Giáo án môn Toán 11 - Chuyên đề Phương pháp tọa độ trong mặt phẳng

CHUYÊN ĐỀ PHƯƠNG PHÁP TỌA ĐỘ TRONG MẶT PHẲNG A. LÝ THUYẾT I. Tọa độ 1. Hệ trục toạ độ oxy gồm ba trục ox, oy đôi một vuông góc với nhau với ba vectơ đơn vị . 2. ; M(x;y)Û 3. Tọa độ của vectơ: cho a. b. c. d. e. f. g. . 4. Tọa độ của điểm: cho A(xa;ya), b(xb;yb) a. b. c. G là trọng tâm tam giác ABC ta có: xG=; yG= d. M chia AB theo tỉ số k: Đặc biệt: M là trung điểm của AB: II. Phương trình đường thẳng a n D 1. Một đường thẳng D được xác định khi biết một điểm M(x0;y0) và một vectơ pháp tuyến hoặc một vectơ chỉ phương Phương trình tổng quát . Phương trình tham số: , . Phương trình đường thẳng qua M có hệ số góc k: . 2. Khoảng cách từ một điểm M(xM;yM) đến một đường thẳng D: là: (C) r D I M . III. Phương trình đường tròn 1. Một đường tròn được xác định khi biết tâm I(a;b) và bán kính r. Phương trình: Dạng 1: . Dạng 2: , điều kiện và . 2. Điều kiện để đường thẳng D: tiếp xúc với đường tròn (C) là: IV. Ba đường conic Elip 1. Phương trình chính tắc: , (a>b>0). 2. Các yếu tố: , c>0. Tiêu cự: F1F2=2c; Độ dài trục lớn A1A2=2a Độ dài trục bé B1B2=2b. Hai tiêu điểm . x y F 2 F 1 B 2 B 1 A 2 A 1 O M Bốn đỉnh: đỉnh trên trục lớn , đỉnh trên trục bé . Bán kính qua tiêu điểm: Tâm sai: Đường chuẩn: Khoảng cách giữa hai đường chuẩn: . 3. Điều kiện để đường thẳng Ax+By+C=0 tiếp xúc với elip là: A2a2+B2b2=C2. Hyperbol 1. Phương trình chính tắc: , (a>0, b>0). 2. Các yếu tố: , c>0. Tiêu cự: F1F2=2c; Độ dài trục thực A1A2=2a Độ dài trục ảo B1B2=2b. y= b a x y=- b a x B 1 B 2 A 2 F 2 A 1 F 1 O y x Hai tiêu điểm . Hai đỉnh: đỉnh trên trục thực , Hai đường tiệm cận: Tâm sai: Đường chuẩn: Khoảng cách giữa hai đường chuẩn: 3. Điều kiện để đường thẳng Ax+By+C=0 tiếp xúc với hypebol là: A2a2-B2b2=C2. B 2 F 2 y x O Parabol 1. Phương trình chính tắc: , (p>0 gọi là tham số tiêu). 2. Các yếu tố: Một tiêu điểm , đường chuẩn B. BÀI TẬP CƠ BẢN Trong mặt phẳng Oxy, tìm phương trình đường tròn có tâm I(1;0) và tiếp xúc với đường thẳng (D)3x–4y + 12 = 0. Trong mặt phẳng Oxy cho Parabol (P) nhận Ox làm trục đối xứng, đi qua gốc tọa độ và đi qua điểm . Lập phương trình của (P). Đường thẳng (D) đi qua điểm E(2;0), song song với đường thẳng: và cắt (P) tại hai điểm . Xác định tọa độ của . Tính diện tích của tam giác có một đỉnh nằm trên đường chuẩn của (P), còn hai đỉnh kia là hai đầu dây đi qua tiêu điểm và song song với trục Oy. Tính diện tích hình phẳng giới hạn bởi Parabol (P) với đường thẳng (D). Trong mặt phẳng cho Elip: Tìm các tiêu điểm, tiêu cự và tâm sai của Elip. Lập phương trình của Parabol có đỉnh trùng với gốc tọa độ và có tiêu điểm trùng với tiêu điểm bên phải của Elip đã cho. Trong mặt phẳng Oxy cho Hyberbol (H) : Tìm tâm sai và các tiệm cận của (H). Lập phương trình tiếp tuyến của (H) đi qua điểm . Trong mpOxy cho cho Parabol (P) có phuơng trình : . Tìm tọa độ của tiêu điểm và phương trình đường chuẩn của (P). Chứng minh rằng với mọi đường thẳng : luôn luôn cắt (P) tại hai điểm phân biệt. Trong mpOxy cho ba điểm Tìm tâm đường tròn ngọai tiếp tam giác ABC và viết phương trình đường tròn đó. Viết phương trình đường thẳng đi qua A và vuông góc với đường phân giác của góc phần tư thứ I. Trong mặt phẳng Oxy cho điểm F(3;0) và đường thẳng (D) có phương trình 3x–4y+16=0. Tính khoảng cách từ điểm F tới (D). Suy ra phương trình đường tròn có tâm là F và tiếp xúc với (D). Viết phương trình của parabol (P) có tiêu điểm là F và có đỉnh là gốc tọa độ O. Chứng tỏ rằng (P) tiếp xúc với (D), tìm tọa độ tiếp điểm. Trong mặt phẳng Oxy cho Elip : . Viết phương trình chính tắc và xác định các tiêu điểm, tâm sai của Elip. Một đường tròn (C) có tâm I(0;1) và đi qua điểm A(4;2). Viết phương trình của đường tròn và chứng tỏ rằng (C) đi qua hai tiêu điểm của Elip. Trong mặt phẳng Oxy cho Elip (E): . Tính độ dài trục lớn, trục nhỏ, tọa độ hai tiêu điểm và tâm sai của Elip (E). Cho đường thẳng (D) có phương trình: . Tính m để (D) tiếp xúc với (E). Viết phương trình của Parabol có đỉnh trùng với gốc tọa độ và có tiêu điểm là tiêu điểm bên trái của Elip đã cho. Trong mpOxy cho đường thẳng (D) có phương trình : và F(2;0) Viết phương trình Parabol (P) nhận F làm tiêu điểm và đỉnh là gốc tọa độ. Tìm khỏang cách từ F đến đường thẳng (D). Tìm tọa độ tiếp điểm. Trong mpOxy cho Elip (E) có phương trình : . Tìm tọa độ tiêu điểm và tâm sai của (E). Viết phương trình đường thẳng (D1) qua F1 và có hệ số góc k = 1 và (D2) qua F2 và có hệ số góc k= -1. Chứng tỏ (D1) (D2). Viết phương trình đường tròn tâm F2 qua giao điểm của hai đường thẳng (D1) và (D2). Từ đó suy ra (D1) tiếp xúc với đường tròn. Trong mpOxy cho F(0;3) và đường thẳng (D) : . Lập phương trình đường tròn tâm F và tiếp xúc với (D). Lập phương trình của Parabol (P) có tiêu điểm F và có đỉnh là gốc tọa độ. Chứng tỏ rằng (P) tiếp xúc với (D). Tìm tọa độ tiếp điểm. Trên mặt phẳng tọa độ Oxy cho đường Hypebol với phương trình : 3x2 – y2 = 12. Tìm tọa độ các đỉnh, tiêu điểm, tâm sai và phương trình các đường tiệm cận của hypebol đó. Tìm các giá trị của tham số k để đường thẳng y = kx cắt hypebol nói trên. Trên mặt phẳng tọa độ Oxy cho ba điểm A(-1;2), B(2;1) và C(2;5). Viết phương trình tham số của các đường thẳng AB và AC. Tính độ dài các đoạn thẳng AB và AC. Viết phương trình đường tròn ngoại tiếp DABC. Trên mặt phẳng Oxy cho Elip có phương trình : x2 + 4y2 = 4. Tìm tọa độ các đỉnh, tiêu điểm và tâm sai của elip. Đường thẳng qua 1 tiêu điểm của elíp và song song với trục Oy cắt elíp tại 2 điểm M và N. Tính độ dài đoạn thẳng MN. Tìm giá trị của k để đường thẳng y = x + k cắt elíp đã cho. Trong mặt phẳng Oxy cho hypebol : Xác định tọa độ các đỉnh, tọa độ các tiêu điểm, tâm sai và các tiệm cận của hypebol. Vẽ hypebol đã cho. Tìm các giá trị của n để đường thẳng y = nx – 1 có điểm chung với hypebol. Trong mặt phẳng Oxy cho elíp (E) có phương trình 3x2 + 5y2 = 30. Xác định tọa độ các đỉnh, tọa độ các tiêu điểm và tâm sai của elíp. Một đường thẳng D đi qua tiêu điểm F2(2;0) của elíp (E), song song với trục tung, cắt elíp (E) tại 2 điểm A và B. Tính khoảng các từ A và B tới tiêu điểm F1. Trong mặt phẳng Oxy cho hai điểm A(2;3) và B(-2;1). Viết phương trình đường tròn đi qua hai điểm A, B và có tâm nằm trên trục hoành. Viết phương trình chính tắc của Parabol có đỉnh là gốc tọa độ, đi qua điểm A và nhận trục hoành làm trục đối xứng. Vẽ đường tròn và Parabol tìm được trên cùng một hệ trục tọa độ. Trong mặt phẳng Oxy cho hai điểm A(5;0) và B(4;3. Lập phương trình đường tròn nhận AB làm đường kính. Tìm tọa độ các giao điểm của đường tròn và trục hoành. Lập phương trình chính tắc của đường Elíp đi qua A và B. Trong mặt phẳng với hệ tọa độ Oxy, cho hypebol có phương trình : . Xác định tọa độ các đỉnh, tọa độ các tiêu điểm và tâm sai của hypebol. Viết phương trình chính tắc của elíp đi qua điểm và có chung các tiêu điểm với hypebol đã cho. Trên mặt phẳng tọa độ Oxy cho cho đường tròn (C) có phương trình: Xác định tọa độ tâm và bán kính của đường tròn (C). Chứng minh rằng : Đường tròn (C) đi qua gốc tọa độ O. Gọi OA là đường kính của đường tròn, viết phương trình tiếp tuyến của đường tròn (C) tại điểm A. Trong mặt phẳng với hệ trục tọa độ Oxy cho Elíp (E) : Xác định tọa độ các tiêu điểm và độ dài các trục của (E). Điểm M thuộc (E) nhìn hai tiêu điểm của nó dưới một góc vuông. Viết phương trình tiếp tuyến của (E) tại M. Trong mặt phẳng tọa độ Oxy cho đường tròn (C) có phương trình : . Xác định tâm và bán kính của đường tròn (C). Tìm các điểm thuộc đường tròn (C) có hoành độ x = 1 và viết phương trình tiếp tuyến tại các điểm đó. Trong mặt phẳng tọa độ Oxy, cho hypebol (H) đi qua điểm và nhận điểm làm tiêu điểm của nó. Viết phương trình chính tắc của hypebol (H). Viết phương trình tiếp tuyến của (H) biết rằng tiếp tuyến đó song song với đường thẳng . Trong mặt phẳng với hệ trục tọa độ Oxy, cho một elip (E) có khoảng cách giữa các đường chuẩn là 36 và các bán kính qua tiêu điểm của M nằm trên elip (E) là 9 và 15. Viết phương trình chính tắc của elip (E). viết phương trình tiếp tuyến của elip (E) tại điểm M. Trong mặt phẳng với hệ tọa độ Oxy cho Elíp (E): có hai tiêu điểm là . Cho điểm M(3;m) thuộc (E), hãy viết phương trình tiếp tuyến của (E) tại M khi m>0. Cho A và B là hai điểm thuộc (E) sao cho . Hãy tính . C. BÀI TẬP NÂNG CAO (CĐ Khối B_2009) Trong mặt phẳng với hệ tọa độ Oxy, cho tam giác ABC có C(-1; -2), đường trung tuyến kẻ từ A và đường cao kẻ từ B lần lượt có phương trình là 5x+y-9=0 và x+3y-5=0. Tìm tọa độ các đỉnh A và B. ĐS: A(1;4), B(5;0). Trong mặt phẳng với hệ toạ độ Oxy cho đường tròn (C) và đường thẳng với m là tham số thực. Gọi I là tâm của đường tròn (C) Tìm m để Δ cắt (C) tại hai điểm phân biệt A và B sao cho diện tích tam giác IAB lớn nhất. (ĐH_CĐ Khối D_2002) Trong mặt phẳng với hệ tọa độ Đêcac vuông góc Oxy, cho elip (E) có phương trình . Xét điểm M chuyển động trên tia Ox và điểm N chuyển động trên tia Oy sao cho đường thẳng MN luôn tiếp xúc với (E). Xác định tọa độ điểm M, N để đoạn MN có độ dài nhỏ nhất. Tính giá trị nhỏ nhất đó. ĐS: (ĐH_CĐ Khối D_2008) Trong mặt phẳng với hệ toạ độ Oxy, cho parabol (P) : y2 = 16x và điểm A(1; 4). Hai điểm phân biệt B, C (B và C khác A) di động trên (P) sao cho góc = 900. Chứng minh rằng đường thẳng BC luôn đi qua một điểm cố định. ĐS: Tọa độ điểm cố định I(17;-4) (ĐH_CĐ Khối D_2003) Trong mặt phẳng với hệ tọa độ Đêcac vuông góc Oxy cho đường tròn (C): (x-1)2+(y-2)2=4 và đường thẳng d: x-y-1=0. Viết phương trình đường tròn (C’) đối xứng với đường tròn (C) qua đường thẳng d. Tìm tọa độ các giao điểm của (C) và (C’). ĐS: A(1;0), B(3;2) Trong mặt phẳng với hệ trục Oxy cho tam giác ABC có đỉnh A(2; 1), đường cao qua đỉnh B có phương trình là x-3y – 7 = 0 và đường trung tuyến qua đỉnh C có phương trình: x + y + 1= 0. Xác định toạ độ các đỉnh B và C của tam giác ABC. Cho F1, F2 là tiêu điểm trái, tiêu điểm phải của hypebol (H). Điểm M thuộc (H) có hoành độ xM = -5 và . Lập phương trình chính tắc của hypebol. (ĐH_CĐ Khối D_2005) Trong mặt phẳng với hệ tọa độ Đêcac vuông góc Oxy cho điểm C(2;0) và elip (E): . Tìm tọa độ các điểm A, B thuộc (E), biết rằng hai điểm A, B đối xứng với nhau qua trục hoành và tam giác ABC là tam giác đều. ĐS: hoặc Trong mặt phẳng với hệ tọa độ Oxy, cho các đường thẳng: d1: x+y +3=0, d2: x-y -4=0, d3: x-2y =0. Tìm tọa độ điểm M nằm trên đường thẳng d3 sao cho khoảng cách từ M đến đường thẳng d1 bằng hai lần khoảng cách từ M đến đường thẳng d2. ĐS: M(-22;-11), (2;1). (ĐH_CĐ Khối D_2006) Trong mặt phẳng với hệ tọa độ Oxy, cho đường tròn (C): x2+y2-2x-2y+1=0 và đường thẳng d: x-y+3=0. Tìm tọa độ điểm M nằm trên d sao cho đường tròn tâm M, có bán kính gấp đôi bán kính đường tròn (C), tiếp xúc ngoài với đường tròn (C). ĐS: M1(1;4), M2(-2;1) Trong mặt phẳng với hệ toạ độ Oxy, tìm điểm A thuộc trục hoành và điểm B thuộc trục tung sao cho A và B đối xứng với nhau qua đường thẳng d: x -2y+3=0. ĐS: A(2;0), B(0;4). (ĐH_CĐ Khối D_2007) Trong mặt phẳng với hệ toạ độ Oxy, cho đường tròn (C): (x-1)2+(y+2)2=9 và đường thẳng d: 3x-4y+m=0. Tìm m để trên d có duy nhất một điểm P mà từ đó có thể kẻ được hai tiếp tuyến PA, PB tới (C) (A, B là các tiếp điểm) sao cho tam giác PAB đều. ĐS: m=19, m=-41 (ĐH_CĐ Khối D_2009) Trong mặt phẳng với hệ toạ độ Oxy, cho tam giác ABC có M(2;0) là trung điểm của cạnh AB. Đường trung tuyến và đường cao qua đỉnh A lần lượt có phương trình là 7x-2y-3=0 và 6x-y-4=0. Viết phương trình đường thẳng AC. ĐS: AC: 3x-4y+5=0 (Khối A_2009) Trong mặt phẳng với hệ toạ độ Oxy cho hình chữ nhật ABCD có điểm I(6;2) là giao điểm của hai đường chéo AC và BD. Điểm M(1;5) thuộc đường thẳng AB và trung điểm E của cạnh CD thuộc đường thẳng D: x+y-5=0. Viết phương trình đường thẳng AB. ĐS: AB: y-5=0; x-4y+19=0 (Khối A_2008) Trong mặt phẳng với hệ toạ độ Oxy, hãy viết phương trình chính tắc của elip (E) biết rằng (E) có tâm sai bằng và hình chữ nhật cơ sở của (E) có chu vi bằng 20. ĐS: (Khối A_2007) Trong mặt phẳng với hệ toạ độ Oxy, cho tam giác ABC có A(0;2), B(-2;-2) và C(4;-2). Gọi H là chân đường cao kẻ từ B; M và N lần lượt là trung điểm của các cạnh AB và BC. Viết phương trình đường tròn đi qua các điểm H, M, N. ĐS: x2+y2-x+y-2=0 (Khối A_2006) Trong mặt phẳng với hệ toạ độ Oxy, cho các đường thẳng d1: x+y+3=0, d2: x-y-4=0, d3: x-2y=0. Tìm tọa độ điểm M mằm trên đường thẳng d3 sao cho khoảng cách từ M đến đường thẳng d1 bằng hai lần khoảng cách từ M đến đường thẳng d2. ĐS: M1(-22;-11), M2(2;1) (Khối A_2005) Trong mặt phẳng với hệ toạ độ Oxy cho hai đường thẳng d1: x-y=0 và d2: 2x+y-1=0. tìm tọa độ các đỉnh hình vuông ABCD biết rằng đỉnh A thuộc d1, đỉnh C thuộc d2 và các đỉnh B, D thuộc trục hoành. ĐS: A(1;1), B(0;0), C(1;-1), D(2;0) hoặc A(1;1), B(2;0), C(1;-1), D(0;0) (Khối A_2004) Trong mặt phẳng với hệ toạ độ Oxy cho hai điểm A(0;2) và . Tìm tọa độ trực tâm và tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác OAB. ĐS: (Khối A_2002) Trong mặt phẳng với hệ toạ độ Oxy xét tam giác ABC vuông tại A, phương trình đường thẳng BC là , các đỉnh A và B thuộc trục hoành và bán kính đường tròn nội tiếp bằng 2. Tìm tọa độ trọng tâm G của tam giác ABC. ĐS: hoặc (Khối B_2009) Trong mặt phẳng với hệ toạ độ Oxy cho đường tròn (C): (x-2)2+y2=4/5 và hai đường thẳng D1: x-y=0, D2: x-7y=0. Xác định tọa độ tâm K và bán kính đường tròn (C1); biết đường tròn (C1) tiếp xúc với các đường thẳng D1, D2 và tâm K thuộc đường tròn (C). ĐS: (Khối B_2008) Trong mặt phẳng với hệ toạ độ Oxy, hãy xác định tọa độ đỉnh C của tam giác ABC biết rằng hình chiếu vuông góc của C trên đường thẳng AB là điểm H(-1;-1), đường phân giác trong của góc A có phương trình x-y+2=0 và đường cao kẻ từ B có phương trình 4x+3y-1=0. ĐS: (Khối B_2007) Trong mặt phẳng với hệ toạ độ Oxy, cho điểm A(2;2) và các đường thẳng: d1: x+y-2=0, d2: x+y-8=0. Tìm tọa độ các điểm B và C lần lượt thuộc d1 và d2 sao cho tam giác ABC vuông cân tại A. ĐS: B(-1;3), C(3;5) hoặc B(3;-1), C(5;3) (Khối B_2006) Trong mặt phẳng với hệ toạ độ Oxy, cho đương tròn (C): x2+y2-2x-6y+6=0 và điểm M(-3;1). Gọi T1 và T2 là các tiếp điểm của các tiếp tuyến kẻ từ M đến (C). Viết phương trình đường thẳng T1T2. ĐS: T1T2: 2x+y-3=0 (Khối B_2005) Trong mặt phẳng với hệ toạ độ Oxy cho hai điểm A(2;0) và B(6;4). Viết phương trình đường tròn (C) tiếp xúc với trục hoành tại điểm A và khoảng cách từ tâm của (C) đến điểm B bằng 5. ĐS: (C1): (x-2)2+(y-1)2=1 hoặc (x-2)2+(y-7)2=49 (Khối B_2004) Trong mặt phẳng với hệ toạ độ Oxy cho hai điểm A(1;1) và B(4;-3). Tìm điểm C thuộc đường thẳng x-2y-1=0 sao cho khoảng cách từ C đến đường thẳng AB bằng 6. ĐS: (Khối B_2003) Trong mặt phẳng với hệ toạ độ Oxy cho tam giác ABC có AB=AC, . Biết M(1;-1) là trung điểm cạnh BC và là trọng tâm tam giác ABC. Tìm tọa độ các đỉnh A, B, C. ĐS: A(0;2), B(4;0), C(-2;-2) (Khối B_2002) Trong mặt phẳng với hệ toạ độ Oxy cho hình chữ nhật ABCD có tâm , phương trình đường thẳng AB là x-2y+2=0 và AB=2AD. Tìm tọa độ các đỉnh A, B, C, D biết rằng đỉnh A có hoành độ âm. ĐS: A(-2;0), B(2;2), C(3;0), D(-1;-2) œ­œ