广东省深圳市乐而思教育2017-2018高三一轮复习--圆锥曲线中的定值问题
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圆锥曲线的定值问题题型一 长度或距离为定值【例1】 已知椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的上顶点A 与左、右焦点F 1,F 2构成一个面积为1的直角三角形. (1)求椭圆C 的标准方程;(2)若直线l 与椭圆C 相切,求证:点F 1,F 2到直线l 的距离之积为定值.(1)解 ∵椭圆C 的上顶点A 与左、右焦点F 1,F 2构成一个面积为1的直角三角形,∴⎩⎪⎨⎪⎧b =c ,bc =1, ∴b =c =1, ∴a 2=b 2+c 2=2,∴椭圆C 的方程为x 22+y 2=1.(2)证明 ①当直线l 的斜率不存在时,直线l 的方程为x =±2, 点F 1,F 2到直线l 的距离之积为(2-1)(2+1)=1. ②当直线l 的斜率存在时,设其方程为y =kx +m , 联立⎩⎪⎨⎪⎧y =kx +m ,x 22+y 2=1得(1+2k 2)x 2+4kmx +2m 2-2=0,Δ=(4km )2-4(1+2k 2)(2m 2-2)=-8(m 2-2k 2-1)=0, ∴m 2=1+2k 2,点F 1到直线l :y =kx +m 的距离d 1=|-k +m |k 2+1,点F 2到直线l :y =kx +m 的距离d 2=|k +m |k 2+1.∴d 1d 2=|-k +m |k 2+1·|k +m |k 2+1=|m 2-k 2|k 2+1=|2k 2+1-k 2|k 2+1=1.综上,可知当直线l 与椭圆C 相切时,点F 1,F 2到直线l 的距离之积为定值1.感悟升华 圆锥曲线中的定值问题通常是通过设参数或取特殊值来确定“定值”是多少,或者将该问题涉及的几何式转化为代数式或三角问题,证明该式是恒定的.定值问题同证明问题类似,在求定值之前已知该值的结果,因此求解时应设参数,运用推理,到最后必定参数统消,定值显现.【训练1】 在平面直角坐标系xOy 中,已知双曲线C 1:2x 2-y 2=1.设椭圆C 2:4x 2+y 2=1.若M ,N 分别是C 1,C 2上的动点,且OM ⊥ON ,求证:O 到直线MN 的距离是定值. 证明 当直线ON 垂直于x 轴时,|ON |=1,|OM |=22,则O 到直线MN 的距离为33, 当直线ON 不垂直于x 轴时,设直线ON 的方程为y =kx ⎝⎛⎭⎫显然|k |>22,则直线OM 的方程为y =-1kx ,由⎩⎪⎨⎪⎧y =kx ,4x 2+y 2=1,得⎩⎨⎧x 2=14+k 2,y 2=k24+k 2,所以|ON |2=1+k 24+k 2,同理|OM |2=1+k 22k 2-1, 设O 到直线MN 的距离为d ,因为(|OM |2+|ON |2)d 2=|OM |2|ON |2, 所以1d 2=1|OM |2+1|ON |2=3k 2+3k 2+1=3,即d =33.综上,O 到直线MN 的距离是定值. 题型二 斜率或其表达式为定值【例2】 (2020·兰州诊断)如图,椭圆E :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)经过点A (0,-1)且离心率为22.(1)求椭圆E 的方程;(2)经过点(1,1),且斜率为k 的直线与椭圆E 交于不同的两点P ,Q (均异于点A ),证明:直线AP 与AQ 的斜率之和为定值.(1)解 由题设知c a =22,b =1,结合a 2=b 2+c 2,解得a =2,所以椭圆E 的方程为x 22+y 2=1.(2)证明 由题设知,直线PQ 的方程为y =k (x -1)+1(k ≠2),代入x 22+y 2=1,得(1+2k 2)x 2-4k (k -1)x +2k (k -2)=0, 由已知Δ>0,设P (x 1,y 1),Q (x 2,y 2), x 1x 2≠0,则x 1+x 2=4k (k -1)1+2k 2,x 1x 2=2k (k -2)1+2k 2, 从而直线AP ,AQ 的斜率之和为k AP +k AQ =y 1+1x 1+y 2+1x 2=kx 1+2-k x 1+kx 2+2-kx 2=2k +(2-k )⎝⎛⎭⎫1x 1+1x 2=2k +(2-k )x 1+x 2x 1x 2=2k +(2-k )4k (k -1)2k (k -2)=2k -2(k -1)=2(即为定值).【训练2】 (2021·大同模拟)如图,在平面直角坐标系xOy 中,椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左、右顶点分别为A ,B ,已知|AB |=4,且点⎝⎛⎭⎫e ,345在椭圆上,其中e 是椭圆的离心率.(1)求椭圆C 的方程;(2)设P 是椭圆C 上异于A ,B 的点,与x 轴垂直的直线l 分别交直线AP ,BP 于点M ,N ,求证:直线AN 与直线BM 的斜率之积是定值. (1)解 ∵|AB |=4,∴2a =4,∴a =2, 又点⎝⎛⎭⎫e ,354在椭圆上,∴e 24+4516b2=1, 又b 2+c 2=a 2=4,联立方程组解得b 2=3, ∴椭圆方程为x 24+y 23=1.(2)证明 设点P 的坐标为(s ,t ),点M ,N 的横坐标为m (m ≠±2), 则直线AP 的方程为y =t s +2(x +2),故M ⎝⎛⎭⎫m ,ts +2(m +2),故直线BM 的斜率k 1=t (m +2)(s +2)(m -2),同理可得直线AN 的斜率k 2=t (m -2)(s -2)(m +2),故k 1k 2=t (m +2)(s +2)(m -2)×t (m -2)(s -2)(m +2)=t 2s 2-4,又点P 在椭圆上,∴s 24+t 23=1,∴t 2=-34(s 2-4),∴k 1k 2=-34(s 2-4)s 2-4=-34.即直线AN 与直线BM 的斜率之积为定值.题型三 几何图形面积为定值【例3】 (2021·昆明诊断)已知椭圆E :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的离心率为e ,点(1,e )在椭圆E上,点A (a,0),B (0,b ),△AOB 的面积为32,O 为坐标原点.(1)求椭圆E 的标准方程;(2)若直线l 交椭圆E 于M ,N 两点,直线OM 的斜率为k 1,直线ON 的斜率为k 2,且k 1k 2=-19,证明:△OMN 的面积是定值,并求此定值.解 (1)由⎩⎪⎨⎪⎧1a 2+e 2b 2=1,e =ca ,c 2=a 2-b 2,得b =1.又S △AOB =12ab =32,得a =3.所以椭圆E 的标准方程为x 29+y 2=1.(2)当直线l 的斜率不存在时,设直线l :x =t (-3<t <3且t ≠0), 由⎩⎪⎨⎪⎧x 29+y 2=1,x =t ,得y 2=1-t 29,则k 1k 2=1-t 29t×-1-t 29t=-1-t 29t 2=-19,解得t 2=92.所以S △OMN =12×2×1-t 29×|t |=32.当直线l 的斜率存在时,设M (x 1,y 1),N (x 2,y 2),直线l :y =kx +m (m ≠0), 由⎩⎪⎨⎪⎧y =kx +m ,x 29+y 2=1消去y 并整理,得(9k 2+1)x 2+18kmx +9m 2-9=0. Δ=(18km )2-4(9k 2+1)(9m 2-9)=36(9k 2-m 2+1)>0, x 1+x 2=-18km9k 2+1,x 1x 2=9m 2-99k 2+1,k 1k 2=y 1x 1×y 2x 2=(kx 1+m )(kx 2+m )x 1x 2=-9k 2+m 29m 2-9=-19, 化简得9k 2+1=2m 2,满足Δ>0.|MN |=1+k 2|x 1-x 2| =1+k 2·(x 1+x 2)2-4x 1x 2=1+k 2·⎝⎛⎭⎫-18km 9k 2+12-4·9m 2-99k 2+1=61+k 2·9k 2-m 2+19k 2+1.又原点O 到直线l 的距离d =|m |1+k 2, 所以S △OMN =12×|MN |×d=31+k 2·9k 2-m 2+19k 2+1×|m |1+k 2=3|m |2m 2-m 22m 2=32.综上可知,△OMN 的面积为定值32.感悟升华 探求圆锥曲线中几何图形的面积的定值问题,一般用直接求解法,即可先利用三角形面积公式(如果是其他凸多边形,可分割成若干个三角形分别求解)把要探求的几何图形的面积表示出来,然后利用题中的条件得到几何图形的面积表达式中的相关量之间的关系式,把这个关系式代入几何图形的面积表达式中,化简即可.【训练3】 已知点F (0,2),过点P (0,-2)且与y 轴垂直的直线为l 1,l 2⊥x 轴,交l 1于点N ,直线l 垂直平分FN ,交l 2于点M . (1)求点M 的轨迹方程;(2)记点M 的轨迹为曲线E ,直线AB 与曲线E 交于不同两点A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),且x 2-1=x 1+m 2(m 为常数),直线l ′与AB 平行,且与曲线E 相切,切点为C ,试问△ABC 的面积是否为定值.若为定值,求出△ABC 的面积;若不是定值,说明理由.解 (1)由题意得|FM |=|MN |,即动点M 到点F (0,2)的距离和到直线y =-2的距离相等,所以点M 的轨迹是以F (0,2)为焦点,直线y =-2为准线的抛物线,根据抛物线定义可知点M 的轨迹方程为x 2=8y .(2)由题意知,直线AB 的斜率存在,设其方程为y =kx +b ,由⎩⎪⎨⎪⎧y =kx +b ,x 2=8y 消去x 整理得x 2-8kx -8b =0.则x 1+x 2=8k ,x 1·x 2=-8b .设AB 的中点为Q ,则点Q 的坐标为(4k,4k 2+b ).由条件设切线方程为y =kx +t ,由⎩⎪⎨⎪⎧y =kx +t ,x 2=8y 消去y 整理得x 2-8kx -8t =0.∵直线与抛物线相切,∴Δ=64k 2+32t =0,∴t =-2k 2, ∴切点C 的横坐标为4k ,∴点C 的坐标为(4k,2k 2). ∴CQ ⊥x 轴,∵x 2-x 1=m 2+1, ∴(x 2-x 1)2=(x 1+x 2)2-4(-8b ) =64k 2+32b =(m 2+1)2,∴b =(m 2+1)2-64k 232.∴S △ABC =12|CQ |·|x 2-x 1|=12·(2k 2+b )·(x 2-x 1)=(m 2+1)364,∵m 为常数,∴△ABC 的面积为定值.1.(2021·洛阳高三统考)已知抛物线C :y 2=2px (p >0),其焦点为F ,O 为坐标原点,直线l 与抛物线C 相交于不同的两点A ,B ,M 为AB 的中点. (1)若p =2,M 的坐标为(1,1),求直线l 的方程.(2)若直线l 过焦点F ,AB 的垂直平分线交x 轴于点N ,求证:2|MN |2|FN |为定值.(1)解 由题意知直线l 的斜率存在且不为0, 故设直线l 的方程为x -1=t (y -1) 即x =ty +1-t ,设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2).由⎩⎪⎨⎪⎧x =ty +1-t ,y 2=4x ,得y 2-4ty -4+4t =0, ∴Δ=16t 2+16-16t =16(t 2-t +1)>0,y 1+y 2=4t , ∴4t =2,即t =12.∴直线l 的方程为2x -y -1=0.(2)证明 ∵抛物线C :y 2=2px (p >0),∴焦点F 的坐标为⎝⎛⎭⎫p 2,0. 由题意知直线l 的斜率存在且不为0,∵直线l 过焦点F ,故设直线l 的方程为x =ty +p2(t ≠0),设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2).由⎩⎪⎨⎪⎧x =ty +p 2y 2=2px,得y 2-2pty -p 2=0, ∴y 1+y 2=2pt ,Δ=4p 2t 2+4p 2>0. ∴x 1+x 2=t (y 1+y 2)+p =2pt 2+p , ∴M ⎝⎛⎭⎫pt 2+p2,pt .∴MN 的方程为y -pt =-t ⎝⎛⎭⎫x -pt 2-p2. 令y =0,解得x =pt 2+3p2,N ⎝⎛⎭⎫pt 2+3p 2,0, ∴|MN |2=p 2+p 2t 2,|FN |=pt 2+3p 2-p2=pt 2+p , ∴2|MN |2|FN |=2(p 2+p 2t 2)pt 2+p=2p ,为定值.2.(2020·新高考山东卷)已知椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的离心率为22,且过点A (2,1).(1)求C 的方程;(2)点M ,N 在C 上,且AM ⊥AN ,AD ⊥MN ,D 为垂足.证明:存在定点Q ,使得|DQ |为定值.(1)解 由题设得4a 2+1b 2=1, a 2-b 2a 2=12,解得a 2=6,b 2=3. 所以C 的方程为x 26+y 23=1.(2)证明 设M (x 1,y 1),N (x 2,y 2). 若直线MN 与x 轴不垂直,设直线MN 的方程为y =kx +m ,代入x 26+y 23=1,得(1+2k 2)x 2+4kmx +2m 2-6=0. 于是x 1+x 2=-4km1+2k 2,x 1x 2=2m 2-61+2k 2.①由AM ⊥AN ,得AM →·AN →=0, 故(x 1-2)(x 2-2)+(y 1-1)(y 2-1)=0,整理得(k 2+1)x 1x 2+(km -k -2)(x 1+x 2)+(m -1)2+4=0. 将①代入上式,可得(k 2+1)2m 2-61+2k 2-(km -k -2)4km1+2k 2+(m -1)2+4=0, 整理得(2k +3m +1)(2k +m -1)=0. 因为A (2,1)不在直线MN 上,所以2k +m -1≠0,所以2k +3m +1=0,k ≠1. 所以直线MN 的方程为y =k ⎝⎛⎭⎫x -23-13(k ≠1). 所以直线MN 过点P ⎝⎛⎭⎫23,-13. 若直线MN 与x 轴垂直,可得N (x 1,-y 1).由AM →·AN →=0,得(x 1-2)(x 1-2)+(y 1-1)(-y 1-1)=0.又x 216+y 213=1,所以3x 21-8x 1+4=0. 解得x 1=2(舍去),或x 1=23.此时直线MN 过点P ⎝⎛⎭⎫23,-13. 令Q 为AP 的中点,即Q ⎝⎛⎭⎫43,13.若D 与P 不重合,则由题设知AP 是Rt △ADP 的斜边, 故|DQ |=12|AP |=223.若D 与P 重合,则|DQ |=12|AP |.综上,存在点Q ⎝⎛⎭⎫43,13,使得|DQ |为定值.。
高中数学:圆锥曲线中的定值、定点问题【基础回顾】一、课本基础提炼1.将直线方程与圆锥曲线方程联立,消去y得到关于x的方程mx2+nx+p=0.(1)若m≠0,当△>0时,直线与圆锥曲线有两个交点. 当△=0时,直线与圆锥曲线有且只有一个公共点,此时直线与双曲线相切. 当△<0时,直线与圆锥曲线无公共点.(2)当m=0时,若圆锥曲线为双曲线,则直线与双曲线只有一个交点,此时直线与双曲线的渐近线平行;若圆锥曲线为抛物线,则直线与抛物线只有一个交点,此时直线与抛物线的对称轴平行.(3)设直线与圆锥曲线的交点A(x1,y1),B(x2,y2),则2. 直线y=kx+b(k≠0)与椭圆相交于A(x1,y1),B(x2,y2)两点,则弦长二、二级结论必备1.对与圆锥曲线有关的中点弦问题,常用点差法,及设出弦的端点坐标,代入曲线方程,两式相减,利用中点公式和直线的斜率公式即可得出直线的斜率.2. 已知抛物线y2=2px(p>0),过其焦点的直线交抛物线于A、B 两点(如右图所示),设A(x1,y1),B(x2,y2).则有以下结论:(1)|AB|=x1+x2+p,或(α为AB所在直线的倾斜角);(3)y1y2=-p2.(4)以AB为直径的圆与抛物线的准线相切.3.过抛物线焦点且与对称轴垂直的弦称为抛物线的通径,抛物线的通径长为2p4.椭圆与双曲线的通径长为5.P(x0,y0)是抛物线C上一点,F为抛物线的焦点.(1)当焦点在x轴正半轴上时,(2)当焦点在x轴负半轴上时,(3)当焦点在x轴正半轴上时,(4)当焦点在x轴正半轴上时,【技能方法】定点问题解题技巧:(1)引进参数法。
设定点坐标,根据题意选择参数,建立一个直线系或曲线系方程,而该方程与参数无关,故得到一个关于定点坐标的方程组,以这个方程组的解为坐标的点,即为所求定点。
(2)特殊到一般法。
从特殊位置入手,找到定点,再证明该定点与变量无关。
定值问题解题技巧:(1)特殊方法。
第3课时定点、定值、探索性问题2yb 2= 1(a >0, b >0)过点(0,1),其长轴、焦距和短轴的长的平方依次成等差数列. 直线l 与x 轴正半轴和y 轴分别交于点 Q P,与椭圆分别交于点 MN,各点均不重合且满足 PM=入i M Q PN=入2血(1) 求椭圆的标准方程;⑵ 若入1 +入2=— 3,试证明:直线I 过定点并求此定点.(1) 解 设椭圆的焦距为2C ,由题意知b = 1,且(2 a )2+ (2 b )2= 2(2 c )2,f2. 222小又 a = b + c ,.•. a = 3.2x 2•••椭圆的方程为 3 + y = 1.⑵证明由题意设P (0 , m ), Qx 0,0), Mx 1, yj ,N (x 2, y 2),设 I 方程为 x = t (y — m ),由 PM =入 1MQH (x 1, y 1 — m )=入 1(x 0— X 1,— y", ,卄宀 m--y 1 — m = — y 1入1,由题意 屮丰0,… 入1 = — — 1. 同理由?N =x 总知入2= --1.入 1+ 入 2=— 3,「. y 1y 2+ m (y 1 + y 2) = 0,①•••由题意知 △ = 4m i t 4 — 4(t 2+ 3)( t 押一3)>0,② ③代入①得t 2m - 3+ 2n i t 2= 0, ••( mt )2 = 1,由题意mt <0,「. mt =— 1,满足②, 得直线I 方程为x = ty +1,过定点(1,0),即Q 为定点. 思维升华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.题型一定点问题(2017 •长沙联考2x)已知椭圆r+a联立 f + 3y2= 3, x = t y — m得(t 2+ 3) y 2— 2mfy +1 舒—3 = 0,且有y 1 + y 2= 2 mt 2t 2+ 3, yy =用―3t 2+ 3 ,③(2016 •河北衡水中学调研)如图,已知椭圆 C 的中心在原点,焦点在 x 轴上,离心率e = 乎,F 是右焦点,A 是右顶点,B 是椭圆上一点,BF 丄x 轴,| BF =乎则fM= ( — 2 — X 。
高中数学 ︵ 圆锥曲线 ︶培优篇定点、定值问题曲线过定点某个量为定值用参数表示曲线方程 用参数表示该量令参数系数为0或某值,解出相应的x 、y 的值 令参数系数为0或某值化简使该量为定值选参、用参、消参,求出定点或定值高中数学 ︵ 圆锥曲线 ︶培优篇高中数学 ︵ 圆锥曲线 ︶培优篇高中数学 ︵ 圆锥曲线 ︶培优篇高中数学 ︵ 圆锥曲线 ︶培优篇高中数学 ︵ 圆锥曲线 ︶培优篇高中数学︵ 圆锥曲线 ︶培优篇 2|||1AF .高中数学 ︵ 圆锥曲线 ︶培优篇 方法联立,第一种,假设直线AB 的方程,第二种假设直线P 2A 和P 2B . 满分解答(1) 根据椭圆对称性可得,P 1(1,1),P 4(1,)不可能同时在椭圆上,P 3(–1,),P 4(1,)一定同时在椭圆上,因此可得椭圆经过P 2(0,1),P 3(–1,),P 4(1,). 把P 2,P 3坐标代入椭圆方程得2221=13141b a b,,解得224,1a b ,故椭圆C 的方程为2214x y ;(2)解1 ①当直线l 的斜率不存在时,设:l x m ,(,),(,)A A A m y B m y ,此时221121A A P A P B y y k k m m m,解得2m ,此时直线l 过椭圆右顶点,不存在两个交点,故不满足.②当直线l 的斜率存在时,设:(1)l y kx t t ,1122(,),(,)A x y B x y ,则2214y kx t x y ,,消去y 得 222(14)8440k x tkx t , 2216(41)k t ,2121222841,1414tk t x x x x k k,此时 22121211P A P B y y k k x x21212112()()x kx t x x kx t x x x21212(1)()(1)(8)224(1)t x x t kt k k x x t. 由于1t ,所以22222111P A P B kt kk k k t t ,即21t k ,此时32(1)t ,存在1t ,使得0 成立,22222高中数学 ︵ 圆锥曲线 ︶培优篇所以直线l 的方程为(2)1y k x ,直线l 必过定点(2,1) .解2 由题意可得直线2P A 与直线2P B 的斜率一定存在,不妨设直线2P A 为1y kx , 则直线2P B 为 11y k x .由22114y kx x y ,,得224180k x kx ,设 11,A x y , 22,B x y 此时可得:222814,4141k k A k k,同理可得 22281141,411411k k B k k.此时可求得直线l 的斜率为:2222212122141144141181841411ABk k k k y y k k x x k k k ,化简可得2112AB k k,此时满足12k .当12k 时,,A B 两点重合,不合题意.当12k 时,直线方程为: 22221814414112k k y x k k k, 即2244112k k x y k,当2x 时,1y ,因此直线恒过定点 2,1 .思路点拨第(1)题只需证明0AC BC.第(2)题要先求圆的方程,令y=0即可求出在y 轴上弦长.求圆方程可以用标准式方程,也可以用一般式方程.当然,本题还可以利用相交弦定理来解.高中数学 ︵ 圆锥曲线 ︶培优篇 满分解答(1)设 12,0,,0A x B x ,则12,x x 是方程220x mx 的根,所以1212,2x x m x x ,则 1212,1,112110AC BC x x x x.所以不会能否出现AC ⊥BC 的情况.(2)解1 由于过A ,B ,C 三点的圆的圆心必在线段AB 垂直平分线上,设圆心 00,E x y ,则12022x x mx. 由EA EC得 22221212100+122x x x x x y y,化简得 1201122x x y ,所以圆E 的方程为22221112222m m x y.令0x 得121,2y y ,所以过A ,B ,C 三点的圆在y 轴上截得的弦长为 123 .所以,过A ,B ,C 三点的圆在y 轴上截得的弦长为定值解2 由于BC 的中点坐标为21(.22x ,可得BC 的中垂线方程为221()22xy x x . 由(1)可得12x x m ,所以AB 的中垂线方程为2mx .联立2221(22m x x y x x ,,又22220x mx , 可得212m x y ,,所以过,,A B C 三点的圆的圆心坐标为1(,)22m,半径2r ,故圆在y 轴上截得的弦长为3 ,即过A B C ,,三点的圆在y 轴上的截得的弦长为定值.解3 设圆的方程为220x y Dx Ey F , 令0y ,得20x Dx F ,由题意,2D m F ,把0,1x y 代入圆的方程,得10E F ,即1E .故圆的方程为:2220x y mx y .高中数学 ︵ 圆锥曲线 ︶培优篇 11令0x ,得220y y ,所以121,2y y ,故12|||1(2)|3y y .所以过,,A B C 三点的圆在y 轴上截得的弦长为定值3.解4设过A ,B ,C 三点的圆与y 轴的另一个交点为D ,由122x x 可知原点O 在圆内,由相交弦定理可得122OD OC OA OB x x ,又1OC ,所以2OD ,所以,过A ,B ,C 三点的圆在y 轴上截得的弦长为3OC OD ,为定值.思路点拨第(1)题可以直接求出a、b;第(2)题用参数表示AN BM ,可以设 00,P x y ,用00x y 、做参数,也可以设 2cos ,sin P , 用做参数. 满分解答(1)由已知,1,122c ab a ,又222a b c ,解得2,1,a b c 所以椭圆的方程为2214x y .(2)解1 设椭圆上一点 00,P x y ,则220014x y .由于直线PA 的方程: 0022y y x x ,令0x ,得0022M y y x, 所以00212y BM x; 直线PB 的方程:0011y y x x ,令0y ,得001N x x y, 所以0021x AN y. 因为220014x y ,所以220044x y ,从而高中数学 ︵ 圆锥曲线 ︶培优篇 120000002200000000002222214448422x y x y x y x y x y x y x y x y2200000000004444484=422y y x y x y x y x y .故AN BM 为定值.解2 设椭圆 上一点 2cos ,sin P ,则直线P A 的方程: sin 22cos 2y x,令0x ,得sin 1cos M y, 所以sin cos 11cos BM;直线PB 的方程:sin 112cos y x,令 0y ,得2cos 1sin N x, 所以2sin 2cos 21sin AN.2sin 2cos 2sin cos 11sin 1cos 22sin 2cos 2sin cos 21sin cos sin cos 4AN BM。
圆锥曲线中的定值问题
首先设或求出直线和圆锥曲线方程,联立方程组,大多需要借助韦达定理,选中一个适合该题设的参变量,用题中已知量和参变量表示题中所涉及的定义,方程,几何性质,再用韦达定理,点差法等导出所求定值关系所需要的表达式,并将其代入定值关系式,化简整理求出结果;
圆锥曲线中定值问题的特点及两大解法
(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:①从特殊入手,求出定值,再证明这个值与变量无关.
②引进变量法:其解题流程为
解析几何中的定值问题是指某些几何量(线段的长度、图形的面积、角的度数、直线的斜率等)的大小或某些代数表达式的值等和题目中的参数无关,不依参数的变化而变化,而始终是一个确定的值,求定值问题常见的解题模板有两种:
①从特殊入手,求出定值,再证明这个值与变量无关;
②直接推理、计算,并在计算推理的过程中消去变量,从而得到定值.
定理1 在椭圆122
22=+b
y a x (a >b >0)中,若直线l 与椭圆相交于M 、N 两点,点),(00y x P 是弦MN 的中点,弦MN 所在的直线l 的斜率为MN k ,则2200a
b x y k MN -=⋅. 定理2 在双曲线122
22=-b
y a x (a >0,b >0)中,若直线l 与双曲线相交于M 、N 两点,点),(00y x P 是弦MN 的中点,弦MN 所在的直线l 的斜率为MN k ,则2200a b x y k MN
=⋅. 定理3 在抛物线)0(22≠=m mx y 中,若直线l 与抛物线相交于M 、N 两点,点),(00y x P 是弦MN 的中点,弦MN 所在的直线l 的斜率为MN k ,则m y k M N
=⋅0.
例、已知抛物线2:2(0)E y px p =>,直线3x my =+与E 交于A ,B 两点,且6OA OB = ,其中O 为坐标原点.
(1)求抛物线E 的方程;
(2)已知点C 的坐标为(-3,0),记直线CA 、CB 的斜率分别为1k ,2k ,证明:22212
112m k k +-为定值.
变式训练
1、如图, 椭圆
,点在椭圆上,设点分别是椭圆的右顶点
和上顶点,过点引椭圆的两条弦、.
(1)求椭圆的方程;
(2)若直线与的斜率是互为相反数.
①直线的斜率是否为定值?若是求出该定值,若不是,说明理由;
②设、的面积分别为和 ,求的取值范围.
()2222:10x y C a
b a
b +=>>12E ⎫⎪⎭11,A B 11,A B C 1A E 1B F C 1A E 1B F EF 1A EF ∆1B EF ∆1S 2S 12S S +
2、已知椭圆C:
22
22
1
x y
a b
+=过点A(2,0),B(0,1)两点.
(I)求椭圆C的方程及离心率;
(Ⅱ)设P为第三象限内一点且在椭圆C上,直线PA与y轴交于点M,直线PB与x轴交于点N,求证:四边形ABNM的面积为定值.
3、已知椭圆C:x2
a +y2
b
=1(a>b>0)的长轴长为4,焦距为22.
(I)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)过动点M(0,m)(m>0)的直线交x轴与点N,交C于点A,P(P在第一象限),且M是线段PN的中点.过点P作x 轴的垂线交C于另一点Q,延长线QM交C于点B.
(i)设直线PM、QM的斜率分别为k、k',证明k′
k
为定值.
(ii)求直线AB的斜率的最小值.。