圆锥曲线的证明和探究性问题
课前必备知识
课标要求
1.进一步掌握圆锥曲线的基础知识,会综合处理直线、圆与圆锥曲线有关综合问题.2.提高综合运用知识的能力.
知识梳理
1.圆锥曲线的证明问题中常见的题设情境
(1)位置关系情境:如证明直线与曲线相切,直线与直线平行、垂直,直线过定点等.
(2)数量关系情境:如存在定值、恒成立、相等等.
2.圆锥曲线的探索性问题
探索性问题通常采用“肯定顺推法”,将不确定性问题明朗化.
一般步骤为:(1)假设满足条件的曲线(或直线、点等)存在,用待定系数法设出;(2)列出关于待定系数的方程(组);(3)若方程(组)有实数解,则曲线(或直线、点等)存在,否则不存在.
3.圆锥曲线的综合问题
圆锥曲线的综合问题主要表现在如下两个方面:一是纵向综合,涉及直线与圆锥曲线、圆与圆锥曲线的相互综合,涉及弦长、中点、垂直、对称、轨迹等问题;二是横向综合,重点是函数、方程、不等式、向量、三角等知识的联系.
4.圆锥曲线的部分经典结论
(1)点M(x0,y0)在椭圆+=1(a>b>0)上,过点M作椭圆的切线,则切线方程为+=1.
(2)点M(x0,y0)在椭圆+=1(a>b>0)外,过点M作椭圆的两条切线,切点分别为A,B,则切点弦AB的直线方程为+=1.
(3)点M(x0,y0)在椭圆+=1(a>b>0)内,过点M作椭圆的弦AB(不过椭圆中心),分别过A,B作椭圆的切线,则两条切线的交点P的轨迹方程为直线+=1.
(4)点M(x0,y0)在双曲线-=1(a>0,b>0)上,过点M作双曲线的切线,则切线方程为-=1.
(5)点M(x0,y0)在双曲线-=1(a>0,b>0)外,过点M作双曲线的两条切线,切点分别为A,B,则切点弦AB的直线方程为-=1.
(6)点M(x0,y0)在双曲线-=1(a>0,b>0)内,过点M作双曲线的弦AB(不过双曲线中心),分别过A,B作双曲线的切线,则两条切线的交点P的轨迹方程为直线-=1.
(7)点M(x0,y0)在抛物线y2=2px(p>0)上,过点M作抛物线的切线,则切线方程为y0y=p(x+x0).
(8)点M(x0,y0)在抛物线y2=2px(p>0)外,过点M作抛物线的两条切线,切点分别为A,B,则切点弦AB的直线方程为y0y=p(x+x0).
(9)点M(x0,y0)在抛物线y2=2px(p>0)内,过点M作抛物线的弦AB,分别过A,B作抛物线的切线,则两条切线的交点P的轨迹方程为直线y0y=p(x+x0).
课前训练
1.已知A点的坐标为(-,0),B是圆F:(x-)2+y2=4上一动点,线段AB的垂直平分线交BF于P,则动点P的轨迹为( )
A.圆 B.椭圆
C.双曲线的一支 D.抛物线
解析:B 由题意,圆F:(x-)2+y2=4,可得圆心坐标为F(,0),半径为r=2,
因为线段AB的垂直平分线交BF于P,可得|PA|=|PB|,
所以|PA|+|PF|=|PB|+|PF|=r=2>|AF|=1,
根据椭圆的定义,可得点P的轨迹为以点A,F为焦点的椭圆.故选B.
2.(2025·天津红桥一模)已知直线y=kx与圆C:(x+2)2+y2=3相切,交抛物线y2=2px(p>0)于点P,若|OP|=8,O是坐标原点,则以P为圆心,p为半径的圆与圆C的位置关系为( )
A.相交 B.内含
C.外离 D.外切
解析:C 根据=,解得k=±,结合抛物线的对称性,只需考虑k=的情形.
联立方程
解得或
所以|OP|===8,
解得p=6,此时点P(4,4),圆P的方程为(x-4)2+(y-4)2=36.
因为圆C和圆P的圆心距d==2>+6,
所以两圆外离.同理,当k=-时,两圆也外离.故选C.
3.已知椭圆C:+=1(a>b>0)的一个焦点的坐标为(1,0),一条切线的方程为x+y=7,则椭圆C的离心率e=________.
解析:
联立直线与椭圆方程
可得(a2+b2)x2-14a2x+49a2-a2b2=0.
由x+y=7为椭圆切线,
则有Δ=196a4-4(a2+b2)(49a2-a2b2)=0,
化简得a4b2+a2b4=49a2b2.
又a>b>0,故a2+b2=49.
又椭圆的一个焦点的坐标为(1,0),故有a2-b2=1,
则a2=25,故a=5,则e=.
4.(2025·云南昆明高三校考)已知直线l:y=kx+b与双曲线C:-y2=1相切,且l与C的两条渐近线l1,l2分别交于M(x1,y1),N(x2,y2)两点,则x1x2=________.
解析:4 如图,将y=kx+b代入-y2=1,得(1-4k2)x2-8kbx-4b2-4=0,易得1-4k2≠0,
由Δ=64k2b2+16(b2+1)(1-4k2)=0,得b2=4k2-1.
双曲线的渐近线方程为y=±x,将其统一得-y2=0,
将y=kx+b代入-y2=0得(4k2-1)x2+8kbx+4b2=0(k≠±),
则x1x2===4.
5.已知双曲线-=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,过F2且斜率为的直线与双曲线在第一象限的交点为A,若(+)·=0,则此双曲线的标准方程可能为__________(答案不唯一).
解析:-=1(-=1(k>0))
由题可知,=-+,
若(+)·=0,
即为(+)·(-+)=0,
可得2=2,即有|AF2|=|F2F1|=2c.
由双曲线的定义可知|AF1|-|AF2|=2a,可得|AF1|=2a+2c,由于过F2的直线斜率为,
所以在等腰三角形AF1F2中,tan ∠AF2F1=-,
则cos ∠AF2F1=-.
由余弦定理得
cos ∠AF2F1=-=,
化简得3c=5a,即a=c,b=c,
可得a∶b=3∶4,a2∶b2=9∶16,
所以此双曲线的标准方程可能为
-=1(-=1(k>0)).
课堂核心考点
考点1 常见轨迹方程的求法
【例1】 (2025·山东临沂一模)动圆C与圆C1:(x+2)2+y2=50和圆C2:(x-2)2+y2=2都内切,记动圆圆心C的轨迹为E.
(1)求E的方程.
(2)已知圆锥曲线具有如下性质:若圆锥曲线的方程为Ax2+2Bxy+Cy2+2Dx+2Ey+F=0,则曲线上一点(x0,y0)处的切线方程为Ax0x+B(x0y+y0x)+Cy0y+D(x0+x)+E(y0+y)+F=0,试运用该性质解决以下问题:点P为直线x=8上一点(P不在x轴上),过点P作E的两条切线PA,PB,切点分别为A,B.
(ⅰ)证明:直线AB过定点.
(ⅱ)点A关于x轴的对称点为A′,连接A′B交x轴于点M,设△AC2M,△BC2M的面积分别为S1,S2,求|S1-S2|的最大值.
解析:(1)设动圆C的半径为r,由题意得圆C1和圆C2的半径分别为5,.
因为C与C1,C2都内切,
所以|CC1|=5-r,|CC2|=r-,所以|CC1|+|CC2|=5-r+r-=4.
又C1(-2,0),C2(2,0),故|C2C1|=4<4,
所以点C的轨迹是以C1,C2为焦点的椭圆.
设E的方程为+=1(a>b>0),
则2a=4,2c=4,
所以b2=a2-c2=4,
故E的方程为+=1.
(2)(ⅰ)证明:如图,设A(x1,y1),B(x2,y2),P(8,t)(t≠0),
由题意中的性质可得,切线PA的方程为+=1,
切线PB的方程为+=1.
因为两条切线都经过点P(8,t),
所以x1+=1,x2+=1,
故直线AB的方程为x+=1,显然当y=0时,x=1,
直线AB经过定点(1,0).
(ⅱ)由(ⅰ)可设直线AB的方程为x=my+1(m≠0),
联立方程
整理得(m2+2)y2+2my-7=0,
由韦达定理得
又A′(x1,-y1),
所以直线A′B的方程为y+y1=(x-x1).
令y=0得
xM=+x1
=
=
==1+
=1+
=8,
所以直线A′B经过定点M(8,0).
又C2(2,0),
所以|S1-S2|=|C2M|·||y1|-|y2||
=3|y1+y2|==
≤=,
所以|S1-S2|max=,当且仅当|m|=,即m=±时取等号.
求轨迹方程的常用方法
(1)定义法:如果动点P的运动规律符合我们已知的某种曲线(如圆、椭圆、双曲线、抛物线)的定义,则可先设出轨迹方程,再根据已知条件,待定方程中的常数,即可得到轨迹方程.
(2)直译法:如果动点P的运动规律是否符合我们熟知的某些曲线的定义难以判断,但点P满足的等量关系易于建立,则可以先表示出点P所满足的几何上的等量关系,再用点P的坐标(x,y)表示该等量关系式,即可得到轨迹方程.
(3)代入法(相关点法):如果动点P的运动是由另外某一点P′的运动引发的,而该点的运动规律已知(该点坐标满足某已知曲线方程),则可以设出P(x,y),用(x,y)表示出相关点P′的坐标,然后把P′的坐标代入已知曲线方程,即可得到动点P的轨迹方程.
变式探究
1.(2025·河南襄城高中校联考三模)已知抛物线C的顶点在坐标原点,焦点在y轴的正半轴上,圆x2+(y-1)2=1经过抛物线C的焦点.
(1)求抛物线C的方程;
(2)若直线l:mx+y-4=0与抛物线C相交于A,B两点,过A,B两点分别作抛物线C的切线,两条切线相交于点P,求△ABP面积的最小值.
解析:(1)由题意,设抛物线C的方程为x2=2py(p>0).
因为圆x2+(y-1)2=1经过抛物线C的焦点(0,),
所以(-1)2=1,解得p=4,
所以抛物线C的方程为x2=8y.
(2)如图所示,
设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1≠x2.
联立方程整理得x2+8mx-32=0,
所以Δ=64m2+128>0,且x1+x2=-8m,x1x2=-32,
所以|AB|=·
=8.
由x2=8y,可得y=,则y′=,
所以抛物线C上过点A的切线方程是y-y1=(x-x1),
将y1=代入上式整理得y=x-.
同理可得抛物线C上过点B的切线方程为y=x-.
由解得
所以x=-4m,y=-4.
所以P(-4m,-4)到直线mx+y-4=0的距离d==,
所以△ABP的面积
S=|AB|d
=×8×
=16(m2+2),
当m=0时,Smin=32,
所以△ABP面积的最小值为32.
探究点2 证明问题
【例2】 (2025·陕西榆林校联考期末)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,离心率e=,P为C上一动点,△PF1F2面积的最大值为.
(1)求椭圆C的方程.
(2)若过F2且斜率不为0的直线l交椭圆于M,N两点,A1,A2分别为椭圆的左、右顶点,直线A1M,A2N分别与直线l1:x=1交于T,Q两点,证明:四边形OTA2Q为菱形.
解析:(1)由题意知bc=,e==,a2=b2+c2(其中c为半焦距),
所以a=2,b=,c=1,
故椭圆C的方程为+=1.
(2)证明:由(1)知F2(1,0),A1(-2,0),A2(2,0),如图所示.
因为l的斜率不为0,故设l的方程为x=my+1,M(x1,y1),N(x2,y2),
联立方程
消去x并化简得(3m2+4)y2+6my-9=0,
Δ=36m2+36(3m2+4)=144(m2+1)>0,
y1+y2=-,y1y2=-.
直线A1M的斜率kA1M=,
故直线A1M的方程为y=(x+2),
与x=1联立可得y=,
故点T的坐标为(1,).
同理可得点Q的坐标为(1,-).
+(-)
=
=.
又2my1y2-3(y1+y2)=2m·-3()==0,
即=,所以|F2T|=|F2Q|.
又|OF2|=1=|F2A2|,且TQ⊥OA2,
所以四边形OTA2Q为菱形.
1.解决此类问题的一般方法是“设而不求”,通过“设参、用参、消参”的推理及运算,借助几何直观,达到证明的目的.
2.证明位置关系树立“转化”意识.
变式探究
2.已知平面内两点F1(-,0),F2(,0),动点P满足|PF1|+|PF2|=2.
(1)求动点P的轨迹C的方程.
(2)设M,N是轨迹C上的两点,直线MN与曲线x2+y2=1(x>0)相切.证明:M,N,F2三点共线的充要条件是|MN|=.
解析:(1)因为|PF1|+|PF2|=2(>|F1F2|=2),
所以由椭圆的定义可得点P的轨迹为以F1,F2为焦点的椭圆.
又2a=2,2c=2,解得a=,c=,
所以b2=a2-c2=1,
所以点P的轨迹C的方程为+y2=1.
(2)证明:设M(x1,y1),N(x2,y2),
若MN⊥x轴,由MN与x2+y2=1(x>0)相切可知,直线MN的方程为x=1,不合题意.
所以直线MN的斜率必存在且不为0,设直线MN的方程为y=kx+m(k≠0),
由直线MN与x2+y2=1(x>0)相切知=1,即1+k2=m2,
联立方程
得(1+3k2)x2+6kmx+3(m2-1)=0,
Δ=(6km)2-4×3(m2-1)(1+3k2)=-12m2+12+36k2>0,
x1+x2=,x1x2=,
所以|MN|
=
=
=,
又m2=k2+1,
所以|MN|=.(*)
若点M,N,F2共线,点F2在直线MN:y=kx+m(k≠0)上,
则0=k+m,即m=-k,
又1+k2=m2,解得k2=1,代入(*)可得|MN|==.
反之,若|MN|=,
则=,即2|k|·=1+3k2,
整理得k2=1,
又1+k2=m2,所以m2=2.
又曲线x2+y2=1(x>0)为右半圆,则m与k异号,
所以k=1,m=-或k=-1,m=,
所以直线MN的方程为y=x-或y=-x+,
此时点M,N,F2共线.
综上,M,N,F2三点共线的充要条件是|MN|=.
考点3 圆锥曲线的探究性问题
【例3】 (2025·上海浦东高三校考)设椭圆E:+=1(a>b>0)的一个顶点为A(0,1),离心率为,F为椭圆E的右焦点.
(1)求椭圆E的方程.
(2)过点P(2,0)的直线与椭圆E交于B,C两点,过点B,C分别作直线l:x=t的垂线(点B,C在直线l的两侧),垂足分别为M,N.记△BMP,△MNP,△CNP的面积分别为S1,S2,S3,试问:是否存在常数t,使得S1,S2,S3总成等比数列?若存在,求出t的值;若不存在,请说明理由.
解析:(1)因为椭圆E:+=1(a>b>0)的一个顶点为A(0,1),离心率为,
所以有b=1,=,
则1-=,所以a2=2,
所以椭圆E的方程为+y2=1.
(2)由已知得,直线BC的斜率存在,且B,C在x轴的同侧,如图所示.
设直线BC的方程为y=k(x-2),B(x1,y1),C(x2,y2),
不妨设x10,x1由得(1+2k2)x2-8k2x+8k2-2=0,
所以Δ=8(1-2k2)>0,
x1+x2=,x1x2=.
因为S1=(t-x1)|y1|,S2=(2-t)|y2-y1|,S3=(x2-t)|y2|,
所以S1S3=(x2-t)(t-x1)|y1y2|
=(x2-t)(t-x1)y1y2
=k2(x2-t)(t-x1)(x1-2)(x2-2)
=k2[t(x1+x2)-x1x2-t2]·[x1x2-2(x1+x2)+4]
=k2(--t2)·(-+4)
=[-2k2(t-2)2-t2+2],
S=(2-t)2(y2-y1)2
=k2(2-t)2(x2-x1)2
=k2(2-t)2[(x2+x1)2-4x1x2]
=k2(2-t)2[()2-]
=·[-2k2(t-2)2+(t-2)2].
要使S1,S2,S3总成等比数列,则应有-t2+2=(t-2)2,解得t=1,
所以存在t=1,使得S1,S2,S3总成等比数列.
1.点、线的探究性问题的求解方法
(1)解决探究性问题通常采用“肯定顺推法”,将不确定性问题明朗化.一般步骤如下:
①假设满足条件的曲线(直线或点等)存在,用待定系数法设出;
②列出关于待定系数的方程(组);
③若方程(组)有实数解,则曲线(直线或点等)存在,否则不存在.
(2)反证法与验证法也是求解探究性问题常用的方法.
2.含参数的探究性问题的求解方法
求解含参数的探究性问题时,通常的方法是首先假设满足条件的参数值存在,然后利用这些条件并结合题目的其他已知条件进行推理与计算,若不出现矛盾,并且得到了相应的参数值,就说明满足条件的参数值存在;若在推理与计算中出现了矛盾,则说明满足条件的参数值不存在,同时推理与计算的过程就是说明理由的过程.
变式探究
3.(2025·四川遂宁阶段练习)在平面直角坐标系中,设点P的轨迹为曲线C.①过点F(1,0)的动圆恒与y轴相切,FP为该圆的直径;②点P到F(1,0)的距离比P到y轴的距离大1.在①和②中选择一个作为条件:
(1)选择条件________,求曲线C的方程.
(2)在x轴正半轴上是否存在一点M,当过点M的直线l与抛物线C交于Q,R两点时,+为定值?若存在,求出点M的坐标;若不存在,请说明理由.
解析:(1)选①:如图,过P作y轴的垂线,垂足为H,交直线x=-1于点P′.
设动圆的圆心为E,半径为r,则E到y轴的距离为r,在梯形OFPH中,由中位线性质可得|PH|=2r-1,
所以|PP′|=2r-1+1=2r.
又|PF|=2r,所以|PP′|=|PF|.
由抛物线的定义知,点P是以F(1,0)为焦点,以直线x=-1为准线的抛物线,
所以曲线C的方程为y2=4x.
选②:设P(x,y).
点P到F(1,0)的距离比P到y轴的距离大1,
所以=|x+1|,整理可得y2=4x.
(2)设点M(t,0)(t>0),由题意知直线l的斜率不为零,点Q(x1,y1),R(x2,y2),直线l的方程为x=my+t.
由得y2-4my-4t=0.
则Δ=16m2+16t>0,y1+y2=4m,y1y2=-4t.
又|MQ|=
==|y1|.
同理可得|MR|=|y2|,
所以+
=+
==
=
==.
若+为定值,则t=1,此时点M(1,0)为定点.
又当t=1,m∈R时,Δ>0,所以,存在点M(1,0),
当过点M的直线l与抛物线C交于Q,R两点时,+为定值1.圆锥曲线的证明和探究性问题
课前必备知识
课标要求
1.进一步掌握圆锥曲线的基础知识,会综合处理直线、圆与圆锥曲线有关综合问题.2.提高综合运用知识的能力.
知识梳理
1.圆锥曲线的证明问题中常见的题设情境
(1)位置关系情境:如证明直线与曲线相切,直线与直线平行、垂直,直线过定点等.
(2)数量关系情境:如存在定值、恒成立、相等等.
2.圆锥曲线的探索性问题
探索性问题通常采用“肯定顺推法”,将不确定性问题明朗化.
一般步骤为:(1)假设满足条件的曲线(或直线、点等)存在,用待定系数法设出;(2)列出关于待定系数的方程(组);(3)若方程(组)有实数解,则曲线(或直线、点等)存在,否则不存在.
3.圆锥曲线的综合问题
圆锥曲线的综合问题主要表现在如下两个方面:一是纵向综合,涉及直线与圆锥曲线、圆与圆锥曲线的相互综合,涉及弦长、中点、垂直、对称、轨迹等问题;二是横向综合,重点是函数、方程、不等式、向量、三角等知识的联系.
4.圆锥曲线的部分经典结论
(1)点M(x0,y0)在椭圆+=1(a>b>0)上,过点M作椭圆的切线,则切线方程为+=1.
(2)点M(x0,y0)在椭圆+=1(a>b>0)外,过点M作椭圆的两条切线,切点分别为A,B,则切点弦AB的直线方程为+=1.
(3)点M(x0,y0)在椭圆+=1(a>b>0)内,过点M作椭圆的弦AB(不过椭圆中心),分别过A,B作椭圆的切线,则两条切线的交点P的轨迹方程为直线+=1.
(4)点M(x0,y0)在双曲线-=1(a>0,b>0)上,过点M作双曲线的切线,则切线方程为-=1.
(5)点M(x0,y0)在双曲线-=1(a>0,b>0)外,过点M作双曲线的两条切线,切点分别为A,B,则切点弦AB的直线方程为-=1.
(6)点M(x0,y0)在双曲线-=1(a>0,b>0)内,过点M作双曲线的弦AB(不过双曲线中心),分别过A,B作双曲线的切线,则两条切线的交点P的轨迹方程为直线-=1.
(7)点M(x0,y0)在抛物线y2=2px(p>0)上,过点M作抛物线的切线,则切线方程为y0y=p(x+x0).
(8)点M(x0,y0)在抛物线y2=2px(p>0)外,过点M作抛物线的两条切线,切点分别为A,B,则切点弦AB的直线方程为y0y=p(x+x0).
(9)点M(x0,y0)在抛物线y2=2px(p>0)内,过点M作抛物线的弦AB,分别过A,B作抛物线的切线,则两条切线的交点P的轨迹方程为直线y0y=p(x+x0).
课前训练
1.已知A点的坐标为(-,0),B是圆F:(x-)2+y2=4上一动点,线段AB的垂直平分线交BF于P,则动点P的轨迹为( )
A.圆 B.椭圆
C.双曲线的一支 D.抛物线
2.(2025·天津红桥一模)已知直线y=kx与圆C:(x+2)2+y2=3相切,交抛物线y2=2px(p>0)于点P,若|OP|=8,O是坐标原点,则以P为圆心,p为半径的圆与圆C的位置关系为( )
A.相交 B.内含
C.外离 D.外切
3.已知椭圆C:+=1(a>b>0)的一个焦点的坐标为(1,0),一条切线的方程为x+y=7,则椭圆C的离心率e=________.
4.(2025·云南昆明高三校考)已知直线l:y=kx+b与双曲线C:-y2=1相切,且l与C的两条渐近线l1,l2分别交于M(x1,y1),N(x2,y2)两点,则x1x2=________.
5.已知双曲线-=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,过F2且斜率为的直线与双曲线在第一象限的交点为A,若(+)·=0,则此双曲线的标准方程可能为__________(答案不唯一).
课堂核心考点
考点1 常见轨迹方程的求法
【例1】 (2025·山东临沂一模)动圆C与圆C1:(x+2)2+y2=50和圆C2:(x-2)2+y2=2都内切,记动圆圆心C的轨迹为E.
(1)求E的方程.
(2)已知圆锥曲线具有如下性质:若圆锥曲线的方程为Ax2+2Bxy+Cy2+2Dx+2Ey+F=0,则曲线上一点(x0,y0)处的切线方程为Ax0x+B(x0y+y0x)+Cy0y+D(x0+x)+E(y0+y)+F=0,试运用该性质解决以下问题:点P为直线x=8上一点(P不在x轴上),过点P作E的两条切线PA,PB,切点分别为A,B.
(ⅰ)证明:直线AB过定点.
(ⅱ)点A关于x轴的对称点为A′,连接A′B交x轴于点M,设△AC2M,△BC2M的面积分别为S1,S2,求|S1-S2|的最大值.
求轨迹方程的常用方法
(1)定义法:如果动点P的运动规律符合我们已知的某种曲线(如圆、椭圆、双曲线、抛物线)的定义,则可先设出轨迹方程,再根据已知条件,待定方程中的常数,即可得到轨迹方程.
(2)直译法:如果动点P的运动规律是否符合我们熟知的某些曲线的定义难以判断,但点P满足的等量关系易于建立,则可以先表示出点P所满足的几何上的等量关系,再用点P的坐标(x,y)表示该等量关系式,即可得到轨迹方程.
(3)代入法(相关点法):如果动点P的运动是由另外某一点P′的运动引发的,而该点的运动规律已知(该点坐标满足某已知曲线方程),则可以设出P(x,y),用(x,y)表示出相关点P′的坐标,然后把P′的坐标代入已知曲线方程,即可得到动点P的轨迹方程.
变式探究
1.(2025·河南襄城高中校联考三模)已知抛物线C的顶点在坐标原点,焦点在y轴的正半轴上,圆x2+(y-1)2=1经过抛物线C的焦点.
(1)求抛物线C的方程;
(2)若直线l:mx+y-4=0与抛物线C相交于A,B两点,过A,B两点分别作抛物线C的切线,两条切线相交于点P,求△ABP面积的最小值.
探究点2 证明问题
【例2】 (2025·陕西榆林校联考期末)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,离心率e=,P为C上一动点,△PF1F2面积的最大值为.
(1)求椭圆C的方程.
(2)若过F2且斜率不为0的直线l交椭圆于M,N两点,A1,A2分别为椭圆的左、右顶点,直线A1M,A2N分别与直线l1:x=1交于T,Q两点,证明:四边形OTA2Q为菱形.
1.解决此类问题的一般方法是“设而不求”,通过“设参、用参、消参”的推理及运算,借助几何直观,达到证明的目的.
2.证明位置关系树立“转化”意识.
变式探究
2.已知平面内两点F1(-,0),F2(,0),动点P满足|PF1|+|PF2|=2.
(1)求动点P的轨迹C的方程.
(2)设M,N是轨迹C上的两点,直线MN与曲线x2+y2=1(x>0)相切.证明:M,N,F2三点共线的充要条件是|MN|=.
考点3 圆锥曲线的探究性问题
【例3】 (2025·上海浦东高三校考)设椭圆E:+=1(a>b>0)的一个顶点为A(0,1),离心率为,F为椭圆E的右焦点.
(1)求椭圆E的方程.
(2)过点P(2,0)的直线与椭圆E交于B,C两点,过点B,C分别作直线l:x=t的垂线(点B,C在直线l的两侧),垂足分别为M,N.记△BMP,△MNP,△CNP的面积分别为S1,S2,S3,试问:是否存在常数t,使得S1,S2,S3总成等比数列?若存在,求出t的值;若不存在,请说明理由.
1.点、线的探究性问题的求解方法
(1)解决探究性问题通常采用“肯定顺推法”,将不确定性问题明朗化.一般步骤如下:
①假设满足条件的曲线(直线或点等)存在,用待定系数法设出;
②列出关于待定系数的方程(组);
③若方程(组)有实数解,则曲线(直线或点等)存在,否则不存在.
(2)反证法与验证法也是求解探究性问题常用的方法.
2.含参数的探究性问题的求解方法
求解含参数的探究性问题时,通常的方法是首先假设满足条件的参数值存在,然后利用这些条件并结合题目的其他已知条件进行推理与计算,若不出现矛盾,并且得到了相应的参数值,就说明满足条件的参数值存在;若在推理与计算中出现了矛盾,则说明满足条件的参数值不存在,同时推理与计算的过程就是说明理由的过程.
变式探究
3.(2025·四川遂宁阶段练习)在平面直角坐标系中,设点P的轨迹为曲线C.①过点F(1,0)的动圆恒与y轴相切,FP为该圆的直径;②点P到F(1,0)的距离比P到y轴的距离大1.在①和②中选择一个作为条件:
(1)选择条件________,求曲线C的方程.
(2)在x轴正半轴上是否存在一点M,当过点M的直线l与抛物线C交于Q,R两点时,+为定值?若存在,求出点M的坐标;若不存在,请说明理由.