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。
例2.已知椭圆C :22221(0)x y a b a b+=>>的离心率为32,以原点为圆心,椭圆的短半轴长为半径的圆与直线20x 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.【针对性练习1】 在直角坐标系xOy 中,点M 到点()13,0F -,()23,0F 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.【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)。
AByOx【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.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25e =,过椭圆的右焦点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。
二、 定值问题在解析几何中,有些几何量与参数无关,这就构成了定值问题,解决这类问题时,要善于运用辩证的观点去思考分析,在动点的“变”中寻求定值的“不变”性,一种思路是进行一般计算推理求出其结果,选定一个适合该题设的参变量,用题中已知量和参变量表示题中所涉及的定义,方程,几何性质,再用韦达定理,点差法等导出所求定值关系所需要的表达式,并将其代入定值关系式,化简整理求出结果,;另一种思路是通过考查极端位置,探索出“定值”是多少,用特殊探索法(特殊值、特殊位置、特殊图形等)先确定出定值,揭开神秘的面纱,这样可将盲目的探索问题转化为有方向有目标的一般性证明题,从而找到解决问题的突破口,将该问题涉及的几何形式转化为代数形式或三角形式,证明该式是恒定的。
同时有许多定值问题,通过特殊探索法不但能够确定出定值,还可以为我们提供解题的线索。
如果试题是客观题形式出现,特珠化方法往往比较奏效。
例4、已知椭圆的中心为坐标原点O ,焦点在x 轴上,斜率为1且过椭圆右焦点的直线交椭圆于A 、B 两点,)1,3(-=+a OB OA 与共线。
(1)求椭圆的离心率;(2)设M 为椭圆上任意一点,且),(R OB OA OM ∈+=μλμλ,证明22μλ+为定值。
例5、已知,椭圆C 过点A 3(1,)2,两个焦点为(-1,0),(1,0)。
(1)求椭圆C 的方程;(2)E,F 是椭圆C 上的两个动点,如果直线AE 的斜率与AF 的斜率互为相反数,证明直线EF 的斜率为定值,并求出这个定值。
将第二问的结论进行如下推广:结论 1.过椭圆22221(0,0)x y a ba b 上任一点00(,)A x y 任意作两条斜率互为相反数的直线交椭圆于E 、F 两点,则直线EF 的斜率为定值2020b x a y (常数)。
结论 2.过双曲线22221(0,0)x y a ba b 上任一点00(,)A x y 任意作两条斜率互为相反数的直线交椭圆于E 、F 两点,则直线EF 的斜率为定值202b x a y (常数)。
结论3.过抛物线22(0)ypx p上任一点00(,)A x y 任意作两条斜率互为相反数的直线交椭圆于E 、F 两点,则直线EF 的斜率为定值py (常数)。
例6、已知椭圆的中心在原点,焦点F 在y 轴的非负半轴上,点F 到短轴端点的距离是4,椭圆上的点到焦点F 距离的最大值是6.(Ⅰ)求椭圆的标准方程和离心率e ;(Ⅱ)若F '为焦点F 关于直线32y =的对称点,动点M 满足MF e MF ||='||,问是否存在一个定点A ,使M 到点A 的距离为定值?若存在,求出点A 的坐标及此定值;若不存在,请说明理由.例7、已知抛物线C 的顶点在坐标原点,焦点在x 轴上,P(2,0)为定点. (Ⅰ)若点P 为抛物线的焦点,求抛物线C 的方程;(Ⅱ)若动圆M 过点P ,且圆心M 在抛物线C 上运动,点A 、B 是圆M 与y 轴的两交点,试推断是否存在一条抛物线C ,使|AB|为定值?若存在,求这个定值;若不存在,说明理由.例8、已知椭圆E 的中心在原点,焦点在x1,离心率为e =E 的方程;(Ⅱ)过点()1,0作直线交E 于P 、Q 两点,试问:在x 轴上是否存在一个定点M ,MP MQ ⋅为定值?若存在,求出这个定点M 的坐标;若不存在,请说明理由﹒三、 定直线问题例9、设椭圆2222:1(0)x y C a b ab+=>>过点M ,且焦点为1(F (Ⅰ)求椭圆C 的方程;(Ⅱ)当过点(4,1)P 的动直线l 与椭圆C 相交与两不同点,A B 时,在线段AB 上取点Q ,满足AP QB AQ PB =,证明:点Q 总在某定直线上例10、已知椭圆C 的离心率e =,长轴的左右端点分别为()1A 2,0-,()2A 2,0。
(Ⅰ)求椭圆C 的方程;(Ⅱ)设直线x my 1=+与椭圆C 交于P 、Q 两点,直线1A P 与2A Q 交于点S 。
试问:当m 变化时,点S 是否恒在一条定直线上?若是,请写出这条直线方程,并证明你的结论;若不是,请说明理由。
四、 其它定值问题例11、已知双曲线2222:1(0,0)x y C a b a b-=>>,右准线方程为3x =求双曲线C的方程;(Ⅱ)设直线l 是圆22:2O x y +=上动点0000(,)(0)P x y x y ≠处的切线,l 与双曲线C 交于不同的两点,A B ,证明AOB ∠的大小为定值.例12、己知椭圆12222=+by a x (a >b >0),过其中心O 的任意两条互相垂直的直径是P 1P 2、Q 1Q 2,求证:以两条直径的四个端点所成的四边形P 1Q 1P 2Q 2与一定圆相切。
探索定圆:取椭圆长轴和短轴为两直径,则22B A1=+bya x ,原点O 到直线22B A 的距离为22ba abr +=,则与菱形2211B A B A 内切的圆方程为222222b a b a y x +=+。
例13、已知P ),(00y x 是双曲线)0(2≠=a a xy 上的一个定点,过点P 作两条互相 垂直的直线分别交双曲线于P 1、P 2两点(异于P 点),求证:直线P 1P 2的方向不变。
探索定值:取P ),(020x a x ,过P 点且互相垂直的直线中有一条过原点,则这一条直线与曲线的另一个交点),(0201x a x P --,其斜率221x a k PP = ∴2202a xk PP -= PP 2的方程为)(02200x x a x y y --=-把x a y 2=代入解得),(2303042axx a P 22021a x k P P =∴(定值) 证明:设PP 1的斜率为k ,则PP 2的斜率为 -k1, ∴PP 1的方程为)(00x x k y y -=- PP 2的方程为)(100x x ky y --=-,与抛物2a xy = 联立解得),(0201y k a k y P --、 ),(0202ky a ky P ,从而2220221ax y a k P P ==(定值)EX :过抛物线y 2=2px (P>0)上一定点(x 0,y 0)作两条直线分别交抛物线于A ,B 两点,满足直线PA 、PB 斜率存在且倾斜角互补,则AB 的斜率为定值。
推广:抛物线推广到椭圆或双双曲线均可。
五、练习1、椭圆中心在原点,焦点在x轴上,离心率为2,三角形ABM 的三个顶点都在椭圆上,其中M 点为(1,1),且直线MA 、MB 的斜率之和为0。
(1)求椭圆的方程。
(2)求证:直线AB 的斜率是定值。
分析:(1)x 2+2y 2=3 (2)122、已知定点)01(,-C 及椭圆5322=+y x ,过点C 的动直线与椭圆相交于A B ,两点.(Ⅰ)若线段AB中点的横坐标是12-,求直线AB 的方程; (Ⅱ)在x 轴上是否存在点M ,使MB MA ⋅为常数?若存在,求出点M 的坐标;若不存在,请说明理由. 分析:M (73-,0) 493、已知不垂直于x 轴的动直线l 交抛物线y2=2mx (m>0)于A 、B 两点,若A 、B 两点满足∠AQP=∠BQP ,若其中Q 点坐标为(-4,0),原点O 为PQ 中点。
(1)证明:A 、P 、B 三点线;(2)当m=2时,是否存在垂直于x 轴的直线l ‘,使得l ‘被以PA 为直径的圆所截得的弦长为定值?如果存在求出l ’的方程。
分析:设点AB 的坐标(2)l :x=3.4、 已知椭圆22221(0)x y a b a b+=>>的左、右焦点分别为F1,F2,短轴的两个端点为A 、B ,且四边形F1AF2B是边长为2的正方形。