圆锥曲线中的定点定值问题的四种模型
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圆锥曲线中的定点定值问题的四种模型 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:13422yx若直线mkxyl:与椭圆C相交于A,B两点(A,B不是左右顶点),且以AB为直径的圆过椭圆C的右顶点。求证:直线l过定点,并求出该定点的坐标。 解:设1122(,),(,)AxyBxy,由223412ykxmxy得222(34)84(3)0kxmkxm, 22226416(34)(3)0mkkm
,22340km
2121222
84(3),3434mkmxxxxkk
2222121212122
3(4)()()()34mkyykxmkxmkxxmkxxmk
以AB为直径的圆过椭圆的右顶点(2,0),D且1ADBDkk,
1212122yyxx
,1212122()40yyxxxx,
2222223(4)4(3)1640343434mkmmkkkk
,
整理得:2271640mmkk,解得:1222,7kmkm,且满足22340km 当2mk时,:(2)lykx,直线过定点(2,0),与已知矛盾; 当27km时,2:()7lykx,直线过定点2(,0)7
综上可知,直线l过定点,定点坐标为2(,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))(,)((2222022220babaybabax。(参考百度文库文章:“圆锥曲线的弦对定点张直角的一组性质”) ◆模型拓展:本题还可以拓展为“手电筒”模型:只要任意一个限定AP与BP条件(如BPAPkk定值,BPAPkk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)。 此模型解题步骤: Step1:设AB直线mkxy,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1BPAPkk),得一次函数)()(kfmmfk或者; Step3:将)()(kfmmfk或者代入mkxy,得定定yxxky)(。 ◆类型题训练 练习1:过抛物线M:pxy22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)
练习2:过抛物线M:xy42的顶点任意作两条互相垂直的弦OA、OB,求证:直线AB过定点。 练习3:过1222yx上的点作动弦AB、AC且3ACABkk,证明BC恒过定点。 练习:4:设A、B是轨迹C:22(0)ypxP上异于原点O的两个不同点,直线OA和OB的倾斜角分别为和,当,变化且4时,证明直线AB恒过定点,并求出该定点的坐标。
练习5:已知动圆过定点A(4,0), 且在y轴上截得的弦MN的长为8.
(Ⅰ)求动圆圆心的轨迹C的方程; (Ⅱ)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.
练习6:已知点1,0,1,0,BCP是平面上一动点,且满足||||PCBCPBCB (1)求点P的轨迹C对应的方程; (2)已知点(,2)Am在曲线C上,过点A作曲线C的两条弦AD和AE,且ADAE,判断:直线DE是否过定点?试证明你的结论. 【解】(1)设.4,1)1(||||),(222xyxyxCBPBBCPCyxP化简得得代入 (5分)).2,1(,14)2,()2(2的坐标为点得代入将AmxymA ,044,422tmtyxytmyxDE得代入的方程为设直线 )((,则设*016)44,4),(),,(221212211tmtyymyyyxEyxD 4)(21)()2)(2()1)(1(212121212121yyyyxxxxyyxxAEAD
5)(2)44(44212122212221yyyyyyyy
5)(242)(16)(212121221221yyyyyyyyyy
mmttmttmt845605)4(2)4(4)4(2)4(16)4(2222化简得 )1(23)1(43484962222mtmtmmtt)即(即 0*,1252)式检验均满足代入(或mtmt 1)2(5)2(ymxymxDE或的方程为直线 )不满足题意,定点((过定点直线21).2,5(DE)
练习7:已知点A(-1,0),B(1,-1)和抛物线.xyC4:2,O为坐标原点,过点A的动直线l交抛物线C于M、P,直线MB交抛物线C于另一点Q,如图. (I)证明: OMOP为定值;
(II)若△POM的面积为25,求向量OM与OP的夹角; (Ⅲ)证明直线PQ恒过一个定点.
解:(I)设点PyyPyyM),,4(),,4(222121、M、A三点共线, ,4414,222121211yyyyyykkDMAM即
4,142121211yyyyyy即 .544212221yyyyOPOM (II)设∠POM=α,则.5cos||||OPOM .5sin||||,25OPOMSROM
由此可得tanα=1.
又.45,45),,0(的夹角为与故向量OPOM (Ⅲ)设点MyyQ),,4(323、B、Q三点共线,,QMBQkk 3133222
2
331
313
231331313
11,,41444(1)()4,40.11yyyyyyyyyyyyyyyyyy即即
即分 ,0444,4,432322121yyyyyyyy即 即.(*)04)(43232yyyy
第22题 ,44432232232yyyyyykPQ )4(422322yxyyyyPQ的方程是直线 即.4)(,4))((323222322xyyyyyyxyyyy即 由(*)式,,4)(43232yyyy代入上式,得).1(4))(4(32xyyy 由此可知直线PQ过定点E(1,-4). 模型二:切点弦恒过定点
例题:有如下结论:“圆222ryx上一点),(00yxP处的切线方程为200ryyyx”,类比也有
结论:“椭圆),()0(1002222yxPbabyax上一点处的切线方程为12020byya
xx”,过椭圆C:
1422yx的右准线l上任意一点M引椭圆C的两条切线,切点为 A、B.
(1)求证:直线AB恒过一定点; (2)当点M在的纵坐标为1时,求△ABM的面积。
【解】(1)设M14),,(),(),)(,334(11221,1yyxxMAyxByxARtt的方程为则
∵点M在MA上∴13311tyx ① 同理可得13322tyx② 由①②知AB的方程为)1(3,133tyxtyx即 易知右焦点F(0,3)满足③式,故AB恒过椭圆C的右焦点F(0,3) (2)把AB的方程0167,14)1(322yyyxyx化简得代入
∴7167283631||AB 又M到AB的距离33231|334|d ∴△ABM的面积21316||21dABS ◆方法点评:切点弦的性质虽然可以当结论用,但是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?
参考:PPT圆锥曲线的切线及切点弦方程,百度文库 参考:“尼尔森数学第一季_3下”,优酷视频 拓展:相交弦的蝴蝶特征——蝴蝶定理,资料 练习1:(2013年广东省数学(理)卷)已知抛物线C的顶点为原点,其焦点0,0Fcc到直线
l:20xy的距离为322.设P为直线l上的点,过点P作抛物线C的两条切线,PAPB,其中,AB
为切点. (Ⅰ) 求抛物线C的方程; (Ⅱ) 当点00,Pxy为直线l上的定点时,求直线AB的方程;
(Ⅲ) 当点P在直线l上移动时,求AFBF的最小值.
【答案】(Ⅰ) 依题意,设抛物线C的方程为24xcy,由023222c结合0c,解得1c.所以抛物线C的方程为24xy. (Ⅱ) 抛物线C的方程为24xy,即214yx,求导得12yx
设11,Axy,22,Bxy(其中221212,44xxyy), 则切线,PAPB的斜率分别为112x,212x, 所以切线PA:1112xyyxx,即211122xxyxy,即11220xxyy 同理可得切线PB的方程为22220xxyy 因为切线,PAPB均过点00,Pxy,所以1001220xxyy,2002220xxyy 所以1122,,,xyxy为方程00220xxyy的两组解. 所以直线AB的方程为00220xxyy. (Ⅲ) 由抛物线定义可知11AFy,21BFy, 所以121212111AFBFyyyyyy
联立方程0022204xxyyxy,消去x整理得22200020yyxyy 由一元二次方程根与系数的关系可得212002yyxy,2120yyy 所以221212000121AFBFyyyyyxy 又点00,Pxy在直线l上,所以002xy,
所以22220000001921225222yxyyyy 所以当012y时, AFBF取得最小值,且最小值为92.