椭圆:椭圆中的定点问题、椭圆中的定值问题、椭圆中的定直线问题 讲义-2026-2027学年高二上学期数学人教A版选择性必修第一册
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2026-2027学年高二上学期数学人教A版选择性必修第一册讲义
椭圆:椭圆中的定点问题、椭圆中的定值问题、椭圆中的定直线问题讲义
考点目录
椭圆中的定点问题
椭圆中的定值问题
椭圆中的定直线问题
考点一 椭圆中的定点问题
一、核心本质
动直线(或动曲线)无论参数如何变化,恒经过一个固定的点,该点坐标与运动参数无关。核心思路是参变分离:将含参数的直线方程整理为“参数×式子1 + 式子2 = 0”,令两个式子同时为0,解出定点坐标。
二、常见经典模型
1. 手电筒模型(最高频)
· 场景:椭圆上有一个定点 ,过 作两条动直线交椭圆于 、 两点,若两直线的斜率之和为定值,或斜率之积为定值,则直线 恒过定点。
· 典型特例:若 (两直线垂直),则直线 过定点。
2. 过轴上定点的衍生定点
· 场景:过 轴(或 轴)上一个定点的动直线交椭圆于 、 两点,结合垂直、对称等条件,衍生出的新直线恒过另一定点。
三、核心解题方法
方法1:参变分离法(通用通法)
1. 设动直线方程(如 ),引入参数;
1. 联立椭圆方程,写出韦达定理;
1. 根据题目条件(斜率和/积、向量关系等),推导参数之间的等量关系(如 );
1. 将关系代回直线方程,整理为 的形式,令系数分别为0,解得定点 。
方法2:特殊探路+一般证明
1. 取两个特殊的参数值(如斜率为0、斜率不存在),求出对应两条直线的交点,猜出定点坐标;
1. 证明该定点在任意参数下的动直线上,完成一般性证明。
优势:先锁定目标,再定向证明,大幅降低运算难度,适合复杂题目。
四、解题步骤
1. 设参:设动直线方程或动点坐标,明确参数;
1. 联立:联立椭圆方程,得韦达定理,验证 ;
1. 转化:将几何条件转化为参数的等量关系;
1. 寻定:参变分离或特殊探路,求出定点坐标;
1. 验证:检验斜率不存在、端点等特殊情况是否也过该点。
例1.(2026·甘肃张掖·二模)设点,,过线段上动点,作线段,垂足为,且,记点的轨迹为曲线.
(1)求的方程;
(2)已知,是曲线上不同的两点,若直线和的斜率之商为,证明:直线过定点.
【答案】(1)()
(2)证明见解析
【分析】(1)根据位置关系与点到点的距离公式,即可求解;
(2)设出方程,对应得到方程,求解出、两点坐标,结合直线方程即可证明.
【详解】(1)设,则,
因为,垂足为且在线段上,所以设,,
而,,,
因此,
故曲线的方程为.
(2)由题意得,直线斜率必然存在,设直线斜率为,则直线方程为,
联立,得,
设点坐标为,则由韦达定理,,
则,,,
因为直线与直线的斜率之商为,所以直线方程为,
联立,得,
设点坐标为,则由韦达定理,,
则,,,
由题意知,直线斜率必存在,,
直线的方程为,即,
所以此时直线过定点,故得证.
例2.(25-26高二下·河南洛阳·期末)已知椭圆C:()的离心率,且椭圆C经过点.
(1)求椭圆C的方程;
(2)设P是椭圆C的上顶点,直线l交椭圆C于A,B两点(A,B均不与P重合),直线与的斜率之积为,探究:直线l是否过定点?若是,求该定点坐标;若不是,请说明理由.
【答案】(1)
(2)过定点,
【分析】(1)由离心率及过定点列方程组,解出与,得椭圆方程;
(2)先讨论斜率不存在情形并排除,再设直线方程,联立椭圆由韦达定理及斜率条件化简,得直线过定点.
【详解】(1)由题意可得,
解得,所以椭圆C的方程为.
(2)显然,当直线的斜率不存在时,
设(且)
则,.
.
即当直线l的斜率不存在时,不符合要求.
当直线的斜率存在时,设直线的方程为().
联立,消去得,
则,
设,,
所以,,
则
,
则,
则,
整理得,解得(舍去).
所以直线过定点.
例3.(25-26高二上·福建厦门·阶段检测)已知点,点M与N关于原点对称,直线AM,AN的斜率之积是,记动点M的轨迹为.
(1)求的方程;
(2)若直线l与交于P,Q两点,且.
(ⅰ)当l与y轴垂直时,求的面积;
(ⅱ)证明:l过定点.
【答案】(1)
(2)(ⅰ);
(ⅱ)设,,由题意,l斜率存在,
设l:,联立的方程,
消去y化简得,,
,
,,
由题意得,所以
所以,即,解得或,
时,l:点A,不符合题意,
所以,此时,所以l过定点.
【分析】(1)根据题意列出斜率的等式化简为椭圆的一般方程,
(2)(ⅰ)先求出直线AP方程,再联立直线和椭圆的方程解出点坐标,求出弦长结合三角形面积公式求解即可,(ⅱ)结合对称性,若直线l过定点,则定点必在y轴上,猜测出定点的坐标为,然后证明即可.
【详解】(1)(1)设,,
则直线AM,AN的斜率分别为,,且,
依题意有,
所以,所以的方程为.
(2)(2)(ⅰ)因为l与y轴垂直,所以P,Q关于y轴对称,因为,所以,
又,不妨设P在Q的左侧,则直线AP的倾斜角为,所以直线AP方程为,
联立的方程,消去y化简得,,解得(舍去),
所以,所以,
所以,所以的面积为.
(ⅱ)略
变式1.(25-26高二上·云南昆明·阶段检测)已知椭圆C的中心在原点,一个焦点为,且C经过点.
(1)求C的方程;
(2)设C与y轴的正半轴交于点D,直线l:y=kx+m与C交于A、B两点(l不经过D点),且AD⊥BD.证明:直线l经过定点
【答案】(1)
(2)
由已知得,
由,得,
故,
设,,则,,
,,
由得,
即,
所以,解得或,
①当 时,直线 经过点,舍去;
②当时,显然有,直线 经过定点.
【分析】(1)由题意可得,设椭圆,求得椭圆的另一个焦点坐标,利用定义求解,再求得b,即可求出椭圆方程.
(2)由已知得,联立直线方程与椭圆方程,利用根与系数的关系可得A,B横纵坐标的和与积,结合AD⊥BD,得,由此求解m值,当时,有,直线l经过定点.
【详解】(1)设椭圆的方程为,一个焦点为,
所以,椭圆的另一个焦点为,
又C经过点,所以由椭圆定义得:
,
即,所以,
所以的方程为.
(2)略
变式2.(25-26高二上·广东潮州·阶段检测)椭圆的一个焦点为,且椭圆经过点.
(1)求椭圆的方程;
(2)设椭圆的右顶点为,点是椭圆上异于点的不同两点.
(i)若点不共线,求三角形的面积的最大值;
(ii)若直线与的斜率分别记为,且,判断直线是否过定点,若是,求出定点坐标,若不是,说明理由.
【答案】(1)
(2)(i);(ii)直线过定点.
【分析】(1)利用椭圆的定义:到两个焦点的距离之和为定长,列出等式,即可求得结果.
(2)(i)写出三角形的面积表达式,进而求出面积最大值.
(ii)分情况讨论直线斜率不存在时,斜率存在时设直线的方程为,与椭圆方程联立,得到韦达定理,,并表示,得到的关系式,即可判断是否过定点.
【详解】(1)椭圆:()的一个焦点为,
则另一个焦点坐标为,且椭圆经过点.
所以,所以,
所以,
故椭圆的方程为.
(2)椭圆的右顶点,设,.
(i)三角形的面积为,
因为,
所以
三角形的面积的最大值为.
(ii)当直线的斜率不存在时,,不符合题意;
故可设直线的方程为,
联立,得,
且满足.
∴,,
∵,
∴,
∴,
化简得,
∴,
化简得,
解得或.
易知,当时,,此时直线过右顶点,不符合题意.
①当时,直线的方程为,过定点,与右顶点重合,不符合题意.
②当时,代入,解得().
此时,直线方程为,过定点.
综上所述:直线过定点.
【点睛】关键点点睛: 对于恒过定点问题:当斜率存在时设直线的方程为,与椭圆方程联立,得到韦达定理,,并表示,得到的关系式,即可判断是否过定点,再考虑斜率不存在时的情况.
变式3.(25-26高二上·河南洛阳·阶段检测)已知椭圆的左、右焦点分别为,,右顶点为,且,离心率为.
(1)求椭圆的方程;
(2)已知点,是曲线上两点(点不同于点),直线,分别交直线于两点,若,证明:直线过定点.
【答案】(1)
(2)
由题意知,直线斜率不为,设直线的方程为,()
,,,联立方程,
消去整理得,
所以,
易知直线为,令,得到,则,
同理可得,
所以
,
将代入,化简整理得,
解得(舍)或,
所以直线恒过定点.
【分析】(1)根据条件,列方程组,解出,即可求解;
(2)根据题设直线的方程为,(),,,联立直线与椭圆方程,消去整理得,利用根与系的关系得,再根据题设求出,,结合题设条件,即可求解.
【详解】(1)设椭圆的半焦距为,由题意知,
解得,所以椭圆C的方程为.
(2)略
考点二 椭圆中的定值问题
一、核心本质
某个几何量(斜率、面积、线段长度、向量数量积等)不随直线、点的运动而变化,结果为恒定常数。核心是消去参数,化简后目标量不含任何参数,得到固定数值。
二、常见经典题型
1. 斜率类定值
· 斜率乘积为定值:椭圆上任意一点 ,与关于原点对称的两点 、 连线的斜率乘积 (点差法核心结论);
· 斜率和/比为定值:动弦满足特定条件时,对应斜率的和、比值为常数。
2. 数量积与长度类定值
· 向量数量积为定值:过定点的动弦,对应向量的点积为固定值;
· 焦点弦倒数和:过椭圆焦点的弦 ,,与直线斜率无关,恒为定值。
3. 面积类定值
· 特定条件下的三角形、四边形面积不随直线变化,恒为定值。
三、核心解题思路
1. 设参表式:引入参数(斜率、截距等),将目标量用坐标和参数表示出来;
1. 韦达代入:联立椭圆方程,用韦达定理替换坐标的和与积,将目标式转化为仅含参数的式子;
1. 化简消参:对目标式通分、整理,参数项相互抵消,最终得到常数;
1. 特殊验证:代入特殊参数值,验证结果与化简得到的定值一致。
四、解题步骤
1. 明确目标量,设定运动参数;
1. 联立方程,写出韦达定理;
1. 将目标量坐标化,代入韦达定理;
1. 化简整理,消去所有参数,得到定值;
1. 特殊情况验证结果一致性。
例1.(26-27高二上·广东深圳·阶段检测)已知椭圆:的离心率为,长轴长为4.
(1)求的方程;
(2)设的左顶点为,上两点,关于原点对称,且在第一象限,求直线与直线的斜率之积.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据椭圆的基本性质:先根据长轴长求出长半轴,再由离心率公式算出半焦距,最后依靠椭圆中满足的平方关系求出,把、代入椭圆标准方程,就能写出椭圆方程;
(2)先设出椭圆上点的坐标,利用原点对称写出点的坐标;借助斜率公式表示两条直线的斜率并相乘,再利用点在椭圆上这个条件,得到横纵坐标的关系式,将整体代入斜率乘积的式子,消去变量,化简后得到斜率之积的定值.
【详解】(1)由题意得:,解得,
∵,∴,
由,得:,
故椭圆的方程为.
(2)∵椭圆的左顶点,
设,由、关于原点对称得,
∴,
,
在椭圆上,∴,即,
代入得:,
直线与直线的斜率之积为 .
例2.(26-27高二上·吉林四平·阶段检测)点与定点的距离和它到定直线的距离的比是.
(1)求点的轨迹方程,并说明轨迹是什么图形;
(2)已知直线与(1)中点的轨迹方程交于,两点,令的中点为.
(i)求的取值范围;
(ii)证明:直线与直线的斜率之积为定值.
【答案】(1),轨迹为焦点在轴上的椭圆.
(2)(i)
(ii)令,,中点为,
由于,,两式相减得,
即,
,,.
所以,从而.
【分析】(1)根据题意,列出方程即可求解;
(2)(i)根据题意,联立直线与椭圆,由直线与椭圆有两个交点可得,求解即可;(ii)设,,中点为,将点代入椭圆方程,结合直线的斜率公式即可求解.
【详解】(1)设点,根据题意可得,化简得,
所以点的轨迹为焦点在轴上的椭圆.
(2)(i)联立直线与椭圆,得,
由于直线与椭圆有两个交点,所以,
即,解得;
(ii)略.
例3.(26-27高三上·黑龙江哈尔滨·阶段检测)已知椭圆的离心率为,过右焦点的直线交椭圆于,两点,交轴于点.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)设,,求的值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据条件列方程组求解;
(2)设直线的方程为,根据向量的坐标运算以及韦达定理化简.
【详解】(1)依题意可得,解得,
所以椭圆的标准方程为.
(2)由(1)可得椭圆的右焦点,
由题意知直线的斜率存在,则设直线的方程为,
, ,,
联立,得, ,
∴,,
又,,,,
,,
则,,
∴,,
∴
.
变式1.(25-26高三上·青海西宁·阶段检测)已知椭圆的离心率为,分别为椭圆的左、右顶点,为椭圆的上顶点,且.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若直线交椭圆于两点,直线的斜率为,直线的斜率为,求的值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据数量积公式,可得关系,根据离心率,可得的关系,联立求解,即可得答案.
(2)将直线与椭圆联立,结合韦达定理,设,可得,表达式,由题意得的表达式,化简整理,即可得答案.
【详解】(1)由题意,所以,
因为,所以,
又离心率,解得,
联立解得,
所以椭圆的标准方程为.
(2)将直线与椭圆联立,得,
设,则,
又,所以,
所以
.
变式2.(26-27高三上·吉林长春·阶段检测)已知椭圆,左顶点,右顶点为,过点作斜率为的直线交椭圆于另一点.
(1)若点横坐标为,求的值;
(2)若直线斜率为,求证:为定值.
【答案】(1)
(2)证明:
由题意得,
设点,点在椭圆上,则满足,
即,
斜率,斜率,
所以,
所以为定值.
【详解】(1)
因为椭圆,
则,,
所以左顶点的坐标为,
因为点横坐标为,代入椭圆方程中得,
解得,
所以点的坐标为或,
所以斜率或.
(2)略.
变式3.(26-27高三上·河北沧州·开学考试)椭圆的离心率,过右焦点的直线与上下两个交点为,.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)椭圆的左右顶点分别为,,直线,分别交轴于,两点,试问:与的面积比是否为定值,若为定值,证明你的结论;若不为定值,请说明理由.
【答案】(1)
(2)为定值,根据题意,可设直线的方程为,
联立,整理得,
设,,则,.
得直线的方程为,直线的方程为,
又直线,分别交轴于,两点,
则,,又,,且,为轴上下两个点.
则,,.
由,得,
则.
又,所以.即与的面积比为定值.
【分析】(1)由椭圆的离心率和焦点坐标求解即可;
(2)可设直线的方程为,联立椭圆方程,由根与系数的关系求出,即可求解.
【详解】(1)椭圆的标准方程为:.
根据题意,可得.又离心率,所以,所以,
所以椭圆的标准方程为.
(2)略
考点三 椭圆中的定直线问题
一、核心本质
动点的运动轨迹是一条固定的直线,即动点的横、纵坐标满足恒定的一次线性关系,与运动参数无关。最典型的模型是极点与极线。
二、常见经典模型
1. 切点弦定直线(极线模型)
· 场景:过椭圆外一个定点 ,作椭圆的两条切线,两个切点的连线(切点弦)所在的直线是定直线。
· 结论(极线公式):椭圆 ,对应点 的切点弦方程为:
2. 动弦切线交点轨迹
· 场景:过椭圆内一个定点的动弦,过弦两端点作椭圆的切线,两条切线的交点的轨迹是一条定直线(即该定点对应的极线)。
3. 条件约束型定直线
· 场景:动点满足斜率关系、向量关系、距离关系等,证明该点恒在某条固定直线上。
三、核心解题方法
1. 设点列关系:设动点坐标为 ,结合运动参数(如直线斜率),根据几何条件列出等式;
1. 韦达消参:联立直线与椭圆,代入韦达定理,消去运动参数;
1. 整理得直线:化简后得到关于 的一次方程,即为定直线方程;
1. 验证范围:确认动点的轨迹是整条直线还是其中一段。
四、解题步骤
1. 设动点坐标与运动参数;
1. 将几何约束转化为代数等式;
1. 联立椭圆,代入韦达定理,消去参数;
1. 整理得到动点坐标的线性关系,即定直线方程;
1. 验证特殊点、边界情况。
例1.(26-27高二上·江苏徐州·阶段检测)已知椭圆的左、右焦点是、,左右顶点是、,过的直线与椭圆交于两点、(不是左、右顶点),直线与交于点,求证直线与交点在一条定直线上.
【答案】
由椭圆方程可知,,,
设直线的方程是,
代入椭圆方程得,
易知,
设,,,
则
,
直线的方程是 ①,
直线的方程是 ②,
设,既满足①也满足②,
则
,
故直线与交点在一条定直线:上.
【分析】由点斜式分别写出与的方程,两式子消去,根据韦达定理可得,的坐标关系,进而可以得到点M在一条定直线x=2上;
【详解】略.
例2.(26-27高二上·浙江宁波·阶段检测)已知椭圆的左、右焦点分别为,且,点P是椭圆C上异于顶点的一点,当时,的面积为.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)若直线与椭圆C交于另一点A,且,求直线的斜率;
(3)若,椭圆C上两个互不相同且均异于P的动点满足直线与的倾斜角互补,设线段的中点为G.证明:G在一条定直线上运动.
【答案】(1)
(2)
(3)证明:由直线与倾斜角互补,得两条直线的斜率互为相反数,
设直线的斜率为,则直线的斜率为.
设直线的方程为,联立,将代入椭圆的方程,
消去并整理得:.
由题意,点是直线与椭圆的一个交点,因此是方程的一个根.
设点的横坐标为,由韦达定理得:,解得,
代入直线方程得,即
.
将替换为,同理得点的坐标:,.
设中点,由中点坐标公式:,
.
消去参数,对的分子因式分解得,
又,代入可得即.
故中点恒在定直线上运动.
【分析】(1)由焦距得到,利用垂直条件与三角形面积得到的等量关系,结合解出参数,求得椭圆方程;
(2)由向量条件得到坐标之间的关系式,将直线与椭圆联立,借助韦达定理求出两点横坐标,再利用两根之积建立关于斜率的方程,求解得到直线的斜率;
(3)由倾斜角互补得到两直线斜率互为相反数,分别设出直线并联立椭圆,利用韦达定理求出横坐标,写出中点的参数坐标,消去参数,推导出中点满足的定直线方程,完成证明.
【详解】(1)由,得焦距即,故焦点坐标为,且.
当时,的横坐标为,代入椭圆方程得.
的面积,即.
联立,.解得或(舍),故,,
因此椭圆标准方程为.
(2) 设直线的方程为,设,.
由向量条件得:,即,.
将直线与椭圆联立:,消去得:.
由韦达定理:,.
结合,代入韦达定理的和:,得,
所以.
代入的表达式得,去分母得,
整理得,解得.经检验,都满足题意.
所以直线的斜率为.
(3)略
例3.(2026·云南昆明·模拟预测)已知椭圆:()的左、右焦点分别为,,为椭圆上一点,椭圆的短轴长为,的最大值为.
(1)求椭圆的方程;
(2)椭圆的光学性质:从椭圆的一个焦点发向点的光线,经过椭圆上的点处的椭圆切线反射,反射光线必然经过椭圆的另一个焦点.设过点的椭圆的切线为直线,过作的垂线交于,求点的轨迹方程;
(3)点的轨迹交轴于,(在左侧)两点,过点作直线交于,两点,证明:直线,的交点在一条定直线上.
【答案】(1)
(2)
(3)由题意,,设,,
由题意与不重合,
设:,联立可得,
由于过圆内定点,所以一定有两个交点,则,
则直线:,直线:,
联立直线,则,
由韦达定理可得,所以
,
解得,所以直线,的交点在定直线上.
【分析】(1)当位于上下顶点时可取得最大值,从而建立起,,的关系;
(2)作关于的对称点,利用题目给定的光学性质可得,,共线,结合椭圆的定义,进而得到,所以点的轨迹是以为圆心,为半径的圆;
(3)设出直线与直线的方程,计算,结合韦达定理即可化简得到其为一定值,从而得证.
【详解】(1)当位于上下顶点时,取得最大值,故,
从而解得,所以椭圆的方程为.
(2)作关于的对称点,则为的中点,,
由椭圆的光学性质可得,,共线,
则,
连接,由于,分别为,的中点,
则,
所以点的轨迹是以为圆心,为半径的圆,轨迹方程为.
(3)略
变式1.(25-26高三上·四川资阳·阶段检测)椭圆E的中心为坐标原点,坐标轴为对称轴,左、右顶点分别为,,点在椭圆E上.
(1)求椭圆E的方程.
(2)过点的直线l与椭圆E交于P,Q两点(异于点A,B),记直线AP与直线BQ交于点M,试问点M是否在一条定直线上?若是,求出该定直线方程;若不是,请说明理由.
【答案】(1)
(2)点M在定直线上
【分析】(1)根据左右顶点及点在椭圆上列式求解写书椭圆方程即可;
(2)先设直线方程再联立方程组求韦达定理,再求两个直线的交点,确定交点横坐标即得.
【详解】(1)设椭圆E的方程为.
则,解得,
故椭圆E的方程为.
(2)依题可设直线l的方程为,,,.
联立方程组,整理得,
则,
直线AP的方程为,直线BQ的方程为,
联立方程组,得
由,得,得.
所以.
故点M在定直线上.
变式2.(25-26高三上·北京海淀·阶段检测)已知曲线.
(1)若曲线C是椭圆,求m的取值范围.
(2)设,曲线C与y轴的交点为A,B(点A位于点B的上方),直线与曲线C交于不同的两点M,N.设直线AN与直线BM相交于点G.试问点G是否在定直线上?若是,求出该直线方程;若不是,说明理由.
【答案】(1)
(2)在定直线上,
【分析】(1)由椭圆的标准方程计算即可;
(2)由对称性分析该定直线为平行于横轴的直线,将直线MN与椭圆联立消,设直线AN、BM的方程解出G纵坐标,结合韦达定理化简计算即可.
【详解】(1)因为曲线C是椭圆,所以,解得;.
(2)是在定直线上,理由如下:
当时,此时椭圆,设点与直线l联立得,
,且,
所以
易知,则,
两式作商得是定值,
故G在定直线上.
变式3.(25-26高三上·安徽蚌埠·阶段检测)已知椭圆的对称中心在坐标原点,以坐标轴为对称轴,且经过点和.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)过点作不与坐标轴平行的直线交曲线于,两点,过点,分别向轴作垂线,垂足分别为点,,直线与直线相交于点.
①求证:点在定直线上;
②求面积的最大值.
【答案】(1)
(2)
①如图:
设直线的方程为,并记点,,,
由消去,得,
易知
则,.
由条件,,,直线的方程为,
直线的方程为,
联立解得,
所以点在定直线上.
②.
【分析】(1)根据椭圆过两个点,求椭圆方程.
(2)设出直线的方程,与椭圆方程联立,利用一元二次方程根与系数的关系,得,点坐标的关系,进一步,的坐标,表示出直线与直线的方程,求其交点即可;再利用换元法,结合基本(均值)不等式可求面积的最大值.
【详解】(1)设椭圆的方程为,代入已知点的坐标,
得:,解得,所以椭圆的标准方程为.
(2)①略
②
而,所以,
则,
令,则,所以,
当且仅当时,等号成立,所以面积的最大值为.
2
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$2026-2027学年高二上学期数学人教A版选择性必修第一册讲义
椭圆:椭圆中的定点问题、椭圆中的定值问题、椭圆中的定直线问题讲义
考点目录
椭圆中的定点问题
椭圆中的定值问题
椭圆中的定直线问题
考点一 椭圆中的定点问题
一、核心本质
动直线(或动曲线)无论参数如何变化,恒经过一个固定的点,该点坐标与运动参数无关。核心思路是参变分离:将含参数的直线方程整理为“参数×式子1 + 式子2 = 0”,令两个式子同时为0,解出定点坐标。
二、常见经典模型
1. 手电筒模型(最高频)
· 场景:椭圆上有一个定点 ,过 作两条动直线交椭圆于 、 两点,若两直线的斜率之和为定值,或斜率之积为定值,则直线 恒过定点。
· 典型特例:若 (两直线垂直),则直线 过定点。
2. 过轴上定点的衍生定点
· 场景:过 轴(或 轴)上一个定点的动直线交椭圆于 、 两点,结合垂直、对称等条件,衍生出的新直线恒过另一定点。
三、核心解题方法
方法1:参变分离法(通用通法)
1. 设动直线方程(如 ),引入参数;
1. 联立椭圆方程,写出韦达定理;
1. 根据题目条件(斜率和/积、向量关系等),推导参数之间的等量关系(如 );
1. 将关系代回直线方程,整理为 的形式,令系数分别为0,解得定点 。
方法2:特殊探路+一般证明
1. 取两个特殊的参数值(如斜率为0、斜率不存在),求出对应两条直线的交点,猜出定点坐标;
1. 证明该定点在任意参数下的动直线上,完成一般性证明。
优势:先锁定目标,再定向证明,大幅降低运算难度,适合复杂题目。
四、解题步骤
1. 设参:设动直线方程或动点坐标,明确参数;
1. 联立:联立椭圆方程,得韦达定理,验证 ;
1. 转化:将几何条件转化为参数的等量关系;
1. 寻定:参变分离或特殊探路,求出定点坐标;
1. 验证:检验斜率不存在、端点等特殊情况是否也过该点。
例1.(2026·甘肃张掖·二模)设点,,过线段上动点,作线段,垂足为,且,记点的轨迹为曲线.
(1)求的方程;
(2)已知,是曲线上不同的两点,若直线和的斜率之商为,证明:直线过定点.
例2.(25-26高二下·河南洛阳·期末)已知椭圆C:()的离心率,且椭圆C经过点.
(1)求椭圆C的方程;
(2)设P是椭圆C的上顶点,直线l交椭圆C于A,B两点(A,B均不与P重合),直线与的斜率之积为,探究:直线l是否过定点?若是,求该定点坐标;若不是,请说明理由.
例3.(25-26高二上·福建厦门·阶段检测)已知点,点M与N关于原点对称,直线AM,AN的斜率之积是,记动点M的轨迹为.
(1)求的方程;
(2)若直线l与交于P,Q两点,且.
(ⅰ)当l与y轴垂直时,求的面积;
(ⅱ)证明:l过定点.
变式1.(25-26高二上·云南昆明·阶段检测)已知椭圆C的中心在原点,一个焦点为,且C经过点.
(1)求C的方程;
(2)设C与y轴的正半轴交于点D,直线l:y=kx+m与C交于A、B两点(l不经过D点),且AD⊥BD.证明:直线l经过定点
变式2.(25-26高二上·广东潮州·阶段检测)椭圆的一个焦点为,且椭圆经过点.
(1)求椭圆的方程;
(2)设椭圆的右顶点为,点是椭圆上异于点的不同两点.
(i)若点不共线,求三角形的面积的最大值;
(ii)若直线与的斜率分别记为,且,判断直线是否过定点,若是,求出定点坐标,若不是,说明理由.
变式3.(25-26高二上·河南洛阳·阶段检测)已知椭圆的左、右焦点分别为,,右顶点为,且,离心率为.
(1)求椭圆的方程;
(2)已知点,是曲线上两点(点不同于点),直线,分别交直线于两点,若,证明:直线过定点.
考点二 椭圆中的定值问题
一、核心本质
某个几何量(斜率、面积、线段长度、向量数量积等)不随直线、点的运动而变化,结果为恒定常数。核心是消去参数,化简后目标量不含任何参数,得到固定数值。
二、常见经典题型
1. 斜率类定值
· 斜率乘积为定值:椭圆上任意一点 ,与关于原点对称的两点 、 连线的斜率乘积 (点差法核心结论);
· 斜率和/比为定值:动弦满足特定条件时,对应斜率的和、比值为常数。
2. 数量积与长度类定值
· 向量数量积为定值:过定点的动弦,对应向量的点积为固定值;
· 焦点弦倒数和:过椭圆焦点的弦 ,,与直线斜率无关,恒为定值。
3. 面积类定值
· 特定条件下的三角形、四边形面积不随直线变化,恒为定值。
三、核心解题思路
1. 设参表式:引入参数(斜率、截距等),将目标量用坐标和参数表示出来;
1. 韦达代入:联立椭圆方程,用韦达定理替换坐标的和与积,将目标式转化为仅含参数的式子;
1. 化简消参:对目标式通分、整理,参数项相互抵消,最终得到常数;
1. 特殊验证:代入特殊参数值,验证结果与化简得到的定值一致。
四、解题步骤
1. 明确目标量,设定运动参数;
1. 联立方程,写出韦达定理;
1. 将目标量坐标化,代入韦达定理;
1. 化简整理,消去所有参数,得到定值;
1. 特殊情况验证结果一致性。
例1.(26-27高二上·广东深圳·阶段检测)已知椭圆:的离心率为,长轴长为4.
(1)求的方程;
(2)设的左顶点为,上两点,关于原点对称,且在第一象限,求直线与直线的斜率之积.
例2.(26-27高二上·吉林四平·阶段检测)点与定点的距离和它到定直线的距离的比是.
(1)求点的轨迹方程,并说明轨迹是什么图形;
(2)已知直线与(1)中点的轨迹方程交于,两点,令的中点为.
(i)求的取值范围;
(ii)证明:直线与直线的斜率之积为定值.
例3.(26-27高三上·黑龙江哈尔滨·阶段检测)已知椭圆的离心率为,过右焦点的直线交椭圆于,两点,交轴于点.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)设,,求的值.
变式1.(25-26高三上·青海西宁·阶段检测)已知椭圆的离心率为,分别为椭圆的左、右顶点,为椭圆的上顶点,且.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若直线交椭圆于两点,直线的斜率为,直线的斜率为,求的值.
变式2.(26-27高三上·吉林长春·阶段检测)已知椭圆,左顶点,右顶点为,过点作斜率为的直线交椭圆于另一点.
(1)若点横坐标为,求的值;
(2)若直线斜率为,求证:为定值.
变式3.(26-27高三上·河北沧州·开学考试)椭圆的离心率,过右焦点的直线与上下两个交点为,.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)椭圆的左右顶点分别为,,直线,分别交轴于,两点,试问:与的面积比是否为定值,若为定值,证明你的结论;若不为定值,请说明理由.
考点三 椭圆中的定直线问题
一、核心本质
动点的运动轨迹是一条固定的直线,即动点的横、纵坐标满足恒定的一次线性关系,与运动参数无关。最典型的模型是极点与极线。
二、常见经典模型
1. 切点弦定直线(极线模型)
· 场景:过椭圆外一个定点 ,作椭圆的两条切线,两个切点的连线(切点弦)所在的直线是定直线。
· 结论(极线公式):椭圆 ,对应点 的切点弦方程为:
2. 动弦切线交点轨迹
· 场景:过椭圆内一个定点的动弦,过弦两端点作椭圆的切线,两条切线的交点的轨迹是一条定直线(即该定点对应的极线)。
3. 条件约束型定直线
· 场景:动点满足斜率关系、向量关系、距离关系等,证明该点恒在某条固定直线上。
三、核心解题方法
1. 设点列关系:设动点坐标为 ,结合运动参数(如直线斜率),根据几何条件列出等式;
1. 韦达消参:联立直线与椭圆,代入韦达定理,消去运动参数;
1. 整理得直线:化简后得到关于 的一次方程,即为定直线方程;
1. 验证范围:确认动点的轨迹是整条直线还是其中一段。
四、解题步骤
1. 设动点坐标与运动参数;
1. 将几何约束转化为代数等式;
1. 联立椭圆,代入韦达定理,消去参数;
1. 整理得到动点坐标的线性关系,即定直线方程;
1. 验证特殊点、边界情况。
例1.(26-27高二上·江苏徐州·阶段检测)已知椭圆的左、右焦点是、,左右顶点是、,过的直线与椭圆交于两点、(不是左、右顶点),直线与交于点,求证直线与交点在一条定直线上.
例2.(26-27高二上·浙江宁波·阶段检测)已知椭圆的左、右焦点分别为,且,点P是椭圆C上异于顶点的一点,当时,的面积为.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)若直线与椭圆C交于另一点A,且,求直线的斜率;
(3)若,椭圆C上两个互不相同且均异于P的动点满足直线与的倾斜角互补,设线段的中点为G.证明:G在一条定直线上运动.
例3.(2026·云南昆明·模拟预测)已知椭圆:()的左、右焦点分别为,,为椭圆上一点,椭圆的短轴长为,的最大值为.
(1)求椭圆的方程;
(2)椭圆的光学性质:从椭圆的一个焦点发向点的光线,经过椭圆上的点处的椭圆切线反射,反射光线必然经过椭圆的另一个焦点.设过点的椭圆的切线为直线,过作的垂线交于,求点的轨迹方程;
(3)点的轨迹交轴于,(在左侧)两点,过点作直线交于,两点,证明:直线,的交点在一条定直线上.
变式1.(25-26高三上·四川资阳·阶段检测)椭圆E的中心为坐标原点,坐标轴为对称轴,左、右顶点分别为,,点在椭圆E上.
(1)求椭圆E的方程.
(2)过点的直线l与椭圆E交于P,Q两点(异于点A,B),记直线AP与直线BQ交于点M,试问点M是否在一条定直线上?若是,求出该定直线方程;若不是,请说明理由.
变式2.(25-26高三上·北京海淀·阶段检测)已知曲线.
(1)若曲线C是椭圆,求m的取值范围.
(2)设,曲线C与y轴的交点为A,B(点A位于点B的上方),直线与曲线C交于不同的两点M,N.设直线AN与直线BM相交于点G.试问点G是否在定直线上?若是,求出该直线方程;若不是,说明理由.
变式3.(25-26高三上·安徽蚌埠·阶段检测)已知椭圆的对称中心在坐标原点,以坐标轴为对称轴,且经过点和.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)过点作不与坐标轴平行的直线交曲线于,两点,过点,分别向轴作垂线,垂足分别为点,,直线与直线相交于点.
①求证:点在定直线上;
②求面积的最大值.
2
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