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高中数学圆锥曲线的解法及定理公式 !!

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张欢老师

(1)中国科学院心理学硕士,兰州大学数学本科,高考数学满分,专注于初高中数学高效学习及提分15年;
(2)北京一名教学15载的数学老师,新东方、学而思、高思优秀教师、北京一线金牌名师;
(3)时不时的分享初高中、中高考数学学习方法、解题技巧、学生时期心理建设方法等干货内容(往期文章请在此公众号内找);
(4)热爱数学, 喜欢钻研探讨数学问题;和学生一起思考数学问题,解决问题是我最大的快乐。 

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圆锥曲线的解法

圆锥曲线最稳的解法是:先看几何条件,再设直线,联立后用韦达定理计算。

1. 先把条件翻译成方程

椭圆:到两焦点距离之和为常数。

双曲线:到两焦点距离之差为常数。

抛物线:到焦点与准线距离相等。

涉及焦点、准线时,先用定义转化,往往比直接硬算简单。

2. 设直线

常见交点问题可设:

3. 联立并消元

把直线代入曲线,得到一元二次方程:

这一步通常只用到两根的和与积,无需分别求出交点坐标。

4. 按目标选公式

  • 定点、定值:把目标量用根与系数表示,再消去参数
5. 遇到中点弦,优先点差法
记住这条主线就够:定义翻译 → 设直线 → 联立 → 韦达定理 → 代公式。

例1:已知椭圆  的左右焦点为  ,过  的直线  交椭圆于  两点,若  的最大值为5,求  的值。
解:在椭圆中,有
因此,  ,从而  的最小值为3
而  在  轴时取到,即  ,解得 
例2:已知椭圆的离心率为 1/2,过右焦点  且斜率为  的直线交椭圆于两点  ,若  ,求  的值。
解:由齐次性,不妨设  ,那么容易求得 
那么以  为坐标原点,写出椭圆的极坐标方程,为 
设  ,代入,得 
解得  ,而  ,故  ,即 

合理运用(特殊)构图的性质

例3:设点  是双曲线  与圆  在第一象限的交点,记 是双曲线的左、右焦点,且  ,求双曲线的离心率。
解:根据题意,很容易发现  是在以  为直径的圆上,从而  ,
因此  ,
而双曲线中,恒有  ,
结合  ,解得  ,即 
例4:在双曲线  的右支上有一长度为定值  的动弦  ,取  的中点  ,求  的横坐标最小值(原题是选择题)
解:过  作准线的右垂线,交右准线于 
则 
从而 

重要定理的应用

例5:已知椭圆  的左右焦点分别为  ,  是椭圆上的一点,直线  垂直于  且交线段  于点  ,若  ,求椭圆的离心率的取值范围。
解:记  和  交于点  ,连接 
在  中对截线  应用Menelaus定理,知 
而根据题意,有  ,从而  ,即 
而  ,从而  ,而 
而椭圆的离心率本身应小于1
故椭圆的离心率 
例6:已知双曲线  的左右焦点分别为  ,  分别位于双曲线  的左、右支上,且凸四边形  为菱形,求双曲线的离心率。
解:记  ,连接  ,利用对称性,可知四边形  是等腰梯形。因此这四点共圆。
在四边形 中,应用Ptolomy定理,有 
结合  ,解得  (这个数值用其他方法计算得到,但无疑Ptolomy定理是最快的方法之一)
根据 
解得 

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