内容正文:
解析几何:定点问题复习讲义
解析几何:定点问题复习讲义
考点一 直线过定点问题
【知识点解析】
方法一:参变分离
(1)分离参数,将原方程化为
(2)联立方程,求解得定点.
方法二:化成直线系方程
可用表示过直线和直线的交点的直线.
【例题分析】
1.(24-25高二上·内蒙古赤峰·阶段练习)已知直线,则直线恒过定点( )
A. B. C. D.
2.(24-25高二下·上海静安·期中)直线必过定点( )
A. B. C. D.
3.(24-25高二上·四川达州·阶段练习)无论为何值,直线过定点 .
4.(24-25高二上·浙江·期中)直线经过的定点坐标是 .
5.(24-25高二上·四川成都·期末)已知圆,直线.
(1)求证:直线恒过定点;
(2)当直线被圆截得的弦长最短时,求的值以及最短弦长.
6.(24-25高二上·内蒙古呼和浩特·期中)已知直线:,:.
(1)若,求m的值.
(2)设直线过的定点为A,直线过的定点B,且当时,直线与交点为C,求中BC边上的高所在直线l的方程.
考点二 以圆锥曲线为背景的直线过定点问题
【知识点解析】
类型
处理思路
直线过定点
思路一:设所求直线的一般方程:,然后利用题中条件整理出的关系,若,代入得,则该直线过定点.
思路二:设与所求直线相关的直线方程,翻译题目条件,整理出所求直线上两点的坐标,用两点式方程整理出直线方程,则该直线过定点.
思路三:过圆外一点作的两条切线,切点为、,求直线所过定点,求出以为圆心,为半径的的方程,再根据线段为和的公共弦,将两圆的方程相减可得直线的方程,令直线方程中参数项的自变量为得解.
【例题分析】
考向一 设直线,翻译条件求的关系,进而得到定点
1.(2025·山东泰安·模拟预测)已知是椭圆的右焦点,点在上,轴,直线与轴不重合,与交于、两点,.
(1)求的方程;
(2)证明:过定点.
2.(24-25高二下·陕西西安·期末)已知双曲线的左顶点为,右焦点为,,是上的两点,线段的中点为.当时,.
(1)求的标准方程;
(2)若,求直线的斜截式方程;
(3)若,,三点不共线,且,证明:直线过定点.
3.(24-25高三下·河南·阶段练习)已知椭圆经过点,离心率为.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若直线l交椭圆C于M,N两点(均异于点A),且,则直线l是否过定点?若过定点,求出定点坐标;若不过定点,请说明理由.
4.(2025·安徽合肥·模拟预测)已知圆心在轴上移动的圆经过点,且与轴、轴分别交于两个不同的动点.
(1)求动点的轨迹的方程;
(2)直线与曲线交于两点,点,直线与的斜率分别为,,且,求证:直线过定点.
5.(2025·广东广州·模拟预测)已知椭圆C:(),P1(1,1),P2(0,1),P3(–1,),P4(1,)四点中恰有三点在椭圆C上.
(Ⅰ)求C的方程;
(Ⅱ)设直线l不经过点且与C相交于A,B两点.若直线与直线的斜率的和为,证明:l过定点.
6.(24-25高二下·云南·期末)已知双曲线的离心率为为坐标原点,过点的直线交于,两点,其中点在第一象限.
(1)求的标准方程.
(2)设.
①求直线的方程.
②过点作斜率分别为的两条直线,且直线与交于另一点,直线与交于另一点.若,证明直线过定点,并求该定点坐标.
考向二 先求直线上两点坐标,求出直线方程,进而得到定点
1.(2025·广东深圳·模拟预测)已知A、B分别为椭圆E:(a>1)的左、右顶点,G为E的上顶点,,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;
(2)证明:直线CD过定点.
2.(2025·河南信阳·模拟预测)已知椭圆过点,焦距为2.
(1)求的方程;
(2)若,过作两条相互垂直的直线,与曲线分别交于A,B,C,D四点,设线段,与的中点分别为M,N.
(i)证明:直线过定点;
(ii)求四边形面积的取值范围.
3.(24-25高二下·河南·阶段练习)已知双曲线的焦距为,是双曲线上任意一点,,分别为双曲线的左、右焦点,且.
(1)求双曲线的标准方程.
(2)设双曲线的左、右顶点分别为.若为直线上一点,不在轴上,直线与直线分别与交于(不与重合)两点,试问直线是否过定点?若是,求出定点坐标;若不是,请说明理由.
4.(24-25高二下·福建厦门·阶段练习)已知双曲线的实轴长为4,离心率为.
(1)求双曲线的标准方程.
(2)设双曲线的左、右顶点分别为,若点为直线上一点,直线与直线分别与交于另一点(不与重合),则直线是否过定点?若是,求出定点坐标;若不是,请说明理由.
考向三 相交弦过定点问题
1.(24-25高二上·广东肇庆·期末)已知圆,为圆外的动点.过点作圆的切线,切点为,满足.记动点的轨迹为.
(1)求的轨迹方程;
(2)设点为直线上的一点.过点作轨迹的两条切线,切点为.
(i)证明:直线过定点;
(ii)求线段长度的最小值.
2.(24-25高二上·内蒙古呼和浩特·期中)已知圆C:,点P是直线l:上一动点,过点P作圆C的两条切线,切点分别为A,B.
(1)若P的坐标为,求过点P的切线方程;
(2)试问直线AB是否恒过定点,若是,求出这个定点,若否说明理由;
(3)直线与圆C交于E,F两点,求的取值范围(O为坐标原点).
考点三 圆过定点问题
【知识点解析】
类型
处理思路
圆过定点
思路一:圆过定点问题的常见类型是以为直径的圆过定点P,求解思路是把问题转化为,也可以转化为.或者整理出圆的方程,参变分离,令参数所乘因式部分为0,联立方程求解可得定点.
思路二:参变分离,设圆的方程,翻译条件消元,原方程化为的形式,进而令且,解方程组求得定点.
【例题分析】
1.(24-25高二上·四川宜宾·期中)已知圆,点P是直线上的一动点,过点P作圆M的切线PA,PB,切点为A,B.
(1)当四边形PAMB的面积为时,求点P的坐标;
(2)若的外接圆为圆N,试问:当P运动时,圆N是否过定点?若存在,求出所有的定点的坐标;若不存在,请说明理由.
2.(24-25高二上·安徽蚌埠·阶段练习)已知,,圆的圆心在直线:上,圆与直线相切,线段为圆与圆的公共弦.
(1)求圆与圆的方程;
(2)若直线:与圆、圆交于非原点的点,,求证:以线段为直径的圆恒过定点.
3.(24-25高三上·云南·阶段练习)古希腊数学家阿波罗尼斯的著作《圆锥曲线论》中给出圆的另一种定义:平面内,到两个定点的距离之比值为常数的点的轨迹是圆,我们称之为阿波罗尼斯圆.已知点到的距离是点到的距离的3倍.记点的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程;
(2)设曲线与轴的负半轴交于点为坐标原点,若点不在轴上,直线分别与直线交于两点,探究以为直径的圆是否过定点?若过定点,求出该定点的坐标;若不过定点,请说明理由.
4.(24-25高二下·湖北·阶段练习)在平面直角坐标系中,曲线与x轴交于不同的两点A,B,曲线与y轴交于点C.
(1)是否存在以线段AB为直径的圆过点C?若存在,求出该圆的方程;若不存在,请说明理由;
(2)试确定:过A,B,C三点的圆是否过定点.
课后综合练习
1.(24-25高二上·重庆·阶段练习)已知点为抛物线的焦点,点在抛物线上,且.
(1)求抛物线的方程;
(2)若直线与抛物线交于两点,设直线的斜率分别为,且,求证:直线过定点.
2.(24-25高二上·陕西西安·阶段练习)已知椭圆的离心率为,且过点.
(1)求椭圆的方程;
(2)已知点,在椭圆上,且,证明:直线过定点;
3.(2025·黑龙江哈尔滨·三模)已知圆心在轴上移动的圆经过点,且与轴,轴分别交于两个动点(可以重合)
(1)求点的轨迹的方程;
(2)过点的两条直线相互垂直,直线与交于两点,直线与交于两点,线段的中点分别为.
①求四边形面积的最小值;
②判断直线是否过定点,若是,求出该定点;若不是,请说明理由.
4.(24-25高二上·河南南阳·期中)已知圆(为常数).
(1)当时,求直线被圆截得的弦长.
(2)证明:圆经过两个定点.
(3)设圆经过的两个定点为,,若,且,求圆的标准方程.
5.(24-25高二上·贵州·期中)设,,,,圆Q的圆心在x轴的正半轴上,且过A,B,C,D中的三个点.
(1)求圆的方程;
(2)若圆上存在两个不同的点P,使得成立,求实数的取值范围;
(3)设斜率为k直线l与圆相交于E,F两点(不与原点O重合),直线,斜率分别为,,且,证明:直线l恒过定点.
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解析几何:定点问题复习讲义
考点一 直线过定点问题
【知识点解析】
方法一:参变分离
(1)分离参数,将原方程化为
(2)联立方程,求解得定点.
方法二:化成直线系方程
可用表示过直线和直线的交点的直线.
【例题分析】
1.(24-25高二上·内蒙古赤峰·阶段练习)已知直线,则直线恒过定点( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】直线,由,解得,
所以直线恒过定点.
故选:C
2.(24-25高二下·上海静安·期中)直线必过定点( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】根据题意,直线,
即,
令,得,
故直线必过定点.
故选:B
3.(24-25高二上·四川达州·阶段练习)无论为何值,直线过定点 .
【答案】
【详解】直线方程可化为,
由得,
所以直线过定点,
故答案为:.
4.(24-25高二上·浙江·期中)直线经过的定点坐标是 .
【答案】
【详解】化直线方程为:,即定点坐标为.
故答案为:.
5.(24-25高二上·四川成都·期末)已知圆,直线.
(1)求证:直线恒过定点;
(2)当直线被圆截得的弦长最短时,求的值以及最短弦长.
【答案】(1)证明见解析
(2),最短弦长
【详解】(1)由直线,得,
联立方程,解得,
即当时,方程对实数恒成立,
所以直线恒过定点.
(2)因为圆的方程可化为,可知圆心为,半径.
因为,可知点在圆C内,
由圆的性质可知:圆心到直线的距离,
则弦长.
故当时,直线被圆截得的弦长最短.
此时,故.
即,解得,
最短弦长.
6.(24-25高二上·内蒙古呼和浩特·期中)已知直线:,:.
(1)若,求m的值.
(2)设直线过的定点为A,直线过的定点B,且当时,直线与交点为C,求中BC边上的高所在直线l的方程.
【答案】(1)0
(2)
【详解】(1),解得或
当时,:,:满足;
当时,:,:,即,两直线重合,舍去;
故.
(2)由直线:,
即,令,可得,
所以定点,
由:,令,可得,
可知定点,当时,联立与的方程得,
解得,
,从而,
又直线过点,
故直线的方程为,即.
考点二 以圆锥曲线为背景的直线过定点问题
【知识点解析】
类型
处理思路
直线过定点
思路一:设所求直线的一般方程:,然后利用题中条件整理出的关系,若,代入得,则该直线过定点.
思路二:设与所求直线相关的直线方程,翻译题目条件,整理出所求直线上两点的坐标,用两点式方程整理出直线方程,则该直线过定点.
思路三:过圆外一点作的两条切线,切点为、,求直线所过定点,求出以为圆心,为半径的的方程,再根据线段为和的公共弦,将两圆的方程相减可得直线的方程,令直线方程中参数项的自变量为得解.
【例题分析】
考向一 设直线,翻译条件求的关系,进而得到定点
1.(2025·山东泰安·模拟预测)已知是椭圆的右焦点,点在上,轴,直线与轴不重合,与交于、两点,.
(1)求的方程;
(2)证明:过定点.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【详解】(1)依题意,,解得,,
所以的方程为.
(2)点,显然的斜率存在,设的方程为,,
由消去整理,得
由直线与椭圆交于、两点,得 ,
则,由,得直线的斜率互为相反数,
即,
因此,整理得,
则,化简得,
所以直线的方程为 ,即过定点.
2.(24-25高二下·陕西西安·期末)已知双曲线的左顶点为,右焦点为,,是上的两点,线段的中点为.当时,.
(1)求的标准方程;
(2)若,求直线的斜截式方程;
(3)若,,三点不共线,且,证明:直线过定点.
【答案】(1)
(2)
(3)证明见解析
【详解】(1)设双曲线的半焦距为,则,由题意,
当时,过点且垂直于轴的直线为,
将代入双曲线方程,得,解得;又,则,
又,所以,结合,得,
解得或,
所以,所以双曲线的标准方程为;
(2)易知直线的斜率存在,设,
则,作差可得,
所以,
因为线段AB的中点坐标为,所以,
所以,所以直线的斜率为,
所以直线的斜截式方程为,即.
(3)由,,三点不共线,故设直线,
联立,得,
则,,,
因为,则,所以,则,
因,,
所以,
即,
即,
即,
得,解得或,
若,则直线,过点,不符合题意;
若,则直线,满足,则过定点,
则直线过定点.
3.(24-25高三下·河南·阶段练习)已知椭圆经过点,离心率为.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若直线l交椭圆C于M,N两点(均异于点A),且,则直线l是否过定点?若过定点,求出定点坐标;若不过定点,请说明理由.
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)因为椭圆经过点,
所以,又离心率为,即,解得,
所以椭圆C的方程为;
(2)如图所示:
当直线的斜率存在时,设直线方程为,
代入椭圆方程,消去y得:,
设,由韦达定理得,
则,
即,
将韦达定理代入得:,
化简整理,因式分解得,
当,即,直线过定点,不符合题意;
当,即,直线方程,
所以直线过定点,
当直线的斜率不存在时,设直线方程为,代入椭圆方程得,
设,
则,
即,将代入,化简得,
解得或(舍去),所以直线过定点,
综上:直线过定点.
4.(2025·安徽合肥·模拟预测)已知圆心在轴上移动的圆经过点,且与轴、轴分别交于两个不同的动点.
(1)求动点的轨迹的方程;
(2)直线与曲线交于两点,点,直线与的斜率分别为,,且,求证:直线过定点.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【详解】(1)法一:由题意得,中点,点即为动圆圆心.
由得,化简得,
又不重合,因此,所以轨迹的方程为.
法二:由已知得线段是动圆的直径,故,即,
又,所以,
又不重合,因此,所以轨迹的方程为.
(2)显然直线的斜率存在,设直线的方程为,
联立得,
则,
由题意得,,同理,
因为,
所以,即,
所以直线的方程为,因此直线过定点.
5.(2025·广东广州·模拟预测)已知椭圆C:(),P1(1,1),P2(0,1),P3(–1,),P4(1,)四点中恰有三点在椭圆C上.
(Ⅰ)求C的方程;
(Ⅱ)设直线l不经过点且与C相交于A,B两点.若直线与直线的斜率的和为,证明:l过定点.
【答案】(1) .
(2)证明见解析.
【详解】试题分析:(1)根据,两点关于y轴对称,由椭圆的对称性可知C经过,两点.另外由知,C不经过点P1,所以点P2在C上.因此在椭圆上,代入其标准方程,即可求出C的方程;(2)先设直线P2A与直线P2B的斜率分别为k1,k2,再设直线l的方程,当l与x轴垂直时,通过计算,不满足题意,再设l:(),将代入,写出判别式,利用根与系数的关系表示出x1+x2,x1x2,进而表示出,根据列出等式表示出和的关系,从而判断出直线恒过定点.
试题解析:(1)由于,两点关于y轴对称,故由题设知C经过,两点.又由知,C不经过点P1,所以点P2在C上.
因此,解得.
故C的方程为.
(2)设直线P2A与直线P2B的斜率分别为k1,k2,
如果l与x轴垂直,设l:x=t,由题设知,且,可得A,B的坐标分别为(t,),(t,).
则,得,不符合题设.
从而可设l:().将代入得
由题设可知.
设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=,x1x2=.
而
.
由题设,故.
即.
解得.
当且仅当时,,欲使l:,即,
所以l过定点(2,)
6.(24-25高二下·云南·期末)已知双曲线的离心率为为坐标原点,过点的直线交于,两点,其中点在第一象限.
(1)求的标准方程.
(2)设.
①求直线的方程.
②过点作斜率分别为的两条直线,且直线与交于另一点,直线与交于另一点.若,证明直线过定点,并求该定点坐标.
【答案】(1)
(2)①;②证明见解析,
【详解】(1)因为的离心率为,所以,解得,
所以的标准方程为.
(2)
①由,得点在以为圆心,5为半径的圆上.
设,则解得即,
所以直线的斜率为,直线的方程为,即.
②当直线的斜率不存在时,点关于轴对称,设,
由,得,即,解得,不符合题意,
所以直线的斜率存在.
设直线,由得,
则,即.
设,则,
因为,所以,即,
得,
所以,即,
所以或.
当时,直线的方程为,经过定点,不符合题意;
当时,直线的方程为,经过定点.
综上,直线过定点,且定点坐标为.
考向二 先求直线上两点坐标,求出直线方程,进而得到定点
1.(2025·广东深圳·模拟预测)已知A、B分别为椭圆E:(a>1)的左、右顶点,G为E的上顶点,,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;
(2)证明:直线CD过定点.
【答案】(1);(2)证明详见解析.
【详解】(1)依据题意作出如下图象:
由椭圆方程可得:, ,
,
,
椭圆方程为:
(2)[方法一]:设而求点法
证明:设,
则直线的方程为:,即:
联立直线的方程与椭圆方程可得:,整理得:
,解得:或
将代入直线可得:
所以点的坐标为.
同理可得:点的坐标为
当时,
直线的方程为:,
整理可得:
整理得:
所以直线过定点.
当时,直线:,直线过点.
故直线CD过定点.
[方法二]【最优解】:数形结合
设,则直线的方程为,即.
同理,可求直线的方程为.
则经过直线和直线的曲线的方程可写为.
可化为.④
易知A,B,C,D四个点满足上述方程,同时A,B,C,D又在椭圆上,则有,代入④式可得.
故,可得或.
其中表示直线,则表示直线.
令,得,即直线恒过点.
2.(2025·河南信阳·模拟预测)已知椭圆过点,焦距为2.
(1)求的方程;
(2)若,过作两条相互垂直的直线,与曲线分别交于A,B,C,D四点,设线段,与的中点分别为M,N.
(i)证明:直线过定点;
(ii)求四边形面积的取值范围.
【答案】(1)
(2)(i)直线过定点;(ii)
【详解】(1)由题意知椭圆过点,则,
因为,所以,联立方程组,解得,则,
所以椭圆的方程为.
(2)
(i)当两条直线的斜率都存在时,不妨设:,,
设,,,,
联立直线与椭圆的方程,得,消去整理得,
易知,根据韦达定理可知,,
,,
即.同理,
所以,
所以,
令,得,此时直线恒过.
当两条直线中有一条直线的斜率不存在时,易知,仍经过,
所以直线过定点.
(ii)当两条直线中有一条直线的斜率不存在时,易知,
当两条直线的斜率都存在时,不妨设;,
由(i)得:.
同理,
则,
因为,
根据基本不等式,当且仅当时等号成立,
所以,,
综上,四边形面积的取值范围为.
3.(24-25高二下·河南·阶段练习)已知双曲线的焦距为,是双曲线上任意一点,,分别为双曲线的左、右焦点,且.
(1)求双曲线的标准方程.
(2)设双曲线的左、右顶点分别为.若为直线上一点,不在轴上,直线与直线分别与交于(不与重合)两点,试问直线是否过定点?若是,求出定点坐标;若不是,请说明理由.
【答案】(1)
(2)过定点
【详解】(1)由题意可知,
所以,
所以双曲线的标准方程为;
(2)由(1)知,
设,
则,所以直线的方程为,
联立,消得,
则,解得,
则,所以,
所以,故,
,所以直线的方程为,
联立,消得,
则,解得,
则,所以,
所以,故,
当直线的斜率不存在时,则,解得,
此时,直线的方程为
当直线的斜率存在时,,
则直线的方程为,
即,
令,则,
综上所述,直线过定点.
4.(24-25高二下·福建厦门·阶段练习)已知双曲线的实轴长为4,离心率为.
(1)求双曲线的标准方程.
(2)设双曲线的左、右顶点分别为,若点为直线上一点,直线与直线分别与交于另一点(不与重合),则直线是否过定点?若是,求出定点坐标;若不是,请说明理由.
【答案】(1);
(2)是,.
【详解】(1)的实轴长为4,
,得,
的离心率为,
,则,又,
,
双曲线的标准方程为.
(2)由题可得直线的斜率不为零,设直线的方程为,,,
联立,得,整理得,则,得,
由,故,
且,.
由题,直线与直线的斜率均存在,,,设,
三点共线,,即①,
三点共线,,即②,
得,.
由,得,
,
,
,
,
,
,
,得,
直线的方程为,故直线过定点,且定点坐标为.
考向三 相交弦过定点问题
1.(24-25高二上·广东肇庆·期末)已知圆,为圆外的动点.过点作圆的切线,切点为,满足.记动点的轨迹为.
(1)求的轨迹方程;
(2)设点为直线上的一点.过点作轨迹的两条切线,切点为.
(i)证明:直线过定点;
(ii)求线段长度的最小值.
【答案】(1)
(2)(i)证明见解析;(ii)
【详解】(1)连接,则为直角三角形,且.
则.
所以点是以为圆心,半径为2的圆.所以的轨迹方程为.
(2)
(i)设点.
以为直径圆的方程为,即.
以为直径圆与圆的方程相减即为直线的方程,即.
整理得.
令,解得.
所以直线过定点.
(ii)记圆的半径为,(即坐标原点)到直线的距离为,则.
则当取最大值时,有最小值.
由几何性质知的最大值为,当且仅当时取到.
所以的最小值为.
2.(24-25高二上·内蒙古呼和浩特·期中)已知圆C:,点P是直线l:上一动点,过点P作圆C的两条切线,切点分别为A,B.
(1)若P的坐标为,求过点P的切线方程;
(2)试问直线AB是否恒过定点,若是,求出这个定点,若否说明理由;
(3)直线与圆C交于E,F两点,求的取值范围(O为坐标原点).
【答案】(1)或,
(2)
(3)
【详解】(1)
由图像易知:是其一条切线,
设另切线方程为 ,即
圆心坐标为,半径
根据圆的切线的定义可知:,即
解得:
代回方程可求得切线方程为:
所以或,
过点P的切线方程为:或,
(2)
∵圆
∴圆心,半径,
设,由题意知在以为直径的圆上,又,
∴以为直径的圆的方程为:,即
又圆C:,即
故直线的方程为,即
由,解得,
即直线AB恒过定点.
(3)由,得
∴
设,
∴,
∴,
∵
∴
∴的取值范围为.
考点三 圆过定点问题
【知识点解析】
类型
处理思路
圆过定点
思路一:圆过定点问题的常见类型是以为直径的圆过定点P,求解思路是把问题转化为,也可以转化为.或者整理出圆的方程,参变分离,令参数所乘因式部分为0,联立方程求解可得定点.
思路二:参变分离,设圆的方程,翻译条件消元,原方程化为的形式,进而令且,解方程组求得定点.
【例题分析】
1.(24-25高二上·四川宜宾·期中)已知圆,点P是直线上的一动点,过点P作圆M的切线PA,PB,切点为A,B.
(1)当四边形PAMB的面积为时,求点P的坐标;
(2)若的外接圆为圆N,试问:当P运动时,圆N是否过定点?若存在,求出所有的定点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)或
(2)存在,,
【详解】(1)由题可知,圆M的半径,设,
因为PA是圆M的一条切线,所以,
四边形面积= ,于是,
所以,
解得或,
所以点P的坐标为或.
(2)设,因为,
所以经过A、P、M三点的圆N以MP为直径,
其方程为,
即,
由,解得或,
所以圆过定点,.
2.(24-25高二上·安徽蚌埠·阶段练习)已知,,圆的圆心在直线:上,圆与直线相切,线段为圆与圆的公共弦.
(1)求圆与圆的方程;
(2)若直线:与圆、圆交于非原点的点,,求证:以线段为直径的圆恒过定点.
【答案】(1)圆方程为,圆的方程为;
(2)证明见解析.
【详解】(1)线段为圆与圆的公共弦,所以圆心均在线段的中垂线上,
设,则,,半径为,
设,则,解得,半径为,
所以圆方程为,圆的方程为;
(2)设,,,
由,解得,即
由,解得,即,
则,
所以,
所以,即以为直径的圆恒过点.
3.(24-25高三上·云南·阶段练习)古希腊数学家阿波罗尼斯的著作《圆锥曲线论》中给出圆的另一种定义:平面内,到两个定点的距离之比值为常数的点的轨迹是圆,我们称之为阿波罗尼斯圆.已知点到的距离是点到的距离的3倍.记点的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程;
(2)设曲线与轴的负半轴交于点为坐标原点,若点不在轴上,直线分别与直线交于两点,探究以为直径的圆是否过定点?若过定点,求出该定点的坐标;若不过定点,请说明理由.
【答案】(1)
(2)以为直径的圆过定点,或,理由见解析
【详解】(1)设,由题意得,
即,化简得,
所以曲线的方程为;
(2)以为直径的圆过定点,或,理由如下,
令,可得,或,所以,
设,直线的方程分别为、,
因为,所以,可得,
由得,由得,
可得的中点为,,
以为直径的圆的方程为
,
整理得,
由,得或,
可得以为直径的圆过定点,或.
4.(24-25高二下·湖北·阶段练习)在平面直角坐标系中,曲线与x轴交于不同的两点A,B,曲线与y轴交于点C.
(1)是否存在以线段AB为直径的圆过点C?若存在,求出该圆的方程;若不存在,请说明理由;
(2)试确定:过A,B,C三点的圆是否过定点.
【答案】(1)存在,
(2)过定点或
【详解】(1)由曲线,令,得,
设,则可得,,.
令,得,即.若存在以AB为直径的圆过点C,
则,得,即,
所以或.由,得或,所以,
此时,AB的中点即圆心,半径,
故所求圆的方程为.
(2)设过A,B,C的圆P的方程为,
满足,
代入P得,
展开得,
当,即或时方程恒成立,
所以圆P方程恒过定点或.
课后综合练习
1.(24-25高二上·重庆·阶段练习)已知点为抛物线的焦点,点在抛物线上,且.
(1)求抛物线的方程;
(2)若直线与抛物线交于两点,设直线的斜率分别为,且,求证:直线过定点.
【答案】(1)
(2)直线l过定点,证明见解析.
【详解】(1)由题意得:,解得,所以抛物线C的方程为.
(2)由(1)得,设,,
则,
则,直线l的方程为,
则,
所以直线l过定点.
2.(24-25高二上·陕西西安·阶段练习)已知椭圆的离心率为,且过点.
(1)求椭圆的方程;
(2)已知点,在椭圆上,且,证明:直线过定点;
【答案】(1)
(2)证明见解析
【详解】(1)由题意可得:,,,
解得:,,,
故椭圆方程为:.
(2)①设点,.
因为,,即,(i)
由题意知直线的斜率一定存在,设直线方程为,
联立,消去并整理得:,
,,(ii)
根据,,代入(i)整理可得:
,
将(ii)代入,得,
整理得:,解得或,
因为时直线恒过定点,不合题意,舍去,
所以,直线恒过定点.
3.(2025·黑龙江哈尔滨·三模)已知圆心在轴上移动的圆经过点,且与轴,轴分别交于两个动点(可以重合)
(1)求点的轨迹的方程;
(2)过点的两条直线相互垂直,直线与交于两点,直线与交于两点,线段的中点分别为.
①求四边形面积的最小值;
②判断直线是否过定点,若是,求出该定点;若不是,请说明理由.
【答案】(1)
(2)①; ②直线过定点,定点坐标为
【详解】(1)根据题意,圆心坐标为.
又因为该圆经过点和,所以,
化简得,所以点的轨迹的方程为.
(2)①因为直线的斜率一定存在且不为0,
故设,.
联立方程消x得,
则.
所以
,
同理,
所以,
当且仅当时,四边形的面积最小,最小值为32.
②易知当直线斜率不存在时,直线关于x轴对称,
此时①中,得直线;
当直线PQ斜率存在时,设直线,
联立方程,得,
又,得,
同理可得,
所以,是方程的两根,
所以,即,则,所以直线过定点.
综上,直线过定点.
4.(24-25高二上·河南南阳·期中)已知圆(为常数).
(1)当时,求直线被圆截得的弦长.
(2)证明:圆经过两个定点.
(3)设圆经过的两个定点为,,若,且,求圆的标准方程.
【答案】(1)
(2)证明见解析
(3)
【详解】(1)当时,圆,
此时,圆的圆心为,半径.
则圆心到直线的距离,
所以直线被圆截得的弦长
为;
(2)由,得,
令,因为为常数
所以得,由
解得或,
所以圆经过两个定点,且这两个定点的坐标为;
(3)(方法一)设的中点为,
不妨设,则点的坐标为.
因为,所以,
所以,
解得,
所以圆的标准方程为.
(方法二)不妨设,因为,
所以,
解得,
所以圆的标准方程为.
5.(24-25高二上·贵州·期中)设,,,,圆Q的圆心在x轴的正半轴上,且过A,B,C,D中的三个点.
(1)求圆的方程;
(2)若圆上存在两个不同的点P,使得成立,求实数的取值范围;
(3)设斜率为k直线l与圆相交于E,F两点(不与原点O重合),直线,斜率分别为,,且,证明:直线l恒过定点.
【答案】(1)
(2)
(3)证明见解析
【详解】(1)若圆经过,,则圆心必在的垂直平分线上,不合题意;
又与关于轴对称,圆心在轴的正半轴上,所以圆只能过点,,三点,
因为,的中点为,
所以线段的垂直平分线的方程为,即,
又线段的垂直平分线的方程为,
联立方程组解得,
所以圆心为,半径为,所以圆的方程为.
(2)设,因为,
所以,
化简得,所以.
则点在以为圆心,为半径的圆上,依题意该圆与圆有两个交点,即可两圆相交,
又,
则,解得.
(3)设直线的方程为,,,
由得,
所以,,
所以
,所以,
所以直线方程为,令,解得,即直线过定点.
2
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