圆锥曲线专题(定点、定值问题).pdf
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1、圆锥曲线专题(定点、定值问题)圆锥曲线专题一定点、定值问题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】已知椭圆C:二+二=1若直线/:y=+与 椭
2、 圆C相交于A,B两点(A,B不是左右顶点),T 3且 以AB为直径的圆过椭圆C的右手点.求证:直线/过定点,并求出该定点的坐标。,J y=kx+m,解:设 A(JI),8(x),由 0,3+4k2-m2 08mk 4(m2-3)x+x=-,x x=1 2 3+44 2 1 2 3+4左23(7722 4左 2)y-y=(kx+m)(kx+m)=k2xx+mk(x+x)+m2=1 2 1 2 1 2 1 2 3+4%2:以AB为直径的圆过椭圆的右顶点0(2,0),且 左 k=-1,VAD BD/.M 2 =-1,y y+x x-2(x+x)+4=0,x-2 x-2 1212 1 21 23(m
3、2-4女2)4(加2-3)16m 4.4=0,3+4%2 3+4左 2 3+4女 22k整理得:7m2+16m2+4%2=0,解得:m=-2k,m=-_ _,且满足3+4人一加2 012 7当 机=一 说 时,/:y=k(x-2 f直线过定点(多0),与已知矛盾;当机=一_ 时,/:y=直线过定点(_,0)T 7 72综上可知,直线/过定点,定点坐标为(一,0).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(0(。22)必(碎一枚)a2+b2 a2+b2 模型拓展:本题还可以拓展为“手电筒”模 型:只要任意一个
4、限定AP与BP条 件(如 左”,储户=定值,k+k=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)。AP BP此模型解题步骤:Stepl:设AB直线 =区+,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k k =-1),得一次函数k=f(m)或者tn=f(k);Step3:将Z=/(m)或者m=/(A)代 入=丘+机,得y=Z(x-x)+y。定 定 迁移训练练 习1:过抛物线M:产=2冗上一点P (1,2)作倾斜角互补的直线PA与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)-1 -圆锥曲
5、线专题(定点、定值问题)练 习2:过 抛 物 线M:2 =4 x的顶点任意作两条互相垂直的弦O A、0 B,求证:直 线A B过定点。(经典例题,多种解法)练 习3:过2 x 2 -y2=1上的点作动弦A B、A C且4 k=3 ,证明B C恒过定点。(本题参考答案:(L,-1)AB AC5 5练习:4:设A、B是轨迹C:产=2 px(P 0)上异于原点0的两个不同点,直线0 A和0 8的倾斜角分别7 1为a和B ,当a,P变化且a +p=彳时,证 明 直 线AB恒过定点,并求出该定点的坐标。(参考答案(_ 2,2 p)【答案】设),8(x,y),由题意得x,x#0,又 直 线O A,0 B的
6、倾斜角a,0满足a +(3 =:,故1 1 2 2 1 2 4710 a,P 0)联 专 肖/x,得2-2 py+2 p。=0由韦达定理知y+y=一,y-y=兀 1 2 4 1 2 ka p R t a n a+t a n P 2 p(y+y )由+=用 1 =t a n =t a n f+P)=-=i 24 4 1-t a n a t a n p y v2-4/?2将式代入上式整理化简可得:,之:=1,所以b =2 p+2 pk,b -2 pk此时,直 线A B的方程可表示为y=kx+2 p +2 p k即k(x+2 p)-(y-2p)=0所以直线AB恒过定点(2 p,2 p)。练 习5:已
7、知动圆过定点A (4,0),且 在y轴上截得的弦M N的 长 为8。(I)求动圆圆心的轨迹C的方程;(I I )已 知 点B(-1,0),设 不 垂 直 于x轴的直线/与轨迹C交于不同的两点P,Q,若x轴 是NPBQ的角平分线,证明直线/过定点。【答案】解:(I)A (4,0),设 圆 心C(x,y),线 段 的 中 点为E,由几何图像知ME=,CA2 =C M 2 =M E 2 +E C 2-2=&-4)2 +y2=4 2 +A2 n2 =法(I D 点B(-1,0),设23九),Q(,人),由题知3+2 力 乂 8+y y =0 直线 PQ 方程为:X+1 +1 X 2+8,+8 1 2
8、1 2 2 1 1 2y-y 1y-y=2 1 (%-%)=y -y =(8 x-y2)1 x-x 1 1 y+v 12 1 2 1=y(2 +”一 中 2+y)=8x-yj nN%+y)+8=8 x n y =0,x=1所以,直 线P Q过 定 点?1,0)练 习6:已 知 点8(1,0),C(1,0),P是平面上一动点,且;阮|国前2(1)求 点P的轨迹C对应的方程;(2)已知点 4见2)在曲线C上,过点A作曲线。的 两 条 弦A。和AE,且A O _ L A E,判 断:直线OE是否过定点?试证明你的结论。【解】(1 )设P(x,y)代入I记|.|丽=丽 丽得J(x-1)2 +y2 =1
9、+1化简得),2 =4 x.(5分)-2-圆锥曲线专题(定点、定值问题)(2)将A(m,2)代入产=4x得机=1.点A的坐标为(1,2).设 直线DE的方程为x=my+t代入产=4x,得y2-4mt-4/=0,设O(x,y),y)则y+y=4/n,y-y=-4r,A=(-4m)2 +16/0(*)1_1 2 2 12 1 2:,AC=-1)(X-1)+(y-2)(y-2)=xx-(x+x)+1+y-y -2(y +y)+41 2*1 2 1 2 12 1 2 1 -2V2 V2 V2 V2=.上 一(二+=)+y-2(y +y)+54 4 4 4 1 2 1 2(”y)2(y+y)2-2 y-
10、y 1 2-12 12+y-y-2(y +y)+516-4 1 2-1 2(一4/)2 (4m)2-2(-4r)=-+(-4r)-2(4/n)+5=0化简 得/-6f+5=4机2+8m16 4即f2-6/+9=4加2+8/n+4即(Z-3)2 =4(m+1)2 z.r-3 =2(m+1).J=2?+5或1 =-2?+1,代 入(*)式检验均满足A 0直线)E的方程为x=m(y+2)+5或x=y-2)+1.直线 七过定点(5,-2).(定 点(1,2)不满足题意)练 习7:已知点A(1,0),B(1,-1)和抛物线。C:y2=4x,0为坐标原点,过 点A的 动 直 线I交抛物 线C于M、P,直
11、线MB交抛物线C于另一点Q,如图。(I)证 明:。河 而 为 定 值;5 _(I I)若P0M的 面 积 为 一 求 向 量R F与亦的夹角;2(III)证 明 直 线PQ恒过一个定点.解:设 点M(一:,乂),P(y 尸、M、A三点共线,4 1 4 2y y-y .k=k,即 e=J J,A M D M 产+J 2 y2 t 4-4y 1即.=_ _ _ _ _ _ _y y=42+4 y+y 1 21 1 2一._ y2 y2OM-7yp=_L _2_+y y=5.4 4 1 2(I I)设NP0M=a,贝U I 丽COSa=5.5 _.S I OI I Tt)P I-sina=5.由此可
12、得 tan a=1 oR O M 2又a G(0,K),.-.a=45,故向量OM与。尸的夹角为45.(III)设点Q(=,y),M、B、Q三点共线,.&=k,4 3 BQ QM即,3 =3+4=0.11分y)=4,即y=一 .一-y+-4-+y+4=0,1 2 1y 2 y2 3y2 即 4(y+y)+y y +4=0.(*)2 3 2 3-3-43圆锥曲线专题(定点、定值问题)kPQ 21-21 力+匕T T直线PQ的 方程是y_y=24yJ+y2即(y-2)(%+3)=4%-*即y(),2 +)一 吟3=4工由(*)式,-yy=4(y+y)+4,代入上式,得(y+4)(y2 3 2 3
13、2由此可知直线PQ过 定 点E (1,-4).+y)=4(x-1).模型二:切点弦恒过定点34 1又M到A B的 距 离d M l tM1*t 9S-4-例 题:有如下结论:圆x2 +y2=/2上 一 点P(x,y)处的切线方程为xy-yy=r2,类比也有结o o o o论:椭 圆 三+匕=1(。0)上一点P(x,y )处 的 切 线 方 程 为 二+22=1 ,过 椭 圆C:上+产=1的a 2 b2 o 0 口2 万2 4右 准 线I上任意一点M引椭圆C的两条切线,切 点 为A、B o(1)求证:直 线A B恒过一定点;(2)当 点M在 的 纵 坐 标 为1时,求4 A B M的面积。4/3
14、x x【解】(1)设 M(_y _,/)(r eR),A(x y ),B(x,y ),则AM的方程为+y y =11,1 2 2.点M在M A上./x+=1 同 理 可 得 卫 光+)=1 3 1 1 3 2 3 42由 知AB的方程为x+b =1,即工=点(1_9)易知右焦点F(J 5,O)满足式,故A B恒 过 椭 圆C的右焦点F(晶,0)X2(2)把 A B 的方程x=J 3(1 y)代 入 一 +y 2=1,化简得7y 6),一1=04/.|AB|=3 6+2 8 =16V 7 7.A B M 的面积 S=1|A fi|.d JM2 2 1 方法点评:切点弦的性质虽然可以当结论用,但是
15、在正式的考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?圆锥曲线专题(定点、定值问题)练 习1:已知抛物线C的顶点为原点,其焦点/(o.c X c。)到直线/:x-y-2 =0的距离为.设P为直线/上的点,过 点P作抛物线C的两条切线P A,P 8,其 中A,8为切点。(I)求抛物线C的方程;(I I)当 点P(x,y )为直线/上的定点时,求 直 线A3的方程;0 0(I I I)当点P在直线/上移动时,求|4目化日的最小值.【答案】(I)依题意,设抛物线。的方程为X2=4 c),由|0-2|=W 结合,042 2解得c =1.所
16、以抛物 线C的方程为m=4 y.(I I)抛物线C的方程为m=4,即y =x2,求导得,、,、4 2()()X 2 X 2设 A x,y ,B x,y(其中 =-p,y =工),1 1 2 2 1 4 2 41 1则切线P A,P B的斜率分别为_ x ,_ x ,2 1 2 2X/X X2所以切线 P A :y-y =T九 一 x 即 y =x 1-+y ,x x-2 y-2 y=01 2 1 2 2 1 1 1同理可得切线PB的方程为x x-2 y-2 y=0因为物线P A.7P B均 超 点P(四y 0),所以冗x-2 y-2 y=0 ,xx-2 y-2 y(八)1 0 0 1 2 0
17、0 2所 以x,y ,x,y 为方程x x-2 y -2 y =0的两组解.1 1 2 2 0 0所 以直线A B的方程为x x-2 y -2 y=Q.0 0(i l l)由抛物线定义可知p/卜 乙+1,fF=y+1,所 那 H牛 B|F=(y+1)G+I)=y y +(v+y)+1I I J I 1 2 1 2 1 2 Z x x-2 y-2 y=0 ()联立方程。.。,消 去x整理得yz+Yyxz/y +y 2=0=0 x2 =4 yo o o由一元二次方程根与系数的关系可得y +y=X 2 2 y,y y=y 2/1 2 0 0 1 2 0所 vX AF B ff=yy+(y +y z+
18、1=y 2+2-2 y +11 2 0 0 0又点PG,y)在直线/上,所 以x=y+2,0 0 0 0/、(1 9所以 y2 +x 2-2 y+1=2 y 2+2 y +5=2|y +|+-o o o o o 1 0 2 J 21 Q所 以 当 花=一,时,|4勺 8勺取得最小值,且最小值为练 习2如图,抛物线C :x 2=4 y,C :X2=2 py(p0),点M(x,y )在抛物线C上,过M作C的切线,1 2 0 0 2 1切 点 为A,B (M为原点O时,重合于O)X o=1-&,切线MA.的斜率为-2。(I)求p的值;(I I)当M在C上运动时,求线段A B中点N的轨迹程。(A,8重
19、合于。时,中点为0).2-5-圆锥曲线专题(定点、定值问题)【答案】X 打):仁 l.即x/=-4y0.斫以III 3-b W7 4K=q-y丈,0.J4芍X=x、时.A.H*自 于 班 2。AP lZ N)O.空标满足/n亍y.因此4 8 中点人的轨逶方仃为4x2=y y.12 分-6-圆锥曲线专题(定点、定值问题)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。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:如 图,已知直线L:x=my+1过椭圆C:2+晨,=i(a/,o)的右焦点F,且交椭圆C
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