2022年圆锥曲线中的定点定值问题的四种模型 .pdf
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1、2017 届高三第一轮复习专题训练之圆锥曲线中的定点定值问题的四种模型定点问题是常见的出题形式,化解这类问题的关键就是引进变的参数表示直线方程、数量积、比例关系等,根据等式的恒成立、数式变换等寻找不受参数影响的量。直线过定点问题通法,是设出直线方程,通过韦达定理和已知条件找出k 和 m 的一次函数关系式,代入直线方程即可。技巧在于: 设哪一条直线?如何转化题目条件?圆锥曲线是一种很有趣的载体,自身存在很多性质,这些性质往往成为出题老师的参考。如果大家能够熟识这些常见的结论,那么解题必然会事半功倍。下面总结圆锥曲线中几种常见的几种定点模型:模型一: “手电筒”模型例题、(07 山东) 已知椭圆C
2、:13422yx若直线mkxyl:与椭圆 C 相交于 A,B 两点( A,B不是左右顶点) ,且以 AB 为直径的圆过椭圆C 的右顶点。求证:直线l过定点,并求出该定点的坐标。解: 设1122(,),(,)A xyB xy,由223412ykxmxy得222(34)84(3)0kxmkxm,22226416(34)(3)0m kkm,22340km212122284(3),3434mkmxxxxkk22221212121223(4)() ()()34mkyykxmkxmk x xmk xxmkQ以 AB 为直径的圆过椭圆的右顶点(2,0),D且1ADBDkk,1212122yyxx,12121
3、22()40y yx xxx,2222223(4)4(3)1640343434mkmmkkkk,整理得:2271640mmkk,解得:1222 ,7kmk m,且满足22340km当2mk时,:(2)lyk x,直线过定点(2,0),与已知矛盾;当27km时,2:()7lyk x,直线过定点2(,0)7综上可知,直线l过定点,定点坐标为2(,0).7方法总结: 本题为 “弦对定点张直角”的一个例子 :圆锥曲线如椭圆上任意一点P做相互垂直的直线交圆锥曲线于AB ,则 AB 必过定点)(,)(2222022220babaybabax。 (参考百度文库文章: “圆锥曲线的弦对定点张直角的一组性质”)
4、模型拓展: 本题还可以拓展为“手电筒” 模型: 只要任意一个限定AP 与 BP 条件(如?BPAPkk定值,BPAPkk定值),直线 AB 依然会过定点(因为三条直线形似手电筒,固名曰手电筒模型)。 (参考优酷视频资料尼尔森数学第一季第13 节)此模型解题步骤:Step1:设 AB 直线mkxy,联立曲线方程得根与系数关系,求出参数范围;Step2:由 AP 与 BP 关系(如1?BPAPkk) ,得一次函数)()(kfmmfk或者;Step3:将)()(kfmmfk或者代入mkxy,得定定yxxky)(。迁移训练练习 1:过抛物线M:pxy22上一点 P(1,2)作倾斜角互补的直线PA 与
5、PB,交 M 于 A、B 两点,求证:直线AB 过定点。(注:本题结论也适用于抛物线与双曲线)名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 14 页 - - - - - - - - - 练习 2:过抛物线M:xy42的顶点任意作两条互相垂直的弦OA 、OB,求证: 直线 AB 过定点。(经典例题,多种解法)练习 3:过1222yx上的点作动弦AB、AC 且3?ACABkk,证明 BC 恒过定点。(本题参考答案:)51,51()练习 :4:设 A、B 是轨迹C:22(0)
6、ypx P上异于原点O的两个不同点,直线OA和OB的倾斜角分别为和,当,变化且4时,证明直线AB恒过定点,并求出该定点的坐标。(参考答案2 ,2pp)【答案】设1122,A x yB xy,由题意得12,0 xx,又直线 OA,OB 的倾斜角,满足4,故0,4,所以直线AB的斜率存在,否则,OA,OB直线的倾斜角之和为从而设AB 方程为ykxb,显然221212,22yyxxpp,将ykxb与22(0)ypx P联立消去x,得2220kypypb由韦达定理知121222,ppbyyyykk由4,得 1tantan()4=tantan1tantan=122122 ()4p yyy yp将式代入上
7、式整理化简可得:212pbpk,所以22bppk,此时,直线AB的方程可表示为ykx22ppk即(2 )20k xpyp所以直线AB恒过定点2 ,2pp. 练习 5:(2013 年高考陕西卷(理) )已知动圆过定点A(4,0), 且在y轴上截得的弦MN的长为 8. ( ) 求动圆圆心的轨迹C的方程 ; ( ) 已知点B(-1,0), 设不垂直于x轴的直线l与轨迹C交于不同的两点P, Q, 若x轴是PBQ 的角平分线 , 证明直线l过定点 . 【答案】解:( ) A(4,0),设圆心 C 2222,2),(ECMECMCAMNMEEMNyx,由几何图像知线段的中点为xyxyx84) 422222
8、(( ) 点B(-1,0), 222121212122118,8,00),(),(xyxyyyyyyxQyxP,由题知设. 080)()(88811211221212222112211yyyyyyyyyyyyxyxy直线PQ方程为 :)8(1)(21121112121yxyyyyxxxxyyyy1,088)(8)()(122112112xyxyyyyxyyyyyy所以 , 直线 PQ过定点 (1,0) 练习 6:已知点1,0 ,1,0 ,BCP是平面上一动点,且满足| |PCBCPB CBuu u ru uu ruuu ru uu r(1)求点P的轨迹C对应的方程;(2)已知点(,2)A m在
9、曲线C上,过点A作曲线C的两条弦AD和AE,且ADAE,判断:直线DE是否过定点?试证明你的结论. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 14 页 - - - - - - - - - 【解】(1)设.4,1) 1(|),(222xyxyxCBPBBCPCyxP化简得得代入(5 分)).2, 1(, 14)2,()2(2的坐标为点得代入将AmxymA,044,422tmtyxytmyxDE得代入的方程为设直线)(,则设*016)44,4),(),(22121221
10、1tmtyymyyyxEyxD4)(21)()2)(2() 1)(1(212121212121yyyyxxxxyyxxAEAD5)(2)44(44212122212221yyyyyyyy5)(242)(16)(212121221221yyyyyyyyyymmttmttmt845605)4(2)4(4)4(2)4(16)4(2222化简得) 1(23) 1(43484962222mtmtmmtt)即(即0*, 1252)式检验均满足代入(或mtmt1)2(5)2(ymxymxDE或的方程为直线)不满足题意,定点(过定点直线21).2,5(DE)练习 7:已知点 A(1,0) ,B(1, 1)和抛
11、物线 .xyC4:2,O 为坐标原点,过点A 的动直线l交抛物线 C 于 M、P,直线 MB 交抛物线 C 于另一点 Q,如图 . (I)证明 : OMOPu uu u r u uu r为定值 ; (II)若 POM 的面积为25,求向量OM与OP的夹角;()证明直线PQ 恒过一个定点 . 解: ( I)设点PyyPyyM),4(),4(222121、M、A 三点共线,,4414,222121211yyyyyykkDMAM即4,142121211yyyyyy即.544212221yyyyOPOM(II) 设 POM=,则.5cos|OPOM.5sin|,25OPOMSROM由此可得 tan=1
12、. 又.45,45), 0(的夹角为与故向量OPOM()设点MyyQ),4(323、B、Q 三点共线,,QMBQkk3133222233131323133131311,41444(1)()4,40.11yyyyyyyyyyyyyyy yyyL L L L即即即分,0444,4,432322121yyyyyyyy即第 22 题名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 14 页 - - - - - - - - - 即.(*)04)(43232yyyy,444322322
13、32yyyyyykPQ)4(422322yxyyyyPQ的方程是直线即.4)(,4)(323222322xyyyyyyxyyyy即由( *)式,,4)(43232yyyy代入上式,得).1(4)(4(32xyyy由此可知直线PQ 过定点 E(1,4). 模型二:切点弦恒过定点例题: 有如下结论:“ 圆222ryx上一点),(00yxP处的切线方程为200ryyyx” ,类比也有结论: “ 椭圆),()0(1002222yxPbabyax上一点处的切线方程为12020byyaxx” ,过椭圆C:1422yx的右准线l 上任意一点M 引椭圆 C 的两条切线,切点为A、B. (1)求证:直线AB 恒
14、过一定点;(2)当点 M 在的纵坐标为1 时,求 ABM 的面积。【解】(1)设 M14),(),(),)(,334(11221, 1yyxxMAyxByxARtt的方程为则点 M 在 MA 上13311tyx同理可得13322tyx由知AB 的方程为)1(3, 133tyxtyx即易知右焦点F(0 ,3)满足式,故AB 恒过椭圆 C 的右焦点F(0,3)(2)把 AB 的方程0167, 14)1(322yyyxyx化简得代入7167283631| AB又 M 到 AB 的距离33231|334|d ABM 的面积21316|21dABS方法点评: 切点弦的性质虽然可以当结论用,但是在正式的考
15、试过程中直接不能直接引用,可以用本题的书写步骤替换之,大家注意过程。方法总结:什么是切点弦?解题步骤有哪些?名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 14 页 - - - - - - - - - 参考: PPT 圆锥曲线的切线及切点弦方程,百度文库参考:“尼尔森数学第一季_3 下” ,优酷视频拓展:相交弦的蝴蝶特征蝴蝶定理,资料练习1:( 2013 年广东省数学(理)卷)已知抛物线C的顶点为原点, 其焦点0,0Fcc到直线l:20 xy的距离为3 22. 设P为直线
16、l上的点 , 过点P作抛物线C的两条切线,PA PB, 其中,A B为切点 . ( ) 求抛物线C的方程 ; ( ) 当点00,P xy为直线l上的定点时 , 求直线AB的方程 ; ( ) 当点P在直线l上移动时 , 求AFBF的最小值 . 【答案】( ) 依题意 , 设抛物线C的方程为24xcy, 由023 222c结合0c, 解得1c. 所以抛物线C的方程为24xy. ( ) 抛物线C的方程为24xy, 即214yx,求导得12yx设11,A x y,22,B xy( 其中221212,44xxyy), 则切线,PA PB的斜率分别为112x,212x, 所以切线PA:1112xyyxx,
17、 即211122xxyxy, 即11220 x xyy同理可得切线PB的方程为22220 x xyy因为切线,PA PB均过点00,P xy, 所以1001220 x xyy,2002220 x xyy所以1122,xyxy为方程00220 x xyy的两组解 . 所以直线AB的方程为00220 x xyy. ( ) 由抛物线定义可知11AFy,21BFy, 所以121212111AFBFyyy yyy联立方程0022204x xyyxy, 消去x整理得22200020yyxyy由一元二次方程根与系数的关系可得212002yyxy,2120y yy所以221212000121AFBFy yyy
18、yxy又点00,P xy在直线l上, 所以002xy, 所以22220000001921225222yxyyyy所以当012y时, AFBF取得最小值 , 且最小值为92.名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 14 页 - - - - - - - - - 练习 2: (2013 年辽宁数学(理) )如图, 抛物线2212:4 ,:20Cxy Cxpy p,点00,Mxy在抛物线2C上, 过M作1C的切线 , 切点为,A B(M为原点O时,A B重合于O)012x
19、, 切线.MA的斜率为12-. (I) 求p的值 ;(II)当M在2C上运动时 , 求线段AB中点N的轨迹方 .,.A BOO重合于时 中点为【答案】名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页,共 14 页 - - - - - - - - - 模型三:相交弦过定点相交弦性质实质是切点弦过定点性质的拓展,结论同样适用。 参考尼尔森数学第一季_3 下,优酷视频。但是具体解题而言,相交弦过定点涉及坐标较多,计算量相对较大,解题过程一定要注意思路,同时注意总结这类题的通法。例题:
20、 如图,已知直线L:)0(1:12222babyaxCmyx过椭圆的右焦点F,且交椭圆C于A、B两点,点 A、B在直线2:Gxa上的射影依次为点D、E。连接 AE、BD ,试探索当m变化时,直线AE 、BD是否相交于一定点N?若交于定点N,请求出 N点的坐标,并给予证明;否则说明理由。法一:解:)0 ,(),0, 1 (2akF先探索,当m=0时,直线Lox 轴,则 ABED 为矩形,由对称性知,AE与 BD相交于 FK中点 N , 且)0 ,21(2aN。猜想:当 m变化时, AE与 BD相交于定点)0,21(2aN证明:设),(),(),(),(12222211yaDyaEyxByxA,当
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- 2022年圆锥曲线中的定点定值问题的四种模型 2022 圆锥曲线 中的 定点 问题 模型
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