圆锥曲线的方程与性质
1.椭圆
(1)椭圆概念
平面内与两个定点F1、F2的距离的和等于常数2a(大于|F1F2|)的点的轨迹叫做椭圆。这两个定点叫做椭圆的焦点,两焦点的距离2c叫椭圆的焦距。若M为椭圆上任意一点,则有|MF1||MF2|2a。
x2y2y2x2椭圆的标准方程为:221(ab0)(焦点在x轴上)或221(ab0)(焦点在y轴
abab上)。
注:①以上方程中a,b的大小ab0,其中bac;
222x2y2y2x222②在221和221两个方程中都有ab0的条件,要分清焦点的位置,只要看x和y的分
ababx2y21(m0,n0,mn)当mn时表示焦点在x轴上的椭圆;当mn时母的大小。例如椭圆
mn表示焦点在y轴上的椭圆。
(2)椭圆的性质
x2y2①范围:由标准方程221知|x|a,|y|b,说明椭圆位于直线xa,yb所围成的矩形里;
ab②对称性:在曲线方程里,若以y代替y方程不变,所以若点(x,y)在曲线上时,点(x,y)也在曲线上,所以曲线关于x轴对称,同理,以x代替x方程不变,则曲线关于y轴对称。若同时以x代替x,y代替y方程也不变,则曲线关于原点对称。
所以,椭圆关于x轴、y轴和原点对称。这时,坐标轴是椭圆的对称轴,原点是对称中心,椭圆的对称中心叫椭圆的中心;
③顶点:确定曲线在坐标系中的位置,常需要求出曲线与x轴、y轴的交点坐标。在椭圆的标准方程中,令
x0,得yb,则B1(0,b),B2(0,b)是椭圆与y轴的两个交点。同理令y0得xa,即A1(a,0),
A2(a,0)是椭圆与x轴的两个交点。
所以,椭圆与坐标轴的交点有四个,这四个交点叫做椭圆的顶点。
同时,线段A1A2、B1B2分别叫做椭圆的长轴和短轴,它们的长分别为2a和2b,a和b分别叫做椭圆的长
半轴长和短半轴长。
|OB2|b,|OF2|c,|B2F2|a,由椭圆的对称性知:椭圆的短轴端点到焦点的距离为a;在RtOB2F2中,
222且|OF2||B2F2||OB2|,即cab;
222④离心率:椭圆的焦距与长轴的比ec叫椭圆的离心率。∵ac0,∴0e1,且e越接近1,c就a越接近a,从而b就越小,对应的椭圆越扁;反之,e越接近于0,c就越接近于0,从而b越接近于a,这时椭圆越接近于圆。当且仅当ab时,c0,两焦点重合,图形变为圆,方程为xya。
2222.双曲线
(1)双曲线的概念
平面上与两点距离的差的绝对值为非零常数的动点轨迹是双曲线(||PF1||PF2||2a)。
注意:①式中是差的绝对值,在02a|F1F2|条件下;|PF1||PF2|2a时为双曲线的一支;
|PF2||PF1|2a时为双曲线的另一支(含F1的一支);②当2a|F1F2|时,||PF1||PF2||2a表示两条射
线;③当2a|F1F2|时,||PF1||PF2||2a不表示任何图形;④两定点F1,F2叫做双曲线的焦点,|F1F2|叫做焦距。
(2)双曲线的性质
x2y2①范围:从标准方程221,看出曲线在坐标系中的范围:双曲线在两条直线xa的外侧。即
abx2a2,xa即双曲线在两条直线xa的外侧。
x2y2②对称性:双曲线221关于每个坐标轴和原点都是对称的,这时,坐标轴是双曲线的对称轴,原点
abx2y2是双曲线221的对称中心,双曲线的对称中心叫做双曲线的中心。
abx2y2③顶点:双曲线和对称轴的交点叫做双曲线的顶点。在双曲线221的方程里,对称轴是x,y轴,所
abx2y2以令y0得xa,因此双曲线和x轴有两个交点A(a,0)A2(a,0),他们是双曲线221的顶点。
ab令x0,没有实根,因此双曲线和y轴没有交点。
1)注意:双曲线的顶点只有两个,这是与椭圆不同的(椭圆有四个顶点),双曲线的顶点分别是实轴的两个端点。
2)实轴:线段AA2叫做双曲线的实轴,它的长等于2a,a叫做双曲线的实半轴长。虚轴:线段BB2叫做双曲线的虚轴,它的长等于2b,b叫做双曲线的虚半轴长。
④渐近线:注意到开课之初所画的矩形,矩形确定了两条对角线,这两条直线即称为双曲线的渐近线。从
x2y2图上看,双曲线221的各支向外延伸时,与这两条直线逐渐接近。
ab⑤等轴双曲线:
1)定义:实轴和虚轴等长的双曲线叫做等轴双曲线。定义式:ab; 2)等轴双曲线的性质:(1)渐近线方程为:yx ;(2)渐近线互相垂直。
注意以上几个性质与定义式彼此等价。亦即若题目中出现上述其一,即可推知双曲线为等轴双曲线,同时其他几个亦成立。
3)注意到等轴双曲线的特征ab,则等轴双曲线可以设为:xy(0) ,当0时交点在x轴,当0时焦点在y轴上。
22x2y2y2x21与1的区别:三个量a,b,c中a,b不同(互换)c相同,还有焦点所在的坐标⑥注意169916轴也变了。
3.抛物线
(1)抛物线的概念
平面内与一定点F和一条定直线l的距离相等的点的轨迹叫做抛物线(定点F不在定直线l上)。定点F叫做抛物线的焦点,定直线l叫做抛物线的准线。
方程y2px2p0叫做抛物线的标准方程。
pp,0),它的准线方程是x ;
22注意:它表示的抛物线的焦点在x轴的正半轴上,焦点坐标是F((2)抛物线的性质
一条抛物线,由于它在坐标系的位置不同,方程也不同,有四种不同的情况,所以抛物线的标准方程还有其他几种形式:y2px,x2py,x2py.这四种抛物线的图形、标准方程、焦点坐标以及准线方程如下表:
222
标准方程 y22pxl (p0)y y22px(p0) x22py(p0)y x22py(p0) y x o F 图形 焦点坐标 准线方程 范围 对称性 顶点 离心率 l x F o l F o x p(,0) 2px 2(p,0) 2px 2p(0,) 2py 2y0 p(0,) 2py 2y0 x0 x轴 x0 x轴 y轴 (0,0) y轴 (0,0) (0,0) (0,0) e1 e1 e1 e1 说明:(1)通径:过抛物线的焦点且垂直于对称轴的弦称为通径;(2)抛物线的几何性质的特点:有一个顶点,一个焦点,一条准线,一条对称轴,无对称中心,没有渐近线;(3)注意强调p的几何意义:是焦点到准线的距离。
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