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专题07 圆锥曲线中的定点、定值、定直线的问题
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串讲知识:思维导图串讲知识点,有的放矢
重点速记:知识点和关键点梳理,查漏补缺
考点巩固:必考题型讲透练透,能力提升
复习提升:真题感知+提升专练,全面突破
知识点1 :定点问题
找到动直线(或动点)方程中参数(如斜率k)的“不变部分”。将方程整理为关于参数的恒等式,令其系数为零,即可求出定点(或定直线)。
一、直接推导
1. 设参:设出动直线的方程。通常已知直线过某个定点或已知斜率,常用点斜式:。
2. 寻找关系:利用题目条件(如直线与圆锥曲线相切、相交,或与其他几何条件如垂直、中点等相关),找到一个关于和的关系式。
3. 消参定型:将找到的和关系式代回原始的直线方程中。得到只含一个参数的解析式。
关键步骤:将此方程整理为关于参数k的方程,要使这个方程对所有值都成立,则k的系数和常数项必须同时为零。
对于形式,定点显然是(D, C)。
对于更复杂的形式,将方程按k的幂次项整理,令各项系数为零,解方程组即可求出定点(x, y)。
二、先猜后证法
当直接推导复杂或难以进行时,此方法能指明方向,简化计算。
猜定点:特殊位置法:取参数(如斜率k)的两个特殊值(如0,斜率不存在(竖直直线),1,-1等),画出两条对应的特殊位置直线。求交点:解这两条特殊直线的交点,该点即为猜測的定点(。
证定点:则动直线的方程可以化简为。(为参数的解析式)
知识点2:定值问题
将待证的目标量(如斜率积、线段乘积、面积等)用参数(通常是斜率)表示出来,通过代数运算消去参数,若结果是一个常数,则定值得证。
常见的定值类型有:
1、斜率的和、积、比为定值
2、线段长度、乘积或倒数和为定值
3、面积为定值
4、向量数量积为定值
“先猜后证”:取参数的特殊值(如),快速计算出目标量的值。这个值很可能就是定值。这不仅能预知结果、增强信心,还能用来验证最终化简结果是否正确。
“设而不求”的极致运用:不仅对交点坐标“设而不求”,对于复杂的中间量,也保持其整体形式,在后续运算中可能会相互抵消。
参数关系式的挖掘:定值问题的核心往往在于题目中隐藏的参数关系。
知识点3:定直线问题
将动点的坐标表示为某个参数(通常是斜率)的函数,然后消参,得到一个关于的二元一次方程,即为定直线方程。
主要步骤为:1、设参并表示动点2、建立关系3、消参4、得到定直线方程
在解题过程中,可以使用几何性质转化,先猜后证等方法帮助解决计算问题
【题型1 直线过定点问题】
高妙技法
找到动点方程中参数方程,整理为关于参数的恒等式,令其系数为零,即可求出定点(或定直线)。
1.(25-26高二上·浙江衢州·期中)已知抛物线,斜率为的直线交于两点,且线段中点纵坐标为4.
(1)求抛物线的方程;
(2)若直线不过点,且直线交于另一点,记直线的斜率为,
(i)求证:;
(ii)求证:直线过定点.
2.(25-26高三上·湖南长沙·月考)已知 分别为椭圆的上、下焦点, ,点 为椭圆C上一点.
(1)求椭圆C的方程;
(2)椭圆C与直线有唯一公共点M,过点M且与l垂直的直线分别交x轴、y轴于两点.
(i)当点M运动时,求点的轨迹方程;
(ii)已知以椭圆 上一点为切点的切线方程为 ,若直线l交直线于点 由点Q引椭圆C的另一条切线,切点为N,求证:直线过定点.
3.(25-26高二上·浙江·期中)已知椭圆过点,左焦点为,且.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)已知不与轴垂直的直线交椭圆于,两点(,异于点),直线,分别与轴交于,两点,若,的横坐标的乘积为,则直线是否过定点?若是,求出该定点的坐标;若不是,请说明理由.
4.(25-26高二上·吉林长春·期中)已知椭圆分别是的左、右焦点,是椭圆上一点,的最大值为3,当为椭圆上顶点时,为等边三角形.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)设分别是椭圆的左、右顶点,若直线与交于点,且,
①若直线交于点,证明点在定直线上,并求出该定直线的方程;
②证明:直线过定点,并求出此定点坐标.
【题型2 定点存在问题与位置关系】
高妙技法
与角度、位置关系等有关的存在性问题,假设存在,然后根据题目几何条件列出方程,根据假设条件求解,看解是否在合理范围内。
1.(25-26高三上·重庆·月考)椭圆的左、右焦点分别为,离心率为;点 为椭圆 上的两个不同动点, 面积的最大值为 .
(1)求椭圆的标准方程;
(2)设直线的斜率为,直线的斜率为 .
(i)若 在 轴上方,且 ,求证: 直线过定点;
(ii)点在运动过程中,是否存在某些位置使得 且 ? 若存在,求出此时点 的坐标; 若不存在,请说明理由.
2.(25-26高二上·贵州·期中)已知椭圆的左、右焦点分别为、,左顶点为,为坐标原点,若,椭圆的离心率为,过点作斜率为的直线与椭圆交于另一点,交轴于点.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)设为的中点,在轴上是否存在定点,对于任意的都有?若存在,求出定点的坐标;若不存在,请说明理由.
3.(25-26高二上·湖南长沙·期中)已知椭圆的离心率为分别为椭圆的左、右焦点,点是椭圆上一动点,且的最大值为6.
(1)求椭圆的方程;
(2)已知直线与椭圆交于两点.
(i)求的取值范围;
(ii)已知点,直线与直线分别交于点,平面内是否存在一定点,使得四边形为平行四边形?若存在,求出点的坐标;若不存在,请说明理由.
4.(25-26高三上·广东惠州·月考)已知为坐标原点,椭圆的右焦点为的长轴长为4,直线过点且与交于两点.
(1)求的标准方程;
(2)当直线的斜率为时,求的面积:
(3)在轴上是否存在一个定点,使得直线关于轴对称?若存在,求出点的坐标:若不存在,请说明理由.
【题型3 定点存在问题与线段定值】
高妙技法
与线段为定值有关的存在性问题,假设存在,然后根据题目几何条件列出方程,根据假设条件求解,看解是否在合理范围内。
1.(2025高三·全国·专题练习)已知双曲线的中心为坐标原点,左焦点为,且的一条渐近线的斜率为2.
(1)求的方程;
(2)如图,记的右顶点为,过点作直线与的左支分别交于两点,且为垂足.证明:存在定点,使得为定值,并求出点坐标.
2.(25-26高二上·山东日照·期中)已知动点到定点的距离与它到定直线的距离之比为.
(1)求点的轨迹的方程;
(2)已知直线的方程为,直线上有一动点,求的最大值;
(3)若,为轨迹上不同的两点,线段的中点为,当面积取最大值时,是否存在两定点,,使为定值?若存在,求出这个定值,若不存在,请说明理由.
3.(25-26高三上·浙江·开学考试)已知椭圆过点.
(1)求椭圆的方程;
(2)斜率为1的直线与椭圆交于两点,点P坐标为,直线与椭圆的另一个交点为点M,直线PD与椭圆的另一个交点为点N.
①已知点M坐标为,求点横坐标(用表示);
②过点作于点G,是否存在定点Q,使得为定值,若存在,求出点的坐标,若不存在,请说明理由.
4.(25-26高二上·湖南长沙·期中)已知在平面直角坐标系中,为原点,抛物线的焦点为,、是抛物线上两个不同的点.
(1)求抛物线的方程;
(2)若直线斜率为1,且过点,求线段的长度;
(3)直线与拋物线交于不同于的、两点,若以为直径的圆经过点,且于,证明:存在定点,使为定值.
【题型4 定点存在问题与面积定值】
高妙技法
与面积定值有关的存在性问题,先假设定点存在,然后根据题目条件求解,判断解是否在合理范围。
1.(25-26高二上·广东汕头·期中)已知椭圆的左右顶点分别为为上一点,离心率为为上异于的点.
(1)求的方程;
(2)为椭圆上异于的另一点(不与重合),直线不与坐标轴平行,点关于原点对称的点为.若直线与相交于点,直线与直线相交于点.证明:在上存在定点,使得的面积为定值,并求出该定值;
2.(25-26高二上·辽宁大连·期中)在平面直角坐标系xOy中,已知,平面上一动点满足,点的轨迹为曲线,
(1)求曲线的方程;
(2)曲线与y轴正负半轴分别交于两点,不与坐标轴平行的直线与曲线交于M、N两点,
①若直线斜率之积为,证明直线过定点;
②若直线方程为,点关于原点对称点为,直线交于点,直线OT与直线交于点,曲线上是否存在点,使得面积为定值,若存在求出点坐标,若不存在,请说明理由.
3.(24-25高二下·浙江·开学考试)已知椭圆的离心率为,长轴长为4.
(1)求椭圆C的方程:
(2)过点的直线交圆于点M、N,直线垂直,且交C于点P、Q,交于点A.记,的面积分别为,.
(i)若,求t的取值范围;
(ii)是否存在常数t,使得为定值?若存在,求出t的值;若不存在,请说明理由.
【题型5 定点存在问题与斜率定值】
高妙技法
与斜率定值有关的存在性问题,先假设定点存在,然后根据题目条件求解,判断解是否在合理范围。
1.(25-26高二上·湖北荆州·月考)已知椭圆的焦点为,过点且与轴不重合的直线与椭圆交于两点.
(1)若,求的周长;
(2)①若,求椭圆的方程;
②根据①中所求椭圆方程,在轴是否存在异于的定点Q,使为定值(其中为直线QA,QB的斜率)?若存在,求出Q的坐标;若不存在,请说明理由.
2.(25-26高三上·广东·月考)已知椭圆的焦距为,且与直线相切.直线与交于两点,为坐标原点,是上的点(异于),直线的斜率分别为.
(1)求的方程;
(2)若的面积为,求的值;
(3)是否存在定点,使得为定值?若存在,求出该定点的坐标;若不存在,说明理由.
3.(25-26高三上·山西长治·开学考试)已知抛物线的焦点为,过点的直线交于两点,其中点在第一象限.若的中点到轴的距离为,且(为坐标原点).
(1)求抛物线的方程;
(2)求的面积;
(3)过点的直线与抛物线交于两点,问:在轴上是否存在定点,设直线的斜率分别为,使为定值,若存在,求出点的坐标,若不存在,请说明理由.
4.(24-25高二上·福建福州·期末)已知椭圆的焦点在轴上,经过点,.
(1)求的标准方程;
(2)定义:若椭圆上的两个点,满足,则称M,N为该椭圆的一个“共轭点对”,记作.
(i)证明:存在两个点使得是的“共轭点对”,并求的坐标;
(ii)设(i)中的两个点分别为,,已知过点的直线与椭圆交于C,D两点,则直线上是否存在定点,使得直线与的斜率之积为定值.若存在,求出的坐标;若不存在,请说明理由.
【题型6 定点存在问题与向量积定值】
高妙技法
与向量积为定值有关的存在性问题,先假设定点存在,然后根据题目条件求解,判断解是否在合理范围。
1.(25-26高二上·黑龙江大庆·月考)已知、分别是椭圆的左、右顶点,的离心率为,且.
(1)求椭圆的方程;
(2)已知是线段上一点(异于、),过点的直线与椭圆交于、两点(异于、),直线、分别交直线于、两点.是否存在点,使得为定值?若存在,求出点的坐标;若不存在,请说明理由.
2.(2025高二上·江苏·专题练习)已知双曲线的焦距为4,以原点为圆心,实半轴长为半径的圆和直线相切.
(1)求双曲线的方程;
(2)已知点为双曲线的左焦点,在轴上存在定点,过点任意作一条直线交双曲线于,两点,使为定值,求出此定值和所有的定点的坐标.
3.(25-26高二上·黑龙江牡丹江·期中)已知两定点,,动点P满足到A与B的连线斜率乘积为1
(1)求P的轨迹方程;
(2)过点的直线交的轨迹于A、B,
(ⅰ)若A、B在y轴的右侧,且的面积为,求的方程;
(ⅱ)是否存在轴上的定点,使得为定值?若存在,求出点的坐标;若不存在,请说明理由.
4.(2025高二·全国·专题练习)已知椭圆的一个焦点与上、下顶点构成直角三角形,以椭圆的长轴长为直径的圆与直线相切.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)设过椭圆右焦点且不重合于轴的动直线与椭圆相交于、两点,探究在轴上是否存在定点,使得为定值?若存在,试求出定值和点的坐标;若不存在,请说明理由.
【题型7 证明斜率和、差、积、商的定值】
高妙技法
使用韦达定理或者移动齐次化可以表示出斜率的和、差、积、商,经过整理化简证明该值与假设的参数没有关系,难度在运算上。
1.(25-26高二上·河南驻马店·月考)在平面直角坐标系中,点A,B分别是椭圆的右顶点,上顶点,若C的离心率为,且O到直线AB的距离为.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)过点的直线l与椭圆C交于M,N两点,其中点M在第一象限,点N在x轴下方且不在y轴上,设直线BM,BN的斜率分别为,,求证:为定值,并求出该定值;
2.(25-26高二上·江苏南京·期中)已知为坐标原点,椭圆过点,离心率为.过点且与坐标轴不垂直的直线交于点.
(1)求的方程;
(2)当时,求的方程;
(3)设直线与直线交于点,记直线,的斜率分别为,试探究是否为定值?若是,求出该定值;若不是,请说明理由.
3.(25-26高二上·江苏盐城·期中)已知椭圆,分别是的左、右顶点,点在上,且在轴上方.
(1)若为坐标原点,直线与垂直,求点的坐标;
(2)设直线交直线于点,连接交于点.设直线的斜率分别为,求证:为定值.
4.(25-26高二上·江苏连云港·月考)已知点,的坐标分别为,,将圆上各点的横坐标保持不变,纵坐标变为原来的一半,得到曲线.
(1)求曲线方程;
(2)上关于原点对称的两点,,射线,分别与圆交于,两点,记直线和直线的斜率分别为,.
①求与的斜率的乘积;
②问是否为定值,若是,求出该定值;若不是,说明理由.
【题型8 证明线段的定值】
高妙技法
使用韦达定理表示出线段表达式,经过整理化简证明该值与假设的参数没有关系,难度在运算上。
1.(25-26高三上·山东聊城·开学考试)在平面直角坐标系xOy中,动点P到点的距离与到定直线的距离之比为,记动点P的轨迹为C.
(1)求轨迹C的方程.
(2)已知,点A,B在轨迹C上,且在x轴的同侧,,交于点G,证明:为定值.
2.(25-26高二上·广东·期末)已知双曲线过点,一条渐近线方程为.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)若点为双曲线左支上一点,,求的最小值;
(3)过点的直线与双曲线的右支交于,两点,求证:为定值.
3.(25-26高二上·江苏南京·期中)如图,曲线是以原点为中心,为焦点的椭圆的一部分,曲线是以为顶点,为焦点的抛物线的一部分,是曲线和的交点.
(1)求曲线和所在的椭圆和抛物线的方程;
(2)过点作一条与轴不垂直的直线,分别与曲线和依次交于四点.
①求面积的取值范围.
②若是的中点,为的中点,则是否为定值?若是,求出该定值;若不是,请说明理由.
4.(24-25高二下·广西柳州·开学考试)已知和为椭圆上两点.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若点H在椭圆C上,、是椭圆C的两焦点,且,求的面积;
(3)过点的直线l与椭圆C交于A、B两点,证明:为定值.
【题型9 证明面积的定值】
高妙技法
使用韦达定理表示面积,经过整理化简证明该值与假设的参数没有关系,难度在运算上。
1.(25-26高二上·上海浦东新·期中)已知椭圆.定义第次操作为:经过上的点作斜率为的直线与交于另一点,记关于轴的对称点为,若与重合,则操作停止;否则一直继续下去.
(1)若,求;
(2)若,点是椭圆上一点,且位于轴的上方,是椭圆的两个焦点,是等腰三角形,求点的坐标;
(3)若是在第一象限与不重合的一点,求证:的面积为定值,并求出该定值.
2.(25-26高二上·广东深圳·期中)已知点在运动过程中总满足关系式.
(1)点的轨迹是什么曲线?写出它的方程;
(2)设点的轨迹为曲线,求曲线的内接菱形的面积的最小值;
(3)已知曲线上不共线的三个点、、,原点为的重心,请探究的面积是否为定值.若是,请求出定值;若不是,请说明理由.
3.(25-26高二上·江苏连云港·期中)已知抛物线的顶点到焦点的距离为,点,过点的直线与抛物线交于两点,直线与抛物线的另一交点分别为.记的面积分别为.
(1)求抛物线的方程;
(2)若过原点的一条直线与圆相切,且与抛物线的另一交点为,求的值;
(3)请问是否为定值?如果是,请求出该定值;如果不是,请说明理由.
4.(25-26高二上·福建厦门·期中)已知圆,圆.动圆与圆外切,且与圆内切,记点的轨迹为.
(1)求的方程;
(2)过点且斜率不为的直线与相交于点,(在的左侧).
①设直线,的斜率分别为,,求证:为定值;
②设直线,相交于点,点为的内心,记,,的面积分别为,,,证明:为定值.
【题型10 证明向量积的定值】
高妙技法
表示出向量积公式,联立方程使用韦达定理,经过整理化简证明该值与假设的参数没有关系,难度在运算上。
1.(25-26高三上·云南昆明·期中)已知椭圆的右焦点为,上、下顶点分别为、,且.
(1)求的方程;
(2)为坐标原点,过的直线与交于,两点,
(i)若以为直径的圆过点,求的方程;
(ii)若与轴交于点,直线与直线交于点,证明:为定值.
2.(2025高二·全国·专题练习)如图,椭圆有两顶点、,过其焦点的直线l与椭圆交于C,D两点,并与x轴交于点P.直线AC与直线BD交于点Q.当点P异于A,B两点时,求证:为定值.
3.(25-26高三上·上海·期中)已知椭圆 的左、右焦点分别为、,上顶点为 ,
(1)求椭圆的焦距和离心率.
(2)若点是椭圆任意一点,判断是否为定值,并说明理由.
(3)斜率为的直线与椭圆交于,两点, 的中点为,的中点为,到直线的距离为,椭圆的右顶点到直线的距离为,试判断 是否为定值?若是,请求出该定值;若不是,请说明理由.
【题型11 点在定直线上】
高妙技法
表示定直线的方程需要化简,这里的消参化简过程是运算复杂的地方,可以使用先猜后证的方法处理。
1.(25-26高二上·河北·期中)在平面直角坐标系中,对于椭圆E:(),我们把曲线:()叫椭圆E的共焦共形椭圆簇.
(1)证明:曲线为有公共焦点的椭圆;
(2)对于任意的椭圆E外一点P,是否存在两个不同的k,使曲线过点P?如果存在,求出k的值,若不存在,请说明理由;
(3)过曲线外定点作曲线的两条切线,过两切点M,N的直线方程为,若线段MN的中点为G.证明:对于符合条件的实数k,点G始终在一条定直线上.
2.(25-26高二上·山东枣庄·期中)已知椭圆:()的左右顶点为,,短轴长为,且上的动点满足直线、的斜率之积为.
(1)求的方程;
(2)已知,过点的直线与椭圆交于点(异于),求面积的最大值.
(3)若过点且斜率不为0的直线与椭圆交于,两点,直线与相交于点.试判断点是否在定直线上?若是,求出该定直线方程,若不是,说明理由.
3.(25-26高二上·重庆·期中)已知点F为椭圆的右焦点,过点F作x轴的垂线交椭圆于点.过点P作椭圆的切线,交x轴于点Q.
(1)求椭圆的方程;
(2)求点Q的坐标;
(3)过点Q的直线交椭圆于A,B两点,过点A作x轴的垂线与直线交于点D,求证:线段的中点在定直线上.
4.(2025高二上·全国·专题练习)已知A,B分别是双曲线的左、右顶点,P是C上异于A,B的一点,直线,的斜率分别为,且.
(1)求双曲线C的方程;
(2)已知过点的直线,交C的左,右两支于D,E两点(异于A,B).
(i)求m的取值范围;
(ii)设直线与直线交于点Q,求证:点Q在定直线上.
1.(25-26高三上·上海·期中)已知椭圆的焦距为,点在椭圆上,动直线l与椭圆相交于不同两点,且直线的斜率之积为1.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若为直角三角形,求直线的斜率;
(3)试问:动直线l是否过定点?若过定点,求出其坐标;若不过定点,请说明理由.
2.(25-26高二上·广东惠州·月考)已知,分别是双曲线的左、右焦点,,是右支上一点,已知的最小值为.
(1)求的标准方程;
(2)经过点的直线与交于,两点,过点作直线的垂线,垂足为,过点作(为坐标原点),垂足为.则在轴上是否存在定点,使得为定值?若存在,求出点的坐标;若不存在,请说明理由.
3.(24-25高二上·浙江杭州·期末)已知双曲线:的实轴长为2,右焦点F到双曲线的渐近线距离为.
(1)求双曲线的方程;
(2)过点作直线交双曲线的右支于A,B两点,连接并延长交双曲线左支于点P(O为坐标原点),求的面积的最小值;
(3)设定点,过点T的直线交双曲线于M,N两点,M,N不是双曲线的顶点,若在双曲线上存在一点S,使得直线的斜率与直线的斜率之和为定值,求实数t的取值范围.
4.(25-26高二上·云南昆明·期中)椭圆:上的一个动点,点到右焦点的距离的最小值为1,的离心率为.
(1)求椭圆的方程;
(2)若直线不经过原点,且不平行于坐标轴,与有两个交点,,线段中点为,证明:直线的斜率与直线的斜率乘积为定值;
(3)若直线:与椭圆交于,两点,过点的直线交椭圆于,两点(在靠近点的一侧).在直线上是否存在一定点,使得恒成立?若存在,求出点坐标;若不存在,请说明理由.
5.(2025高二·全国·专题练习)已知,是圆上的一个动点,线段的垂直平分线交线段于点,动点的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程.
(2)曲线的右顶点为,直线与相交于点,,设直线,的斜率分别为,,且.作,垂足为,是否存在某个定点,使得以为直径的圆经过点?若存在,请求出点的坐标;若不存在,请说明理由.
6.(25-26高二上·广西贺州·月考)已知椭圆的离心率为,且过点,其左、右顶点分别为,为椭圆上异于的两点.
(1)求椭圆的方程.
(2)设直线的斜率分别为,且直线过定点.
①设和的面积分别为,求的最大值;
②证明为定值,并求出该定值.
7.(2025·上海崇明·一模)已知椭圆,分别是的左右焦点,点均在上,且点是第一象限点,直线经过点,直线均经过点.
(1)求椭圆的离心率;
(2)若,直线的方程;
(3)求证:为定值.
8.(25-26高二上·河南新乡·期中)已知圆过点,短轴长为2.
(1)求椭圆C的方程及离心率;
(2)过点的直线交椭圆C于异于点M的A,B两点,设直线MA,MB的斜率分别为,,求证:为定值.
9.(25-26高三上·河北·期中)已知椭圆C 直线与C 交于点 M,N,且线段的中点为
(1)求C 的离心率.
(2)若点M在x轴上,点 P,Q(点Q在点 P的右上方)在C上,且直线与直线平行.
(i)求直线与直线之间距离的取值范围;
(ii)求证:直线,的交点在定直线上.
10.(25-26高二上·江苏连云港·期中)已知椭圆E:的长轴端点为,,斜率为k的直线l与椭圆E交于M,N两点(与长轴端点不重合),记直线AM,AN,BM的斜率分别为,,,且满足.
(1)求证:为定值;
(2)求证:直线l过定点;
(3)判断直线AN,BM的交点P是否在一条定直线上,并证明你的结论.
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专题07 圆锥曲线中的定点、定值、定直线的问题
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知识点1 :定点问题
找到动直线(或动点)方程中参数(如斜率k)的“不变部分”。将方程整理为关于参数的恒等式,令其系数为零,即可求出定点(或定直线)。
一、直接推导
1. 设参:设出动直线的方程。通常已知直线过某个定点或已知斜率,常用点斜式:。
2. 寻找关系:利用题目条件(如直线与圆锥曲线相切、相交,或与其他几何条件如垂直、中点等相关),找到一个关于和的关系式。
3. 消参定型:将找到的和关系式代回原始的直线方程中。得到只含一个参数的解析式。
关键步骤:将此方程整理为关于参数k的方程,要使这个方程对所有值都成立,则k的系数和常数项必须同时为零。
对于形式,定点显然是(D, C)。
对于更复杂的形式,将方程按k的幂次项整理,令各项系数为零,解方程组即可求出定点(x, y)。
二、先猜后证法
当直接推导复杂或难以进行时,此方法能指明方向,简化计算。
猜定点:特殊位置法:取参数(如斜率k)的两个特殊值(如0,斜率不存在(竖直直线),1,-1等),画出两条对应的特殊位置直线。求交点:解这两条特殊直线的交点,该点即为猜測的定点(。
证定点:则动直线的方程可以化简为。(为参数的解析式)
知识点2:定值问题
将待证的目标量(如斜率积、线段乘积、面积等)用参数(通常是斜率)表示出来,通过代数运算消去参数,若结果是一个常数,则定值得证。
常见的定值类型有:
1、斜率的和、积、比为定值
2、线段长度、乘积或倒数和为定值
3、面积为定值
4、向量数量积为定值
“先猜后证”:取参数的特殊值(如),快速计算出目标量的值。这个值很可能就是定值。这不仅能预知结果、增强信心,还能用来验证最终化简结果是否正确。
“设而不求”的极致运用:不仅对交点坐标“设而不求”,对于复杂的中间量,也保持其整体形式,在后续运算中可能会相互抵消。
参数关系式的挖掘:定值问题的核心往往在于题目中隐藏的参数关系。
知识点3:定直线问题
将动点的坐标表示为某个参数(通常是斜率)的函数,然后消参,得到一个关于的二元一次方程,即为定直线方程。
主要步骤为:1、设参并表示动点2、建立关系3、消参4、得到定直线方程
在解题过程中,可以使用几何性质转化,先猜后证等方法帮助解决计算问题
【题型1 直线过定点问题】
高妙技法
找到动点方程中参数方程,整理为关于参数的恒等式,令其系数为零,即可求出定点(或定直线)。
1.(25-26高二上·浙江衢州·期中)已知抛物线,斜率为的直线交于两点,且线段中点纵坐标为4.
(1)求抛物线的方程;
(2)若直线不过点,且直线交于另一点,记直线的斜率为,
(i)求证:;
(ii)求证:直线过定点.
【答案】(1)
(2)(i)证明见解析;(ii)证明见解析
【分析】(1)联立方程组并利用韦达定理得到,再结合题意求解参数,得到抛物线方程即可.
(2)(i)法一直接利用斜率公式结合韦达定理得到定值,法二利用齐次化结合直线系方程求解定值,(ii)法一结合已证定值,求出直线方程,进而求解定点,法二结合齐次化得到的定值求出直线方程,最后求出定点即可.
【详解】(1)设直线的方程为,
代入得,
设点,则,
而线段中点纵坐标为4,则,解得,
故的方程为.
(2)(i)法一:由(1),且,
则
所以.
法二:设直线方程为,
抛物线的方程可表示为,
由,
得
,
,
,
直线的斜率为,
,
.
(ii)法一:如图,作出符合题意的图形,
由已知得,
设直线的方程为,
联立,可得,
,
,
,
整理得,
即,
当时,直线与直线重合,舍去
,直线的方程,
直线过定点.
法二:由已知得,
,
,
(舍)或,
直线的方程是,
直线过定点.
2.(25-26高三上·湖南长沙·月考)已知 分别为椭圆的上、下焦点, ,点 为椭圆C上一点.
(1)求椭圆C的方程;
(2)椭圆C与直线有唯一公共点M,过点M且与l垂直的直线分别交x轴、y轴于两点.
(i)当点M运动时,求点的轨迹方程;
(ii)已知以椭圆 上一点为切点的切线方程为 ,若直线l交直线于点 由点Q引椭圆C的另一条切线,切点为N,求证:直线过定点.
【答案】(1);
(2)(i),(ii).
【分析】(1)由得到,将代入椭圆,联立方程组求解即可;
(2)(i)直线和椭圆联立方程组,消去,整理得到,由椭圆C与直线有唯一公共点M,得到,即得,同时从方程中解出,将其代入解得,从而得到的坐标,求出过点M且与l垂直的直线方程,从而得到点的坐标,则点中的和分别为点的横纵坐标,通过计算得到和的方程,即为所求;
(ii)分别求出,为切点的切线方程,又这两条切线都过,将代入这两条切线方程得到直线的方程,将代入直线得到,代入直线的方程从而求出直线过的定点.
【详解】(1),,,
为椭圆上一点,,
联立方程组,解得,椭圆C的方程为;
(2)(i)直线和椭圆联立方程组,消去,
(3)
(4)整理得到,
椭圆C与直线有唯一公共点M,
,,
,且的解为,
代入解得,
则,,,
, 过点M且与l垂直的直线方程为,
设,则,则,
设,则,则,
中的,,
,,,
,
;
(ii)椭圆C的方程为,引椭圆C的另一条切线,切点为N,
设,则为切点的切线方程为,
则为切点的切线方程为,
这两条切线都过,
,直线的方程为,
在直线上,,,
直线的方程为,,
,,,
直线过定点.
3.(25-26高二上·浙江·期中)已知椭圆过点,左焦点为,且.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)已知不与轴垂直的直线交椭圆于,两点(,异于点),直线,分别与轴交于,两点,若,的横坐标的乘积为,则直线是否过定点?若是,求出该定点的坐标;若不是,请说明理由.
【答案】(1)
(2)直线恒过定点
【分析】(1)根据椭圆的性质和已知条件求出、、的值,进而得到椭圆的标准方程;
(2)设出直线的方程,与椭圆方程联立,利用韦达定理表示出,再根据直线、与轴交点的横坐标乘积为,求出直线所过的定点。
【详解】(1)设椭圆的标准方程为已知椭圆过点,则,
左焦点,由可得,,解得,
所以,故椭圆的标准方程为;
(2)设直线的方程为,,,
由消去得,当时,,,
由,得,则直线的方程为,令,得点的横坐标,直线的方程为,令,得点的横坐标,
于是,
即,
则有,化简得,解得或(舍去),所以直线的方程为,直线恒过定点.
4.(25-26高二上·吉林长春·期中)已知椭圆分别是的左、右焦点,是椭圆上一点,的最大值为3,当为椭圆上顶点时,为等边三角形.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)设分别是椭圆的左、右顶点,若直线与交于点,且,
①若直线交于点,证明点在定直线上,并求出该定直线的方程;
②证明:直线过定点,并求出此定点坐标.
【答案】(1)
(2)①证明见详解,;②证明见详解,.
【分析】(1)根据条件得出的关系,求解方程可得答案;
(2)①根据斜率关系分别设出直线方程,求解交点可证;②联立方程分别求出的坐标,写出直线方程,化简可得直线过定点.
【详解】(1)设椭圆的焦距为,因为的最大值为3,所以;
因为当为椭圆上顶点时,为等边三角形,所以,解得,
所以,即椭圆的标准方程为.
(2)①证明:由(1)知,;
设直线的斜率为,则直线的斜率为,直线的方程为,
直线的方程为,
联立,可得,即点在定直线上.
②证明:设,联立,得,
则有,解得,,即;
联立,得,
由得,,即;
设直线的斜率为, 当时,即时,
则.
所以直线的方程为,
即,所以直线过定点.
当,若,则,,此时直线的方程为;
若,则,,此时直线的方程为;
综上可得,直线恒过定点.
【题型2 定点存在问题与位置关系】
高妙技法
与角度、位置关系等有关的存在性问题,假设存在,然后根据题目几何条件列出方程,根据假设条件求解,看解是否在合理范围内。
1.(25-26高三上·重庆·月考)椭圆的左、右焦点分别为,离心率为;点 为椭圆 上的两个不同动点, 面积的最大值为 .
(1)求椭圆的标准方程;
(2)设直线的斜率为,直线的斜率为 .
(i)若 在 轴上方,且 ,求证: 直线过定点;
(ii)点在运动过程中,是否存在某些位置使得 且 ? 若存在,求出此时点 的坐标; 若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)(i)证明见解析;(ii)
【分析】(1)由离心率及 面积的最大值列出等式求得即可求解;
(2)(i)设直线方程为:,联立椭圆方程,由韦达定理结合,求得即可求证;(ii)设,由,得到直线的方程为:,直线的方程为:,联立求得,结合点,点在椭圆上,列出等式求解即可.
【详解】(1)由题意,即,
当点位于短轴端点时, 面积的最大值,得: ,即,
又,
所以,即
解得:,
故椭圆的标准方程为
(2)
(i)设直线方程为:,
由得:,
,
因为,所以,
即
所以,
整理得:,
代入韦达定理,
化简得:
所以直线方程为:,恒过定点;
(ii)设,显然,
则直线斜率为,直线的斜率为.
因为,
所以直线斜率为,直线的斜率为.
所以直线的方程为:
直线的方程为:,
两方程联立解得:,即,
因为点在椭圆上,所以,
即或,
又点在椭圆上,,
联立无解,
联立,解得:,
所以符合条件的点得坐标为.
2.(25-26高二上·贵州·期中)已知椭圆的左、右焦点分别为、,左顶点为,为坐标原点,若,椭圆的离心率为,过点作斜率为的直线与椭圆交于另一点,交轴于点.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)设为的中点,在轴上是否存在定点,对于任意的都有?若存在,求出定点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)存在,
【分析】(1)由题意求出,即可求得椭圆的标准方程;
(2)设直线,与椭圆方程联立,利用韦达定理以及中点坐标公式得到P点坐标,利用从而求得结果.
【详解】(1)由题意则,
由于,则,,
则椭圆的标准方程为.
(2)设直线
令,则,
将*代入整理得,
设,则,
,
设,为的中点,
,,
,
,
,
当时,恒成立,
所以存在定点使得对于任意的都有.
3.(25-26高二上·湖南长沙·期中)已知椭圆的离心率为分别为椭圆的左、右焦点,点是椭圆上一动点,且的最大值为6.
(1)求椭圆的方程;
(2)已知直线与椭圆交于两点.
(i)求的取值范围;
(ii)已知点,直线与直线分别交于点,平面内是否存在一定点,使得四边形为平行四边形?若存在,求出点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)(i)或;(ii)存在,.
【分析】(1)利用椭圆定义和基本不等式求,结合离心率求解可得;
(2)(i)直线方程联立椭圆方程消元,利用判别式求解可得;(ii)利用直线表示出点的坐标,结合韦达定理求出中点坐标,结合为平行四边形求解可得.
【详解】(1)因为离心率为,所以,由椭圆的定义知,
由基本不等式得,
当且仅当时等号成立,
故,所以,所以,
故椭圆的方程为.
(2)(i)设,
由得,
由直线与椭圆交于两点,知,得,
所以或.
(ii)存在点使得四边形为平行四边形,理由如下:
因为在椭圆上,所以易知,设直线的方程为,
令,得,同理,
又由(i)知,所以,
所以
,
所以线段的中点坐标为,
连接,若四边形为平行四边形,则线段的中点坐标也为,
由于,可得得,所以点的坐标为.
4.(25-26高三上·广东惠州·月考)已知为坐标原点,椭圆的右焦点为的长轴长为4,直线过点且与交于两点.
(1)求的标准方程;
(2)当直线的斜率为时,求的面积:
(3)在轴上是否存在一个定点,使得直线关于轴对称?若存在,求出点的坐标:若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)
(3)存在,
【分析】(1)根据题意求出即可;
(2)先求出直线方程,联立方程,设,利用韦达定理求出,再根据求解即可;
(3)设,联立椭圆方程,韦达定理,结合斜率公式利用斜率相反化简求得的坐标,即可求解.
【详解】(1)由题意可得,,所以,
故椭圆的标准方程为;
(2)直线的方程为,
联立,消得,
设,则,
所以
;
(3)设,
易得直线的斜率不为零,可设,
联立,得,,
设,则,
,
因为直线关于轴对称,
所以时,,
所以(也符合),
所以,
所以,
所以,
化简得,与无关,所以,故,
故存在,使得直线关于轴对称.
【题型3 定点存在问题与线段定值】
高妙技法
与线段为定值有关的存在性问题,假设存在,然后根据题目几何条件列出方程,根据假设条件求解,看解是否在合理范围内。
1.(2025高三·全国·专题练习)已知双曲线的中心为坐标原点,左焦点为,且的一条渐近线的斜率为2.
(1)求的方程;
(2)如图,记的右顶点为,过点作直线与的左支分别交于两点,且为垂足.证明:存在定点,使得为定值,并求出点坐标.
【答案】(1)
(2)证明见解析,
【分析】(1)根据题意,列出方程组,求得的值,即可求解;
(2)设直线MN方程为,联立方程组,得到,根据,整理得到,求得,得到直线MN过定点,再由直线MN的斜率不存在时,设直线方程为,得到过定点,再由,即可求解.
【详解】(1)由双曲线的左焦点为,一条渐近线的斜率为2,
可得,解得,所以的方程为.
(2)由(1)知,如图,当直线斜率存在时,设方程为,
联立得,,
即,设,由韦达定理可得
因为,所以,可得,
即,
即,
整理得,
即,
即,可得,解得或,
将代入,得,此时直线过定点,不合题意;
将代入,得,
如图,此时直线过定点,
当直线的斜率不存在时,
需要讨论直线斜率不存在的情况.
不妨设直线方程为,
因为,所以为等腰直角三角形,此时点坐标为,
所以,故,
则(舍)或,此时过定点,
综上可知,直线恒过定点,
因为,此时存在以为斜边的直角三角形,
所以存在定点为中点满足,此时.
2.(25-26高二上·山东日照·期中)已知动点到定点的距离与它到定直线的距离之比为.
(1)求点的轨迹的方程;
(2)已知直线的方程为,直线上有一动点,求的最大值;
(3)若,为轨迹上不同的两点,线段的中点为,当面积取最大值时,是否存在两定点,,使为定值?若存在,求出这个定值,若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)2
(3)存在两定点S,T,使为定值.
【分析】(1)根据题意得到方程,化简后得到轨迹方程;
(2)设为的左焦点,由椭圆定义和三点共线转化为直线上找到一点,使得最大;
(3)考虑直线的斜率存在和不存在两种情况,求出点的轨迹方程为椭圆,由椭圆定义可知,存在两定点S,T,分别为或,使为定值.
【详解】(1)由题意得,
两边平方得,
整理得,点的轨迹的方程为;
(2)中,,则,为的右焦点,
设为的左焦点,
连接,则,,
则,
其中当三点共线时,取得最小值,
为到直线:的距离,所以,
所以最大值,
故的最大值为.
(3)存在两定点S,T,使为定值,理由如下:
当直线的斜率存在时,设直线方程为,,
联立直线与椭圆方程得,
,即,
设,则,
故
,
故当时,取得最大值,最大值为,
此时,满足,
因为,所以,
故,
故,
令,两式相除得,故,
将其代入得,结合得,
化简得,
因为,所以,故,即,
当直线的斜率不存在时,设,则,
则,
不妨设点在第一象限,则当时,取得最大值,
此时的中点坐标为,满足,
故当取得最大值时,点的轨迹方程为椭圆,
两焦点坐标为,
由椭圆定义可知,存在两定点S,T,分别为或,
使为定值.
3.(25-26高三上·浙江·开学考试)已知椭圆过点.
(1)求椭圆的方程;
(2)斜率为1的直线与椭圆交于两点,点P坐标为,直线与椭圆的另一个交点为点M,直线PD与椭圆的另一个交点为点N.
①已知点M坐标为,求点横坐标(用表示);
②过点作于点G,是否存在定点Q,使得为定值,若存在,求出点的坐标,若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)①;②存在,
【分析】(1)将点代入椭圆方程即可求解;
(2)①设直线的方程为,与椭圆方程联立,结合韦达定理化简求解即可;
②计算可得,设,可得,结合化简得到,设直线,进而得到直线过定点,进而求解即可.
【详解】(1)由题意,,解得,
所以椭圆的方程为.
(2)①设直线的方程为,
且,,即,
联立,得,
则,即,
且,
则
,
即点横坐标为.
由①知,,,
则,即,
设,与①同理可得,
则
,
则,
设直线,
则,
则,
又,则,
则直线,
所以直线过定点,
则为中点时,则,
,则,
因此,存在定点,使得为定值.
4.(25-26高二上·湖南长沙·期中)已知在平面直角坐标系中,为原点,抛物线的焦点为,、是抛物线上两个不同的点.
(1)求抛物线的方程;
(2)若直线斜率为1,且过点,求线段的长度;
(3)直线与拋物线交于不同于的、两点,若以为直径的圆经过点,且于,证明:存在定点,使为定值.
【答案】(1);
(2);
(3)证明见解析.
【分析】(1)根据焦点坐标为,故,所以抛物线为;
(2)联立直线和抛物线方程,得到两根之和,两根之积,利用焦点弦长公式求出答案;
(3)联立方程,得到根与系数的关系,根据以线段为直径的圆经过点,转化成,可得直线过定点,再由,根据直角三角形的特征即可找到的位置,即可求解.
【详解】(1)抛物线的焦点为,
则,即,
所以抛物线为;
(2)直线的方程为,联立抛物线Γ和直线l的方程:,
得,,设,
由韦达定理得,
故;
(3)由题意可知直线斜率不为0,设其方程为,
联立方程得:,
整理得:,,
其中,,
因为以为直径的圆经过点,所以,
又因为,
∵,
∴,
所以直线过定点,
又因为,所以为直角三角形,
所以当为斜边中点时,为定值,
此时,
所以定点为,为定值2.
【题型4 定点存在问题与面积定值】
高妙技法
与面积定值有关的存在性问题,先假设定点存在,然后根据题目条件求解,判断解是否在合理范围。
1.(25-26高二上·广东汕头·期中)已知椭圆的左右顶点分别为为上一点,离心率为为上异于的点.
(1)求的方程;
(2)为椭圆上异于的另一点(不与重合),直线不与坐标轴平行,点关于原点对称的点为.若直线与相交于点,直线与直线相交于点.证明:在上存在定点,使得的面积为定值,并求出该定值;
【答案】(1)
(2)证明见解析,
【分析】(1)根据已知离心率及点在椭圆上列式计算求解;
(2)设直线联立方程组得出韦达定理,再应用三点共线列式及,再化简得出的方程,最后应用面积得出定值.
【详解】(1)由题知,解得,
故的方程为:;
(2)设,则,
设直线的方程:代入的方程得:
,
由共线得,;
由共线得;
两式相加得
,
,故的方程为
联立与的方程解得,,
则在定直线上,
则使得的面积为定值的点一定为:过点且与直线平行的直线与的交点,
此时.
2.(25-26高二上·辽宁大连·期中)在平面直角坐标系xOy中,已知,平面上一动点满足,点的轨迹为曲线,
(1)求曲线的方程;
(2)曲线与y轴正负半轴分别交于两点,不与坐标轴平行的直线与曲线交于M、N两点,
①若直线斜率之积为,证明直线过定点;
②若直线方程为,点关于原点对称点为,直线交于点,直线OT与直线交于点,曲线上是否存在点,使得面积为定值,若存在求出点坐标,若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)①证明见解析;②.
【分析】(1)根据椭圆的定义求方程即可;
(2)①构造关于斜率的一元二次方程,利用韦达定理得出关系求解定点即可;
②逐步表示出直线、,联立与直线,解得点在上运动,则要使面积为定值,可得点的纵坐标,代入椭圆方程求出点R即可.
【详解】(1)由题意,则点的轨迹为以为焦点,长轴长为4的椭圆,
由得,
所以曲线的方程为:.
(2)①由题意,,
设,直线:,
变形可得,即,
所以,
即,
除以得,
设,则,
由于,,
则为其两根,
由韦达定理可得,
所以,
即直线:,令得,
故直线过定点.
②设,,
联立
由韦达定理
直线:, 直线:,
代入点得,两式相加整理得,
代入韦达定理整理得,
所以直线:,
联立得,
所以点在直线上运动,
使得面积为定值,则与直线平行,
即,代入得,
所以点符合题意.
3.(24-25高二下·浙江·开学考试)已知椭圆的离心率为,长轴长为4.
(1)求椭圆C的方程:
(2)过点的直线交圆于点M、N,直线垂直,且交C于点P、Q,交于点A.记,的面积分别为,.
(i)若,求t的取值范围;
(ii)是否存在常数t,使得为定值?若存在,求出t的值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)(i);(ii)存在,,理由见解析
【分析】(1)由长轴长,离心率,求出,得到椭圆方程;
(2)(i)由垂径定理,由对称性可知,根据面积之比得到,A是的中点,时,得到,时,联立求出点坐标,进而得到点坐标,表达出直线的方程,求出,并得到,换元后,由对勾函数单调性得到,从而得到答案;
(ii),由(i)可知,,由垂径定理得,所以,故当,即时,即为定值3.
【详解】(1)由题意知:,,解得,,故,
所以椭圆C的方程为.
(2)(i)由垂径定理可得A是的中点,即,由对称性可知,
易知,,故,
所以,故A是的中点.
①当时,易知,故由中点坐标公式得,此时;
②当时,由得,
解得,故
由条件可知,由中点坐标公式得,
故直线的方程为:,
令得,
由直线过点,故.
由可知得,又,故,
此时令,则,
则,
任取,,
则,
因为,,所以,,
所以,即,
故当时,t单调递减,
故.
综上,取值范围是.
(ii)由题得,
由(i)可知,故,
又,直线,即,
所以,故,
由垂径定理得,
所以,
故当,即时,,
即为定值3.
【点睛】圆锥曲线中最值或范围问题的常见解法:
(1)几何法,若题目的条件和结论能明显体现几何特征和意义,则考虑利用几何法来解决;
(2)代数法,若题目的条件和结论能体现某种明确的函数关系,则可首先建立目标函数,再求这个函数的最值或范围.
【题型5 定点存在问题与斜率定值】
高妙技法
与斜率定值有关的存在性问题,先假设定点存在,然后根据题目条件求解,判断解是否在合理范围。
1.(25-26高二上·湖北荆州·月考)已知椭圆的焦点为,过点且与轴不重合的直线与椭圆交于两点.
(1)若,求的周长;
(2)①若,求椭圆的方程;
②根据①中所求椭圆方程,在轴是否存在异于的定点Q,使为定值(其中为直线QA,QB的斜率)?若存在,求出Q的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1);
(2)①=1;②存在,.
【分析】(1)根据给定条件,利用对称性及两点间距离公式求出三角形周长.
(2)①根据给定条件,利用椭圆定义、结合三角形相似及斜率坐标公式求得即可;②设出直线方程,与椭圆方程联立,利用韦达定理及斜率坐标公式列式求解即可.
【详解】(1)依题意,,则点关于x轴对称,
所以的周长为.
(2)①设,由,得,
又,则,又,
因此,解得,则,不妨令点,
直线的斜率,过点B作x轴的垂线,垂足为点P,则,
于是,,又,则,
由点在椭圆方程上,得,,
所以椭圆的方程为.
②由直线AB与x轴不重合,设直线AB的方程为,
由消去并整理得,设,
则,,
假设点存在,设,则
当时,而,则,,
所以存在点,使得为定值.
2.(25-26高三上·广东·月考)已知椭圆的焦距为,且与直线相切.直线与交于两点,为坐标原点,是上的点(异于),直线的斜率分别为.
(1)求的方程;
(2)若的面积为,求的值;
(3)是否存在定点,使得为定值?若存在,求出该定点的坐标;若不存在,说明理由.
【答案】(1)
(2)或
(3)存在,或
【分析】(1)由焦距为,可将椭圆方程设为,随后将椭圆方程与直线联立,由判别式为0,可得椭圆方程;
(2)设,将椭圆方程与方程联立,由韦达定理可得的面积关于t的表达式,可得答案;
(3)设,由题可得,由(2)可得,假设为定值,最后由等式两边恒成立可得答案.
【详解】(1)因为的焦距为,所以,
由得,
则,
得,则,则的方程为;
(2)设,
由,得.
,.
设与y轴交于T,则的面积为:
.
整理得,得或,则或.
(3)设,则
由(2)知,,,则.
假设为定值,则,
要使方程恒成立,则,解得或,
且,故存在定点或,使得为定值0.
3.(25-26高三上·山西长治·开学考试)已知抛物线的焦点为,过点的直线交于两点,其中点在第一象限.若的中点到轴的距离为,且(为坐标原点).
(1)求抛物线的方程;
(2)求的面积;
(3)过点的直线与抛物线交于两点,问:在轴上是否存在定点,设直线的斜率分别为,使为定值,若存在,求出点的坐标,若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)
(3)存在,定点为
【分析】(1)根据条件,用表示出点坐标,结合可求的值,得到抛物线的方程.
(2)结合(1)的结论,写出直线的方程,与抛物线方程联立,可得点坐标,利用求的面积.
(3)设直线:,代入抛物线方程,利用韦达定理,表示,,再设,用表示得:,可得时,为定值.
【详解】(1)由题意得
的中点到轴的距离为,
又点在抛物线上,
,又点在第一象限,即,
,,.
抛物线的方程:.
(2)由(1)可知:,,,
所以直线的斜率为,则直线的方程为
联立抛物线可得,.
又,,那么
所以的面积.
(3)如图:
设,,,
易知直线斜率存在,设直线,
联立,消得:
,
,
由韦达定理得:,,
,
为使得为定值,则需满足与m无关,
故,即,,
综上,存在定点,使得为定值.
4.(24-25高二上·福建福州·期末)已知椭圆的焦点在轴上,经过点,.
(1)求的标准方程;
(2)定义:若椭圆上的两个点,满足,则称M,N为该椭圆的一个“共轭点对”,记作.
(i)证明:存在两个点使得是的“共轭点对”,并求的坐标;
(ii)设(i)中的两个点分别为,,已知过点的直线与椭圆交于C,D两点,则直线上是否存在定点,使得直线与的斜率之积为定值.若存在,求出的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)(i)证明见解析;,;(ii)存在,
【分析】(1)由点在椭圆上,代入椭圆方程求解即可;
(2)(i)由新定义列出等式求解即可;
(ii)设,直线,,,联立椭圆方程,结合韦达定理得到,再由其为定值得到求解即可.
【详解】(1)设椭圆的标准方程为,
依题意,得,
解方程组,得,
所以椭圆的标准方程为.
(2)(i)设,
根据“共轭点对”定义可知点的坐标满足,
解方程组,得或,
所以有两个点满足“共轭点对”,且点的坐标为,.
(ii)由(i)得,直线的方程为.
假设存在定点,依题意可知直线斜率存在,
设直线,即,
由消去得,,
其中,所以,
设,,
,,
所以
,
设为定值,则,
当且仅当
解得,,
所以存在定点,使得直线与的斜率之积为定值.
【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,必要时计算;
(3)列出韦达定理;
(4)将所求问题或题中的关系转化为、的形式;
(5)代入韦达定理求解.
【题型6 定点存在问题与向量积定值】
高妙技法
与向量积为定值有关的存在性问题,先假设定点存在,然后根据题目条件求解,判断解是否在合理范围。
1.(25-26高二上·黑龙江大庆·月考)已知、分别是椭圆的左、右顶点,的离心率为,且.
(1)求椭圆的方程;
(2)已知是线段上一点(异于、),过点的直线与椭圆交于、两点(异于、),直线、分别交直线于、两点.是否存在点,使得为定值?若存在,求出点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)存在,或
【分析】(1)根据条件先求解出的值,再根据求解出的值,则椭圆方程可求;
(2)设出的方程,联立椭圆方程与直线的方程可得纵坐标的韦达定理形式,再表示出的坐标,根据向量数量积运算以及韦达定理进行化简,从而可确定出符合条件的点坐标.
【详解】(1)由题意可知,,所以,所以,
所以椭圆的方程为.
(2)设,由题意可知直线的斜率不为,设,
联立,可得,
所以,
且,即,
直线的方程为,代入,则,所以,
同理可得,
所以,
所以
,
当时,即,此时,
当时,即(舍去),此时,
综上所述,存在或使得为定值.
2.(2025高二上·江苏·专题练习)已知双曲线的焦距为4,以原点为圆心,实半轴长为半径的圆和直线相切.
(1)求双曲线的方程;
(2)已知点为双曲线的左焦点,在轴上存在定点,过点任意作一条直线交双曲线于,两点,使为定值,求出此定值和所有的定点的坐标.
【答案】(1)
(2)定点,定值1
【分析】(1)根据题意,利用点到直线的距离公式,求得,再由,求得,即可求得双曲线的方程;
(2)法一、假设存在点满足条件,当直线方程为时,求得;再设直线,联立方程组,由,得到,且和,求得,结合,求得的值,得到答案;
法二:设,联立方程组,得到,且和,求得,结合,求得的值;当轴时,求得的坐标,得到,进而得到答案.
【详解】(1)解:由原点到直线的距离,
因为以原点为圆心,实半轴长为半径的圆和直线相切,所以,
又因为双曲线的焦距为4,可得,所以,则,
所以双曲线的方程为.
(2)解:法一:假设存在点满足条件,
①当直线方程为时,则,
所以;
②当直线方程不是时,可设直线,
联立方程组,整理得,
由,即,可得,
设,则,
所以,
当且仅当时,为定值1,解得,
因为不满足对任意时,所以不合题意,舍去;
当时,满足时,
综上可得:过定点任意作一条直线交双曲线于两点,使为定值1.-
法二:当直线不垂直轴时,设,
联立方程组,整理得,
由,可得,
设,可得,
则,
当且仅当时,为定值1,解得,
因为不满足对任意时,所以不合题意,舍去;
当时,满足时,
当直线轴时,,联立方程组,解得,
可得,且,
所以;
综上可得:过定点任意作一条直线交双曲线于两点,使为定值1.-
3.(25-26高二上·黑龙江牡丹江·期中)已知两定点,,动点P满足到A与B的连线斜率乘积为1
(1)求P的轨迹方程;
(2)过点的直线交的轨迹于A、B,
(ⅰ)若A、B在y轴的右侧,且的面积为,求的方程;
(ⅱ)是否存在轴上的定点,使得为定值?若存在,求出点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)();
(2)(ⅰ);(ⅱ)存在点.
【分析】(1)结合斜率公式利用直接法求轨迹方程即可;
(2)(ⅰ)设直线l:,设,,联立直线与轨迹的方程,利用韦达定理和三角形的面积公式即可求解;
(ⅱ)设,利用韦达定理和向量的数量积的坐标表示,化简整理,结合定值思想,可得.
【详解】(1)设,,,
由,化简得().
(2)
设直线l:,代入得:,
整理得:
设,,
因为,均在双曲线的右支上,所以,且,
所以,.
(ⅰ)所以,
,可得,
∴直线的方程为:.
(ⅱ)假设存在轴上的定点,使得为定值.
因为,,
所以
.
因为为常数,所以,
此时.
所以存在点,使得为定值.
4.(2025高二·全国·专题练习)已知椭圆的一个焦点与上、下顶点构成直角三角形,以椭圆的长轴长为直径的圆与直线相切.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)设过椭圆右焦点且不重合于轴的动直线与椭圆相交于、两点,探究在轴上是否存在定点,使得为定值?若存在,试求出定值和点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)存在,定值,
【分析】(1)由椭圆的一个焦点与上、下顶点构成直角三角形,以椭圆的长轴为直径的圆与直线相切,列出方程组,求得的值,即可求解;
(2)①当直线的斜率存在时,设直线方程为,联立方程组,结合根与系数的关系,结合向量的数量积的运算求得,进而得到,确定定点,②当直线的斜率不存在时,验证成立,即可得到结论.
【详解】(1)由题意,椭圆的一个焦点与上、下顶点构成直角三角形,以椭圆的长轴为直径的圆与直线相切,
可得,解得,
所以椭圆的标准方程为.
(2)①当直线的斜率存在时,设直线方程为,
联立方程组,整理得,
由,且,,
假设轴上存在定点,使得为定值,
则,
要使得为定值,则的值与无关,
所以,解得,
此时为定值,定点,
②当直线的斜率不存在时,,,,
则,,可得,
综上所述,在轴上存在定点,使得为定值.
【题型7 证明斜率和、差、积、商的定值】
高妙技法
使用韦达定理或者移动齐次化可以表示出斜率的和、差、积、商,经过整理化简证明该值与假设的参数没有关系,难度在运算上。
1.(25-26高二上·河南驻马店·月考)在平面直角坐标系中,点A,B分别是椭圆的右顶点,上顶点,若C的离心率为,且O到直线AB的距离为.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)过点的直线l与椭圆C交于M,N两点,其中点M在第一象限,点N在x轴下方且不在y轴上,设直线BM,BN的斜率分别为,,求证:为定值,并求出该定值;
【答案】(1)
(2)证明见解析,;
【分析】(1)根据题意求出,即可得解;
(2)设直线的方程为,其中,且,设直线与椭圆交于点,联立方程,利用韦达定理求出,,再结合斜率公式化简即可得出结论;
【详解】(1)设椭圆的焦距为,
因为椭圆的离心率为,所以,即,
据,得,即.
所以直线的方程为,即,
因为原点到直线的距离为,
故,解得,
所以,
所以椭圆的标准方程为;
(2)设直线的方程为,其中,且,即,
设直线与椭圆交于点,
联立方程组整理得,
所以,,
所以
为定值,得证;
2.(25-26高二上·江苏南京·期中)已知为坐标原点,椭圆过点,离心率为.过点且与坐标轴不垂直的直线交于点.
(1)求的方程;
(2)当时,求的方程;
(3)设直线与直线交于点,记直线,的斜率分别为,试探究是否为定值?若是,求出该定值;若不是,请说明理由.
【答案】(1)
(2)或.
(3)答案见解析
【分析】(1)根据题意得到,再解方程组即可.
(2)设直线,,,与椭圆联立得到,,,再根据求解即可.
(3),,从而得到,再结合韦达定理求即可.
【详解】(1)由题知:,即:
(2)设直线,,,
则,
方程的判别式
,,
,
因为,所以,
即
.
解得,即.
所以直线或.
(3)如图所示:
,,
令,则,即.
,
,
因为,
所以.
即为定值2.
3.(25-26高二上·江苏盐城·期中)已知椭圆,分别是的左、右顶点,点在上,且在轴上方.
(1)若为坐标原点,直线与垂直,求点的坐标;
(2)设直线交直线于点,连接交于点.设直线的斜率分别为,求证:为定值.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】(1)设,根据,结合点在椭圆上可构造方程组求得点坐标;
(2)设,可得直线方程,与椭圆方程联立,结合韦达定理可求得点坐标,由此可表示出,结合可求得,由此可证得结论.
【详解】(1)由题意知:,,
设,则,,
,,
又,,解得:或,
与不重合,,,
点的坐标为.
(2)
设,则直线,设,
由得:,
,解得:,,;
,又,
,即为定值.
4.(25-26高二上·江苏连云港·月考)已知点,的坐标分别为,,将圆上各点的横坐标保持不变,纵坐标变为原来的一半,得到曲线.
(1)求曲线方程;
(2)上关于原点对称的两点,,射线,分别与圆交于,两点,记直线和直线的斜率分别为,.
①求与的斜率的乘积;
②问是否为定值,若是,求出该定值;若不是,说明理由.
【答案】(1)
(2)①;②为定值
【分析】(1)设是曲线上任意点,在圆上的对应点为,根据中点得到与的关系,代入计算即可;
(2)①设出M、N坐标,运用点M、N在椭圆上进行等量代换及斜率公式计算即可;
②设出直线AM与直线AN的方程,联立直线AM方程与椭圆方程可得、,进而求得,联立直线AM方程与圆方程可得、,同理可得、,进而求得,代入计算可得结果.
【详解】(1)设是曲线上任意点,在圆上的对应点为,
则,即,将其代入圆方程得,即,
所以曲线的方程为:.
(2)①设,,,则,
、在椭圆上,,即,
直线与直线的斜率存在且不为,
,
则直线与直线的斜率的乘积为.
②设,则直线的方程为,
联立
由韦达定理,,则,,
则,
同理,设,则点,
直线的斜率,,
由①知,所以,
,
由轨迹方程,得,代入得
因此,
于是
故为定值.
【题型8 证明线段的定值】
高妙技法
使用韦达定理表示出线段表达式,经过整理化简证明该值与假设的参数没有关系,难度在运算上。
1.(25-26高三上·山东聊城·开学考试)在平面直角坐标系xOy中,动点P到点的距离与到定直线的距离之比为,记动点P的轨迹为C.
(1)求轨迹C的方程.
(2)已知,点A,B在轨迹C上,且在x轴的同侧,,交于点G,证明:为定值.
【答案】(1)+=1
(2)证明见解析
【分析】(1)设动点P的坐标为,根据题意写出等式,进而化简可得结果;
(2)设直线的倾斜角为θ,过点A作直线l的垂线,垂足为H,由题意,可求,进而结合,把用的来表示,从而化简可得证明.
【详解】(1)设动点P的坐标为,
因为动点P到点的距离与到定直线的距离之比为,
所以,
两边同时平方可得,
,
,即.
所以轨迹C的方程为.
(2)证明:设直线的倾斜角为θ,过点A作直线l的垂线,垂足为H,如下图:
由题知,,
因为,
所以,即,
利用对称性,同理可得,
于是.
因为,所以,
所以===,
所以,
同理可得,
所以
(定值).
2.(25-26高二上·广东·期末)已知双曲线过点,一条渐近线方程为.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)若点为双曲线左支上一点,,求的最小值;
(3)过点的直线与双曲线的右支交于,两点,求证:为定值.
【答案】(1)
(2)
(3)证明见解析
【分析】(1)根据题意列方程组,即可求得答案;
(2)设,,表示出,结合二次函数性质可得答案;
(3)讨论直线斜率是否存在,存在时,设直线方程并联立双曲线方程,可得根与系数关系,求出的表达式,化简即可证明结论.
【详解】(1)因为双曲线过点,一条渐近线方程为,
所以,解得,
则双曲线的标准方程为;
(2)因为点为双曲线左支上一点,
设,,则,即,又因为,
所以,
因为,,
则时,取得最小值.
(3)证明:当过点的直线斜率不存在时,直线方程为,
此时可取,,则;
当过点的直线斜率存在时,
设直线方程为,,,不妨设,,
因为直线过双曲线的右焦点,且双曲线的一条渐近线方程为,
则或,
联立,消去并整理得,
所以,
由韦达定理得,
所以
.
综上所述,为定值.
3.(25-26高二上·江苏南京·期中)如图,曲线是以原点为中心,为焦点的椭圆的一部分,曲线是以为顶点,为焦点的抛物线的一部分,是曲线和的交点.
(1)求曲线和所在的椭圆和抛物线的方程;
(2)过点作一条与轴不垂直的直线,分别与曲线和依次交于四点.
①求面积的取值范围.
②若是的中点,为的中点,则是否为定值?若是,求出该定值;若不是,请说明理由.
【答案】(1),
(2)①;②是定值,定值为
【分析】(1)根据抛物线焦点坐标、椭圆上的点坐标可直接求得结果;
(2)①将直线方程与抛物线方程联立可得韦达定理的结论,由,结合韦达定理和的范围可求得的取值范围;
②将直线方程与椭圆方程联立可得韦达定理的结论,将所求比值转化为,代入韦达定理可整理得到定值.
【详解】(1)设所在抛物线方程为:,
为抛物线的焦点,,解得:,
所在的抛物线方程为:;
设所在椭圆方程为:,
代入点得:,解得:(舍)或,
所在椭圆方程为:.
(2)
①设直线方程为,
直线与曲线分别交于四点,,
;
由得:,
设,则,,
,
,,
即面积的取值范围为;
②设,
由得:,
则,,
,
,
为定值.
4.(24-25高二下·广西柳州·开学考试)已知和为椭圆上两点.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若点H在椭圆C上,、是椭圆C的两焦点,且,求的面积;
(3)过点的直线l与椭圆C交于A、B两点,证明:为定值.
【答案】(1)
(2)
(3)证明见解析
【分析】(1)将和代入椭圆,即可求解;
(2)由椭圆定义得,结合余弦定理求得,再由三角形面积公式即可求解;
(3)当l的斜率为0时,直接求解;当l不与x轴重合时,设直线l的方程为,联立直线与椭圆方程,结合韦达定理得,化简即可证明.
【详解】(1)由题意得,解得,所以椭圆C的方程为.
(2)由题可知.
在中,由余弦定理得
,
则,即,
所以,故的面积是.
(3)当l的斜率为0时,;
当l不与x轴重合时,设直线l的方程为,
联立,得,所以,
由韦达定理可得.
,
故为定值.
【题型9 证明面积的定值】
高妙技法
使用韦达定理表示面积,经过整理化简证明该值与假设的参数没有关系,难度在运算上。
1.(25-26高二上·上海浦东新·期中)已知椭圆.定义第次操作为:经过上的点作斜率为的直线与交于另一点,记关于轴的对称点为,若与重合,则操作停止;否则一直继续下去.
(1)若,求;
(2)若,点是椭圆上一点,且位于轴的上方,是椭圆的两个焦点,是等腰三角形,求点的坐标;
(3)若是在第一象限与不重合的一点,求证:的面积为定值,并求出该定值.
【答案】(1)
(2),,
(3)证明见解析;定值为
【分析】(1)根据条件写出椭圆的方程,利用点斜式写出直线的方程,将两者联立消元得到关于x的一元二次方程,解出x的值,便可得到坐标,再由与关于x轴对称,所以,坐标,所以得到得值;
(2)先写出椭圆的方程,得到的长度,是等腰三角形,分三种情况求解,当时,点在椭圆的短轴上顶点,直接得到点坐标;当时,设出点坐标,利用点在椭圆上和列方程求出点坐标,当,根据椭圆的对称性得到点坐标;
(3)先假设出的坐标,利用点斜式得到直线的方程,联立椭圆方程,利用韦达定理得到坐标,进而得到,类比得到坐标,由两点间的距离公式得到,点斜式得到直线,算出的高,利用三角形面积公式写出表达式,证明其为定值.
【详解】(1)当时,椭圆,
因为,所以直线为,即,
代入椭圆方程,得,即,
当时,所以,
因为与关于轴对称,所以,所以.
(2)若,则椭圆,焦点为,则,
因为是等腰三角形.
当时,点在椭圆的短轴上顶点,故;
当时,设,则 ①
因为在椭圆上,所以 ②
由①、②得到,解得,(舍去) ,所以.
所以;
当时,根据椭圆的对称性得到;
综上得,点的坐标为,,
(3)证明:设斜率,过点的直线的方程为 ,
即;
联立方程
得到
设由韦达定理 ,所以,代入,得到,所以
所以,
根据与的坐标关系,由坐标得到,
所以;
由两点间的距离公式得到
所以由点斜式得到直线的方程为: ,即
点到直线的距离为 ,
所以的面积为
因为点在椭圆上,所以 ,所以,将其代入三角形面积公式得到.
所以的面积为定值.
2.(25-26高二上·广东深圳·期中)已知点在运动过程中总满足关系式.
(1)点的轨迹是什么曲线?写出它的方程;
(2)设点的轨迹为曲线,求曲线的内接菱形的面积的最小值;
(3)已知曲线上不共线的三个点、、,原点为的重心,请探究的面积是否为定值.若是,请求出定值;若不是,请说明理由.
【答案】(1);
(2)8;
(3).
【分析】(1)利用椭圆的定义确定曲线形状,再写出其方程.
(2)利用椭圆的对称性可得菱形与椭圆有相同中心,利用弦长公式及菱形的面积公式建立函数关系,再借助二次函数求出最小值.
(3)按直线斜率是否存在分类,设出直线方程,与椭圆方程联立,利用韦达定理并结合原点是三角形重心求出三角形面积即可.
【详解】(1)方程表示点到两定点距离和为,
而,因此点的轨迹是以为左右焦点,长轴长为的椭圆,
方程为.
(2)菱形为椭圆的内接菱形,由对称性知,菱形对角线交点为原点,
当直线的斜率存在且不为0时,设其方程为,则直线方程为,
由得,,
同理,
因此菱形的面积,
当且仅当时取等号,当直线为坐标轴时,,
所以曲线的内接菱形的面积的最小值8.
(3)当直线的斜率存在时,设其方程为,,
由得,
,,
由为的重心,得,
由点在椭圆上,得,
化简得,
则
,
原点到直线的距离为,
则点到直线的距离,
因此,
当直线斜率不存在时,直线,
则,,
所以的面积为定值.
3.(25-26高二上·江苏连云港·期中)已知抛物线的顶点到焦点的距离为,点,过点的直线与抛物线交于两点,直线与抛物线的另一交点分别为.记的面积分别为.
(1)求抛物线的方程;
(2)若过原点的一条直线与圆相切,且与抛物线的另一交点为,求的值;
(3)请问是否为定值?如果是,请求出该定值;如果不是,请说明理由.
【答案】(1)
(2)
(3)是定值,且为9,证明见解析.
【分析】(1)由题意得,求出p值,即可得答案.
(2)设直线,根据相切,圆心到直线的距离等于半径,列出方程,求出k值,联立求出P点坐标,代入距离公式,即可得答案.
(3)设,直线AB方程为,与曲线联立,根据韦达定理可得,求出直线AN方程,与曲线联立,根据韦达定理,可得表达式,同理可得表达式,根据弦长公式、点到直线距离公式、面积公式等,分别求出和表达式,即可求得答案.
【详解】(1)因为顶点到焦点的距离为,所以,解得,
所以抛物线的方程为.
(2)由题意,直线斜率存在,设为k,则直线,
因为直线与圆相切,
所以圆心到直线的距离,解得,
根据对称性,不妨取,
联立,得,解得或0(舍),则
所以.
(3)显然直线AB斜率不为0,直线AB方程为,
设,
联立,得,
所以,
.
直线AN的斜率,
所以直线AN方程为,
联立,得,
因为为方程的一个根,所以,解得,
同理,
又
=
N到直线AB的距离,
所以,
又
,
,所以,
整理得,
所以N到CD的距离,
所以
,
又,
=
,
所以,
所以.
4.(25-26高二上·福建厦门·期中)已知圆,圆.动圆与圆外切,且与圆内切,记点的轨迹为.
(1)求的方程;
(2)过点且斜率不为的直线与相交于点,(在的左侧).
①设直线,的斜率分别为,,求证:为定值;
②设直线,相交于点,点为的内心,记,,的面积分别为,,,证明:为定值.
【答案】(1);
(2)①;②.
【分析】(1)根据动圆与两定圆的位置关系得出点满足椭圆的定义,进而求出轨迹方程;
(2)①设出直线的方程并与椭圆方程联立,利用韦达定理表示出与的比值,化简得出定值;
②根据三角形内心的性质和三角形面积公式进行推导,得出为定值.
【详解】(1)设动圆的半径为,圆心。
已知圆,则圆心,半径;圆,则圆心,半径;
因为动圆与圆外切,且与圆内切,所以,;
则;
根据椭圆的定义可得点的轨迹的方程为;
(2)①设过点的直线方程为,与椭圆联立:
,消去得:,
设,,由韦达定理得:,;
直线的斜率,直线的斜率,
因此:,
代入,,得:,
分子:,
分母:,
因此,代入斜率比得:,
故为定值;
②设的内心到三边的距离为,
,因,故,
,,
因此:,
直线:,由①知,故直线可写为:,即:,直线过和,斜率为,其方程为:,联立直线与的方程,消去后解得:,
代入的方程得,即;
,则:,
,
因为点在椭圆上,故由椭圆方程,得;
将代入化简得:
,.
由题知在的左侧,易得在左半椭圆,故,,,
因此:,;
故:,
因,故,所以,故:.
【题型10 证明向量积的定值】
高妙技法
表示出向量积公式,联立方程使用韦达定理,经过整理化简证明该值与假设的参数没有关系,难度在运算上。
1.(25-26高三上·云南昆明·期中)已知椭圆的右焦点为,上、下顶点分别为、,且.
(1)求的方程;
(2)为坐标原点,过的直线与交于,两点,
(i)若以为直径的圆过点,求的方程;
(ii)若与轴交于点,直线与直线交于点,证明:为定值.
【答案】(1)
(2)(i)或;(ii)
【分析】(1)先利用是等腰直角三角形,得出,进行求解;
(2)(i)联立直线和椭圆的方程,得到关于y的一元二次方程,利用圆的直径所对圆周角为直角和平面向量的数量积为0进行求解;
(ii)对直线斜率以及两点位置关系进行分类讨论,根据点共线时斜率相等整理变形可得,即可求得,为定值.
【详解】(1)因为椭圆的右焦点为,所以.
又,所以是等腰直角三角形,所以,
所以,
所以椭圆的方程为;
(2)(i)设直线为,设,,
直线与椭圆方程联立
化简并整理得,
∴,
因为以为直径的圆过点,所以,∴,
即
,
解得, 所以,
所以的方程为或;
(ii)
由(1)知,由(2)①知,
当直线的斜率为0时,,分别为的左、右顶点,由椭圆的对称性知,不合题意,故直线的斜率不为0,
当P异于,时,设,
由A,Q,N三点共线,得,由B,Q,M三点共线,得,
因为,
两式相除,得
,
解得.所以,为定值,
当P点与A点重合时,,
当P点与B点重合时,,
所以,为定值.
2.(2025高二·全国·专题练习)如图,椭圆有两顶点、,过其焦点的直线l与椭圆交于C,D两点,并与x轴交于点P.直线AC与直线BD交于点Q.当点P异于A,B两点时,求证:为定值.
【答案】证明见解析
【分析】由题设易得椭圆标准方程为,进而结合曲线系方程求证即可.
【详解】由题意,,则,
所以椭圆标准方程为,设P的坐标为,Q的坐标为,
设,,,
因为椭圆过二次曲线AC,BD与二次曲线AB,CD的四个交点A,C,B,D有:
四点的曲线系方程为,
xy的系数:,y的系数:,
联立,解得,,
则,为定值.
3.(25-26高三上·上海·期中)已知椭圆 的左、右焦点分别为、,上顶点为 ,
(1)求椭圆的焦距和离心率.
(2)若点是椭圆任意一点,判断是否为定值,并说明理由.
(3)斜率为的直线与椭圆交于,两点, 的中点为,的中点为,到直线的距离为,椭圆的右顶点到直线的距离为,试判断 是否为定值?若是,请求出该定值;若不是,请说明理由.
【答案】(1)焦距为,
(2)是定值,理由见解析
(3)为定值,.
【分析】(1)由方程求出、、,即可求出焦距与离心率;
(2)首先得到、的坐标,再设,则,表示出、,即可得解;
(3)设出直线斜截式方程,求出截距的范围,设出B,D两点坐标,结合,的坐标,写出的坐标,转化为直线的方程,写出表达式,求出结果.
【详解】(1)椭圆 ,则,,所以,
则椭圆的焦距,离心率.
(2)由(1)可得、,
设,则,,,
所以,
,
,
所以
,
因为,
所以,
所以,即为定值;
(3)设椭圆的右顶点为,
设直线方程为,联立椭圆方程得,
消去得,直线与椭圆有交点,可知,
,解得.
设,可知,即,
因为,所以,,
可得直线解析式为,化简得,
,,
可得,,
,,即为定值,且定值为.
【题型11 点在定直线上】
高妙技法
表示定直线的方程需要化简,这里的消参化简过程是运算复杂的地方,可以使用先猜后证的方法处理。
1.(25-26高二上·河北·期中)在平面直角坐标系中,对于椭圆E:(),我们把曲线:()叫椭圆E的共焦共形椭圆簇.
(1)证明:曲线为有公共焦点的椭圆;
(2)对于任意的椭圆E外一点P,是否存在两个不同的k,使曲线过点P?如果存在,求出k的值,若不存在,请说明理由;
(3)过曲线外定点作曲线的两条切线,过两切点M,N的直线方程为,若线段MN的中点为G.证明:对于符合条件的实数k,点G始终在一条定直线上.
【答案】(1)证明见解析
(2)不存在,理由见解析
(3)证明见解析
【分析】(1)根据椭圆的定义进行证明即可.
(2)先化简椭圆方程变为,然后若存在两个不同的k使曲线过点P,判断是否有满足①式有两个小于的不同解.
(3)设点,,代入椭圆方程,结合中点坐标公式即可证明.
【详解】(1)根据椭圆性质,设椭圆E:()的焦点为,,
其中.因为,
所以在:中,
所以为焦点在x轴的椭圆,又,
所以曲线为有公共焦点的椭圆.
(2)设点,曲线过点P要满足,
整理得①
记,
若存在两个不同的k使曲线过点P,需满足①式有两个小于的不同解,
设①式有的两根为,,则,
因为点P在椭圆E外,所以,,
得
又
故和不会同时成立.
又,故不存在两个不同的k使曲线过点P,只存在一个满足条件的P.
(3)当点在坐标轴上时,明显点G始终在一条定直线上.
当点不在坐标轴上时,可设点,,
可知①,且②
①-②得,,
因为线段MN的中点为G,可设,则,
即,
又过M,N的直线方程为,所以
综上.
可知点与原点连线斜率为定值.
所以对于符合条件的实数k,点G始终在一条定直线上.
2.(25-26高二上·山东枣庄·期中)已知椭圆:()的左右顶点为,,短轴长为,且上的动点满足直线、的斜率之积为.
(1)求的方程;
(2)已知,过点的直线与椭圆交于点(异于),求面积的最大值.
(3)若过点且斜率不为0的直线与椭圆交于,两点,直线与相交于点.试判断点是否在定直线上?若是,求出该定直线方程,若不是,说明理由.
【答案】(1)
(2)
(3)在定直线上
【分析】(1)根据斜率之积求出即可得出椭圆的方程;
(2)根据面积最大时点所处的位置,利用求椭圆的切线后,得三角形的高求解;
(3)设直线,联立椭圆方程,得出根与系数的关系,再联立直线方程求的横坐标,化简即可.
【详解】(1)由题意,,
设,,,
则,
解得,
所以椭圆的方程为.
(2)如图,
由,可得,
直线的方程为:,即,
当面积的最大时,点在与直线平行且与椭圆相切的直线上,
设切线为,
则可得,
由,解得(舍去),
此时三角形的高为,
所以.
(3)设直线,,,
,可得,
所以.
直线AE的方程:①
直线BF的方程:②
联立①②可得.
因为,
所以
所以点G在直线上.
3.(25-26高二上·重庆·期中)已知点F为椭圆的右焦点,过点F作x轴的垂线交椭圆于点.过点P作椭圆的切线,交x轴于点Q.
(1)求椭圆的方程;
(2)求点Q的坐标;
(3)过点Q的直线交椭圆于A,B两点,过点A作x轴的垂线与直线交于点D,求证:线段的中点在定直线上.
【答案】(1)
(2)
(3)在定直线上
【分析】(1)由题中所给的半焦距与半通径,可解得进而确定椭圆方程;
(2)设出过点的直线,与椭圆联立后使得判别式,解出直线,再求其与轴的交点即可;
(3)设出过的直线,设出,与椭圆联立后,计算出的中点坐标,结合韦达定理计算推理即可.
【详解】(1)由题可知,,又,可得.
因此椭圆的方程为.
(2)易知过点且与椭圆相切的直线斜率存在,因此可设该直线为.
联立直线与椭圆整理得,
再令,整理得,解得.
则过点的切线方程为:,再令,得.
因此点的坐标为.
(3)
设过的直线方程,设点,线段的中点为,
联立,得,
令,得,即或.
根据韦达定理,由,,
直线的方程为.
则.
于是,
.
,
因此点在直线上,
即线段中点在定直线上.
4.(2025高二上·全国·专题练习)已知A,B分别是双曲线的左、右顶点,P是C上异于A,B的一点,直线,的斜率分别为,且.
(1)求双曲线C的方程;
(2)已知过点的直线,交C的左,右两支于D,E两点(异于A,B).
(i)求m的取值范围;
(ii)设直线与直线交于点Q,求证:点Q在定直线上.
【答案】(1)
(2)(i)或;(ii)证明见解析
【分析】(1)由已知条件去设点的坐标,表示斜率之积,通过点在双曲线上,代入并消元一个变量,即可得到,从而求出双曲线方程;
(2)(i)利用过点的直线与双曲线的左右两支相交,必满足,从而去求出的取值范围;
(ii)先用交点坐标去表示直线的方程,然后猜想交点的横坐标为定值,所以消去纵坐标得到关于交点的横坐标的表达式,最后利用韦达定理代入化简,可得定值,即问题可得证.
【详解】(1)
由题意可知,因为,所以.
设,则,所以,
又,所以.
所以双曲线C的方程为.
(2)(i)由题意知直线l的方程为.
联立,化简得,
因为直线l与双曲线左右两支相交,所以,
即满足:,解得或;
(ii)由(i),
直线的方程为
直线的方程为.
联立直线与的方程,得,
所以,
所以,
所以
.
所以点Q的横坐标始终为1,故点Q在定直线上.
1.(25-26高三上·上海·期中)已知椭圆的焦距为,点在椭圆上,动直线l与椭圆相交于不同两点,且直线的斜率之积为1.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若为直角三角形,求直线的斜率;
(3)试问:动直线l是否过定点?若过定点,求出其坐标;若不过定点,请说明理由.
【答案】(1)
(2)
(3)动直线l恒过定点
【分析】(1)根据题意列出方程组,求出,即可得解;
(2)设直线的方程为,联立方程组,求出点的横坐标,同理求出点的横坐标,从而可求出直线的斜率,再分和两种情况讨论即可得解;
(3)由(2)可得点的坐标,利用点斜式可得直线的方程,化简即可得到直线所过定点.
【详解】(1)设椭圆的半焦距为,
则依题意有,解得,
所以椭圆的标准方程为;
(2)设直线的方程为,
由消去,得,
解得.
因为直线的斜率之积为1,所以直线的方程为,
同理可得,
故直线的斜率
当为直角三角形时,只有或,
于是或.
若,由,可得,从而;
若,由,可得,从而.
所以存在,直线的斜率为.
(3)由(2)可知,直线l的斜率,
所以直线l的方程为,
即,
所以动直线l恒过定点.
2.(25-26高二上·广东惠州·月考)已知,分别是双曲线的左、右焦点,,是右支上一点,已知的最小值为.
(1)求的标准方程;
(2)经过点的直线与交于,两点,过点作直线的垂线,垂足为,过点作(为坐标原点),垂足为.则在轴上是否存在定点,使得为定值?若存在,求出点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)存在,点坐标为
【分析】(1)利用焦距及的最小值求出和的值,进而求出的值,代入标准方程即可.
(2)联立直线与双曲线方程,利用韦达定理得到两根之和与两根之积,代入直线的方程中,求出直线与轴交点,则为定值,利用直角三角形中斜边中线等于斜边的一半,即可得到定值,求出中点坐标即可.
【详解】(1)因为,即,所以.
又是右支上一点,所以,即,
当最小时,即最小,而当为右顶点时,最小(最小值为),
所以最小值为,所以,故.
双曲线中,,又,故.
故的标准方程为.
(2)由(1)知,,设过点的直线的方程为,
,,则.
将代入中,整理得.
得到,
所以,,
直线的斜率为:,
直线的方程为,
设直线与轴交点为,令,由,得,
则
,
即直线恒过点.
又,在中,斜边长,
所以当点为中点时,,此时点坐标为.
当直线斜率不存在时,将代入双曲线方程得,.
设,,则,
所以直线的方程为,
当时,,即直线过点,故满足条件.
故在轴上存在定点,使得为定值,此时点坐标为.
3.(24-25高二上·浙江杭州·期末)已知双曲线:的实轴长为2,右焦点F到双曲线的渐近线距离为.
(1)求双曲线的方程;
(2)过点作直线交双曲线的右支于A,B两点,连接并延长交双曲线左支于点P(O为坐标原点),求的面积的最小值;
(3)设定点,过点T的直线交双曲线于M,N两点,M,N不是双曲线的顶点,若在双曲线上存在一点S,使得直线的斜率与直线的斜率之和为定值,求实数t的取值范围.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)根据实轴长可求,根据焦点到渐近线的距离可求,故可得双曲线方程;
(2)设:,,,联立直线方程和双曲线方程消去后结合韦达定理可得面积的解析式(用表示),再结合换元法可求其面积的最大值.
(3)设直线的方程为,联立化简可得,由条件化简可得,,结合双曲线的范围可得结论.
【详解】(1)因为双曲线的实轴长为2,故,
而双曲线的渐近线为,
故右焦点到渐近线的距离为,
故双曲线的方程为:.
(2)
显然直线与轴不垂直,设:,,,
由双曲线的对称性知的中点为,故,
联立
故,,
由于A,均在双曲线右支,故,故,
而,
代入韦达定理得,
令,则,
易知在上为减函数,则当时,,
综上:的面积的最小值为12.
(3)不妨设,,,
若直线的斜率为,则直线与双曲线的交点为双曲线的顶点,与条件矛盾,
所以可设直线的方程为,且,
联立,消可得,
方程的判别式,
所以,
所以,,
所以,
,
,
,
所以
所以
所以,
因为直线的斜率与直线的斜率之和为定值,
所以,故,
故为定值,
所以,
因为或,,,
所以或,存在双曲线上的点满足,
使得直线的斜率与直线的斜率之和为定值,定值为,
所以的范围为.
4.(25-26高二上·云南昆明·期中)椭圆:上的一个动点,点到右焦点的距离的最小值为1,的离心率为.
(1)求椭圆的方程;
(2)若直线不经过原点,且不平行于坐标轴,与有两个交点,,线段中点为,证明:直线的斜率与直线的斜率乘积为定值;
(3)若直线:与椭圆交于,两点,过点的直线交椭圆于,两点(在靠近点的一侧).在直线上是否存在一定点,使得恒成立?若存在,求出点坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1);
(2)证明见解析;
(3)存在,.
【分析】(1)利用两点间的距离公式以及椭圆方程代入化简,求出最值即可得,再结合即可求解求出椭圆方程;
(2)利用点差法整理即可得为定值;
(3)利用定比点差法得出与的交点满足,结合解三角形知识得出,求出方程,再求出与交点即可得点.
【详解】(1)设,右焦点,则,
由于,则,所以,
所以当时,,又,解得,
所以,
椭圆的方程为.
(2)设,
由于中点为,则,
由于在椭圆上,则,
两式相减得,
整理得,即
由于,
所以为定值.
(3)设,点在线段上,且满足,则,,则①,②,
由点在椭圆上,则,
,再除以整理得:
,
代入可得,即点在直线上,所以点为与的交点.
,同理,
由于, 若,则,
显然,则,
则,
所以,
由于直线:,则,直线:,
所以存在符合题意.
5.(2025高二·全国·专题练习)已知,是圆上的一个动点,线段的垂直平分线交线段于点,动点的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程.
(2)曲线的右顶点为,直线与相交于点,,设直线,的斜率分别为,,且.作,垂足为,是否存在某个定点,使得以为直径的圆经过点?若存在,请求出点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)存在定点
【分析】(1)根据几何意义,再由椭圆的定义写出方程即可;
(2)设,,联立得到,利用得到,即可得直线过定点.
【详解】(1)因为点在线段的垂直平分线上,所以,
又是圆的半径,所以,
所以点的轨迹是椭圆,方程为.
(2)设,.联立
得,则,,
由得.
,
化简得,
即,解得或.
当时,直线过点,舍去.
当时,满足,此时直线,且过定点,
又因为点在以为直径的圆上,所以点在直线上,
所以存在定点满足条件.
6.(25-26高二上·广西贺州·月考)已知椭圆的离心率为,且过点,其左、右顶点分别为,为椭圆上异于的两点.
(1)求椭圆的方程.
(2)设直线的斜率分别为,且直线过定点.
①设和的面积分别为,求的最大值;
②证明为定值,并求出该定值.
【答案】(1)
(2)①;②证明见解析,
【分析】(1)根据椭圆的几何性质,利用待定系数法即可求出椭圆的方程;
(2)①设直线的方程为:并与椭圆C联立方程组,解得,分别表示面积,可得,再用换元法,令,构造新函数并利用函数的单调性以及基本不等式即可求解.
②由①知可得表达式,根据韦达定理,代入化简即可求证.
【详解】(1)依题意知:,解得,
所以椭圆C的方程为:
(2)①依题意由(1)知,直线的斜率不为0.
设其方程为:,并与椭圆C联立方程组:
,得,
则,
,同理:,
所以.
令,则,
所以,
因为,则,
所以,结合函数单调性定义知,在时单调递增.
所以,则.
所以的最大值是.
②证明:由①知.
所以
.
7.(2025·上海崇明·一模)已知椭圆,分别是的左右焦点,点均在上,且点是第一象限点,直线经过点,直线均经过点.
(1)求椭圆的离心率;
(2)若,直线的方程;
(3)求证:为定值.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)根据题意,求得,得到,结合椭圆离心率的定义,即可求解;
(2)设,得到,由,代入求得,结合,结合直线的点斜式方程,即可求解;
(3)设的方程为,联立方程组求得,再设的方程为,联立方程组,求得,,同理求得,,结合,化简得到,即可得证.
【详解】(1)解:由椭圆,可得,则,
所以,所以椭圆的离心率为.
(2)解:由(1)知,椭圆的左焦点,
设,其中,则,
则向量,可得,
将代入得,解得,则,即,
可得,
又由过点,所以的方程为,即.
(3)证明:设直线的斜率为,则方程为,
联立方程组,整理得,
设,可得,
由直线过,设其直线方程为,
联立方程组,整理得,
设,可得,
因为在直线上,可得,化简得,则,
同理可得:设,可得,则,
又因为,
又由,
即,所以.
8.(25-26高二上·河南新乡·期中)已知圆过点,短轴长为2.
(1)求椭圆C的方程及离心率;
(2)过点的直线交椭圆C于异于点M的A,B两点,设直线MA,MB的斜率分别为,,求证:为定值.
【答案】(1),
(2)证明见解析
【分析】(1)由短轴长求得,将点M的坐标代入椭圆方程求得,即可求出椭圆方程,然后求出,即可求出离心率;
(2)易知直线AB的斜率存在,当直线AB的斜率为0时,,,求得.当直线AB的斜率不为0时,设直线AB的方程为,与椭圆方程联立,韦达定理,代入两点式斜率公式化简得,即可证明.
【详解】(1)由题意得,所以,所以椭圆C的方程为.
因为椭圆C过点,所以,解得,
所以椭圆C的方程为.
因为,,所以,
所以,,所以离心率.
(2)由题意知,直线AB的斜率存在.
当直线AB的斜率为0时,直线AB的方程为,点A,B是长轴的端点.
设,,
则,,所以.
当直线AB的斜率不为0时,
设直线AB的方程为,,.
把直线AB的方程代入椭圆C的方程,化简得.
由,得.
所以.
所以
.
把,代入得
.
9.(25-26高三上·河北·期中)已知椭圆C 直线与C 交于点 M,N,且线段的中点为
(1)求C 的离心率.
(2)若点M在x轴上,点 P,Q(点Q在点 P的右上方)在C上,且直线与直线平行.
(i)求直线与直线之间距离的取值范围;
(ii)求证:直线,的交点在定直线上.
【答案】(1)
(2)(i),(ii)证明见详解
【分析】(1)利用点差法可得,进而得,求得椭圆的离心率;
(2)由题可先求得椭圆的方程,(i)设,代入椭圆方程,由求得的范围,结合两平行线间距离公式求得答案;(ii)由(1)点差法结论可得弦的中点始终在直线上,由,得直线与的交点始终在直线上,得证.
【详解】(1)设,,的中点,则,,
由,两式相减整理得,即,
,解得,
所以椭圆离心率.
(2)在中,令,得,故,
由的中点为,故,
直线方程为,即,
所以椭圆的方程为.
(i)由,设,
代入椭圆方程并整理得,
由,得,且,
直线与的距离,
结合的范围,得,,
,
(ii)设的中点,直线与的交点为,
由(1)知,即,所以,
即弦的中点始终在直线上,
又,所以直线的方程为.
因为,所以直线与的交点始终在直线上,
即直线与的交点在定直线上.
10.(25-26高二上·江苏连云港·期中)已知椭圆E:的长轴端点为,,斜率为k的直线l与椭圆E交于M,N两点(与长轴端点不重合),记直线AM,AN,BM的斜率分别为,,,且满足.
(1)求证:为定值;
(2)求证:直线l过定点;
(3)判断直线AN,BM的交点P是否在一条定直线上,并证明你的结论.
【答案】(1);
(2);
(3)在一条定直线上,此定直线为,证明见解析.
【分析】(1)设椭圆上点,求出,,,由在椭圆上,代入解得,代入得解;
(2)设斜率为k的直线l的方程为,由直线l与长轴端点不重合得到,将代入,整理得,设,,利用根与系数的关系求出和,由,在直线,求出,求出,,计算,代入已知, 计算得到或,讨论和得到直线l过的定点;
(3)求出直线和的方程,联立和的交点为,计算得解.
【详解】(1)设椭圆上点,则,,,
在椭圆上,,
,,为定值;
(2)设斜率为k的直线l的方程为,直线l与长轴端点不重合,则,
将代入,得到,
整理得,
设,,则有,
,在直线,,
,,
,
,,
,,
,或,
当时,直线l的方程为,
此直线恒过,不满足题意,舍去;
当时,直线l的方程为,
此直线恒过,则直线l过定点;
(3),,,,,
直线的方程为,
,直线的方程为,
联立和的交点为,
解得的的值为交点的横坐标,
整理得,
由(2)知,,代入,
得到
将代入,得到,
整理得,
设,,则有,
,,
,,
,
,交点在定直线上.
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