人教版导与练总复习数学一轮教师用书:第八章第6节第二课时 定点、定值与探索性问题.pdf
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1、第二课时定点、定值与探索性问题关键能力课堂突破感考点一定点问题美 小 考 点气窠四鬟CH D已知椭圆C:+g=l(a b 0)的离心率为也以原点为圆心,椭圆的短半轴为半径的圆与直线x-y+V 6=0相切.(1)求椭圆C的方程;设P(4,0),A,B是椭圆C上关于X轴对称的任意两个不同的点,连接P B交椭圆C于另一点E,证明:直线A E与x轴相交于定点Q.(1)解:因为0=三,a 2所以 e2=4=;即 a2-b2.3又因为b=巡,即 b2=3,所以a?=4,2 2故椭圆C的方程为?+5=1.4 3证明:由题意知,直线P B的斜率存在,设其为k,则直线P B的方程为 y=k(x-4).由3-+4
2、 y2-1 2 =0,可得(4 k2+3)x2-3 2 k2 x+64 k2-1 2=0.y=k(%-4),设点 B (xi,yi),E 62,y2),则 A(xi,32k2 小x E=,X|X?W三.4 k2+3 J由于直线AE的方程为y-y尸 舞(x),所以令y=0,可 得 x=x2-%(了2-%1)yz+yik(%2-4)(%2-欠1)k.(x24)+k(%1-4)2X1X2-4(%1+%2)X1+X2-8把代入到上式即可解得X=l,所以直线AE与 X轴相交于定点Q(l,0).解题策略I圆锥曲线中定点问题的两种解法参数法:参数法解决定点问题的思路:引进动点的坐标或动直线中的参数表示变化量
3、,即确定题目中的核心变量(此处设为k);利用条件找到k 与过定点的曲线F(x,y)=0之间的关系,得到关于k 与 x,y的等式,再研究变化量与参数何时没有关系,找到定点.由特殊到一般法:由特殊到一般法求解定点问题时,常根据动点或动直线的特殊情况探索出定点,再证明该定点与变量无关.针对训练设直线1:y=k(x+2 与抛物线C:y2=2px(p0,p 为常数)交于不同的两点M,N,且当k=1时,抛物线C 的焦点F 到直线1 的距离为手.求抛 物 线 C 的标准方程;过 点 M的直线交抛物线于另一点Q,且直线MQ过点B(l,-1),求证:直线NQ过定点.解:当 k三时,直 线 l:y 三(x+今,即
4、 2x-4y+p=0,抛物线C 的焦点F g,0)到直线1 的距离1 2p V5 p|2V5d=:-=-=5 5,解得p=2.又 p0,所以p=2,所以抛物线C的标准方程为y2=4x.证明:设点 M(4t2,4t),N(4片,4t,),Q(44,4t2),易知直线M N,M Q,NQ的斜率均存在,则直线MN的斜率是=苓 瞿=,t+t1从而直线 M N 的方程是 y=-(x-4t2)+4t,即 x-(t+ti)y+4tti=0.同理可知MQ的方程是x-(t+t2)y+4tt2=0,N Q 的方程是 x-(3+t2)y+43t2=0.又易知点(-1,0)在直线MN上,从而有4tt,=l,即 t=,
5、4tl点B(l,-1)在直线MQ上,从而有 l-(t+t2)X(-1)+4tt2=0,即 1一(a+12)*(-1)+4a2=0,化简得 4tit2=-4(ti+t2)-l.代入NQ的方程得x-(ti+t2)y-4(ti+t2)-l=0,即(x-l)-(ti+t2)(y+4)=0,所以直线NQ过定点(1,-4).康 考点二定值问题C 1D 已知椭圆C的中心在原点,焦点在x 轴上,离心率等于右它的一个顶点恰好是抛物线x2=8V3y的焦点.(1)求椭圆C的标准方程;已知点P(-2,t),Q(-2,-t)(t 0)在椭圆C 上,点A,B 是椭圆C 上不同于P,Q 的两个动点,且满足:ZAP Q=ZB
6、 P Q.试问:直线AB 的斜率是否为定值?请说明理由.解:(1)因为椭圆C的中心在原点,焦点在x 轴上,2 2所以设椭圆的标准方程为2+=1 (a b 0).a2 b2因为椭圆离心率等于去它的一个顶点恰好是抛物线x2=8V 3 y的焦点,x2=8g y焦点为(0,2 6),所以 b=2 V 3,e=-=-,a2-bL,=c2,a 2所以解得4=1 6,b2=1 2,2 2所以椭圆C的标准方程为3+*1.16 122 2(2)直线 x=-2 与椭圆3+3=1 交点 P (-2,3),Q (-2,-3)或16 12P(-2,-3),Q(-2,3),所以|P Q|=6.设 A(xi,yi),B(X
7、2,y2).当N AP Q=N B P Q 时直线P A,P B 斜率之和为0.设 P A斜率为k,则 P B 斜率为-k.当 P(-2,3),Q(-2,-3)时,P A的直线方程为y-3=k(x+2)与椭圆联立得(3+4 k2)x2+8k(2 k+3)x+4(2 k+3)-4 8=0,所以 X i+(-2)=-同理 x2+(-2)=-16/c2-24k3+4/c2,16k2+24k3+4fc2匚 匚 I、I,12-16/c2-48k所以X 1+X 2=宝藐二,X X L 诉,y-y2=k(xi+2)+3-k(x2+2)+3 -J:1,3+4/cz直线AB 斜 率 为-=.Xi-%2 2解 题
8、 策 略 I圆锥曲线中的定值问题的常见类型及解题策略(1)求代数式为定值.依题意设条件,得出与代数式参数有关的等式,代入代数式,化简即可得出定值.求点到直线的距离为定值.利用点到直线的距离公式得出距离的解析式,再利用题设条件化简、变形求得.(3)求某线段长度为定值.利用长度公式求得解析式,再依据条件对解析式进行化简、变形即可求得.针对训练2 2 已知椭圆C:+=l(a b 0)的焦距为2 V6,且过点A(2,1).(1)求椭圆C的方程;(2)若不经过点A 的直线1:y=k x+m与C 交于P,Q 两点,且直线AP与直线 AQ的斜率之和为0,证明:直线PQ的斜率为定值.(1)解:因为椭圆C的焦距
9、为2 V6,且过点A 1),所以+*=1,2 c=2 遥.因为 a2=b2+c2,解得 a2=8,b2=2,2 2所以椭圆C的方程为.+5=1.8 2证明:设点 P(X 1,yi),Q(x2,y2),贝!J y=k xi+m,y2=k x2+m,y=kx+m,MJ,8 2消去 y W(4k2+l)x2+8k mx+4m2-8=0,(*)贝(I xi+x2=-48k k2m+i,4m2-8X|X尸藐不.因为 k p A+k AQ=O,即 1=一 江2,%1-2%2-2化简得X iy2+x2 y1-(X i+x2)-2 (yi+y2)+4=0,即 2 k xiX2+(m-l-2 k)(xi+x2)
10、-4m+4=0.将代入得2/c(4m2-8)_8km (m-l-2k)4k2+i 4k2+i-4m+4=0,整理得(2 k-l)(m+2 k-1)=0,所以 k=1 或 m=l-2 k.若m=l-2 k,可得方程(*)的一个根为2,不符合题意,所以直线PQ的斜率为定值,该值为今康 考点三探索性问题CW 已知椭圆C:g+g=l(a b 0)的右焦点为(1,0),离心率为e=1,直线 1:y=k x+m与椭圆C 相交于A,B 两点,且k0 A 媪=-*4(1)求椭圆的方程及AAO B 的面积;在椭圆上是否存在一点P,使OAPB 为平行四边形,若存在,求出|0 P|的取值范围,若不存在,请说明理由.
11、解:由已知c=l,詈,所以 a=2,所以 b*2=3 4a2-c2=3,3+4k2 因为 koA.koB=-24%112 43艮|J yiy2_xiX2,4匚 匚|、|362-12k2 3 47n2-12所以:丁百万,B P 2 m2-4k2=3,2 2所以椭圆方程为4 3设 A(xi,yi),B(X2,y2),则A,B的坐标满足1,.y=kx+m,消去 y 化简得,(3+4k?)x2+8k mx+4m2 T 2=0,xi+x2:8 km47n2-12二 一?X1X2=T)4 3由 A 0,得 4k2-m2+3 0,yiy2=(k X I+m)(k x2+m)=k X iX2+k m(x,+x
12、2)+mJ=k 2 +k m(_)+m23+4fc2 3+4/c2_3m2-12k2原点0 到直线y=kx+m的距离d=二Vl+f c2所以 SAAOB=d I AB I1、/m/2 4(1+H)2 V1 4-/C2 3+4 k2_ 1 /m2.2 4(l+/c2)2 l+H 3 4-4/c22 2 3+4/c2,若存在平行四边形OAPB且点P 在椭圆上,则0P=。4+0B,设P(xo,y0),贝(J Xo=Xi+x2=8 k m3+4 H yo=yi+y2=6 m3+4k2由于点p 在椭圆上,所以M+咚口,4 3从而化简得16k2m2,1 2 m2-2+-(3+4/c2)(3+4/c2)2=
13、h化简得4m2=3+4k2.由 koA k0B=-(矢 口 2m2 4k2=3.4联立方程得m=0,故在椭圆上不存在点P 使四边形OAPB为平行四边形.解题策略1.此类问题一般分为探究条件、探究结论两种.若探究条件,则可先假设条件成立,再验证结论是否成立,成立则存在,否则不存在;若探究结论,则应先求出结论的表达式,再针对其表达式进行讨论,往往涉及对参数的讨论.2.解决此类问题的一些技巧 特 殊 值(点)法:对于一些复杂的题目,可通过其中的特殊情况,解得所求要素的必要条件,然后再证明求得的要素也使得其他情况均成立.(2)核心变量的选取:因为解决存在性问题的核心在于求出未知要素,所以通常以该要素作
14、为核心变量,其余变量作为辅助变量,必要的时候消去.(3)核心变量的求法:直接法:利用条件与辅助变量直接表示出所求要素,并进行求解.间接法:若无法直接求出要素,则可将核心变量参与到条件中,列出关于该变量与辅助变量的方程(组),运用方程思想求解.针对训练已知抛物线C:y=2 x;直 线 1:y=k x+2 交抛物线C于 A,B两点,M是 A B的中点,过M作 x轴的垂线交抛物线C于 N点.(1)证明:抛物线C在 N点处的切线与A B 平行;是否存在实数k,使以A B 为直径的圆M经 过 N点?若存在,求出k的值;若不存在,请说明理由.证 明:设 A(x i,%),B(X2,y2),把 y=k x+
15、2 代入 y=2 x?得 2 x2-k x-2=0,所以 XI+X2W,X M=T,X、=X”。所以N(:9).因为(2 x =4 x,所以抛物线在N点处的切线斜率为k,故该切线与A B 平行.解:假设存在实数k,使以A B 为直径的圆M 经过N点,则|M N|=|A B|.由 知,(y i+y2)(k x,+k x2+4)=+2.2 2 4又因为M N 垂直于x 轴,所以I M N|=弘 八二二丝,8而 I A B|=V 1 4-/c2,|x-x21=y/l+k2,J (xx 4-x2)2 _4 x1x2=-y/l+k2 V 1 6 +k2.2所 以 工 v m7-v i 6 +/c2=-,
16、2 4解得k=2,所以,存在实数k=2 使以A B 为直径的圆M 经过N点.息 备选例题C 1。椭圆C:马+白1 (a b 0)的离心率为过其右焦点F 与长轴垂直的直线与椭圆在第一象限相交于点M,|M F|三.(1)求椭圆C的标准方程;设椭圆C的左顶点为A,右顶点为B,点P 是椭圆上的动点,且点P与点A,B 不重合,直线P A 与直线x=3 相交于点S,直线P B 与直线x=3相交于点T,求证:以线段S T 为直径的圆恒过定点.解:由题意,离心率为e=J”,右焦点为F(c,0),将 x=c代入a 2h2可得y=.a又过椭圆右焦点F与长轴垂直的直线与椭圆在第一象限相交于点M.|M F|=|,所以
17、|M F|=三,a 2(c _ la2-b2 _ V 3 =一 2 Q-a 2 解得 a=2,b-1,v 2所以椭圆c的标准方程为-+y 2=l.4(2)证明:由(1)知 A(-2,0),B(2,0),设直线A P的斜率为k,则直线A P的方程为y=k(x+2),联立 x=3 得 S(3,5 k).设 P(x0,y o),v2代入椭圆的方程有彳+%=1 (x 0*2),整理得诏=-:(就-4),故 告3XQ-4 4又k-g k=2(k,k 分别为直线P A,P B的斜率),XQ+2 XQ-2所以 k k =T*4 4所以直线P B的方程为y=4-(x-2),-4k联立 x=3 得 T (3,-
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