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专题09 圆锥曲线中的定点(定直线)问题
圆锥曲线中定点问题是比较常见出题形式,属于中等难度题目。采取常规平民化解法,计算是暴力美学范畴。主要的命题方向:直线方程过定点问题(分定点已知和定点未知两类)、曲线过定点问题、点在定直线上、探究定点满足特殊条件等。解决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.
1、直线方程过定点
技巧方法:1)动直线l过定点问题,设动直线方程(斜率存在)为y=kx+t,由题设条件将t用k表示为t=f(k),或直接求出m的值,故而得出动直线过定点. 上述动直线也可设为:x=ty+m.(斜率不为0)。
2)直接推理、计算,找出参数之间的关系,并在计算过程中消去部分参数,将直线方程化为点斜式方程,从而得到定点。3)若直线方程含多个参数并给出或能求出参数满足的方程,观察直线方程特征与参数方程满足的方程的特征,即可找出直线所过顶点坐标,并带入直线方程进行检验.注意到繁难的代数运算是此类问题的特点,设而不求方法、整体思想和消元的思想的运用可有效地简化运算.
1)、直线方程过未知定点
例1.(2023·安徽蚌埠·统考三模)已知,是双曲线的左、右顶点,为双曲线上与,不重合的点.(1)设直线,的斜率分别为,,求证:是定值;(2)设直线与直线交于点,与轴交于点,点满足,直线与双曲线交于点(与,,不重合).判断直线是否过定点,若直线过定点,求出该定点坐标;若直线不过定点,请说明理由.
【答案】(1)证明见解析(2)直线MN过定点
【分析】(1)设,表示出,,为双曲线上的点,化简为定值;
(2)设,,BN的斜率为,由已知可得,设MN:,与双曲线联立,利用韦达定理代入,化简得,可知直线MN过定点.
【详解】(1)设,由题意,且 ,
所以
(2)设,,,BN的斜率为,由 知:
,由(1)知: 所以
设MN:,与双曲线 联立,
得:,所以 ,
所以 ,
即﹐
则
整理得,解得或(舍),故直线MN过定点.
【点睛】方法点睛:解答直线与椭圆的题目时,时常把两个曲线的方程联立,消去x(或y)建立一元二次方程,然后借助根与系数的关系,并结合题设条件建立有关参变量的等量关系.涉及到直线方程的设法时,务必考虑全面,不要忽略直线斜率为0或不存在等特殊情形.
例2.(2023·天津·联考模拟预测)已知椭圆:的离心率为,直线:与交于两点,且.(1)求的方程;(2)若的左、右顶点分别为,点不同于为直线上一动点,直线分别与交于点,证明:直线恒过定点,并求出该定点的坐标.
【答案】(1) (2)证明见解析,
【分析】(1)根据题意得到得点在上,从而得到,再解方程组即可.
(2)首先设,,,根据题意得到,将椭圆向左平移个单位得到,,,.设直线为,得到,根据,得到,从而得到线恒过点,再将定点向右平移2个单位即可.
【详解】(1)由,得点在上,又,
所以,解得,所以的方程为.
(2)设,,,,,
因为,,所以.
因为,
,即,所以.
又因为,,,
所以,即.
将椭圆向左平移个单位得到,
,,.设直线为,
因为,.
所以,即,
所以,所以,解得,
所以线为,恒过点.将向右平移2个单位得到点,即直线恒过点.
当时,直线为,恒过点.综上直线恒过定点.
例3.(2023·新疆·统考二模)抛物线上的点到轴的距离为,到焦点的距离为.
(1)求抛物线的方程和点的坐标;(2)若点在第一象限,过作直线交抛物线于另一点,且直线与直线交于点,过作轴的垂线交于.证明:直线过定点.
【答案】(1)抛物线的方程为,点的坐标为(2)证明见解析
【分析】(1)设点,根据已知条件可得出,求得,然后利用抛物线的定义可求得的值,即可得出抛物线的方程以及点的坐标;
(2)设直线的方程为,设点点、,将直线的方程与抛物线的方程联立,列出韦达定理,求出点的坐标,根据点在直线上以及韦达定理可得出、所满足的关系式,再将直线的方程变形,即可求得直线所过定点的坐标.
【详解】(1)解:设点,则,,
又,,即抛物线的方程为,点的坐标为.
(2)解:由(1)知,可设直线的方程为,
联立可得,,
设点、,则,,
且,则直线的方程为,
将代入直线的方程可得,所以,点,
由点在直线上,可得,
即,所以,,即,
将直线的方程变形可得,即,
由可得,因此,直线过定点.
【点睛】方法点睛:求解直线过定点问题常用方法如下:
(1)“特殊探路,一般证明”:即先通过特殊情况确定定点,再转化为有方向、有目的的一般性证明;
(2)“一般推理,特殊求解”:即设出定点坐标,根据题设条件选择参数,建立一个直线系或曲线的方程,再根据参数的任意性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点;
(3)求证直线过定点,常利用直线的点斜式方程