专题3-5 圆锥曲线定值问题-(人教A版2019选择性必修第一册) (教师版).docx
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1、圆锥曲线定值问题知识剖析1定值问题在圆锥曲线中,某些几何量在特定的关系结构中,不受相关变元的制约而恒定不变,则称该变量具有定值 特征.Eg一个球在水平面上无论怎么滚动,球心到水平面的距离都是半径长; 椭圆上一动点P到两焦点尸2的距离之和PF1+PF2为一定值2a;2解决此类问题的基本策略定值问题往往涉及到一连串的“运动变化”,要确定某几何量的定值,我们要先理解题意,明确“变化的源头”, 再找到源头与含定值特征的几何量之间的代数或几何关系,来确定解题的突破口.参数法把相关几何量用曲线里的参变量表示,再证明结论与求参数无关;解题步骤引进参数-列出关系式-化简消参,求出定值.由特殊到一般法把相关几何
2、量的变元特殊化,在特例中求出几何量的定值,再证明结论与特定状态无关.几何法根据几何关系确定相关几何量的不变.经典例题【方法一】参数法22_【典题1】已知椭圆器+琶=l(abO)的左焦点&(1 ,0),长轴长与短轴长的比是2:疗(1)求椭圆的方程;(2)过&作两直线TH 九交椭圆于4,C 四点,若TH Ln,求证:/篙+备为定值由- 2)可得蜉2 一(4 + 4蜉) + 4蜉=0,可得当=红詈=胃$- = 2+1,yA = kxA -2) =-,即4(2+套,(),同理可得3(2+高,6 2.2_: AB =彳=忆1忆2(七+卜2)忆1七,则直线AB的方程为y = k1k2(x 2 三)+ :=
3、人也( 2) 一等 +j = k1k2(x 2) + 2,可得直线ZB过定点F(2 ,2),则1尸=2,又E0 1FD ,(隐圆,定弦定角模型).。的轨迹是(2 ,1)为圆心,1为半径的圆,则存在定点7(2 ,1),使得线段TD长度为定值1.【点拨】“存在定点几 使得线段77)长度为定值。意味着动点。到定点7是定长,即D的轨迹是以丁为圆心的圆; 本题的“变化源头是七(或B),由的分析较为直接的思路是求出。的轨迹,具体作法:求出直线DE方 程,再与直线43联立求出点。的坐标(用的表示),消参七后得到。的轨迹;这有个缺点是计算量较大;本题的解法属于几何法,在求出直线48方程,有“意外收获Z它有定点
4、(2 ,2),结合图象确定是“定弦 定角的隐圆模型1 可知。的轨迹,确定定点7(2 ,1).【典题2如图,在平面直角坐标系0y中,椭圆 +、=l(Qb0)的左、右焦点分别为&(c ,0), F2(c ,0).已知(1 ,?)和(0, 9)都在椭圆上,其中e为椭圆的离心率.(1)求椭圆的方程;(2)设4 ,8是椭圆上位于支轴上方的两点,且直线与直线BF2平行,NF?与交于点P.(讥)求证:P& + PF2是定值.若gBF2 = 4 ,求直线AFi的斜率; 乙y2【解析】过程略,椭圆的方程为多+ V = L(2)解:由(1)得.a(1 ,0) .(1 ,0),又直线与直线BF2平行,,设与8尸2的
5、方程分别为 = my 1 ,x = my + 1.设,%)1(2 )Ji 。,丫2 。,(%2 42 = 1.由 2% ,可得(小 + 2)y 2瓶丫 -1 = 0.%i = myr - 1m+v2m2+2m+v2m2+2m2+2,7i =m-V2m2+2m2+2 0),则直线08的方程为y =-金产, ry = mx联立方程组卜2解得2 =,+ y乙=1l+4m2不妨设4在第三象限,财4(一篇,一彳筌), Vl+4m2V1+47n2又 |0B|+i47n21+急V16m2 + 1V4m24-1V16m2 + 124-8m2., , , = 1,V4m2 + 1 Vl+4m2Vl+16m2又|
6、0川2l+4m24m2l+4m24+4m2l+4m2,0B216* + 14m2+1.|0川2 + |08|2=过驾=5,故。正确;l+4m2(V = mx联立方程组2 _ 4n7,可得第(%4m) = 0, (” - y故N(4m, 4m2),ON = 4mVm2 + 1,一高替换zn可得M(一 ,金石),M到直线04的距离力M到直线04的距离力Vm2+1IT 一意 Somn =lON - h = 2zn(l + 焉)=2m + 2,当且仅当27n =-即zn =;时取等号. 2m24 =答3 = 5。22,故。正确.SOAB故选:ABCD.)在平面直角坐标系oy中,已知焦点为尸的抛物线/
7、= 4y上有两个动点/、B,且满足方=4而,过4、B两点分别作抛物线的切线,设两切线的交点为M.(1)求:而丽的值;(2)证明前四为定值.【答案】(1) 3 (2)022【解析】设力以%2尊) 44,焦点尸(0,1),焦点尸(0,1),.族=(一%L 1 ?),潘=- 1),TAF = AFB消 a得1(?1)+ %2(1 弓)消 a得1(?1)+ %2(1 弓)化简整理得01 -冷)(竿+ 1) = 0丫2 2.A人1 人2V与W %2,1%2 = -4,y1y2 =7 4 = 1 0A OB = xTx2 + y1y2 -3(定值)(2)抛物线方程为y = 12,过抛物线/、B两点的切线方
8、程分别为y =- Xi) +和丫 =- 2)+即y = 1%1X -m和y = |x2x -乎联立解出两切线交点M的坐标为(笠Z 1) T TV 1 vv2 v2 丫2 丫2 丫2 v2 FM - AB =.-2)(%2 -= 0 (定值)?()已知,椭圆C过点4(1 ,|),两个焦点为(-1 ,0) ,(1 ,0).求椭圆C的方程;(2)E ,F是椭圆C上的两个动点,如果直线4E的斜率与AF的斜率互为相反数,证明直线EF的斜率为定值, 并求出这个定值.【答案】(1) 9 + 9=1 (2) |【解析】(I)由题意c = L可设椭圆方程为三+言=1,解得匕2 = 3, / =:(舍去) 1+
9、4bz422所以椭圆方程为+3=l 43(H)设直线4E方程为:y = k(x-l)+l, 22代入亍 + 9=1 得(3 + 4k2)%2 + 4k(3 - 2k)x + 4(| -/c)2 - 12 = 0设EQeJe),口(孙,好),因为点4(1,|)在椭圆上,所以由韦达定理得:& + 1 =嗤券,物X 1二年胪,所以“E =+ | 一 忆又直线AF的斜率与4E的斜率互为相反数,在上式中以一K代K,可得孙=,yF = -kxF + | + 5 t,/v乙所以直线EF的斜率处尸=上=一即弟=iXp-xXpx2即直线7叩勺斜率为定值,其值为3224(巧 已知椭圆C:器+器=l(ab0)的长轴
10、长为4,上顶点为4左、右焦点分别为&且NFrAF2 = 60,。为坐标原点.(1)求椭圆C的方程;(2)设点M、N为椭圆C上的两个动点,若丽丽=0,问:点。到直线MN的距离d是否为定值?若是,求 出d的值;若不是,请说明理由.【答案】(1) 9 + 9=1(2)第【解析】(1)设椭圆C的半焦距为G由已知可得2a = 4, a = 2,乙&AF2 = 60。,在RtZkO/Fz中,可得/。4尸2 = 30。,0A = b, 0F2 = c,/. AF2 = q = 2,. cosZ-OAF2 =-=,解得匕=V3.CL 222.椭圆。的方程为9+ 5 = 1; 43(2)当直线MN的斜率存不在时
11、,MN 1T由OMON = 0,可得0M10N,结合椭圆的对称性,可设N(x, %),则d = |%|,22将点叭招为代入椭圆方程,可得亍+ ;=1,解得汽=土第,解得汽=土第,d =当直线MN的斜率存在时,设直线MN的方程为丫 = k% + zn,此时点。到直线MN的距离d =悬,即医=$,设/V(x2,y2),y = kx + mx2 y2 ,可得(3 + 4/)/+ 7nx + 47n2 -2 = 0,I = 143由4= 64/c2m2 4(3 + 4/c2)(4m2 12) 0,得?n2 又, OM ON = 0,. xrx2 + 7iy2 = ,即皿建2 = 0,解得m2=(1 +
12、小),A d2=-9即4=任. 77综上所述,点。到直线MN的距离d=第是定值.已知离心率为厚的椭圆马+ 丫2 = 1缶 1),与直线/交于P ,Q两点,记直线OP的斜率为七,直 OIX线0Q的斜率为七.(1)求椭圆方程;(2)若七.七二-9 则三角形。PQ的面积是否为定值?若是,求出这个定值;若不是,请说明理由.【答案】(1) v + y2 = i (2) |rb = 1解得 Q = 3, C = 2V2,【解析】由题意,卜=9=乎 I a 3VQ2 = b2 + C2 b2 = a2 c2 = 1.y2 .椭圆方程为+ y2 = i;(2)设Q(第2/2),当直线PQ的斜率存在时,设其方程
13、为y = kx + mf联立椭圆方程可得:(9/c2 + I)%2 + 18kmx + 9m2 9 = 0.m,i ,-18km9m2-9129H + 11 z9k2 + 1PQ = a/1 + 忆2 J % + %2)2 _ 4%2 =6V14-/c2V9/c2-m2+l9k2+l点0到直线的距离d=R vl+/czc11CCI J c / 俏2m2 . Snoq = 5 |PQ| d = 3J (1 一 罚).由七七yy2 _ k2Ki%2+km(%i+%2)+7n2 _1xrx2xx29化简得:9k2 = 27n2 -1,代入三角形面积可得S“Q = I;若直线的斜率不存在,可得S“Q=
14、今综上可得,三角形POQ的面积为定值: 乙22已知椭圆台+靠=l(a b 0)和圆0: x2 +y2 = b2 ,过椭圆上一点尸引圆。的两条切线,切点分别为4 B若圆0过椭圆的两个焦点,求椭圆的离心率e;若椭圆上存在点P,使得N4PB = 90。,求椭圆离心率e的取值范围;n2u2(2)设直线ZB与轴、y轴分别交于点M ,N,求证:氤 + 嬴为定值【答案】(1)曰,yel (2)【解析】.圆。过椭圆的焦点,圆o: x2 + y2 = b2, b = c, b2 = a2 c2 = c2, a2 = 2c2,V2e =一2由N4PB = 90。及圆的性质,可得|0。|=鱼乩WAP =乙OBP =
15、乙APB = 90,且|04| = |05| = b,则四边形。4BP是正方形,|OP| = AB = 同,.|OP=2b2 a2,.a2 -假设在轴上存在点Q(7n,0),使得Q4 - QB为定值.当直线/的斜率存在时,设直线/的方程为y = k(xl)(k H 0),联立3/ + 4y2 = 12,消去y,可得(3 + 4fck2a2+b2k2b2+a2则。到直线PQ的距离d,即为POQ斜边上的高,)%2 8k2x + 4fc2 -12 = 0,令4。1,丫1),8。2,丫2),则1 + %2 =黑7,X1X2 =左言,由Q4 = (%i QB = (x2 mf y2), 所以QA QB
16、= (%i m)(x2 ) + 7172 = (%i -)(%2 租)+ fc2(i 1)(%2 1)=(1 + /c2)%1%2 (血 + 攵2)(%1 + %2)+ m2(5 + 8?71)比2 123+4/C2(5 + 8?71)比2 123+4/C2+ m2,将加看做常数,要使得上式为定值,需满足5 + 86=16,即血=”, OT 1 or此时Q4QB = 一詈,当直线/的斜率不存在时,可得4(1,|)乃(1, |), Q弓,0),所以公=(一a|),诵二(一a|),QAQB = -, O Zo Z04-11综上所述,存在Q(斗,0),使得QA-QB为定值.O【解析】(1)由题意可知
17、:设POlfl),Q(%2/2),由P,Q在椭圆上,则无=炉(1一第,犬=82(1_条),0P2 + 0Q2 = xf + yf + %2 + y2 =小 + 口代入整理得:淄+好=层,(2)易知,直线PQ的斜率存在,设其方程为y = kx + m,设P(%i),(?(%2少2),y = kx + mx2 y2 _,消去y,整理得(炉 + a2k2)%2 + 2。2k7nx + 027n2 _02b2 = o./ +记=1mi .2a2kma2m2-a2b2贝!J+ %2 = - Z?-77 773,1 z b2+a2k21 z b2+a2k2由BPI BQ,且直线BP,BQ的斜率均存在,.,
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