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模块 05 · 圆锥曲线

卫星绕地球转、拱桥的弧线、手电筒照墙的光斑——它们的形状居然是同一类曲线:椭圆、双曲线、抛物线。古希腊人用平面斜切圆锥得到它们,所以叫"圆锥曲线"。高考解析几何大题几乎必考:定义 + 标准方程 + 联立韦达定理。这一站把三种曲线的"身份信息"和解题套路一次性收齐。

本模块思维导图:椭圆/双曲线/抛物线三兄弟
三种曲线都靠"定义"和"标准方程"切入。椭圆是距离和=2a,双曲线是距离差=2a,抛物线是到焦点=到准线。a/b/c 的关系是钥匙,离心率 e 决定形状胖瘦。
圆锥曲线三兄弟 椭圆 |PF₁|+|PF₂|=2a a²=b²+c², e=c/a<1 双曲线 ||PF₁|−|PF₂||=2a c²=a²+b², 渐近线 y=±b/a x 抛物线 到焦点=到准线 y²=2px, 焦准距 p 大题套路:联立直线与曲线 → 韦达定理 x₁+x₂、x₁x₂ → 弦长 √(1+k²)·|x₁−x₂|
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椭圆:到两焦点距离之和为定值 (可参看:椭圆深化)(可参看「椭圆:定义、标准方程与几何性质」深化)

Ellipse · 行星的轨道

◎定义:钉两颗钉子,绳长绕一圈画出来的圈

定义:平面上到两定点 F₁、F₂ 距离之和等于常数 2a(2a > |F₁F₂|)的点的轨迹。两定点叫焦点,|F₁F₂| = 2c。

标准方程(焦点在 x 轴):x²/a² + y²/b² = 1(a > b > 0)。其中 a² = b² + c²(a 最大)。

离心率 e = c/a:0 < e < 1。e 越接近 0 越圆,越接近 1 越扁。

椭圆关键量 顶点:(±a,0)、(0,±b)  |  焦点:(±c,0)  |  a² = b² + c²
长轴长 2a,短轴长 2b  |  通径(过焦点垂直长轴)= 2b²/a
2

双曲线:距离之差为定值 (可参看:双曲线深化)(可参看「双曲线:定义、标准方程与渐近线」深化)

Hyperbola · 两支不碰头

≋定义与椭圆差一个符号

定义:到两焦点距离之差的绝对值等于常数 2a(2a < |F₁F₂|)的点的轨迹。注意是差的绝对值,所以有两支。

标准方程(焦点在 x 轴):x²/a² − y²/b² = 1。其中 c² = a² + b²(c 最大,与椭圆相反!)。

渐近线:y = ±(b/a)x。双曲线无限靠近但不碰到。离心率 e = c/a > 1。

椭圆 vs 双曲线:a、b、c 关系别记反

椭圆:a² = b² + c²(a 是大哥,最长)。
双曲线:c² = a² + b²(c 是大哥,最长)。
口诀:椭圆"a 最大",双曲线"c 最大"。

3

抛物线:到焦点 = 到准线 (可参看:抛物线深化)(可参看「抛物线:定义、标准方程与焦点准线」深化)

Parabola · 手电筒反光罩

定义:到定点 F(焦点)与定直线 l(准线)距离相等的点的轨迹。焦点到准线距离叫焦准距 p。

开口标准方程焦点准线
向右y² = 2px(p/2, 0)x = −p/2
向左y² = −2px(−p/2, 0)x = p/2
向上x² = 2py(0, p/2)y = −p/2
向下x² = −2py(0, −p/2)y = p/2
直线与圆锥曲线联立(高考大题核心) 把 y = kx + m 代入曲线方程 → 得关于 x 的一元二次方程 Ax²+Bx+C=0
韦达定理:x₁+x₂ = −B/A,x₁x₂ = C/A
弦长:|AB| = √(1+k²) · |x₁−x₂| = √(1+k²) · √[(x₁+x₂)²−4x₁x₂]
例1(入门):椭圆 x²/25 + y²/9 = 1,求 a、b、c、焦点。
【审题】直接读标准方程。
逐步解法:
① a²=25 → a=5;b²=9 → b=3。
② c²=a²−b²=25−9=16 → c=4。
③ 焦点在 x 轴:(±4, 0)。
④ 离心率 e = c/a = 4/5。
答案:a=5, b=3, c=4,焦点 (±4,0)。
例2(进阶):抛物线 y² = 8x 上一点 P 到焦点距离为 5,求 P 的横坐标。
【审题】用定义:到焦点距离=到准线距离。
逐步解法:
① y²=8x = 2px → 2p=8 → p=4,准线 x = −p/2 = −2。
② 设 P(x₀,y₀),P 到准线距离 = x₀ − (−2) = x₀+2。
③ 由定义,这等于到焦点距离 5:x₀+2 = 5 → x₀ = 3。
答案:P 的横坐标为 3。
例3(高考):直线 y = x + 1 与椭圆 x²/4 + y²/2 = 1 交于 A、B,求弦长。
【审题】联立 + 韦达 + 弦长公式。
逐步解法:
① 代入:x²/4 + (x+1)²/2 = 1。乘 4:x² + 2(x+1)² = 4 → 3x² + 4x − 2 = 0。
② 韦达:x₁+x₂ = −4/3,x₁x₂ = −2/3。
③ |x₁−x₂| = √[(x₁+x₂)²−4x₁x₂] = √[16/9 + 8/3] = √[40/9] = 2√10/3。
④ 弦长 = √(1+k²)·|x₁−x₂| = √2 · 2√10/3 = 4√5/3。
答案:弦长 4√5/3。
易错诊断

① 椭圆双曲线 a、b、c 关系记反:椭圆 a 最大,双曲线 c 最大。
② 抛物线开口方向错:看一次项(谁是一次谁对应轴),正负号定开口。
③ 联立后忘 Δ>0:直线与曲线相交先验判别式 > 0,否则弦长无意义。
④ 弦长公式漏 √(1+k²):只算了 |x₁−x₂|,别忘了乘 √(1+k²)。

记
三句话卡片

① 椭圆距离和=2a(a²=b²+c²),双曲线距离差=2a(c²=a²+b²),抛物线到焦点=到准线。

② 离心率 e=c/a:椭圆 0<e<1,双曲线 e>1,抛物线 e=1。

③ 大题三步:联立→韦达→弦长 √(1+k²)·|x₁−x₂|。

综合自测(点击选项即时判断)

共 6 题。

1. 椭圆 x²/16 + y²/7 = 1 的焦距是?

2. 双曲线 x²/9 − y²/16 = 1 的渐近线方程是?

3. 抛物线 y² = 4x 的焦点坐标是?

4. 椭圆的离心率 e 的范围是?

5. 过抛物线焦点的直线交曲线于 A、B,弦长公式中弦长等于?

6. 双曲线中 a、b、c 的关系是?