内容正文:
压轴专攻(七) 圆锥曲线中的定点问题
处理圆锥曲线中定点问题的方法:
(1)探索直线过定点时,可设出直线方程为y=kx+m,然后利用条件建立k,m的等量关系进行消元,借助于直线系的思想找出定点.
(2)从特殊情况入手,先探求定点,再证明与变量无关.
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考点一 参数法求证定点
[解题指导]
圆锥曲线中定点问题的引进参数法
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.
考点二 先求后证法求证定点
(1)定点问题,先猜后证,可先考虑运动图形是否有对称性及特殊(或极端)位置猜想,如直线的水平位置、竖直位置,即k=0或k不存在时.
(2)以曲线上的点为参数,设点P(x1,y1),利用点在曲线f(x,y)=0上,即f(x1,y1)=0消参.
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[例1] (2022·山东临沂枣庄二模联考)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,其左、右焦点分别为F1,F2,点P为坐标平面内的一点,且||=,·=-,
O为坐标原点.
(1)求椭圆C的方程;
(2)设M为椭圆C的左顶点,A,B是椭圆C上两个不同的点,直线MA,MB的倾斜角分别为α,β,且α+β=.证明:直线AB恒过定点,并求出该定点的坐标.
(1)解:设P点坐标为(x0,y0),F1(-c,0),F2(c,0),
则=(-c-x0,-y0),=(c-x0,-y0).
由题意得解得c2=3,所以c=.又e==,所以a=2,
所以b2=a2-c2=1.
所以所求椭圆C的方程为+y2=1.
(2)证明:由(1)知M(-2,0),设直线AB的方程为y=kx+m,A(x1,y1),B(x2,y2).
联立方程组消去y,得(4k2+1)x2+8kmx+4m2-4=0.
则Δ=16(4k2-m2+1)>0,所以x1+x2=-,x1x2=.
又α+β=,所以tan α·tan β=1,
设直线MA,MB的斜率分别为k1,k2,则k1k2=1,所以·=1,即(x1+2)(x2+2)=y1y2.
所以(x1+2)(x2+2)=(kx1+m)(kx2+m),所以(k2-1)x1x2+(km-2)(x1+x2)+m2-4=0,
所以(k2-1)+(km-2)(-)+m2-4=0,化简得20k2-16km+3m2=0,解得m=2k或m=k.
当m=2k时,y=kx+2k,过定点(-2,0),不符合题意(舍去).
当m=k时,y=kx+k,过定点(-,0),符合题意.
所以直线AB恒过定点(-,0).
[素能演练1] (2020·全国Ⅰ卷)已知A,B分别为椭圆E:+y2=1(a>1)的左、右顶点,G为E的上顶点,·=8.P为直线x=6上的动点,PA与E的另一交点为C,
PB与E的另一交点为D.
(1)求E的方程;
(1)解:由题设得A(-a,0),B(a,0),G(0,1).
则=(a,1),=(a,-1).由·=8,得a2-1=8,即a=3.
所以E的方程为+y2=1.
[素能演练1] (2020·全国Ⅰ卷)已知A,B分别为椭圆E:+y2=1(a>1)的左、右顶点,G为E的上顶点,·=8.P为直线x=6上的动点,PA与E的另一交点为C,PB与E的另一交点为D.
(2)证明:直线CD过定点.
(2)证明:设C(x1,y1),D(x2,y2),P(6,t),若t≠0,设直线CD的方程为x=my+n,
由题意可知-3<n<3.由于直线PA的方程为y=(x+3),所以y1=(x1+3).
直线PB的方程为y=(x-3),所以y2=(x2-3).
可得3y1(x2-3)=y2(x1+3).
由于+=1,故=-,
可得27y1y2=-(x1+3)(x2+3),即(27+m2)y1y2+m(n+3)(y1+y2)+(n+3)2=0.①
将x=my+n代入+y2=1,得(m2+9)y2+2mny+n2-9=0.
所以y1+y2=-,y1y2=.
代入①式,
得(27+m2)(n2-9)-2m(n+3)mn+(n+3)2(m2+9)=0.
解得n=-3(舍去)或n=.故直线CD的方程为x=my+,
即直线CD过定点(,0).
若t=0,则直线CD的方程为y=0,过点(,0).
综上,直线CD过定点(,0).
(1)解:因为椭圆E的中心为坐标原点,对称轴为x轴,y轴,且过A(0,-2),
所以可设椭圆E的方程为+=1,
又椭圆E过点B(,-1),所以+=1,得a2=3,
所以E的方程为+=1.
[例2] (2022·全国乙卷)已知椭圆E的中心为坐标原点,对称轴为x轴、y轴,且过A(0,-2),B(,-1)两点.
(1)求E的方程;
(2)证明:当直线MN的斜率不存在时,直线lMN:x=1,
由得 y2=,所以y=±.结合题意可知M