围

解法一:(1)略5fa500f3d37c6_html_bab69c90fbb15bec.gif

(2)5fa500f3d37c6_html_7e20a4415d8dee09.gif

5fa500f3d37c6_html_fd578753e302cc1.gif5fa500f3d37c6_html_53c136ece7f0d4e1.gif5fa500f3d37c6_html_97aa9231fecdbad2.gif

5fa500f3d37c6_html_1419aae29a166212.gif5fa500f3d37c6_html_f59f15c8e962b71a.gif5fa500f3d37c6_html_c4f8162bce4f4249.gif

5fa500f3d37c6_html_5a02a41b734095ff.gif5fa500f3d37c6_html_3041d9194d301889.gif

5fa500f3d37c6_html_50899179876f061e.gif ,由5fa500f3d37c6_html_291ef7da4699ae36.gif

5fa500f3d37c6_html_c8560a64b451a5b9.gif

5fa500f3d37c6_html_fe6197c08a82b08a.gif 代入 椭圆5fa500f3d37c6_html_bab69c90fbb15bec.gif

整理,得:5fa500f3d37c6_html_9548a1f16e9ed177.gif

因为直线与椭圆相交与A、B两点

5fa500f3d37c6_html_dd5f3445c9e480e7.gif

5fa500f3d37c6_html_458fdeec99715c90.gif

5fa500f3d37c6_html_cbfdbe358af6473.gif

5fa500f3d37c6_html_f59f15c8e962b71a.gif 将解得的5fa500f3d37c6_html_725328efbdc0ec3d.gif 代入,有5fa500f3d37c6_html_b41bc0217ae3623.gif

代入5fa500f3d37c6_html_37e2e7deb87b53e5.gif 式,可得:5fa500f3d37c6_html_550dafcc34a15903.gif

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5fa500f3d37c6_html_c46018716f7711a1.gif5fa500f3d37c6_html_109090301cb73ffe.gif

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综合5fa500f3d37c6_html_21c26ff14f0a1454.gif

点评:此题为平面解析几何求参数的取值范围常见的题型。第二问,即涉及分类讨论的数学思想(学生容易忘掉直线和x轴垂直的情形),又要用到判别式和根与系数的关系。同时对学生的思维能力和字母运算要求很高。而且解答过程中关系式多,再加上繁琐的字母运算,最后还要挖掘隐藏的条件,对大数学生来说,只能是将题目中的向量条件、判别式罗列出来,第二问得个3分左右。特别是文科学生,遇到这样的题目,第二问基本就放弃了,白白丢掉了7、8分,当然也丢掉了进军重点大学的机会。更要的是,解题过程中所涉及的根与系数的关系这个知识点在新课标下被请出了课本。严格来说这种解法就是不符合新课标的。那么,有没有即对学生思维能力不高,又与新课标不违背的解法呢?请看解法二。

解法二: (1)略5fa500f3d37c6_html_bab69c90fbb15bec.gif

(2)5fa500f3d37c6_html_7e20a4415d8dee09.gif

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5fa500f3d37c6_html_1419aae29a166212.gif5fa500f3d37c6_html_f59f15c8e962b71a.gif5fa500f3d37c6_html_c4f8162bce4f4249.gif

5fa500f3d37c6_html_5a02a41b734095ff.gif5fa500f3d37c6_html_3041d9194d301889.gif

5fa500f3d37c6_html_2026e78d97b1dfab.gif 和点A、B在椭圆上,

5fa500f3d37c6_html_d4b7eaf1e946e81d.gif

5fa500f3d37c6_html_6b742f9adcf6e56d.gif5fa500f3d37c6_html_109090301cb73ffe.gif

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例2 已知椭圆C的方程为5fa500f3d37c6_html_cbf8f652fe25a406.gif ,试确定5fa500f3d37c6_html_c25dbdcdc026615b.gif 的取值范围,使得对于直线5fa500f3d37c6_html_f6040d4940aa3118.gif 椭圆C上有不同的两点关于该直线对称。

解:设5fa500f3d37c6_html_37e2cb9a44629f7f.gif 是椭圆C上关于直线5fa500f3d37c6_html_f6040d4940aa3118.gif 对称的两点,则有:

5fa500f3d37c6_html_df5019cf50d54bfe.gif

5fa500f3d37c6_html_4830b696a3b521d4.gif

①-②得:5fa500f3d37c6_html_3dcee51dcdf9d7f0.gif

5fa500f3d37c6_html_9108e43b944f2209.gif5fa500f3d37c6_html_ec52674faf69be93.gif

5fa500f3d37c6_html_612d11e4b1a51148.gif

故有5fa500f3d37c6_html_c10587035676ef76.gif

5fa500f3d37c6_html_163ae09f8709377d.gif 的中点为5fa500f3d37c6_html_1efdd18fa65aa134.gif ,则5fa500f3d37c6_html_753cdfc728f52d06.gif

5fa500f3d37c6_html_aab2c9b75d45a624.gif 的中点轨迹方程为5fa500f3d37c6_html_bfd88eb7f07781d.gif

5fa500f3d37c6_html_a14be43dbade316d.gif 解得5fa500f3d37c6_html_43461a59661e9e80.gif

由于5fa500f3d37c6_html_176fffd4ef9ec1b.gif 的中点在椭圆内部

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