第十节 圆锥曲线中的定点、定值问题
1.已知双曲线C的渐近线方程为y=±x,且过点P(3,).
(1)求C的方程;
(2)设Q(1,0),直线x=t不经过P点且与C相交于A,B两点,若直线BQ与C交于另一点D,求证:直线AD过x轴上的一定点.
2.已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,过点F1的直线l交椭圆于A,B两点,交y轴于点M,若|F1F2|=2,△ABF2的周长为8.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)若=λ,=μ,试分析λ+μ是否为定值,若是,求出这个定值;否则,说明理由.
3.已知抛物线E:y2=2px(p>0),过点(-2,0)的两条直线l1,l2分别交E于A,B两点和C,D两点.当l1的斜率为时,|AB|=.
(1)求E的标准方程;
(2)设G为直线AD与BC的交点,证明:点G必在定直线上.
4.已知抛物线C:y2=2px(p>0)与直线l:x+2y=0交于M,N两点,且线段MN的中点为P(8,yP).
(1)求抛物线C的方程;
(2)过点P作直线m交抛物线于点A,B,证明:以弦AB为直径的圆恒过点(4,4).
第十节 圆锥曲线中的定点、定值问题
1.解:(1)因为渐近线方程为y=±x,
所以可设双曲线C的方程为-=λ(λ≠0),
将点P(3,)代入得-=λ,解得λ=,
所以双曲线C的方程为-y2=1.
(2)证明:显然直线BQ的斜率不为零,
设直线BQ的方程为x=my+1,B(x1,y1),
D(x2,y2),A(x1,-y1),联立
消x整理得(m2-3)y2+2my-2=0.
依题意得m2-3≠0且Δ=4m2+8(m2-3)>0,即m2>2且m2≠3,
y1+y2=-,y1y2=-,
直线AD的方程为y+y1=(x-x1),
令y=0,得x=+x1=
=
=
===3.
所以直线AD过x轴上的定点(3,0).
2.解:(1)因为△ABF2的周长为8,所以4a=8,解得a=2,
由|F1F2|=2,得2=2=2,所以b2=3,
因此椭圆C的标准方程为+=1.
(2)由题意可知直线l的斜率存在,
设直线l的方程为y=k(x+1),
由整理得(3+4k2)x2+8k2x+4k2-12=0,
显然Δ>0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),则
设M(0,k),又F1(-1,0),
所以=(x1,y1-k),=(x1+1,y1),则λ=.
同理可得=(x2,y2-k),=(x2+1,y2),则μ=.
所以λ+μ=+
=
=
=
===,
所以λ+μ为定值.
3.解:(1)当l1的斜率为时,得l1的方程为y=(x+2).
由消元并整理得,y2-3py+4p=0,
由弦长公式及根与系数的关系得,
|AB|=×=,即=2,
解得p=2或p=-(舍去),
从而E的标准方程为y2=4x.
(2)证明:设A(,y1),B(,y2),得kAB==,
则直线AB的方程为y=(x-)+y1,即4x-(y1+y2)y+y1y2=0,
又直线AB过点(-2,0),
所以将该点坐标代入直线AB的方程,得y1y2=8.
设C(,y3),D(,y4),
同理可得y3y4=8,
直线AD的方程为4x-(y1+y4)y+y1y4=0,
直线BC的方程为4x-(y2+y3)y+y2y3=0.
因为(-2,0)在抛物线E的对称轴上,
所以由对称性可知,交点G必在垂直于x轴的直线上,
所以只需证G的横坐标为定值即可.
因为直线AD与BC相交,
由消去y,
解得x=
=
==2,
所以点G的横坐标为2,即直线AD与BC的交点G在定直线x=2上.
4.解:(1)由题知,yP=-×8=-4.
设M,N两点的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),显然x1≠x2,
所以kMN===-.
又y1+y2=2yP=-8,所以kMN=-=-=-,解得p=2,
所以抛物线C的方程为y2=4x.
(2)证明:当直线m的斜率存在时,由题意知直线m的斜率不为0,设直线m:y=k(x-8)-4(k≠0),A(x3,y3),B(x4,y4).
联立
整理得ky2-4y-32k-16=0,Δ>0,
y3+y4=,y3y4=-32-,
所以x3+x4=+16=+16,
x3x4==+64.
令Q(4,4),则·=(x3-4)(x4-4)+(y3-4)·(y4-4)
=x3x4-4(x3+x4)+16+y3y4-4(y3+y4)+16
=+64-4+16+-+16=0,
所以QA⊥QB,故以弦AB为直径的圆恒过点(4,4).
当直线m的斜率不存在时,直线m:x=8,
此时直线m与抛物线的两个交点分别为(8,4),(8,-4),
不妨令A(8,4),B(8,-4),
此时=(4,4-4),=(4,-4-4),
则·=16-(4+4)(4-4)=0,
所以QA⊥QB,故以弦AB为直径的圆过点(4,4).
综上所述,以弦AB为直径的圆恒过点(4,4).
1 / 1第十节 圆锥曲线中的定点、定值问题
重点解读
1.处理圆锥曲线中定点问题的方法:(1)探索直线过定点时,可设出直线方程为y=kx+m,然后利用条件建立关于k,m的等量关系进行消元,借助于直线系的思想找出定点;(2)从特殊情况入手,先探求定点,再证明与变量无关.
2.处理圆锥曲线中定值问题的方法:(1)直接推理、计算,并在计算推理的过程中消去变量,从而得到定值;(2)从特殊入手,求出定值,再证明这个值与变量无关.
直接推理法求定点
(师生共研过关)
(2025·上饶一模)已知点A(-2,0),B(2,0),动点P满足直线PA与PB的斜率之积为-,记动点P的轨迹为曲线E.
(1)求曲线E的方程;
(2)过点F(1,0)与曲线E相交的两条线段AB和CD相互垂直(斜率存在,且A,B,C,D在曲线E上),M、N分别是AB和CD的中点.求证:直线MN过定点.
解题技法
直接推理法求定点的一般步骤
(2025·宿州灵璧中学开学考试)已知抛物线C:y2=2px(p>0)与x2+y2=5交于A,B两点,其中点A在第一象限,且|AB|=4,抛物线C的准线l与x轴交于点P.
(1)求以线段PA为直径的圆的方程;
(2)若M,N在抛物线C上,且MB⊥BN,探究直线MN是否过定点,若是,求出定点坐标;若不是,说明理由.
先找后证法求定点
(师生共研过关)
已知椭圆C:+=1(a>b≥1)的离心率为,上焦点到直线bx+2ay-=0的距离为.
(1)求椭圆C的方程;
(2)过点P(,0)的直线l交椭圆C于A,B两点.试探究以线段AB为直径的圆是否过定点?若过,求出定点坐标,若不过,请说明理由.
解题技法
先找后证法求定点的一般思路
(1)先猜后证,可先考虑运动图形是否有对称性及特殊(或极端)位置,如直线的水平位置、竖直位置,即k=0或k不存在时;
(2)以曲线上的点为参数,设点P(x1,y1),利用点在曲线f(x,y)=0上,即f(x1,y1)=0消参.
平面直角坐标系xOy中,点F1(-,0),F2(,0),点M满足|MF1|-|MF2|=±2,点M的轨迹为曲线C.
(1)求曲线C的方程;
(2)已知A(1,0),过点A的直线AP,AQ与曲线C分别交于点P和Q(点P和Q都异于点A),若满足AP⊥AQ,求证:直线PQ过定点.
参数法求定值
(师生共研过关)
(2024·南昌一模)已知椭圆E:+=1(a>b>0)的离心率为,左右两顶点分别为A1,A2,过点C(1,0)作斜率为k1(k1≠0)的动直线与椭圆E相交于M,N两点.当k1=1时,点A1到直线MN的距离为.
(1)求椭圆E的标准方程;
(2)设点M关于原点的对称点为P,设直线A1P与直线A2N相交于点Q,设直线OQ的斜率为k2,试探究是否为定值,若为定值,求出定值并说明理由.
解题技法
参数法解决圆锥曲线中定值问题的一般步骤
(2024·赣州模拟)已知椭圆C:+=1(a>b>0)过点(1,),椭圆C的右焦点与点Q(2,-2)所在直线的斜率为-2.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若过Q的直线l与椭圆C交于A,B两点,点P(3,0).直线PA,PB分别交椭圆C于点M,N,求证:直线MN的斜率为定值.
从特殊到一般求定值
(师生共研过关)
设O为坐标原点,动点M在椭圆+=1上,过M作x轴的垂线,垂足为N,点P满足=.
(1)求点P的轨迹E的方程;
(2)过F(1,0)的直线l1与点P的轨迹交于A,B两点,过F(1,0)作与l1垂直的直线l2与点P的轨迹交于C,D两点,求证:+为定值.
解题技法
从特殊到一般求定值的常用处理技巧
(1)研究特殊情形,如直线斜率不存在等,得到所要探求的定值;
(2)探究一般情形;
(3)综合上面两种情形下结论.
已知双曲线C:-=1(a>0,b>0)的焦距为2,且双曲线C右支上一动点P(x0,y0)到两条渐近线l1,l2的距离之积为.
(1)求双曲线C的方程;
(2)设直线l是曲线C在点P(x0,y0)处的切线,且l分别交两条渐近线l1,l2于M,N两点,O为坐标原点,证明:△MON面积为定值,并求出该定值.
第十节 圆锥曲线中的定点、定值问题
【考点·分类突破】
技法1
【例1】 解:(1)设P(x,y),易得x≠±2,直线AP的斜率为,直线BP的斜率为,则·=-,
整理得+=1,则曲线E方程为+=1(x≠±2).
(2)证明:由题意可设直线AB的方程为y=k(x-1)(k≠0),M(x1,y1),A(x2,y2),B(x3,y3),
因为M分别是AB的中点,所以x1=,y1=,kOM==,k=,
因为A,B在椭圆+=1上,
所以
由①-②,得
+=0,
即=-,于是有·=-,
所以kOM·kAB=- ·k=-,
解得
所以M(,).
因为k≠0,将上式M点坐标中的k换成-,
同理可得N(,).
(ⅰ)当直线MN不垂直于x轴时,直线MN的斜率kMN==,
其方程为y-=(x-),化简得y=(x-),
所以直线MN过定点( ,0).
(ⅱ)当直线MN垂直于x轴时,=,此时,k=±1,直线MN也过定点(,0).
综上所述,直线MN过定点(,0).
跟踪训练
解:(1)由题意得,点A的纵坐标为2,
代入x2+y2=5中,解得x=1(x=-1舍去),
∴A(1,2),
代入y2=2px中,得4=2p,解得p=2,∴抛物线C:y2=4x,∴P(-1,0),∴|PA|==2,
则以线段PA为直径的圆的方程为x2+(y-1)2=2.
(2)根据题意作图,如图,显然直线MN与x轴不平行,设直线MN的方程为x=my+n,
由消去x得关于y的二次方程y2-4my-4n=0,Δ=16m2+16n>0.
设M(x1,y1),N(x2,y2),则y1+y2=4m,y1y2=-4n.
∵MB⊥BN,且M,N是抛物线上异于B的不同两点,∴x1,x2≠1,kMB·kNB=-1
易知B(1,-2),则kMB===,同理得kNB=,∴·=-1,
∴(y1-2)(y2-2)+16=0,即y1y2-2(y1+y2)+20=0,∴-4n-8m+20=0,即n=-2m+5,
∴x=my+n=my-2m+5=m(y-2)+5,∴直线MN过定点(5,2).
技法2
【例2】 解:(1) 由题意,e==,e2==,所以a=b,c=b.
又=,a>b≥1,所以b=1,a2=2,故椭圆C的方程为+x2=1.
(2)当AB⊥x轴时,以AB为直径的圆的方程为(x-)2+y2=,
当AB⊥y轴时,以AB为直径的圆的方程为x2+y2=1.可得两圆交点为Q(-1,0).
由此可知,若以AB为直径的圆恒过定点,则该定点必为Q(-1,0).
下证Q(-1,0)符合题意.
设直线l的斜率存在,且不为0,则方程为y=k(x-),
代入+x2=1,并整理得(k2+2)x2-k2x+k2-2=0,Δ=k2+16>0恒成立.
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则x1+x2=, x1x2=,
所以·=(x1+1)(x2+1)+y1y2=x1x2+x1+x2+1+k2(x1-)(x2-)=(1+k2)x1x2+(1-k2)(x1+x2)+1+k2=(1+k2)+(1-k2)+1+k2=0,
故⊥,即Q(-1,0)在以AB为直径的圆上.
综上,以AB为直径的圆恒过定点(-1,0).
跟踪训练
解:(1)因为|MF1|-|MF2|=±2,所以||MF1|-|MF2||=2<2=|F1F2|,
由双曲线定义可知,M的轨迹为双曲线,其中c=,a=1,
所以b==,又焦点在x轴上,
所以曲线C的方程为x2-=1.
(2)证明:若直线PQ垂直于x轴,易知此时直线AP的方程为y=±(x-1),
联立x2-=1求解可得x=-3,直线PQ过点(-3,0).
当直线PQ斜率存在时,设直线PQ的方程为y=kx+m,P(x1,y1),Q(x2,y2),
代入x2-=1,整理得(k2-2)x2+2kmx+m2+2=0,易知Δ>0,
则x1+x2=,x1x2=,
因为AP⊥AQ,所以·=(x1-1,y1)·(x2-1,y2)=(x1-1)(x2-1)+y1y2
=(k2+1)x1x2+(km-1)(x1+x2)+m2+1
=++m2+1=0,
整理得3k2+2km-m2=(3k-m)(k+m)=0,
解得m=3k或m=-k,
因为点P和Q都异于点A,所以m=-k不满足题意,
故m=3k,代入y=kx+m,得y=k(x+3),过定点(-3,0).
综上,直线PQ过定点(-3,0).
技法3
【例3】 解:(1)依题意可知e==,由于k1=1,则直线MN的方程为x-y-1=0,
因为点A1到直线MN的距离为.所以 =,解得a=2,
所以c=,则b==1,所以椭圆E的标准方程+y2=1.
(2)设M(x1,y1),N(x2,y2),P(-x1,-y1),直线MN的方程为x=my+1.此时k1=.
联立直线与椭圆方程消去x得(m2+4)y2+2my-3=0,
则有y1+y2=,y1y2=.
不妨设Q(x0,y0),因为A2,N,Q三点共线,则=,所以=,因为A1,P,Q三点共线,则=则有=,
所以===m-,===m-,
=2m-(+)=2m-=,
所以=,所以k2=,所以k2=k1,所以=.
跟踪训练
解:(1)由题意可设椭圆的半焦距为c,且椭圆C的右焦点为(c,0),
由题意得解得c=1,a2=3,b2=2,所以C的方程为+=1.
(2)证明:设l的方程为x=m(y+2)+2,设A(x1,y1),B(x2,y2),M(x3,y3),N(x4,y4),则直线PA的方程为x=y+3,
由可得[2(x1-3)2+3]y2+12(x1-3)y1y+12=0,
结合+=1,可得(2-x1)y2+(x1-3)y1y+=0,
可得y1·y3=,解得y3=,
代入x=·y+3,
解得x3=·+3=+2,
同理可得y4=,x4=+2,
故kMN==
=
=
==2.
故直线MN的斜率是定值,且定值为2.
技法4
【例4】 解:(1)设P(x,y),M(x0,y0),则N(x0,0).
∵=,
∴(x-x0,y)=(0,y0),∴x0=x,y0=.
又点M在椭圆上,∴+=1,
即+=1.
∴点P的轨迹E的方程为+=1.
(2)证明:由(1)知F为椭圆+=1的右焦点,
当直线l1与x轴重合时,
|AB|=6,|CD|==,
∴+=.
当直线l1与x轴垂直时,|AB|=,|CD|=6,
∴+=.
当直线l1与x轴不垂直也不重合时,可设直线l1的方程为y=k(x-1)(k≠0),
则直线l2的方程为y=-(x-1),
设A(x1,y1),B(x2,y2),
联立消去y,得(8+9k2)x2-18k2x+9k2-72=0,
则Δ=(-18k2)2-4(8+9k2)(9k2-72)=2 304(k2+1)>0,x1+x2=,x1x2=,
∴|AB|= ·=.
同理可得|CD|=.
∴+=+=.
综上可得+为定值.
跟踪训练
解:(1)双曲线C:-=1(a>0,b>0)的渐近线方程为bx+ay=0和bx-ay=0,
则动点P(x0,y0)到两条渐近线l1,l2的距离之积为·==,
则=,又2c=2,即c2=a2+b2=5,
解得a=2,b=1,则双曲线的方程为-y2=1.
(2)证明:当直线l的斜率不存在时,可得直线方程为x=2,易知△OMN的面积为2,
当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为y=kx+m,
与双曲线的方程x2-4y2=4联立,可得(4k2-1)x2+8kmx+4m2+4=0,
直线与双曲线的右支相切,可得Δ=(8km)2-4(4k2-1)·(4m2+4)=0,可得4k2=m2+1,
设直线l与x轴交于D,则D(-,0),
S△MON=S△MOD+S△NOD=|OD||yM-yN|=|-|·|k|·|xM-xN|,
又双曲线的渐近线方程为y=±x,
联立可得M(,),
同理可得N(-,),
则S△MON=||·|k|·|+|=||·|k|·||==2.
即△MON面积为定值2.
3 / 3(共49张PPT)
第十节 圆锥曲线中的定点、定值问题
高中总复习·数学
重点解读
1. 处理圆锥曲线中定点问题的方法:(1)探索直线过定点时,可设出直
线方程为y=kx+m,然后利用条件建立关于k,m的等量关系进行消
元,借助于直线系的思想找出定点;(2)从特殊情况入手,先探求定
点,再证明与变量无关.
2. 处理圆锥曲线中定值问题的方法:(1)直接推理、计算,并在计算推
理的过程中消去变量,从而得到定值;(2)从特殊入手,求出定值,再
证明这个值与变量无关.
目 录
CONTENTS
考点·分类突破
01.
课时·跟踪检测
02.
PART 01
考点·分类突破
精选考点 | 课堂演练
直接推理法求定点(师生共研过关)
(2025·上饶一模)已知点A(-2,0),B(2,0),动点P满足直
线PA与PB的斜率之积为- ,记动点P的轨迹为曲线E.
(1)求曲线E的方程;
解: 设P(x,y),易得x≠±2,直线AP的斜率为 ,直线BP
的斜率为 ,
则 · =- ,
整理得 + =1,则曲线E方程为 + =1(x≠±2).
(2)过点F(1,0)与曲线E相交的两条线段AB和CD相互垂直(斜率存
在,且A,B,C,D在曲线E上),M、N分别是AB和CD的中点.求
证:直线MN过定点.
解: 证明:由题意可设直线AB的方程为y=k
(x-1)(k≠0),M(x1,y1),A(x2,y2),
B(x3,y3),
因为M分别是AB的中点,
所以x1= ,y1= ,kOM= = ,k= ,
因为A,B在椭圆 + =1上,所以
由①-②,得
+ =0,
即 =- ,
于是有 · =- ,
所以kOM·kAB=- ·k=- ,
解得
所以M( , ).
因为k≠0,将上式M点坐标中的k换成- ,
同理可得N( , ).
(ⅰ)当直线MN不垂直于x轴时,直线MN的斜率kMN
= = ,
其方程为y- = (x- ),化简
得y= (x- ),
所以直线MN过定点( ,0).
(ⅱ)当直线MN垂直于x轴时, = ,此
时,k=±1,直线MN也过定点( ,0).
综上所述,直线MN过定点( ,0).
解题技法
直接推理法求定点的一般步骤
(2025·宿州灵璧中学开学考试)已知抛物线C:y2=2px(p>0)与x2+
y2=5交于A,B两点,其中点A在第一象限,且|AB|=4,抛物线C的
准线l与x轴交于点P.
(1)求以线段PA为直径的圆的方程;
解: 由题意得,点A的纵坐标为2,
代入x2+y2=5中,解得x=1(x=-1舍去),
∴A(1,2),
代入y2=2px中,得4=2p,解得p=2,∴抛物线C:y2=4x,∴P(-
1,0),∴|PA|= =2 ,
则以线段PA为直径的圆的方程为x2+(y-1)2=2.
(2)若M,N在抛物线C上,且MB⊥BN,探究直线MN是否过定点,
若是,求出定点坐标;若不是,说明理由.
解: 根据题意作图,如图,显然直线MN与x轴不平
行,设直线MN的方程为x=my+n,
由 消去x得关于y的二次方程y2-4my-4n=
0,Δ=16m2+16n>0.
设M(x1,y1),N(x2,y2),则y1+y2=4m,y1y2=-4n.
∵MB⊥BN,且M,N是抛物线上异于B的不同两点,
∴x1,x2≠1,kMB·kNB=-1
易知B(1,-2),则kMB= = = ,同理得kNB= ,∴ · =-1,
∴(y1-2)(y2-2)+16=0,即y1y2-2(y1+y2)+20=
0,∴-4n-8m+20=0,即n=-2m+5,
∴x=my+n=my-2m+5=m(y-2)+5,∴直线MN
过定点(5,2).
先找后证法求定点(师生共研过关)
已知椭圆C: + =1(a>b≥1)的离心率为 ,上焦点到直
线bx+2ay- =0的距离为 .
(1)求椭圆C的方程;
解: 由题意,e= = ,e2= = ,所以a= b,c=b.
又 = ,a>b≥1,所以b=1,a2=2,故椭圆C的方程为
+x2=1.
(2)过点P( ,0)的直线l交椭圆C于A,B两点.试探究以线段AB为
直径的圆是否过定点?若过,求出定点坐标,若不过,请说明理由.
解: 当AB⊥x轴时,以AB为直径的圆的方程为(x- )2+y2= ,
当AB⊥y轴时,以AB为直径的圆的方程为x2+y2=1.可得两圆交点为Q
(-1,0).
由此可知,若以AB为直径的圆恒过定点,则该定点必为Q(-1,0).
下证Q(-1,0)符合题意.
设直线l的斜率存在,且不为0,则方程为y=k(x- ),
代入 +x2=1,并整理得(k2+2)x2- k2x+ k2-2=0,Δ= k2+16
>0恒成立.
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则x1+x2= , x1x2= ,
所以 · =(x1+1)(x2+1)+y1y2=x1x2+x1+x2+1+k2(x1-
)(x2- )=(1+k2)x1x2+(1- k2)(x1+x2)+1+ k2=(1+
k2) +(1- k2) +1+ k2=0,
故 ⊥ ,即Q(-1,0)在以AB为直径的圆上.
综上,以AB为直径的圆恒过定点(-1,0).
解题技法
先找后证法求定点的一般思路
(1)先猜后证,可先考虑运动图形是否有对称性及特殊(或极端)位
置,如直线的水平位置、竖直位置,即k=0或k不存在时;
(2)以曲线上的点为参数,设点P(x1,y1),利用点在曲线f(x,y)
=0上,即f(x1,y1)=0消参.
平面直角坐标系xOy中,点F1(- ,0),F2( ,0),点M满足|
MF1|-|MF2|=±2,点M的轨迹为曲线C.
(1)求曲线C的方程;
解: 因为|MF1|-|MF2|=±2,所以||MF1|-|MF2||
=2<2 =|F1F2|,
由双曲线定义可知,M的轨迹为双曲线,其中c= ,a=1,
所以b= = ,又焦点在x轴上,
所以曲线C的方程为x2- =1.
(2)已知A(1,0),过点A的直线AP,AQ与曲线C分别交于点P和Q
(点P和Q都异于点A),若满足AP⊥AQ,求证:直线PQ过定点.
解: 证明:若直线PQ垂直于x轴,易知此时直线AP的方程为y=±
(x-1),
联立x2- =1求解可得x=-3,直线PQ过点(-3,0).
当直线PQ斜率存在时,设直线PQ的方程为y=kx+m,P(x1,y1),
Q(x2,y2),
代入x2- =1,整理得(k2-2)x2+2kmx+m2+2=0,易知Δ>0,
则x1+x2= ,x1x2= ,
因为AP⊥AQ,所以 · =(x1-1,y1)·(x2-1,y2)=(x1-1)
(x2-1)+y1y2
=(k2+1)x1x2+(km-1)(x1+x2)+m2+1
= + +m2+1=0,
整理得3k2+2km-m2=(3k-m)(k+m)=0,
解得m=3k或m=-k,
因为点P和Q都异于点A,所以m=-k不满足题意,
故m=3k,代入y=kx+m,得y=k(x+3),过定点(-3,0).
综上,直线PQ过定点(-3,0).
参数法求定值(师生共研过关)
(2024·南昌一模)已知椭圆E: + =1(a>b>0)的离心率
为 ,左右两顶点分别为A1,A2,过点C(1,0)作斜率为
k1(k1≠0)的动直线与椭圆E相交于M,N两点.当k1=1时,点A1到直线MN的距离为 .
(1)求椭圆E的标准方程;
解: 依题意可知e= = ,由于k1=1,则直线MN的方程为x-y
-1=0,
因为点A1到直线MN的距离为 .
所以 = ,解得a=2,
所以c= ,则b= =1,所以椭圆E的标准方程 +y2=1.
解: 设M(x1,y1),N(x2,y2),P(-x1,-y1),直线MN
的方程为x=my+1.此时k1= .
联立直线与椭圆方程 消去x得(m2+4)y2+2my-3=
0,
(2)设点M关于原点的对称点为P,设直线A1P与直线A2N相交于点Q,
设直线OQ的斜率为k2,试探究 是否为定值,若为定值,求出定值并说
明理由.
则有y1+y2= ,y1y2= .
不妨设Q(x0,y0),
因为A2,N,Q三点共线,则 = ,
所以 = ,
因为A1,P,Q三点共线,
则 = 则有 = ,
所以 = = =m- , = = =m- ,
=2m-( + )=2m- = ,
所以 = ,所以k2= ,所以k2= k1,所以 = .
解题技法
参数法解决圆锥曲线中定值问题的一般步骤
(2024·赣州模拟)已知椭圆C: + =1(a>b>0)过点(1,
),椭圆C的右焦点与点Q(2,-2)所在直线的斜率为-2.
(1)求椭圆C的方程;
解: 由题意可设椭圆的半焦距为c,且椭圆C的右焦点为(c,0),
由题意得 解得c=1,a2=3,b2=2,所以C的方程为
+ =1.
(2)若过Q的直线l与椭圆C交于A,B两点,点P(3,0).直线PA,
PB分别交椭圆C于点M,N,求证:直线MN的斜率为定值.
解: 证明:设l的方程为x=m(y+2)+2,
设A(x1,y1),B(x2,y2),M(x3,y3),N
(x4,y4),则直线PA的方程为x= y+3,
由 可得[2(x1-3)2+3 ]y2+12
(x1-3)y1y+12 =0,
结合 + =1,可得(2-x1)y2+(x1-3)y1y+ =0,
可得y1·y3= ,解得y3= ,
代入x= y+3,解得
x3= · +3= +2,
同理可得y4= ,x4= +2,
故kMN= =
=
= = =2.
故直线MN的斜率是定值,且定值为2.
从特殊到一般求定值(师生共研过关)
设O为坐标原点,动点M在椭圆 + =1上,过M作x轴的垂线,
垂足为N,点P满足 = .
(1)求点P的轨迹E的方程;
解: 设P(x,y),M(x0,y0),则N(x0,0).
∵ = ,
∴(x-x0,y)= (0,y0),∴x0=x,y0= .
又点M在椭圆上,∴ + =1,即 + =1.
∴点P的轨迹E的方程为 + =1.
(2)过F(1,0)的直线l1与点P的轨迹交于A,B两点,过F(1,0)
作与l1垂直的直线l2与点P的轨迹交于C,D两点,求证: +
为定值.
解: 证明:由(1)知F为椭圆 + =1的右焦点,
当直线l1与x轴重合时,|AB|=6,|CD|= = ,
∴ + = .
当直线l1与x轴垂直时,|AB|= ,|CD|=6,
∴ + = .
当直线l1与x轴不垂直也不重合时,可设直线l1的方程为y=k(x-1)
(k≠0),
则直线l2的方程为y=- (x-1),
设A(x1,y1),B(x2,y2),
联立 消去y,得(8+9k2)x2-18k2x+9k2-72=0,
则Δ=(-18k2)2-4(8+9k2)(9k2-72)=2 304(k2+1)>0,x1+
x2= ,x1x2= ,
∴|AB|= · = .
同理可得|CD|= .
∴ + = + = .
综上可得 + 为定值.
解题技法
从特殊到一般求定值的常用处理技巧
(1)研究特殊情形,如直线斜率不存在等,得到所要探求的定值;
(2)探究一般情形;
(3)综合上面两种情形下结论.
已知双曲线C: - =1(a>0,b>0)的焦距为2 ,且双曲线C右
支上一动点P(x0,y0)到两条渐近线l1,l2的距离之积为 .
(1)求双曲线C的方程;
解: 双曲线C: - =1(a>0,b>0)的渐近线方程为bx+ay
=0和bx-ay=0,
则动点P(x0,y0)到两条渐近线l1,l2的距离之积为
· = = ,
则 = ,又2c=2 ,即c2=a2+b2=5,
解得a=2,b=1,则双曲线的方程为 -y2=1.
(2)设直线l是曲线C在点P(x0,y0)处的切线,且l分别交两条渐近线
l1,l2于M,N两点,O为坐标原点,证明:△MON面积为定值,并求出
该定值.
解: 证明:当直线l的斜率不存在时,可得直线方程为x=2,易
知△OMN的面积为2,
当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为y=kx+m,
与双曲线的方程x2-4y2=4联立,可得(4k2-1)x2+8kmx+4m2+4=
0,
直线与双曲线的右支相切,可得Δ=(8km)2-4(4k2-1)·(4m2+
4)=0,可得4k2=m2+1,
设直线l与x轴交于D,则D(- ,0),
S△MON=S△MOD+S△NOD= |OD||yM-yN|=|- |·|k|·|xM
-xN|,
又双曲线的渐近线方程为y=± x,
联立 可得M( , ),
同理可得N(- , ),
则S△MON=| |·|k|·| + |=| |·|k|·| |
= =2.
即△MON面积为定值2.
PART 02
课时·跟踪检测
关键能力 | 课后练习
1. 已知双曲线C的渐近线方程为y=± x,且过点P(3, ).
(1)求C的方程;
解: 因为渐近线方程为y=± x,
所以可设双曲线C的方程为 - =λ(λ≠0),
将点P(3, )代入得 - =λ,解得λ= ,
所以双曲线C的方程为 -y2=1.
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(2)设Q(1,0),直线x=t不经过P点且与C相交于A,B两点,若直
线BQ与C交于另一点D,求证:直线AD过x轴上的一定点.
解: 证明:显然直线BQ的斜率不为零,
设直线BQ的方程为x=my+1,B(x1,y1),
D(x2,y2),A(x1,-y1),联立
消x整理得(m2-3)y2+2my-2=0.
依题意得m2-3≠0且Δ=4m2+8(m2-3)>0,即m2>2且m2≠3,
y1+y2=- ,y1y2=- ,
直线AD的方程为y+y1= (x-x1),
令y=0,得x= +x1=
= =
= = =3.
所以直线AD过x轴上的定点(3,0).
2. 已知椭圆C: + =1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,过
点F1的直线l交椭圆于A,B两点,交y轴于点M,若|F1F2|=2,
△ABF2的周长为8.
(1)求椭圆C的标准方程;
解: 因为△ABF2的周长为8,所以4a=8,解得a=2,
由|F1F2|=2,得2 =2 =2,所以b2=3,
因此椭圆C的标准方程为 + =1.
(2)若 =λ , =μ ,试分析λ+μ是否为定值,若是,
求出这个定值;否则,说明理由.
解: 由题意可知直线l的斜率存在,
设直线l的方程为y=k(x+1),
由 整理得(3+4k2)x2+8k2x+4k2-12=0,
显然Δ>0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),则
设M(0,k),又F1(-1,0),
所以 =(x1,y1-k), =(x1+1,y1),则λ= .
同理可得 =(x2,y2-k), =(x2+1,y2),则μ= .
所以λ+μ= + =
= = = = = ,
所以λ+μ为定值 .
3. 已知抛物线E:y2=2px(p>0),过点(-2,0)的两条直线l1,l2
分别交E于A,B两点和C,D两点.当l1的斜率为 时,|AB|= .
(1)求E的标准方程;
解: 当l1的斜率为 时,得l1的方程为y= (x+2).
由 消元并整理得,y2-3py+4p=0,
由弦长公式及根与系数的关系得,
|AB|= × = ,即 =2,
解得p=2或p=- (舍去),
从而E的标准方程为y2=4x.
(2)设G为直线AD与BC的交点,证明:点G必在定直线上.
解: 证明:设A( ,y1),B( ,y2),得kAB= =
,
则直线AB的方程为y= (x- )+y1,即4x-(y1+y2)y+y1y2
=0,
又直线AB过点(-2,0),
所以将该点坐标代入直线AB的方程,得y1y2=8.
设C( ,y3),D( ,y4),
同理可得y3y4=8,
直线AD的方程为4x-(y1+y4)y+y1y4=0,
直线BC的方程为4x-(y2+y3)y+y2y3=0.
因为(-2,0)在抛物线E的对称轴上,
所以由对称性可知,交点G必在垂直于x轴的直线上,
所以只需证G的横坐标为定值即可.
因为直线AD与BC相交,
由 消去y,
解得x=
=
= =2,
所以点G的横坐标为2,即直线AD与BC的交点G在定直线x=2上.
4. 已知抛物线C:y2=2px(p>0)与直线l:x+2y=0交于M,N两
点,且线段MN的中点为P(8,yP).
(1)求抛物线C的方程;
解: 由题知,yP=- ×8=-4.
设M,N两点的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),显然x1≠x2,所以
kMN= = =- .
又y1+y2=2yP=-8,所以kMN=- =- =- ,解得p=2,
所以抛物线C的方程为y2=4x.
(2)过点P作直线m交抛物线于点A,B,证明:以弦AB为直径的圆恒
过点(4,4).
解: 证明:当直线m的斜率存在时,由题意知直线m的斜率不为0,
设直线m:y=k(x-8)-4(k≠0),A(x3,y3),B(x4,y4).
联立
整理得ky2-4y-32k-16=0,Δ>0,
y3+y4= ,y3y4=-32- ,
所以x3+x4= +16= +16,
x3x4= = +64.
令Q(4,4),则 · =(x3-4)(x4-4)+(y3-4)·(y4-4)
=x3x4-4(x3+x4)+16+y3y4-4(y3+
y4)+16= +64-4 +16+ - +16=0,
所以QA⊥QB,故以弦AB为直径的圆恒过点(4,4).
当直线m的斜率不存在时,直线m:x=8,
此时直线m与抛物线的两个交点分别为(8,4 ),(8,-4 ),
不妨令A(8,4 ),B(8,-4 ),
此时 =(4,4 -4), =(4,-4 -4),
则 · =16-(4 +4)(4 -4)=0,
所以QA⊥QB,故以弦AB为直径的圆过点(4,4).
综上所述,以弦AB为直径的圆恒过点(4,4).
THANKS
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