内容正文:
第八章
解析几何
第43讲 圆锥曲线的综合应用
第3课时 圆锥曲线中的定点问题
高考总复习 一轮复习导学案 · 数学(提高版)
高考一轮复习 南方凤凰台 数学 提高版
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【解答】 由已知可得,|PN|=|PM|,即点P到定点N的距离等于它到直线l1的距离,故点P的轨迹是以N为焦点,l1为准线的抛物线,所以曲线C的方程为y2=8x.
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直线过定点
例1 (2022·汕尾期末)已知点M为直线l1:x=-2上的动点,N(2,0),过M作直线l1的垂线l,l交线段MN的垂直平分线于点P,记点P的轨迹为C.
(1) 求曲线C的方程;
举题说法
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求解直线过定点问题常用方法:
(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(x0,y0),常利用直线的点斜式方程y-y0=k(x-x0)或截距式y=kx+b来证明.
一般解题步骤:①斜截式:设直线方程y=kx+m,此时引入了两个参数,需要消掉一个.
②找关系:找到k和m的关系:m=f(k),等式代入消参,消掉m.
③参数无关找定点:找到和k没有关系的点.
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又PQ的方程为(x2-x1)y=(y2-y1)x+x2y1-x1y2,所以PQ的方程为(x2-x1)y=(y2-y1)x+3(y1-y2).
令y=0,解得x=3,所以PQ过定点M(3,0),所以d≤|AM|=2,即d的最大值为2.
(2) 设动直线l与双曲线C交于P,Q两点,已知AP⊥AQ,设点A到动直线l的距离为d,求d的最大值.
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圆过定点
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综上可得,以AB为直径的圆恒过x轴上的定点Q(2,0),m=2.
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随堂内化
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(2) 设线段AB,CD的中点分别为E,F,O为坐标原点,求证:直线EF过定点.
【解答】 由题意知直线l1,l2的斜率都存在且都不为零,由(1)知M(0,2),设直线AB:y=kx+2,代入x2=4y,得x2-4kx-8=0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=4k,x1x2=-8,所以y1+y2=k(x1+x2)+4=4k2+4,所以AB的中点为E(2k,2k2+2).
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(2) 设O是坐标原点,A,B是曲线C上的两个动点,且·=-16,试问直线AB是否过定点?若不过定点,请说明理由;若过定点,请求出定点坐标.
【解答】 设直线AB的方程为x=ty+m,A(x1,y1),B(x2,y2),联立得y2-8ty-8m=0,Δ=(-8t)2-4(-8m)=32m+64t2>0,y1+y2=8t,y1y2=-8m,
·=x1x2+y1y2=(ty1+m)(ty2+m)+y1y2=(1+t2)y1y2+mt(y1+y2)+m2=(1+t2)·(-8m)+mt·8t+m2=m2-8m=-16,解得m=4,所以直线AB过定点(4,0).
备选 (2022·盐城一模)设双曲线C:-=1(a>0,b>0)的右顶点为A,虚轴长为,离心率e=.
(1) 求双曲线C的方程;
【解答】 由题意可得又c2=a2+b2,解得a2=1,b2=,所以双曲线C的方程为x2-2y2=1.
【解答】 由(1)可知A(1,0),由题意可知kAP·kAQ=-1,设P(x1,y1),Q(x2,y2),则x-2y=1,x-2y=1,所以kAP==,kAQ==,
则·=-1,·=-1,所以x2y1+2x1y2=2y2-y1,y2x1+2y1x2=2y1-y2,作差可得x2y1-x1y2=3(y1-y2).
例2 (2022·揭阳期末)已知椭圆C:+=1(a>b>0),F1,F2分别为椭圆的左、右焦点,焦距为2,点P在C上,且△PF1F2面积的最大值为.
(1) 求椭圆C的方程;
【解答】 由椭圆C的焦距为2,可得2c=2,即c=.设点P的纵坐标为yP,△PF1F2的面积S△PF1F2=|F1F2|·|yP|=|yP|,其中|yP|≤b,根据△PF1F2面积的最大值为,可得b=1.由椭圆的性质可得a2=b2+c2=4,所以椭圆C的方程为+y2=1.