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1、 圆锥曲线的极坐标方程 知识点精析 椭圆、双曲线、抛物线可以统一定义为:与一个定点(焦点)的距离与一条定直线(准线)的距离的比等于常数e的点的轨迹 以椭圆的左焦点(双曲线的右焦点、抛物线的焦点)为极点,过点F作相应准线的垂线,垂足为K,以FK的反向延长线为极轴建立极坐标系 椭圆、双曲线、抛物线统一的极坐标方程为:. 其中p是定点F到定直线的距离,p0 当0e1时,方程表示椭圆; 当e1时,方程表示双曲线,若0,方程只表示双曲线右支,若允许0,方程就表示整个双曲线; 当e=1时,方程表示开口向右的抛物线.引论(1)若 则0e1当时,方程表示极点在右焦点上的椭圆当e=1时时,方程表示开口向左的抛物
2、线当e1方程表示极点在左焦点上的双曲线(2 )若当 0e1时,方程表示极点在下焦点的椭圆当e=1时,方程表示开口向上的抛物线当 e1时!方程表示极点在上焦点的双曲线当 0e1时,方程表示极点在上焦点的椭圆当e=1时,方程表示开口向下的抛物线当 e1时!方程表示极点在下焦点的双曲线例题选编 (1) 二次曲线基本量之间的互求例1.确定方程表示曲线的离心率、焦距、长短轴长。解法一:解法二:根据极坐标的定义,对右顶点对应点的极角为,因此只需令,右顶点的极径,同理可得左顶点的的极径。根据左右顶点极径之与等于长轴长,便可以求出长轴。点睛,解法一采用待定系数法比较常规,解法二利用极坐标的定义,简洁而有力,充
3、分表达了极坐标处理问题的优势。下面的弦长问题的解决使极坐标处理的优势显的淋漓尽致。(2)圆锥曲线弦长问题若圆锥曲线的弦MN经过焦点F,1、椭圆中,.2、双曲线中,(注释:双曲线问题比较特殊,很多参考书上均有误解。)若M、N在双曲线同一支上,;若M、N在双曲线不同支上,.3、抛物线中,例1过双曲线的右焦点,引倾斜角为的直线,交双曲线与A、B两点,求解:根据题意,建立以双曲线右焦点为极点的极坐标系即得所以又由 得注释:求椭圆与抛物线过焦点的弦长时,无需对 v 加绝对值,但求双曲线的弦长时,一定要加绝对值,这是避免讨论做好的方法。点睛由于椭圆,抛物线的弦的两个端点极径均为正值, 所以弦长都是 ;对于
4、两个端点都在双曲线右支上的弦,其端点极径均为正值, 所以弦长也是 ;对于两个端点分别在双曲线左、右支上的弦,其端点极径一个为正值一个为负值, 所以弦长是 - 或 为统一起见,求双曲线时一律加绝对值,使用 变式练习:等轴双曲线长轴为2,过其右有焦点,引倾斜角为的直线,交双曲线于A,B两点,求求解:附录直角坐标系中的焦半径公式 设P(x,y)是圆锥曲线上的点,1、若、分别是椭圆的左、右焦点,则,;2、若、分别是双曲线的左、右焦点,当点P在双曲线右支上时,;当点P在双曲线左支上时,;3、若F是抛物线的焦点,.利用弦长求面积点极径一个为正值一个为负值,长是 或 高考题(08年海南卷)过椭圆的焦点作一条
5、斜率为2的直线与椭圆交于A,B两点,O为坐标原点,求的面积简解首先极坐标方程中的焦点弦长公式求弦长,然后利用公式直接得出答案。变式(2005年全国高考理科)已知点为椭圆的左焦点.过点的直线与椭圆交于、两点,过且与垂直的直线交椭圆于、两点,求四边形面积的最小值与最大值.解析以点为极点,建立极坐标系,则椭圆的极坐标方程为:设直线的倾斜角,则直线的倾斜角为,由极坐标系中焦点弦长公式知:用他们来表示四边形的面积即求的最大值与最小值由三角知识易知:当时,面积取得最小值;当时,面积取得最大值 利用弦长公式解决常量问题例一过椭圆的左焦点F,作倾斜角为60的直线交椭圆于A、B两点,若,求椭圆的离心率.简解,建
6、立极坐标系,然后利用等量关系,可很快求出离心率。设椭圆的极坐标方程为则,解得;变式求过椭圆的左焦点,且倾斜角为的弦长与左焦点到左准线的距离。解:先将方程化为标准形式:则离心率,所以左焦点到左准线的距为2。设,代入极坐标方程,则弦长(3) 定值问题例1. 抛物线的一条焦点弦被焦点分为a,b的两段,证明:定值。解:以焦点F为极点,以FX轴为极轴建立极坐标系,则抛物线的极坐标方程为,设将A,B两点代入极坐标方程,得则=(定值)点睛,引申到椭圆与双曲线也是成立的。推论:若圆锥曲线的弦MN经过焦点F,则有例二:经过椭圆的的焦点作两条相互垂直的弦AB与弦CD,求证为定值。证明:以椭圆的左焦点建立极坐标系,
7、此时椭圆的极坐标方程为,又设则代入可得 ,则注释。此公式对抛物线也成立,但对双曲线不成立。注意使用的范围。推广1若经过椭圆的中心做两条相互垂直的弦,倒数与也为定值。需要以原点为极点建立极坐标方程。推广2若不取倒数,可以求它们与的最值。例三(2007重庆理改编)中心在原点的椭圆,点是其左焦点,在椭圆上任取三个不同点使证明:为定值,并求此定值解析:以点为极点建立极坐标系,则椭圆的极坐标方程为:,设点对应的极角为,则点与对应的极角分别为、,、与的极径就分别是 、 与 ,因此,而在三角函数的学习中,我们知道,因此为定值 点睛:极坐标分别表示、与,这样一个角度对应一个极径就不会象解析几何那样,一个倾斜角,对应两个点,同时对应两条焦半径(极径),这就是极坐标表示圆锥曲线的优点推广1若放在抛物线与双曲线中是否成立呢?推广2 设椭圆上的n个点,且圆周角等分则也为定值作业(2003年希望杯竞赛题)经过椭圆的焦点作倾斜角为60的直线与椭圆相交于A,B两点,(1)求椭圆的离心率;(2)若,求椭圆方程第 8 页