内容正文:
专题06 圆锥曲线压轴大题热门处理技巧(期中复习讲义)
核心考点
复习目标
考情规律
非对称韦达
掌握非对称韦达的处理技巧.
重难必考点,常使用在大题压轴,简化计算
定比点差法
掌握定比点差法的应用条件.
重难必考点,常使用在大题压轴,简化计算
平移齐次化
掌握平移齐次化的应用条件.
重难必考点,常使用在大题压轴,简化计算
极点极线
极点极线初步应用.
重难必考点,常使用在大题压轴,简化计算
知识点01 非对称韦达
在一元二次方程中,若,设它的两个根分别为,则有根与系数关系:,借此我们往往能够利用韦达定理来快速处理之类的结构,但在有些问题时,我们会遇到涉及的不同系数的代数式的应算,比如求或之类的结构,就相对较难地转化到应用韦达定理来处理了.特别是在圆锥曲线问题中,我们联立直线和圆锥曲线方程,消去或,也得到一个一元二次方程,我们就会面临着同样的困难,我们把这种形如或之类中的系数不对等的情况,这些式子是非对称结构,称为“非对称韦达”.
知识点02 定比点差法
1、定比点差法是一种在解析几何有应用的方法。在解析几何中,它主要用于处理非中点弦问题,通过设定线段上的定比分点,利用圆锥曲线上两点坐标之间的联系与差异,通过代点、扩乘、作差等步骤,解决相应的圆锥曲线问题。定比点差法的核心思想是“设而不求”,即设定未知数但不直接求解,而是通过代数运算消去未知数,得到所需的结果。这种方法在处理复杂问题时具有独特的优势,能够简化计算过程,提高解题效率。
2、定比分点公式
(1)已知,若点)满足,求点的坐标.
3、定比点差法
当为椭圆上的两点,为弦上任意一点时,
设点满足
若在椭圆则;
点满足,可得到
,
①-②得:
,
联立消元后即可用与定分比表示.
知识点03 平移齐次化
1、齐次化是一种数学处理方法,它通过将问题转化为齐次形式(即各项次数相等)来简化计算和提高求解效率。在解析几何中,齐次化常用于处理与斜率相关的问题,如过某定点的两条直线的斜率关系。通过齐次化联立,可以将复杂的二次曲线方程转化为关于斜率的一元二次方程,从而更容易地求解斜率之和或斜率之积等问题。
2、如果公共点在原点,不需要平移.如果不在原点,先平移图形,将公共点平移到原点,无论如何平移,直线斜率是不变的.注意平移口诀是“左加右减,上减下加”.
设平移后的直线为,与平移后的圆锥曲线方程联立,一次项乘以,常数项乘以,构造,然后等式两边同时除以 (前面注明x不等于0),得到,可以直接利用根与系数的关系得出斜率之和或斜率之积,即可得出答案.如果是过定点题目,还需要还原,之前如何平移,现在反平移回去.
知识点04 极点极线
1、极点极线是数学中的重要概念,尤其在圆锥曲线研究中占据关键地位。极点通常指圆锥曲线上的特殊点,其切线方程与曲线方程相同;对于不在曲线上的点,其关于曲线的调和共轭点轨迹形成的直线也被称为极线。极线则是与极点紧密相关的一条直线,对于曲线上的极点,其极线即为该点处的切线;对于曲线外的点,其极线则是通过该点作曲线的两条切线所得的切点弦.
2、(1)二次曲线极点对应的极线为
(半代半不代)
(2)圆锥曲线的极点极线(以椭圆为例):
椭圆方程,极点,则
极点在椭圆外,为椭圆的切线,切点为,则极线为切点弦;
②极点在椭圆上,过点作椭圆的切线,则极线为切线;
③极点在椭圆内,过点作椭圆的弦,分别过作椭圆切线,则切线交点轨迹为极线;
题型一 非对称韦达
1.已知、分别是椭圆的右顶点和上顶点,、在椭圆上,且,设直线、的斜率分别为、,证明:为定值.
【答案】证明见解析
【分析】设直线的方程为,设点、,将直线的方程与椭圆的方程联立,列出韦达定理,利用斜率公式结合韦达定理可求得的值.
【详解】证明:由题意得,,则,
设直线的方程为,设点、.
由,消去得,
,可得,且有,
由韦达定理可得,,
,
,
又由得,代入上式得:
,
所以,为定值.
【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.
2.椭圆,长轴长为4,焦点坐标为.
(1)求椭圆方程;
(2)椭圆上,下顶点为,,过点的直线与椭圆交于异于,的两点,,直线,的交点在一条定直线上,求出该定直线方程.
【答案】(1)
(2)直线与的交点在定直线上.
【分析】(1)求出、,即可求出,从而求出方程;
(2)由题意得直线的方程,与椭圆方程联立,结合韦达定理及求根公式可求得,联立直线的方程与直线的方程,化简可求得直线与的交点在定直线上.
【详解】(1)因为椭圆的长轴长为4,焦点坐标为,
所以,即,又,则,
故所求的椭圆方程为.
(2)由题意得,,
依题意设直线的方程,设,
联立,整理得,
由,即,
所以,.
所以,即,
又直线的方程为,直线的方程为,
联立,
得,
代入,可得,
,即直线与的交点在定直线上.
3.(25-26高三上·四川成都·月考)已知椭圆,点,,在椭圆C上.
(1)求椭圆C的方程.
(2)过点且斜率不为0的直线l与椭圆C相交于M,N两点.
(ⅰ)若O为原点,求面积的最大值;
(ⅱ)点,设点Q是线段MN上异于M,N的一点,直线QA,QM的斜率分别为,,且,求的值.
【答案】(1)
(2)(ⅰ)1;(ⅱ)1
【分析】(1)把椭圆C上的三点代入椭圆方程,解方程组求出即可;
(2)(ⅰ)设直线l的方程为,点,,直线与椭圆方程联立,利用韦达定理得出,,求得面积,令,,最后利用均值不等式即可求解;
(ⅱ)由,所以,所以点Q在线段AD的垂直平分线上,得,利用两点间的距离公式计算,代入得,又,代入即可求解.
【详解】(1)点,,在椭圆C上,
则有,所以,椭圆C的方程为.
(2)(ⅰ)设直线l的方程为,点,,
由消去x得:,
则,,则或,
所以,
所以面积,
令,则,,
当且仅当,即时,面积的最大值为1.
(ii)因为,所以直线QA,QM的倾斜角互补,所以,
所以点Q在线段AD的垂直平分线上,所以,
所以,
同理得,,,
所以,
因为,
所以,
所以的值为1.
4.(25-26高三上·浙江·开学考试)已知双曲线的离心率为,且过点.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)设双曲线的左、右两个顶点为A、B,过右焦点的直线交双曲线于P,Q两点,直线与直线交于点,求证:点在定直线上.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】(1)根据题设条件建立的方程组,求解即得双曲线的方程;
(2)设直线PQ的方程为,,,,利用韦达定理推得,,即有,由直线,直线,代入点,即得,进行联立,化简计算,即可求得定直线方程.
【详解】(1)由题意,,,,
联立解得,
双曲线的标准方程为.
(2)因为直线PQ过右焦点,且与双曲线交于P,Q两点,故直线PQ不与x轴平行,
设直线方程为,设,,
由消去可得,
因,,,
则有(*)
由题知,,,设,
则直线,直线,
将代入两式,可得,,
两式相除得,将(*)代入,可得
,
即,解得,
所以点在定直线上.
5.已知椭圆过点,且.
(Ⅰ)求椭圆C的方程:
(Ⅱ)过点的直线l交椭圆C于点,直线分别交直线于点.求的值.
【答案】(Ⅰ);(Ⅱ)1.
【分析】(Ⅰ)由题意得到关于a,b的方程组,求解方程组即可确定椭圆方程;
(Ⅱ)首先联立直线与椭圆的方程,然后由直线MA,NA的方程确定点P,Q的纵坐标,将线段长度的比值转化为纵坐标比值的问题,进一步结合韦达定理可证得,从而可得两线段长度的比值.
【详解】(Ⅰ)设椭圆方程为:,由题意可得:
,解得:,
故椭圆方程为:.
(Ⅱ)①当直线l与x轴重合,不妨设,由平面几何知识得,所以.
②当直线l不与x轴重合时,设直线,由题意,直线l不过和点,所以.设,联立得.由题意知,所以.且.
由题意知直线的斜率存在..
当时,
.
同理,.所以.
因为,所以.
【整体点评】方法一直接设直线的方程为:,联立方程消去y,利用韦达定理化简求解;方法二先对斜率为零的情况进行特例研究,在斜率不为零的情况下设直线方程为,联立方程消去x,直接利用韦达定理求得P,Q的纵坐标,运算更为简洁,应为最优解法.
题型二 定比点差法
1.已知椭圆,过椭圆的左焦点F且斜率为的直线l与椭圆交于A、B两点(A点在B点的上方),若有,求椭圆的离心率.
【答案】
【分析】利用点差法,设、,代入椭圆方程中,变形后作差,由可得,,从而可得,求出点的坐标代入椭圆方程中化简可求出离心率
【详解】因为,设、,
①②得:,
,,
则,
得,
∵,∴,将A代入椭圆方程
整理得:,所以或(舍)
故.
2.已知椭圆C的焦点坐标为和,且椭圆经过点.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若,椭圆C上四点M,N,P,Q满足,,求直线MN的斜率.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据题意得到c=1,再将点代入椭圆方程求解;
(2)设,,,,,由得到,根据,都在椭圆上,得到,同理得,两式相减求解.
【详解】(1)解:由题意可知,c=1,
设椭圆方程为,将点代入椭圆方程,
得,
解得(舍),,
所以椭圆方程为.
(2)设,,,,,
因为,所以,即,
又,都在椭圆上,
所以,,
即,
②-①得,
即……③,
又,同理得……④
④-③得,
所以.
3.过的直线与椭圆交于P,Q,过P作轴且与椭圆交于另一点N,F为椭圆的右焦点,若,求证:
【答案】证明见解析
【分析】设直线NQ与x轴相交于点,设,则,则由可得,,再由三点共线,设可得,,从而得,,再将代入椭圆方程两式化简变形结合前面的式子可得,从而可得结论
【详解】设,则
设直线NQ与x轴相交于点,
由题设知:,所以
,,即,①
设,则,,即,②
比较①②得,,
又,两式作差得,
得到,
得到,即M和F重合.
所以.
4.已知椭圆,.过的直线交椭圆于两点,交轴于点,设,,求证:为定值
【答案】证明见解析
【分析】由向量坐标运算可化简求得,代入椭圆方程可得;同理由可得,两式作差即可化简整理得到定值.
【详解】设,,
将两点代入椭圆方程得:…①,…②;
,即,,,
代入①式整理得:…③;
同理由可得:…④;
③④得:…⑤
⑤式对任意恒成立,,解得:,
为定值.
5.已知椭圆的离心率为,半焦距为,且.经过椭圆的左焦点F,斜率为的直线与椭圆交于A、B两点,O为坐标原点.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)当时,求的值;
(3)设,延长AR,BR分别与椭圆交于C,D两点,直线CD的斜率为,求证:为定值.
【答案】(1)
(2)
(3)证明见解析
【分析】(1)由题意列出关于的方程,解方程求出,即可得出答案.
(2)由(1)得到直线AB的方程与椭圆方程联立得到关于的一元二次方程,设,,由韦达定理代入求出,设O点到直线AB的距离为d,求出d,由面积公式即可求出答案.
(3)设,,设,由题目条件表示结合定比分点公式由表示,设同理用表示,代入,可求得答案.
【详解】(1)由题意,得解得∴,故的方程为.
(2)由(1)知,
∴直线AB的方程为,由即,
设,,
则,,
∴.
设O点到直线AB的距离为d,则.
∴.
(3)设AB直线方程,
设,,,,
由由定比分点坐标公式:,
由于A,C满足椭圆方程,故得
两式作差得③,
将①②代入③可得,和①进行联立,
即,解得:
由同理可得,
∴
,
故.
题型三 平移齐次化
1.已知椭圆,过其上一定点作倾斜角互补的两条直线,分别交于椭圆于,两点,证明:直线斜率为定值.
【答案】证明见解析
【分析】以点为坐标原点,建立新的直角坐标系,到新坐标中,原条件转换到新坐标为:,即.设直线方程为:.构造齐次式:,整理为:,关键步骤是两边同时除以,则,根据建立等式找到,,根据平移变换,斜率不变,即可求解.
【详解】以点为坐标原点,建立新的直角坐标系,如图所示:
旧坐标到新坐标,
,
即,
,
原来,则转换到新坐标为:,
即.
设直线方程为:.
原方程:则转换到新坐标就成为:.
展开得:
构造齐次式:
整理为:
两边同时除以,则,
∴,
∴
而
.
∴.
平移变换,斜率不变,
∴直线斜率为定值.
2.已知椭圆,设直线不经过点的直线交于两点,若直线的斜率之和为,证明:直线恒过定点.
【答案】证明见解析
【分析】以点P为原点建立新坐标系,设直线方程,利用直线方程和新方程构造齐次式可得直线方程中参数的关系,然后可证.
【详解】解:以点为坐标原点,建立新的直角坐标系,如图所示:
旧坐标 新坐标
即所以
原来则转换到新坐标就成为:
设直线方程为:
原方程:则转换到新坐标就成为:
展开得:构造齐次式:
整理为:两边同时除以,则
所以所以
而对于任意都成立.
则:,故对应原坐标为所以恒过定点.
3.如图,点为椭圆的右焦点,过且垂直于轴的直线与椭圆相交于、两点(在的上方),.
(1)求椭圆的方程;
(2)设点、是椭圆上位于直线两侧的动点,且满足,试问直线的斜率是否为定值,请说明理由.
【答案】(1);(2)是定值,理由见解析.
【解析】(1)由焦点及通经长,用待定系数法求椭圆的标准方程;
(2)设出直线:,与椭圆联立,用“设而不求法”表示,整理得.
【详解】(1)由得:,
椭圆的方程:
(2)依题意知直线的斜率存在,设方程:
,
代入椭圆方程得:(*)
,
由得
,
整理得:
或
当时,直线过定点,不合题意
,,直线的斜率是定值
另解:设直线的方程为
椭圆的方程即:
即:
联立得:
即
由得即:
直线的斜率为,是定值.
【点睛】(1)待定系数法可以求二次曲线的标准方程;
(2)"设而不求"是一种在解析几何中常见的解题方法,可以解决直线与二次曲线相交的问题.
4.已知圆的方程为,点的坐标为.点为圆上的任意一点,线段的垂直平分线与交于点.
(1)求点的轨迹的方程;
(2)点是圆上异于点和的任一点,直线与轨迹交于点,,直线与轨迹交于点,.设为坐标原点,直线,,,的斜率分别为,,,,问:是否存在常数,使得恒成立?若存在,求的值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)存在,
【分析】(1)由垂直平分线的性质结合椭圆的定义得出点的轨迹的方程;
(2)联立直线和椭圆的方程,并利用齐次化将1代换成,利用韦达定理表示, ,并由解出.
【详解】(1)由图可知,因为,所以,
则点的轨迹是椭圆,且,
点的轨迹的方程为
(2)设直线的方程为,联立
齐次化得,
整理可得,
即,方程的两根为,,
则.
同理可得.
由条件知,∴.
整理得,故.
5.已知椭圆的离心率为,过椭圆的右焦点并垂直于轴的直线交椭圆于,(点位于轴上方)两点,且(为坐标原点)的面积为.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若直线交椭圆于,(,异于点)两点,且直线与的斜率之积为,求点到直线距离的最大值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据题设,直接建立的方程组,即可求出结果;
(2)解法1:设出直线方程,分斜率存在与不存在两种情况,当斜率不存在时,根据条件,可直接求出直线方程为,从而求出点到直线的距离,当斜率存在时,设直线方程为,联立椭圆方程得到,利用韦达定理,结合条件,即可找出与的关系,从而求出结果;解法2:根据条件,巧妙的构造齐次式,从而得出,即可解决问题.
【详解】(1)由题意可得解得
所以椭圆的标准方程为.
(2)解法1:韦达定理
设点,,由(1)易求得,
当直线的斜率不存在时,设其方程为(且),
所以由,且,得到,
即,解得或(舍)
此时点到直线的距离为,
当直线的斜率存在时,设其方程为,
联立消去并整理得.
则,,,
所以,即.
所以,
,
整理得,即,
所以或.
若,则直线的方程为,
所以直线过点,不合题意;
若,则直线的方程为,
所以直线过定点.
又因为,所以点在椭圆内.
则点到直线的距离为.
所以点到直线距离的最大值为.
解法2:齐次式法
易求得,设点,,则,
椭圆的方程为,即,
,
设直线的方程为,联立并齐次化,得
整理得,
即,
方程的两根为,,由韦达定理得,
从而,与对照,
则解得故直线过定点,
、JKK;显然,点到直线距离的最大值为.
题型四 极点极线
1.如图所示,椭圆的左焦点为,右焦点为,离心率,过的直线交椭圆于、两点,且的周长为8.
(1)求椭圆的方程.
(2)设动直线与椭圆有且只有一个公共点,且与直线相交于点,试探究:在坐标平面内是否存在定点使得以为直径的圆恒过定点?若存在求出点的坐标;若不存在请说明理由.
【答案】(1);
(2)存在,定点.
【分析】(1)应用椭圆的定义求,再结合离心率求参得出椭圆方程;
(2)联立方程组得出根与系数的关系,再根据向量数量积为0,得出定点即可.
【详解】(1)的周长为,
∴,,,
故椭圆.
(2)
法一:
设点,由得
∵直线与曲线相切,∴,即①
由韦达定理得,
,
∴.
令,得,则.
假设平面上存在定点满足条件,由图的对称性可知,点必在轴上.
设点,则有
且,
由
整理得
满足①式,∴
故存在定点,使得以为直径的圆恒过定点.
法二:(极点极线).
由性质1可知存在点满足条件,且点为极线对应的极点.
由配极原则写出点的极线为
对比直线可得,故存在定点,使得以为直径的圆恒过定点.
2.已知椭圆的左、右顶点分别为,过轴上一点作一直线,与椭圆交于两点(异于),直线和的交点为,记直线和的斜率分别为,求的值.
【答案】
【分析】法一:首先利用三点共线表示点的横坐标,并利用方程联立,得出两点坐标关系,代入,即可求值.
法二:由题意可得点N在关于椭圆的极线上,设,再利用斜率公式计算即可得出结论.
【详解】解法一:由题意设直线的方程:,,,,
由和三点共线可知 ,
解得
,,(*)
联立 ,得,
,
,
代入(*)得,
, ,.
解法二:∵A,P,Q,B是椭圆上的四点,直线AB与PQ相交于点M,
直线AP与BQ相交于点N,
则点N在关于椭圆的极线上,设,
则,∴.
【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.
3.如图,四边形ABCD是椭圆的内接四边形,直线AB经过左焦点,直线AC,BD交于右焦点,直线AB与直线CD的斜率分别为.
(1)求证:为定值;
(2)求证:直线CD过定点,并求出该定点的坐标.
【答案】(1)证明见解析
(2)证明见解析
【分析】(1)设,表示出直线AC的方程,代入椭圆方程化简,利用根与系数的关系表示出,则可表示出,表示出点的坐标,同理表示出点的坐标,再由A,,B三点共线,得,然后利用斜率公式化简,可得的关系;
(2)解法一:直线CD交x轴于点,表示出直线的方程,表示出,结合(1)中的关系化简可得答案,解法二:设直线AB,DC交于点P,则由题意可设P(3,m),由对称性可知,直线CD过定点必在x轴上,然后根据(1)得到的关系化简可得答案.
【详解】(1)设,
则直线AC的方程为,代入椭圆方程,
整理得.
因为,所以,从而.
故点,同理,点.
因为A,,B三点共线,所以,从而.
所以
.
故.
(2)解法一:由(1)知,,
设直线CD交x轴于点,
因为,所以直线为,
当时,,得,
所以
,
故直线CD过定点.
解法二:如图,设直线AB,DC交于点P,则点P在F2对应的极线,即x=3上,
可设P(3,m),
由对称性可知,直线CD过定点必在x轴上,不妨设定点为T(t,0)
则,由(1)知,得,即.
∴,故直线CD过定点.
【点睛】关键点点睛:此题考查直线与椭圆的位置关系,考查椭圆中的定值和定点问题,解题的关键是利用“设而不求”的思想,设出交点坐标,设出直线方程,代入椭圆方程化简,结合根与系数的关系求解,考查计算能力和转化思想,属于难题.
4.如图,点分别是椭圆的左、右顶点,是椭圆的上顶点,点是椭圆上异于顶点的任意一点,若直线与轴交于点,直线与直线交于点,求证:直线过定点.
【答案】证明见解析
【分析】解法一:设,则,且,联立直线与直线,解得点坐标,对于直线 ,令,可得点坐标,然后通过两点得直线的方程,故直线过定点.解法二:设与相交于点,由为完全四边形可知对应的极线即为直线,根据点在直线上,设的坐标为,得直线的方程,然后化解即可求定点.
【详解】解法一:常规方法
设,则,且,,
直线,直线:,
联立解得.
直线的方程为,
令,可得.
所以的斜率为
.
直线的方程为,
即.
显然当时,,
因此直线过定点.
解法二:极点极线
如图,设与相交于点,由为完全四边形可知对应的极线即为.
因为点在直线:上,
设的坐标为,
则直线的方程为,
即.
由得
故直线过定点.
【点睛】关键点点睛:本题主要考查了直线与圆锥曲线的定点问题,解题的关键在于设点,则,结合直线方程用表示的坐标,计算量较大,容易混淆.
5.已知实数,且过点的直线与曲线交于、两点.
(1)设为坐标原点,直线、的斜率分别为、,若,求的值;
(2)设直线、与曲线分别相切于点、,点为直线与弦的交点,且,,证明:为定值.
【答案】(1)2
(2)证明见解析
【分析】(1)设直线的方程为,设,,,,联立方程组,根据韦达定理和斜率公式即可求出,
(2)分别求出、的坐标,可得直线的方程为,即可求出N的坐标,再根据向量的运算即可证明.
【详解】(1)设直线的方程为,设,,,,
联立方程组,消可得,
,,
,
直线、的斜率分别为、,,
,
即,
解得;
(2)可设直线,
设过点与的相切的切线的坐标为,,
,
,
解得,
,,,,
直线的方程为,
由,解得,,
,,
,,,,,,
,,
,,,,,,
,,
,
,
,
故为定值.
6.阅读材料:(一)极点与极线的代数定义;已知圆锥曲线G:,则称点P(,)和直线l:是圆锥曲线G的一对极点和极线.事实上,在圆锥曲线方程中,以替换,以替换x(另一变量y也是如此),即可得到点P(,)对应的极线方程.特别地,对于椭圆,与点P(,)对应的极线方程为;对于双曲线,与点P(,)对应的极线方程为;对于抛物线,与点P(,)对应的极线方程为.即对于确定的圆锥曲线,每一对极点与极线是一一对应的关系.
(二)极点与极线的基本性质、定理
①当P在圆锥曲线G上时,其极线l是曲线G在点P处的切线;
②当P在G外时,其极线l是曲线G从点P所引两条切线的切点所确定的直线(即切点弦所在直线);
③当P在G内时,其极线l是曲线G过点P的割线两端点处的切线交点的轨迹.
结合阅读材料回答下面的问题:
(1)已知椭圆C:经过点P(4,0),离心率是,求椭圆C的方程并写出与点P对应的极线方程;
(2)已知Q是直线l:上的一个动点,过点Q向(1)中椭圆C引两条切线,切点分别为M,N,是否存在定点T恒在直线MN上,若存在,当时,求直线MN的方程;若不存在,请说明理由.
【答案】(1),
(2)存在,
【分析】(1)根据题意和离心率求出a、b,即可求解;
(2)利用代数法证明点Q在椭圆C外,则点Q和直线MN是椭圆C的一对极点和极线.
根据题意中的概念求出点Q对应的极线MN方程,可得该直线恒过定点T(2,1),利用点差法求出直线的斜率,即可求解.
【详解】(1)因为椭圆过点P(4,0),
则,得,又,
所以,所以,
所以椭圆C的方程为.
根据阅读材料,与点P对应的极线方程为,即;
(2)由题意,设点Q的坐标为(,),
因为点Q在直线上运动,所以,
联立,得,
,该方程无实数根,
所以直线与椭圆C相离,即点Q在椭圆C外,
又QM,QN都与椭圆C相切,
所以点Q和直线MN是椭圆C的一对极点和极线.
对于椭圆,与点Q(,)对应的极线方程为,
将代入,整理得,
又因为定点T的坐标与的取值无关,
所以,解得,
所以存在定点T(2,1)恒在直线MN上.
当时,T是线段MN的中点,
设,直线MN的斜率为,
则,两式相减,整理得,即,
所以当时,直线MN的方程为,即.
期中基础通关练(测试时间:60分钟)
1.已知椭圆的离心率为,左、右顶点分别为A、B,左、右焦点分别为、,过右焦点的直线l交椭圆于点M、N,且的周长为
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)(i)求的最小值;
(ii)记直线AM、BN的斜率分别为、,证明:为定值.
【答案】(1);
(2);证明见解析.
【分析】(1)依题意由椭圆定义及性质求出a,b,c的值,即可求解椭圆方程;
(2)(i)设点M的坐标为,表示出,由二次函数性质即可求解;(ii)设出直线l的方程及点M、N的坐标,并与椭圆方程联立,结合韦达定理及斜率公式即可证明.
【详解】(1)设椭圆的半焦距为,
因为的周长为8,由椭圆的定义可得:,即,
又椭圆离心率为,所以,则,
所以椭圆C的方程为:
(2)(i)由椭圆方程得,,设,
因为点M在椭圆C上,所以,即,
所以,
所以,
当,即M为椭圆上下顶点时,,
所以求的最小值为;
(ii)证明:依题意,直线l与x轴不重合,设l的方程为:,
联立,消去x得,
方程的判别式,
设,,则由韦达定理得,
则,
注意到,即,
所以,
所以
2.已知椭圆:()过点,且离心率为.
(1)求椭圆的方程;
(2)记椭圆的上下顶点分别为,过点斜率为的直线与椭圆交于两点,证明:直线与的交点在定直线上,并求出该定直线的方程.
【答案】(1)
(2)证明见解析;定直线
【分析】(1)利用椭圆过点,离心率,结合,即可得解;
(2)由题意得直线的方程,与椭圆方程联立,结合韦达定理及求根公式可求得,联立直线的方程与直线的方程,化简可求得直线与的交点在定直线上.
【详解】(1)由椭圆过点,且离心率为,所以,解得
故所求的椭圆方程为.
(2)由题意得,,
直线的方程,设,
联立,整理得,
∴,.
由求根公式可知,不妨设,,
直线的方程为,直线的方程为,
联立,得
代入,得,
解得,即直线与的交点在定直线上.
3.已知椭圆的左顶点为,,为上的两个动点,记直线,的斜率分别为,,若,试判断直线是否过定点.若过定点,求该定点坐标;若不过定点,请说明理由.
【答案】过定点,
【分析】根据题意,平移坐标系,得到直线与椭圆方程,联立之后结合韦达定理代入计算,即可得到结果.
【详解】将坐标系左移2个单位长度(即椭圆右移),则椭圆方程变为,
即.
设直线为直线,平移后为直线,联立
齐次化得,整理可得,
两边同除以,得,则,解得.
把代入直线中,得,当时,,
所以过定点,则直线过定点.
4.已知双曲线和点,作直线与的两支分别交于点,,使得.若,斜率均存在,求证:直线过定点.
【答案】证明见解析
【分析】解法一:先设直线的方程,然后按照为元整理圆锥曲线方程,将直线方程整体代入双曲线方程化成齐次方程,构造斜率为根的一元二次方程,利用韦达定理可证明直线过定点;解法二:将整个图形平移至点与原点重合得到,然后设新坐标系中直线平移后的直线方程,再将直线方程代入双曲线方程中进行齐次化,然后构造斜率为根的一元二次方程,利用韦达定理求出定点再还原成原坐标系的定点即可.
【详解】解法一:
设直线.
将双曲线方程写为.
化简展开得.
即,
将代入上式,可得:
整理得:.
两边同时除以可得关于的一元二次方程:
(*).
设,且的斜率分别为,则,
故即方程(*)的两个根,则,因,则,
故得,即,可得,
代入整理得:,
由,解得即直线过定点.
解法二:
将整个图形平移至点与原点重合,则原坐标系中的点变为新坐标系中的点,记为,
所以双曲线方程变为.
展开得.
设新坐标系中直线平移后的直线.
将直线方程代入双曲线得,
整理得.
方程两边同时除以得到关于的一元二次方程.
则平移之后的与的斜率恰好可以用与表示,也就是上述一元二次方程的两个解,设为,.
因为平移不改变直线的斜率,所以,即.
由韦达定理得,,即,
而直线,即直线过定点.
还原到原来的状态,即向右平移2个单位,再向上平移1个单位.
因为直线过定点,所以直线过定点.
5.已知椭圆C:,,为其左右焦点,P为椭圆C上一动点,直线交椭圆于点A,直线椭圆交于点B,设,,求证:为定值.
【答案】证明见解析
【分析】设出点的坐标,表示出向量坐标,通过向量关系和椭圆方程分别表示出与和的关系,即可得到的值.
【详解】设,,,
由于,由定比分点公式可得
将,,代入椭圆方程有
得 ③,
得
两边同除整理得
所以,即
又,即
解得
同理:
所以.
6.已知椭圆,点,过点P作椭圆的割线PAB,C为B关于x轴的对称点.求证:直线AC恒过定点.
【答案】证明见解析
【分析】根据向量共线及定比分点坐标公式列方程,结合点在椭圆上计算得证.
【详解】设,,则,
设AC与x轴的交点为,,,
由定比分点公式坐标公式得:;,
即①,②,③,④,
由②④得⑤
∵点A、B在椭圆上,得,
两式相减得,
将①②代入上式得⑥
∵点A、C在椭圆上,得,将③④代入上式同理可得⑦
可得,故直线AC恒过定点.
7.已知,过点的直线交椭圆于,(可以重合),求取值范围.
【答案】
【分析】利用向量共线,根据定比作差即可求得的取值范围
【详解】设,,,由,
所以.
因为 得
由得:
,又,
又,从而.
故答案为:
8.已知椭圆:的离心率为,且经过点
Ⅰ求椭圆的标准方程;
Ⅱ已知抛物线的焦点与椭圆的右焦点重合,过点的动直线与抛物线相交于A,B两个不同的点,在线段AB上取点Q,满足,证明:点Q总在定直线上.
【答案】(Ⅰ);(Ⅱ)详见解析.
【分析】Ⅰ由题意可知解得,,即可求出椭圆方程,
Ⅱ设点Q,A,B的坐标分别为,,,根据题意设,,,分别求出点A,B的坐标,即可证明点Q总在定直线上.
【详解】解:Ⅰ由题意可知解得,,
故椭圆的方程为.
证明Ⅱ由已知可得抛物线的标准方程为,
设点Q,A,B的坐标分别为,,,
由题意知,不妨设A在P,Q之间,设,,
又点Q在P,B之间,故,
,
,
由可得解得,,
点A在抛物线上,
,
即,,
由可得解得,,
点B在抛物线上,
,
即,,.
由可得,
,
,
点Q总在定直线上
【点睛】本题考查椭圆方程的求法,考查抛物线的简单性质,考查推理论证与运算求解能力,考查化归与转化思想,属中档题.
9.左、右焦点分别为的椭圆经过点,为椭圆上一点,的重心为,内心为.
(1)求椭圆的方程;
(2)若为直线上一点,过点作椭圆的两条切线为切点,问直线是否过定点?若过定点,求出定点的坐标;若不过定点,请说明理由.
【答案】(1)
(2)过定点,
【分析】(1)设点的坐标为,根据重心性质和可得,结合三角形面积公式求解可得;
(2)设切线方程为,根据切线过点可求得的方程,由直线系方程即可确定所过定点.
【详解】(1)因为椭圆焦点在轴上,且过点,
所以,
设内切圆的半径为,点的坐标为,
则重心的坐标为,
因为,所以.
由面积可得,
即,结合,解得,
即所求的椭圆方程为则椭圆方程为.
(2)设,
则切线的方程分别为,
因为点在两条切线上,所以,
故直线的方程为.
又因为点为直线上,
所以,即直线的方程可化为,
整理得,
由解得,
因此,直线过定点.
10.(2025·新疆·模拟预测)已知双曲线,点到的两条渐近线距离之比为,过点的直线与交于两点,且当的斜率为0时,.
(1)求的方程;
(2)若点都在的右支上,且与轴交于点,设,求的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据点到直线的距离公式可得,结合即可求解,
(2)根据向量共线的坐标关系可得坐标,进而得是一元二次方程的两个解,利用根的分布可得或,进而根据求解.
【详解】(1)双曲线的渐近线方程为,
由已知得,
解得或,
斜率为0时可得直线方程为:,代入双曲线方程可得:,
,
若,则可求得,
若,则代入得无实数解,
的方程为.
(2)设点,
由可得
故:,代入双曲线方程得:,
同理,,代入双曲线方程得:,
是一元二次方程的两个解,
,
由题意可知,直线有斜率,设直线斜率为,则直线方程为:,
与双曲线联立得:,
由直线与双曲线交于右支得:,
解得:或,
又,
由于或,故或,
.
【点睛】方法点睛:圆锥曲线中的范围或最值问题,可根据题意构造关于参数的目标函数,然后根据题目中给出的范围或由判别式得到的范围求解,解题中注意函数单调性和基本不等式的作用.另外在解析几何中还要注意向量的应用,如本题中根据向量的共线得到点的坐标之间的关系,进而为消去变量起到了重要的作用
11.(2024·湖南长沙·三模)已知椭圆的左、右焦点分别为为上顶点,离心率 为,直线与圆相切.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)椭圆方程,平面上有一点. 定义直线方程 是椭圆在点处的极线.
① 若在椭圆上,证明: 椭圆在点处的极线就是过点的切线;
② 若过点分别作椭圆的两条切线和一条割线,切点为,割线交椭圆 于两点,过点分别作椭圆的两条切线,且相交于点. 证明: 三点共线.
【答案】(1)
(2)①证明见解析;② 证明见解析
【分析】(1)由题意得,,再结合,从而可求出,进而可求出椭圆的标准方程;
(2)①由定义可知椭圆在点 处的极线方程为 ,然后分和两种情况证明;②设点,然后由①可得过点的切线方程和过点的切线方程,则可求出割线的方程,同时可求出切点弦的方程,从而可证得结论.
【详解】(1)由已知,,则
所以直线 ,即 ,
该直线与圆 与相切,则,
所以解得,,
故椭圆的标准方程为
(2)① 由(1)得椭圆的方程是 .
因为在椭圆上,所以,即,
由定义可知椭圆在点 处的极线方程为 ,
当时,,此时极线方程为,所以处的极线就是过点的切线,
当时,极线方程为,即,
由,得,
所以,
所以处的极线就是过点的切线,
综上所述,椭圆在点处的极线就是过点的切线;
② 设点,
由①可知,过点的切线方程为,
过点的切线方程为,
因为都过点,所以有,
则割线的方程为,
同理可得过点的两条切线的切点弦的方程为,即,
又因为割线过点,代入割线方程得,即 ,
所以三点共线,都在直线上.
【点睛】关键点点睛:此题考查椭圆方程的求法,考查直线与椭圆的位置关系,考查椭圆的切线,考查椭圆中点共线问题,解题的关键是合理利用过椭圆上一点的切线方程的定义,考查计算能力,属于较难题.
12.设椭圆过点 ,且左焦点为
(Ⅰ)求椭圆的方程;
(Ⅱ)当过点的动直线 与椭圆相交于两不同点 时,在线段上取点 ,满足,证明:点 总在某定直线上
【答案】(Ⅰ)
(Ⅱ)见解析
【详解】(1)由题意:
,解得,所求椭圆方程为
(2)方法一
设点Q、A、B的坐标分别为.
由题设知均不为零,记,则且
又A,P,B,Q四点共线,从而
于是 ,
,
从而
,(1) ,(2)
又点A、B在椭圆C上,即
(1)+(2)×2并结合(3),(4)得
即点总在定直线上
方法二
设点,由题设,均不为零.
且
又四点共线,可设,于是
(1)
(2)
由于在椭圆C上,将(1),(2)分别代入C的方程整理得
(3)
(4)
(4)-(3) 得
即点总在定直线上
期中重难突破练(测试时间:60分钟)
1.已知椭圆的左右焦点分别为,,,,是椭圆上的三个动点,且,,若,求的值.
【答案】.
【分析】设,,,根据向量关系结合条件可得,进而可得,进而即得.
【详解】由题可知,
设,,,由,得,
满足,可得,
满足,可得,
由,可得,
所以,
∴,,
又,
∴,
同理可得,
∴,
所以,又,
所以.
2.已知椭圆:的短轴长为2,,分别是的左、右顶点,为坐标原点,的中点为,过点的直线与交于,两点.
(1)当轴时,求.
(2)若,且直线的斜率大于0,
(i)求的方程;
(ii)证明:直线与的斜率之比为定值.
【答案】(1)
(2)(i);(ii)证明见解析
【分析】(1)根据题设可得,,结合轴求出,进而求解即可;
(2)(i)设直线的方程为,,,联立直线与椭圆方程,结合韦达定理表示出,可得,进而求解即可;
(ii)由(i)得,则,进而代入求证即可.
【详解】(1)由题意,,,即,
则的中点为,
由于轴,将代入椭圆:,
则,解得,则,
即.
(2)(i)由(1)知,,,
椭圆:,
设直线的方程为,,,
联立,得,
则,
又,
由,则,
则,
则,
则,
则,
整理得,,即,
所以椭圆的方程为.
(ii)证明:由(i)知,,,
且,则,
则,
.
所以直线与的斜率之比为定值3.
3.已知为坐标原点,椭圆,过点的直线与交于两点,线段上一点满足,求的最小值.
【答案】.
【分析】设,利用向量的坐标运算公式求出点的轨迹方程,再根据数形结合得出的最小值为坐标原点到直线的距离.
【详解】设,则,设,
由,又,所以①
,设,所以②
①②可得
因为在椭圆上,所以
③④得,
即,代入化简得,
即,故的轨迹方程为,
则的最小值为坐标原点到直线的距离,即.
4.如图,过椭圆上的定点作倾斜角互补的两直线,设其分别交椭圆于两点,求证:直线的斜率是定值.
【答案】证明见解析
【分析】设直线的方程为,,将椭圆方程化为,与直线方程联立,齐次化并整理,再利用韦达定理求出,再结合,即可得出结论.
【详解】由题意可得直线不过点,且直线的斜率都存在,
设直线的方程为,,
因为
,
所以椭圆方程可化为,
联立,
齐次化并整理可得,
由韦达定理得,
又因为,所以,
所以,故直线的斜率为定值.
【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.
5.已知椭圆的离心率为,点在上.
(1)求的方程;
(2)设的左焦点为,左顶点为,过原点且不与轴重合的直线与交于P,Q两点,直线QF与交于另一点,设直线MP和MR的斜率分别为和,证明:为定值.
【答案】(1)
(2)证明过程见解析
【分析】(1)根据椭圆的离心率公式,结合代入法进行求解即可;
(2)根据直线PQ是否存斜率,结合一元二次方程根与系数、直线斜率公式、椭圆的对称性进行求解即可.
【详解】(1)因为点在上,所以,
又因为椭圆的离心率为,
所以有,
因此的方程为;
(2)由(1)可知:,
当直线方程为时,此时不妨设,
直线QF的方程为:,
由,或,即,
,
当直线存在斜率且不为零时,
设直线QF的方程为:,与椭圆方程联立,得
,
则,
设,则,
,把,
,
综上所述:为定值.
6.已知点是圆内一点,直线.
(1)若圆的弦恰好被点平分,求弦所在直线的方程;
(2)若过点作圆的两条互相垂直的弦,求四边形的面积的最大值;
(3)若,是上的动点,过作圆的两条切线,切点分别为.证明:直线过定点.
【答案】(1);
(2)11;
(3)见解析.
【分析】(1)由题意知,易知,进而得到弦所在直线的方程;
(2)设点到直线、的距离分别为,则,表达出四边形的面积,利用条件二元变一元,转为二次函数最值问题;
(3)设.求出圆的方程为,利用C、D在圆O:上,求出CD方程,从而求出直线所过的定点.
【详解】(1)由题意知,
∴,
∵,
∴,
因此弦所在直线方程为,即.
(2)设点到直线、的距离分别为,则,
,.
∴四边形的面积
,当时取等号.
所以四边形面积的最大值为11.
(3)由题意可知、两点均在以为直径的圆上,设,
则该圆的方程为,
即:①.
又、在圆②上,
①-②得:,
所以直线的方程为,即,
由,解得:,所以直线过定点.
7.已知抛物线的焦点关于直线的对称点为.
(1)求的方程;
(2)若为坐标原点,过焦点且斜率为1的直线交于两点,求;
(3)过点的动直线交于不同的两点,为线段上一点,且满足,证明:点在某定直线上,并求出该定直线的方程.
【答案】(1);
(2)8;
(3)证明见解析,
【分析】(1)由焦点关于直线的对称点为即可求得p值,则抛物线方程可求;
(2)联立直线方程与抛物线方程,结合韦达定理以及过抛物线焦点的弦长公式即可求解;
(3)设直线的方程为,联立直线方程与抛物线方程,利用韦达定理化简,分析可得,则定直线方程可求.
【详解】(1)抛物线的焦点关于直线的对称点为,于是,解得:,
所以抛物线的方程为.
(2)由(1)知,直线的方程为,设,
由消去得:,
则,
所以.
(3)由题意可得直线的斜率存在.设直线的方程为,
代人抛物线方程,整理得或.
设,则,
由,
得,
化简得,
当时,因,化简得,与直线的斜率存在矛盾,不合题意;
当时,
化简得.
即
化简得,
又,所以,
化简得,
所以点在直线上.
【点睛】
方法点睛:涉及动直线与圆锥曲线相交满足某个条件问题,可设出直线方程,再与圆锥曲线方程联立,利用韦达定理并结合已知推理求解.
8.已知、分别为椭圆的左、右焦点,若点在椭圆上,且的面积为.
(1)求椭圆的方程;
(2)不经过点的直线与椭圆交于、两点,且直线与直线的斜率之积为,作于点.
①证明:直线过定点,并求此定点的坐标;
②是否存在定点,使得为定值?若存在,求出该定值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)①证明见解析,定点;②为定值,定值为.
【分析】(1)由的面积可得出,再由点在椭圆上,可得出关于、的方程组,解出这两个量的值,即可得出椭圆的方程;
(2)①方法一:对直线的斜率是否存在进行分类讨论,当直线的斜率不存在时,设直线的方程为,设点,则,根据求出的值,可得出结论;当直线的斜率存在时,设直线的方程为,设点、,将直线的方程与椭圆方程联立,列出韦达定理,利用结合韦达定理可得出与的关系,化简的方程,可得出直线所过定点的坐标;
方法二:设直线的方程为,将椭圆方程转化为关于、的二次齐次方程,令,可得出关于的一元二次方程,根据一元二次方程根与系数的关系结合可得出、的等量关系式,化简直线的方程,可得出直线所过定点的坐标;
②点在以为直径的圆上,由直角三角形的几何性质可得出点为圆心,求出的坐标,并由此可得出的值.
【详解】(1)由的面积为,得到:,所以.
又因为点在椭圆上,所以,且,
所以,,解得,所以椭圆的方程为.
(2)①方法一:常规方法
当直线斜率不存在时,设直线的方程为,
设点,由对称性质可知,则有,可得,
又,解得(舍);
②当直线l斜率存在时,设直线的方程为,设点、,
由,消去得到,
所以,即,
由韦达定理可得,.
所以,
,
将,,
代入化简得,即,
故或,
当时,直线的方程可化为,
此时,直线过点,
当时,直线的方程可化为,
此时,直线过点,
又因为直线不过点,故直线l过定点.
综上所述,直线l过定点.
方法二:齐次式法
设直线的方程为,
由,所以,
整理得,
,
,
显然,同除以得:,
令,则有,
易知、是关于的二次方程的两根,
由根与系数关系得:,
代入,
由得,故直线过定点.
②因为,由①知直线过定点,所以点在以为直径的圆上,
故当为圆心时,,
故存在定点,使为定值,定值为.
【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.
9.已知圆有以下性质:
①过圆上一点的圆的切线方程是.
②若为圆外一点,过作圆的两条切线,切点分别为,则直线的方程为.
③若不在坐标轴上的点为圆外一点,过作圆的两条切线,切点分别为,则垂直,即,且平分线段.
(1)类比上述有关结论,猜想过椭圆上一点的切线方程(不要求证明);
(2)过椭圆外一点作两直线,与椭圆相切于两点,求过两点的直线方程;
(3)若过椭圆外一点(不在坐标轴上)作两直线,与椭圆相切于两点,求证:为定值,且平分线段.
【答案】(1)
(2)
(3)见解析.
【详解】分析:(1)根据类比推理可得结论.(2)设,结合(1)可得过点的切线方程,根据两切线都过点可得和,再结合过两点的直线唯一的特点可得直线的方程是.(3)先由直线的方程可得,又,所以.令线段的中点为,由点差法得,于是,故,所以三点共线,从而得到平分线段.
详解:(1)过椭圆上一点的切线方程是.
(2)设.
由(1)得过椭圆上点的切线的方程是,
∵直线过点,
∴,
同理.
又过两点A,B的直线是唯一的,
∴直线的方程是.
(3)由(2)知过两点的直线方程是,
∴,
又,
∴为定值.
设线段的中点为,则.
∵点均在椭圆上,
∴①,②
②-①得,
即,
∴,
又
∴,
又,
∴,
∴三点共线,
∴平分线段.
点睛:(1)类比推理是由特殊到特殊的推理,其一般步骤为:①找出两类事物之间的相似性或一致性;②用一类事物的性质去推测另一类事物的性质,得出一个明确的命题(猜想).
(2)类比推理的关键是找到合适的类比对象,如平面到空间的类比、数到向量的类比、等差数列到等比数列的类比等.
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专题06 圆锥曲线压轴大题热门处理技巧(期中复习讲义)
核心考点
复习目标
考情规律
非对称韦达
掌握非对称韦达的处理技巧.
重难必考点,常使用在大题压轴,简化计算
定比点差法
掌握定比点差法的应用条件.
重难必考点,常使用在大题压轴,简化计算
平移齐次化
掌握平移齐次化的应用条件.
重难必考点,常使用在大题压轴,简化计算
极点极线
极点极线初步应用.
重难必考点,常使用在大题压轴,简化计算
知识点01 非对称韦达
在一元二次方程中,若,设它的两个根分别为,则有根与系数关系:,借此我们往往能够利用韦达定理来快速处理之类的结构,但在有些问题时,我们会遇到涉及的不同系数的代数式的应算,比如求或之类的结构,就相对较难地转化到应用韦达定理来处理了.特别是在圆锥曲线问题中,我们联立直线和圆锥曲线方程,消去或,也得到一个一元二次方程,我们就会面临着同样的困难,我们把这种形如或之类中的系数不对等的情况,这些式子是非对称结构,称为“非对称韦达”.
知识点02 定比点差法
1、定比点差法是一种在解析几何有应用的方法。在解析几何中,它主要用于处理非中点弦问题,通过设定线段上的定比分点,利用圆锥曲线上两点坐标之间的联系与差异,通过代点、扩乘、作差等步骤,解决相应的圆锥曲线问题。定比点差法的核心思想是“设而不求”,即设定未知数但不直接求解,而是通过代数运算消去未知数,得到所需的结果。这种方法在处理复杂问题时具有独特的优势,能够简化计算过程,提高解题效率。
2、定比分点公式
(1)已知,若点)满足,求点的坐标.
3、定比点差法
当为椭圆上的两点,为弦上任意一点时,
设点满足
若在椭圆则;
点满足,可得到
,
①-②得:
,
联立消元后即可用与定分比表示.
知识点03 平移齐次化
1、齐次化是一种数学处理方法,它通过将问题转化为齐次形式(即各项次数相等)来简化计算和提高求解效率。在解析几何中,齐次化常用于处理与斜率相关的问题,如过某定点的两条直线的斜率关系。通过齐次化联立,可以将复杂的二次曲线方程转化为关于斜率的一元二次方程,从而更容易地求解斜率之和或斜率之积等问题。
2、如果公共点在原点,不需要平移.如果不在原点,先平移图形,将公共点平移到原点,无论如何平移,直线斜率是不变的.注意平移口诀是“左加右减,上减下加”.
设平移后的直线为,与平移后的圆锥曲线方程联立,一次项乘以,常数项乘以,构造,然后等式两边同时除以 (前面注明x不等于0),得到,可以直接利用根与系数的关系得出斜率之和或斜率之积,即可得出答案.如果是过定点题目,还需要还原,之前如何平移,现在反平移回去.
知识点04 极点极线
1、极点极线是数学中的重要概念,尤其在圆锥曲线研究中占据关键地位。极点通常指圆锥曲线上的特殊点,其切线方程与曲线方程相同;对于不在曲线上的点,其关于曲线的调和共轭点轨迹形成的直线也被称为极线。极线则是与极点紧密相关的一条直线,对于曲线上的极点,其极线即为该点处的切线;对于曲线外的点,其极线则是通过该点作曲线的两条切线所得的切点弦.
2、(1)二次曲线极点对应的极线为
(半代半不代)
(2)圆锥曲线的极点极线(以椭圆为例):
椭圆方程,极点,则
极点在椭圆外,为椭圆的切线,切点为,则极线为切点弦;
②极点在椭圆上,过点作椭圆的切线,则极线为切线;
③极点在椭圆内,过点作椭圆的弦,分别过作椭圆切线,则切线交点轨迹为极线;
题型一 非对称韦达
1.已知、分别是椭圆的右顶点和上顶点,、在椭圆上,且,设直线、的斜率分别为、,证明:为定值.
2.椭圆,长轴长为4,焦点坐标为.
(1)求椭圆方程;
(2)椭圆上,下顶点为,,过点的直线与椭圆交于异于,的两点,,直线,的交点在一条定直线上,求出该定直线方程.
3.(25-26高三上·四川成都·月考)已知椭圆,点,,在椭圆C上.
(1)求椭圆C的方程.
(2)过点且斜率不为0的直线l与椭圆C相交于M,N两点.
(ⅰ)若O为原点,求面积的最大值;
(ⅱ)点,设点Q是线段MN上异于M,N的一点,直线QA,QM的斜率分别为,,且,求的值.
4.(25-26高三上·浙江·开学考试)已知双曲线的离心率为,且过点.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)设双曲线的左、右两个顶点为A、B,过右焦点的直线交双曲线于P,Q两点,直线与直线交于点,求证:点在定直线上.
5.已知椭圆过点,且.
(Ⅰ)求椭圆C的方程:
(Ⅱ)过点的直线l交椭圆C于点,直线分别交直线于点.求的值.
题型二 定比点差法
1.已知椭圆,过椭圆的左焦点F且斜率为的直线l与椭圆交于A、B两点(A点在B点的上方),若有,求椭圆的离心率.
2.已知椭圆C的焦点坐标为和,且椭圆经过点.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若,椭圆C上四点M,N,P,Q满足,,求直线MN的斜率.
3.过的直线与椭圆交于P,Q,过P作轴且与椭圆交于另一点N,F为椭圆的右焦点,若,求证:
4.已知椭圆,.过的直线交椭圆于两点,交轴于点,设,,求证:为定值
5.已知椭圆的离心率为,半焦距为,且.经过椭圆的左焦点F,斜率为的直线与椭圆交于A、B两点,O为坐标原点.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)当时,求的值;
(3)设,延长AR,BR分别与椭圆交于C,D两点,直线CD的斜率为,求证:为定值.
题型三 平移齐次化
1.已知椭圆,过其上一定点作倾斜角互补的两条直线,分别交于椭圆于,两点,证明:直线斜率为定值.
2.已知椭圆,设直线不经过点的直线交于两点,若直线的斜率之和为,证明:直线恒过定点.
3.如图,点为椭圆的右焦点,过且垂直于轴的直线与椭圆相交于、两点(在的上方),.
(1)求椭圆的方程;
(2)设点、是椭圆上位于直线两侧的动点,且满足,试问直线的斜率是否为定值,请说明理由.
4.已知圆的方程为,点的坐标为.点为圆上的任意一点,线段的垂直平分线与交于点.
(1)求点的轨迹的方程;
(2)点是圆上异于点和的任一点,直线与轨迹交于点,,直线与轨迹交于点,.设为坐标原点,直线,,,的斜率分别为,,,,问:是否存在常数,使得恒成立?若存在,求的值;若不存在,请说明理由.
5.已知椭圆的离心率为,过椭圆的右焦点并垂直于轴的直线交椭圆于,(点位于轴上方)两点,且(为坐标原点)的面积为.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若直线交椭圆于,(,异于点)两点,且直线与的斜率之积为,求点到直线距离的最大值.
题型四 极点极线
1.如图所示,椭圆的左焦点为,右焦点为,离心率,过的直线交椭圆于、两点,且的周长为8.
(1)求椭圆的方程.
(2)设动直线与椭圆有且只有一个公共点,且与直线相交于点,试探究:在坐标平面内是否存在定点使得以为直径的圆恒过定点?若存在求出点的坐标;若不存在请说明理由.
2.已知椭圆的左、右顶点分别为,过轴上一点作一直线,与椭圆交于两点(异于),直线和的交点为,记直线和的斜率分别为,求的值.
3.如图,四边形ABCD是椭圆的内接四边形,直线AB经过左焦点,直线AC,BD交于右焦点,直线AB与直线CD的斜率分别为.
(1)求证:为定值;
(2)求证:直线CD过定点,并求出该定点的坐标.
4.如图,点分别是椭圆的左、右顶点,是椭圆的上顶点,点是椭圆上异于顶点的任意一点,若直线与轴交于点,直线与直线交于点,求证:直线过定点.
5.已知实数,且过点的直线与曲线交于、两点.
(1)设为坐标原点,直线、的斜率分别为、,若,求的值;
(2)设直线、与曲线分别相切于点、,点为直线与弦的交点,且,,证明:为定值.
6.阅读材料:(一)极点与极线的代数定义;已知圆锥曲线G:,则称点P(,)和直线l:是圆锥曲线G的一对极点和极线.事实上,在圆锥曲线方程中,以替换,以替换x(另一变量y也是如此),即可得到点P(,)对应的极线方程.特别地,对于椭圆,与点P(,)对应的极线方程为;对于双曲线,与点P(,)对应的极线方程为;对于抛物线,与点P(,)对应的极线方程为.即对于确定的圆锥曲线,每一对极点与极线是一一对应的关系.
(二)极点与极线的基本性质、定理
①当P在圆锥曲线G上时,其极线l是曲线G在点P处的切线;
②当P在G外时,其极线l是曲线G从点P所引两条切线的切点所确定的直线(即切点弦所在直线);
③当P在G内时,其极线l是曲线G过点P的割线两端点处的切线交点的轨迹.
结合阅读材料回答下面的问题:
(1)已知椭圆C:经过点P(4,0),离心率是,求椭圆C的方程并写出与点P对应的极线方程;
(2)已知Q是直线l:上的一个动点,过点Q向(1)中椭圆C引两条切线,切点分别为M,N,是否存在定点T恒在直线MN上,若存在,当时,求直线MN的方程;若不存在,请说明理由.
期中基础通关练(测试时间:60分钟)
1.已知椭圆的离心率为,左、右顶点分别为A、B,左、右焦点分别为、,过右焦点的直线l交椭圆于点M、N,且的周长为
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)(i)求的最小值;
(ii)记直线AM、BN的斜率分别为、,证明:为定值.
2.已知椭圆:()过点,且离心率为.
(1)求椭圆的方程;
(2)记椭圆的上下顶点分别为,过点斜率为的直线与椭圆交于两点,证明:直线与的交点在定直线上,并求出该定直线的方程.
3.已知椭圆的左顶点为,,为上的两个动点,记直线,的斜率分别为,,若,试判断直线是否过定点.若过定点,求该定点坐标;若不过定点,请说明理由.
4.已知双曲线和点,作直线与的两支分别交于点,,使得.若,斜率均存在,求证:直线过定点.
5.已知椭圆C:,,为其左右焦点,P为椭圆C上一动点,直线交椭圆于点A,直线椭圆交于点B,设,,求证:为定值.
6.已知椭圆,点,过点P作椭圆的割线PAB,C为B关于x轴的对称点.求证:直线AC恒过定点.
7.已知,过点的直线交椭圆于,(可以重合),求取值范围.
8.已知椭圆:的离心率为,且经过点
Ⅰ求椭圆的标准方程;
Ⅱ已知抛物线的焦点与椭圆的右焦点重合,过点的动直线与抛物线相交于A,B两个不同的点,在线段AB上取点Q,满足,证明:点Q总在定直线上.
9.左、右焦点分别为的椭圆经过点,为椭圆上一点,的重心为,内心为.
(1)求椭圆的方程;
(2)若为直线上一点,过点作椭圆的两条切线为切点,问直线是否过定点?若过定点,求出定点的坐标;若不过定点,请说明理由.
10.(2025·新疆·模拟预测)已知双曲线,点到的两条渐近线距离之比为,过点的直线与交于两点,且当的斜率为0时,.
(1)求的方程;
(2)若点都在的右支上,且与轴交于点,设,求的取值范围.
11.(2024·湖南长沙·三模)已知椭圆的左、右焦点分别为为上顶点,离心率 为,直线与圆相切.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)椭圆方程,平面上有一点. 定义直线方程 是椭圆在点处的极线.
① 若在椭圆上,证明: 椭圆在点处的极线就是过点的切线;
② 若过点分别作椭圆的两条切线和一条割线,切点为,割线交椭圆 于两点,过点分别作椭圆的两条切线,且相交于点. 证明: 三点共线.
12.设椭圆过点 ,且左焦点为
(Ⅰ)求椭圆的方程;
(Ⅱ)当过点的动直线 与椭圆相交于两不同点 时,在线段上取点 ,满足,证明:点 总在某定直线上
期中重难突破练(测试时间:60分钟)
1.已知椭圆的左右焦点分别为,,,,是椭圆上的三个动点,且,,若,求的值.
2.已知椭圆:的短轴长为2,,分别是的左、右顶点,为坐标原点,的中点为,过点的直线与交于,两点.
(1)当轴时,求.
(2)若,且直线的斜率大于0,
(i)求的方程;
(ii)证明:直线与的斜率之比为定值.
3.已知为坐标原点,椭圆,过点的直线与交于两点,线段上一点满足,求的最小值.
4.如图,过椭圆上的定点作倾斜角互补的两直线,设其分别交椭圆于两点,求证:直线的斜率是定值.
5.已知椭圆的离心率为,点在上.
(1)求的方程;
(2)设的左焦点为,左顶点为,过原点且不与轴重合的直线与交于P,Q两点,直线QF与交于另一点,设直线MP和MR的斜率分别为和,证明:为定值.
6.已知点是圆内一点,直线.
(1)若圆的弦恰好被点平分,求弦所在直线的方程;
(2)若过点作圆的两条互相垂直的弦,求四边形的面积的最大值;
(3)若,是上的动点,过作圆的两条切线,切点分别为.证明:直线过定点.
7.已知抛物线的焦点关于直线的对称点为.
(1)求的方程;
(2)若为坐标原点,过焦点且斜率为1的直线交于两点,求;
(3)过点的动直线交于不同的两点,为线段上一点,且满足,证明:点在某定直线上,并求出该定直线的方程.
8.已知、分别为椭圆的左、右焦点,若点在椭圆上,且的面积为.
(1)求椭圆的方程;
(2)不经过点的直线与椭圆交于、两点,且直线与直线的斜率之积为,作于点.
①证明:直线过定点,并求此定点的坐标;
②是否存在定点,使得为定值?若存在,求出该定值;若不存在,请说明理由.
9.已知圆有以下性质:
①过圆上一点的圆的切线方程是.
②若为圆外一点,过作圆的两条切线,切点分别为,则直线的方程为.
③若不在坐标轴上的点为圆外一点,过作圆的两条切线,切点分别为,则垂直,即,且平分线段.
(1)类比上述有关结论,猜想过椭圆上一点的切线方程(不要求证明);
(2)过椭圆外一点作两直线,与椭圆相切于两点,求过两点的直线方程;
(3)若过椭圆外一点(不在坐标轴上)作两直线,与椭圆相切于两点,求证:为定值,且平分线段.
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