重难专攻(十三)圆锥曲线中的创新类问题
【重点解读】随着高考改革的不断深入,高考对学生知识迁移能力、数学思维能力、探究能力的考查不断加强,圆锥曲线中的创新类问题成为了高考命题的热点,圆锥曲线中的创新类问题一般可分为两类:一是“新定义曲线”(如2024·新高考Ⅰ卷11题),二是“新定义交汇题”(如2024·新高考Ⅱ卷19题).对于“新定义曲线”类问题,要研透“新曲线”的定义和性质,从特殊到一般,结合已学过的知识、方法去解决问题.对于“新定义交汇题”,圆锥曲线可与函数、数列、向量等结合,解这类问题要在深刻理解对应知识的基础上,发现并挖掘题目中蕴含的信息,灵活变换角度,转化为“熟悉”的问题去解决.
提能点1
新定义曲线
〔多选〕(2024·新高考Ⅰ卷11题)设计一条美丽的丝带,其造型可以看作图中的曲线C的一部分.已知C过坐标原点O,且C上的点满足:横坐标大于-2;到点F(2,0)的距离与到定直线x=a(a<0)的距离之积为4.则()
A.a=-2
B.点(22,0)在C上
C.C在第一象限的点的纵坐标的最大值为1
D.当点(x0,y0)在C上时,y0≤4
解析:ABD对于A:设曲线上的动点P(x,y),则x>-2且(x-2)2+y2×|x-a|=4,因为曲线过坐标原点,故(0-2)2+02×|0-a|=4,解得a=-2,故A正确.对于B:又曲线方程为(x-2)2+y2×|x+2|=4,而x>-2,故(x-2)2+y2×(x+2)=4.当x=22,y=0时,(22-2)2×(22+2)=8-4=4,故(22,0)在曲线上,故B正确.对于C:由曲线的方程可得y2=16(x+2)2-(x-2)2,取x=32,则y2=6449-14,而6449-14-1=6449-54=256-24549×4>0,故此时y2>1,故C在第一象限内点的纵坐标的最大值大于
规律方法
对于“新定义曲线”类问题,理解“新曲线”的定义(方程)是关键,通过“新曲线”的定义(方程)结合图形,与学过的研究圆锥曲线的思路及方法进行合理联想,利用曲线与方程思想即可解决问题.
练1在平面直角坐标系xOy中,对于直线l:ax+by+c=0和点P1(x1,y1),P2(x2,y2),记η=(ax1+by1+c)(ax2+by2+c),若η<0,则称点P1,P2被直线l分隔,若曲线C与直线l没有公共点,且曲线C上存在点P1,P2被直线l分隔,则称直线l为曲线C的一条分隔线.
(1)求证:点A(1,2),B(-1,0)被直线x+y-1=0分隔;
(2)若直线y=kx是曲线x2-4y2=1的分隔线,求实数k的取值范围;
(3)动点M到点Q(0,2)的距离与到y轴的距离之积为1,设点M的轨迹为曲线E,求证:通过原点的直线中,有且仅有一条直线是E的分隔线.
解:(1)证明:由题得η=(1+2-1)×(-1+0-1)=-4<0,∴点A,B被直线x+y-1=0分隔.
(2)直线y=kx与曲线x2-4y2=1有公共点的充要条件是方程组y=kx,x2-4y
∵y=kx是曲线x2-4y2=1的分隔线,故它们没有公共点,即|k|≥12
当|k|≥12时,对于直线y=kx,曲线x2-4y2=1上的点(-1,0)和(1,0)满足η=-k2<0,即点(-1,0)和(1,0)被y=kx分隔
故实数k的取值范围是(-∞,-12]∪[12,+∞
(3)证明:设M的坐标为(x,y),则曲线E的方程为x2+(y-2)2·|x|=1,即[x2+(y-2)
对任意的y0,(0,y0)不是上述方程的解,即y轴与曲线E没有公共点.
又曲线E上的点(-1,2)和(1,2)对于y轴满足η<0,
即点(-1,2)和(1,2)被y轴分隔.∴y轴为曲线E的分隔线.
若过原点的直线不是y轴,设其为y=kx,由y=kx,[x2+(y-2)2]·x2=1,得[x2+(kx-2)2]·x2-1=0,令f
∵f(0)·f(2)=(-1)·[16(k-1)2+15]<0,
∴方程f(x)=0有实数解.
即直线y=kx与曲线E有公共点,故直线y=kx不是曲线E的分隔线.
综上,结论得证.
提能点2
新定义交汇问题
〔多选〕箕舌线因意大利著名的女数学家玛丽亚·阿涅西的深入研究而闻名于世.如图所示,过原点的动直线交定圆x2+y2-ay=0(a>0)于点P,交直线y=a于点Q,过P和Q分别作x轴和y轴的平行线交于点M,则点M的轨迹叫做箕舌线.记箕舌线函数为f(x),设∠AOQ=θ,下列说法正确的是()
A.f(x)是偶函数
B.点M的横坐标为xM=a
C.点M的纵坐标为yM=acos2θ
D.f(x)的值域是(-∞,1]
解析:AC连接AP,则AP⊥OP,圆x2+y2-ay=0(a>0)的标准方程为x2+(y-a2)2=a24,该