摘要:
**基本信息**
聚焦圆锥曲线中定点、定值、定直线问题,构建“题型-方法-变式”三维训练体系,提炼通性通法,强化逻辑推理与数学表达。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|直线过定点|1典例+3变式|设参消参法(x=my+t优先)|联立方程→韦达定理→参数关系→定点坐标|
|定点存在性|1典例+3变式|假设验证法|坐标化条件→韦达化简→恒成立条件→存在性判断|
|线段定值|1典例+3变式|表达式化简法|弦长公式→韦达代入→参数消去→常数结果|
|面积定值|1典例+3变式|面积公式优选法|弦长×距离→韦达化简→参数抵消→面积常数|
|斜率定值|1典例+3变式|斜率表达式法|斜率公式→坐标代换→韦达化简→常数斜率|
|角度定值|1典例+3变式|夹角公式法|斜率关系→夹角公式→韦达代入→定值角度|
|向量定值|1典例+3变式|向量坐标法|向量运算→坐标化→韦达化简→定值关系|
|点在定直线|1典例+3变式|轨迹方程法|设参列条件→消参得方程→定直线结论|
内容正文:
专题04 圆锥曲线中的定点、定值、定直线问题
(题型突破·举一反三)
题型01 直线过定点问题
题型02 定点存在性问题
题型03 线段为定值的问题
题型04 面积为定值的问题
题型05 斜率为定值的问题
题型06 角度为定值的问题
题型07 与向量有关的定值的问题
题型08 点在定直线上的问题
▌题型01 直线过定点问题
设直线:x=my+t(优先,免讨论斜率)
联立曲线,得一元二次方程
韦达定理:y1+y2, y1y2
用题给条件化简,得t与m关系(如t=2m+1)
代回直线:x=my+2m+1,整理m(*)+(*)=0
令系数= 0、常数 = 0,解出定点(x0,y0)
【典例1】(25-26高二下·河南许昌·期末)已知椭圆C:的左、右焦点分别为,,且,离心率为.不与y轴垂直的直线l与C交于A,B两点.
(1)求C的方程;
(2)若直线l经过点,求的面积的最大值;
(3)C的左顶点为D,若,证明:直线l过定点.
【变式1-1】(25-26高三·全国·一轮复习)已知双曲线:(,)的一条渐近线方程为,且过点.设,分别是的左、右顶点,,是的右支上异于点的两点.
(1)求的方程;
(2)若直线经过的右焦点,且斜率为2,求的面积;
(3)设直线,的斜率分别为,,若,求证:直线恒过定点,并求出定点坐标.
【变式1-2】(25-26高三·全国·一轮复习)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.
【变式1-3】(25-26高二下·广东汕尾·期末)在平面直角坐标系中,已知点,,点满足直线,的斜率之积为,记点的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程.
(2)若是曲线上第一象限的点,且,求点的坐标.
(3)设、是曲线上的两点,若直线的斜率是直线的斜率的倍,证明:直线过定点,并求出定点的坐标.
▌题型02 定点存在性问题
1. 设直线 ,交点 ,
2. 联立圆锥曲线,写出韦达定理
3. 将题干条件坐标化,代入韦达化简
4. 假设存在定点 ,列出等式恒成立条件
5. 对比系数,求解
6. 检验:若有解,则定点存在;无解,则不存在
【典例2】(25-26高三下·河北雄安·开学考试)已知点,直线,点到点的距离与到直线的距离之比为,点的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程;
(2)点,点是上异于点的两点,且.
①直线是否过定点?如果是,求出此定点;如果没有,请说明理由;
②过点作于点,是否存在定点,使得定点到点的距离为定值?如果有,求出定点的坐标;如果没有,请说明理由.
【变式2-1】(25-26高三·全国·一轮复习)已知双曲线的离心率为2,其右焦点到一条渐近线的距离为.
(1)求双曲线的方程;
(2)若直线与双曲线交于不同的两点,,且以线段为直径的圆经过点.
①证明:直线过定点;
②已知点,判断双曲线上是否存在点,使为的重心,若存在,求出的坐标;若不存在,请说明理由.
【变式2-2】(25-26高三·全国·一轮复习)已知斜率为的直线与抛物线交于两点,且当直线过的焦点时,在点处的切线的交点的横坐标为.
(1)求的准线方程;
(2)若,直线与的另一个交点为(异于点),是否存在实数,使得直线恒过定点,若存在,求出点的坐标;若不存在,请说明理由.
【变式2-3】(2026·四川眉山·二模)已知是圆上一动点,,线段的中垂线与线段交于点,点的轨迹为.
(1)求的方程;
(2)设,是上的两点,且,在直线上的射影为,是否存在,使得直线过平面内的定点?若存在,求出的值和定点坐标;若不存在,请说明理由.
▌题型03 线段为定值的问题
1. 设直线 / 动点参数
2. 联立曲线,韦达定理
3. 弦长 / 距离公式写出线段表达式
4. 代入韦达化简
5. 消去参数,结果为常数即定值;不能消去则不是定值
【典例3】(25-26高三·全国·一轮复习)已知椭圆的左顶点为,上顶点为,坐标原点到直线的距离为的面积为.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若过椭圆右焦点且不与轴重合的直线与椭圆交于两点.
①求面积的最大值以及此时直线的方程;
②若直线分别与轴交于两点,证明:为定值.
【变式3-1】(25-26高二下·江苏连云港·期末)已知双曲线:的离心率为,左、右顶点分别为,,右焦点到其中一条渐近线的距离为.过的直线与双曲线交于,两点,直线,交于点,直线,交于点,设点为中点.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)求直线的方程;
(3)试证明为定值
【变式3-2】(25-26高二下·广西柳州·期末)已知抛物线的焦点为,过点作直线交于,两点,为坐标原点.
(1)求抛物线的方程;
(2)若为直角三角形,求直线的斜率;
(3)点关于轴的对称点为,直线交轴于点,直线交轴于点,探究是否为定值?
【变式3-3】(25-26高二下·安徽阜阳·期中)已知点在抛物线上.
(1)求抛物线的标准方程;
(2)若射线,均与圆相切,且点,在抛物线上.
①若存在,使得,求直线的方程;
②过点作于点,问:是否存在定点,使得为定值?若存在,求该定值;若不存在,请说明理由.
▌题型04 面积为定值的问题
1. 设直线,联立曲线,得到韦达定理
2. 选取面积公式(常用两类)
○ 任意两点弦为底: (弦长 × 点到直线距离)
3. ,代入韦达
4. 化简表达式,消去所有参数
5. 式子化为常数,即为面积定值
【典例4】(25-26高三·全国·一轮复习)已知椭圆的焦距为2,为的右焦点,为坐标原点,过且垂直于轴的直线与交于两点(在的上方),且的面积为.
(1)求的标准方程.
(2)过点且斜率存在的直线与交于不同的两点(在的左侧).
(ⅰ)证明:直线与的斜率之差的绝对值为定值;
(ⅱ)设直线与轴分别交于点,且直线相交于点,证明:的面积为定值.
【变式4-1】(25-26高二下·河南驻马店·期末)已知双曲线的实轴的长为,离心率.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)过点的直线与双曲线交于两点,求线段的中点的轨迹方程;
(3)设为双曲线上任意一点,过作的两条渐近线的垂线,垂足分别为.的面积是否为定值?若是,求出此定值;若不是,请说明理由.
【变式4-2】(2026·安徽蚌埠·二模)已知抛物线的焦点为,过点作一条直线交抛物线于、两点,过、分别作准线的垂线,垂足分别为、,为坐标原点.
(1)记、的斜率分别为、,求;
(2)求证:、、三点共线;
(3)记、,的面积分别为、、,求证:.
【变式4-3】(25-26高二下·重庆·期中)平面内一动点到直线的距离为,到直线的距离为,且,记点的轨迹为曲线.
(1)求的方程:
(2)曲线的右焦点为,过点的直线与曲线相交于,两点,已知线段的中点为,求点的轨迹方程:
(3)已知,是椭圆上的点,是上一点,若线段,的中点都在上,证明:的面积是定值.
▌题型05 斜率为定值的问题
1. 设直线l动点参数,联立圆锥曲线,写出韦达定理
2. 写出目标斜率表达式
3. 将y用直线方程代换,通分整理
4. 代入韦达定理化简
5. 参数全部抵消,得到常数,即斜率定值
【典例5】(25-26高三·全国·一轮复习)已知椭圆的左、右焦点分别为,,是圆上一点,线段与交于点,且.
(1)求的标准方程;
(2)设为坐标原点,,直线与交于,两点,线段的中点为,的外心为,直线的斜率为,直线的斜率为.
(i)试用表示点的坐标;
(ii)试判断是否为定值.若是,求出该定值;若不是,请说明理由.
【变式5-1】(25-26高三·全国·一轮复习)在平面直角坐标系中,椭圆:()的长轴长是短轴长的2倍,点在椭圆上,斜率为的直线与椭圆相交于,两点(异于点).
(1)求椭圆的方程;
(2)若的面积为,求直线的方程;
(3)记直线与的斜率分别为,,直线,的斜率分别为,,证明:.
【变式5-2】(25-26高三·全国·一轮复习)已知双曲线的左、右顶点分别为,,直线与C的右支交于,两点.
(1)求实数的取值范围;
(2)若直线,的斜率分别为,,证明:是定值.
【变式5-3】(2026·河北沧州·二模)已知抛物线的焦点为,过点且斜率为1的直线与交于,两点,且.
(1)求的值;
(2)已知点,直线与交于,两点(异于点).
(ⅰ)判断直线与直线的斜率之和是否为定值.若是,请求出该定值;若不是,请说明理由.
(ⅱ)若外接圆的圆心为,求圆心的轨迹方程.
▌题型06 角度为定值的问题
【典例6】(2026·北京朝阳·模拟预测)已知椭圆:的离心率为,,分别是的上、下顶点,点是椭圆的右顶点,的面积为(是坐标原点).若直线与椭圆有唯一的公共点,且与直线交于点,直线与直线交于点.
(1)求椭圆的方程;
(2)求证:直线与的夹角为定值.
【变式6-1】(25-26高三·全国·一轮复习)已知双曲线的右焦点为,过点的直线与双曲线交于,两点,且的中点为.
(1)求双曲线的方程;
(2)过向双曲线作两条切线,切点分别为,.
(i)证明:直线的方程为;
(ii)设为双曲线的左焦点,证明:.
【变式6-2】(25-26高二下·河北·期末)已知双曲线的右焦点为,过点的直线与双曲线交于,两点,且的中点为.
(1)求双曲线的方程;
(2)过向双曲线作两条切线,切点分别为,.
(i)证明:直线的方程为;
(ii)设为双曲线的左焦点,证明:.
【变式6-3】(25-26高二上·重庆·期中)已知双曲线:的一条渐近线为,且过点,动点P在直线上.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)直线l过双曲线右焦点F且与双曲线右支交于A、B两点,求证:直线PA、PF、PB的斜率成等差数列;
(3)若过点P作双曲线的切线有两条,切点分别为M、N,设直线PM、PN的夹角为,求的取值范围.
▌题型07 与向量有关的定值的问题
【典例7】(25-26高三·全国·一轮复习)已知椭圆的离心率为,椭圆的左、右顶点分别为.过点的直线与椭圆的交点分别为,当直线垂直于轴时,.
(1)求椭圆的方程;
(2)直线的斜率与直线的斜率的乘积是否为定值?如果是,求出该定值;如果不是,请说明理由;
(3)直线与直线的交点为,过坐标原点作平行于直线的直线与直线相交于点,求的值.
【变式7-1】(25-26高二下·上海青浦·期末)已知椭圆:(),其左焦点坐标为,且经过点,为坐标原点.
(1)求椭圆的方程;
(2)设点,点在椭圆上,求的最大值和最小值;
(3)点在直线上,过点且与平行的直线与椭圆交于,两点.试探究:是否存在常数,使得恒成立;若存在,求出该常数的值;若不存在,说明理由.
【变式7-2】(25-26高二下·江苏连云港·期末)已知双曲线(,)经过点,,直线交的右支于,两点,且线段的中点为.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)若点的坐标为,求直线的方程;
(3)若直线经过的右焦点,以为直径的圆与直线相交于,两点,证明:为定值.
【变式7-3】(25-26高二上·重庆·阶段检测)在平面直角坐标系中,已知抛物线上一点到焦点的距离为5.过点的直线与抛物线交于不同的两点、.
(1)求抛物线的标准方程;
(2)若的面积为20,求直线的方程;
(3)若直线交轴于点,直线交轴于点,且,,求证:为定值.
▌题型08 点在定直线上的问题
1. 设参:设动点坐标 / 直线参数(斜率 k、参数 t、点 )
2. 列条件:根据题干几何关系写出等式
3. 消参:消去所有参数,得到只含x, y的方程
4. 结论:该方程即为动点所在定直线
【典例8】(25-26高二下·广东广州·阶段检测)在平面直角坐标系中,点到点的距离与到直线:的距离之比为,记点的轨迹为曲线.
(1)求的方程;
(2)点,过点的直线与交于,两点.
(ⅰ)当时,求的方程;
(ⅱ)若直线斜率不为0,且直线与过点且垂直于的直线交于点,判断点是否在定直线上,并说明理由.
【变式8-1】(25-26高二下·陕西安康·期末)已知椭圆:的左、右顶点分别为,,是上与,不重合的一动点.
(1)证明:直线与的斜率之积为定值;
(2)直线,与直线分别交于点,,求的最小值;
(3)若不过点且斜率为的直线与交于,两点,证明:的外心在定直线上.
【变式8-2】(25-26高二上·广东中山·期末)已知双曲线的中心为坐标原点,上焦点为,离心率为.记的上、下顶点分别为,过点的直线与的上支交于两点.
(1)求的方程;
(2)直线和的斜率分别记为和,求的最小值;
(3)直线与交于点,证明:点在定直线上.
【变式8-3】(2026·河北·二模)已知双曲线的离心率为点在上.
(1)求的方程.
(2)已知A,B分别为的左、右顶点,过点的直线与Γ的右支交于C,D两点.
(i)若直线BC和BD的斜率分别为,求;
(ii)若直线BC交直线于点N,直线AD和直线MN的交点为Q,证明:点Q在定直线上.
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专题04 圆锥曲线中的定点、定值、定直线问题
(题型突破·举一反三)
题型01 直线过定点问题
题型02 定点存在性问题
题型03 线段为定值的问题
题型04 面积为定值的问题
题型05 斜率为定值的问题
题型06 角度为定值的问题
题型07 与向量有关的定值的问题
题型08 点在定直线上的问题
▌题型01 直线过定点问题
设直线:x=my+t(优先,免讨论斜率)
联立曲线,得一元二次方程
韦达定理:y1+y2, y1y2
用题给条件化简,得t与m关系(如t=2m+1)
代回直线:x=my+2m+1,整理m(*)+(*)=0
令系数= 0、常数 = 0,解出定点(x0,y0)
【典例1】(25-26高二下·河南许昌·期末)已知椭圆C:的左、右焦点分别为,,且,离心率为.不与y轴垂直的直线l与C交于A,B两点.
(1)求C的方程;
(2)若直线l经过点,求的面积的最大值;
(3)C的左顶点为D,若,证明:直线l过定点.
【答案】(1)
(2)2
(3)
【分析】(1)根据离心律和椭圆系数求得;
(2)设而不求,联立直线与椭圆联立,用伟达定理求出得到三角形面积;第三小问,设直线为横截距式,设与轴交点为,联立求解。
【详解】(1)设C的半焦距为.由题意可得解得
所以C的方程为.
(2)由(1)可知,.
可设l:,,,
由消去x得,
则,.
所以.
,
当且仅当,即时“=”成立,
即的面积的最大值为2.
(3)设l:.由消去x得,
所以,,.
因为,,所以由可得,
所以,
即,
化简整理得,解得或.
当时,直线l:经过点D,不符合题意;
当时,直线l:经过点,也满足,符合题意.
综上所述,当时,直线l过定点.
【变式1-1】(25-26高三·全国·一轮复习)已知双曲线:(,)的一条渐近线方程为,且过点.设,分别是的左、右顶点,,是的右支上异于点的两点.
(1)求的方程;
(2)若直线经过的右焦点,且斜率为2,求的面积;
(3)设直线,的斜率分别为,,若,求证:直线恒过定点,并求出定点坐标.
【答案】(1)
(2)
(3)方法一:由题意得,的斜率不为0,
设为,,.
由,得,
所以,且,.
因为,,,
所以.
又,即,所以,
即,
整理得,
所以,
化简得,解得或3.
当时,的方程为,此时过点,不合题意,
当时,的方程为,此时过点,符合题意,
所以恒过定点.
方法二:由题意得,的斜率不为0,
设为,,.
由,得,
所以,且,.
又,即,
整理得,
即,
所以,
整理得,解得或,
当,,
此时,
所以,
所以,此时的方程为,所以恒过定点.
【分析】(1)由渐近线方程和双曲线所过的点即可列方程求得解;
(2)联立直线与双曲线方程求出韦达定理,利用韦达定理求出弦长,再求出点到直线的距离即可计算面积;
(3)方法一:设为,联立直线与双曲线方程求出韦达定理,利用韦达定理求出,再由题设得到,再代入韦达求出t即可求解;
方法二:设为,联立直线与双曲线方程求出韦达定理,将韦达定理代入题设求出t即可求解.
【详解】(1)由题意得,解得,
所以的方程为.
(2)由题意,直线的方程为,即.
设,,由,得,
所以,.
则,
又点到直线的距离为,
所以的面积为.
(3)略
【变式1-2】(25-26高三·全国·一轮复习)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)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.
【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)略
(ii)略
【变式1-3】(25-26高二下·广东汕尾·期末)在平面直角坐标系中,已知点,,点满足直线,的斜率之积为,记点的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程.
(2)若是曲线上第一象限的点,且,求点的坐标.
(3)设、是曲线上的两点,若直线的斜率是直线的斜率的倍,证明:直线过定点,并求出定点的坐标.
【答案】(1)
(2)
(3)解:法一:直线,的斜率均存在且不为,设直线的斜率为,
则直线的斜率为,直线,的方程分别为和,
联立方程组,整理得,
解得或,得,同理得,
则直线的斜率为,
所以直线的方程为,即,
令,则,即直线过定点
法二:设,则满足,可得
因为,,可得,
则,
又因为,且,所以,即,
直线的斜率明显存在,设直线的方程为,
联立方程组,整理得,
设,,则,,
所以,即,
即,
即,
整理得,解得或(舍去),
所以直线的方程:,
经检验,此时,所以直线过定点.
【分析】(1)设,根据题意,得到,进而求得曲线的方程;
(2)法一:设,直线与的倾斜角分别为,得到,由,,求得,结合椭圆的方程,求得的值,即可求解;
法二:设,得到,,求得,由,结合椭圆的方程,得到关于的方程,求得的值,即可求解;
(3)法一:设直线的斜率为,得到直线,的方程分别为和, 联立方程组求得和,得到直线的方程,即可得证;
法二:设直线的方程为,设,,联立方程组,结合韦达定理和,得到关于的方程,求得值,即可得证.
【详解】(1)解:设,且,,
因为点满足直线,的斜率之积为,可得,
即,整理得,
所以曲线的方程.
(2)解:法一:设,其中,,
直线与的倾斜角分别为,,则,
所以,
因为,,所以①,
因为,代入①中,得,故或(舍),
因为,所以点的坐标为.
法二:设,其中,,则,,
所以②,
由,可得③,
因为④,将③,④代入②中,,
,
所以,即,
因为,可得,所以,解得或(舍).
因为,所以点的坐标为.
(3)略
▌题型02 定点存在性问题
1. 设直线 ,交点 ,
2. 联立圆锥曲线,写出韦达定理
3. 将题干条件坐标化,代入韦达化简
4. 假设存在定点 ,列出等式恒成立条件
5. 对比系数,求解
6. 检验:若有解,则定点存在;无解,则不存在
【典例2】(25-26高三下·河北雄安·开学考试)已知点,直线,点到点的距离与到直线的距离之比为,点的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程;
(2)点,点是上异于点的两点,且.
①直线是否过定点?如果是,求出此定点;如果没有,请说明理由;
②过点作于点,是否存在定点,使得定点到点的距离为定值?如果有,求出定点的坐标;如果没有,请说明理由.
【答案】(1)
(2)①过定点;②存在定点
【分析】对于(1),设点,根据两点间距离公式和点到直线的距离公式列出等式,再化简得到曲线的方程.
对于(2)①,先设出直线的方程,分斜率存在和不存在两种情况讨论;当斜率存在时,将直线方程与曲线的方程联立,利用韦达定理得到和,再结合的条件,代入斜率公式化简,进而判断直线是否过定点.
对于(2)②,根据(2)①的结论,结合,利用直线垂直的斜率关系或圆的相关性质,分析点的轨迹,进而判断是否存在定点使得为定值.
【详解】(1)设动点,由题意得 ,
两边平方整理得: ,化简得,
即曲线的方程为: .
(2)
① 已知在曲线上,设,分两种情况讨论:
当直线斜率存在时,设,
联立得: ,
由韦达定理:.
由得:,
代入,
整理得: ,
将韦达定理代入化简得:,
因式分解得.
若,则直线过,不符合题意舍去;
故,即,
代入直线方程得: 恒过定点.
当直线斜率不存在时,设,由解得,也过点.
综上,直线过定点,定点为.
② 因为,且在上,也在上,
故,因此的轨迹是以为直径的圆.
,,
的中点坐标为 ,圆的半径为,
故对圆上任意点,为定值.
因此存在定点,坐标为.
【变式2-1】(25-26高三·全国·一轮复习)已知双曲线的离心率为2,其右焦点到一条渐近线的距离为.
(1)求双曲线的方程;
(2)若直线与双曲线交于不同的两点,,且以线段为直径的圆经过点.
①证明:直线过定点;
②已知点,判断双曲线上是否存在点,使为的重心,若存在,求出的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)①设,,
联立,得,
则,,,
所以,
,
因为以线段为直径的圆经过点,所以,
所以,即,
所以,
化简得,即,
因为,,所以,
所以直线的方程为,
所以直线过定点;
②不存在,理由如下:
假设双曲线上存在点,使为的重心,
则,即,
由①知,,
所以,又,所以,
因为点在双曲线上,所以,即,
化简得,即,
所以,或(舍),
又因为,所以假设不成立,
故双曲线上不存在点,使为的重心.
【分析】(1)利用已知条件及,可求得双曲线方程;
(2)①以线段为直径的圆经过点转化为,再联立直线与双曲线的方程,利用韦达定理得到,可得到直线过的定点;②假设存在点,利用点在双曲线上,再结合韦达定理即可求解.
【详解】(1)因为双曲线的右焦点为,渐近线方程为,
所以右焦点为到渐近线的距离为,
因为双曲线的离心率为,所以,
所以,解得,
所以双曲线的方程为.
(2)①略
②略
【变式2-2】(25-26高三·全国·一轮复习)已知斜率为的直线与抛物线交于两点,且当直线过的焦点时,在点处的切线的交点的横坐标为.
(1)求的准线方程;
(2)若,直线与的另一个交点为(异于点),是否存在实数,使得直线恒过定点,若存在,求出点的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)存在,定点为
【分析】(1)通过抛物线切线方程性质,结合切线横坐标与焦点的关系列方程求解;(2)假设直线方程,联立方程用韦达定理化简,得出的值,再计算得出定点.
【详解】(1)
设直线过的焦点,
设其方程为,其中,
联立得,
设,不妨令,
则,
因为,
所以在点处的切线方程分别为,
又,
代入切线方程得,
解得,故,
所以的准线方程为.
(2)
由(1)得抛物线的方程为,设,直线,
联立得,
则,
所以,①
(ⅰ)当直线斜率存在时,,
同理得,则,所以,
则直线的方程为,
代入得,
将①代入得,要使直线过定点,则,即,
此时的方程为,其恒过定点;
(ⅱ)当,且直线斜率不存在时,,由得,
代入①式得,所以,
解得,所以,此时直线的方程为,也过点.
综上,存在实数,使得直线恒过定点.
【变式2-3】(2026·四川眉山·二模)已知是圆上一动点,,线段的中垂线与线段交于点,点的轨迹为.
(1)求的方程;
(2)设,是上的两点,且,在直线上的射影为,是否存在,使得直线过平面内的定点?若存在,求出的值和定点坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2),定点
【分析】(1)题意可得,则,由椭圆的定义可知,点的轨迹是以、为焦点的椭圆;
(2)设出直线的方程,与椭圆方程联立,直线的方程为,令,结合根与系数的关系化简可得解.
【详解】(1)由可知,,
因为线段的垂直平分线与直线交于点,
,所以,
所以由椭圆的定义可知,点的轨迹是以、为焦点的椭圆,
所以,
所以,
所以曲线的方程为.
(2)因为,则三点共线,
设直线所在直线方程为,
设,,
由
消去y整理得,
恒成立,
所以,
在直线上的射影为,则,
所以,可得直线的方程为,
令,则
,
当时,即时,为定值,
当直线为轴时也成立,
所以存在,直线过定点.
▌题型03 线段为定值的问题
1. 设直线 / 动点参数
2. 联立曲线,韦达定理
3. 弦长 / 距离公式写出线段表达式
4. 代入韦达化简
5. 消去参数,结果为常数即定值;不能消去则不是定值
【典例3】(25-26高三·全国·一轮复习)已知椭圆的左顶点为,上顶点为,坐标原点到直线的距离为的面积为.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若过椭圆右焦点且不与轴重合的直线与椭圆交于两点.
①求面积的最大值以及此时直线的方程;
②若直线分别与轴交于两点,证明:为定值.
【答案】(1)
(2)①面积的最大值为,或;
②,直线的方程为:,
令,所以,则;
直线的方程为:,令,所以,
则
所以
,
所以为定值,且定值为.
【分析】(1)运用点到直线的距离公式和三角形面积公式,结合椭圆顶点坐标建立关于、的方程组,通过解方程组并利用确定椭圆的标准方程;
(2)①设直线方程为,联立椭圆方程后利用韦达定理和弦长公式表示三角形面积,通过换元转化为基本不等式求最值,并回代求直线方程;
②利用点斜式写出直线和的方程并求与轴的交点坐标,将与的乘积表达式用韦达定理化简,证明该表达式为与参数无关的常数.
【详解】(1),所以,
因为坐标原点到直线的距离为,所以①,
又因为的面积为,所以,即②,
由①②及得,,所以椭圆的方程为:.
(2)(i)由(1)知焦点的坐标为,
因为直线的斜率不为0,则可设直线的方程为,
联立方程组,消去,得,
,
设,则,
,
令,则,当且仅当时,等号成立,即面积的最大值为.
令,解得,所以此时直线的方程为或;
(ii)①面积的最大值为,此时直线的方程为或;
②略
【变式3-1】(25-26高二下·江苏连云港·期末)已知双曲线:的离心率为,左、右顶点分别为,,右焦点到其中一条渐近线的距离为.过的直线与双曲线交于,两点,直线,交于点,直线,交于点,设点为中点.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)求直线的方程;
(3)试证明为定值
【答案】(1)
(2)
(3)由(2)知,,,则.
将代入直线方程中,可得,
同理可得,
所以
,即,
,
,
所以,
而,
所以.
【分析】(1)根据条件建立方程组,直接求出,即可求解;
(2)设直线方程为,,,联立直线与双曲线方程,得,,再联立直线方程分别求出的横坐标,即可求解;
(3)根据条件求出,即可求解.
【详解】(1)易知双曲线:的渐近线方程为,右焦点为,
由题意知, 解得,,,
所以双曲线的标准方程为.
(2)由(1)知,,,,
由题可设过的直线方程为,,,
联立,消整理得,
则,,,
又直线方程为,直线方程为,
联立解得
,即点的横坐标为,
同理可得,点的横坐标为.
所以直线的方程为.
(3)略
【变式3-2】(25-26高二下·广西柳州·期末)已知抛物线的焦点为,过点作直线交于,两点,为坐标原点.
(1)求抛物线的方程;
(2)若为直角三角形,求直线的斜率;
(3)点关于轴的对称点为,直线交轴于点,直线交轴于点,探究是否为定值?
【答案】(1);
(2)或;
(3)是定值1,理由如下:
由(2)可知,
且,,
又因为,
所以直线的方程为,
令,得
,
即,
所以,
所以是定值1.
【分析】(1)由题意可得,求出的值即可得答案;
(2)设的方程为,与抛物线方程联立,分、及分别求解;
(3)由题意可求得,,利用点斜式求出直线的方程,进而可得点的坐标,代入化简即可得答案.
【详解】(1)由题意可得,解得,
所以抛物线的方程为;
(2)由题意可知直线的斜率存在且不为0,设为,
所以的方程为,
由,得,
其中,
解得,
设,
由韦达定理可得:,
所以,
又因为为直角三角形,
当时,则有,
即,
即,
所以,
解得,
所以,
又因为在抛物线上,
所以,
整理得,
即,
解得;
同理当时,解得;
当时,所以,即,
所以,
解得,满足,
所以;
综上,或;
(3)略;
【变式3-3】(25-26高二下·安徽阜阳·期中)已知点在抛物线上.
(1)求抛物线的标准方程;
(2)若射线,均与圆相切,且点,在抛物线上.
①若存在,使得,求直线的方程;
②过点作于点,问:是否存在定点,使得为定值?若存在,求该定值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)①;②存在定点,定值.
【分析】(1)由题意可得,进而求解即可得抛物线的标准方程;
(2)设,求得直线的方程,利用直线与圆相切可得,化简得,进而可得直线过定点;①利用,可求得,进而计算可求得直线的方程;②由题意可得点在以为直径的圆上,进而可得,可得结论.
【详解】(1)将点代入抛物线方程得,解得,
所以抛物线的标准方程为.
(2)设,
因为点,在抛物线上,所以,,
直线的方程为,即,
圆心到直线的距离为,
同理可得到直线的距离为,
因为两直线均与圆相切,所以,即,
两边平方得,所以,
所以,
所以
整理得,
因为,是不同的两点,所以,
所以①,
设直线的方程为,与抛物线联立得,
所以,所以,所以,
所以的方程,所以,所以直线过定点.
①因为,,,
所以,
由,得,
显然不符合题意,所以,
所以,
所以②,
由①②得,所以或,
当,得,此时是方程,
又,不符合题意,舍去;
所以,可得,
由,,两式相减得,
所以直线的斜率为,
所以直线的方程为,即.
②因为直线过定点,过点作于点,
所以点在以为直径的圆上,所以,
所以存在定点,使得为定值,定值为.
▌题型04 面积为定值的问题
1. 设直线,联立曲线,得到韦达定理
2. 选取面积公式(常用两类)
○ 任意两点弦为底: (弦长 × 点到直线距离)
3. ,代入韦达
4. 化简表达式,消去所有参数
5. 式子化为常数,即为面积定值
【典例4】(25-26高三·全国·一轮复习)已知椭圆的焦距为2,为的右焦点,为坐标原点,过且垂直于轴的直线与交于两点(在的上方),且的面积为.
(1)求的标准方程.
(2)过点且斜率存在的直线与交于不同的两点(在的左侧).
(ⅰ)证明:直线与的斜率之差的绝对值为定值;
(ⅱ)设直线与轴分别交于点,且直线相交于点,证明:的面积为定值.
【答案】(1)
(2)(ⅰ)由(1)知.
设,
联立与的方程得,化简整理得,
则,
,,
.
故直线与的斜率之差的绝对值为定值1.
(ⅱ)设,则由(ⅰ)可知,
所以,
因此点在定直线上,所以.
直线,令,得,则.
直线,令,得,则,
所以.
所以,
所以的面积为定值8.
【分析】(1)根据椭圆焦距定义,结合椭圆通径的性质、三角形面积公式进行求解即可;
(2)(ⅰ)设出直线的方程与椭圆方程联立,根据直线斜率公式、一元二次方程根的判别式、根与系数关系进行求解即可;
(ⅱ)根据(ⅰ)的结论,结合直线的点斜式方程,三角形面积公式进行求解即可.
【详解】(1)设的焦距为,由题知,则.
,则.
根据对称性得,所以点,
所以,又,所以,
所以的标准方程为.
(2)(ⅰ)略
(ⅱ)略
【变式4-1】(25-26高二下·河南驻马店·期末)已知双曲线的实轴的长为,离心率.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)过点的直线与双曲线交于两点,求线段的中点的轨迹方程;
(3)设为双曲线上任意一点,过作的两条渐近线的垂线,垂足分别为.的面积是否为定值?若是,求出此定值;若不是,请说明理由.
【答案】(1)
(2)或
(3)是,
【分析】1)根据实轴的长为,离心率,求出即可求得双曲线的标准方程;
(2)假设直线的方程与双曲线的标准方程联立,通过韦达定理表示出线段的中点的坐标,从而求出轨迹方程;
(3)设,求出点双曲线两条渐近线的距离,再利用分别取两条渐近线的法向量为求出两条渐近线的夹角,由于与两条渐近线垂直,故与该夹角互补,从而表示出面积,再判断是否为定值.
【详解】(1)由双曲线的实轴的长为,得,所以,
又,所以,所以,
所以双曲线的标准方程为.
(2)当直线的斜率不存在时,不符合题意;
当直线的斜率存在时,设斜率为,则直线的方程为,
联立,消去并整理,得 ,
由直线与双曲线有两个交点,得,
且 ,解得且.
设,则,故,
由且,得或,
将代入,整理得,
因为,所以,即 ,
故线段的中点的轨迹方程为或.
(3)的面积是定值.理由如下:
设,则,双曲线的渐近线方程分别为 .
点到两条渐近线的距离分别为,
故.分别取两条渐近线的法向量为,
则,
由于与两条渐近线垂直,所以,与该夹角互补
故,
所以的面积,
故的面积为定值.
【变式4-2】(2026·安徽蚌埠·二模)已知抛物线的焦点为,过点作一条直线交抛物线于、两点,过、分别作准线的垂线,垂足分别为、,为坐标原点.
(1)记、的斜率分别为、,求;
(2)求证:、、三点共线;
(3)记、,的面积分别为、、,求证:.
【答案】(1)
(2)由(1),依题意知,要证 、 、三点共线,只需证.
即证,即证.而成立,
故 、 、三点共线.
(3)记,由(2)同理知、 、 三点共线,且.
,,
,,
,
,
,
.
【分析】(1)设、,设直线的方程为,将该直线方程与抛物线方程联立,列出韦达定理,结合斜率公式可求得的值;
(2)利用韦达定理证明出即可;
(3)记,由(2)同理知、 、 三点共线,且,求出、、、,利用三角形的面积公式可证得结论成立.
【详解】(1)设、,
若直线与轴重合,则该直线与抛物线有且只有一个交点,不符合题意,
设直线的方程为,与抛物线方程联立有,
消去并化简得,,
则,,
因此,,所以.
(2)略
(3)略
【变式4-3】(25-26高二下·重庆·期中)平面内一动点到直线的距离为,到直线的距离为,且,记点的轨迹为曲线.
(1)求的方程:
(2)曲线的右焦点为,过点的直线与曲线相交于,两点,已知线段的中点为,求点的轨迹方程:
(3)已知,是椭圆上的点,是上一点,若线段,的中点都在上,证明:的面积是定值.
【答案】(1)
(2)
(3)
【分析】(1)利用点到直线的距离,根据条件列出方程化简即可得解;
(2)当直线斜率存在时设直线方程,联立椭圆的方程,根据韦达定理及中点坐标公式消参数即可得解,再检验斜率不存在时即可;
(3)根据点到直线的距离公式及弦长公式,再代入三角形面积公式计算即可.
【详解】(1)设,则,同理,
所以,
即,化简得.
即的方程为.
(2)由(1)知,,所以,所以椭圆的右焦点,
当直线斜率存在时,设直线方程为,
代入椭圆方程可得,,
设,中点,则,,
于是,,代入直线方程,
,
两式相除,得,即,代入中,可得;
当直线斜率不存在时,直线为,由椭圆的对称性知,点为,
也满足,
综上,点的轨迹方程为.
(3)设在椭圆上,在上,即,
因为的中点在上,
所以,
同理可得,,
又,,
化简可得,,
所以直线的方程为.
所以点到直线的距离,
联立,化简得,
所以,,
所以
,
又,
所以,,
所以,
即的面积是定值.
▌题型05 斜率为定值的问题
1. 设直线l动点参数,联立圆锥曲线,写出韦达定理
2. 写出目标斜率表达式
3. 将y用直线方程代换,通分整理
4. 代入韦达定理化简
5. 参数全部抵消,得到常数,即斜率定值
【典例5】(25-26高三·全国·一轮复习)已知椭圆的左、右焦点分别为,,是圆上一点,线段与交于点,且.
(1)求的标准方程;
(2)设为坐标原点,,直线与交于,两点,线段的中点为,的外心为,直线的斜率为,直线的斜率为.
(i)试用表示点的坐标;
(ii)试判断是否为定值.若是,求出该定值;若不是,请说明理由.
【答案】(1)
(2)(i);(ii)是,定值为9
【分析】(1)根据椭圆的定义可求,根据半焦距可求,从而可求椭圆方程;
(2)(i)联立直线方程和椭圆方程后结合韦达定理可求的坐标;(ii)设,结合圆过可得其一般方程,联立直线方程和圆的方程后结合韦达定理可求的坐标与的关系,据此可求定值.
【详解】(1)圆,即,
所以该圆是以为圆心,6为半径的圆.
,即,.
又,,
故C的标准方程为.
(2)(i)设,,
联立得,
则且,,
,故,
.
(ii)为定值9,理由如下:
设,外接圆的方程可设为.
因为在外接圆上,所以,即,
故外接圆的方程为.
联立,
则,
,.
又,,
故,,
解得,.
,,故为定值.
【变式5-1】(25-26高三·全国·一轮复习)在平面直角坐标系中,椭圆:()的长轴长是短轴长的2倍,点在椭圆上,斜率为的直线与椭圆相交于,两点(异于点).
(1)求椭圆的方程;
(2)若的面积为,求直线的方程;
(3)记直线与的斜率分别为,,直线,的斜率分别为,,证明:.
【答案】(1)
(2)或或或
(3)由题意得,,
若存在,则的横坐标不为2,
代入,得,
因为
,
因为,则,
则
,所以,得证.
【分析】(1)利用长轴与短轴的倍数关系设出,代入已知点坐标解出,进而得到椭圆方程;
(2)设直线方程并与椭圆联立,用韦达定理、弦长公式和点到直线距离表示面积,建立关于截距的方程求解;
(3)将与分别用坐标表示,通过韦达定理和直线方程消去,验证两者相等.
【详解】(1)由题知,解得,,
故椭圆的方程为.
(2)设直线的方程为(),
点,的坐标分别为,,
联立得,则,
由,得.
所以
.
原点到直线的距离为,
所以的面积为,
由,解得或,
故直线的方程为或或或.
(3)略
【变式5-2】(25-26高三·全国·一轮复习)已知双曲线的左、右顶点分别为,,直线与C的右支交于,两点.
(1)求实数的取值范围;
(2)若直线,的斜率分别为,,证明:是定值.
【答案】(1)
(2),,,,
由(1)可知,直线与双曲线联立消元可得:,
所以,根据已知条件有:
,
所以是定值.
【分析】(1)设,,直线,联立双曲线方程,得到两根之积小于即可求解;
(2)对进行配凑得,代入计算即可.
【详解】(1)设,,直线,
由,消元得:,
整理得:.
因为直线过定点且与双曲线右支有两个交点,
因为在轴上,且在双曲线的内部,
所以有:,,且,
则,解得:.
(2)略.
【变式5-3】(2026·河北沧州·二模)已知抛物线的焦点为,过点且斜率为1的直线与交于,两点,且.
(1)求的值;
(2)已知点,直线与交于,两点(异于点).
(ⅰ)判断直线与直线的斜率之和是否为定值.若是,请求出该定值;若不是,请说明理由.
(ⅱ)若外接圆的圆心为,求圆心的轨迹方程.
【答案】(1)
(2)(ⅰ)是定值0;(ⅱ)(且).
【分析】(1)联立直线方程与抛物线方程,再根据韦达定理求解;
(2)(ⅰ)联立抛物线与直线,利用韦达定理得出,再计算直线与直线的斜率之和并化简即可;(ⅱ)设圆心,利用和列出方程,结合(ⅰ)韦达定理的结果可得:,又因为圆心在的垂直平分线上,所以,联立解得,,可得点的坐标为,进而求出圆心的轨迹方程.
【详解】(1)设点,,直线的方程为,联立,
可得,则,由可得.
(2)(ⅰ)由(1)知抛物线,设点,,
联立,可得,
由,且,则,
则,
,
即直线与直线的斜率之和为定值,该定值为0.
(ⅱ)设的中点坐标为,则,
,
即的中点坐标为,所以的垂直平分线的方程为,
设圆心,由题可知,,则,
整理得①,
同理,,②,
①+②,得,
由(ⅰ)整理得③,
因为圆心在的垂直平分线上,所以④,
联立③④,结合的取值范围,解得,,
可得点的坐标为,
故点的轨迹方程为(且).
▌题型06 角度为定值的问题
【典例6】(2026·北京朝阳·模拟预测)已知椭圆:的离心率为,,分别是的上、下顶点,点是椭圆的右顶点,的面积为(是坐标原点).若直线与椭圆有唯一的公共点,且与直线交于点,直线与直线交于点.
(1)求椭圆的方程;
(2)求证:直线与的夹角为定值.
【答案】(1)
(2)设点,则由(1)可得.
依题意可知直线的斜率存在,设的方程为,则.
由,得.
因为直线与椭圆有唯一的公共点,
所以.整理得.
由,得.
解得,.
由(1)知直线即直线,
由,得.
又直线:,直线:.
由,得.
所以
.
所以.所以轴.
又直线的斜率为,
所以直线与直线的夹角的大小为,为定值.
【分析】(1)利用椭圆基本量关系,由已知条件列方程求解;
(2)设点的坐标以及直线的方程,与椭圆方程联立,利用,解得,从而得到,.联立与直线的方程解得的坐标,分别表示出直线与直线的方程,求出交点,利用斜率关系可得轴,即可证明结论.
【详解】(1)由已知得解得
所以椭圆的方程为.
(2)略
【变式6-1】(25-26高三·全国·一轮复习)已知双曲线的右焦点为,过点的直线与双曲线交于,两点,且的中点为.
(1)求双曲线的方程;
(2)过向双曲线作两条切线,切点分别为,.
(i)证明:直线的方程为;
(ii)设为双曲线的左焦点,证明:.
【答案】(1)
(2)(i)显然直线的斜率存在,设直线的方程为,,.
联立得,
则,化简得.
因为方程有两个相等实根,
所以,,则,
所以,即,
故直线的方程为,同理可得直线的方程为.
又直线,均过点,
所以,,故直线的方程为,即.
(ii)由题可得,则,
,
.
不妨设点在第一象限,则,,所以,,
则,
,
故,故.
【分析】(1)设两点坐标并代入双曲线方程,通过题目条件建立相关等式进行求解;
(2)(i)设的直线方程和两点坐标,并联立双曲线方程,再运用切线的相关性质求出的直线方程的表达式,同理可得的直线方程的表达式,最后经过同一点求出的直线方程;
(ii)先将形成的夹角余弦求出,比较两个余弦值的关系进行验证.
【详解】(1)设,,则,,
两式作差可得,即.
又,,,所以.
又,所以,,所以双曲线的方程为.
(2)(i)略
(ii)略
【变式6-2】(25-26高二下·河北·期末)已知双曲线的右焦点为,过点的直线与双曲线交于,两点,且的中点为.
(1)求双曲线的方程;
(2)过向双曲线作两条切线,切点分别为,.
(i)证明:直线的方程为;
(ii)设为双曲线的左焦点,证明:.
【答案】(1)
(2)(i)显然直线的斜率存在,设直线的方程为,,.
联立得,
则,化简得.
因为方程有两个相等实根,
所以,,则,
所以,即,
故直线的方程为,同理可得直线的方程为.
又直线,均过点,
所以,,故直线的方程为,即.
(ii)由题可得,则,
,
.
不妨设点在第一象限,则,,所以,,
则,
,
故,故.
【分析】(1)设两点坐标并代入双曲线方程,通过题目条件建立相关等式进行求解;
(2)(i)设的直线方程和两点坐标,并联立双曲线方程,再运用切线的相关性质求出的直线方程的表达式,同理可得的直线方程的表达式,最后经过同一点求出的直线方程;
(ii)先将形成的夹角余弦求出,比较两个余弦值的关系进行验证.
【详解】(1)解:设,,则,,
两式作差可得,即.
又,,,所以.
又,所以,,所以双曲线的方程为.
(2)(i)略
(ii)略
【变式6-3】(25-26高二上·重庆·期中)已知双曲线:的一条渐近线为,且过点,动点P在直线上.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)直线l过双曲线右焦点F且与双曲线右支交于A、B两点,求证:直线PA、PF、PB的斜率成等差数列;
(3)若过点P作双曲线的切线有两条,切点分别为M、N,设直线PM、PN的夹角为,求的取值范围.
【答案】(1)
(2)
双曲线的右焦点坐标为,其中,即;
设,直线的方程为.
将直线方程代入双曲线方程得,
化简得:,设,,
则,,
,,,
,
所以,,成等差数列;
(3)
【分析】(1)由题意可得,把点的坐标代入双曲线方程得,求解即可;
(2)设直线的方程为,,,将直线方程代入双曲线方程,利用根与系数的关系可得,,计算可得,可证结论;
(3)设,设切线方程为,代入双曲线方程,由切线可得,设切线PM、PN的斜率为,利用夹角公式可得,可求的取值范围.
【详解】(1)因为双曲线的一条渐近线为,即,所以
又双曲线过点,所以,
所以,所以 ,解得,,
所以双曲线的标准方程为:;
(2)略
(3)设,设切线方程为 ,即,
代入双曲线方程得,
所以,整理得,
因为时,直线与双曲线不可能相切,
所以,
所以,
所以,
所以,所以,
整理得,
设切线PM、PN的斜率为,
所以,所以,
所以,
所以,
所以,
当且仅当时,取等号,所以,
所以 的取值范围为.
▌题型07 与向量有关的定值的问题
【典例7】(25-26高三·全国·一轮复习)已知椭圆的离心率为,椭圆的左、右顶点分别为.过点的直线与椭圆的交点分别为,当直线垂直于轴时,.
(1)求椭圆的方程;
(2)直线的斜率与直线的斜率的乘积是否为定值?如果是,求出该定值;如果不是,请说明理由;
(3)直线与直线的交点为,过坐标原点作平行于直线的直线与直线相交于点,求的值.
【答案】(1)
(2)是,
(3)24
【分析】(1)由直线垂直于轴时知椭圆经过点,结合离心率列出关于的方程组,解得即得椭圆方程;
(2)设直线的方程为,代入并根据韦达定理求得,再求出,将代入即得答案;
(3)由(2)中韦达定理得到,分别求出直线、方程,联立得到,求得点,再由点在和上,求出直线和的方程,求得点的坐标,即可求得.
【详解】(1)解:因为椭圆的离心率为,可得,即,①
因为过点的直线垂直于轴时截得弦长,
所以椭圆经过点,所以,②
由①②解得,所以椭圆的方程为.
(2)解:由(1)可知,设直线的方程为,
联立方程组,整理得,
可得,且,
直线的斜率分别为,可得,
所以,
因为在直线:上,所以,
所以
,
所以.
(3)解:由(2)知,可得,
所以,
直线的方程为,直线的方程为,
两条直线联立可得
则,解得,
所以设点的坐标为,
因为过原点平行于的直线斜率为,且点在上,
则,故该直线的方程为,
点在上,则,
故直线的方程为,
联立方程组,解得,所以点的坐标为,
所以.
【变式7-1】(25-26高二下·上海青浦·期末)已知椭圆:(),其左焦点坐标为,且经过点,为坐标原点.
(1)求椭圆的方程;
(2)设点,点在椭圆上,求的最大值和最小值;
(3)点在直线上,过点且与平行的直线与椭圆交于,两点.试探究:是否存在常数,使得恒成立;若存在,求出该常数的值;若不存在,说明理由.
【答案】(1);
(2),;
(3)存在,.
【分析】(1)通过题目所给条件直接计算的值;
(2)通过三角换元,将点的坐标表示出来,用角度表示,结合二次函数与角度的范围求出最大、最小值;
(3)通过坐标将和表示出来,直接判断两者是否存在固定的数量关系,直接求出的值.
【详解】(1)已知左焦点坐标为,所以,
且,
因为椭圆经过点,所以,
所以,
所以椭圆方程为:
(2)因为点在椭圆上,
设,因为
所以
因为,所以当时,
当时,
所以,;
(3)点在直线上,设,
直线过点且与平行,,
所以直线方程为:,即,
令,所以直线的方程为:,
联立椭圆的方程:,消得:,
设,,所以由韦达定理有,,
所以
同理,
所以,
因为,
代入韦达定理及化简得:
所以,
又因为,
所以,所以存在常数使得.
【变式7-2】(25-26高二下·江苏连云港·期末)已知双曲线(,)经过点,,直线交的右支于,两点,且线段的中点为.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)若点的坐标为,求直线的方程;
(3)若直线经过的右焦点,以为直径的圆与直线相交于,两点,证明:为定值.
【答案】(1)
(2)
(3)由双曲线得,右焦点,
①当直线的斜率存在时,设直线,,中点.
联立,整理得,
由韦达定理得:,
因此:,
因为圆以为直径,圆心为,半径,所以,
设,将代入圆方程,
得,故,
所以
,
因为,所以,且,代入上式,
所以.
②当直线斜率不存在时,,易得,
所以,仍成立.
综上,为定值.
【分析】(1)直接由待定系数可求得双曲线方程;
(2)直接用点差法求中点弦的方程并检验可得;
(3)分直线的斜率存在或不存在两种情况讨论:当直线的斜率存在时,设直线,,中点,结合根与系数关系得,,再圆的方程中令,设,所以由根与系数关系得,进而可将,再将代入可得;当直线的斜率不存在时,得,进而可得所求值,综上可得所证结果.
【详解】(1)将点、代入双曲线方程,得,
令,,解得,即.
因此,双曲线的标准方程.
(2)设,且两点均在双曲线上,故
两式相减得点差公式:,即.
又因为中点为,故,代入上式得,即.
若,则,则重合,且中点,则三点重合,
这与直线交的右支于,两点矛盾.
所以,因此直线斜率.
又因为直线经过点,由点斜式得直线方程,整理得.
联立,得,判别式,
且,所以两根均为正根,符合交右支于两点的条件.
因此直线的方程为.
(3)略
【变式7-3】(25-26高二上·重庆·阶段检测)在平面直角坐标系中,已知抛物线上一点到焦点的距离为5.过点的直线与抛物线交于不同的两点、.
(1)求抛物线的标准方程;
(2)若的面积为20,求直线的方程;
(3)若直线交轴于点,直线交轴于点,且,,求证:为定值.
【答案】(1);
(2)或;
(3)
由在抛物线上,代入得,
又,故,即,
易得直线的斜率是存在的,设直线的方程为,
,,由(2)知,,
直线的斜率为:,
故直线的方程为:,
令,得,即,又
故,,由,得
故,即,
同理,直线交轴于,得,
故
代入,,得
故,为定值.
【分析】(1)根据抛物线的定义,点到焦点的距离等于到准线的距离,求出,从而得出抛物线的标准方程;
(2)设直线的方程为,联立,由韦达定理,得,,
的面积,结合,
解得,从而求出直线的方程;
(3)由在抛物线上,求出,得到直线的方程为:,即得,
由得,同理得,结合韦达定理得,,可解得,为定值.
【详解】(1)抛物线的准线方程为,
根据抛物线的定义,点到焦点的距离等于到准线的距离,
即:,解得,故抛物线的标准方程为;
(2)由(1)得焦点,又,则,
易得直线的斜率是存在的,设直线的方程为,
联立,消去,整理得:
,设,
由,得,
由韦达定理,,,
故的面积,代入得:
,得,
又,故:
,解得
满足,因此直线的方程为或;
(3)略
▌题型08 点在定直线上的问题
1. 设参:设动点坐标 / 直线参数(斜率 k、参数 t、点 )
2. 列条件:根据题干几何关系写出等式
3. 消参:消去所有参数,得到只含x, y的方程
4. 结论:该方程即为动点所在定直线
【典例8】(25-26高二下·广东广州·阶段检测)在平面直角坐标系中,点到点的距离与到直线:的距离之比为,记点的轨迹为曲线.
(1)求的方程;
(2)点,过点的直线与交于,两点.
(ⅰ)当时,求的方程;
(ⅱ)若直线斜率不为0,且直线与过点且垂直于的直线交于点,判断点是否在定直线上,并说明理由.
【答案】(1)
(2)(ⅰ).
(ⅱ)假设点在定直线上,
由椭圆的对称性可知该定直线必然与轴垂直.
由题可知的斜率不为,且直线:,
直线:,联立,
得
,
所以点在定直线上.
【分析】(1)设,由题可得,化简可得曲线方程;
(2)(i)由题得,当的斜率为时,由可得直线方程;当的斜率不为时,设:,,,将直线方程与曲线方程联立,然后由结合韦达定理可得,据此可得答案;
(ii)假设N在定直线上,由椭圆对称性可得该直线与x轴垂直,然后将直线AM与BN方程联立,结合韦达定理可得定直线方程.
【详解】(1)设,由题得,
即, 整理得,
所以 的方程为.
(2)(ⅰ)由题得,
当的斜率为 时,可取,或,.
则,符合题意,此时的方程为 ;
当的斜率不为 时,设:,,,
联立,得,
则,,.
,,
所以,即,不成立.
综上,的方程为 .
(ⅱ)略
【变式8-1】(25-26高二下·陕西安康·期末)已知椭圆:的左、右顶点分别为,,是上与,不重合的一动点.
(1)证明:直线与的斜率之积为定值;
(2)直线,与直线分别交于点,,求的最小值;
(3)若不过点且斜率为的直线与交于,两点,证明:的外心在定直线上.
【答案】(1)由椭圆方程可知:,则,,
设,,则,即,
可得,
所以直线与的斜率之积为定值.
(2)6
(3)设,,直线:,,
联立方程,消去y得,
因为,解得且,
则,,
可得
则,
,
,
设外接圆的方程为,,圆心为,
把点代入圆的方程得,
因为点,在圆上,则,
可得,
即,整理可得,
且,
整理可得,
因为,且,即,
可得,
即,可得,整理可得,
代入得,
解得或,
当时,,不满足题意;
当时,即,则点在定直线上,
所以的外心在定直线上;
综上所述:的外心在定直线上.
【分析】(1)设,,可得,结合斜率公式分析证明;
(2)设直线:,,结合(1)中结论可得,,再利用基本不等式求最小值;
(3)设直线:,,与椭圆方程联立可得韦达定理,设外接圆的方程为,代入点结合韦达定理分析证明.
【详解】(1)略
(2)设直线:,,令得,即;
由(1)可知:,则,
可得直线的方程为,令得,即,
则,
当且仅当,即时,等号成立,
所以的最小值为6.
(3)略
【变式8-2】(25-26高二上·广东中山·期末)已知双曲线的中心为坐标原点,上焦点为,离心率为.记的上、下顶点分别为,过点的直线与的上支交于两点.
(1)求的方程;
(2)直线和的斜率分别记为和,求的最小值;
(3)直线与交于点,证明:点在定直线上.
【答案】(1)
(2)
(3)证明见解析
【分析】(1)根据焦点坐标与离心率确定,再由算出,即可写出标准方程;
(2)联立直线与双曲线方程得到韦达定理,推导出,将目标式化为单变量二次函数,利用二次函数性质求最小值即可;
(3)写出两条直线的方程并联立,代入的比例关系,化简后求得交点纵坐标恒为定值,即可证明点在直线上.
【详解】(1)设双曲线的标准方程为,
由题意可得,解得,,
所以双曲线的标准方程为.
(2)双曲线的上下顶点为,,设直线的方程为,
设,,
联立,消去,可得,
则,,且,
所以,
所以,
所以,所以,
所以当时,的最小值为;
(3)直线的方程为,直线的方程为,
联立,得,解得,
即点在定直线上.
【变式8-3】(2026·河北·二模)已知双曲线的离心率为点在上.
(1)求的方程.
(2)已知A,B分别为的左、右顶点,过点的直线与Γ的右支交于C,D两点.
(i)若直线BC和BD的斜率分别为,求;
(ii)若直线BC交直线于点N,直线AD和直线MN的交点为Q,证明:点Q在定直线上.
【答案】(1)
(2)(i);
(ii)证明:直线的方程为,令,得.
直线的方程为,
直线的方程为.
联立两直线方程:,
代入,,结合,
即,
所以,
,
,
,
,
,即,
因在右支,不恒为,故.
即点在定直线上.
【分析】(1)通过离心率与点在曲线上的条件求解双曲线方程;
(2)(i)联立直线与双曲线方程,利用韦达定理计算斜率乘积;
(ii)联立直线方程,结合韦达定理关系化简,确定交点横坐标为定值.
【详解】(1)由双曲线离心率,得.
结合,得,故.
将点代入双曲线方程,得,
解得,则.
故双曲线的方程为.
(2)(i)双曲线的左右顶点为,.
设过的直线为,与交于,.
联立方程,消去得,,
由韦达定理,,.
直线、的斜率分别为,,则,
代入,,
得
,
因此.
(ii)略
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