专题4.3 平面向量在解析几何中的应用-2019届高三数学提分精品讲义

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1、专题四破体向量征询题三：破体向量在分析几多何中的运用一、考情分析向量存在代数与几多何方法的双重身份,破体向量与分析几多何的交汇是新课程高考命题革新的展开倾向跟肯定趋势,破体向量在分析几多何的运用特不广泛,素日涉及长度、角度、垂直、平行、共线、三点共线等征询题的处理,其目标确实是将几多何征询题坐标化、标志化、数量化,从而将推理转化为运算二、阅历分享向量在分析几多何中的“两个感染(1)载体感染：向量在分析几多何征询题中出现,多用于“包装,处理此类征询题的关键是运用向量的意思、运算脱去“向量外衣,导出曲线上点的坐标之间的关系,从而处理有关距离、歪率、夹角、轨迹、最值等征询题(2)货色感染：运用aba

2、b0(a,b为非零向量),abab(b0),可处理垂直、平行征询题,特不地,向量垂直、平行的坐标表示关于处了分析几多何中的垂直、平行征询题是一种比较轻便的方法三、知识拓展分析几多何与向量综合时可以出现的向量内容：1假设直线l的方程为：AxByC0,那么向量(A,B)与直线l垂直,向量(B,A)与直线l平行2.给出与订交,即是已经清楚过的中点;3.给出,即是已经清楚是的中点;学科！网4.给出,即是已经清楚与的中点三点共线;5.给出以下状况之一：；存在实数；假设存在实数,即是已经清楚三点共线.6.给出,即是已经清楚,即是直角,给出,即是已经清楚是钝角,给出,即是已经清楚是锐角,7.给出,即是已经清

3、楚是的平分线/8在平行四边形中,给出,即是已经清楚是菱形;9.在平行四边形中,给出,即是已经清楚是矩形;10.在中,给出,即是已经清楚是中边的中线;四、题型分析(一)运用向量相当的关系,把几多何征询题代数化两向量相当当且仅当两个向量的长度相当、倾向一样,由于向量坐标的唯一性,故两个向量相当的充要条件是坐标对应相当【例1】【2016届重庆市巴蜀中学高三上学期一诊模拟】椭圆,作直线交椭圆于两点,为线段的中点,为坐标原点,设直线的歪率为,直线的歪率为,1求椭圆的离心率；2设直线与轴交于点,且称心,当的面积最大年夜时,求椭圆的方程【分析】1设,并分不代入椭圆方程中,然后两式相减,运用直线歪率公式求得,

4、从而求得离心率；2设椭圆的方程为：,直线的方程为：,然后联破椭圆与直线的方程掉掉落关于的二次方程,然后由,及运用韦达定理得出的表达式,从而运用全然不等式求得椭圆的方程2由1知,得,可设椭圆的方程为：,设直线的方程为：,代入椭圆的方程有,来源:Zxxk.Com由于直线与椭圆订交,因此,由韦达定理：,又,因此,代入上述两式有：,因此,当且仅事前,等号成破,现在,代入,有成破,因此所求椭圆的方程为：【点评】运用向量相当法解题,要留心以下两点：1、已经清楚向量起点坐标跟起点坐标,那么向量坐标为起点坐标减去起点坐标；2、向量相当的充要条件【小试牛刀】【贵州省铜仁2018届高三第一次教学质量监测】已经清楚

5、抛物线的中心是,过点的直线与抛物线订交于两点,且点在第一象限,假设,那么直线的歪率是A.1B.C.D.【答案】D【分析】设,由抛物线的方程可知,抛物线的中心,由于,那么,因此,又设过中心的直线的歪率为,因此方程为,联破方程组,得,因此,代入可得,应选D.(二)运用向量垂直的充要条件,奇异化解分析几多何中的垂直征询题两个非零向量垂直的充要条件是,如,那么【例2】设F1,F2分不是椭圆y21的左、右中心,P是第一象限内该椭圆上的一点,且PF1PF2,那么点P的横坐标为()学科！网A1B.C2D.【分析】由已经清楚条件,F1,F2坐标可求,设,运用列方程,得关于的方程,又点P在椭圆y21上,那么,联

6、破求【点评】分析几多何中的垂直屡屡运用直线歪率关系处理,但运用歪率要考虑歪率是否存在,偶尔需要讨论,假设把垂直征询题,转化为数量积为零可以避开谁人征询题,但是要留心以下两点：1、充分开掘题中垂直的条件；2、要善于寻寻向量坐标【小试牛刀】【2017届广西武鸣县高中高三月考】已经清楚椭圆的左顶点为,是椭圆上异于点的任意一点,点与点关于点对称1假设点的坐标为,求的值；2假设椭圆上存在点,使得以线段为直径的圆过原点,求的取值范围【答案】1；2【分析】1依题意,是线段的中点,由于A1,0,P,因此点M的坐标为由点M在椭圆上,因此,解得m=2解：设那么,且以线段为直径的圆过原点那么,OPOM,即,因此=来

7、源:Zxxk.Com因此或：导数法(三)运用向量平行的充要条件,敏锐转换分析几多何中的平行或共线征询题与非零向量平行的充要条件是存在唯一实数,使得,假设,那么来源:学科网ZXXK【例3】如图,已经清楚椭圆C:的左、右中心为,其上顶点为.已经清楚是边长为的正三角形.1求椭圆C的方程；2过点任作一动直线交椭圆C于两点,在线段上取一点使得,试揣摸当直线运动时,点是否在某肯定直线上运动？假设在央求出该定直线,假设不在请说明因由.【分析】由已经清楚条件得三点共线,三点共线,由,故可设,其中两点是直线与椭圆的交点,因此设,考虑根与系数关系,设,带入向量式,运用向量相当的充要条件,得其坐标间的关系并结合消参

8、技艺得,故点R在定直线上【分析】1是边长为的正三角形,那么,故椭圆C的方程为.(2)直线MN的歪率必存在,设其直线方程为,并设.联破方程,消去得,那么,由题意可设,由得,故.设点R的坐标为,那么由得,解得.又,从而,故点R在定直线上.【点评】运用向量共线可以将分析几多何中的三点共线或者平行征询题代数化,运用向量相当的充要条件是联系的桥梁,同时要留心设而不求技艺的表达【小试牛刀】设椭圆的左右中心分不为、,是椭圆上的一点,坐标原点到直线的距离为1求椭圆的方程；2设是椭圆上的一点,连接QN的直线交轴于点,假设,求直线的歪率【分析】1由题设知由于,那么有,因此点的坐标为故所在直线方程为因此坐标原点到直

9、线的距离为又,因此解得：所求椭圆的方程为2由题意可知直线的歪率存在,设直线歪率为直线的方程为,那么有设,由于、N、三点共线,且按照题意得,解得或又在椭圆上,故或解得,综上,直线的歪率为或(四)运用向量夹角,公正处了分析几多何中的角度征询题两个非零向量夹角范围为,由数量积定义可以推出,事前,夹角为锐角；事前,夹角为钝角,因此当打扫跟的状况,的范围与三角形内角范围不合,运用向量夹角可以敏锐处了分析几多何中的角的征询题【例4】【河北省唐山市2018届高三上学期期末】已经清楚为抛物线：的中心,过点作两条互相垂直的直线,直线交于差异的两点,直线交于差异的两点,记直线的歪率为.学！科网(1)求的取值范围；

10、(2)设线段的中点分不为点,求证：为钝角.【答案】1k|k0或k22看法析【分析】1由题意可设直线m的方程为yk(x2),将其代入抛物线方程后可掉掉落一二次方程,按照判不式大年夜于零可得k0,或k2同理设直线n的方程为yt(x2),可得t0,或t2按照以kt1,可解得k0或k0,从而可得所求范围2由1可得点M(2k,2k22k),N(2t,2t22t),按照F(0,1)可掉掉落的坐标,通过证明且不共线可得为钝角【分析】1由题可知k0,设直线m的方程为yk(x2),由消去y拾掇得x24kx8k0,由于直线直线m交于差异的两点,因此16k232k0,解得k0,或k2设直线n的方程为yt(x2),由

11、消去y拾掇得x24tx8t0,同因由0可得t0,或t2由于mn,因此kt1,得,或,解得k0或k0故k的取值范围为k|k0或k24kt(2k22k1)(2t22t1),将kt1代入上式可得,2k22t26(kt)32(kt)26(kt)72(kt)20由于2k(2t22t1)2t(2k22k1)2(k)0,因此与不共线因此可得MFN为钝角【点评】分析几多何中处理与角度有关的征询题的方法1不共线三点A,B,CABAC(以BC为直径的圆过点A或|AB|2|AC|2|BC|2等)转化为,然后运用数量积求解；BAC为钝角(点A在以BC为直径的圆内、|AB|2|AC|2|BC|2),可转化为,然后运用数

12、量积求解【小试牛刀】已经清楚圆C的圆心在坐标原点,且与直线相切1求直线被圆C所截得的弦AB的长2过点G(1,3)作两条与圆C相切的直线,切点分不为M,N求直线MN的方程3假设与直线l1垂直的直线l与圆C交于差异的两点P,Q,假设POQ为钝角,求直线l纵截距的取值范围2由于点,因此,因此以点为圆心,线段长为半径的圆方程：1又圆方程为：2,由得直线方程：3设直线的方程为：联破得：,设直线与圆的交点,由,得,3由于为钝角,因此,即称心,且与不是反向共线,又,因此由34得,称心,即,当与反向共线时,直线过原点,现在,不称心题意,故直线纵截距的取值范围是,且向量在分析几多何中的运用,尤其是在处理角度、长

13、度、垂直、共线等方面表示出更多的下风,运用向量坐标是将几多何征询题坐标化的桥梁五、迁移运用1【上海市崇明区2018届高三第一次高考模拟】直线与双曲线的渐近线交于两点,设为双曲线上任一点,假设为坐标原点,那么以下不等式恒成破的是A.B.C.D.【答案】C2【湖南省长沙市长郡中学2018届高三实验班擢升检验】已经清楚椭圆,假设直线通过,与椭圆交于两点,且,那么直线的方程为A.B.C.D.【答案】B【分析】设直线歪率为,由与联破可得,那么,解得,应选B.3【广东省深圳市2018届高三第一次调研】已经清楚为抛物线的中心,过点的直线交抛物线于,两点(点在第一象限),假设,那么以为直径的圆的标准方程为()

14、A.B.C.D.【答案】A【分析】设方程为,由,得,那么,解得,可得,圆心坐标为中点坐标,圆半径为以为直径的圆方程为,应选A.4【四川省成都市第七中学2018届高三上学期模拟】已经清楚为抛物线：上一动点,直线：与轴、轴交于两点,点且,那么的最小值为A.B.C.4D.【答案】B【分析】由题意得,由得因此,因此选B.5.【2017长郡中学高三入学检验】已经清楚点,是椭圆上的动点,且,那么的取值范围是ABCD【答案】C【分析】设,那么,由题意有,因此因此,事前,有最大年夜值,事前,有最小值,应选C.6.【广东2017届高三上学期阶段测评】过抛物线的中心的直线与抛物线交于两点,假设,那么直线的歪率为A

15、BC.D【答案】D【分析】不妨设,又,.按照对称可得直线的歪率为.选D.7.【浙江省温州市2017届高三8月模拟检验】过抛物线的中心的直线分不交抛物线于两点,交直线于点,假设,那么_【答案】08.【江西省新余市第一中学2017届高三上学期调研检验】已经清楚抛物线的中心为为坐标原点,点在抛物线上,且,那么【答案】【分析】易知|OF|=1,那么.9【内蒙古赤峰市2018届高三上学期期末】已经清楚直线与抛物线订交于两点,与轴订交于点,假设,那么_【答案】3【分析】直线过抛物线的中心,把直线的方程代入抛物线的方程得,解得或,设,由于,因此,那么,因此.10.【湖南省长沙市长郡中学2017届高三摸底检验

16、】已经清楚点为圆的圆心,是圆上的动点,点在圆的半径上,且有点跟上的点,称心,.1当点在圆上运动时,求点的轨迹方程；2假设歪率为的直线与圆相切,直线与1中所求点的轨迹交于差异的两点,是坐标原点,且时,求的取值范围.【答案】1；2或【分析】1由题意知：是线段的垂直平分线,因此因此点的轨迹是以点为中心,焦距为2,长轴为的椭圆,故点的轨迹方程是.2设直线,直线与圆相切联破,因此或为所求.11.【江西省新余市第一中学2017届高三上学期调研检验】设点是圆上任意一点,点是点在轴上的投影,动点称心.1求动点的轨迹的方程；2设点,假设直线与轨迹相切于点,且与直线订交于点,求证：以为直径的圆通过定点.【答案】1

17、；2证明看法析【分析】(1)设M的坐标为(x,y),P的坐标为(xP,yP),由已经清楚得,点P在圆上,x24,即,点M的轨迹方程为.(2)证明：由得如图,设点Q的坐标为,依题意且,那么拾掇得,6分现在,由解得由F(1,0),0,.以QR为直径的圆过定点F.12.已经清楚椭圆1(a0,b0)过点(0,1),其长轴、焦距跟短轴的长的平方依次成等差数列直线l与x轴正半轴跟y轴分不交于Q、P,与椭圆分不交于点M、N,各点均不重合且称心1,2.(1)求椭圆的标准方程；(2)假设123,试证明：直线l过定点并求此定点【分析】(1)设椭圆的焦距为2c,由题意知b1,且(2a)2(2b)22(2c)2,又a

18、2b2c2,因此a23.因此椭圆的方程为y21.(2)由题意设P(0,m),Q(x0,0),M(x1,y1),N(x2,y2),设l方程为xt(ym),由1知(x1,y1m)1(x0x1,y1),y1my11,由题意y10,11.同因由2知21.123,y1y2m(y1y2)0,联破得(t23)y22mt2yt2m230,由题意知4m2t44(t23)(t2m23)0,且有y1y2,y1y2,代入得t2m232m2t20,(mt)21,由题意mt0,mt1,称心,得l方程为xty1,过定点(1,0),即Q为定点13.【广东郴州市2017届高三第二次教学质量监测】已经清楚椭圆的离心率为,且过点.

19、假设点在椭圆上,那么点称为点的一个“椭点.1求椭圆的标准方程；2假设直线与椭圆订交于两点,且两点的“椭点分不为,以为直径的圆通过坐标原点,试求的面积.【答案】(1)；2.【分析】由,得,又,椭圆,因点在上,得,因此椭圆的方程为：；来源:Zxxk.Com设,那么,由以为直径的圆通过坐标原点,得,即1由,消除拾掇得：,由,得,而23将23代入1得：,即,又,原点到直线的距离,把代入上式得,即的面积是为14.【四川省凉山州2017届高中毕业班第一次诊断性检测】设椭圆：的离心率为,上一点到右中心距离的最小值为11求椭圆的方程；2过点的直线交椭圆于差异的两点,求的取值范围【答案】1；2.当存在时,设直线

20、方程为,那么有拾掇得,i又,ii,从而,iiiiii代入ii中,15.【广西南宁、梧州2017届高三毕业班摸底联考】已经清楚点的坐标为,是抛物线上差异于原点的相异的两个动点,且.求证：点共线；假设,事前,求动点的轨迹方程.【答案】详看法析【分析】设,那么2分由于,因此,又,因此,由于,且因此,又,都过点,因此三点共线.由题意知,点是直角三角形歪边上的垂足,又定点在直线上,因此设动点,那么,又,因此,即,动点的轨迹方程为,16.【中原名校豫南九校2017届第四次质量考评】在破体直角坐标系中,已经清楚圆的半径为,且圆与圆：外切,切点为.1求及圆的标准方程；2设平行于的直线与圆订交于点,点,且,求直

21、线的方程；3设点称心：存在圆上的两点跟,使得,务虚数的取值范围.【答案】1,2或.3【分析】解：1由在圆得,圆化为,圆心为,直线方程为,设,那么,且,又,.圆的方程为2由于直线,因此直线的歪率为,设直线的方程为,即,那么圆心到直线的距离,由于,而,因此,解得或.故直线的方程为或.3设,由于,因此,由于点在圆上,因此,将代入,得,因此点既在圆上,又在圆上,从而圆与圆有大年夜众点,因此,解得.因此,实数的取值范围是17.【衡水金卷2018年普通初等黉舍招生世界不合检验】如图,矩形中,且,交于点.(1)假设点的轨迹是曲线的一部分,曲线关于轴、轴、原点都对称,求曲线的轨迹方程；(2)过点作曲线的两条互

22、相垂直的弦,四边形的面积为,探究是否为定值？假设是,求出此定值,假设不是,请说明因由.【分析】(1)设,由,求得,拾掇得.可知点的轨迹为第二象限的椭圆,由对称性可知曲线的轨迹方程为.2设,当直线歪率存在且不为零时,设直线的歪率为,把代入椭圆方程,化简拾掇得.,.,把换成,即得.,.当直线歪率不存在或为零时,.为定值.18【福建省闽侯第六中学2018届高三上学期期末】已经清楚动圆过定点,且在轴上截得线段的长为4,直线交轴于点.(1)求动圆圆心的轨迹的方程；(2)直线与轨迹交于两点,分不以为切点作轨迹的切线交于点,假设.试揣摸实数所称心的条件,并说明因由.【分析】(1)设动圆圆心的坐标为,半径,动圆过定点,且在轴上截得线段的长为4,消去得,故所求轨迹的方程为；(2)实数是定值,且,下面说明因由,不妨设,由题知,由,消去得,轨迹在点处的切线方程为,即,同理,轨迹在处的切线方程为,联破：的方程解得交点坐标,即,由,得,即,学！科网,即,那么,那么,故实数是定值,且.