解析几何内容主要包括两大知识模块——直线和圆模块以及圆锥曲线模块,复习该部分内容要抓住“两个基本一个结合”:一个基本方法——坐标法,一个基本思想——方程的思想,一个完美结合——数与形的结合.这三个方面是平面解析几何核心内容的体现,也贯穿了该部分知识复习的主线.
坐标法贯穿了该部分复习的第一条主线——方程
(1)直线的点斜式方程是直线方程各种形式推导的源泉,注意直线各种形式方程之间的关系,这几种形式的方程都有各自的约束条件,如截距式方程不能表示与两坐标轴平行的直线、过坐标原点的直线等;
(2)圆的标准方程直接表示出了圆心和半径,而圆的一般方程则表示出了曲线与二元二次方程的关系,在求解圆的方程时,经常结合圆的性质直接确定圆心和半径;
(3)圆锥曲线的定义是推导方程的基础,要熟练掌握椭圆、双曲线和抛物线的定义,灵活利用定义求解有关动点的轨迹问题.椭圆和双曲线都有两种形式的标准方程,注意这两种曲线中a,b,c的几何意义以及三者之间关系的区别与联系,准确把握抛物线的标准方程的焦点坐标、准线方程等.
数形结合贯穿了该部分复习的第二条主线——圆锥曲线的几何性质
(1)判定直线与圆、圆与圆的位置关系都可借助于几何图形,特别是求圆的弦长问题,要充分利用由半径、弦心距以及半弦长构成的直角三角形,这些都是考查的重点;
x2y2
(2)几何性质中的范围、对称性与顶点是圆锥曲线特点的完美体现,如椭圆+=1(a>b>0)
a2b2中,|x|≤a,|y|≤b就是由
x2y2
≤1,≤1解出的;圆锥曲线的范围体现了曲线上点的横、纵坐a2b2
标的取值范围,注意其在求解有关最值问题中的限制作用;准确把握离心率的定义和求解方程,这是命题的重点.
方程的思想贯穿了该部分复习的第三条主线——直线与直线、直线和圆、直线和圆锥曲线的位置关系
(1)两条直线的位置关系有相交、平行、重合三种,准确记忆两条直线平行、重合以及垂直的条件,尤其是利用直线方程的一般形式讨论位置关系的结论时,不要忽视斜率为0或斜率不存在的情况;
(2)直线和圆的位置关系可从两个角度进行讨论,代数法是方程思想的直接体现,通过直 线方程与圆的方程联立,消元转化为一元二次方程,然后利用其判别式讨论直线和圆的位置关系;几何法借助圆的特殊性,将问题转化为圆心到直线的距离与圆的半径的大小比较问题; (3)直线和圆锥曲线的位置关系是该部分的核心内容,熟练掌握直线和圆锥曲线位置关系的一般思路——即将位置关系转化为方程组的解的个数,进而转化为方程的解的个数进行讨论,准确记忆相关公式——如直线被圆锥曲线所截得的弦长公式1+k2·|x1-x2|等.直线和圆锥曲线中的有关最值、范围、定点、定值问题的解决,关键在于条件的灵活转化.
第一节直线与圆
1.夯实直线方程的五种形式
(1)点斜式:y-y1=k(x-x1)(直线过点P1(x1,y1),且斜率为k,不包括y轴和平行于y轴的直线).
(2)斜截式:y=kx+b(b为直线l在y轴上的截距,且斜率为k,不包括y轴和平行于y轴的直线). (3)两点式:
y-y1x-x1
=(直线过点P1(x1,y1),P2(x2,y2),且x1≠x2,y1≠y2,不包括坐y2-y1x2-x1
标轴和平行于坐标轴的直线).
xy
(4)截距式:+=1(a,b分别为直线的横、纵截距,且a≠0,b≠0,不包括坐标轴、平行于
ab坐标轴和过原点的直线).
(5)一般式:Ax+By+C=0(其中A,B不同时为0). 2.熟记圆的三种方程
(1)圆的标准方程:(x-a)2+(y-b)2=r2.
(2)圆的一般方程:x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2-4F>0).
(3)圆的直径式方程:(x-x1)(x-x2)+(y-y1)(y-y2)=0(圆的直径的两端点是A(x1,y1),B(x2,y2)).
3.活用判定直线与圆位置关系的两种方法
(1)代数方法(判断直线与圆方程联立所得方程组的解的情况):Δ>0?相交,Δ<0?相离,Δ=0?相切.
(2)几何方法(比较圆心到直线的距离与半径的大小):设圆心到直线的距离为d,则d
直线的方程 [考情分析] 直线的方程是平面解析几何的基础,属于高考必考内容,且要求较高.纵观近几年的高考试题,一般以选择题、填空题的形式出现.求直线的方程要充分利用平面几何知识,采用数形结合法、待定系数法、轨迹法等方法;平行与垂直是平面内两条直线特殊的位置关系,高考一般考查平行或垂直的判断、平行或垂直条件的应用.
[例1] (1)若直线l1:x+ay+6=0与l2:(a-2)x+3y+2a=0平行,则l1与l2间的距离为( ) 82A.2 B. 3
83
C.3 D. 3
(2)过点(1,0)且倾斜角是直线x-2y-1=0的倾斜角的两倍的直线方程是________. [思路点拨] (1)由平行关系确定a的值,再利用点到直线的距离公式求距离; (2)关键找出直线的斜率,而斜率与直线的倾斜角有关. [解析] (1)由l1∥l2,
知3=a(a-2)且2a≠6(a-2),2a2≠18, 求得a=-1,
2
所以l1:x-y+6=0,l2:x-y+=0,两条平行直线l1与l2间的距离为
3
d=?6-2??3?
12+-12
(2)设直线x-2y-1=0的倾斜角为α,则所求直线的倾斜角为2α. 1
由已知得tan α=,
2
12×
2tan α24
则tan 2α===,
131-tan2α
1-??2
?2?4
所以所求直线方程为y-0=(x-1),
3即4x-3y-4=0.
[答案] (1)B (2)4x-3y-4=0 [类题通法]
=
82. 3
1.求直线方程的方法
(1)直接法:直接选用恰当的直线方程的形式,写出结果;
(2)待定系数法:即先由直线满足的一个条件设出直线方程,使方程中含有一待定系数,再由题目中另一条件求出待定系数. 2.两条直线平行与垂直的判定
(1)若两条不重合的直线l1,l2的斜率k1,k2存在,则l1∥l2?k1=k2,l1⊥l2?k1k2=-1. (2)两条不重合的直线a1x+b1y+c1=0和a2x+b2y+c2=0平行的充要条件为a1b2-a2b1=0且a1c2≠a2c1或b1c2≠b2c1.
(3)垂直的充要条件为a1a2+b1b2=0.
判定两直线平行与垂直的关系时,如果给出的直线方程中存在字母系数,不仅要考虑斜率存在的情况,还要考虑斜率不存在的情况.
[冲关集训]
1.过点(1,0)且与直线x-2y-2=0平行的直线方程是( ) A.x-2y-1=0 B.x-2y+1=0
C.2x+y-2=0 D.x+2y-1=0
解析:选A 与直线x-2y-2=0平行的直线方程可设为:x-2y+c=0,将点(1,0)代入x-2y+c=0,解得c=-1,故直线方程为x-2y-1=0. 2.(2012·济南三模)直线l1:kx+(1-k)y-3=0和l2:(k-1)x+(2k+3)y-2=0互相垂直,则k=( )
A.-3或-1 B.3或1 C.-3或1 D.3或-1
解析:选C ∵l1⊥l2,∴k(k-1)+(1-k)(2k+3)=0, 解得k1=-3,k2=1.∴k=-3或1.
圆的方程 [考情分析] 对于圆的方程,高考要求能根据所给的条件选取恰当的方程形式,利用待定系数法求出圆的方程,并结合圆的几何性质解决与圆相关的问题.该部分在高考中常以填空题、选择题的形式直接考查,或是在解答题中综合轨迹问题进行考查.
[例2] (2012·河南三市第二次调研)已知圆C的圆心与抛物线y2=4x的焦点关于直线y=x对称,直线4x-3y-2=0与圆C相交于A,B两点,且|AB|=6,则圆C的方程为________. [思路点拨] 先确定圆心坐标,再利用公式求圆心到直线的距离,得圆的半径即可. [解析] 设所求圆的半径是R.依题意得,抛物线y2=4x的焦点坐标是(1,0),则圆C的圆心坐
|4×0-3×1-2||AB|?标是(0,1),圆心到直线4x-3y-2=0的距离d==1,则R2=d2+?2=
?2?42+-3210,因此圆C的方程是x2+(y-1)2=10. [答案] x2+(y-1)2=10
[类题通法]
求圆的方程有两种方法:
(1)几何法:通过研究圆的几何性质,直线与圆、圆与圆的位置关系,确定出圆的圆心和半径,进而求得圆的标准方程;
(2)代数法:即待定系数法,求圆的方程必须具备三个独立的条件,从圆的标准方程来讲,关键是确定出圆心坐标和半径,从圆的一般方程来讲,能知道圆上的三个点即可求得. [冲关集训]
3.过点P(4,2)作圆x2+y2=4的两条切线,切点分别为A,B,坐标原点为O,则△OAB的外接圆方程是( )
A.(x-2)2+(y-1)2=5 B.(x-4)2+(y-2)2=20
C.(x+2)2+(y+1)2=5 D.(x+4)2+(y+2)2=20
解析:选A 由条件知O,A,B,P四点共圆,从而OP中点(2,1)为所求圆的圆心,半径r1
=|OP|=5. 2
4.已知圆C经过点A(1,3),B(2,2),并且直线m:3x-2y=0平分圆的面积.则圆C的方程为________.
353-2
解析:由已知得,线段AB的中点E?,?,kAB==-1,故线段AB的中垂线方程为y
?22?1-253
-=x-,即x-y+1=0.因为圆C经过A,B两点,故圆心在线段AB的中垂线上.又因22为直线m:3x-2y=0平分圆的面积,所以直线m经过圆心.
???x-y+1=0,?x=2,由?解得?即圆心的坐标为C(2,3), ?3x-2y=0,???y=3,
而圆的半径r=|CB|=2-22+2-32=1, 所以圆C的方程为:(x-2)2+(y-3)2=1. 答案:(x-2)2+(y-3)2=1.
5.我们把圆心在一条直线上且相邻两圆彼此外切的一组圆叫做“串圆”.在如图所示的“串圆”中,圆C1和圆C3的方程分别为x2+y2=1和(x-3)2+(y-4)2=1,则圆C2的方程为________. 解析:由题设知:C1(0,0),C3(3,4), ∴|C1C3|=5,又∵r1=r3=1, ∴r2=
5-1-13
=. 22
3
又∵C2是C1C3的中点,∴C2?,2?.
?2?39
∴圆C2的方程为?x-?2+(y-2)2=.
?2?439
答案:?x-?2+(y-2)2=
?2?4
直线与圆的方程 [考情分析] 弦长问题是高考命题的热点,同时,对于这部分知识,高考常有创新,如
与向量知识联袂等,层次要求较高.从近年来的命题趋势看,命题形式以选择题、填空题为主,在复习时,要熟练掌握由半径、半弦长、弦心距所构成的直角三角形,从而准确地解答问题。
[例3] (1)(2012·天津高考)设m,n∈R,若直线l:mx+ny-1=0与x轴相交于点A,与y轴相交于点B,且l与圆x2+y2=4相交所得弦的长为2,O为坐标原点,则△AOB面积的最小值为________.
(2)(2012·江西高考)过直线x+y-22=0上点P作圆x2+y2=1的两条切线,若两条切线的夹角是60°,则点P的坐标是________.
[思路点拨] (1)由圆心到弦的距离可得m,n的关系,再利用基本不等式求解;(2)作出草图,判定圆心到P点的距离,联立方程组求解.