内容正文:
考点56圆锥曲线中定点与定值问题
(2种核心题型+基础保分练+综合提升练+拓展冲刺练)
【核心题型】
题型一 定点问题
求解直线或曲线过定点问题的基本思路
(1)把直线或曲线方程中的变量x,y当作常数看待,把方程一端化为零,既然是过定点,那么这个方程就要对任意参数都成立,这时参数的系数就要全部等于零,这样就得到一个关于x,y的方程组,这个方程组的解所确定的点就是直线或曲线所过的定点.
(2)由直线方程确定其过定点时,若得到了直线方程的点斜式y-y0=k(x-x0),则直线必过定点(x0,y0);若得到了直线方程的斜截式y=kx+m,则直线必过定点(0,m).
【例题1】(2024·北京·模拟预测)已知椭圆,的下顶点为,左、右焦点分别为和,离心率为,过的直线与椭圆相交于,两点.若直线垂直于,则的周长为.
(1)求椭圆的方程;
(2)若直线与坐标轴不垂直,点关于轴的对称点为,试判断直线是否过定点,并说明理由.
【变式1】(2024·广东·一模)设两点的坐标分别为. 直线相交于点,且它们的斜率之积是. 设点的轨迹方程为.
(1)求;
(2)不经过点的直线与曲线相交于、两点,且直线与直线的斜率之积是,求证:直线恒过定点.
【变式2】(2024·安徽马鞍山·模拟预测)在平面直角坐标系中,已知双曲线,过作直线与交于两点,().
(1)当时,求的值;
(2)是否存在异于点的定点使得?若存在,求出点的坐标,若不存在,请说明理由.
【变式3】(2024·西藏拉萨·二模)已知抛物线上的两点的横坐标分别为.
(1)求抛物线的方程;
(2)若过点的直线与抛物线交于点,问:以为直径的圆是否过定点?若过定点,求出这个定点;若不过定点,请说明理由.
题型二 定值问题
圆锥曲线中的定值问题的常见类型及解题策略
(1)求代数式为定值.依题设条件,得出与代数式参数有关的等式,代入代数式,化简即可得出定值.
(2)求点到直线的距离为定值.利用点到直线的距离公式得出距离的解析式,再利用题设条件化简、变形求得.
(3)求某线段长度为定值.利用长度公式求得解析式,再依据条件对解析式进行化简、变形即可求得.
【例题2】(2024·江苏苏州·模拟预测) 已知椭圆 与圆 在第一、第四象限分别交于 Q、P 两点,且满足
(1)求椭圆γ的标准方程;
(2)A 是椭圆上的一点,若存在椭圆的弦 BC 使得 ,求证:四边形OABC 的面积为定值.
【变式1】(2021·广西柳州·一模)已知椭圆的左右焦点分别为,,过且与轴垂直的直线与椭圆交于A,B两点,的面积为,点为椭圆的下顶点,.
(1)求椭圆的标准方程.
(2)椭圆上有两点,(异于椭圆顶点且与轴不垂直),当的面积最大时,证明:直线与的斜率之积为定值.
【变式2】(2024·广东佛山·模拟预测)已知双曲线的离心率为,右焦点到双曲线的一条渐近线的距离为1,两动点在双曲线上,线段的中点为.
(1)证明:直线的斜率为定值;
(2)为坐标原点,若的面积为,求直线的方程.
【变式3】(2024·四川成都·模拟预测)已知抛物线的焦点为,过点作抛物线的两条切线,切点分别为.
(1)求抛物线的方程;
(2)过点作两条倾斜角互补的直线,直线交抛物线于两点,直线交抛物线于两点,连接,设的斜率分别为,问:是否为定值?若是,求出定值;若不是,说明理由.
【课后强化】
【基础保分练】
一、单选题
1.(2024·福建·模拟预测)设双曲线C其中一支的焦点为F,另一支的顶点为A,其两渐近线分别为. 若点B在m上,且,则m与n的夹角的正切值为( )
A. B. C.2 D.
2.(2024·广东广州·模拟预测)已知椭圆:,点,,且,则“上存在点使”是“以为直径的圆与椭圆存在公共点的( )条件
A.充分不必要 B.必要不充分 C.充要 D.既不必要也不充分
3.(2024·全国·模拟预测)已知椭圆:的上、下顶点分别为,,是椭圆上异于,的一点,直线和的斜率分别为,,则满足的椭圆的方程是( )
A. B. C. D.
4.(2024·全国·模拟预测)已知点是抛物线上一点,直线与抛物线交于与不重合的两点.若,则( )
A. B. C. D.
二、多选题
5.(2024·安徽·模拟预测)已知双曲线C:的左、右焦点分别为,,直线:与C的左、右两支分别交于M,N两点(点N在第一象限),点在直线上,点Q在直线上,且,则( )
A.C的离心率为3 B.当时,
C. D.为定值
6.(2024·江苏苏州·模拟预测)对于抛物线 F 是它的焦点,γ的准线与轴交于 T,过点 T 作斜率为的直线与γ依次交于 B、A两点,使得恰有 ,下列说法正确的是( )
A. 是定值, 不是定值
B. 不是定值, 也不是定值
C. 两点横坐标乘积为定值
D.记 AB 中点为 M, 则 M 和A 横坐标之比为定值
三、填空题
7.(2023·全国·模拟预测)已知双曲线的一条渐近线的倾斜角的正切值为.若直线(且)与双曲线交于A,B两点,直线,的斜率的倒数和为,则直线恒经过的定点为 .
8.(2024·四川·模拟预测)已知点为椭圆的左顶点,点为椭圆的右焦点,过点作一条直线(直线与轴不重合)交椭圆于两个不同点,连接,则 .
四、解答题
9.(2024·山东济南·三模)如图所示,抛物线的准线过点,
(1)求抛物线的标准方程;
(2)若角为锐角,以角为倾斜角的直线经过抛物线的焦点,且与抛物线交于A、B两点,作线段的垂直平分线交轴于点,证明:为定值,并求此定值.
10.(2021·天津·二模)已知为椭圆的焦点,且点在椭圆上.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)已知直线L与椭圆交于两点,且坐标原点O到直线L的距离为的大小是否为定值?若是,求出该定值,若不是,请说明理由.
【综合提升练】
一、单选题
1.(2023·四川自贡·三模)已知F为抛物线C:的焦点,O为坐标原点,过点F且斜率为1的直线l交抛物线C于A、B两点,则直线OA、OB的斜率之和为( )
A.-2 B.-2P C.-4 D.-4P
2.(2024·山东·模拟预测)已知抛物线:,过直线:上的动点可作的两条切线,记切点为,则直线( )
A.斜率为2 B.斜率为 C.恒过点 D.恒过点
3.(2021·湖南永州·二模)抛物线C:的焦点为F,P是其上一动点,点,直线l与抛物线C相交于A,B两点,下列结论正确的是( )
A.的最小值是2
B.动点P到点的距离最小值为3
C.存在直线l,使得A,B两点关于直线对称
D.与抛物线C分别相切于A、B两点的两条切线交于点N,若直线AB过定点,则点N在抛物线C的准线上
4.(2023·江苏南通·模拟预测)双曲线和椭圆的右焦点分别为,,,分别为上第一象限内不同于的点,若,,则四条直线的斜率之和为( )
A.1 B.0 C. D.不确定值
5.(2024·河南信阳·模拟预测)已知椭圆C:的下顶点为A,斜率不为0的直线与C交于B,D两点,记线段的中点为E,若,则( )
A.点E在定直线上 B.点E在定直线上
C.点E在定直线上 D.点E在定直线上
6.(2023·河南郑州·模拟预测)已知A,B分别为双曲线的左、右顶点,P为该曲线上不同于A,B的任意一点,设,,的面积为S,则( )
A.为定值 B.为定值
C.为定值 D.为定值
7.(2023·黑龙江哈尔滨·模拟预测)过椭圆上的任意一点M(不与顶点重合)作椭圆的切线交x轴于点N,O为坐标原点,过N作直线的垂线交直线于点P,则( )
A.既没最大值也没最小值 B.有最小值没有最大值
C.有最大值没有最小值 D.为定值
8.(2024·江苏苏州·模拟预测)设椭圆的离心率等于,抛物线的焦点是椭圆的一个顶点,A、B分别是椭圆的左右顶点.动点P、Q为椭圆上异于A、B两点,设直线、的斜率分别为,且.则( )
A.的斜率可能不存在,且不为0
B.点纵坐标为
C.直线的斜率
D.直线过定点
二、多选题
9.(2024·山东·二模)已知抛物线焦点为,过点(不与点重合)的直线交于两点,为坐标原点,直线分别交于两点,,则( )
A. B.直线过定点
C.的最小值为 D.的最小值为
10.(2024·河南·三模)如图,已知椭圆的左、右顶点分别是,上顶点为,在椭圆上任取一点(非长轴端点),连接交直线于点,连接交于点(是坐标原点),则( )
A.为定值 B.
C. D.的最大值为
11.(2023·江苏南通·模拟预测)已知双曲线的左,右焦点分别为,,点P是双曲线C的右支上一点,过点P的直线l与双曲线C的两条渐近线交于M,N,则( )
A.的最小值为8
B.若直线l经过,且与双曲线C交于另一点Q,则的最小值为6
C.为定值
D.若直线l与双曲线C相切,则点M,N的纵坐标之积为
三、填空题
12.(2023·全国·模拟预测)已知A,B是双曲线上的两个动点,动点P满足,O为坐标原点,直线OA与直线OB斜率之积为2,若平面内存在两定点、,使得为定值,则该定值为 .
13.(2024·全国·模拟预测)已知M,N是抛物线上两点,焦点为F,抛物线上一点到焦点F的距离为,下列说法正确的是 .(把所有正确结论的编号都填上)
①;
②若,则直线MN恒过定点;
③若的外接圆与抛物线C的准线相切,则该圆的半径为;
④若,则直线MN的斜率为.
14.(2024·宁夏银川·三模)已知曲线,,,P为C上异于A,B的一点,直线与直线交于M,直线与直线交于点N,则有以下四种说法:
①存在两个定点,使得P到这两个定点的距离之和为定值
②直线与直线的斜率之差的最小值为
③的最小值为
④当直线的斜率大于时,大于
其中正确命题的序号为 .
四、解答题
15.(2024·江西九江·二模)已知双曲线的离心率为,点在上.
(1)求双曲线的方程;
(2)直线与双曲线交于不同的两点,,若直线,的斜率互为倒数,证明:直线过定点.
16.(2021·北京丰台·二模)已知椭圆,过点的直线交椭圆于点.
(1)当直线与轴垂直时,求;
(2)在轴上是否存在定点,使为定值?若存在,求点的坐标及的值;若不存在,说明理由.
17.(2024·广东广州·模拟预测)已知在平面直角坐标系中,双曲线:过和两点.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)若,为双曲线上不关于坐标轴对称的两点,为中点,且为圆的一条非直径的弦,记斜率为,斜率为,证明:为定值.
18.(2024·广西柳州·一模)在平面直角坐标系中,为直线上一动点,椭圆:的左右顶点分别为,,上、下顶点分别为,.若直线交于另一点,直线交于另一点.
(1)求证:直线过定点,并求出定点坐标;
(2)求四边形面积的最大值.
19.(2024·陕西西安·模拟预测)已知抛物线的焦点为.过F作两条互相垂直的直线,,且直线与交于M,N两点,直线与交于E,P两点,M,E均在第一象限.设A,B分别为弦MN,EP的中点,直线ME与直线NP交于点H.
(1)求的方程.
(2)直线AB是否过定点?若是,求出定点坐标;若不是,请说明理由.
(3)证明:点H在直线上.
【拓展冲刺练】
一、单选题
1.(2022·河南·模拟预测)已知抛物线的焦点为,过且不与轴垂直的直线与抛物线相交于、两点,为轴上一点,满足,则( )
A.为定值 B.为定值
C.不是定值,最大值为 D.不是定值,最小值为
2.(2023·河南·二模)已知动点P在双曲线C:上,双曲线C的左、右焦点分别为,,则下列结论:
①C的离心率为2;
②C的焦点弦最短为6;
③动点P到两条渐近线的距离之积为定值;
④当动点P在双曲线C的左支上时,的最大值为.
其中正确的个数是( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
3.(2024·江苏南通·模拟预测)在平面直角坐标系xOy中,如图,已知椭圆的左、右顶点为A、B,右焦点为F.设过点的直线TA、TB与此椭圆分别交于点M(x1,y1)、N(x2,y2),其中.则直线MN必过一定点的坐标为( )
A. B.
C. D.
二、多选题
4.(2023·全国·模拟预测)已知双曲线:的右焦点为F,动点M,N在直线:上,且,线段,分别交C于P,Q两点,过P作的垂线,垂足为.设的面积为,的面积为,则( )
A.的最小值为 B.
C.为定值 D.的最小值为
5.(2024·河北沧州·三模)已知椭圆的上顶点、左顶点为为椭圆上异于点的两个不同点,则下列结论正确的是( )
A.若直线的斜率之和为,则直线恒过定点
B.若直线的斜率之积为,则直线恒过定点
C.若直线的斜率之和为,则直线恒过定点
D.若直线的斜率之积为.则直线恒过定点
三、填空题
6.(2024·四川宜宾·二模)已知为抛物线的焦点,过直线上的动点作抛物线的切线,切点分别是,则直线过定点 .
7.(2021·宁夏中卫·三模)已知椭圆与双曲线共焦点,过椭圆上一点的切线与轴、轴分别交于、两点(、为椭圆的两个焦点).又为坐标原点,当的面积最小时,下列说法所有正确的序号是 .
①;
②当点在第一象限时坐标为;
③直线的斜率与切线的斜率之积为定值;
④的角平分线(点在上)长为.
四、解答题
8.(2024·辽宁·模拟预测)已知双曲线过点,离心率为2.
(1)求的方程;
(2)过点的直线交于,两点(异于点),证明:当直线,的斜率均存在时,,的斜率之积为定值.
9.(2024·云南·模拟预测)抛物线的图象经过点,焦点为,过点且倾斜角为的直线与抛物线交于点,,如图.
(1)求抛物线的标准方程;
(2)当时,求弦的长;
(3)已知点,直线,分别与抛物线交于点,.证明:直线过定点.
10.(2024·上海宝山·一模)已知椭圆:,直线经过椭圆的右顶点且与椭圆交于另一点,设线段的中点为.
(1)求椭圆的焦距和离心率;
(2)若,求直线的方程;
(3)过点再作一条直线与椭圆交于点,线段的中点为. 若,则直线是否经过定点?若经过定点,求出定点坐标;若不经过定点,请说明理由.
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考点56圆锥曲线中定点与定值问题
(2种核心题型+基础保分练+综合提升练+拓展冲刺练)
【核心题型】
题型一 定点问题
求解直线或曲线过定点问题的基本思路
(1)把直线或曲线方程中的变量x,y当作常数看待,把方程一端化为零,既然是过定点,那么这个方程就要对任意参数都成立,这时参数的系数就要全部等于零,这样就得到一个关于x,y的方程组,这个方程组的解所确定的点就是直线或曲线所过的定点.
(2)由直线方程确定其过定点时,若得到了直线方程的点斜式y-y0=k(x-x0),则直线必过定点(x0,y0);若得到了直线方程的斜截式y=kx+m,则直线必过定点(0,m).
【例题1】(2024·北京·模拟预测)已知椭圆,的下顶点为,左、右焦点分别为和,离心率为,过的直线与椭圆相交于,两点.若直线垂直于,则的周长为.
(1)求椭圆的方程;
(2)若直线与坐标轴不垂直,点关于轴的对称点为,试判断直线是否过定点,并说明理由.
【答案】(1)
(2),理由见详解.
【分析】(1)据题意可知是正三角形,由直线垂直于,可证,由此可知
,,进而得到椭圆方程;
(2)设直线的方程为,,则,得到直线方程,直曲联立,
由韦达定理可得,进而得到,代入直线方程可求出定点.
【详解】(1)由题意可知,
因为离心率为,
所以,
所以,故是正三角形,如图所示:
若直线,则直线垂直平分线段,
所以,
由于的周长为,故的周长为,
由定义可知:,
所以的周长为,故,
所以,故,
所以椭圆的方程:.
(2)由题意可设直线的方程为,,则,如图所示:
可得直线的方程为:,
因为,
将其代入直线方程,可得,
可整理得:,
联立方程得,
则,
所以,即,
将其代入式中,可得直线方程为:,
可见直线过定点,
所以直线过定点,坐标为.
【变式1】(2024·广东·一模)设两点的坐标分别为. 直线相交于点,且它们的斜率之积是. 设点的轨迹方程为.
(1)求;
(2)不经过点的直线与曲线相交于、两点,且直线与直线的斜率之积是,求证:直线恒过定点.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】(1)设点的坐标为,然后表示出直线的斜率,再由它们的斜率之积是,列方程化简可得点的轨迹方程;
(2)设,当直线斜率不存在时,求得直线为 0,当直线斜率存在时,设直线 ,由得,将直线方程代入椭圆方程化简利用根与系数的关系,代入上式化简可得,从而可求得直线恒过的定点.
【详解】(1)设点的坐标为,因为点的坐标是,
所以直线 的斜率,
同理,直线 的斜率,
由已知,有,
化简,得点的轨迹方程为,
即点的轨迹是除去 两点的椭圆.
(2)证明:设
①当直线斜率不存在时,可知 ,
且有,
解得,此时直线为 0,
②当直线斜率存在时,设直线 ,则此时有:
联立直线方程与椭圆方程 ,
消去 可得: ,
根据韦达定理可得: ,,
所以,
所以,
所以
所以,则或,
当时,则直线 恒过点与题意不符,舍去,
故,直线恒过原点,
结合①,②可知,直线恒过原点 ,原命题得证.
【点睛】关键点点睛:此题考查椭圆的轨迹方程,考查直线与椭圆的位置关系,考查椭圆中直线过定点问题,解题的关键是设出直线方程代入椭圆方程化简,利用根与系数的关系结合已知条件求解,考查计算能力,属于较难题
【变式2】(2024·安徽马鞍山·模拟预测)在平面直角坐标系中,已知双曲线,过作直线与交于两点,().
(1)当时,求的值;
(2)是否存在异于点的定点使得?若存在,求出点的坐标,若不存在,请说明理由.
【答案】(1)或
(2)存在,
【分析】(1)设,由并与抛物线方程联立得,结合数量积的坐标表示计算即得.
(2)确定点在轴上,设出直线的方程,,与抛物线方程联立,利用韦达定理及直线斜率和为0即可.
【详解】(1)当时,直线垂直轴,故,所以不合题意,
故,设,由得,即,,
,得,,即,则,
又,得,
故
,
化简得:,则或.
(2)由题意,当时,直线垂直轴,, 在轴上,
故若存在定点,则必在轴上,
记直线的斜率分别为,则,
设,,
联立与得,
所以,
因为,
即,则,
故存在定点使得.
【变式3】(2024·西藏拉萨·二模)已知抛物线上的两点的横坐标分别为.
(1)求抛物线的方程;
(2)若过点的直线与抛物线交于点,问:以为直径的圆是否过定点?若过定点,求出这个定点;若不过定点,请说明理由.
【答案】(1)
(2)过定点,定点为原点
【分析】(1)设出两点,运用两点间距离公式构造方程求解即可;
(2)过点的直线的方程为,直线的斜率分别为.联立抛物线,运用韦达定理,得到,则,即可证明.
【详解】(1)因为点的横坐标分别为,所以,
则,解得,
所以抛物线的方程为.
(2)由题意,知直线的斜率存在,设,过点的直线的方程为,直线的斜率分别为.
当时,,
因为,所以以为直径的圆过原点.
以下证明当时,以为直径的圆过原点.
由,消去,得,
由根与系数的关系,得,
,
所以,所以以为直径的圆过原点.
综上,以为直径的圆过原点.
题型二 定值问题
圆锥曲线中的定值问题的常见类型及解题策略
(1)求代数式为定值.依题设条件,得出与代数式参数有关的等式,代入代数式,化简即可得出定值.
(2)求点到直线的距离为定值.利用点到直线的距离公式得出距离的解析式,再利用题设条件化简、变形求得.
(3)求某线段长度为定值.利用长度公式求得解析式,再依据条件对解析式进行化简、变形即可求得.
【例题2】(2024·江苏苏州·模拟预测) 已知椭圆 与圆 在第一、第四象限分别交于 Q、P 两点,且满足
(1)求椭圆γ的标准方程;
(2)A 是椭圆上的一点,若存在椭圆的弦 BC 使得 ,求证:四边形OABC 的面积为定值.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】(1)根据椭圆和圆的对称性可得,,再代入椭圆和圆的方程中,解方程组求出和的值即可;
(2)设,,易知四边形是平行四边形,设直线的方程为,将其与椭圆方程联立,结合韦达定理,弦长公式以及椭圆的方程,推出,再利用点到直线的距离公式,表示出四边形的面积,然后化简即可得定值.
【详解】(1)由对称性知,,
因为,,所以△是边长为1的等边三角形,
因为位于第一象限,所以,,
代入椭圆的方程有,
代入圆的方程有,
联立解得,,
所以椭圆的标准方程为.
(2)证明:设,,则直线的斜率为,且,即,
因为,所以四边形是平行四边形,,
设直线的方程为,,,,,
联立,得,
所以,,
所以,
因为,
所以,
整理得,即,
而点到直线的距离为,
所以四边形的面积,为定值.
【变式1】(2021·广西柳州·一模)已知椭圆的左右焦点分别为,,过且与轴垂直的直线与椭圆交于A,B两点,的面积为,点为椭圆的下顶点,.
(1)求椭圆的标准方程.
(2)椭圆上有两点,(异于椭圆顶点且与轴不垂直),当的面积最大时,证明:直线与的斜率之积为定值.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】(1)根据已知条件可得,,,解方程求出的值即可得椭圆的标准方程;
(2)设,,直线的方程为:与椭圆方程联立,可得、、,由弦长公式计算,点到直线的距离,由基本不等式可得的面积最大时与满足的关系,代入中计算即可求解.
【详解】(1)由题意可得:在中,,即,所以,
椭圆:中,令可得,
所以,可得,所以,
所以,因为,,
则,
可得,所以,,
所以椭圆的标准方程为:.
(2)设直线的方程为:,,,
由可得:,
,即,
,,
所以
,
点到直线的距离,
所以的面积为
,当且仅当即时等号成立,
,
所以当的面积最大时,直线与的斜率之积是.
【点睛】方法点睛:圆锥曲线中求定值的问题,通常需要联立方程,得到二次方程后利用韦达定理、结合题中条件(比如斜率关系,向量关系,距离关系,面积等)直接计算,即可求出结果,运算量较大.
【变式2】(2024·广东佛山·模拟预测)已知双曲线的离心率为,右焦点到双曲线的一条渐近线的距离为1,两动点在双曲线上,线段的中点为.
(1)证明:直线的斜率为定值;
(2)为坐标原点,若的面积为,求直线的方程.
【答案】(1)证明见解析
(2)
【分析】(1)由题意可得的关系,求解即可.
(2)设,求得弦长与原点到直线的距离,由面积可求直线的方程.
【详解】(1)由已知可得,解得,
所以双曲线方程为,
设,
所以,两式相减,可得,
又线段的中点为,所以,,
所以,解得,
所以直线的斜率为定值;
(2)由(1)设直线的方程为,
由,所以,整理可得,
所以,解得或,
所以,,
所以,
又原点到直线的距离为,
所以的面积为,
化简可得,解得,
所以直线的方程.
【变式3】(2024·四川成都·模拟预测)已知抛物线的焦点为,过点作抛物线的两条切线,切点分别为.
(1)求抛物线的方程;
(2)过点作两条倾斜角互补的直线,直线交抛物线于两点,直线交抛物线于两点,连接,设的斜率分别为,问:是否为定值?若是,求出定值;若不是,说明理由.
【答案】(1)
(2)是定值0.
【分析】(1)先设点,然后求出切线解析式,根据即可求出结果.
(2)设直线的方程,通过和抛物线联立求出韦达定理,同理求出和抛物线联立的韦达定理,然后代入即可.
【详解】(1)设切点,则在点处切线斜率为,
所以以为切点的切线方程为.
因为切线过点,所以,同理,
所以是方程的两个根,则.
又因为,
所以,即.
又因为,所以,
所以抛物线的方程为.
(2)
由题意,斜率都存在且不为0,设直线的方程为.
联立直线和抛物线的方程,得,所以.
设,则,同理,
所以
所以,
所以等于定值0.
【课后强化】
【基础保分练】
一、单选题
1.(2024·福建·模拟预测)设双曲线C其中一支的焦点为F,另一支的顶点为A,其两渐近线分别为. 若点B在m上,且,则m与n的夹角的正切值为( )
A. B. C.2 D.
【答案】B
【分析】设双曲线标准方程,由双曲线的特征三角形计算判定,结合条件可求得,再求夹角正切即可.
【详解】
记两渐近线的交点为O,设,双曲线实轴长,焦距,
由双曲线的定义得:,其渐近线方程为:,
由知,,所以,
因为,知为的平分线,
记n交于点H,
因为渐近线的性质,有,
综上,,则m与n的夹角的正切值为.
故选:B.
2.(2024·广东广州·模拟预测)已知椭圆:,点,,且,则“上存在点使”是“以为直径的圆与椭圆存在公共点的( )条件
A.充分不必要 B.必要不充分 C.充要 D.既不必要也不充分
【答案】A
【分析】根据可得在以为直径的圆,即可判断充分性,举反例即可判断不必要性.
【详解】由题,即在以为直径的圆上且不与,中任意一点重合,故为充分条件,
当时,以为直径的圆与椭圆公共点为,,不符合题意,故不是必要条件.
故选:A
3.(2024·全国·模拟预测)已知椭圆:的上、下顶点分别为,,是椭圆上异于,的一点,直线和的斜率分别为,,则满足的椭圆的方程是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】利用点在椭圆上及两点斜率公式转化计算得,再判定选项即可.
【详解】由题意可知,.设(),则,
所以,所以,
所以.结合选项可得椭圆的方程可以为.
故选:C.
4.(2024·全国·模拟预测)已知点是抛物线上一点,直线与抛物线交于与不重合的两点.若,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】首先将点点代入抛物线方程求得的值,进一步联立直线与抛物线方程,设,由得对应向量的数量积为0,即,结合韦达定理即可运算得解.
【详解】
由点在抛物线上,得,解得,所以抛物线.
联立抛物线方程与直线方程,得消去,整理得.
,
设,则.
由根与系数的关系,得,.
因为,
所以,
即,
所以.
又点与点不重合,所以,
等式两边同时除以,得,
得,即,
所以.
故选:A.
二、多选题
5.(2024·安徽·模拟预测)已知双曲线C:的左、右焦点分别为,,直线:与C的左、右两支分别交于M,N两点(点N在第一象限),点在直线上,点Q在直线上,且,则( )
A.C的离心率为3 B.当时,
C. D.为定值
【答案】BCD
【分析】根据离心率的公式即可求解A,联立直线与抛物线方程, 根据弦长公式即可求解B,根据二倍角公式以及斜率关系即可求解C,根据角的关系即可求解线段长度相等,判断D.
【详解】由题意得,,故A错误;
联立,得,解得或,则,故B正确;
由直线:可知,又,,故在线段的中垂线上,
设,的斜率分别为,,,故直线的方程为,
联立,得,
设,则,,故.
当轴时,,是等腰直角三角形,且易知;
当不垂直于x轴时,直线的斜率为,故,
因为,所以,所以,,故C正确;
因为,故,故,故D正确.
故选:BCD.
6.(2024·江苏苏州·模拟预测)对于抛物线 F 是它的焦点,γ的准线与轴交于 T,过点 T 作斜率为的直线与γ依次交于 B、A两点,使得恰有 ,下列说法正确的是( )
A. 是定值, 不是定值
B. 不是定值, 也不是定值
C. 两点横坐标乘积为定值
D.记 AB 中点为 M, 则 M 和A 横坐标之比为定值
【答案】AD
【分析】由题意可得点的坐标,设直线AB的方程,与抛物线的方程联立,可得两根之和及两根之积,再由,可得点B的坐标,进而可得直线AB的斜率,判断出AB的真假,由两根之积可得A,B的横坐标之积,判断出C的真假,由C选项分析,可得点A的横坐标,及A,B的中点M的横坐标,可得M和A的横坐标之比,判断出D的真假.
【详解】如图,
由题意得,设,
设直线的方程为(不等于0),
联立,可得,
所以
对于A,由,即,
可得,即,
解得,由,则,可得,
可得的横坐标,即,
可得为定值,故A正确B错误;
对C, 两点横坐标乘积为,不是定值,故C错误;
对D,由题意,的横坐标为
,
由C选项分析可得点A的横坐标为,
所以为定值,故D正确.
故选:AD
三、填空题
7.(2023·全国·模拟预测)已知双曲线的一条渐近线的倾斜角的正切值为.若直线(且)与双曲线交于A,B两点,直线,的斜率的倒数和为,则直线恒经过的定点为 .
【答案】
【分析】先根据渐近线的倾斜角算出,然后联立直线和双曲线,结合题目条件和韦达定理找到的关系,从而得到定点.
【详解】因为双曲线方程为一条渐近线的倾斜角的正切值为.所以,解得,所以双曲线方程为.
设,,联立得, .
由韦达定理得,.
因为,所以.
所以,由题意知,此时.
所以直线方程为,恒经过的定点为.
故答案为:
8.(2024·四川·模拟预测)已知点为椭圆的左顶点,点为椭圆的右焦点,过点作一条直线(直线与轴不重合)交椭圆于两个不同点,连接,则 .
【答案】/
【分析】利用椭圆方程可知,再设直线与椭圆联立方程组,利用韦达定理来计算,最后得到一个定值.
【详解】由题知,设,直线,
联立消去整理得,
所以,
因此,
故答案为:.
四、解答题
9.(2024·山东济南·三模)如图所示,抛物线的准线过点,
(1)求抛物线的标准方程;
(2)若角为锐角,以角为倾斜角的直线经过抛物线的焦点,且与抛物线交于A、B两点,作线段的垂直平分线交轴于点,证明:为定值,并求此定值.
【答案】(1)y2=8x
(2)证明见解析,8
【分析】(1)根据准线过点即可求出p,进而可知抛物线标准方程;
(2)假设直线的方程,与抛物线联立,进而可以得到与其中垂线的交点坐标,进而可以表示出中垂线方程,进而求点的坐标,再求即可.
【详解】(1)解:(1)由题意得
∴抛物线的方程为
(2)设,直线的斜率为
则直线方程为
将此式代入,得,
故
设的中垂线为直线m,设直线m与的交点为
则
故直线m的方程为
令得点P的横坐标为
故
∴为定值8
10.(2021·天津·二模)已知为椭圆的焦点,且点在椭圆上.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)已知直线L与椭圆交于两点,且坐标原点O到直线L的距离为的大小是否为定值?若是,求出该定值,若不是,请说明理由.
【答案】(1)
(2)是,定值为
【分析】(1)利用椭圆的定义求出的值,再结合的值可求得的值,由此可得出椭圆的标准方程;
(2)对直线的斜率是否存在进行分类讨论,在直线的斜率不存在时,求出点的坐标,计算出;在直线的斜率存在时,设直线的方程为,由已知条件得出,将直线的方程与椭圆的方程联立,列出韦达定理,计算出,综合可得出结论.
【详解】(1)依题意,椭圆的两焦点为,因为点在椭圆上,
所以由椭圆的定义,可得
,
即又,所以,
所以椭圆的方程为;
(2)是,,理由如下,
当直线的斜率不存在时,直线的方程为.
由对称性,不妨令直线的方程为,
由,解得或,
令点,
此时,则;
当直线的斜率存在时,设直线的方程为,点
由点到直线的距离公式,可得,则,
由,得,
则,
即,,
所以
,
所以,即.
综上所述,的大小为定值,该定值为.
【点睛】方法点睛:求定值问题常见的方法有两种:(1)从特殊入手,求出定值,再证明这个值与变量无关;(2)直接推理、计算,并在计算推理的过程中消去变量,从而得到定值.
【综合提升练】
一、单选题
1.(2023·四川自贡·三模)已知F为抛物线C:的焦点,O为坐标原点,过点F且斜率为1的直线l交抛物线C于A、B两点,则直线OA、OB的斜率之和为( )
A.-2 B.-2P C.-4 D.-4P
【答案】C
【分析】根据抛物线方程确定焦点坐标,从而可设直线的方程为,设,联立直线与抛物线得交点坐标关系,根据直线斜率的坐标运算化简代入即可得答案.
【详解】抛物线:的焦点坐标为,
所以直线的方程为,设
则,消去得,,所以,
则.
故选:C.
2.(2024·山东·模拟预测)已知抛物线:,过直线:上的动点可作的两条切线,记切点为,则直线( )
A.斜率为2 B.斜率为 C.恒过点 D.恒过点
【答案】D
【分析】设,求导,根据导函数几何意义得到切线方程,设,将其代入两切线方程,得到直线的方程为,得到过定点.
【详解】设,则,,
由于,故过点的切线方程为,
即,即,
同理可得过点的切线方程为,
设,过点的两切线交于点,
故,整理得,
同理,整理得,
故直线的方程为,
斜率不为定值,AB错误,当时,,恒过点,C错误,D正确.
故选:D
3.(2021·湖南永州·二模)抛物线C:的焦点为F,P是其上一动点,点,直线l与抛物线C相交于A,B两点,下列结论正确的是( )
A.的最小值是2
B.动点P到点的距离最小值为3
C.存在直线l,使得A,B两点关于直线对称
D.与抛物线C分别相切于A、B两点的两条切线交于点N,若直线AB过定点,则点N在抛物线C的准线上
【答案】A
【分析】根据抛物线的定义计算A,设的坐标,由两点间的距离公式求出的表达式,由二次函数的最值的求法可得B不正确;设直线的方程为,联立直线与抛物线方程,利用韦达定理计算即可判断C;设,,,,利用导数求出切线方程,联立即可得到,从而判断D;
【详解】解:A:过点作垂直准线交准线于点,当在与抛物线的交点时,的值最小,
由抛物线的性质:到焦点的距离等于到准线的距离即,
所以,所以A正确;
B:设则,所以,当时,的最小值为,所以B不正确;
C:假设存在这样的直线,由题意设直线的方程为:,设,,,,
联立可得:,
,所以,
所以,,
所以,的中点为,
由题意可得在直线上,所以,解得,不满足,所以C不正确;
D:设,,,,由,则,
设直线的方程为:,
所以,切线方程分别为:,即,
同理可得:,
两式联立求出,可得,
因为,在抛物线上,
,整理可得:,
所以,
所以,不在准线上,所以D不正确.
故选:A.
4.(2023·江苏南通·模拟预测)双曲线和椭圆的右焦点分别为,,,分别为上第一象限内不同于的点,若,,则四条直线的斜率之和为( )
A.1 B.0 C. D.不确定值
【答案】B
【分析】设为原点,则,,结合题意可得,即可得到.由可得,进而得到.设,,分别代入双曲线和方程,可得,再表示出和,进而求解.
【详解】设为原点,则,,
而,得,
所以、、三点共线.
因为,所以,且,
得,
所以,即.
设,,分别代入双曲线和,
则,即,
所以,
,
因为、、三点共线,
所以,
即.
故选:B.
5.(2024·河南信阳·模拟预测)已知椭圆C:的下顶点为A,斜率不为0的直线与C交于B,D两点,记线段的中点为E,若,则( )
A.点E在定直线上 B.点E在定直线上
C.点E在定直线上 D.点E在定直线上
【答案】A
【分析】先设直线,然后根据韦达定理求出E点坐标,根据直线垂直列出方程求解,最后代入E点即可求出E所在直线.
【详解】由题意知,设直线l的方程为,设,
联立消去得,
所以 ,
所以
所以的中点,
因为,
所以 ,
即,
整理得,
所以E在定直线上,
故选:A.
6.(2023·河南郑州·模拟预测)已知A,B分别为双曲线的左、右顶点,P为该曲线上不同于A,B的任意一点,设,,的面积为S,则( )
A.为定值 B.为定值
C.为定值 D.为定值
【答案】C
【分析】利用三角换元得到,利用斜率公式可求与的关系,化简后可得的关系,故可判断AB的正误,根据面积公式可求(用表示),故可判断CD的正误.
【详解】由于双曲线的对称性,可设,
由双曲线可得,
则
,
因此,其中,
对于不是定值,故不正确;
对于,由于,即,
若为定值,则为定值,从而和是确定的值,
于是均为定值,这是不可能的,故B错误.
对于选项,
因此是定值,不是定值,
故选:C.
【点睛】关键点点睛:这道题关键的地方是利用三角换元法假设出,然后利用直线的斜率公式和正切的二倍角公式进行化简,即可判断每个选项
7.(2023·黑龙江哈尔滨·模拟预测)过椭圆上的任意一点M(不与顶点重合)作椭圆的切线交x轴于点N,O为坐标原点,过N作直线的垂线交直线于点P,则( )
A.既没最大值也没最小值 B.有最小值没有最大值
C.有最大值没有最小值 D.为定值
【答案】D
【分析】利用导数求得切线斜率以及方程,从而求得点坐标,再结合点到直线的距离公式以及两点之间的距离公式求得,再求乘积即可.
【详解】设,对求导可得:,解得,故方程为:,
即,,又,故方程为:;
令,解得,故;又方程为,故
则,
又,故.
故选:D.
【点睛】关键点点睛:解决本题的关键是利用函数求导求得过点的切线方程,事实上,也可在选填中根据二级结论直接写出方程.
8.(2024·江苏苏州·模拟预测)设椭圆的离心率等于,抛物线的焦点是椭圆的一个顶点,A、B分别是椭圆的左右顶点.动点P、Q为椭圆上异于A、B两点,设直线、的斜率分别为,且.则( )
A.的斜率可能不存在,且不为0
B.点纵坐标为
C.直线的斜率
D.直线过定点
【答案】D
【分析】A选项,求出,得到,由离心率得到椭圆方程,求出,若的斜率不存在,则重合,A错误;B选项,设出直线,联立抛物线方程,得到两根之和,得到,进而得到;C选项,求出,联立抛物线方程,得到,结合,同理得到,从而得到当时,满足要求;D选项,在C选项基础上,分与两种情况,求出直线的方程,判断其过定点.
【详解】A选项,由题意得,故,
因为,且,解得,
故椭圆方程为,故,
若的斜率不存在,则重合,
因为动点P、Q为椭圆上异于A、B两点,故A错误;
B选项,因为动点P、Q为椭圆上异于A、B两点,
所以直线的斜率存在且不为0,设直线,
联立得,,
则,故,
故,B错误;
C选项,直线,
联立得,,
则,故,
则,
因为,所以,,
若,则,,
,,此时不与重合,两者也不重合,满足要求,C错误;
D选项,若,此时,故直线与轴垂直,且过点;
若,
由于,,
故
,
故直线方程为,
令得.
故直线过定点,
综上,直线过定点,D正确.
故选:D
【点睛】思路点睛:(1)确定题目中的核心变量(此处设为),
(2)利用条件找到与过定点的曲线的联系,得到有关与的等式,
(3)所谓定点,是指存在一个特殊的点,使得无论的值如何变化,等式恒成立,此时要将关于与的等式进行变形,直至找到,
①若等式的形式为整式,则考虑将含的式子归为一组,变形为“”的形式,让括号中式子等于0,求出定点;
②若等式的形式是分式,一方面可考虑让分子等于0,一方面考虑分子和分母为倍数关系,可消去变为常数.
二、多选题
9.(2024·山东·二模)已知抛物线焦点为,过点(不与点重合)的直线交于两点,为坐标原点,直线分别交于两点,,则( )
A. B.直线过定点
C.的最小值为 D.的最小值为
【答案】ACD
【分析】设直线与抛物线联立可得抛物线交点坐标,由可得,从而求得的值,即可判断A;设直线,与抛物线联立可得交点坐标关系,从而可确定直线所过的顶点,即可判断B;根据坐标关系求解,结合基本不等式得求得最值,即可判断C;根据坐标运算可得,结合基本不等式的最值,即可判断D.
【详解】设直线与抛物线联立可得:,
设,则,
因为,所以,解,故A正确;
由A可知,,设直线,与抛物线联立可得,,
设,所以,同理可得,所以,
直线,即,所以直线过定点,故B错误;
,故C正确;
,
所以,故D正确.
故选:ACD.
【点睛】方法点睛:利用韦达定理法解决直线与圆锥曲线相交问题的基本步骤如下:
(1)设直线方程,设交点坐标为,;
(2)联立直线与圆锥曲线的方程,得到关于(或)的一元二次方程,注意的判断;
(3)列出韦达定理;
(4)将所求问题或题中的关系转化为、(或、)的形式;
(5)代入韦达定理求解.
10.(2024·河南·三模)如图,已知椭圆的左、右顶点分别是,上顶点为,在椭圆上任取一点(非长轴端点),连接交直线于点,连接交于点(是坐标原点),则( )
A.为定值 B.
C. D.的最大值为
【答案】AC
【分析】设点的坐标为,,而,对于A,求出直线的斜率进行判断;对于B,C,求出直线的方程,令,求出的值,可得点的坐标,然后可求出的斜率进行判断;对于D,求出直线,的方程,两方程联立可求出点的坐标,从而可表示出的长,进而可判断其最值
【详解】由题意知,因为点在椭圆上,
所以设点的坐标为,,.
对于A,,故A正确;
对于B,因为,直线的方程为,令,得,故,
所以,所以,故B错误;
对于C,因为,所以,所以,故C正确;
对于D,的方程为,的方程为,
联立直线的方程可求得,,故点,又,
所以,
当,时,,故,故D错误.
故选:AC.
11.(2023·江苏南通·模拟预测)已知双曲线的左,右焦点分别为,,点P是双曲线C的右支上一点,过点P的直线l与双曲线C的两条渐近线交于M,N,则( )
A.的最小值为8
B.若直线l经过,且与双曲线C交于另一点Q,则的最小值为6
C.为定值
D.若直线l与双曲线C相切,则点M,N的纵坐标之积为
【答案】ACD
【分析】设出点P坐标,直接计算可判断A、C;比较双曲线的通径长和实轴长可判断B;设出直线l的方程后联立渐近线方程,求出点M,N的坐标,再联立直线l与双曲线方程,利用判别式为零可得参数关系,进而计算点M,N的纵坐标之积可得结果.
【详解】依题意,,,,,,
设,则,,即,
双曲线C的两条渐近线方程为,
对于A,,A正确;
对于B,若Q在双曲线C的右支,则通径最短,通径为,
若Q在双曲线C的左支,则实轴最短,实轴长为,B错误;
对于C,
是定值,C正确;
对于D,不妨设,,直线l的方程为,
由得,
若直线l与双曲线C相切,则,
化简整理得,
则点M,N的纵坐标之积,D正确.
故选:ACD.
三、填空题
12.(2023·全国·模拟预测)已知A,B是双曲线上的两个动点,动点P满足,O为坐标原点,直线OA与直线OB斜率之积为2,若平面内存在两定点、,使得为定值,则该定值为 .
【答案】
【分析】设,根据得到,,根据点,在双曲线上则,代入计算得,根据双曲线定义即可得到为定值.
【详解】设,则由,
得,
则,,
点,在双曲线上,
,则
,
设分别为直线,的斜率,根据题意,
可知,即,
,即
在双曲线上,设该双曲线的左、右焦点分别为,
由双曲线定义可知||为定值,该定值为.
故答案为:.
13.(2024·全国·模拟预测)已知M,N是抛物线上两点,焦点为F,抛物线上一点到焦点F的距离为,下列说法正确的是 .(把所有正确结论的编号都填上)
①;
②若,则直线MN恒过定点;
③若的外接圆与抛物线C的准线相切,则该圆的半径为;
④若,则直线MN的斜率为.
【答案】①④
【分析】对于①:根据抛物线的定义分析求解;对于②:设直线MN的方程为,,,根据垂直关系的斜率关系结合韦达定理分析求解;对于③:由题意可知外接圆圆心的纵坐标为,结合抛物线的定义分析求解;对于④:由题意可知直线MN过焦点F,且,结合抛物线的定义分析求解.
【详解】对于①:根据抛物线的定义得,解得,
所以抛物线,,故①正确;
因为直线MN,OM,ON的斜率必存在,设直线MN的方程为,,,
联立方程,相切y得,
则,,,
因为,所以,
解得,满足,
所以直线MN恒过定点,故②错误;
对于③:因为线段OF的垂直平分线,可知外接圆圆心的纵坐标为,
所以外接圆半径为,故③错误;
对于④:因为,可知直线MN过焦点F,且,
设直线MN的倾斜角为,
不妨设M在第一象限,如图,过点M,N分别向准线作垂线段MA,NB,过点N向MA作垂线段NC,
设,则,,,
则,,,,
所以直线MN的斜率为,故④正确.
故答案为:①④.
【点睛】
方法点睛:过定点问题的两大类型及解法
(1)动直线l过定点问题.解法:设动直线方程(斜率存在)为,由题设条件将t用k表示为,得,故动直线过定点;
(2)动曲线C过定点问题.解法:引入参变量建立曲线 C的方程,再根据其对参变量恒成立,令其系数等于零,得出定点.
14.(2024·宁夏银川·三模)已知曲线,,,P为C上异于A,B的一点,直线与直线交于M,直线与直线交于点N,则有以下四种说法:
①存在两个定点,使得P到这两个定点的距离之和为定值
②直线与直线的斜率之差的最小值为
③的最小值为
④当直线的斜率大于时,大于
其中正确命题的序号为 .
【答案】①②③
【分析】由曲线方程得出为椭圆的上半部分,根据椭圆定义判断①;对于②,设坐标,表示出直线与直线的斜率之差,利用基本不等式求得最小值;对于③④,表示出直线和的方程,与的坐标,利用距离公式以及基本不等式和函数单调性求得.
【详解】由,得(),
则表示椭圆的上半部分,
对于①,根据椭圆的定义,到两焦点的距离之和为定值,故①正确;
对于②,设,则,
设,则,,
所以直线与直线的斜率之差为,
当且仅当,即时,等号成立,
所以直线与直线的斜率之差的最小值为,故②正确;
对于③,直线的方程为,则的坐标为,
直线的方程为,则的坐标为,
所以,
当且仅当,即时,等号成立,
所以的最小值为,故③正确;
对于④,设函数(),
由对勾函数的性质可得在上为增函数,
所以,
因为,故④错误.
故答案为:①②③.
【点睛】方法点睛:圆锥曲线中的最值问题解决方法一般分两种:
一是几何法:特别是用圆锥曲线的定义和平面几何的有关结论来求最值;
二是代数法:常将圆锥曲线的最值问题转化为二次函数或三角函数的最值问题,然后利用基本不等式、函数的单调性或三角函数的有界性等求最值.
四、解答题
15.(2024·江西九江·二模)已知双曲线的离心率为,点在上.
(1)求双曲线的方程;
(2)直线与双曲线交于不同的两点,,若直线,的斜率互为倒数,证明:直线过定点.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】(1)根据离心率及,,的平方关系得出,再由点在上,可求解,,进而可得双曲线的方程;
(2)当斜率不存在时,显然不满足条件.当斜率存在时,设其方程为,与方程联立联立,可得根与系数的关系,表示出直线,的斜率,,由,结合根与系数的关系可得与的关系,从而可证得直线过定点.
【详解】(1)由已知得,,所以,
又点在上,故,
解得,,
所以双曲线的方程为:.
(2)当斜率不存在时,显然不满足条件.
当斜率存在时,设其方程为,与方程联立联立,消去得,
由已知得,且,
设,,则,,
直线,的斜率分别为,,
由已知,故,
即,
所以,
化简得,又已知不过点,故,
所以,即,
故直线的方程为,所以直线过定点.
16.(2021·北京丰台·二模)已知椭圆,过点的直线交椭圆于点.
(1)当直线与轴垂直时,求;
(2)在轴上是否存在定点,使为定值?若存在,求点的坐标及的值;若不存在,说明理由.
【答案】(1)
(2)存在,,
【分析】(1)写出直线方程,与椭圆联立,求出两点坐标,即可求出.
(2)当直线斜率存在时,设出直线方程,与椭圆联立,写出韦达定理,用坐标表示,代入韦达定理,分析为定值的条件,求出点的坐标,再验证斜率不存在时的情况,得出答案.
【详解】(1)解:联立,得或
所以.
(2)假设存在,使为定值.
当直线斜率存在时,设直线的方程为:,
联立得.
显然,设,
则.
所以
.
若为常数,只需,
解得,此时.
当直线与轴垂直时,不妨设,
当点坐标为时,.
满足为定值.
综上,存在点,使为定值.
17.(2024·广东广州·模拟预测)已知在平面直角坐标系中,双曲线:过和两点.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)若,为双曲线上不关于坐标轴对称的两点,为中点,且为圆的一条非直径的弦,记斜率为,斜率为,证明:为定值.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】(1)根据双曲线上两点,代入方程解方程组即可得解;
(2)利用“点差法”可得直线斜率与斜率关系,再由圆的性质可得斜率的关系,化简即可得证.
【详解】(1)代入双曲线上两点得,,
故,解得,,
故双曲线C标准方程为:.
(2)如图,
设,,
由题知,
相减得,
又,
所以,
由为圆的一条非直径的弦,为中点得,故,
因此为定值.
18.(2024·广西柳州·一模)在平面直角坐标系中,为直线上一动点,椭圆:的左右顶点分别为,,上、下顶点分别为,.若直线交于另一点,直线交于另一点.
(1)求证:直线过定点,并求出定点坐标;
(2)求四边形面积的最大值.
【答案】(1)证明见解析,
(2)
【分析】(1)依题求出椭圆方程,设,由直线,方程分别与椭圆方程联立,求出点的坐标,由对称性知,定点在轴上,设为,由求出的值即得;
(2)根据图形,可得四边形的面积,代入和,经过换元,运用基本不等式和函数的单调性即可求得面积最大值.
【详解】(1)
由题意知,,椭圆:
如图,设,
当时,直线的方程为:,代入,
得,则,从而,点
又直线的方程为:,代入,
得则,从而,点
由对称性知,定点在轴上,设为
由,即,化简得,
因故得,解得.
即直线过定点,而当时,直线也过定点.
综上,直线恒过定点.
(2)
由图可知四边形的面积为
,
令,当且仅当时等号成立,
因在上单调递增,而,
故当时,四边形面积有最大值.
【点睛】方法点睛:本题主要考查直线过定点和四边形面积的最值问题,数据计算较大.
求解直线过定点问题,一般是通过消参后将直线方程化成含一个参数的方程,再求定点;对于四边形面积问题,常运用合理的拆分或拼接,使其表达式易于得到,再利用基本不等式,或函数的单调性求其范围即可.
19.(2024·陕西西安·模拟预测)已知抛物线的焦点为.过F作两条互相垂直的直线,,且直线与交于M,N两点,直线与交于E,P两点,M,E均在第一象限.设A,B分别为弦MN,EP的中点,直线ME与直线NP交于点H.
(1)求的方程.
(2)直线AB是否过定点?若是,求出定点坐标;若不是,请说明理由.
(3)证明:点H在直线上.
【答案】(1)
(2)直线过定点,理由见解析
(3)证明见解析
【分析】(1)利用焦点坐标求抛物线的方程;
(2)设直线和的方程,与抛物线联立方程组,利用韦达定理表示出A,B两点坐标,得直线AB方程,由方程判断所过定点坐标;
(3)表示出直线ME与直线NP方程,联立方程组求交点坐标即可.
【详解】(1)抛物线的焦点为,则有,,
所以抛物线的方程为.
(2)直线,与抛物线各有两个交点,可知直线,斜率存在且不为0,
设直线的斜率为,则直线,设,
由,消去并整理得,
此时,
由韦达定理得,,
由A为弦MN的中点,有,则,
由垂直的条件,可将换为,设,
同理得,,有,
当或时,直线的方程为,
当且时,直线的斜率为,方程为,
即,可知时,
所以直线过定点,其坐标为.
(3),同理得,
此时直线的方程为,
即,
同理,直线的方程为,
由,消去解得,
故直线ME与直线NP的交点在直线上.
【点睛】方法点睛:
解答直线与圆锥曲线的题目时,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,强化有关直线与圆锥曲线联立得出一元二次方程后的运算能力,重视根与系数之间的关系、弦长、斜率、三角形的面积等问题.
【拓展冲刺练】
一、单选题
1.(2022·河南·模拟预测)已知抛物线的焦点为,过且不与轴垂直的直线与抛物线相交于、两点,为轴上一点,满足,则( )
A.为定值 B.为定值
C.不是定值,最大值为 D.不是定值,最小值为
【答案】A
【分析】根据题意,设直线的方程为,设点、,将直线的方程与抛物线的方程联立,列出韦达定理,求出,求出点的坐标,可求得,即可计算出的值.
【详解】若直线与轴重合,此时,直线与抛物线只有一个交点,不合乎题意;
由题意,,设直线的方程为,设点、,
联立可得,,
由韦达定理可得,则,
所以,,
线段的中点为,所以,直线的方程为,
在直线的方程中,令,可得,即点,
所以,,因此,.
故选:A.
2.(2023·河南·二模)已知动点P在双曲线C:上,双曲线C的左、右焦点分别为,,则下列结论:
①C的离心率为2;
②C的焦点弦最短为6;
③动点P到两条渐近线的距离之积为定值;
④当动点P在双曲线C的左支上时,的最大值为.
其中正确的个数是( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【答案】B
【分析】
①由性质可得;②用特殊值可判定;③设点坐标计算化简即可,④利用双曲线的焦半径办公计算即可.
【详解】由题意可得,即①正确;
显然当双曲线的焦点弦过左、右焦点时,该弦长为实轴,长度为2<6,即②错误;
易知双曲线的渐近线方程为,设点,则,且到两条双曲线的距离之积为是定值,故③正确;
对于④,先推下双曲线的焦半径公式:
对双曲线上任意一点及双曲线的左右焦点,
则,
同理,
所以,此即为双曲线的焦半径公式.
设点,由双曲线的焦半径公式可得,
故,
其中,则,
由二次函数的性质可得其最大值为,当且仅当,即时取得,故④错误;
综上正确的是①③两个.
故选:B
3.(2024·江苏南通·模拟预测)在平面直角坐标系xOy中,如图,已知椭圆的左、右顶点为A、B,右焦点为F.设过点的直线TA、TB与此椭圆分别交于点M(x1,y1)、N(x2,y2),其中.则直线MN必过一定点的坐标为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】通过联立方程组求得两点的坐标,进而确定定点的坐标.
【详解】依题意得,
直线的方程为,
由消去并化简得,
,
则,
所以.
直线的方程为,
由消去并化简得,
,
所以,
所以.
若,即,
即,即,
,则,所以,
此时直线过点.
若,依题意,
所以直线的方程为,
,
,
所以直线过点,
综上所述,直线过定点.
故选:A
二、多选题
4.(2023·全国·模拟预测)已知双曲线:的右焦点为F,动点M,N在直线:上,且,线段,分别交C于P,Q两点,过P作的垂线,垂足为.设的面积为,的面积为,则( )
A.的最小值为 B.
C.为定值 D.的最小值为
【答案】BC
【分析】由三角形相似和基本不等式,即可判断A;代入两点间距离公式,化简后,即可判断B;根据直角三角形的性质,结合B选项,即可判断C;设,利用三角函数表示,再通过换元,利用导数判断函数的单调性,即可求函数的最值.
【详解】对于A,易得,设,则,
设,,由三角形相似可得,
所以,当且仅当时等号成立,故A错误;
对于B,设,则,由,得,
所以,所以,故B正确;
对于C,由,可得,所以,
整理得,为定值,故C正确;
对于D,易知,设,
则,,
设,则,解得,
同理可得,
所以,
令,
则,设,
则,
所以在上单调递减,故的最小值为,故D错误.
故选:BC
【点睛】难点点睛:本题的难点是D选项的判断,需根据,转化为三角函数的问题,再利用换元,转化为一般函数问题,再利用导数判断函数的单调性,即可求最值.
5.(2024·河北沧州·三模)已知椭圆的上顶点、左顶点为为椭圆上异于点的两个不同点,则下列结论正确的是( )
A.若直线的斜率之和为,则直线恒过定点
B.若直线的斜率之积为,则直线恒过定点
C.若直线的斜率之和为,则直线恒过定点
D.若直线的斜率之积为.则直线恒过定点
【答案】ABC
【分析】A选项,设直线的方程为,联立椭圆方程,得到两根之和,两根之积,根据得到方程,求出,得到直线恒过定点;B选项,在A选项基础上,得到方程,求出,得到恒过定点;C选项,根据斜率公式得到方程,求出或,求出恒过定点;D选项,根据斜率之积为-1得到方程,求出直线恒过定点.
【详解】A选项,易知,,设,.
依题意,设直线的方程为.
,,,.
联立得.
,.
,
,
.
代入整理,得.
,,
.
直线恒过定点,A正确;
B选项,,
代入整理,得,解得或(舍去).
直线恒过定点,B正确;
C选项,
,
代入整理,得,
或,恒过定点或,
由于,故舍去,C正确;
D选项,.代入整理,得,
解得或,恒过定点或.
由于,故舍去,
直线恒过定点,D错误.
故选:ABC.
【点睛】思路点睛:处理定点问题
(1)确定题目中的核心变量(此处设为),
(2)利用条件找到与过定点的曲线的联系,得到有关与的等式,
(3)所谓定点,是指存在一个特殊的点,使得无论的值如何变化,等式恒成立,此时要将关于与的等式进行变形,直至找到,
①若等式的形式为整式,则考虑将含的式子归为一组,变形为“”的形式,让括号中式子等于0,求出定点;
②若等式的形式是分式,一方面可考虑让分子等于0,一方面考虑分子和分母为倍数关系,可消去变为常数.
三、填空题
6.(2024·四川宜宾·二模)已知为抛物线的焦点,过直线上的动点作抛物线的切线,切点分别是,则直线过定点 .
【答案】
【分析】设,根据导数的几何意义求出切线方程,再根据切线过点,从而可确定直线的方程,进而可得出答案.
【详解】设,
由,得,则,
则抛物线在点处得切线方程为,
即,
又,所以,
又因为点在切线上,所以,①
同理可得,②
由①②可得直线的方程为,
所以直线过定点.
故答案为:.
【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或截距式来证明.
7.(2021·宁夏中卫·三模)已知椭圆与双曲线共焦点,过椭圆上一点的切线与轴、轴分别交于、两点(、为椭圆的两个焦点).又为坐标原点,当的面积最小时,下列说法所有正确的序号是 .
①;
②当点在第一象限时坐标为;
③直线的斜率与切线的斜率之积为定值;
④的角平分线(点在上)长为.
【答案】①④
【分析】求出的值,可判断①的正误;设点在第一象限内,利用基本不等式求得面积的最小值,利用等号成立可求得的值,可判断②的正误;利用斜率公式可判断③的正误;利用等面积法可求出的长,可判断④的正误.
【详解】对于①,双曲线的焦点坐标为,所以,,,,①正确;
对于②,由于椭圆的对称性,设点为第一象限内的点,
设点,则,先证明椭圆在其上一点处的切线方程为.
联立,可得,即,解得.
所以,椭圆在其上一点处的切线方程为.
所以点、,由基本不等式可得,可得,
,
当且仅当时,等号成立,此时,,②错误;
对于③,,,所以,,③错误;
对于④,以为直径的圆的方程为,
,则点在圆上,则,
,由等面积法可得,解得.
故答案为:①④.
【点睛】结论点睛:在利用椭圆的切线方程时,一般利用以下方法进行直线:
(1)设切线方程为与椭圆方程联立,由进行求解;
(2)椭圆在其上一点的切线方程为,再应用此方程时,首先应证明直线与椭圆相切.
四、解答题
8.(2024·辽宁·模拟预测)已知双曲线过点,离心率为2.
(1)求的方程;
(2)过点的直线交于,两点(异于点),证明:当直线,的斜率均存在时,,的斜率之积为定值.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】(1)根据题中条件找到双曲线中的,从而求出的方程.
(2)利用平移齐次化进行证明即可.
【详解】(1)由双曲线过点,则,
又离心率为2,则,即,
,即,代入,
可得,,,
因此,的方程为:.
(2)
将双曲线向左平移2个单位长度,向下平移3个单位长度,得到双曲线为,得到的双曲线如图所示,
则平移到,平移到,
平移后,变为,,设,,直线的方程为:①,
②,
将①代入②,用“1”的代换得,则,
各项同时除以,得,则,
又直线过,则,即,
因此,
故当直线,的斜率存在时,,的斜率之积为定值.
【点睛】方法点睛:平移齐次化的步骤,
(1)平移;
(2)与圆锥曲线联立并其次化;
(3)同除;
(4)利用根与系数的关系进行证明结论;如果是过定点的问题还需要平移回去.
9.(2024·云南·模拟预测)抛物线的图象经过点,焦点为,过点且倾斜角为的直线与抛物线交于点,,如图.
(1)求抛物线的标准方程;
(2)当时,求弦的长;
(3)已知点,直线,分别与抛物线交于点,.证明:直线过定点.
【答案】(1)
(2)
(3)证明见解析
【分析】(1)由曲线图象经过点,可得,则得抛物线的标准方程;
(2)写出的方程,和抛物线方程联立,消元后,由韦达定理可得,则;
(3)设直线的方程为,,,,,和抛物线方程联立,消元后,由韦达定理可得,.直线的方程为,和抛物线方程联立,消元后,由韦达定理可得,同理可得,由,可得,则直线的方程为,由对称性知,定点在轴上,令,可得,则的直线过定点.
【详解】(1)曲线图象经过点,所以,所以,
所以抛物线的标准方程为.
(2)由(1)知,当时,,所以的方程为,
联立,得,则,
由,所以弦.
(3)由(1)知,直线的斜率不为0,设直线的方程为,
,,,,
联立得,,
因此,.
设直线的方程为,联立得,
则,因此,,得,
同理可得,
所以.
因此直线的方程为,
由对称性知,定点在轴上,
令得,
,
所以,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或截距式来证明.
10.(2024·上海宝山·一模)已知椭圆:,直线经过椭圆的右顶点且与椭圆交于另一点,设线段的中点为.
(1)求椭圆的焦距和离心率;
(2)若,求直线的方程;
(3)过点再作一条直线与椭圆交于点,线段的中点为. 若,则直线是否经过定点?若经过定点,求出定点坐标;若不经过定点,请说明理由.
【答案】(1)
(2)
(3)直线经过定点.
【分析】(1)根据椭圆方程确定、,利用解出即可求解;
(2)设直线的方程,直曲联立根据韦达定理得:,结合为中点解出坐标,再利用,解出,即可求解;
(3)分直线斜率存在与不存在两种情况讨论,斜率存在时,设出方程,直曲联立,利用韦达定理,结合已知条件,求出直线过定点;斜率不存在时,设出、两点坐标,根据中点坐标公式,求出、坐标,结合已知条件,求出直线过定点,两种情况综合即可求解.
【详解】(1)由得,所以焦距,离心率 .
(2)
,设直线的方程,
与椭圆:,联立得:,
整理得:,,
因为点与点不重合,为中点,所以,
代入方程,解得,所以可得点,
于是由得,直线的方程:.
(3)
①当直线斜率存在时,设方程为:,与椭圆:,
联立,得:,
整理得:,
设,由韦达定理得,
且,化简得,
又,从而,,
由可得,从而,
又因为,,
所以上式化为:
整理得:,
韦达定理代入:,
化简得:.
,所以或
当时,直线为:,
直线经过点,舍去;
当时,直线为:,
此时成立,直线经过定点
②当直线斜率不存在时,设,,
则,,,
代入,得
与联立得:解得
此时直线也经过点.
综上,直线经过定点.
【点睛】关键点点睛:
本题关键在于设分斜率存在与不存在两种情况设出直线方程,
利用直曲联立得到方程,结合韦达定理解决问题.
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