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解析几何中的定点和定值问题精编版

解析几何中的定点定值问题考纲解读:定点定值问题是解析几何解答题的考查重点。

此类问题定中有动,动中有定,并且常与轨迹问题,曲线系问题等相结合,深入考查直线的圆,圆锥曲线,直线和圆锥曲线位置关系等相关知识。

考查数形结合,分类讨论,化归与转化,函数和方程等数学思想方法。

一、定点问题解题的关健在于寻找题中用来联系已知量,未知量的垂直关系、中点关系、方程、不等式,然后将已知量,未知量代入上述关系,通过整理,变形转化为过定点的直线系、曲线系来解决。

例1、已知A 、B 是抛物线y 2=2p x (p >0)上异于原点O 的两个不同点,直线OA 和OB 的倾斜角分别为α和β,当α、β变化且α+β=4π时,证明直线AB 恒过定点,并求出该定点的坐标。

解析: 设A (121,2y p y ),B (222,2y py ),则 212tan ,2tan y py p==βα,代入1)tan(=+βα得221214)(2p y y y y p -=+ (1) 又设直线AB 的方程为b kx y +=,则022222=+-⇒⎩⎨⎧=+=pb py ky pxy bkx y ∴kpy y kpby y 2,22121=+=,代入(1)式得pk p b 22+= ∴直线AB 的方程为)2(2p x k p y +=- ∴直线AB 过定点(-)2,2p p说明:本题在特殊条件下很难探索出定点,因此要从已知出发,把所求的定点问题转化为求直线AB ,再从AB 直线系中看出定点。

例2.已知椭圆C :22221(0)x y a b a b+=>>,以原点为圆心,椭圆的短半轴长为半径的圆与直线0x y -相切. ⑴求椭圆C 的方程;⑵设(4,0)P ,M 、N 是椭圆C 上关于x 轴对称的任意两个不同的点,连结PN 交椭圆C 于另一点E ,求直线PN 的斜率的取值范围;⑶在⑵的条件下,证明直线ME 与x 轴相交于定点.解析:⑴由题意知c e a ==22222234c a b e a a -===,即224a b =,又因为1b ==,所以224,1a b ==,故椭圆C 的方程为C :2214x y +=.⑵由题意知直线PN 的斜率存在,设直线PN 的方程为(4)y k x =- ① 联立22(4)14y k x x y =-⎧⎪⎨+=⎪⎩消去y 得:2222(41)324(161)0k x k x k --+-=, 由2222(32)4(41)(644)0k k k ∆=-+->得21210k -<, 又0k =不合题意,所以直线PN的斜率的取值范围是0k <<或0k <. ⑶设点1122(,),(,)N x y E x y ,则11(,)M x y -,直线ME 的方程为212221()y y y y x x x x +-=--, 令0y =,得221221()y x x x x y y -=-+,将1122(4),(4)y k x y k x =-=-代入整理,得12121224()8x x x x x x x -+=+-. ②由得①2212122232644,4141k k x x x x k k -+==++代入②整理,得1x =, 所以直线ME 与x 轴相交于定点(1,0).【针对性练习1】 在直角坐标系xOy 中,点M到点()1,0F,)2,0F 的距离之和是4,点M 的轨迹是C 与x 轴的负半轴交于点A ,不过点A 的直线:l y kx b =+与轨迹C 交于不同的两点P 和Q . ⑴求轨迹C 的方程;⑵当0AP AQ ⋅=时,求k 与b 的关系,并证明直线l 过定点.解:⑴∵点M到(),0,),0的距离之和是4,∴M 的轨迹C 是长轴为4,焦点在x轴上焦中为的椭圆,其方程为2214x y +=.⑵将y kx b =+,代入曲线C的方程,整理得22(14)40k x +++= ,因为直线l 与曲线C 交于不同的两点P 和Q ,所以222222644(14)(44)16(41)0k b k b k b ∆=-+-=-+> ① 设()11,P x y ,()22,Q x y,则12x x +=,122414x x k=+ ②且2212121212()()()()y y kx b kx b k x x kb x x b ⋅=++=+++,显然,曲线C 与x 轴的负半轴交于点()2,0A -,所以()112,AP x y =+,()222,AQ x y =+.由0AP AQ ⋅=,得1212(2)(2)0x x y y +++=.将②、③代入上式,整理得22121650k kb b -+=.所以(2)(65)0k b k b -⋅-=,即2b k =或65b k =.经检验,都符合条件①,当2b k =时,直线l 的方程为2y kx k =+.显然,此时直线l 经过定点()2,0-点.即直线l 经过点A ,与题意不符.当65b k =时,直线l 的方程为6556y kx k k x ⎛⎫=+=+ ⎪⎝⎭.显然,此时直线l 经过定点6,05⎛⎫- ⎪⎝⎭点,且不过点A .综上,k 与b 的关系是:65b k =,且直线l 经过定点6,05⎛⎫- ⎪⎝⎭点. 【针对性练习2】在平面直角坐标系xoy 中,如图,已知椭圆15922=+y x 的左、右顶点为A 、B ,右焦点为F 。

设过点T (m t ,)的直线TA 、TB 与椭圆分别交于点M ),(11y x 、),(22y x N ,其中m>0,0,021<>y y 。

(1)设动点P 满足422=-PB PF ,求点P 的轨迹; (2)设31,221==x x ,求点T 的坐标; (3)设9=t ,求证:直线MN 必过x 轴上的一定点(其坐标与m 无关)。

【解析】 本小题主要考查求简单曲线的方程,考查方直线与椭圆的方程等基础知识。

考查运算求解能力和探究问题的能力。

解:(1)设点P (x ,y ),则:F (2,0)、B (3,0)、A (-3,0)。

由422=-PB PF ,得2222(2)[(3)]4,x y x y -+--+= 化简得92x =。

故所求点P 的轨迹为直线92x =。

(2)将31,221==x x 分别代入椭圆方程,以及0,021<>y y 得:M (2,53)、N (13,209-) 直线MTA 方程为:0352303y x -+=+-,即113y x =+, 直线NTB 方程为:032010393y x --=---,即5562y x =-。

联立方程组,解得:7103x y =⎧⎪⎨=⎪⎩,所以点T 的坐标为10(7,)3。

(3)点T 的坐标为(9,)m直线MTA 方程为:03093y x m -+=-+,即(3)12my x =+,直线NTB 方程为:03093y x m --=--,即(3)6my x =-。

分别与椭圆15922=+y x 联立方程组,同时考虑到123,3x x ≠-≠, 解得:2223(80)40(,)8080m m M m m -++、2223(20)20(,)2020m mN m m --++。

(方法一)当12x x ≠时,直线MN 方程为:222222222203(20)202040203(80)3(20)80208020m m y x m m m m m m m m m m -+-++=--+-++++ 令0y =,解得:1x =。

此时必过点D (1,0);当12x x =时,直线MN 方程为:1x =,与x 轴交点为D (1,0)。

所以直线MN 必过x 轴上的一定点D (1,0)。

(方法二)若12x x =,则由222224033608020m m m m--=++及0m >,得210m =, 此时直线MN 的方程为1x =,过点D (1,0)。

若12x x ≠,则210m ≠,直线MD 的斜率2222401080240340180MDmm m k m m m +==---+, 直线ND 的斜率222220102036040120NDmm m k m mm -+==---+,得MD ND k k =,所以直线MN 过D 点。

因此,直线MN 必过x 轴上的点(1,0)。

【针对性练习3】已知椭圆C 中心在原点,焦点在x 轴上,焦距为2,短轴长为23.(Ⅰ)求椭圆C 的标准方程;(Ⅱ)若直线l :()0y kx m k =+≠与椭圆交于不同的两点M N 、(M N 、不是椭圆的左、右顶点),且以MN 为直径的圆经过椭圆的右顶点A .求证:直线l 过定点,并求出定点的坐标.解: (Ⅰ)设椭圆的长半轴为a ,短半轴长为b ,半焦距为c ,则22222,2,c b a b c =⎧⎪=⎨⎪=+⎩解得2,a b =⎧⎪⎨=⎪⎩ ∴ 椭圆C 的标准方程为 22143x y +=. …… 4分 (Ⅱ)由方程组22143x y y kx m⎧⎪+=⎨⎪=+⎩ 消去y ,得()2223484120k x kmx m +++-=. …… 6分 由题意△()()()22284344120km km=-+->,整理得:22340k m +-> ① ………7分 设()()1122,,M x y N x y 、,则122834kmx x k+=-+, 212241234m x x k -=+ . ……… 8分 由已知,AM AN ⊥, 且椭圆的右顶点为A (2,0), ∴()()1212220x x y y --+=.…… 10分即 ()()()2212121240k x x km x x m ++-+++=,也即 ()()22222412812403434m km k km m k k--+⋅+-⋅++=++, 整理得2271640m mk k ++=. 解得2m k =- 或 27km =-,均满足① ……… 11分 当2m k =-时,直线l 的方程为 2y kx k =-,过定点(2,0),不符合题意舍去;当27k m =-时,直线l 的方程为 27y k x ⎛⎫=- ⎪⎝⎭,过定点2(,0)7,故直线l 过定点,且定点的坐标为2(,0)7. ………… 13分例3、已知椭圆的焦点在x 轴上,它的一个顶点恰好是抛物线24x y =的焦点,离心率e =椭圆的右焦点F 作与坐标轴不垂直的直线l ,交椭圆于A 、B 两点。

(I )求椭圆的标准方程;(Ⅱ)设点(,0)M m 是线段OF 上的一个动点,且()MA MB AB +⊥,求m 的取值范围; (Ⅲ)设点C 是点A 关于x 轴的对称点,在x 轴上是否存在一个定点N ,使得C 、B 、N三点共线?若存在,求出定点N 的坐标,若不存在,请说明理由。

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