微专题圆锥曲线定值问题导学案-2026-2027学年高二上学期数学北师大版选择性必修第一册
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微专题:圆锥曲线定值问题
教师解析版
北师大版(2019)选择性必修第一册·第二章 圆锥曲线 | 定位:课后微拓展
内容导航:明·模型定位|记·模型与结论|破·典型题型|练·分层小训练
第一部分 明·模型定位
教材位置:本专题接着弦长与面积、定点两类计算。前者把联立与韦达收成一条通法,后者把这条通法的落点定成「一族直线共有的点」;本讲把目标从点换成量:题设给出一族直线或一族弦,要求证明某个由端点坐标拼成的式子与参数无关。教材在直线与圆锥曲线一节没有单独的「定值」小节,但近五年解答题第(2)问里,「证明某量为定值」与「证明直线过定点」出现频率接近,两者的落笔格式也几乎相同,差别只在最后一步是解出坐标还是约去参数。全讲按四层展开:先做中心对称两点与动点连线的斜率积,再做原点张直角时的距离与倒数和,第三层把第二定义接到准线距离上,最后一层处理「判断是否为定值」以及反例的写法。
考查形式:定值题的常见目标量有六类:斜率之积与斜率之和、数量积、两段距离的倒数和、点到两准线的距离和差、面积为定值、某比值为定值。前四类在近五年全国卷与新高考卷中反复出现,第五类多与原点张直角同时出现,第六类常作为压轴小问。小题以「直接求定值」为主,解答题以「先判断再证明」为主。本讲只处理前四类与第五类,比值型留给向量条件的翻译;判断某点是否存在,归入存在性问题。
第二部分 记·模型与结论
一、定值题的落笔格式:把条件写成 与
五步固定:按曲线形态选 或 ;联立写出一元二次式,记下二次项系数 、两根之和与两根之积;把待证的量用 表示,斜率写成 、距离平方写成 、数量积写成 ;代入韦达,把分子分母同时通分;化简后若含参数的项被约掉,剩下的常数就是定值。
第五步是判定「是否为定值」的唯一依据:化简结果里还剩 (或 ),就不是定值。此时不要急着下结论,先用两个具体的 各算一遍,得到两个不同的数即可作为反例写进解答。
定值与定点共用同一套韦达式,区别只在最后一步:定点题令含参数的系数为零,解出 ;定值题让参数在分子分母里同时出现、约掉。因此定点问题里的「参数分离」在本讲仍然可用,只是分离的对象从坐标换成了表达式。
二、中心对称两点:斜率积为
设 、 在曲线 上, 也在曲线上且不与 重合。把两条斜率相乘并通分,得 ;再用曲线方程把两个纵坐标平方都换成横坐标:椭圆给 ,双曲线给 。
约去 即得定值。整个推导只用曲线的方程,与 在哪一支、 在哪一支都无关。
焦点在 轴的双曲线 要把 与 的角色对调,定值为 。两类写法的共同点是「实轴半轴平方除以虚轴半轴平方」,符号只看曲线是椭圆还是双曲线:椭圆取负,双曲线取正。 时两点重合、斜率不存在,设点时须排除。
三、原点张直角:距离与倒数和
设 在曲线上且 , 到 的距离为 。对椭圆 ,把 代入并用 ,化简得 ,于是 ,与 无关。
在直角三角形 中,斜边 上的高为 ,由等面积与勾股关系得 。两个结论互相印证:距离定值与倒数和定值是同一件事的两种写法。
面积 不是定值。由 与 可知 随两直角边的伸缩变化;记 ,则 , 在 上先减后增,端点取到 ,故 ,等号当 落在两轴端点。这个「有最值而无定值」的分寸,是本讲与弦长、面积一类题的分界。
四、准线距离的和与差
椭圆的两条准线为 ,且 ,椭圆整体落在两准线之间。设 ,则到右准线的距离为 、到左准线的为 ,两者相加得 ,与 的位置无关。
双曲线的两条准线同样为 ,但在两准线之外:右支上 ,到右准线为 、到左准线为 ,两者相减得 。和与差的分别,来自曲线落在两准线之间还是之外。
用第二定义可以把这两个定值与定义式接上:椭圆上 ,双曲线右支上 。定值 不是新结论,它就是定义式在准线上的读数。焦点在 轴时准线水平,方程为 ,定值不变。
五、判断是否为定值:三种结局与反例写法
定值题的问法有三种:直接求定值;判断是否为定值并说明理由;在「为定值」的前提下反求某个参数。三种问法共用同一段化简,差别在结论怎么落。若化简结果与参数无关,写出常数并说明「对任意 成立」;若仍有参数,取两个具体的 各算一次,得到两个不同的数,即构成反例。
顶点出发的两条弦,斜率积对固定的定点 是定值 ,但对不同的 会给出不同的定值,「定值」始终是相对某一条 而言。定点改为非顶点 时,分母多出 一项,只有当 ( 为顶点)时该项才消失。这一条正是判断题的判别式: 是顶点则必为定值, 不是顶点则必不是定值。
第三部分 破·典型题型
题型一 中心对称两点:斜率之积为定值
【解题技巧】遇到「 关于原点对称」或「 为过中心的弦」,先把两条斜率相乘并通分,得到 ,再用曲线方程把两个纵坐标平方都换成横坐标,约去 即得定值。椭圆得 ,双曲线得 ;焦点在 轴的双曲线把 角色对调,得 。设点时要排除 与 重合(此时 、斜率不存在)。
【教学提醒】板演时把「两条斜率相乘、通分、用曲线方程消元」三个动作分成三行写,中间那步不要把 与 同时展开,直接相减更快。三题依次落在椭圆的 型、双曲线的 型、双曲线的 型:第一题定值 ,第二题 ,第三题 。第二题要追问「 在右支、 在左支时是否改变」,让学生看到推导只用到方程本身;第三题把结论统一成「实轴半轴平方除以虚轴半轴平方」,符号只看曲线类型。末题留一个易错点: 取 与 取另一定点是两回事,前者才是中心对称。
【典例1-1】(原创改编)
已知椭圆 , 是 上关于原点对称的两点, 是 上异于 的一点。(1)证明 为定值,并求该定值;(2)当 为 的上顶点时,用具体点算出该乘积,并与(1)对照。
解析:(1)设 、、。两条斜率相乘并通分:。
由 都在 上得 、,两式相减得 。代入上式,约去 ,得 ,与 的位置无关。
(2)取 、、。,,乘积 ,与(1)一致。所求的定值就是 取上顶点这一特殊位置时的值。
参考答案:(1);(2),是(1)的特例
【学情易错提醒】通分后直接用 即可,不要分别解出 与 ,那会把根号带进式子。另一类失误是把 写成 (关于 轴对称),此时斜率积不是定值,中心对称的写法必须是两个坐标同时变号。
【变式1-1】
已知双曲线 , 是 上关于原点对称的两点, 是 上异于 的一点。(1)证明 为定值,并求该定值;(2)若 在右支、 在左支,定值是否改变?用一组具体点验证。
解析:(1)同法通分得 。由曲线方程得 、,相减得 ,故斜率积恒为 。
(2)推导只用到两支各自的方程,与 落在哪一支无关,定值仍为 。取 、,则 ,,乘积 ,与(1)相同。
参考答案:(1);(2)不变
【学情易错提醒】把双曲线的定值也写成 是最常见的符号错。椭圆的两项系数同号,相减时自然出负;双曲线的两项系数异号,相减后为正。可以取 、 两个具体横坐标先算一遍,符号立刻显现。
【变式1-2】
已知双曲线 , 是 上关于原点对称的两点, 是 上异于 的一点。(1)证明 为定值,并求该定值;(2)把本题与焦点在 轴上的双曲线所得的定值放在一起,写出统一的表述。
解析:(1)此时 是实轴方向,通分后得 。由曲线方程 ,相减得 ,故斜率积恒为 。
(2)焦点在 轴时定值为 ,焦点在 轴时定值为 。两者都是「实轴半轴平方除以虚轴半轴平方」:本题 ,前一类题 中的 也正好是虚轴半轴平方。统一表述可写成:定值等于 ,椭圆再加一个负号。
参考答案:(1);(2)定值 ,椭圆取负、双曲线取正
【学情易错提醒】把 中的 当成 是常见误读。判断 的位置只看哪一项为正: 项为正,则实轴在 轴上、。写定值时若沿用「」,会得到 ,恰是正确答案的倒数。
题型二 原点张直角:距离与倒数和为定值
【解题技巧】见 ,先把它译成 ,再设 联立。对椭圆 ,化简得 ,于是 ,。 与倒数和是一组等价结论,面积则不是定值,只在端点取到最大值 。
【教学提醒】先让学生把「」写成坐标式,再回到韦达:这一步译错,后面全错。化简 时把 作为整体保留,不要拆开,否则通分后容易漏项。三题的数值刻意配成 与 两组勾股数: 给 , 给 ,学生算完能自我核对。第三题是辨析题: 是定值而 不是,用「先算两条特殊位置」的办法把「有最值」与「为定值」分开,这一分辨是后面判断题型的基础。
【典例2-1】(原创改编)
已知椭圆 , 为原点, 是 上两点且 。(1)证明 到直线 的距离为定值,并求该定值;(2)求 的值。
解析:(1)设 。代入 得 ,故 、。
即 。把 代入得 ,代入韦达并通分,分子为 ,分母为 。令分子为零得 。
于是 到 的距离 ,与 无关,是定值。
(2)在直角三角形 中,斜边 上的高为 ,由 得所求为 。
参考答案:(1);(2)
【学情易错提醒】把 写成 再代入,会漏掉竖直与水平两种情形(此时一条斜率不存在)。用坐标式 可以一并覆盖。第(2)问不要从 分别求解,两直角边无法单独定出,只能整体代换。
【变式2-1】
已知椭圆 , 为原点, 是 上两点且 ,求 到直线 的距离。
解析:设 ,代入 ,同法可得 ,故 。
也可以直接用结论 :本题 、、,得 。 是一组勾股数, 因此是有理数;若半轴取 、,则 ,同样给出 。
参考答案:
【学情易错提醒】本题的半轴是 与 ,而方程里写的是 与 ,直接读分母当作 是常见错。另一类失误是把 算成 ,那是直角三角形内切圆半径的公式,与本题无关。
【变式2-2】
已知椭圆 , 为原点, 是 上两点且 。(1)判断 的面积是否为定值,若不是,求它的最大值;(2)求 到直线 的距离。
解析:(2)先算距离:半轴 、,得 ,与 无关。记 ,由 与椭圆方程可得 ,于是 。
(1) 的取值范围是 ,函数 在 处取最小值 、在端点取最大值 。故 ,,等号当 落在两轴端点,例如 、。
取 为长轴端点、 为短轴端点时 ;把 转到 的方向,、。两个值不同,故面积不是定值,只有最大值 。
参考答案:(1)不是定值,最大值为 ;(2)
【学情易错提醒】把「 是定值」顺推成「 是定值」是最常见的推理跳跃:, 固定而 变化,乘积自然变化。另一类失误是把最大值取在 处,那是 的最小值位置(),恰好与最大值位置相反。
题型三 准线距离的和与差
【解题技巧】椭圆上点到两准线的距离之和为 ,双曲线同支上的点到两准线的距离之差为 。判断用和还是用差,只看曲线在两准线之间还是之外:椭圆 ,整体在两准线之间,取和;双曲线 ,两支分别在两准线外侧,取差。焦点在 轴时准线水平,方程换成 ,定值不变。
【教学提醒】这一型的关键不是计算,而是把定值与第二定义接上。板演时并列写两行:椭圆 、双曲线右支 ,两行右边分别是 ,学生由此看到 只是定义式在准线上的读数,不必另记。三题按椭圆、双曲线 型、双曲线 型排列,第二、三题的差别只在准线是竖直还是水平,定值同为 。讲完追问一句:双曲线左支上到两准线的距离之差等于多少,答案仍是 ,只是较大的那个距离换了对象。
【典例3-1】(原创改编)
已知椭圆 的左、右焦点分别为 , 是 上任意一点。(1)求 的两条准线方程;(2)证明 到两准线的距离之和为定值,并求该定值;(3)用第二定义说明该定值与 的关系。
解析:(1)、,故 ,两条准线为 。
(2)设 。由 知 在两准线之间,故到右准线的距离为 、到左准线的为 ,两者相加得 ,与 的位置无关。
(3)离心率 。由第二定义 、,两式相加得 ,正是 。定值 乘以 即回到长轴长 。
参考答案:(1);(2);(3)
【学情易错提醒】椭圆的 要用 ,本题 ,若误用 得 ,准线与定值全错。另一类失误是忘记核对「 在两准线之间」:椭圆恒满足,双曲线不满足,这一步是选择用和还是用差的依据。
【变式3-1】
已知双曲线 的左、右焦点为 , 是 右支上一点。(1)求两准线方程;(2)证明 到两准线的距离之差为定值,并求该定值;(3)求 。
解析:(1)、,,两准线为 。
(2)右支上 ,故到右准线的距离为 、到左准线的为 ,两者相减得 ,与 无关。
(3),由第二定义 、,相减得 。
参考答案:(1);(2);(3)
【学情易错提醒】双曲线的 用 ,与椭圆的减法相反,这是全讲最容易混的一处。第(2)问若写成「之和」,会得到 ,随点移动而不是定值,正好说明双曲线在两准线之外。
【变式3-2】
已知双曲线 的上、下焦点为 , 是 上支上一点。(1)求两准线方程;(2)证明 到两准线的距离之差为定值,并求该定值;(3)说明本题与焦点在 轴上的双曲线在准线位置上的差别。
解析:(1)实轴在 轴上,、,,两准线为 。
(2)上支上 ,到上准线的距离为 、到下准线的为 ,相减得 ,与 的位置无关。
(3)焦点在 轴时准线是水平线 ,焦点在 轴时准线是竖直线 。两者都垂直于实轴、都关于原点对称,定值同为 ;本题 。
参考答案:(1);(2);(3)准线垂直于实轴,定值同为
【学情易错提醒】把准线写成 是把实轴方向看错了。判断实轴方向的唯一依据是哪一项为正: 项为正,实轴在 轴上,准线垂直于 轴,即水平线。另一类失误是把 当作 参与 的计算。
题型四 判断是否为定值:成立的条件与反例
【解题技巧】定值题的三种问法共用一段化简:把待证的量写成 与 的式子,代入韦达后通分。若含参数的项被约掉,写出常数并说明「对任意 成立」;若仍有参数,取两个具体的 各算一次,得到两个不同的数,即构成反例。判断顶点型斜率积时有一条快判据: 是顶点则必为定值, 不是顶点则必不是定值。
【教学提醒】这一型训练的是「结论的分寸」。三题给出三种结局:第一题是定值,第二题不是定值但能给出两个反例,第三题是定值且可反查出定点。板演第二题时把 与 的两个值并列写在黑板上,两数一正一负,比任何说明都有说服力。第一题的快判据要在讲完具体计算之后再给,否则学生只会套判据、写不出过程。第三题顺带把「由定值求定点」接回来:同一个式子 ,定点问题令它为零解 ,本讲令 固定算值,方向相反而式子不变。
【典例4-1】(原创改编)
已知椭圆 的右顶点为 ,过点 的直线 与 交于 两点,且 均不与 重合。(1)判断 是否为定值,并说明理由;(2)若为定值,求出该定值。
解析:(1)设 。代入 得 ,故 、。
把两条斜率相乘并通分:。分母展开为 ,代入韦达并通分,分子为 ,与 无关。
故 ,对任意 成立,是定值。(2)定值为 。也可用公式 核对。
参考答案:(1)是定值;(2)
【学情易错提醒】分母展开时 的常数项是 ,写成 会让 项无法消尽,算出含 的结果并误判「不是定值」。另一类失误是设 ,此时无法覆盖 轴的情形,须在解答里补一句「斜率不存在时单独验证」。
【变式4-1】
已知椭圆 ,,过点 的直线 与 交于 两点。(1)判断 是否为定值;若不是,用两条具体直线算出两个不同的值;(2)求 垂直于 轴时该乘积的值。
解析:(1)设 。代入 得 ,故 、。
两条斜率相乘并通分:,分母为 ,代入韦达并通分得 。结果含 ,故不是定值。
取 得 ,取 得 ,两值不同,即为反例。(2) 轴即 ,此时两交点为 ,乘积为 。
参考答案:(1)不是定值, 时 、 时 ;(2)
【学情易错提醒】判定「不是定值」必须给出两个具体的 与对应的两个值,只说「含 所以不是定值」在解答题里拿不到过程分。另一类失误是取的两个 恰好使值相同(如 与 ),那不能构成反例,取 与 最稳。
【变式4-2】
已知抛物线 , 为原点,过点 的直线 与 交于 两点。(1)判断 是否为定值,并求该定值;(2)若要使 , 应取何坐标?
解析:(1)设 。代入得 ,故 、。于是 ,与 无关。
(2)设 ,同法得 。令它为零得 或 ; 时直线过原点, 或 与 重合,不满足「两点」,故舍去,取 ,即 。此时 ,与「抛物线 上 给 」这条常用结论一致,本题 。
参考答案:(1);(2)
【学情易错提醒】把 直接写成 会漏掉 与 两项。第(2)问解出 后若不检验「两点」条件,会多写一个不合题意的答案。
第四部分 练·分层小训练
一、基础小练(20 分钟)
1.(单选)已知椭圆 , 是 上关于原点对称的两点, 是 上异于 的一点,则 ( )
A. B.
C. D.
解析:由 得 ,故 。
取 、 复核:。 项 是把 取倒数后的结果。
参考答案:A
2.(单选)已知椭圆 , 为原点, 是 上两点且 ,则 到直线 的距离为( )
A. B.
C. D.
解析:半轴 、,由 得 。
也可取特殊位置:、 时 ,原点到它的距离为 ,与一般情形一致。 项是 的倒数,、 两项分别取了 与 。
参考答案:A
3.(单选)已知椭圆 上一点 到两准线的距离之和为( )
A. B.
C. D.
解析:、,,准线为 。由 知椭圆在两准线之间,故距离之和为 。
项只算了一条准线到原点的距离, 项是长轴长 , 项误用了双曲线的 。
参考答案:A
4.(单选)已知双曲线 的右支上一点 到两准线的距离之差为( )
A. B.
C. D.
解析:、,,准线为 。右支上 ,在两准线之外,故取差:。
项是 ,即原点到准线的距离; 项是 ,即通径的一半; 项是 。
参考答案:A
5.(多选)已知抛物线 , 为原点, 是 上异于原点的两点且 ,则( )
A.直线 过定点 B.
C. 面积的最小值为 D. 的最小值为
解析:设 ,代入得 ,。由 得 ,故 ( 时直线过原点,舍去), 过 , 项正确。
由 , 项正确。
又 ,故 , 项正确;, 项的最小值写小了。
参考答案:ABD
6.(填空)已知椭圆 , 为原点, 是椭圆上两点且 ,则 ______。
解析:由 得 到 的距离 ,本题 、,。
在直角三角形 中 ,故填 。
参考答案:
7.(解答)已知椭圆 的左、右顶点为 、。(1)设 是 上异于 的一点,证明 为定值;(2)设 是 上关于原点对称的两点, 是 上异于 的一点,证明 与(1)中的定值相等。
解析:(1)设 ,则 。由 得 ,为定值。
(2)沿用典例 1-1 的通分:,两式相减得 ,故乘积为 ,与(1)相同。
两问是同一恒等式的两种取法:(1)中 也关于原点对称,相当于把(2)里的 取成长轴端点。答案均只与 有关,、,定值为 。
参考答案:(1);(2)同为
二、培优小练(25 分钟)
8.(单选)已知双曲线 , 是 上关于原点对称的两点, 是 上异于 的一点,则 ( )
A. B.
C. D.
解析:实轴在 轴上,、。由 得 ,故乘积为 。
取 、 复核:,,乘积 。 项 是正确答案的倒数,、 两项多带了负号,那是椭圆才有的符号。
参考答案:A
9.(单选)已知椭圆 , 为原点, 是椭圆上两点且 ,则 面积的最大值为( )
A. B.
C. D.
解析:半轴 、, 到 的距离 为定值。记 ,则 , 在 的端点取最大值 ,故 ,。
等号当 落在两轴端点,例如 、。 项 是把 的最大值当成了面积, 项 是 , 项是 最小时 的近似值 。
参考答案:A
10.(多选)已知抛物线 , 为原点, 是 上异于原点的两点且 ,则( )
A.直线 过定点 B.
C. 面积的最小值为 D.
解析:设 ,代入 得 ,,。由 得 ,故 ( 时直线过原点,舍去), 过定点 , 项正确。
由 , 项正确。又 ,,最小值为 , 项写小了,不成立。
由 得 ,当 时取 (此时 、), 项成立。综上,成立的为 、、。
参考答案:ABD
11.(填空)已知抛物线 , 为原点,直线 过点 且与 交于 两点,则 ______。
解析:设 ,代入得 ,。又 。
故 。也可用通式:对 与过 的弦,乘积为 。
参考答案:
12.(解答)已知椭圆 的右顶点为 。(1)过点 的直线与 交于 两点,证明 为定值,并求该定值;(2)过点 的直线与 交于 两点,求 的值;(3)比较(1)(2)的结果,说明「定值」与 的位置之间的关系。
解析:(1)设 ,代入 得 ,故 、。
把两条斜率相乘并通分:,分母为 ,代入韦达并通分,分子为 ,与 无关,故定值为 。
(2)同法设 ,得 ,。分母展开后常数项为 的 倍,即 ,故 。
(3)两问的定值不同,说明「定值」是相对固定的 而言:对同一个 ,乘积与 无关;换一个 ,定值随之改变。用通式可写成 , 越接近 ,分母越小、绝对值越大。
核对(1):取 的竖直弦,两交点为 ,此时 ,与通分结果一致。核对(2):分母的常数项是 的 倍,即 ,故 。
通式与(1)(2)对得上: 代入 、、 得 ,代入 得 。两问的定值都落在这条通式上, 一换,值就换。
错法集中在两处:一是把 的横坐标当成 的常数项,漏掉 项,于是分母里多算了 ,算出随 变化的结果;二是在 换成 后仍套用 ,忘记分母的常数项已随 变为 。两处都可以用 的竖直弦回代自检。
讲评时把两问的分母 与 并列写出,、,学生可直接看出分母就是 ,分子是 。这一步看清之后,通式不必背,现场就能拼出来。
参考答案:(1);(2);(3)定值随 的位置变化,通式为
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第一部分 明·模型定位
教材位置:本专题接着弦长与面积、定点两类计算。前者把联立与韦达收成一条通法,后者把这条通法的落点定成「一族直线共有的点」;本讲把目标从点换成量:题设给出一族直线或一族弦,要求证明某个由端点坐标拼成的式子与参数无关。教材在直线与圆锥曲线一节没有单独的「定值」小节,但近五年解答题第(2)问里,「证明某量为定值」与「证明直线过定点」出现频率接近,两者的落笔格式也几乎相同,差别只在最后一步是解出坐标还是约去参数。全讲按四层展开:先做中心对称两点与动点连线的斜率积,再做原点张直角时的距离与倒数和,第三层把第二定义接到准线距离上,最后一层处理「判断是否为定值」以及反例的写法。
考查形式:定值题的常见目标量有六类:斜率之积与斜率之和、数量积、两段距离的倒数和、点到两准线的距离和差、面积为定值、某比值为定值。前四类在近五年全国卷与新高考卷中反复出现,第五类多与原点张直角同时出现,第六类常作为压轴小问。小题以「直接求定值」为主,解答题以「先判断再证明」为主。本讲只处理前四类与第五类,比值型留给向量条件的翻译;判断某点是否存在,归入存在性问题。
第二部分 记·模型与结论
一、定值题的落笔格式:把条件写成 与
五步固定:按曲线形态选 或 ;联立写出一元二次式,记下二次项系数 、两根之和与两根之积;把待证的量用 表示,斜率写成 、距离平方写成 、数量积写成 ;代入韦达,把分子分母同时通分;化简后若含参数的项被约掉,剩下的常数就是定值。
第五步是判定「是否为定值」的唯一依据:化简结果里还剩 (或 ),就不是定值。此时不要急着下结论,先用两个具体的 各算一遍,得到两个不同的数即可作为反例写进解答。
定值与定点共用同一套韦达式,区别只在最后一步:定点题令含参数的系数为零,解出 ;定值题让参数在分子分母里同时出现、约掉。因此定点问题里的「参数分离」在本讲仍然可用,只是分离的对象从坐标换成了表达式。
二、中心对称两点:斜率积为
设 、 在曲线 上, 也在曲线上且不与 重合。把两条斜率相乘并通分,得 ;再用曲线方程把两个纵坐标平方都换成横坐标:椭圆给 ,双曲线给 。
约去 即得定值。整个推导只用曲线的方程,与 在哪一支、 在哪一支都无关。
焦点在 轴的双曲线 要把 与 的角色对调,定值为 。两类写法的共同点是「实轴半轴平方除以虚轴半轴平方」,符号只看曲线是椭圆还是双曲线:椭圆取负,双曲线取正。 时两点重合、斜率不存在,设点时须排除。
三、原点张直角:距离与倒数和
设 在曲线上且 , 到 的距离为 。对椭圆 ,把 代入并用 ,化简得 ,于是 ,与 无关。
在直角三角形 中,斜边 上的高为 ,由等面积与勾股关系得 。两个结论互相印证:距离定值与倒数和定值是同一件事的两种写法。
面积 不是定值。由 与 可知 随两直角边的伸缩变化;记 ,则 , 在 上先减后增,端点取到 ,故 ,等号当 落在两轴端点。这个「有最值而无定值」的分寸,是本讲与弦长、面积一类题的分界。
四、准线距离的和与差
椭圆的两条准线为 ,且 ,椭圆整体落在两准线之间。设 ,则到右准线的距离为 、到左准线的为 ,两者相加得 ,与 的位置无关。
双曲线的两条准线同样为 ,但在两准线之外:右支上 ,到右准线为 、到左准线为 ,两者相减得 。和与差的分别,来自曲线落在两准线之间还是之外。
用第二定义可以把这两个定值与定义式接上:椭圆上 ,双曲线右支上 。定值 不是新结论,它就是定义式在准线上的读数。焦点在 轴时准线水平,方程为 ,定值不变。
五、判断是否为定值:三种结局与反例写法
定值题的问法有三种:直接求定值;判断是否为定值并说明理由;在「为定值」的前提下反求某个参数。三种问法共用同一段化简,差别在结论怎么落。若化简结果与参数无关,写出常数并说明「对任意 成立」;若仍有参数,取两个具体的 各算一次,得到两个不同的数,即构成反例。
顶点出发的两条弦,斜率积对固定的定点 是定值 ,但对不同的 会给出不同的定值,「定值」始终是相对某一条 而言。定点改为非顶点 时,分母多出 一项,只有当 ( 为顶点)时该项才消失。这一条正是判断题的判别式: 是顶点则必为定值, 不是顶点则必不是定值。
第三部分 破·典型题型
题型一 中心对称两点:斜率之积为定值
【解题技巧】遇到「 关于原点对称」或「 为过中心的弦」,先把两条斜率相乘并通分,得到 ,再用曲线方程把两个纵坐标平方都换成横坐标,约去 即得定值。椭圆得 ,双曲线得 ;焦点在 轴的双曲线把 角色对调,得 。设点时要排除 与 重合(此时 、斜率不存在)。
【典例1-1】(原创改编)
已知椭圆 , 是 上关于原点对称的两点, 是 上异于 的一点。(1)证明 为定值,并求该定值;(2)当 为 的上顶点时,用具体点算出该乘积,并与(1)对照。
【变式1-1】
已知双曲线 , 是 上关于原点对称的两点, 是 上异于 的一点。(1)证明 为定值,并求该定值;(2)若 在右支、 在左支,定值是否改变?用一组具体点验证。
【变式1-2】
已知双曲线 , 是 上关于原点对称的两点, 是 上异于 的一点。(1)证明 为定值,并求该定值;(2)把本题与焦点在 轴上的双曲线所得的定值放在一起,写出统一的表述。
题型二 原点张直角:距离与倒数和为定值
【解题技巧】见 ,先把它译成 ,再设 联立。对椭圆 ,化简得 ,于是 ,。 与倒数和是一组等价结论,面积则不是定值,只在端点取到最大值 。
【典例2-1】(原创改编)
已知椭圆 , 为原点, 是 上两点且 。(1)证明 到直线 的距离为定值,并求该定值;(2)求 的值。
【变式2-1】
已知椭圆 , 为原点, 是 上两点且 ,求 到直线 的距离。
【变式2-2】
已知椭圆 , 为原点, 是 上两点且 。(1)判断 的面积是否为定值,若不是,求它的最大值;(2)求 到直线 的距离。
题型三 准线距离的和与差
【解题技巧】椭圆上点到两准线的距离之和为 ,双曲线同支上的点到两准线的距离之差为 。判断用和还是用差,只看曲线在两准线之间还是之外:椭圆 ,整体在两准线之间,取和;双曲线 ,两支分别在两准线外侧,取差。焦点在 轴时准线水平,方程换成 ,定值不变。
【典例3-1】(原创改编)
已知椭圆 的左、右焦点分别为 , 是 上任意一点。(1)求 的两条准线方程;(2)证明 到两准线的距离之和为定值,并求该定值;(3)用第二定义说明该定值与 的关系。
【变式3-1】
已知双曲线 的左、右焦点为 , 是 右支上一点。(1)求两准线方程;(2)证明 到两准线的距离之差为定值,并求该定值;(3)求 。
【变式3-2】
已知双曲线 的上、下焦点为 , 是 上支上一点。(1)求两准线方程;(2)证明 到两准线的距离之差为定值,并求该定值;(3)说明本题与焦点在 轴上的双曲线在准线位置上的差别。
题型四 判断是否为定值:成立的条件与反例
【解题技巧】定值题的三种问法共用一段化简:把待证的量写成 与 的式子,代入韦达后通分。若含参数的项被约掉,写出常数并说明「对任意 成立」;若仍有参数,取两个具体的 各算一次,得到两个不同的数,即构成反例。判断顶点型斜率积时有一条快判据: 是顶点则必为定值, 不是顶点则必不是定值。
【典例4-1】(原创改编)
已知椭圆 的右顶点为 ,过点 的直线 与 交于 两点,且 均不与 重合。(1)判断 是否为定值,并说明理由;(2)若为定值,求出该定值。
【变式4-1】
已知椭圆 ,,过点 的直线 与 交于 两点。(1)判断 是否为定值;若不是,用两条具体直线算出两个不同的值;(2)求 垂直于 轴时该乘积的值。
【变式4-2】
已知抛物线 , 为原点,过点 的直线 与 交于 两点。(1)判断 是否为定值,并求该定值;(2)若要使 , 应取何坐标?
第四部分 练·分层小训练
一、基础小练(20 分钟)
1.(单选)已知椭圆 , 是 上关于原点对称的两点, 是 上异于 的一点,则 ( )
A. B.
C. D.
2.(单选)已知椭圆 , 为原点, 是 上两点且 ,则 到直线 的距离为( )
A. B.
C. D.
3.(单选)已知椭圆 上一点 到两准线的距离之和为( )
A. B.
C. D.
4.(单选)已知双曲线 的右支上一点 到两准线的距离之差为( )
A. B.
C. D.
5.(多选)已知抛物线 , 为原点, 是 上异于原点的两点且 ,则( )
A.直线 过定点 B.
C. 面积的最小值为 D. 的最小值为
6.(填空)已知椭圆 , 为原点, 是椭圆上两点且 ,则 ______。
7.(解答)已知椭圆 的左、右顶点为 、。(1)设 是 上异于 的一点,证明 为定值;(2)设 是 上关于原点对称的两点, 是 上异于 的一点,证明 与(1)中的定值相等。
二、培优小练(25 分钟)
8.(单选)已知双曲线 , 是 上关于原点对称的两点, 是 上异于 的一点,则 ( )
A. B.
C. D.
9.(单选)已知椭圆 , 为原点, 是椭圆上两点且 ,则 面积的最大值为( )
A. B.
C. D.
10.(多选)已知抛物线 , 为原点, 是 上异于原点的两点且 ,则( )
A.直线 过定点 B.
C. 面积的最小值为 D.
11.(填空)已知抛物线 , 为原点,直线 过点 且与 交于 两点,则 ______。
12.(解答)已知椭圆 的右顶点为 。(1)过点 的直线与 交于 两点,证明 为定值,并求该定值;(2)过点 的直线与 交于 两点,求 的值;(3)比较(1)(2)的结果,说明「定值」与 的位置之间的关系。
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