解析几何:双曲线中的定点问题、定值问题、定直线问题复习讲义-2027届高三数学一轮复习
2026-08-23
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摘要:
该高中数学高考复习讲义聚焦双曲线中的定点、定值、定直线三大核心考点,按问题特征、核心方法、解题步骤、常见模型及易错提醒系统梳理知识,通过考点解析、方法指导(如参数分离法、特殊值探路)、真题例题与变式训练的教学环节,帮助学生构建解题框架,突破解析几何难点。
讲义突出数学思维与模型意识培养,如定点问题用“特殊值探路+一般证明”推理,定直线问题结合极点极线背景快速定位结论,设置分层训练与易错提醒。通过方法归纳与实战演练,助力学生高效掌握解题策略,为教师把控复习节奏、提升学生应考能力提供有力支持。
内容正文:
2027届高三数学一轮复习讲义
解析几何:双曲线中的定点问题、定值问题、定直线问题复习讲义
考点目录
双曲线中的定点问题
双曲线中的定值问题
双曲线中的定直线问题
考点一 双曲线中的定点问题
【知识点解析】
一、问题特征
动直线(或动曲线、动交点)在变化过程中恒经过某一固定点,该点坐标与参数无关。常见设问:“证明直线 恒过定点”“证明圆恒过定点”。
二、两大核心方法
方法一:参数分离法(直线过定点)
将动直线方程整理为:
令 ,解得的 即为定点。
方法二:特殊值探路 + 一般证明
1. 取参数的两个特殊值(如 、、斜率不存在),得到两条特殊直线;
1. 求其交点,即为定点候选;
1. 将候选点代回一般情形验证成立。
三、通用解题步骤
1. 设线:(或 ,过 轴定点时优先);
1. 联立:代入双曲线方程,得二次方程,验证二次项系数 、;
1. 韦达定理:写出 、;
1. 用条件:将题设条件(垂直、斜率关系、向量关系等)翻译为关于 的方程;
1. 求关系:解出 (或 与 的线性关系);
1. 代回直线方程:分离参数,令参数系数和常数项同时为0,解出定点;
1. 补验:单独验证斜率不存在的情况。
四、常见模型
模型
条件
结论
张直角模型
定点 ,
弦 所在直线过定点
斜率定积模型
常数
弦 过定点
切点弦模型
从定点 引两条切线
切点弦过定点(即 的极线,与定直线问题对偶)
直径圆模型
以弦 为直径的圆过定点
利用 转化
五、易错提醒
· 双曲线有两支,定点可能在双曲线内部或外部,注意交点位置对 的影响;
· 用参数分离法时,必须保证直线方程确实能写成 的形式(即参数仅出现在一个系数中),否则需要先用条件消元;
· 斜率不存在的直线容易漏验。
【例题分析】
例1.(2026·贵州贵阳·模拟预测)已知双曲线的渐近线为,双曲线的左顶点为,直线与双曲线C相交于A,B(异于点P)两点.
(1)求双曲线C的方程;
(2)若的中点为,求直线l的方程;
(3)若以为直径的圆恒过点P,试判断直线l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)
(3)过定点,定点坐标为.
【分析】(1)根据给定条件,求出渐近线方程,进而求出即可.
(2)联立直线与双曲线方程,利用韦达定理结合中点坐标公式求解.
(3)利用韦达定理及数量积的坐标表示求出的关系即可得解.
【详解】(1)双曲线的渐近线为,依题意,,
而双曲线C的左顶点为,则,
所以双曲线的方程为.
(2)由(1)知,双曲线的方程为,设,
由消去得,,
,且,
,由为的中点,得,解得,满足,
所以直线l的方程为,即.
(3)由(2)知,.,
则
,由以为直径的圆恒过点P,得,
于是,解得或,
当时,直线过,不符合题意;
当时,直线过定点,
所以直线l过定点,该定点坐标为.
例2.(2026·四川成都·模拟预测)已知双曲线:()经过点和,,,,分别在双曲线的左、右两支上,为双曲线左支上一点,且,,三点共线,,,三点共线,直线,的斜率分别记为,.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)求证:为定值;
(3)试判断直线是否过定点,若是,请求出定点坐标,若不是,请说明理由.
【答案】(1)
(2)
设直线的方程为,
由得,
因为直线与双曲线的左、右支分别交于点,
所以,解得,
所以
则
,
即为定值.
(3)
设直线的方程为,
由得,
,
所以
,
由,结合(2)可知,
由,得,即或,
当时,直线过点,不符合题意,舍去,
当时,直线的方程为,令,则,
所以直线过定点.
【分析】(1)根据双曲线过点的坐标,代入得到方程组,解得、,即可得到双曲线方程;
(2)由题意易得直线的斜率存在,设,直线的方程为,联立直线与双曲线方程,化简的式子,结合韦达定理即可求出结果.
(3)设直线的方程为,利用根与系数的关系以及定值,求出、的关系,即可得到直线方程,从而确定定点坐标.
【详解】(1)依题意可得,解得,
所以双曲线方程为.
(2)略
(3)略
【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.
例3.(2026·河南鹤壁·模拟预测)已知双曲线的虚轴长为,点在上.设直线与交于两点(异于点),直线与的斜率之积为.
(1)求的方程.
(2)证明:直线的斜率存在,且直线过定点.
(3)求直线斜率的取值范围.
【答案】(1)
(2)证明如下:
设,直线的斜率为,直线的斜率为,
当直线的斜率不存在时,设,易得,
由,得,解得(舍去)或(舍去),
法一:所以直线的斜率存在,设直线的方程为,
代入的方程得,则,
由,
可得,
即,
化简得,即,
所以或,
当时,直线的方程为,直线过点,与条件矛盾,舍去,
当时,直线的方程为,直线过定点,故直线过定点;
法二:设直线,
将的方程变形为,即,
将直线的方程变形为,代入的方程,
得,
整理得,
则,即,
所以直线,
故直线过定点.
(3)
【分析】(1)借助虚轴定义计算即可得;
(2)设出直线方程,代入曲线中,可得与交点横坐标有关韦达定理,借助韦达定理计算斜率之积可得直线中参数关系,即可得其定点;
(3)借助(2)中所得与横坐标有关一元二次方程,计算其即可得.
【详解】(1)因为虚轴长为,所以,
将的坐标代入方程,得,解得,
故的方程为;
(2)略
(3)由(2)知,整理得,
则且,
由可得,
由可得,即,
故.
【点睛】方法点睛:利用韦达定理法解决直线与圆锥曲线相交问题的基本步骤如下:
(1)设直线方程,设交点坐标为;
(2)联立直线与圆锥曲线的方程,得到关于(或)的一元二次方程,注意的判断;
(3)列出韦达定理;
(4)将所求问题或题中的关系转化为、(或、)的形式;
(5)代入韦达定理求解.
【变式训练】
变式1.(2026·黑龙江齐齐哈尔·模拟预测)已知双曲线的一条渐近线方程为,点在上.
(1)求双曲线的方程;
(2)过双曲线的左焦点作互相垂直的两条直线,且与交于两点,与交于两点,为线段的中点,为线段的中点,证明:直线过定点.
【答案】(1)
(2)由题意可知不与渐近线平行,
当与坐标轴平行时,显然直线与轴重合.
当不与坐标轴平行时,左焦点为,
不妨设直线的方程为,
联立消去并整理得,,
设,则
所以,所以.
又直线互相垂直,用替换,则可得.
当,即时,直线的方程为,直线过;
当时,直线的斜率为,
所以直线的方程为,
令,
所以直线过.综上,直线恒过点
.
【分析】(1)根据渐近线方程及双曲线上点的坐标列方程组求解即可.
(2)当与坐标轴平行时,直线与轴重合;当不与坐标轴平行时,设直线的方程为,与双曲线方程联立,韦达定理,从而求出,同理可得,求出直线的方程,即可求解直线恒过的定点.
【详解】(1)由双曲线的一条渐近线方程为,
且点在上,
有解得故双曲线的方程为.
(2)略
变式2.(2026·四川宜宾·模拟预测)已知双曲线的左右焦点分别为,C的右顶点到直线的距离为,双曲线右支上的点到的最短距离为
(1)求双曲线C的方程;
(2)过的直线与C交于M、N两点,连接交l于点Q,证明:直线QN过x轴上一定点.
【答案】(1)
(2)证明如下:
,直线,
当直线的斜率不为零时,设方程为,
联立,得,
则,所以,
设,
则,
直线的方程为,
令,则,即,
设直线交轴于点,
由于三点共线,则,
,
那么,
故
,
当直线的斜率等于0时,直线与轴重合,必过定点,
综上所述,直线QN过x轴上一定点.
【分析】(1)根据题意求出,即可得解;
(2)分直线的斜率等于0和不等于0两种情况讨论,当直线的斜率不为零时,设方程为,,联立方程,利用韦达定理求出,再求出直线的方程,进而可求出点的坐标,设直线交轴于点,根据三点共线,求出的表达式,进而可得出结论.
【详解】(1)由题意可得,解得,
从而,
所以双曲线C的方程为;
(2)略
【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.
变式3.(2026·福建南平·二模)已知,,直线,相交于点,且它们的斜率之积是4,记点的轨迹为曲线
(1)求的方程;
(2)不过,的直线与交于,两点,直线与交于点,点在直线上,证明:直线过定点.
【答案】(1)
(2)
解法一:
设,,
若直线的斜率为0,则直线与的交点在轴上,与已知矛盾,
故设直线的方程为:,
由,得,
,则,,
由点在直线上,设,则,,
所以,又,则,
即,
,
,
,
,
,所以(舍去),或,
所以的方程为,过定点.
解法二:设,,
若直线的斜率为0,则直线与的交点在轴上,与已知矛盾,
故设直线的方程为:,
由得,,
,则,,
所以,
即,
又直线的方程为,
直线的方程为,
联立直线与直线的方程,可得,
又点在直线上,故,
所以
,
故,直线的方程为,过定点.
【分析】(1)由斜率公式结合题意即可列式,化简即可得解.
(2)设直线的方程为:,将其与椭圆方程联立,从而,,思路一:由斜率公式、(1)中结论以及点在直线上,可得,从而结合韦达定理可得为定值2,由此即可得证;思路二:联立直线与直线的方程,可得,在里面代入,结合韦达定理即可得出为定值,由此即可得证.
【详解】(1)设,则,,
由已知,有,
故的方程为.
(2)略
考点二 双曲线中的定值问题
【知识点解析】
一、问题特征
某个几何量在运动变化中保持不变,与参数无关。常见定值目标:斜率之和/积、线段长度、向量数量积、面积、、、 等。
二、核心方法——直接计算 + 整体代换
1. 设参数(直线斜率 、截距 或点坐标);
1. 联立双曲线,韦达定理写出 、;
1. 将目标表达式用 、 整体表示;
1. 代入化简,若参数全部消去,剩余常数即为定值。
三、常用韦达恒等式
设直线 与双曲线交于 、:
四、双曲线中的经典定值结论
结论1:中心弦斜率积
为过原点的弦( 关于原点对称), 为双曲线上异于 的点:
结论2:定点引两直线斜率和为0
过双曲线上定点 引两条斜率互为相反数的直线,分别交双曲线于 ,则直线 的斜率为定值(等于 处切线斜率的相反数,可直接计算)。
结论3:同支焦点弦倒数和
过焦点 的直线交双曲线同一支于 :
结论4:切线平分角
双曲线上任一点处的切线平分该点两焦半径的夹角(内角或外角,看点在哪一支)。
五、解题步骤与易错提醒
1. 设线联立、韦达定理同定点问题;
1. 将目标量用韦达结果整体表示,不要单独求 ;
1. 化简至参数消去,得到常数;
1. 易错点:
· 双曲线中焦点弦分同支/异支,结论不同,必须讨论;
· 定值问题中 限制参数范围,但不影响定值本身;
· 斜率不存在的情况要单独计算验证。
【例题分析】
例1.(25-26高三下·重庆·阶段检测)已知分别为双曲线的左,右顶点,为双曲线上异于的任意一点,直线,斜率之积为,的焦距为.
(1)求的方程;
(2)过点作直线与双曲线交于,两点(不与重合),记的斜率分别为,证明:为定值.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】(1)先设点,再应用斜率公式结合点在双曲线上计算得出即可求解双曲线方程;
(2)设直线,再联立方程得出韦达定理,再应用斜率公式计算求解.
【详解】(1)设,,,且,
则.
又焦距为,则,,
双曲线的标准方程为:.
(2)由(1)知,设,.
因为不与重合,所以可设直线.
联立,消得:,
故,,,,
,,
可得,
.
例2.(2026·安徽池州·二模)已知双曲线过点和.
(1)求双曲线的方程;
(2)是双曲线上一点,设,,直线交于另一点,直线交于另一点,且,(各点均不重合).
(ⅰ)证明:直线过轴上的定点;
(ⅱ)记直线,的斜率分别为,,证明:为定值.
【答案】(1)
(2)(ⅰ)设点,,,,,如图:
因为,
由得,即.
又因为,
由得,即.
设直线过轴上的定点,则,,
所以直线过轴上的定点
(ⅱ)解法一:(设点法一相关点)
设点,,,由得①
因为点在上,所以,即②,如图:
由①②得
又点在上,所以 ,即
由题意知,所以③
同理得④
由③-④得,
因为 ,即⑤
由得,即⑥
联立⑤⑥解得,
所以
解法二:(设点法——定比点差)
设点,,
由得①,由得②
一方面,由得③
将①②代入③得④
另一方面,由得⑤
将①代入⑤得⑦
联立①⑦得⑧,同理得⑨
联立⑧⑨得⑩
由④⑩得
所以
.
解法三:(设线法一设线解点)
设点,,,一方面,由得①
另一方面,联立得(其中)
所以
所以②
由①②得,即③
同理得④
由得⑤
由③-④得⑥
联立⑤⑥得
所以
解法四:(设线法——韦达定理)
由(ⅰ)可设直线
联立得由韦达定理得③
由①②得
④
将③代入④得⑤
又因为点在上,所以 ⑥
联立⑤⑥得,,
,解得⑦或(舍)
所以
.
所以.
【分析】(1)根据双曲线的性质和经过的点可得双曲线方程;
(2)(ⅰ)先设各点的坐标,再结合向量的关系可求得直线经过的定点;(ⅱ)法一:通过设相关点,再结合向量关系可得,进而可证明定值;法二:通过设相关点,再结合向量关系及点差法可得,进而可证明定值;法三:先设直线的方程为,再利用根与系数关系可得及向量关系可得,从而证明定值;法四:直接设直线,再根据系数关系及向量关系可得,进而可证明定值.
【详解】(1)因为双曲线过点,所以点是双曲线的右顶点,得,
又因为双曲线过点,所以,解得.
所以双曲线的方程为 .
(2)(i)略
(ⅱ)略
例3.(2025·甘肃甘南·模拟预测)已知双曲线过点分别为圆:的两条切线,且分别交双曲线于点.
(1)求双曲线的离心率;
(2)证明:直线的斜率为定值.
【答案】(1)
(2)证明:由题意知,直线的斜率都存在且不为0,
设直线的方程为,直线的方程为.
由消去,整理得.
由,得,
由,得.
由题意,解得,所以,
所以,同理.
由题意,,得.
因为,所以,故,
所以直线的斜率,即直线的斜率为定值.
【分析】(1)根据点在双曲线上,将点的坐标代入双曲线方程求出的值,再利用双曲线的离心率公式(对于双曲线)来计算离心率.
(2)通过联立直线方程和双曲线方程,利用韦达定理求出交点坐标,再根据已知条件得出斜率关系,进而求出直线PQ的斜率.
【详解】(1)解:将的坐标代入,得,
所以双曲线的离心率.
(2)略
【变式训练】
变式1.(2026·安徽合肥·模拟预测)设双曲线的右顶点为,其焦距为.
(1)求双曲线的方程;
(2)过点作斜率为的直线与双曲线右支相交于两个不同点,其中点在轴上方,连接分别交直线于两点,求证:为定值.
【答案】(1)
(2)证明如下:
如图所示:
设过点的直线的方程为:,
联立双曲线方程:,
化简得:,
因直线与双曲线右支相交于两个不同点,
连接分别交直线于两点,
所以,设,
则,
当时,因为三点共线,
所以,则,
同理,,
,
其中,
,
将,
代入得: ,
又,
将,
代入得:,
,
所以为定值1.
【分析】(1)根据右顶点为,得到,再由焦距为得到求解;
(2)设过点的直线的方程为:,与双曲线方程联立,由三点共线,得到,从而,同理,代入韦达定理求解;
【详解】(1)由右顶点为,得,
其焦距为得,所以,
所以双曲线的方程为:;
(2)略
变式2.(2026·广东佛山·模拟预测)已知双曲线的左焦点,其一条渐近线方程为.
(1)求的标准方程;
(2)过的右焦点作x轴的垂线与在第一象限内交于点P,过点P作斜率为,的直线分别交于M,N两点,则当时,判断直线的斜率是否为定值,若是,求出该定值;若不是,请说明理由.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)依题意可得,结合渐近线方程求出,,即可得解;
(2)首先得到,即可得到直线的方程,联立直线与双曲线方程,设,即可求出、,再由斜率公式计算可得.
【详解】(1)双曲线的渐近线为,
由题意可知的半焦距,又,,
解得,,
故的标准方程为.
(2)由(1)可知,由,解得,
所以,则直线的方程为,
代入,消去得.
设,
所以,可得,则,
因为,所以,,
所以直线的斜率
,
所以直线的斜率为定值.
变式3.(24-25高三下·江苏镇江·开学考试)如图,双曲线的实轴长是虚轴长的2倍,焦点到渐近线的距离为动直线l分别交双曲线C的两条渐近线于M,N,其中点M在第一象限,点N在第四象限,且与双曲线C只有一个公共点
(1)求双曲线C的标准方程;
(2)证明:点P为线段MN的中点;
(3)过点P分别作两条渐近线的平行线交渐近线于E,F,求证:四边形OEPF的面积为定值,并求出该定值.
【答案】(1)
(2)当直线l的斜率不存在时, P点为MN的中点;
当直线l的斜率存在时,设直线MN的方程:,
联立方程,得,
因为直线l分别交双曲线C的两条渐近线于M,N,
其中点M在第一象限,点N在第四象限,且与双曲线C只有一个公共点P,
所以,即:,
双曲线两条渐近线方程为:,
联立方程,解得,
联立方程,解得,
则MN的中点坐标:,即,
代入得,,
所以MN的中点坐标满足双曲线方程,即MN的中点在双曲线上,
又因为直线l与双曲线C只有一个公共点P,
可知点P为线段MN的中点;
综上所述:点P为线段MN的中点.
(3)由题意可知:,
坐标原点到直线l的距离:,
则,
代入得.
所以平行四边形OEPF面积为定值
【分析】(1)根据题意结合双曲线性质求,即可得双曲线方程;
(2)设直线MN的方程:,直曲联立结合可得,再求交点坐标结合中点分析证明,注意分类讨论直线斜率是否存在;
(3)根据(2)中结论求和坐标原点到直线l的距离,进而求面积即可.
【详解】(1)设双曲线C的焦点坐标为,
因为实轴长是虚轴长的2倍,则,
又因为焦点到渐近线的距离为1,
则,可得,解得,,
所以双曲线C的标准方程:
(2)略
(3)略
【点睛】易错点点睛:第二问中注意讨论直线l的斜率存在与不存在两种情况,以及由动直线l与双曲线C恰有1个公共点,直曲联立后由得到参数k、m的关系.
考点三 双曲线中的定直线问题
【知识点解析】
一、问题特征
动点恒在某条固定直线上,或两条动直线的交点恒在某条固定直线上。常见设问:“证明点 恒在定直线上”“求该定直线方程”。
二、高等几何背景——极点极线
对于双曲线 ,点 对应的极线方程为:
核心性质(高考定直线题的主要来源):
过定点 的动直线交双曲线于 ,则 处切线的交点 恒在 的极线上。
因此,遇到”切线交点在定直线上”类问题,可直接写出极线方程作为答案,再做常规验证。
补充:若 在双曲线外,极线就是 的切点弦所在直线;若 在双曲线内,极线在双曲线外部。
三、核心方法
方法一:参数消元法
1. 设动直线 ,联立双曲线,韦达定理;
1. 求出目标点 的坐标 ,均表示为 的表达式;
1. 利用题设条件建立 的关系;
1. 消去参数,得到 满足的直线方程。
方法二:对偶转化法
定直线问题与定点问题互为对偶:
- “动直线过定点” ↔ “动交点在定直线上”;
- 极点极线是对偶关系的典型体现。
若直接证明定直线困难,可尝试转化为其对偶的定点问题。
方法三:轨迹法
设动点坐标 ,根据条件建立方程,消去参数后若方程为一次方程,即为定直线。
四、常见模型
模型
条件
定直线
切线交点模型
过定点 的弦
在 上
切点弦模型
从 引两切线,切点
所在直线即极线(定直线)
中点轨迹模型
弦 过定点或满足斜率条件
中点 在某定直线上
对称点模型
双曲线上点关于某定点对称
对称点轨迹为双曲线(非直线,注意区分)
五、解题步骤与易错提醒
1. 识别是否有极点极线背景,有则直接写出极线方程;
1. 设线联立,求出目标点坐标(含参数);
1. 利用韦达定理和题设条件化简坐标表达式;
1. 消参得到定直线方程,或验证坐标满足极线方程;
1. 易错点:
· 极线方程中是 和 ,不要写成 ;
· 双曲线极线方程中间是减号(椭圆是加号);
· 切线方程要会写:(与极线同形);
· 注意验证斜率不存在等特殊情形。
【例题分析】
例1.(2025·江西新余·模拟预测)双曲线E:的渐近线方程为,且双曲线E过点.
(1)求双曲线E的标准方程.
(2)若一条直线与双曲线恰有一个公共点,且该直线与双曲线的渐近线不平行,则定义该直线为双曲线的切线,该公共点为切线的切点.已知点T在直线l:上,且过点T恰好可作双曲线E的两条切线,设这两条切线的切点分别为P和M.
(i)设点T的横坐标为t,求t的取值范围;
(ii)设直线TP和直线TM分别与直线交于点Q和点N,证明:直线PN和直线MQ交点在定直线上.
附:双曲线以点为切点的切线方程为.
【答案】(1);
(2)(i);
(ii)证明:设,,
则直线TM和TP方程分别为和,
联立得点
又点T在直线l上,代入整理得
在直线TM的方程中,令,得,则点.
直线PN的斜率.
故直线PN的方程为
设直线PN与直线l的交点为A,由两直线方程,得.
解得.
设直线MQ与直线l的交点为B,
同理得
因为
所以A,B两点重合,
所以直线PN与MQ的交点在定直线l:上.
【分析】(1)由双曲线上的点和渐近线列式求出,得到其双曲线方程;
(2)(i)首先排除切线斜率不存在的情况,再采用设线法,并联立双曲线方程,根据判别式得到的范围;
(ii)设,根据切线结论得到直线和方程,再联立求出的坐标,再求出的坐标,得到直线方程,再分别设直线与直线交点为,直线与直线交点为,证明两点重合即可.
【详解】(1)由题意解得,,
所以双曲线E的标准方程为.
(2)(i)解:当一条切线的斜率不存在时,切点为双曲线E的顶点或,
则点T的坐标为或.
当点T的坐标为时,显然另一条切线的斜率存在,设切线方程为.
联立切线方程与双曲线方程,消去y化简得,
则,解得.
因为双曲线的渐近线方程为,所以不符合题意
当点T的坐标为时,只有一条切线,显然不符合题意,
所以两条切线的斜率均存在
设切线的斜率为,则切线方程为,
与双曲线方程联立消去y,化简得
令,
整理得.
因为,所以且.
上式整理得
由题意,以上关于k的二次方程有两个相异实根,所以,
且
整理得,
解得
综上所述,t的取值范围是
(ii)证明:略
例2.(2025·四川成都·二模)已知双曲线过点,渐近线方程为.
(1)求的方程;
(2)已知点,过点作动直线与双曲线右支交于不同的两点,在线段上取异于点的点.
(i)当为中点时,的面积为7,求直线的斜率;
(ii)直线分别与轴交于点,若为中点,证明:点恒在一条定直线上.
【答案】(1)
(2)(i);
(ii)证明:设直线的方程为,令,得.
同理可得,.
因为为中点,所以,即.
又因为点都在直线上,
所以,
整理,得,
代入韦达定理,得,所以.
因为,所以点恒在定直线上.
【分析】(1)根据双曲线过的点以及渐近线方程列出方程组求解双曲线方程;
(2)(i)先设出直线方程,联立双曲线方程,利用中点坐标公式和三角形面积公式求解直线斜率;
(ii)通过设点坐标,利用直线方程求出与轴交点坐标,再根据中点关系证明点在定直线上。
【详解】(1)由题意,得,则①,
将点代入双曲线方程,得②,
联立①②解得故的方程为.
(2)若直线的斜率不存在,则直线与双曲线右支只有一个交点,不符合题意,故直线的斜率存在.
设直线的方程为,与联立得.
设,由题意,得解得.
(i)解:因为为中点,所以.
由,得.
又,解得,所以直线的斜率为.
(ii)略
【点睛】方法点睛:解答圆锥曲线的定点、定值问题的策略:
参数法:参数解决定点问题的思路:
①引进动点的坐标或动直线中的参数表示变化量,即确定题目中核心变量(通常为变量k);②利用条件找到k过定点的曲线之间的关系,得到关于k与x,y的等式,再研究变化量与参数何时没有关系,得出定点的坐标;
2、由特殊到一般发:由特殊到一般法求解定点问题时,常根据动点或动直线的特殊情况探索出定点,再证明该定点与变量无关.
例3.(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.
【变式训练】
变式1.(2026·湖南株洲·模拟预测)已知双曲线:(,)实轴端点分别为,,右焦点为,离心率为2,过点且斜率1的直线与双曲线交于另一点,已知的面积为.
(1)求双曲线的方程;
(2)若过的直线与双曲线交于,两点,试探究直线与直线的交点是否在某条定直线上?若在,请求出该定直线方程;如不在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)在定直线方程上
【分析】(1)联立直线方程与双曲线方程,可得点,进而根据三角形面积公式即可求出的值;(2)分直线斜率 和不存在两种情况讨论,求出两直线交点,代入化简即可求解.
【详解】(1)设直线的方程为,联立,得,
又,,代入上式得,即,
∴,解得,∴,,∴双曲线的方程为.
(2)当直线点的斜率不存在时,,,直线的方程为,直线的方程为,联立直线与直线的方程可得的,
当直线的斜率存在时,设直线的方程为,,,
联立得,∴,,
∴直线的方程为,直线的方程为,
联立直线与直线的方程可得:
,两边平方得,
又,满足,
∴
,
∴,∴,或,(舍去)
综上,在定直线上,且定直线方程为.
变式2.(2026·湖北十堰·模拟预测)已知双曲线C:的离心率为,过点的直线l与C左右两支分别交于M,N两个不同的点(异于顶点).
(1)若点P为线段MN的中点,求直线OP与直线MN斜率之积(O为坐标原点);
(2)若A,B为双曲线的左右顶点,且,试判断直线AN与直线BM的交点G是否在定直线上,若是,求出该定直线,若不是,请说明理由
【答案】(1)1
(2)是在定直线上,定直线
【分析】(1)根据题意列出方程组得到,设,,,利用点差法即可求解;
(2)根据(1)的结论得出,,设直线l:,,设,,联立直线与曲线方程,利用韦达定理联立直线与直线的方程得出,进而得证.
【详解】(1)由题意得,所以,
设,,,
则,
作差得,
又MN的斜率,,
所以.
(2)∵,∴,,,
直线l:,,
设,,
联立得,
所以,所以,
设直线AN:,BM:,
所以,
所以.故存在定直线,使直线AN与直线BM的交点G在定直线上.
2
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$2027届高三数学一轮复习讲义
解析几何:双曲线中的定点问题、定值问题、定直线问题复习讲义
考点目录
双曲线中的定点问题
双曲线中的定值问题
双曲线中的定直线问题
考点一 双曲线中的定点问题
【知识点解析】
一、问题特征
动直线(或动曲线、动交点)在变化过程中恒经过某一固定点,该点坐标与参数无关。常见设问:“证明直线 恒过定点”“证明圆恒过定点”。
二、两大核心方法
方法一:参数分离法(直线过定点)
将动直线方程整理为:
令 ,解得的 即为定点。
方法二:特殊值探路 + 一般证明
1. 取参数的两个特殊值(如 、、斜率不存在),得到两条特殊直线;
1. 求其交点,即为定点候选;
1. 将候选点代回一般情形验证成立。
三、通用解题步骤
1. 设线:(或 ,过 轴定点时优先);
1. 联立:代入双曲线方程,得二次方程,验证二次项系数 、;
1. 韦达定理:写出 、;
1. 用条件:将题设条件(垂直、斜率关系、向量关系等)翻译为关于 的方程;
1. 求关系:解出 (或 与 的线性关系);
1. 代回直线方程:分离参数,令参数系数和常数项同时为0,解出定点;
1. 补验:单独验证斜率不存在的情况。
四、常见模型
模型
条件
结论
张直角模型
定点 ,
弦 所在直线过定点
斜率定积模型
常数
弦 过定点
切点弦模型
从定点 引两条切线
切点弦过定点(即 的极线,与定直线问题对偶)
直径圆模型
以弦 为直径的圆过定点
利用 转化
五、易错提醒
· 双曲线有两支,定点可能在双曲线内部或外部,注意交点位置对 的影响;
· 用参数分离法时,必须保证直线方程确实能写成 的形式(即参数仅出现在一个系数中),否则需要先用条件消元;
· 斜率不存在的直线容易漏验。
【例题分析】
例1.(2026·贵州贵阳·模拟预测)已知双曲线的渐近线为,双曲线的左顶点为,直线与双曲线C相交于A,B(异于点P)两点.
(1)求双曲线C的方程;
(2)若的中点为,求直线l的方程;
(3)若以为直径的圆恒过点P,试判断直线l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.
例2.(2026·四川成都·模拟预测)已知双曲线:()经过点和,,,,分别在双曲线的左、右两支上,为双曲线左支上一点,且,,三点共线,,,三点共线,直线,的斜率分别记为,.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)求证:为定值;
(3)试判断直线是否过定点,若是,请求出定点坐标,若不是,请说明理由.
例3.(2026·河南鹤壁·模拟预测)已知双曲线的虚轴长为,点在上.设直线与交于两点(异于点),直线与的斜率之积为.
(1)求的方程.
(2)证明:直线的斜率存在,且直线过定点.
(3)求直线斜率的取值范围.
【变式训练】
变式1.(2026·黑龙江齐齐哈尔·模拟预测)已知双曲线的一条渐近线方程为,点在上.
(1)求双曲线的方程;
(2)过双曲线的左焦点作互相垂直的两条直线,且与交于两点,与交于两点,为线段的中点,为线段的中点,证明:直线过定点.
变式2.(2026·四川宜宾·模拟预测)已知双曲线的左右焦点分别为,C的右顶点到直线的距离为,双曲线右支上的点到的最短距离为
(1)求双曲线C的方程;
(2)过的直线与C交于M、N两点,连接交l于点Q,证明:直线QN过x轴上一定点.
变式3.(2026·福建南平·二模)已知,,直线,相交于点,且它们的斜率之积是4,记点的轨迹为曲线
(1)求的方程;
(2)不过,的直线与交于,两点,直线与交于点,点在直线上,证明:直线过定点.
考点二 双曲线中的定值问题
【知识点解析】
一、问题特征
某个几何量在运动变化中保持不变,与参数无关。常见定值目标:斜率之和/积、线段长度、向量数量积、面积、、、 等。
二、核心方法——直接计算 + 整体代换
1. 设参数(直线斜率 、截距 或点坐标);
1. 联立双曲线,韦达定理写出 、;
1. 将目标表达式用 、 整体表示;
1. 代入化简,若参数全部消去,剩余常数即为定值。
三、常用韦达恒等式
设直线 与双曲线交于 、:
四、双曲线中的经典定值结论
结论1:中心弦斜率积
为过原点的弦( 关于原点对称), 为双曲线上异于 的点:
结论2:定点引两直线斜率和为0
过双曲线上定点 引两条斜率互为相反数的直线,分别交双曲线于 ,则直线 的斜率为定值(等于 处切线斜率的相反数,可直接计算)。
结论3:同支焦点弦倒数和
过焦点 的直线交双曲线同一支于 :
结论4:切线平分角
双曲线上任一点处的切线平分该点两焦半径的夹角(内角或外角,看点在哪一支)。
五、解题步骤与易错提醒
1. 设线联立、韦达定理同定点问题;
1. 将目标量用韦达结果整体表示,不要单独求 ;
1. 化简至参数消去,得到常数;
1. 易错点:
· 双曲线中焦点弦分同支/异支,结论不同,必须讨论;
· 定值问题中 限制参数范围,但不影响定值本身;
· 斜率不存在的情况要单独计算验证。
【例题分析】
例1.(25-26高三下·重庆·阶段检测)已知分别为双曲线的左,右顶点,为双曲线上异于的任意一点,直线,斜率之积为,的焦距为.
(1)求的方程;
(2)过点作直线与双曲线交于,两点(不与重合),记的斜率分别为,证明:为定值.
例2.(2026·安徽池州·二模)已知双曲线过点和.
(1)求双曲线的方程;
(2)是双曲线上一点,设,,直线交于另一点,直线交于另一点,且,(各点均不重合).
(ⅰ)证明:直线过轴上的定点;
(ⅱ)记直线,的斜率分别为,,证明:为定值.
例3.(2025·甘肃甘南·模拟预测)已知双曲线过点分别为圆:的两条切线,且分别交双曲线于点.
(1)求双曲线的离心率;
(2)证明:直线的斜率为定值.
【变式训练】
变式1.(2026·安徽合肥·模拟预测)设双曲线的右顶点为,其焦距为.
(1)求双曲线的方程;
(2)过点作斜率为的直线与双曲线右支相交于两个不同点,其中点在轴上方,连接分别交直线于两点,求证:为定值.
变式2.(2026·广东佛山·模拟预测)已知双曲线的左焦点,其一条渐近线方程为.
(1)求的标准方程;
(2)过的右焦点作x轴的垂线与在第一象限内交于点P,过点P作斜率为,的直线分别交于M,N两点,则当时,判断直线的斜率是否为定值,若是,求出该定值;若不是,请说明理由.
变式3.(24-25高三下·江苏镇江·开学考试)如图,双曲线的实轴长是虚轴长的2倍,焦点到渐近线的距离为动直线l分别交双曲线C的两条渐近线于M,N,其中点M在第一象限,点N在第四象限,且与双曲线C只有一个公共点
(1)求双曲线C的标准方程;
(2)证明:点P为线段MN的中点;
(3)过点P分别作两条渐近线的平行线交渐近线于E,F,求证:四边形OEPF的面积为定值,并求出该定值.
考点三 双曲线中的定直线问题
【知识点解析】
一、问题特征
动点恒在某条固定直线上,或两条动直线的交点恒在某条固定直线上。常见设问:“证明点 恒在定直线上”“求该定直线方程”。
二、高等几何背景——极点极线
对于双曲线 ,点 对应的极线方程为:
核心性质(高考定直线题的主要来源):
过定点 的动直线交双曲线于 ,则 处切线的交点 恒在 的极线上。
因此,遇到”切线交点在定直线上”类问题,可直接写出极线方程作为答案,再做常规验证。
补充:若 在双曲线外,极线就是 的切点弦所在直线;若 在双曲线内,极线在双曲线外部。
三、核心方法
方法一:参数消元法
1. 设动直线 ,联立双曲线,韦达定理;
1. 求出目标点 的坐标 ,均表示为 的表达式;
1. 利用题设条件建立 的关系;
1. 消去参数,得到 满足的直线方程。
方法二:对偶转化法
定直线问题与定点问题互为对偶:
- “动直线过定点” ↔ “动交点在定直线上”;
- 极点极线是对偶关系的典型体现。
若直接证明定直线困难,可尝试转化为其对偶的定点问题。
方法三:轨迹法
设动点坐标 ,根据条件建立方程,消去参数后若方程为一次方程,即为定直线。
四、常见模型
模型
条件
定直线
切线交点模型
过定点 的弦
在 上
切点弦模型
从 引两切线,切点
所在直线即极线(定直线)
中点轨迹模型
弦 过定点或满足斜率条件
中点 在某定直线上
对称点模型
双曲线上点关于某定点对称
对称点轨迹为双曲线(非直线,注意区分)
五、解题步骤与易错提醒
1. 识别是否有极点极线背景,有则直接写出极线方程;
1. 设线联立,求出目标点坐标(含参数);
1. 利用韦达定理和题设条件化简坐标表达式;
1. 消参得到定直线方程,或验证坐标满足极线方程;
1. 易错点:
· 极线方程中是 和 ,不要写成 ;
· 双曲线极线方程中间是减号(椭圆是加号);
· 切线方程要会写:(与极线同形);
· 注意验证斜率不存在等特殊情形。
【例题分析】
例1.(2025·江西新余·模拟预测)双曲线E:的渐近线方程为,且双曲线E过点.
(1)求双曲线E的标准方程.
(2)若一条直线与双曲线恰有一个公共点,且该直线与双曲线的渐近线不平行,则定义该直线为双曲线的切线,该公共点为切线的切点.已知点T在直线l:上,且过点T恰好可作双曲线E的两条切线,设这两条切线的切点分别为P和M.
(i)设点T的横坐标为t,求t的取值范围;
(ii)设直线TP和直线TM分别与直线交于点Q和点N,证明:直线PN和直线MQ交点在定直线上.
附:双曲线以点为切点的切线方程为.
例2.(2025·四川成都·二模)已知双曲线过点,渐近线方程为.
(1)求的方程;
(2)已知点,过点作动直线与双曲线右支交于不同的两点,在线段上取异于点的点.
(i)当为中点时,的面积为7,求直线的斜率;
(ii)直线分别与轴交于点,若为中点,证明:点恒在一条定直线上.
例3.(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.
【变式训练】
变式1.(2026·湖南株洲·模拟预测)已知双曲线:(,)实轴端点分别为,,右焦点为,离心率为2,过点且斜率1的直线与双曲线交于另一点,已知的面积为.
(1)求双曲线的方程;
(2)若过的直线与双曲线交于,两点,试探究直线与直线的交点是否在某条定直线上?若在,请求出该定直线方程;如不在,请说明理由.
变式2.(2026·湖北十堰·模拟预测)已知双曲线C:的离心率为,过点的直线l与C左右两支分别交于M,N两个不同的点(异于顶点).
(1)若点P为线段MN的中点,求直线OP与直线MN斜率之积(O为坐标原点);
(2)若A,B为双曲线的左右顶点,且,试判断直线AN与直线BM的交点G是否在定直线上,若是,求出该定直线,若不是,请说明理由
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