资源简介 中小学教育资源及组卷应用平台圆锥曲线中的面积知识点一 焦点三角形面积椭圆 的焦点三角形面积,双曲线 的焦点三角形面积 (其中点在椭圆或双曲线上).直线过焦点的面积为:,注意:为联立消去后关于的一元二次方程的二次项系数;;知识点二 直线与圆锥曲线中的三角形面积(以下以椭圆为例),适合一切题型,属于通法,但计算量会大些,如图, (其中底为弦长,高为点到直线的距离)直线方程:,适合边角已知的题型;拆补法,适合三角形某一顶点在坐标轴上的题型;如图,点在轴上,直线交轴于点,(1)当是在轴异侧时,(2)当是在轴同侧时,注意: 不管在轴同侧还是异侧,公式依然成立.同理:若点在轴类似可得.【题型一】求三角形面积【例1】已知双曲线:,斜率为的直线与双曲线交于轴上方的,两点,为坐标原点,直线,的斜率之积为,求的面积.【详解】【详解】设直线:,,,联立,则,所以,;解得或(舍去),所以,:,令,得,所以的面积为变式1 已知椭圆C:,直线l过C的右焦点F,且和C交于点A,B,设O是坐标原点,若三角形OAB的面积是,求l的方程.【例2】已知抛物线:的焦点,(为原点)和都是半径为1的圆.若和的公切线与抛物线交于,两点,求四边形的面积.【答案】依题意可设:,即.∵直线是和的公切线,且和的半径都是1,∴,解得,.联立,消去可得.∴.∴,.∴.∴.变式2 已知椭圆E:,过右焦点F做相互垂直的两条直线,,分别和E交点A,B,C,D,若由点A,B,C,D构成的四边形的面积是,求,的方程.【例3】已知椭圆:,过的直线l与椭圆交于两点A,B,与直线交于点C,设O为坐标原点,若,求直线l的方程.【答案】【详解】依题意,设直线l的斜率为,则直线l的方程为,设,,联立,消y得,,可得:①,②,由,,,,整理得③,由①③得,,代入②,解得,直线l的方程为或变式3 已知方程:,点、,过点的直线交轨迹于、(位于第一象限)两点,若,求直线的方程.【例4】已知椭圆, 为左右焦点.直线交椭圆于 两点,且.若,斜率之积为,求证:的面积为定值.【详解】设,由,则,由,,,,即,,整理得:所以又O到AB的距离,所以为定值.变式4 已知椭圆方程C:,过点椭圆上一点M且与C相切的直线交椭圆于A,B两点,射线MO交椭圆E于点N,试问的面积是否为定值 请说明理由.知识点三 范围问题1、求最值问题常用的两种方法(1)几何法:题中给出的条件有明显的几何特征,可以通过找特殊的位置确定最值.(2)代数法:题中给出的条件和结论的几何特征不明显,则可以建立目标函数,再求该函数的最值.求函数的最值常见的方法有基本不等式法、单调性法、导数法和三角换元法等,这就是代数法.2、求取值范围问题的常用方法构建所求几何量的单一变量的函数表达式,形如,并且进一步找到自变量范围,进而求出值域,即所求几何量的范围,通常会用到基本不等式的公式。圆锥曲线经常用到的均值不等式形式列举:(1)(注意分三种情况讨论);(2),当且仅当时,等号成立;(3),当且仅当时等号成立;(4),当且仅当时,等号成立;(5),当且仅当时等号成立;【题型二】三角形面积最值问题(利用双勾函数/基本不等式求最值)【例5】已知椭圆,直线与椭圆相交于,两点,且以线段为直径的圆过椭圆的右顶点,求面积的最大值.【详解】由题意,设直线的方程为,联立,整理可得:,设,,,,则,,因为以线段为直径的圆过椭圆的右顶点,所以由,,,,则,将,代入上式并整理得,则,化简可得,解得:,或,因为直线不过点,所以,故所以直线恒过点,.故设,则在,上单调递增,当时,,所以的面积的最大值为.【例6】“工艺折纸”是一种把纸张折成各种不同形状物品的艺术活动,在我国源远流长.某些折纸活动蕴含丰富的数学知识,例如:如图用一张圆形纸片,按如下步骤折纸:步骤1:设圆心是E,在圆内异于圆心处取一定点,记为F;步骤2:把纸片折叠,使圆周正好通过点F,此时圆周上与点F重合的点记为A;步骤3:把纸片展开,并留下一道折痕,记折痕与AE的交点为P;步骤4:不停重复步骤2和3,就能得到越来越多的折痕和越来越多的点P.现取半径为8的圆形纸片,设点F到圆心E的距离为,按上述方法折纸.以线段FE的中点为原点,的方向为x轴的正方向建立平面直角坐标系xOy,记动点P的轨迹为曲线C. (1)求曲线C的方程:(2)若点Q为曲线C上的一点,过点Q作曲线C的切线交圆于不同的两点M,N.(ⅰ)试探求点Q到点的距离是否为定值?若为定值,求出该定值;若不为定值,请说明理由;(ⅱ)求面积的最大值.【答案】(1);(2)(ⅰ)是定值,定值为4;(ⅱ)【详解】(1)由题意可知:,则,可知动点P的轨迹是以为焦点的椭圆,且,所以曲线C的方程为.(2)①联立方程,消去y可得,因为直线与曲线C相切,则,整理可得,则原方程为,解得,将代入直线,可得,可知,且,则,为定值;②由题意可知:圆的圆心为,半径, 因为到直线的距离,可得,因为,则,可得,则面积,可知当,即时,取到最大值.变式5 已知椭圆的左、右焦点分别是,,过的直线与椭圆相交于,两点.求面积的最大值及此时直线的方程.变式6 已知椭圆,设为坐标原点,圆的切线与椭圆相交于,两点,求面积的最大值.【例7】已知椭圆的左右焦点分别为,直线过右焦点,且它们的斜率乘积为,设分别与椭圆交于点和.若分别是线段和的中点,求面积的最大值.【答案】【详解】由题意,,设直线的方程为,,则直线的方程为,,联立消去得,所以所以所以,同理联立消去得,所以,所以所以,即的中点.所以,当且仅当,即时取等号,所以的面积最大值为.变式7 已知抛物线的焦点为,过的直线交于两点,过与垂直的直线交于两点,其中在轴上方,分别为的中点.(1)证明:直线过定点;(2)设为直线与直线的交点,求面积的最小值.【题型三】四边形面积最值问题【例8】已知椭圆和抛物线,椭圆的左,右焦点分别为,,过作两条互相垂直的直线和,其中直线交椭圆于,两点,直线交抛物线于,两点,求四边形面积的最小值.【详解】①当直线的斜率不存在时,直线即为轴,与抛物线只有一个交点,不满足条件;②当直线的斜率为0时,,为椭圆长轴两端点,直线轴,,四边形的面积;③当直线的斜率时,设直线的方程为,,,,,联立直线与椭圆,消去可得,则,.则弦长,设,,,,联立直线与抛物线,消去可得,则,由抛物线的定义,弦长,由于,则四边形的面积,令,则,即,可知当时,即直线斜率时,四边形面积有最小值8;综上,当直线斜率时,四边形面积有最小值8.变式8 已知椭圆,已知过点的直线与椭圆交于,两点,若,求四边形面积的最大值.【例9】已知椭圆:,设点,,若点,是曲线上两点,且在轴上方,满足,求四边形面积的最大值.【答案】3【详解】设为坐标原点,连接,延长交椭圆于点,连接,,,由椭圆对称性可知:,又,所以为平行四边形,又,所以,,则,且,,三点共线,所以四边形的面积为,由题意知直线斜率不为0,设直线:,,,联立,消去,得,易知,则,,所以,又,所以点到直线的距离即为点到直线的距离,而点到直线的距离为,所以,令,则,,所以,又,则,所以当时,即时,四边形面积取得最大值,最大值为3.变式9 椭圆,设分别是椭圆的左右顶点,点是直线上一动点,且满足直线与椭圆的另一个交点分别为两点,.当两点在轴上方时,求四边形的面积的取值范围.【题型四】面积的比值【例10】已知椭圆,设直线与椭圆相交于不同的两点、,为线段的中点,为坐标原点,射线与椭圆相交于点,且点在以为直径的圆上,记、的面积分别为、,求的取值范围.【详解】当直线的斜率存在时,设直线,,,,,由消去,得,所以△,即,所以,,因为点在以为直径的圆上,所以,即,所以,所以,化简得,经检验满足△成立,所以线段的中点,,①当时,,此时,②当时,射线所在直线方程为,由,消去,得,,所以,所以,所以,.综上,的取值范围为,.【例11】已知点,双曲线的方程,已知直线且交双曲线右支于两点,直线分别交该双曲线斜率为正的渐近线于两点,设四边形和三角形的面积分别为和,求的取值范围.【答案】【详解】因为,所以,又,所以, 设直线,联立,可得,所以,解得.又因为双曲线斜率为正的渐近线为,直线,可得,同理可得,而,所以,即,所以.变式10 设抛物线C:,直线是抛物线C的准线,且与x轴交于点B,过点B的直线l与抛物线C交于不同的两点M,N,是不在直线l上的一点,直线,分别与准线交于P,Q两点.(1)证明::(2)记,的面积分别为,,若,求直线l的方程.变式11 已知点在双曲线C:上,如图,若直线l垂直于直线OA,且与C的右支交于P、Q两点,直线AP、AQ与y轴的交点分别为点M、N,记四边形MPQN与三角形APQ的面积分别为与,求的取值范围.课后作业已知椭圆E:,为椭圆的右顶点,为坐标原点,过点的直线与椭圆的另外一个交点为,线段的中点为,若,求三角形的面积.已知双曲线:,动直线与双曲线恰有1个公共点,且与双曲线的两条渐近线分别交于点、,设为坐标原点.求证:的面积为定值.3. 已知椭圆,已知点,,直线与椭圆交于,两点,求面积的最大值.4. 在平面直角坐标系中,已知椭圆,过右焦点作两条互相垂直的弦,,设,中点分别为,.求面积的最大值.21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 (共 2 页)21世纪教育网(www.21cnjy.com)中小学教育资源及组卷应用平台圆锥曲线中的面积知识点一 焦点三角形面积椭圆 的焦点三角形面积,双曲线 的焦点三角形面积 (其中点在椭圆或双曲线上).直线过焦点的面积为:,注意:为联立消去后关于的一元二次方程的二次项系数;;知识点二 直线与圆锥曲线中的三角形面积(以下以椭圆为例),适合一切题型,属于通法,但计算量会大些,如图, (其中底为弦长,高为点到直线的距离)直线方程:,适合边角已知的题型;拆补法,适合三角形某一顶点在坐标轴上的题型;如图,点在轴上,直线交轴于点,(1)当是在轴异侧时,(2)当是在轴同侧时,注意: 不管在轴同侧还是异侧,公式依然成立.同理:若点在轴类似可得.【题型一】求三角形面积【例1】已知双曲线:,斜率为的直线与双曲线交于轴上方的,两点,为坐标原点,直线,的斜率之积为,求的面积.【详解】【详解】设直线:,,,联立,则,所以,;解得或(舍去),所以,:,令,得,所以的面积为变式1 已知椭圆C:,直线l过C的右焦点F,且和C交于点A,B,设O是坐标原点,若三角形OAB的面积是,求l的方程.【答案】【详解】①若l斜率不存在,易知;②若l斜率存在,设,,和C的方程联立得:,,,所以点O到直线l的距离为,所以,解之得,,所以l的方程为或,【例2】已知抛物线:的焦点,(为原点)和都是半径为1的圆.若和的公切线与抛物线交于,两点,求四边形的面积.【答案】依题意可设:,即.∵直线是和的公切线,且和的半径都是1,∴,解得,.联立,消去可得.∴.∴,.∴.∴.变式2 已知椭圆E:,过右焦点F做相互垂直的两条直线,,分别和E交点A,B,C,D,若由点A,B,C,D构成的四边形的面积是,求,的方程.【答案】与的方程分别为:,【详解】 ①若或斜率不存在,易知,不符合题意;②若斜率存在,设,和的方程联立得:,,,,设,同理可得,所以解得,,所以与的方程分别为:,,【例3】已知椭圆:,过的直线l与椭圆交于两点A,B,与直线交于点C,设O为坐标原点,若,求直线l的方程.【答案】【详解】依题意,设直线l的斜率为,则直线l的方程为,设,,联立,消y得,,可得:①,②,由,,,,整理得③,由①③得,,代入②,解得,直线l的方程为或变式3 已知方程:,点、,过点的直线交轨迹于、(位于第一象限)两点,若,求直线的方程.【答案】.【详解】,则,则,设点、,则,若直线与轴重合,则直线与曲线无公共点,设直线的方程为,联立,可得,,由韦达定理可得,可得,,解得.因为点在第一象限,即,则,所以,故直线的方程为.【例4】已知椭圆, 为左右焦点.直线交椭圆于 两点,且.若,斜率之积为,求证:的面积为定值.【详解】设,由,则,由,,,,即,,整理得:所以又O到AB的距离,所以为定值.变式4 已知椭圆方程C:,过点椭圆上一点M且与C相切的直线交椭圆于A,B两点,射线MO交椭圆E于点N,试问的面积是否为定值 请说明理由.【答案】面积为定值.【详解】的面积为定值,理由如下:设,①当直线斜率不存在时,过直线方程为,不妨令,则此时,,由题可得,,故;②当直线斜率不存在时,设过直线方程为该直线与椭圆C相切得:①,,则直线MO的方程为:,,,由题可得,M,N位于y轴两侧,故.即设,,,,将直线代入椭圆的方程,可得,由,可得,②则有,,所以,将①代入得:由直线与轴交于,则的面积为.故综上:面积为定值.知识点三 范围问题1、求最值问题常用的两种方法(1)几何法:题中给出的条件有明显的几何特征,可以通过找特殊的位置确定最值.(2)代数法:题中给出的条件和结论的几何特征不明显,则可以建立目标函数,再求该函数的最值.求函数的最值常见的方法有基本不等式法、单调性法、导数法和三角换元法等,这就是代数法.2、求取值范围问题的常用方法构建所求几何量的单一变量的函数表达式,形如,并且进一步找到自变量范围,进而求出值域,即所求几何量的范围,通常会用到基本不等式的公式。圆锥曲线经常用到的均值不等式形式列举:(1)(注意分三种情况讨论);(2),当且仅当时,等号成立;(3),当且仅当时等号成立;(4),当且仅当时,等号成立;(5),当且仅当时等号成立;【题型二】三角形面积最值问题(利用双勾函数/基本不等式求最值)【例5】已知椭圆,直线与椭圆相交于,两点,且以线段为直径的圆过椭圆的右顶点,求面积的最大值.【详解】由题意,设直线的方程为,联立,整理可得:,设,,,,则,,因为以线段为直径的圆过椭圆的右顶点,所以由,,,,则,将,代入上式并整理得,则,化简可得,解得:,或,因为直线不过点,所以,故所以直线恒过点,.故设,则在,上单调递增,当时,,所以的面积的最大值为.【例6】“工艺折纸”是一种把纸张折成各种不同形状物品的艺术活动,在我国源远流长.某些折纸活动蕴含丰富的数学知识,例如:如图用一张圆形纸片,按如下步骤折纸:步骤1:设圆心是E,在圆内异于圆心处取一定点,记为F;步骤2:把纸片折叠,使圆周正好通过点F,此时圆周上与点F重合的点记为A;步骤3:把纸片展开,并留下一道折痕,记折痕与AE的交点为P;步骤4:不停重复步骤2和3,就能得到越来越多的折痕和越来越多的点P.现取半径为8的圆形纸片,设点F到圆心E的距离为,按上述方法折纸.以线段FE的中点为原点,的方向为x轴的正方向建立平面直角坐标系xOy,记动点P的轨迹为曲线C. (1)求曲线C的方程:(2)若点Q为曲线C上的一点,过点Q作曲线C的切线交圆于不同的两点M,N.(ⅰ)试探求点Q到点的距离是否为定值?若为定值,求出该定值;若不为定值,请说明理由;(ⅱ)求面积的最大值.【答案】(1);(2)(ⅰ)是定值,定值为4;(ⅱ)【详解】(1)由题意可知:,则,可知动点P的轨迹是以为焦点的椭圆,且,所以曲线C的方程为.(2)①联立方程,消去y可得,因为直线与曲线C相切,则,整理可得,则原方程为,解得,将代入直线,可得,可知,且,则,为定值;②由题意可知:圆的圆心为,半径, 因为到直线的距离,可得,因为,则,可得,则面积,可知当,即时,取到最大值.变式5 已知椭圆的左、右焦点分别是,,过的直线与椭圆相交于,两点.求面积的最大值及此时直线的方程.【详解】当直线垂直轴时,直线的方程为,代入椭圆方程可得,此时,则;当直线不垂直轴时,设直线方程为,联立,得,,,,令,则,则,综上:面积的最大值为,此时直线的方程为.变式6 已知椭圆,设为坐标原点,圆的切线与椭圆相交于,两点,求面积的最大值.【详解】设直线的方程:,,,,,由到直线的距离,即,联立方程组,消去,整理得,则△,,,则,由,当且仅当,即,时取等号,所以,所以面积,所以面积的最大值.【例7】已知椭圆的左右焦点分别为,直线过右焦点,且它们的斜率乘积为,设分别与椭圆交于点和.若分别是线段和的中点,求面积的最大值.【答案】【详解】由题意,,设直线的方程为,,则直线的方程为,,联立消去得,所以所以所以,同理联立消去得,所以,所以所以,即的中点.所以,当且仅当,即时取等号,所以的面积最大值为.变式7 已知抛物线的焦点为,过的直线交于两点,过与垂直的直线交于两点,其中在轴上方,分别为的中点.(1)证明:直线过定点;(2)设为直线与直线的交点,求面积的最小值.【答案】(1)证明见解析;(2)【详解】(1)设,,由抛物线的对称性,不妨设,则,设,由,得,,故,,,,所以,同理可得,若,则直线,MN过点,若,则直线,MN过点,综上,直线过定点;(2)设H为AD的中点,S为直线GM与AD的交点.由M,H分别为AB,AD的中点知,所以,故,设T为直线GN与AD的交点,同理可得,所以,由(1)可得,同理可得,所以,当且仅当时等号成立,因此的面积的最小值为8.【题型三】四边形面积最值问题【例8】已知椭圆和抛物线,椭圆的左,右焦点分别为,,过作两条互相垂直的直线和,其中直线交椭圆于,两点,直线交抛物线于,两点,求四边形面积的最小值.【详解】①当直线的斜率不存在时,直线即为轴,与抛物线只有一个交点,不满足条件;②当直线的斜率为0时,,为椭圆长轴两端点,直线轴,,四边形的面积;③当直线的斜率时,设直线的方程为,,,,,联立直线与椭圆,消去可得,则,.则弦长,设,,,,联立直线与抛物线,消去可得,则,由抛物线的定义,弦长,由于,则四边形的面积,令,则,即,可知当时,即直线斜率时,四边形面积有最小值8;综上,当直线斜率时,四边形面积有最小值8.变式8 已知椭圆,已知过点的直线与椭圆交于,两点,若,求四边形面积的最大值.【详解】设直线的方程为,,,,,则由,联立消可得,,,因为,所以,所以,令,所以,所以,又因为在区间,上单调递增,所以,所以.所以四边形的面积最大值为.【例9】已知椭圆:,设点,,若点,是曲线上两点,且在轴上方,满足,求四边形面积的最大值.【答案】3【详解】设为坐标原点,连接,延长交椭圆于点,连接,,,由椭圆对称性可知:,又,所以为平行四边形,又,所以,,则,且,,三点共线,所以四边形的面积为,由题意知直线斜率不为0,设直线:,,,联立,消去,得,易知,则,,所以,又,所以点到直线的距离即为点到直线的距离,而点到直线的距离为,所以,令,则,,所以,又,则,所以当时,即时,四边形面积取得最大值,最大值为3.变式9 椭圆,设分别是椭圆的左右顶点,点是直线上一动点,且满足直线与椭圆的另一个交点分别为两点,.当两点在轴上方时,求四边形的面积的取值范围.【答案】【详解】如图所示,,根据对称性只需考虑,所以直线的方程为,代入椭圆,得,则,所以,同理,因两点在轴上方时,所以,,即,则,同理,于是,而,所以,于是,所以,令,所以,所以,此时的取值范围为.【题型四】面积的比值【例10】已知椭圆,设直线与椭圆相交于不同的两点、,为线段的中点,为坐标原点,射线与椭圆相交于点,且点在以为直径的圆上,记、的面积分别为、,求的取值范围.【详解】当直线的斜率存在时,设直线,,,,,由消去,得,所以△,即,所以,,因为点在以为直径的圆上,所以,即,所以,所以,化简得,经检验满足△成立,所以线段的中点,,①当时,,此时,②当时,射线所在直线方程为,由,消去,得,,所以,所以,所以,.综上,的取值范围为,.【例11】已知点,双曲线的方程,已知直线且交双曲线右支于两点,直线分别交该双曲线斜率为正的渐近线于两点,设四边形和三角形的面积分别为和,求的取值范围.【答案】【详解】因为,所以,又,所以, 设直线,联立,可得,所以,解得.又因为双曲线斜率为正的渐近线为,直线,可得,同理可得,而,所以,即,所以.变式10 设抛物线C:,直线是抛物线C的准线,且与x轴交于点B,过点B的直线l与抛物线C交于不同的两点M,N,是不在直线l上的一点,直线,分别与准线交于P,Q两点.(1)证明::(2)记,的面积分别为,,若,求直线l的方程.【答案】(1)证明见解析;(2)【详解】(1)如图,设l:,,联立,消去x得,则,且,又AM:,令得,同理可得,所以,,故.(2)由(1)可得:,,由,得:,解得,所以直线l的方程为.变式11 已知点在双曲线C:上,如图,若直线l垂直于直线OA,且与C的右支交于P、Q两点,直线AP、AQ与y轴的交点分别为点M、N,记四边形MPQN与三角形APQ的面积分别为与,求的取值范围.【答案】【详解】由直线垂直于,可得直线的斜率为,设直线的方程为,且,联立方程组,整理得,因为直线与双曲线的右支交于两点,则,解得,可得,则,又由点到直线的距离为,所以,直线的方程为,令,可得,直线的方程为,令,可得则,所以的面积,又由,则,令,可得函数在上单调递减,且,所以,所以,即的取值范围为.课后作业已知椭圆E:,为椭圆的右顶点,为坐标原点,过点的直线与椭圆的另外一个交点为,线段的中点为,若,求三角形的面积.【答案】【详解】设直线l的方程为,则联立椭圆方程得:,设,则,则,则,则,则,解得:或(舍去),所以,当时,此时,直线为,所以,点O到直线l的距离为,则三角形OPM的面积为,同理,当时,求得三角形OPM的面积为,综上:三角形OPM的面积为已知双曲线:,动直线与双曲线恰有1个公共点,且与双曲线的两条渐近线分别交于点、,设为坐标原点.求证:的面积为定值.【详解】设直线与轴交于点,双曲线的渐近线方程为由于动直线与双曲线恰有1个公共点, 且与双曲线的两条渐近线分别交于点,当动直线的斜率不存在时, ,,,当动直线的斜率存在时, 且斜率, 不妨设直线 ,故由依题意,且, 化简得 ,故由 , 同理可求,,所以又因为原点到直线的距离,所以,又由,所以,故的面积是为定值,定值为3. 已知椭圆,已知点,,直线与椭圆交于,两点,求面积的最大值.【详解】设点,,,,联立,消去,整理得:,则△,所以,所以,所以,,所以,到直线的距离为,所以,,由,当且仅当,即时,取等号,所以,所以面积的最大值.4. 在平面直角坐标系中,已知椭圆,过右焦点作两条互相垂直的弦,,设,中点分别为,.求面积的最大值.【答案】.【详解】当直线斜率均存在时,设,直线AB方程为,由消去,得,则有,点,而直线:,同理,当时,直线MN斜率,直线:,整理得,直线恒过定点,当,即时,直线:过点,当两条直线其中一条斜率不存在,一条直线斜率为0时,不妨设斜率不存在,斜率为0,,直线:过点,所以动直线过定点.,令,当且仅当取等号,,函数在上单调递增,,所以,即时,取得最大值.21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 (共 2 页)21世纪教育网(www.21cnjy.com) 展开更多...... 收起↑ 资源列表 第3讲 圆锥曲线的面积问题(原卷版).docx 第3讲 圆锥曲线的面积问题(解析版).docx