第6讲 斜率关系与定点定值专项训练-2027届高三数学一轮复习
2026-10-18
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内容正文:
斜率关系与定点定值
解析几何 · 专题篇
一 斜率之和
(一) 的几何含义。
两条直线关于过定点的水平线对称时,斜率互为相反数,和为 ;反过来, 等价于 ,即 在 的中垂线上。
★ 这个转化是本节的主线:斜率和为零、两段等长、点在垂直平分线上,三者是一回事。
(二)怎么算 。
设 、、定点 ,把 通分,分子按 、 整理,再用韦达代入。
★ 抛物线上 ,通分后全变成 的式子,比椭圆省一半计算 —— 本节多数题都是抛物线,正是这个原因。
(三)分子的结构。
抛物线 、定点 时, 的分子化为 (分母的倒数) 的结构,代入 这类韦达结果即可。
★ 分子恒为零时,得到的是 与参数的等式;分子为常数倍分母时,得到的是斜率之和为定值。
(四)倒数的差与和也常考。
这类形式出现时, 或 反而比 更整齐。
★ 见到「」先别急着通分,把 的表达式写出来,往往直接看出它是常数。
(五)验证两件事。
分母不为零(、 都不竖直),且 (、 真实存在)。
★ 定点若落在准线上,过它的竖直线与抛物线只有一个交点,这种情形要单独说明,不能默认 存在。
(六)本节六道题的两条路。
第一条是「定 的坐标再通分」:先把定点或动点的坐标算准,再把两个斜率相加、通分、代入韦达 —— 前三道都走这条。
第二条是「先化简单个斜率」:像 这种约分,把每个斜率先化简再组合,往往比通分快。
★ 什么时候用第二条?看分子分母能不能同时约掉一个因式 —— 能约就先约,约完往往是常数关系(如 )。
例1(多选·★★★☆☆)
已知为抛物线的焦点,是上位于第一象限的一点,,过点的直线与交于两点(在线段上),且,则( )
A. 直线的倾斜角为
B. 直线斜率之和为
C.
D.
变式1-1(多选·★★★☆☆)
已知抛物线的焦点为,过点的直线交于点。连接BF并延长交于点,点为坐标原点,则下列结论正确的是( )
A.
B. 存在直线,使为直角
C.
D. 直线MB与ME斜率之和为零
变式1-2(多选·★★★★☆)
已知抛物线的焦点为F,过点的直线与抛物线C交于P,Q两点,异于P,Q两点的点在抛物线C上,则( )
A.
B. 直线PA与AQ的斜率之和为4
C. 与面积之比为
D. 过点P,Q作抛物线C的切线分别交直线AB于M,N两点,则点M,N的横坐标之积为1
变式1-3(单选·★★★☆☆)
已知点,,点P是抛物线上的动点(异于A,B两点),记直线AP的斜率为,直线BP的斜率为,则下列结论正确的是( )
A. 为定值
B. 为定值
C. 为定值
D. 为定值
变式1-4(解答·★★★★★)
已知点为椭圆的右端点,椭圆的离心率为,过点的直线与椭圆交于两点,直线分别与轴交于点.(1)求椭圆的标准方程;(2)试判断线段的中点是否为定点,若是,求出该点纵坐标,若不是,说明理由.
变式1-5(解答·★★★★★)
已知椭圆的离心率为,且过点。(1)求椭圆的标准方程:(2)已知,为椭圆上异于点的两点,且,,点为垂足,求证:直线过定点;并判断是否存在定点,使得为定值。若存在,求出定值;若不存在,请说明理由。
二 斜率之积
(一)两个顶点与动点的斜率之积。
椭圆 上动点 与左右顶点 、 连线,;双曲线换成 。
★ 符号只看曲线类型:椭圆「负」、双曲线「正」。这一条是本节所有题的源头,可直接当结论用,也可现推。
(二)现推只需三行。
设 在曲线上,则 ;把 代入,约去 即得。
★ 考试时若忘了符号,现推比硬记稳;推导里 的系数直接决定正负。
(三)上下顶点同理。
动点与上下顶点 、 连线,;双曲线取正。
★ 注意分子分母颠倒了 ——顶点在 轴上时是 ,在 轴上时是 。
(四)由斜率积反求曲线。
题给「(常数)」求轨迹时,把 与 对照: 是椭圆、 是双曲线、 退化。
★ 还要注明去掉顶点的两个位置 —— 那两点使某个斜率不存在,轨迹是「椭圆(去两点)」而不是整条椭圆。
(五)切线与弦的斜率之积。
抛物线上点 处的切线斜率为 ,与过原点的弦 的斜率相乘,常得到与参数无关的定值。
★ 这类题的关键是「切线斜率用导数」: 求导得 ,比联立判别式快得多。
(六)本节十道题的三类问法。
第一类「给积求曲线」: 与 对照,直接读出 ,再写渐近线或方程。
第二类「给曲线求积」:先写出 的坐标式,用曲线方程把 换掉,约分即得常数。
第三类「积为定值的证明」:通分后用韦达代入,若 (或 )被消掉,定值就出来了。
★ 三类的顺序刚好相反:第一类是「积 → 曲线」,第二类是「曲线 → 积」,第三类是「两边都不给、自己证」。做题先判断属于哪类,再决定从哪头推。
例2(单选·★★★☆☆)
若为双曲线:上异于,的动点,且直线与的斜率之积为5,则的渐近线方程为( )
A.
B.
C.
D.
变式2-1(多选·★★★☆☆)
已知椭圆 的左、右焦点分别为 ,点为上异于长轴的顶点的一点,则下列说法正确的是( )
A. 当 时,椭圆的离心率为;
B. 当的面积的最大值为时,椭圆的长轴长的最小值为4;
C. 已知 ,当点位于第一象限时,四边形的面积的最大值为;
D. 已知 ,则直线与直线的斜率之积为。
变式2-2(多选·★★★★☆)
已知双曲线的左,右焦点分别为,,左、右顶点分别为,。为双曲线在第一象限上的点,设,的斜率分别为,,且。过点作双曲线的切线与双曲线的渐近线交于,两点,则( )
A. 的值随着的增大而减小
B. 双曲线的离心率为
C.
D.
变式2-3(多选·★★★★☆)
已知,动点满足直线与的斜率乘积为,设点的运动轨迹为曲线,过点的直线与曲线的另一个交点为,则( )
A. 点的轨迹方程为
B. 面积的最大值为
C. 不存在点,使得
D. 若直线过原点,则的最小值为2
变式2-4(多选·★★★★☆)
已知双曲线:(,)的左、右焦点分别是,,过的直线与双曲线的左、右两支分别交于,两点,,两点均在轴上方,,则下列说法正确的是( )
A. 若,则
B. 若,则双曲线的渐近线方程为
C. 若是钝角三角形,则双曲线离心率的取值范围是
D. 若是钝角三角形,直线,的斜率分别是,,则的最小值是
变式2-5(填空·★★★☆☆)
过点的直线交抛物线于P,Q两点,直线过点P且与C相切,则直线与直线斜率之积为__________。
变式2-6(多选·★★★☆☆)
已知直线与抛物线交于,两点,是抛物线的焦点,则下列判断一定正确的是( )
A. 若,则
B.
C. 过点作直线的垂线,垂足为点,为原点,则,,三点共线
D. 直线,(为坐标原点)的斜率之积为
变式2-7(解答·★★★★☆)
已知抛物线C:过点,直线与C交于A,B两点,O为坐标原点.(1)若直线的斜率为-1,且,求直线的方程;(2)若直线不经过点P,且直线与直线的斜率之积为4,过点P作直线垂直于点G,求点G到C的准线距离的最大值.
变式2-8(解答·★★★★★)
已知双曲线的左顶点为,斜率不为0的直线l过点。(1)当直线l的斜率为2时,直线l与双曲线C恰有一个交点,求双曲线C的标准方程。(2)设直线l与双曲线C交于P,Q两点,且直线AP与AQ的斜率之积不小于。①求双曲线C的离心率e的取值范围;②当离心率e最大时,记双曲线C的右顶点为B,直线AP与BQ的交点为M,判断点M是否在定直线上。
变式2-9(解答·★★★★★)
已知双曲线分别是的左、右焦点。在直线上,且到其中一条渐近线的距离为。抛物线:上的一个动点到的距离与点到的准线的距离之和的最小值为。(1)求的方程和的方程;(2)若过的直线与的左、右两支分别交于两点,与交于两点.问是否存在常数,使得为定值?若存在,求出的值;若不存在,说明理由。
三 定点与定值
(一)定点题的固定流程。
设含参直线 (或 ),联立得韦达,把题给条件(斜率和、斜率积、向量关系)化成关于 、 的等式,解出 与 的线性关系,代回直线即得定点。
★ 关键一步是「把 解成 的一次式」—— 若解出的是二次关系,说明条件给得不够或算错了。
(二)两种常见的参数设定。
过 轴上定点用 ,过 轴上定点用 ;前者避开「斜率不存在」,后者避开「斜率不存在」的反面。
★ 若定点可能在 轴上(如 这类结果),用 更自然;若定点在 轴上,用 。
(三)定值题的三种写法。
面积定值:把面积写成参数的函数,化简后参数消去;距离定值:用点到直线距离或两点距离,同样消参;比值定值:先把比值化成同一类量的比(如纵坐标之比),再化简。
★ 定值题的判据是「化简后不含参数」。若还剩一个参数,说明分子分母没配平,回头检查。
(四)比值型定值的技巧。
把 这类比化成 (同一竖直线上的线段比),再用韦达把两个纵坐标的关系写出来。
★ 本节有一道题正是这样:由 推出 ,两个这样的式子相加即得定值。
(五)别忘了验证。
定点要满足 与「直线不与曲线相切」;定值要说明「与参数无关」的取值范围。
★ 有些题在某个参数值上定值成立、在另一个值上不成立,答案要写成区间或排除那一点。
例3(解答·★★★★★)
已知椭圆的中心在原点,离心率为,且过点。(1)求椭圆的标准方程。(2)已知点,为坐标原点,直线与椭圆交于两点(直线斜率存在且在轴两侧),且满足。①若直线的斜率不等于零,求证:直线过定点,并求出该定点坐标。②已知椭圆上点处的切线方程为,若椭圆在,两点处的切线交于点,为①中直线过的定点,求证:以为直径的圆恒过定点。
变式3-1(解答·★★★★★)
已知椭圆()的左右焦点分别为,,离心率,且过点。(1)求椭圆的标准方程;(2)直线,过右焦点,且它们的斜率乘积为,设,分别与椭圆交于点C,D和E,F.若M,N分别是线段CD和EF的中点.(ⅰ)直线MN是否过定点?若是,求出定点坐标;若不是,请给出理由.(ⅱ)求面积的最大值.
变式3-2(解答·★★★★★)
已知,动点满足,动点的轨迹为曲线交于另外一点交于另外一点。(1)若是定值,求该定值;(2)求面积最大值。
变式3-3(解答·★★★★★)
已知双曲线上的一点到两条渐近线的距离之积为,离心率为2。(1)求的方程;(2)记的左、右焦点分别为,点是上的一点,直线与交于另一点,直线与交于另一点,设,试判断是否为定值?若是,则求出该定值;若不是,请说明理由;(3)直线与交于两点,点在上,且,其中为坐标原点,求的取值范围。
变式3-4(解答·★★★★★)
已知圆,圆,动圆与、都外切.(1)求圆心的轨迹方程;(2)设,、是圆心轨迹上的不同两点,过点作,垂足为,若直线与的斜率之积等于,求动点轨迹的长度.
变式3-5(解答·★★★★☆)
已知动点到点的距离比它到轴的距离大2,设点的轨迹为,斜率为的直线过定点且与轨迹在轴右侧的部分交于A,B两点.满足。(1)求轨迹的方程;(2)求值.
变式3-6(填空·★★★★☆)
在数学史上,平面内到两个定点的距离之积为常数的点的轨迹称为卡西尼卵形线,如图所示的曲线为卡西尼卵形线且过坐标原点,其中两定点为,,曲线上点在第一象限内且满足的面积为,则 = _______
变式3-7(多选·★★★★☆)
在平面直角坐标系中,直线,直线,曲线上的动点到直线与的距离之积为定值1,为曲线的左、右焦点,则下列结论正确的是( )
A. 曲线的方程为
B.
C. 点到点的距离最小值为4
D. 若为曲线在点处的切线,则直线平分
变式3-8(多选·★★★★☆)
已知平面内动点到定点的距离与到定直线l:的距离之和等于6,其轨迹为曲线,则下列结论正确的是( )
A. 若,则点的轨迹是以为焦点的抛物线的一部分
B. 点横坐标的取值范围是
C. 若过点的直线与曲线的部分图象和部分图象分别交于,则
D. 对给定的点(),用表示的最小值,则的最小值为
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斜率关系与定点定值
解析几何 · 专题篇
一 斜率之和
(一) 的几何含义。
两条直线关于过定点的水平线对称时,斜率互为相反数,和为 ;反过来, 等价于 ,即 在 的中垂线上。
★ 这个转化是本节的主线:斜率和为零、两段等长、点在垂直平分线上,三者是一回事。
(二)怎么算 。
设 、、定点 ,把 通分,分子按 、 整理,再用韦达代入。
★ 抛物线上 ,通分后全变成 的式子,比椭圆省一半计算 —— 本节多数题都是抛物线,正是这个原因。
(三)分子的结构。
抛物线 、定点 时, 的分子化为 (分母的倒数) 的结构,代入 这类韦达结果即可。
★ 分子恒为零时,得到的是 与参数的等式;分子为常数倍分母时,得到的是斜率之和为定值。
(四)倒数的差与和也常考。
这类形式出现时, 或 反而比 更整齐。
★ 见到「」先别急着通分,把 的表达式写出来,往往直接看出它是常数。
(五)验证两件事。
分母不为零(、 都不竖直),且 (、 真实存在)。
★ 定点若落在准线上,过它的竖直线与抛物线只有一个交点,这种情形要单独说明,不能默认 存在。
(六)本节六道题的两条路。
第一条是「定 的坐标再通分」:先把定点或动点的坐标算准,再把两个斜率相加、通分、代入韦达 —— 前三道都走这条。
第二条是「先化简单个斜率」:像 这种约分,把每个斜率先化简再组合,往往比通分快。
★ 什么时候用第二条?看分子分母能不能同时约掉一个因式 —— 能约就先约,约完往往是常数关系(如 )。
例1(多选·★★★☆☆)
已知为抛物线的焦点,是上位于第一象限的一点,,过点的直线与交于两点(在线段上),且,则( )
A. 直线的倾斜角为
B. 直线斜率之和为
C.
D.
【切入点】 在第一象限、,先定 ;再过 作直线交抛物线于 、。
项:由 得 、,即 ;,倾斜角 ,正确。
项:取 ,即 ;与 联立得 ,故 、。
通分后分母为 ,分子为 ;把 代入,按 、 整理后分子为零,正确。
项:由 与算出的坐标不符,错误。
项:,由 与韦达代入,结果与选项一致,正确。故选 ABD。
【易错】第一, 是抛物线定义,不是两点距离公式。第二, 的分母是 ,因为 的横坐标是 ,不是 。第三, 才给出 的方程,这是算 项的前提。
【答案】
变式1-1(多选·★★★☆☆)
已知抛物线的焦点为,过点的直线交于点。连接BF并延长交于点,点为坐标原点,则下列结论正确的是( )
A.
B. 存在直线,使为直角
C.
D. 直线MB与ME斜率之和为零
【切入点】过定点 的直线交抛物线于 、,四项考韦达、直角、数量积、斜率之和。
项:设 ,与 联立得 ,故 ;由 得 ,正确。
项:若 ,则 ;、,代入得 ,即 ,再与 联立会推出 ,此时 与 的纵坐标相同、三点共线,构不成直角,错误。
项:由焦点弦性质得 的坐标,计算 ,结果为负,故该项正确。
项:、,把 的坐标代入后两者互为相反数,和为零,正确。故选 ACD。
【易错】第一, 是韦达直接给出的,常数项为 是因为直线写成 (代入后常数项变号)。第二, 项是「不存在」型,推出 与 重合或共线即可否定。第三, 项两条直线都过 ,斜率和的分子只与两个纵坐标有关。
【答案】
变式1-2(多选·★★★★☆)
已知抛物线的焦点为F,过点的直线与抛物线C交于P,Q两点,异于P,Q两点的点在抛物线C上,则( )
A.
B. 直线PA与AQ的斜率之和为4
C. 与面积之比为
D. 过点P,Q作抛物线C的切线分别交直线AB于M,N两点,则点M,N的横坐标之积为1
【切入点】过定点 的直线交抛物线于 、,另给抛物线上一点 —— 先定 。
项: 在 上,代入 得 ,正确。
项:设 ,;由 得 ,故和为 。
由联立得 、,代入得分母为 、分子为 ,故和为 ,与选项所给 不符,错误。
项:两个三角形等底(都在 、 上),面积比等于 ,由韦达算得定值,正确。
项:过 、 的切线为 ,分别与 联立得 、 的横坐标,两者之积为 ,正确。故选 ACD。
【易错】第一, 这一步是关键化简:分子分母同乘 后约去 。第二, 里的常数项来自直线 ,与上题同源。第三,切线用 ,这是抛物线的切线公式,不是点斜式。
【答案】
变式1-3(单选·★★★☆☆)
已知点,,点P是抛物线上的动点(异于A,B两点),记直线AP的斜率为,直线BP的斜率为,则下列结论正确的是( )
A. 为定值
B. 为定值
C. 为定值
D. 为定值
【切入点】 在 上动,、 关于 轴对称 ——先写出 、,再看哪个组合是常数。
【关键】设 (),、。
不是定值; 也不是定值。
,是定值,选 C。
【易错】第一,约分时要说明 ( 异于 ),分母 才能约。第二, 是「倒数的差」,不是「差的倒数」,两者完全不同。第三,、 关于 轴对称,所以两个斜率的表达式只差一个符号;取倒数后 被消掉,差恰为 。
【答案】
变式1-4(解答·★★★★★)
已知点为椭圆的右端点,椭圆的离心率为,过点的直线与椭圆交于两点,直线分别与轴交于点.(1)求椭圆的标准方程;(2)试判断线段的中点是否为定点,若是,求出该点纵坐标,若不是,说明理由.
【切入点】第(1)问由离心率与右端点定方程;第(2)问过定点 的直线交椭圆于 、,直线 、 与 轴交于 、,判断 的中点。
【关键】(1)由 、 得 、,椭圆为 。
(2)设 ,过 得 ;与椭圆联立得 ,故 、。
直线 的方程是 ,令 得 ;同理 。
两纵坐标之和 为 ,分子整理为 ,分母为 。
代入韦达并化简得该比值为 即 ;再用 代入,分子分母都化成 与 的形式,比值为 。
故 、 的纵坐标之和恒为 , 的中点恒为 。
【易错】第一,第(2)问的定点 与右端点 横坐标相同,所以直线 不能竖直, 一定存在。第二,、 在 轴上,求的是两纵坐标之和,不是斜率和 —— 但算法完全一样:通分 + 韦达。第三,代入 后分母恰为 、分子恰为 ,这一步要算到底,不能停在「化简得」。
【答案】;是, 的中点为
变式1-5(解答·★★★★★)
已知椭圆的离心率为,且过点。(1)求椭圆的标准方程:(2)已知,为椭圆上异于点的两点,且,,点为垂足,求证:直线过定点;并判断是否存在定点,使得为定值。若存在,求出定值;若不存在,请说明理由。
【切入点】第(1)问由离心率与过 定方程;第(2)问 、,求点 相关的定值。
【关键】(1) 是左顶点,故 ;由 得 、,椭圆为 。
(2)设 ,与椭圆联立得 ,故 、。
由 得 :。
把 代入,、,整理后得 ,即 。
解得 或 (后者使直线过 ,舍去),故直线恒过定点 。
再由 知 在以 为直径的圆上,取 中点 ,由定值关系求得所问比值为 。
【易错】第一, 给出的是 ,要先用 把横坐标换成纵坐标。第二, 使直线过 ,此时 、 中有一条退化为点,必须舍去。第三, 与 是两个不同的垂直条件:前者定 的位置,后者定 、 的关系。
【答案】;存在,
二 斜率之积
(一)两个顶点与动点的斜率之积。
椭圆 上动点 与左右顶点 、 连线,;双曲线换成 。
★ 符号只看曲线类型:椭圆「负」、双曲线「正」。这一条是本节所有题的源头,可直接当结论用,也可现推。
(二)现推只需三行。
设 在曲线上,则 ;把 代入,约去 即得。
★ 考试时若忘了符号,现推比硬记稳;推导里 的系数直接决定正负。
(三)上下顶点同理。
动点与上下顶点 、 连线,;双曲线取正。
★ 注意分子分母颠倒了 ——顶点在 轴上时是 ,在 轴上时是 。
(四)由斜率积反求曲线。
题给「(常数)」求轨迹时,把 与 对照: 是椭圆、 是双曲线、 退化。
★ 还要注明去掉顶点的两个位置 —— 那两点使某个斜率不存在,轨迹是「椭圆(去两点)」而不是整条椭圆。
(五)切线与弦的斜率之积。
抛物线上点 处的切线斜率为 ,与过原点的弦 的斜率相乘,常得到与参数无关的定值。
★ 这类题的关键是「切线斜率用导数」: 求导得 ,比联立判别式快得多。
(六)本节十道题的三类问法。
第一类「给积求曲线」: 与 对照,直接读出 ,再写渐近线或方程。
第二类「给曲线求积」:先写出 的坐标式,用曲线方程把 换掉,约分即得常数。
第三类「积为定值的证明」:通分后用韦达代入,若 (或 )被消掉,定值就出来了。
★ 三类的顺序刚好相反:第一类是「积 → 曲线」,第二类是「曲线 → 积」,第三类是「两边都不给、自己证」。做题先判断属于哪类,再决定从哪头推。
例2(单选·★★★☆☆)
若为双曲线:上异于,的动点,且直线与的斜率之积为5,则的渐近线方程为( )
A.
B.
C.
D.
【切入点】 在双曲线上、与两个顶点连线的斜率之积已知 ——直接用「动点与两顶点斜率之积 = 」这条结论。
【关键】设 (),由 得 。
于是 ,故 。
渐近线为 ,选 C。
【易错】第一,双曲线这里是正号 ,椭圆才是负号。第二, 用曲线方程替换时,分母是 、分子是 ,别写反。第三, 开方取正,渐近线斜率同时取正负两个值。
【答案】
变式2-1(多选·★★★☆☆)
已知椭圆 的左、右焦点分别为 ,点为上异于长轴的顶点的一点,则下列说法正确的是( )
A. 当 时,椭圆的离心率为;
B. 当的面积的最大值为时,椭圆的长轴长的最小值为4;
C. 已知 ,当点位于第一象限时,四边形的面积的最大值为;
D. 已知 ,则直线与直线的斜率之积为。
【切入点】椭圆上动点 ,四项分别考焦半径比、面积、四边形面积、与上下顶点的斜率之积。
项:由 与椭圆定义得 ,即 ,正确。
项: 的面积最大值为 ;由 与 得 ,结合 可验证该结论,正确。
项:设 ,,由三角函数性质得最大值,正确。
项: 用 的坐标与 、 计算,结果与选项所给值不符,错误。故选 ABC。
【易错】第一, 是从 来的,别把 与 弄混。第二,面积最大值 在 位于短轴端点时取到。第三, 项的斜率之积要按「与上下顶点」的公式,分子分母与左右顶点的情况相反。
【答案】
变式2-2(多选·★★★★☆)
已知双曲线的左,右焦点分别为,,左、右顶点分别为,。为双曲线在第一象限上的点,设,的斜率分别为,,且。过点作双曲线的切线与双曲线的渐近线交于,两点,则( )
A. 的值随着的增大而减小
B. 双曲线的离心率为
C.
D.
【切入点】双曲线上点 与左右顶点连线,四项考比值单调性、离心率、 的上界、距离相等。
项:在 中用正弦定理 ,两个角的增减性相反,故比值随 增大而减小,正确。
项:由坐标算出两个斜率的相等关系,整理得 ,故 ,正确。
项: 用基本不等式求上界,得的值与 不符,错误。
项:由双曲线的切线方程求出 、 的坐标,验证 ,正确。故选 ABD。
【易错】第一,正弦定理把「线段比」换成「角的正弦比」是本题入口,比直接算距离快。第二, 来自 ,开方后分子是 不是 的平方根。第三, 项用的切线方程是 ,注意减号。
【答案】
变式2-3(多选·★★★★☆)
已知,动点满足直线与的斜率乘积为,设点的运动轨迹为曲线,过点的直线与曲线的另一个交点为,则( )
A. 点的轨迹方程为
B. 面积的最大值为
C. 不存在点,使得
D. 若直线过原点,则的最小值为2
【切入点】、,动点 满足两个斜率之积为常数 —— 先求轨迹。
项:,化简得 ();轨迹去掉了左右顶点,故 A 项「整条椭圆」错误。
项: 的底 、高为 ,故面积最大值 ,正确。
项:若 ,则 在以 为直径的圆上,即 ;与椭圆 联立得 、,正是被去掉的顶点,故不存在这样的 ,正确。
项:直线 过原点,与椭圆交于 、 两点, 的最小值为短轴长 ,正确。故选 BCD。
【易错】第一,轨迹方程要注明 ,这正是 项设的套。第二, 项用「以 为直径的圆」判直角,比用余弦定理快。第三, 项 的最短是短轴长 ,不是长轴长。
【答案】
变式2-4(多选·★★★★☆)
已知双曲线:(,)的左、右焦点分别是,,过的直线与双曲线的左、右两支分别交于,两点,,两点均在轴上方,,则下列说法正确的是( )
A. 若,则
B. 若,则双曲线的渐近线方程为
C. 若是钝角三角形,则双曲线离心率的取值范围是
D. 若是钝角三角形,直线,的斜率分别是,,则的最小值是
【切入点】双曲线上两点 、,四项分别考焦半径、渐近线、钝角三角形的离心率范围、斜率差与积的关系。
项:若 ,由定义与等腰直角三角形的性质算出的 与 不符,错误。
项:由上一步的条件与余弦定理得 ,故 、,渐近线为 ,正确。
项: 为钝角三角形时,由「大角对大边」得 ,进而 ,正确。
项:设两条直线的倾斜角为 、,由 与两角差的正切公式得 ,正确。故选 BCD。
【易错】第一, 是通径的一半,钝角条件用它最快。第二,两角差的正切公式是 ,分母的和号容易写成差号。第三, 中双曲线用减。
【答案】
变式2-5(填空·★★★☆☆)
过点的直线交抛物线于P,Q两点,直线过点P且与C相切,则直线与直线斜率之积为__________。
【切入点】过 的直线交 于 、,过 的切线与 的斜率之积 ——切线斜率用导数算。
【关键】设 ,与 联立得 ,故 、。
由 求导得 ,故过 的切线斜率为 ; 的斜率为 。
两者之积为 。
【易错】第一, 的导数是 ,不是 (那是 的)。第二, 的斜率是 ,因为 。第三, 是韦达直接给出的,与 无关 —— 这正是答案是定值的原因。
【答案】
变式2-6(多选·★★★☆☆)
已知直线与抛物线交于,两点,是抛物线的焦点,则下列判断一定正确的是( )
A. 若,则
B.
C. 过点作直线的垂线,垂足为点,为原点,则,,三点共线
D. 直线,(为坐标原点)的斜率之积为
【切入点】直线 恒过焦点 ,四项考弦长、焦半径倒数和、垂足、斜率之积。
联立得 ,故 、。
项: 时 ,正确。
项:,不是 ,错误。
项:过 作 的垂线,垂足 ,由定义 ,故 、、 三点共线一类结论成立,正确。
项:;由 与 算得不为 ,错误。故选 AC。
【易错】第一, 在过焦点的弦里恒为 ( 时),选项写 是错的。第二, 项的斜率之积要用 与 一起算。第三, 项的弦长 也可用 快速得到。
【答案】
变式2-7(解答·★★★★☆)
已知抛物线C:过点,直线与C交于A,B两点,O为坐标原点.(1)若直线的斜率为-1,且,求直线的方程;(2)若直线不经过点P,且直线与直线的斜率之积为4,过点P作直线垂直于点G,求点G到C的准线距离的最大值.
【切入点】第(1)问给斜率与数量积求直线;第(2)问给 求某个量。
【关键】抛物线过 ,代入得 、,即 。
(1)设 ,与抛物线联立得 ;由 、 得 ,解得 ( 舍),故 。
(2)设 ,与 联立得 ,故 、;再由 得 、。
由 得 ,把 与 分别代入,整理成关于 、 的等式,再按题给条件解出所求量,得 。
【易错】第一, 要化成 ,因为 的坐标是 ,所以分母是 、分子是 。第二,设 而不是 ,可避免讨论斜率不存在。第三,第(1)问的 要舍:它使直线过 ,而题设要求 不经过 。
【答案】;
变式2-8(解答·★★★★★)
已知双曲线的左顶点为,斜率不为0的直线l过点。(1)当直线l的斜率为2时,直线l与双曲线C恰有一个交点,求双曲线C的标准方程。(2)设直线l与双曲线C交于P,Q两点,且直线AP与AQ的斜率之积不小于。①求双曲线C的离心率e的取值范围;②当离心率e最大时,记双曲线C的右顶点为B,直线AP与BQ的交点为M,判断点M是否在定直线上。
【切入点】第(1)问由「恰有一个交点」定 ;第(2)问由 求离心率范围与定点。
【关键】(1)左顶点 给出 ;过 斜率 的直线与双曲线恰有一个交点,说明它与渐近线平行,故 、,双曲线为 。
(2)设 交双曲线于 、,联立得 ,由韦达得 、。
把 化简,分母用 展开,得该积为 ( 为虚半轴参数)。
由 得 ,故 ,结合 得 。
②当 时 ,、;直线 、。
两式联立得 ,化简为 ;代入韦达后 被消去,得 ,即 在定直线 上。
【易错】第一,「恰有一个交点」有两种情形:相切或与渐近线平行,本题是后者(斜率为 大于渐近线斜率)。第二, 化简后的 与 无关,这正是能求范围的前提。第三,②问联立两条直线时,分母 与 来自 、 的展开,别写反。
【答案】;; 在定直线 上
变式2-9(解答·★★★★★)
已知双曲线分别是的左、右焦点。在直线上,且到其中一条渐近线的距离为。抛物线:上的一个动点到的距离与点到的准线的距离之和的最小值为。(1)求的方程和的方程;(2)若过的直线与的左、右两支分别交于两点,与交于两点.问是否存在常数,使得为定值?若存在,求出的值;若不存在,说明理由。
【切入点】第(1)问由 在直线上、到渐近线距离定双曲线,再由距离和最小定抛物线;第(2)问要求一个常数 使式子与参数无关。
【关键】(1) 在 上得 ;焦点到渐近线的距离为 ,故 ,双曲线为 。
抛物线部分:由 解得 ,即 。
(2)设 过 ;与双曲线联立得 ,故 、。
由 得 ;因 、 在 轴同侧, 故 ,即 。
再与抛物线 联立得 ,故 。
于是 。
要使它与 无关,需 ,即 ;此时该式为 ,为定值,故存在 。
【易错】第一, 的绝对值要去掉:由 推出 ,才能直接写分母。第二, 用的是 的韦达,与双曲线的计算分开做。第三,判定「与 无关」的条件是分子等于分母的常数倍,即 与 成比例 —— 系数对应得 、,解得 。
【答案】,;存在,
三 定点与定值
(一)定点题的固定流程。
设含参直线 (或 ),联立得韦达,把题给条件(斜率和、斜率积、向量关系)化成关于 、 的等式,解出 与 的线性关系,代回直线即得定点。
★ 关键一步是「把 解成 的一次式」—— 若解出的是二次关系,说明条件给得不够或算错了。
(二)两种常见的参数设定。
过 轴上定点用 ,过 轴上定点用 ;前者避开「斜率不存在」,后者避开「斜率不存在」的反面。
★ 若定点可能在 轴上(如 这类结果),用 更自然;若定点在 轴上,用 。
(三)定值题的三种写法。
面积定值:把面积写成参数的函数,化简后参数消去;距离定值:用点到直线距离或两点距离,同样消参;比值定值:先把比值化成同一类量的比(如纵坐标之比),再化简。
★ 定值题的判据是「化简后不含参数」。若还剩一个参数,说明分子分母没配平,回头检查。
(四)比值型定值的技巧。
把 这类比化成 (同一竖直线上的线段比),再用韦达把两个纵坐标的关系写出来。
★ 本节有一道题正是这样:由 推出 ,两个这样的式子相加即得定值。
(五)别忘了验证。
定点要满足 与「直线不与曲线相切」;定值要说明「与参数无关」的取值范围。
★ 有些题在某个参数值上定值成立、在另一个值上不成立,答案要写成区间或排除那一点。
例3(解答·★★★★★)
已知椭圆的中心在原点,离心率为,且过点。(1)求椭圆的标准方程。(2)已知点,为坐标原点,直线与椭圆交于两点(直线斜率存在且在轴两侧),且满足。①若直线的斜率不等于零,求证:直线过定点,并求出该定点坐标。②已知椭圆上点处的切线方程为,若椭圆在,两点处的切线交于点,为①中直线过的定点,求证:以为直径的圆恒过定点。
【切入点】第(1)问由离心率与过点 定方程;第(2)问 ,这个角条件要翻成「两条斜率和为零」。
【关键】(1)过点 得 ;由 得 、,椭圆为 。
(2)设 ,与椭圆联立得 ,故 、。
由 (、 在 轴两侧)得 。
由 且 ,得 ,即 ,通分得 。
代入 得 ,再代入韦达:。
约去 ()得 ,即 、。
故 恒过定点 。
【易错】第一, 翻成「斜率和为零」的前提是 在 轴上、、 分居两侧 —— 这两点都要说明。第二,通分后是 ,分子里的 来自 。第三,化简得 后, 项相消,只剩一次项 —— 这正是能解出定点的原因。
【答案】;直线 过定点
变式3-1(解答·★★★★★)
已知椭圆()的左右焦点分别为,,离心率,且过点。(1)求椭圆的标准方程;(2)直线,过右焦点,且它们的斜率乘积为,设,分别与椭圆交于点C,D和E,F.若M,N分别是线段CD和EF的中点.(ⅰ)直线MN是否过定点?若是,求出定点坐标;若不是,请给出理由.(ⅱ)求面积的最大值.
【切入点】第(1)问由离心率与过点定方程;第(2)问两条过焦点的直线分别交椭圆于 、,取中点 、,求 过的定点与面积。
【关键】(1) 与过 联立解得 、,椭圆为 。
(2)设过 的直线,与椭圆联立得 ,故 、。
中点 ;另一条直线的斜率为 ,同法得 。
直线 的方程为 ,整理得 ,故恒过定点 。
(ⅱ)以 为底、、 的纵坐标之差为高,得 。
【易错】第一,第二条直线的斜率是 (垂直),代入中点公式时所有 都要相应替换。第二,、 的横坐标分母都是 ,这是两条直线「对称」的体现,可用来核对。第三, 的定点 是焦点到原点的中点,不是焦点本身。
【答案】;定点 ;
变式3-2(解答·★★★★★)
已知,动点满足,动点的轨迹为曲线交于另外一点交于另外一点。(1)若是定值,求该定值;(2)求面积最大值。
【切入点】第(1)问求两条焦半径比之和;第(2)问求面积 —— 都要先把「比」化成「纵坐标之比」。
【关键】设 ,过 的直线与曲线交于 、,联立得 一类,故 、。
由 把 换成 、:,整理得 。
同理对 一侧得 ;两式相加, 项相消,。
(2)由定值条件与面积公式,把 写成 、 的式子,代入曲线方程消元,得 。
【易错】第一, 这一步是把韦达的两个结果相除,得到倒数和。第二, 来自直线过 ,这一步把参数 换成了 的坐标。第三,两式的常数项都是 ,相加后只剩 —— 这就是定值的来源。
【答案】;
变式3-3(解答·★★★★★)
已知双曲线上的一点到两条渐近线的距离之积为,离心率为2。(1)求的方程;(2)记的左、右焦点分别为,点是上的一点,直线与交于另一点,直线与交于另一点,设,试判断是否为定值?若是,则求出该定值;若不是,请说明理由;(3)直线与交于两点,点在上,且,其中为坐标原点,求的取值范围。
【切入点】第(1)问定方程;第(2)问证明某式为定值;第(3)问求参数范围 —— 用的是向量共线的系数 。
【关键】(1)由题给条件解得 、,双曲线为 。
(2)设 、,由 得 ,即 、。
再由 、 都在双曲线上,把 与 分别乘 、 后相减,出现 这样的结构,代入上面的关系即得所证式子为定值 。
(3)由第(2)问的定值关系解出 的表达式,再由 在双曲线上( 的范围)限制,得 。
【易错】第一, 是「 内分 」的向量写法,坐标关系里 用到了 。第二,「两式相减」前的系数是 与 ,不是 与 。第三, 的范围来自「 在右支上、」这个约束。
【答案】;定值 ;
变式3-4(解答·★★★★★)
已知圆,圆,动圆与、都外切.(1)求圆心的轨迹方程;(2)设,、是圆心轨迹上的不同两点,过点作,垂足为,若直线与的斜率之积等于,求动点轨迹的长度.
【切入点】第(1)问定方程;第(2)问 为定值时求某个几何量的值。
【关键】(1)由题给条件解得双曲线的右支,即 ()。
(2)设 ,与 联立得 ,故 、。
,分母展开为 ,代入韦达化简。
由该积为定值得 与 的关系,再结合题给条件求得所求几何量为 。
【易错】第一, 的分母是 ,因为 的横坐标是 。第二, 代入后 ,展开时 、 的位置别混。第三,双曲线只取右支,所以 之外还要加 的约束。
【答案】;
变式3-5(解答·★★★★☆)
已知动点到点的距离比它到轴的距离大2,设点的轨迹为,斜率为的直线过定点且与轨迹在轴右侧的部分交于A,B两点.满足。(1)求轨迹的方程;(2)求值.
【切入点】第(1)问把「到定点与到定直线距离相等」按 的符号分段,得两条曲线;第(2)问由距离关系反求斜率。
【关键】(1)当 时,轨迹为抛物线 ;当 时,轨迹退化为 ( 轴负半轴)。
(2)设直线过定点,与曲线联立后由距离条件得 ,故 。
【易错】第一,要按 的符号分两段 —— 这是本题最容易漏的地方,只写抛物线会丢一半答案。第二, 开方后 ,所以 有两个值。第三, 的退化部分也要在答案里写明。
【答案】当 时 ;当 时 ;
变式3-6(填空·★★★★☆)
在数学史上,平面内到两个定点的距离之积为常数的点的轨迹称为卡西尼卵形线,如图所示的曲线为卡西尼卵形线且过坐标原点,其中两定点为,,曲线上点在第一象限内且满足的面积为,则 = _______
【切入点】卡西尼卵形线:到两定点距离之积为常数 ——先把定义写成方程,再由面积定出纵坐标。
【关键】设曲线上点 ,由定义得 ;曲线过原点,代入得 。
由 的面积定出 的纵坐标,代入曲线方程求横坐标,再用两点距离公式得所求为 。
【易错】第一,常数 要用「曲线过原点」这条条件定出,不能凭空写成 。第二,、 给出 ,面积公式里用的是它。第三,这类新定义题的方程形式较繁,但只要求出 的一个坐标就能代回,不必化简整条曲线。
【答案】
变式3-7(多选·★★★★☆)
在平面直角坐标系中,直线,直线,曲线上的动点到直线与的距离之积为定值1,为曲线的左、右焦点,则下列结论正确的是( )
A. 曲线的方程为
B.
C. 点到点的距离最小值为4
D. 若为曲线在点处的切线,则直线平分
【切入点】 到两条直线 、 的距离满足某关系 ——先写出距离式,化简得曲线方程。
项: 到 的距离为 、到 的距离为 ;由题给关系化简得 ,正确。
项:由双曲线定义 ,与选项所给式子不符,错误。
项:由 与两点距离公式求 的最小值,得 ,正确。
项:求出 处的切线方程,再算 、 到它的距离,由角平分线定理得切线平分 ,正确。故选 ACD。
【易错】第一,两条直线都是 型,距离式的分母都是 。第二,双曲线定义里 是实轴长,由方程 得 ,故 。第三, 项的角平分线定理用的是「到两边距离相等」,等价于「切线是角平分线」。
【答案】
变式3-8(多选·★★★★☆)
已知平面内动点到定点的距离与到定直线l:的距离之和等于6,其轨迹为曲线,则下列结论正确的是( )
A. 若,则点的轨迹是以为焦点的抛物线的一部分
B. 点横坐标的取值范围是
C. 若过点的直线与曲线的部分图象和部分图象分别交于,则
D. 对给定的点(),用表示的最小值,则的最小值为
【切入点】动点到定点与到定直线的距离之和为 ——式子含绝对值,按 与 的大小分段。
项:由 整理得 ;当 时化为抛物线型,正确。
项:分别讨论 与 两种情形下 的范围,得 的范围与选项所给不符,错误。
项:由曲线 在两段的端点处的斜率,确定过 的直线与两段各有交点的斜率范围,正确。
项:对给定的 ,把距离之和化成 的函数求最值,正确。故选 ACD。
【易错】第一, 必须分段处理,不能直接去掉绝对值。第二,曲线的两段在 处拼接,端点处的斜率决定了 项的答案。第三, 项是对任意 讨论,要说明最值随 的变化规律。
【答案】
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