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微考点6-1 圆锥曲线中的非对称韦达定理问题(三大题型)
在一些定点、定值、定线问题中,还常出现需要证明类似为定值的情形,通过直线代换可得:,但此时式子并不能完全整理为韦达定理的形式,这种式子一般称为“非对称韦达定理”.或者在处理斜率比值的时候:
我们明明求了韦达定理却无法代入,这时我们就需要通过所求得的韦达定理找到和之间的关系,将其中一个替换,常用手段是把乘法的替换成加法.
这样的非对称形式,即韦达定理无法直接代入,可以通过韦达定理构造互化公式,先局部互化,然后可整理成对称型.
具体办法:
①联立方程后得到韦达定理:代入之后进行代换消元解题.
②利用点在椭圆方程上代换
题型一:利用非对称韦达定理思想解决定点问题
【精选例题】
【例1】已知双曲线的左顶点为A,右焦点为F,P是直线上一点,且P不在x轴上,以点P为圆心,线段PF的长为半径的圆弧AF交C的右支于点N.
(1)证明:;
(2)取,若直线PF与C的左、右两支分别交于E,D两点,过E作l的垂线,垂足为R,试判断直线DR是否过定点若是,求出定点的坐标;若不是,请说明理由.
【答案】(1)证明见解析;(2)答案见解析
【分析】(1)过N作l的垂线,垂足为H,且与圆弧AF交于点M,则,结合圆的知识可得,,设点,则,由,可得,即得(用双曲线的第二定义来说明,也可以),由相等弦长所对的圆心角相等,得,进而求解;(2)设直线PF的方程为,由题意可得,联立方程组,结合韦达定理可得,,由题知,直线DR的方程为,令,化简即可求解.
【详解】(1)证明:过N作l的垂线,垂足为H,且与圆弧AF交于点M,则,
连接AM,PM,NF.因为在圆P中,,所以.
由题易知右焦点,设点,则,整理得.
因为,
所以,所以.
【这里若学生用双曲线的第二定义来说明,也可以.见下:因为直线为双曲线的准线,根据双曲线的第二定义,可知,即,即得.】
在圆P中,由相等弦长所对的圆心角相等,得,
所以.
(2)由题知双曲线,渐近线为:,右焦点为,
直线PF的斜率不为0,设直线PF的方程为
因为直线PF与C的左,右两支分别交于E,D两点,则.
设,
联立方程组,得,
则.
由题知,直线的方程为,
令,得
,
所以直线DR过定点.
【跟踪训练】
1.已知椭圆的中心为坐标原点,对称轴为坐标轴,且过点,,,为椭圆上关于轴对称的两点(不与点B重合),,直线与椭圆交于另一点,直线垂直于直线,为垂足.
(1)求的方程;
(2)证明:(i)直线过定点,(ii)存在定点,使为定值.
【答案】(1);(2)(i)证明见解析;(ii)证明见解析.
【分析】(1)设方程为,代入点的坐标,得出方程组,求解即得.
(2)(i)设的方程为,与椭圆方程联立,根据韦达定理表示出坐标关系,得出的方程为,令,整理可得,即可得出定点;(ii)由已知可得,即可得出的轨迹,得出答案.
【详解】(1)设的方程为,则,解得,
所以的方程为.
(2)(i)依题意,直线的斜率存在且不为0,设的方程为,
设点,,则,
由消去并整理得,则,
,,显然,
直线的斜率,直线的方程为,
令,则,
所以直线恒过定点.
(ii)令直线过的定点为点,由,在上,得,
则点在以为直径的圆上,从而的中点为定点,使为定值.
【点睛】思路点睛:设的方程为,与椭圆联立得出方程,根据韦达定理得出坐标关系.进而整理化简,即可得出定点坐标.
2.椭圆C:的一个焦点为,且过点.
(1)求椭圆C的标准方程和离心率;
(2)若过点且斜率不为0的直线与椭圆C交于M,N两点,点P在直线上,且NP与x轴平行,求直线MP恒过的定点.
【答案】(1)标准方程为C:,离心率为;(2)
【分析】(1)法一:由题意可得,解方程即可求出,可求出椭圆C的标准方程和离心率;法二:由椭圆的定义求出,再结合求出,可求出椭圆C的标准方程和离心率;
(2)设方程为,,,联立直线MN方程和椭圆的方程可得,表示出直线MP方程,对称性可知直线MP恒过的定点在x轴上,令,将代入化简即可得出答案.
【详解】(1)法一:由题意,可得,
则椭圆C的标准方程为C:,离心率为;
法二:设椭圆的左焦点为,
则由椭圆的定义知,
所以,又,得,则椭圆C的标准方程为C:,
离心率为;
(2)因为直线MN过点且斜率不为0,
所以设直线MN方程为,,,则,
联立,消去x得,,
所以,所以,
直线MP方程为,由对称性可知直线MP恒过的定点在x轴上,
所以令,得,且,
所以,
可得,直线MP恒过的定点.
【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