2022年高考数学全程复习知识点同步学案第八章平面解析几何时定点定值问题 .pdf
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1、第 3课时定点、定值问题考点一_定点问题 _ (x 高考 x 卷节选 )已知抛物线C:y22px(p0)的焦点为F, A为 C 上异于原点的任意一点,过点A 的直线l 交 C 于另一点B,交 x 轴的正半轴于点D,且有 |FA| |FD |,当点 A 的横坐标为3 时, ADF 为正三角形(1)求 C 的方程;(2)若直线l1 l,且 l1和 C 有且只有一个公共点E,证明直线AE 过定点,并求出定点坐标解(1)由题意知F(p2,0)设 D(t,0)(t 0),则 FD 的中点为 (p 2t4, 0)因为 |FA|FD |,由抛物线的定义知3p2 tp2,解得 t 3p 或 t 3(舍去 )由
2、p2t4 3,解得 p 2.所以抛物线C 的方程为y24x.(2)由(1)知 F(1,0)设 A(x0,y0)(x0y0 0),D(xD,0)(xD0)因为 |FA|FD |,则 |xD1|x01,由 xD0 得 xDx02,故 D(x02,0),故直线 AB 的斜率 kABy02.因为直线 l1和直线 AB 平行,设直线 l1的方程为yy02xb,代入抛物线方程得y28y0y8by00,由题意64y2032by00,得 b2y0.设 E(xE,yE),则 yE4y0,xE4y20.当 y20 4时, kAEyEy0 xEx04y0 y04y20y2044y0y204,可得直线 AE 的方程为
3、yy04y0y204(xx0)由 y204x0,整理可得 y4y0y204(x1),精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 45 页直线 AE 恒过点 F(1,0)当 y204 时,直线AE的方程为x1,过点 F(1,0),所以直线 AE 过定点 F(1,0)规律方法 圆锥曲线中定点问题的两种解法(1)引进参数法:引进动点的坐标或动线中系数为参数表示变化量,再研究变化的量与参数何时没有关系,找到定点(2)特殊到一般法:根据动点或动线的特殊情况探索出定点,再证明该定点与变量无关1.(x 大庆市教学质量检测)已知椭圆C:x2a2y2
4、1(a1)的上顶点为A,右焦点为 F,直线 AF 与圆 M:(x3)2(y1)23 相切(1)求椭圆 C 的方程;(2)若不过点A 的动直线l 与椭圆C 交于 P,Q 两点,且 APAQ0,求证:直线l 过定点,并求该定点的坐标解: (1)圆 M 的圆心为 (3, 1),半径 r3.由题意知 A(0,1),F(c,0),直线 AF 的方程为xcy1,即 x cyc0.由直线 AF 与圆 M 相切,得|3cc|c213,解得 c22,a2c21 3,故椭圆 C 的方程为x23y21.(2)法一: 由 AP AQ0,知 APAQ,从而直线AP 与坐标轴不垂直,故可设直线AP的方程为ykx1,直线
5、AQ 的方程为y1kx1.联立ykx1x23y2 1,整理得 (13k2)x26kx0,解得 x0 或 x6k13k2,故点 P的坐标为 (6k13k2,1 3k21 3k2),同理,点 Q 的坐标为 (6kk2 3,k23k23),直线l 的斜率为k23k2313k213k26kk236k13k2k214k,直线l 的方程为yk214k(x6kk2 3)k23k23,即 yk214kx12.直线l 过定点 (0,12)精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 45 页法二: 由AP AQ 0,知 APAQ,从而直线PQ 与 x
6、轴不垂直,故可设直线l 的方程为ykxt(t1),联立ykxtx23y2 1,整理得 (13k2)x26ktx3(t2 1)0.设 P(x1,y1), Q(x2,y2),则 x1x2 6kt13k2,x1x23(t21)13k2.(*)由(6kt)24(13k2)3(t21)0,得 3k2t2 1.由AP AQ0,得 AP AQ (x1,y11) (x2,y21)(1k2)x1x2k(t 1)(x1x2)(t1)20.将(*) 代入,得t12,直线l 过定点 (0,12)考点二_定值问题 _ (x 高考江西卷 )如图,已知抛物线C:x24y,过点M(0, 2)任作一直线与C相交于 A,B 两点
7、,过点B作 y 轴的平行线与直线AO 相交于点D(O 为坐标原点 ) (1)证明:动点D 在定直线上;(2)作 C 的任意一条切线l(不含 x 轴),与直线y2 相交于点N1,与 (1)中的定直线相交于点 N2,证明: |MN2|2|MN1|2为定值,并求此定值解(1)证明: 依题意可设AB方程为ykx2,代入x24y,得 x24(kx2),即 x24kx80.设 A(x1,y1), B(x2,y2),则有 x1x2 8.直线 AO 的方程为yy1x1x;BD 的方程为xx2.解得交点 D 的坐标为xx2,yy1x2x1,注意到 x1x2 8 及 x214y1,则有 yy1x1x2x218y1
8、4y1 2.因此 D 点在定直线y 2 上(x0)(2)依题设,切线l 的斜率存在且不等于0,设切线l 的方程为yaxb(a0),代入x24y,得 x24(axb),精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 45 页即 x24ax4b0.由0,得 (4a)216b0,化简整理得b a2.故切线 l 的方程可写为yaxa2.分别令 y2,y 2,得 N1,N2的坐标为N12aa,2 ,N22aa, 2 ,则|MN2|2|MN1|22aa2422aa28,即|MN2|2|MN1|2为定值 8.规律方法 圆锥曲线中定值问题的特点及两大解
9、法(1)特点:特征几何量不受动点或动线的影响而有固定的值(2)两大解法: 从特殊入手,求出定值,再证明这个值与变量无关引进变量法:其解题流程为2.(x 长春市调研) 已知椭圆x2a2y2b21(ab 0)的右焦点为F2(1,0),点H(2,2103)在椭圆上 (1)求椭圆的方程;(2)若点 M 在圆 x2y2b2上,且 M 在 x 象限,过M 作圆 x2y2 b2的切线交椭圆于P,Q 两点,问:PF2Q 的周长是否为定值?若是,求出定值;若不是,请说明理由解: (1)由题意,得a2b2c214a2409b21,解得a2 9b28,椭圆方程为x29y281.(2)设 P(x1,y1),Q(x2,
10、y2),则x219y2181(|x1|3),|PF2|2(x11)2y21(x11)28(1x219)19(x19)2, |PF2|13(9x1)313x1.精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 45 页连接OM,OP(图略 ),由相切条件知:|PM|2|OP|2|OM|2 x21 y218 x21 8(1x219)819x21, |PM|13x1, |PF2| |PM|313x113x13,同理可求得 |QF2|QM|313x213x23, |F2P| |F2Q|PQ|336 为定值考点三 _探究存在性问题_ (x 高考 x
11、 卷)如图, O 为坐标原点,双曲线C1:x2a21y2b21 1(a1 0,b10)和椭圆 C2:y2a22x2b221(a2b2 0)均过点 P2 33,1 ,且以C1的两个顶点和C2的两个焦点为顶点的四边形是面积为2 的正方形 (1)求 C1,C2的方程;(2)是否存在直线l,使得 l 与 C1交于 A,B 两点,与C2只有一个公共点,且|OAOB|AB|?证明你的结论解(1)设 C2的焦距为2c2,由题意知, 2c22,2a12.从而 a11,c21.因为点 P2 33,1在双曲线x2y2b211 上,所以23321b211.故 b213.由椭圆的定义知2a22332( 11)22 3
12、32( 11)22 3.于是 a23,b22a22c222.故 C1,C2的方程分别为x2y23 1,y23x221.(2)不存在符合题设条件的直线若直线 l 垂直于 x轴,因为l 与 C2只有一个公共点,精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 45 页所以直线 l 的方程为x2或 x2.当 x2时,易知A(2,3), B(2,3),所以 |OAOB|22,|AB|2 3,此时, |OAOB| |AB|.当 x2时,同理可知,|OAOB| |AB|.若直线 l 不垂直于x 轴,设 l 的方程为ykx m.由ykxmx2y231,
13、得 (3k2)x22kmxm230.当 l 与 C1相交于A,B 两点时,设A(x1,y1),B(x2,y2),则 x1,x2是上述方程的两个实根,从而 x1x22km3k2,x1x2m23k23.于是 y1y2k2x1x2km(x1x2)m23k23m2k23.由ykxmy23x221,得 (2k23)x24kmx2m26 0.因为直线l 与 C2只有一个公共点,所以上述方程的判别式16k2m28(2k23)(m23)0.化简,得 2k2m23,因此 OA OBx1x2y1y2m23k233k23m2k23 k2 3k23 0,于是 OA2OB22OA OB OA2OB22OA OB,即|O
14、A OB|2 |OAOB|2,故 |OAOB| |AB|.综合 可知,不存在符合题设条件的直线规律方法 存在性问题,先假设存在,推证满足条件的结论,若结论正确则存在,若结论不正确则不存在解决存在性问题应注意以下几点:(1)当条件和结论不唯一时要分类讨论;(2)当给出结论而要推导出存在的条件时,先假设成立,再推出条件;(3)当条件和结论都不知,按常规方法解题很难时,要思维开放,采取另外的途径3.(x 江西南昌模拟 )已知椭圆E 的长轴的一个端点是抛物线y245x 的焦点,离心率是63. (1)求椭圆 E的方程;(2)过点 C(1, 0)的动直线与椭圆相交于A,B 两点精选学习资料 - - - -
15、 - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 45 页若线段 AB 中点的横坐标是12,求直线AB 的方程;在 x 轴上是否存在点M,使 MA MB为常数?若存在,求出点M 的坐标;若不存在,请说明理由解: (1)根据已知易知椭圆的焦点在x 轴上,且a5,又 cea635303,故 ba2c2510353,故所求椭圆E 的方程为x25y2531,即 x23y25.(2)依题意知,直线AB 的斜率存在,设直线AB的方程为yk(x1),将 yk(x1)代入 x23y25,消去 y整理得 (3k21)x26k2x3k2 50.设 A(x1,y1), B(x2,y2),
16、则36k44( 3k21)( 3k2 5) 0,x1x26k23k2 1. 由线段 AB 中点的横坐标是12,得x1x223k23k2 112,解得 k33,适合 .所以直线 AB 的方程为x3y10 或 x3y10.假设在 x 轴上存在点M(m,0),使 MA MB为常数a当直线AB 与 x 轴不垂直时,由知 x1x26k23k21,x1x23k253k21.所以 MA MB (x1m)(x2m)y1y2(x1m)(x2m)k2(x11)(x21)(k21)x1x2(k2m)(x1x2) k2 m2.将 代入,整理得MA MB(6m1)k253k21 m2(2m13)( 3k21) 2m14
17、33k2 1 m2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 45 页m22m136m143(3k21).注意到 MA MB是与 k 无关的常数,从而有 6m140,m73,此时 MA MB49.b当直线AB 与 x 轴垂直时,此时点A,B 的坐标分别为( 1,23),(1,23),当 m73时,也有 MA MB49.综上,在 x 轴上存在定点M(73, 0),使 MA MB为常数1(x 东北三校联合模拟)已知圆M:x2(y2)21,直线l:y 1,动圆P 与圆 M相外切,且与直线l 相切设动圆圆心P 的轨迹为E. (1)求 E 的
18、方程;(2)若点 A,B 是 E 上的两个动点,O 为坐标原点,且OAOB 16,求证:直线AB恒过定点解: (1)设 P(x,y),则x2( y 2)2(y1)1? x28y.所以 E 的方程为x28y.(2)证明: 易知直线AB 的斜率存在,设直线AB:ykxb, A(x1,y1),B(x2,y2)将直线 AB 的方程代入x28y中,得 x28kx8b0,所以 x1x2 8k,x1x2 8b.OA OBx1x2y1y2x1x2x21x2264 8bb2 16? b4,所以直线 AB 恒过定点 (0,4)2(x x 省唐山市高三年级统考)已知抛物线E:x2 2py(p0),直线ykx2 与
19、E 交于 A,B两点,且 OAOB2,其中 O 为原点(1)求抛物线E 的方程;(2)点 C 坐标为 (0, 2),记直线CA,CB 的斜率分别为k1,k2,证明: k21k222k2为定值解: (1)将 ykx2 代入 x22py,得 x22pkx4p0,其中4p2k216p0.设 A(x1,y1), B(x2,y2),则x1 x2 2pk, x1x2 4p.OA OBx1x2y1y2x1x2x212px222p 4p42.所以 p12,所以抛物线E 的方程为 x2y.精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 45 页(2)证明
20、: 由 (1)知, x1x2k,x1x2 2.k1y1 2x1x212x1x21x1x2x1x1x2,同理 k2x2x1,所以 k21k222k22(x1x2)2 2(x1 x2)2 8x1x216.3(x 山西省四校联考)已知椭圆C:x2a2y2b2 1(ab0)的右焦点为F(1,0),右顶点为 A,且 |AF|1. (1)求椭圆 C 的标准方程;(2)若动直线l:ykxm与椭圆 C 有且只有一个交点P,且与直线x4 交于点 Q,问:是否存在一个定点M(t,0),使得 MPMQ0.若存在,求出点M 的坐标;若不存在,请说明理由解: (1)由 c1,ac1,得 a2, b3,故椭圆 C 的标准
21、方程为x24y231.(2)由ykx m3x24y212,得 (34k2)x28kmx4m2x 0, 64k2m2 4(34k2)(4m2x)0,即 m234k2.设 P(xP,yP),则 xP4km34k24km,yPkxPm4k2m m3m,即 P(4km,3m) M(t,0),Q(4,4km), MP(4kmt,3m),MQ (4t,4km) MP MQ (4km t) (4 t) 3m (4k m) t2 4t 34km(t 1) 0 恒 成 立 , 故t1t24t3 0,即 t1.存在点 M(1,0)符合题意1(x 高考 x 卷)已知动圆过定点A(4, 0),且在 y 轴上截得弦MN
22、 的长为 8. (1)求动圆圆心的轨迹C 的方程;(2)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 过定点解: (1)如图 ,设动圆圆心O1(x,y),由题意, |O1A|O1M|.当 O1不在 y 轴上时,过 O1作 O1H MN 交 MN 于 H,则 H 是 MN 的中点,精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 45 页 |O1M|x242.又|O1A|( x4)2 y2, ( x4)2 y2x242.化简得, y28x(x0)当 O1在 y 轴
23、上时, O1与 O 重合,点O1的坐标 (0,0)也满足方程y28x,动圆圆心的轨迹C 的方程为 y28x.(2)证明: 如图 ,由题意,设直线l 的方程为ykxb(k0), P(x1,y1),Q(x2,y2),将 ykxb 代入 y28x 中,得 k2x2(2bk8)xb20.其中 32kb640.由根与系数的关系得,x1x282bkk2,x1x2b2k2. x 轴是 PBQ 的角平分线,y1x11y2x21,即 y1(x21)y2(x11)0, (kx1b)(x2 1)(kx2 b)(x11)0, 2kx1x2(bk)(x1x2)2b0,将 代入 并整理得 2kb2 (kb)(8 2bk)
24、2k2b0, k b.此时0,直线l 的方程为yk(x1),即直线l 过定点 (1,0)2(x 郑州市质量预测)已知平面上的动点R(x,y)及两定点A(2,0),B(2,0),直线RA、RB的斜率分别为k1、k2,且 k1k234,设动点R 的轨迹为曲线C. (1)求曲线 C 的方程;(2)四边形MNPQ 的四个顶点均在曲线C 上,且MQNP, MQx 轴,若直线MN 和直线 QP 交于点 S(4,0)问:四边形MNPQ 两条对角线的交点是否为定点?若是,求出定点坐标;若不是,请说明理由解: (1)由题知 x 2,且 k1yx2,k2yx2,则yx2yx 234,整理得,曲线C 的方程为x24
25、y231(y0)(2)设 MP 与 x轴交于 D(t,0),则直线MP 的方程为 xmy t(m0)设 M(x1,y1),P(x2,y2),由对称性知Q(x1, y1),N(x2, y2),由3x24y2 12xmy t,消去 x 得(3m24)y26mty3t2 x0,所以48(3m24t2)0,精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 45 页y1 y26mt3m24,y1 y23t2123m24,由 M、N、S三点共线知kMS kNS,即y1x14y2x24,所以 y1(my2t4)y2(my1t4)0,整理得2my1y2
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