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- 2021-06-12 发布
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专题八 解析几何
误区一:忽视直线的斜率不存在失误
一、易错提醒
斜率是研究直线的重要工具,它贯穿于整个直线与方程的始终,在求直线方程时,应先选择适当的直线方程的形式,并注意各种形式的适用条件,用斜截式及点斜式时,直线的斜率必须存在,所以在利用直线的点斜式、斜截式解题时,要注意防止忽视斜率不存在而出现漏解.
二、典例精析
误区1: 用直线的点斜式方程,忘记讨论斜率不存在而致误
方程表示经过点,斜率为k的直线,该方程称作直线的点斜式方程,在利用直线的点斜式方程解题时,首先要判断直线的斜率是否存在,若有可能不存在,则要分斜率存在与不存在两种情况讨论.
【例1】已知直线l经过直线与 的交点.
(1)点到直线l的距离为1,求l的方程;
(2)求点到直线l的距离的最大值.
【解析】(1)联立解得交点,
若直线l的斜率不存在,即方程为,
此时点A到直线l的距离为1,满足题意;
若直线l的斜率存在,设方程为,即,
∴,解得,直线方程为;
综合得:直线l的方程为或.
(2)若直线l的斜率不存在,即方程为,距离为1 ,
若直线l的斜率存在,设方程为,即,
点A到直线l的距离为,
显然时,d有最大值,且
当且仅当取等号
∴点A到直线l的距离的最大值为
(2)由和得交点B(2,1)
依题意AB和直线垂直距离最大.又A(1,0)
距离最大值为
【点评】若忽视斜率不存在,则容易漏解.
【小试牛刀】已知椭圆C:x2+2y2=4.
(1)求椭圆C的离心率;
(2)设O为原点,若点A在椭圆C上,点B在直线y=2上,且OA⊥OB,试判断直线AB与圆x2+y2=2
的位置关系,并证明你的结论.
【解析】(1)由题意得,椭圆C的标准方程为+=1,
所以a2=4,b2=2,从而c2=a2-b2=2.
因此a=2,c=.故椭圆C的离心率e==.
(2)直线AB与圆x2+y2=2相切.证明如下:
设点A,B的坐标分别为(x0,y0),(t,2),其中x0≠0.
因为OA⊥OB,所以·=0,即tx0+2y0=0,解得t=-.
当x0=t时,y0=-,代入椭圆C的方程,得t=±,
故直线AB的方程为x=±,圆心O到直线AB的距离d=.
此时直线AB与圆x2+y2=2相切.
当x0≠t时,直线AB的方程为y-2=(x-t).
即(y0-2)x-(x0-t)y+2x0-ty0=0.
圆心O到直线AB的距离d= .
又x+2y=4,t=-,故d===.
此时直线AB与圆x2+y2=2相切.
【点评】注意本题第2问,要分x0=t及x0≠t两种情况讨论,因为x0=t时,直线AB的斜率不存在.
误区2: 用直线的斜截式方程,忘记讨论斜率不存在而致误
方程表示斜率为k,且在y轴上的截距为b的直线,称作直线的斜截式方程,在利用直线的斜截式方程解题,也要判断直线的斜率是否存在,若有可能不存在,则要分斜率存在与不存在两种情况讨论.
【例2】【2017届河北武邑中高三上期调研四】已知椭圆,的离心率,且过点.=
(Ⅰ)求椭圆的方程;
(Ⅱ)设与圆相切的直线交椭圆与,两点,求面积的最大值及取得最大值时直线的方程.
【答案】(1);(2)最大值为,此时直线方程.
【分析】(1)利用由条件求出椭圆的几何量,然后求解椭圆方程;(2)①当不存在时,直接求解三角形的面积;②当存在时,设直线为,联立直线与椭圆的方程组,通过韦达定理与距离公式表示出三角形的面积,利用基本不等式求出最大值.然后求解直线方程.
【解析】(1)由题意可得:
(2)①当不存在时,,
②当不存在时,设直线为,
,,
,
当且仅当,即时等号成立
,
面积的最大值为,此时直线方程.
【小试牛刀】(2015·四川)如图,椭圆E:+=1(a>b>0)的离心率是,过点P(0,1)的动直线l与椭圆相交于A,B两点,当直线l平行于x轴时,直线l被椭圆E截得的线段长为2.
(1)求椭圆E的方程;
(2)在平面直角坐标系xOy中,是否存在与点P不同的定点Q,使得=恒成立?若存在,求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.
【解析】(1)由已知,点(,1)在椭圆E上,
因此
解得a=2,b=,
所以椭圆E的方程为+=1.
(2)当直线l与x轴平行时,设直线l与椭圆相交于C、D两点,
如果存在定点Q满足条件,则有==1,
即|QC|=|QD|,
所以Q点在y轴上,可设Q点的坐标为(0,y0).
当直线l与x轴垂直时,设直线l与椭圆相交于M,N两点,则M,N的坐标分别为(0,),(0,-),
由=,有=,解得y0=1或y0=2,
所以,若存在不同于点P的定点Q满足条件,
则Q点坐标只可能为(0,2),
下面证明:对任意直线l,均有=,
当直线l的斜率不存在时,由上可知,结论成立,
当直线l的斜率存在时,可设直线l的方程为y=kx+1,A、B的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),
联立得(2k2+1)x2+4kx-2=0,
其判别式Δ=(4k)2+8(2k2+1)>0,
所以x1+x2=-,
x1x2=-,
因此+==2k,
易知,点B关于y轴对称的点B′的坐标为(-x2,y2),
又kQA===k-,
kQB′===-k+=k-,
所以kQA=kQB′,即Q,A,B′三点共线,
所以===,
故存在与P不同的定点Q(0,2),使得=恒成立.
误区3直线方程在解题中的应用
方程表示经过点的直线,注意该方程可以表示经过点,斜率不存在的直线,但不表示经过点斜率为0的直线,所以若能判断直线过,且斜率可能不存在但不为0,可考虑设其方程为,这样可以避免讨论斜率是否存在.
【例3】如图,在平面直角坐标系中,已知椭圆的
离心率为,且右焦点到直线(其中)的距离为.
(1)求椭圆的标准方程;=
(2)过的直线与椭圆交于两点,线段的垂直平分线分别交直线和于点,若,求直线的方程.
【解析】(1)由题意得,故,即,
从而,,,
故椭圆的标准方程为.
因此
,
则点的纵坐标为,
于是点的横坐标为,
又,故,
所以,
因为可得,
化简得,即,
化简得,计算得,
从而直线方程为或.
解法二:若的斜率不存在时,则方程为,此时,易知此时,不满足题意;当的斜率为时,此时亦不满足题意;
因此斜率存在且不为,不妨设斜率为,则方程,
不妨设,,
联立直线与椭圆,
即,
因为点在椭圆内,故恒成立,
所以,故
,
又,,
故,
因为,故,
即,即,
整理得,即,即,
解得,从而直线方程为或.
【小试牛刀】设抛物线C:y2=4x,F为C的焦点,过F的直线L与C相交于A,B两点.
(1)设L的斜率为1,求|AB|的大小;
(2)求·的值.
【解析】:(1)∵F(1,0),∴直线L的方程为y=x-1,
设A(x1,y1),B(x2,y2),由
得x2-6x+1=0,∴x1+x2=6,x1x2=1.
∴|AB|==·=·=8.