2020届高考数学一轮复习圆锥曲线的综合问题(第3课时)定点、定值、存在性专题课件理新人教A版

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(2)由(1)知 F(1,0),设 A(x0,y0)(x0>0),D(xD,0)(xD>0), 因为|FA|=|FD|,则|xD-1|=x0+1, 由 xD>0 得 xD=x0+2,故 D(x0+2,0), 故直线 AB 的斜率为 kAB=-y20, 因为直线 l1 和直线 AB 平行, 故可设直线 l1 的方程为 y=-y20x+b, 代入抛物线方程得 y2+y80y-8yb0 =0,
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所以直线 PF2 的斜率为 k′=x1y-1 2+4-x2y1-2 2-0 =13x1y-1 2+x2y-2 2 =13·y2xx11x+2-x22y1x-1+2xy21++y42 =13·2kxx11xx22--23kx1x+1+x2x2++44k,
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由题意知 Δ=6y402 +3y20b=0,得 b=-y20. 设 E(xE,yE),则 yE=-y40,xE=y402, 当 y20≠4 时,kAE=yxEE--yx00=y204-y04, 可得直线 AE 的方程为 y-y0=y204-y04(x-x0), 由 y20=4x0,整理可得 y=y204-y04(x-1), 所以直线 AE 恒过点 F(1,0), 当 y20=4 时,直线 AE 的方程为 x=1,过点 F(1,0), 所以直线 AE 恒过定点 F(1,0).
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解析:(1)由题意知 Fp2,0, 设 D(t,0)(t>0),则 FD 的中点为p+4 2t,0, 因为|FA|=|FD|,由抛物线的定义知:3+p2=|t-p2|, 解得 t=3+p 或 t=-3(舍去), 由p+4 2t=3,解得 p=2, 所以抛物线 C 的方程为 y2=4x.
分别为 C 的左、右焦点,且|F1F2|=4,∠F1MF2=60°,△F1MF2 的面积
为4
3
3 .
(1)求椭圆 C 的方程;
(2)设 N(0,2),过点 P(-1,-2)作直线 l,交椭圆 C 异于 N 点 A,B
两点,直线 NA,NB 的斜率分别为 k1,k2,证明:k2+k2 为定值.
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从而 k1+k2=y1x-1 2+y2x-2 2 =2kx1x2+kx-1x24x1+x2 =2k-(k-4)·42kk2k--82k=4.

当直线 l 的斜率不存在时,可得 A-1,

214,B-1,-
214,得
k1+k2=4.
综上,k1+k2 为定值.
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联立x42+y22=1, 得(2k2+1)x2+4kx-2=0, y=kx+1,
其判别式 Δ=(4k)2+8(2k2+1)>0, 所以 x1+x2=-2k42+k 1,x1x2=-2k22+1, 从而O→A·O→B+λP→A·P→B
解:(1)在△F1MF2 中,由12|MF1||MF2|sin 60°=433, 得|MF1||MF2|=136. 由余弦定理,得|F1F2|2=|MF1|2+|MF2|2-2|MF1||MF2|·cos 60°=(|MF1| +|MF2|)2-2|MF1||MF2|(1+cos 60°), 解得|MF1|+|MF2|=4 2. 从而 2a=|MF1|+|MF2|=4 2,即 a=2 2. 由|F1F2|=4 得 c=2,从而 b=2, 故椭圆 C 的方程为x82+y42=1.
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且 x1+x2=4k82k+2 3,x1x2=44kk22-+132. 直线 AE 的方程为 y=x1y-1 2(x-2), 令 x=4,得点 M4,x12-y12, 直线 AF 的方程为 y=x2y-2 2(x-2), 令 x=4,得点 N4,x22-y22, 所以点 P 的坐标为4,x1y-1 2+x2y-2 2.
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【即时训练】 已知抛物线 C:y2=2px(p>0)的焦点为 F,A 为抛物线 C 上异于原点的任意一点,过点 A 的直线 l 交抛物线 C 于另一点 B,交 x 轴的正半轴于点 D,且有|FA|=|FD|.当点 A 的横坐标为 3 时,△ADF 为正 三角形.
(1)求抛物线 C 的方程; (2)若直线 l1∥l,且 l1 和抛物线 C 有且只有一个公共点 E,试问直线 AE 是否过定点,若过定点,求出定点坐标;若不过定点,请说明理由.
(2)证明:当直线 AB 的斜率不存在时,直线 AB 的方程为 x=±255,
此时,原点
O
到直线
AB
的距离为2
5 5.
当直线 AB 的斜率存在时,设直线 AB 的方程为 y=kx+m,A(x1,y1), B(x2,y2).
由x42+y2=1, 得(1+4k2)x2+8kmx+4m2-4=0. y=kx+m
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解:(1)由已知,点 C,D 的坐标分别为(0,-b),(0,b),又点 P 的坐标为(0,1),且P→C·P→D=-1,
1-b2=-1,
于是ac= 22, a2-b2=c2
解得 a=2,b= 2.
所以椭圆 E 的方程为x42+y22=1.
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(2)当直线 AB 斜率存在时,设直线 AB 的方程为 y=kx+1,A,B 的 坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),
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所以 x1x2+y1y2=5m21-+44-k24k2=0,
即 m2=45(1+k2),
所以原点 O 到直线 AB 的距离为
1|m+| k2=2
5
5 .
综上,原点
O
到直线
AB
的距离为定值2 5
5 .
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直接求解消参求定值
已知点 M 是椭圆 C:ax22+by22=1(a>b>0)上一点,F1,F2
解决这类问题一般有两种方法:一是根据题意求出相关的表达式,再根据 已知条件列出方程组,消去参数,求出定值或定点坐标;二是先利用特殊情况 确定定值或定点坐标,再从一般情况进行验证.
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利用参数法求解定点问题 椭圆 C:ax22+by22=1(a>b>0)的离心率为12,其左焦点到点 P(2,1)的距离为 10. (1)求椭圆 C 的标准方程. (2)若直线 l:y=kx+m 与椭圆 C 相交于 A,B 两点(A,B 不是左、右 顶点),且以 AB 为直径的圆过椭圆 C 的右顶点.求证:直线 l 过定点,并 求出该定点的坐标.
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解:(1)因为左焦点(-c,0)到点 P(2,1)的距离为 10,所以 2+c2+1= 10,解得 c=1.
又 e=ac=12,解得 a=2, 所以 b2=a2-c2=3. 所以所求椭圆 C 的方程为x42+y32=1.
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(2)设 A(x1,y1),B(x2,y2), y=kx+m,
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(2)当直线 l 的斜率存在时,设斜率为 k,则其方程为 y+2=k(x+1),
由x82+y42=1,
得(1+2k2)x2+4k(k-2)x+2k2-8k=0.
y+2=kx+1,
设 A(x1,y1),B(x2,y2),则 x1+x2=-41k+k-2k22,
x1x2=21k+2-2k82k.
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【即时训练】已知椭圆 C:ax22+by22=1(a>b>0)的离心率为 23,短轴 端点到焦点的距离为 2.
(1)求椭圆 C 的方程; (2)设 A,B 为椭圆 C 上任意两点,O 为坐标原点,且 OA⊥OB.求证: 原点 O 到直线 AB 的距离为定值,并求出该定值.
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解:(1) 由题意知,e=ac= 23, b2+c2=2,又 a2=b2+c2,所以 a =2,c= 3,b=1,所以椭圆 C 的方程为x42+y2=1.
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且满足 3+4k2-m2>0, 当 m=-2k 时,l:y=k(x-2),直线过定点(2,0)与已知矛盾; 当 m=-27k时,l:y=kx-27,直线过定点27,0. 综上可知,直线 l 过定点27,0.
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【反思归纳】 圆锥曲线中定点问题的两种解法 (1)引进参数法:引进动点的坐标或动线中系数为参数表示变化量,再 研究变化的量与参数何时没有关系,找到定点. (2)特殊到一般法:根据动点或动线的特殊情况探索出定点,再证明该 定点与变量无关.
将 x1+x2=4k82k+2 3,x1x2=44kk22-+132代入上式得: k′=13·2k44·k4k42k2-k2+2-+13213-2-2×3k·44kk8282k+k+2233++44k=-1k, 所以 k·k′为定值-1.
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【反思归纳】 定值问题必然是在变化中所表示出来的不变的量,常 表现为求一些直线方程、数量积、比例关系等的定值.解决此类问题常从 特征入手,求出定值,再证明这个值与变量无关.
【反思归纳】 解这类问题的关键就是引进变化的参数表示直线方 程、数量积、比例关系等,根据等式恒成立、数式变换等寻找不受参数 影响的量.
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利用分类讨论解决存在性问题 (2015 高考四川卷)如图,椭圆 E:ax22+by22= 1(a>b>0)的离心率是 22,点 P(0,1)在短轴 CD 上,且 P→C·P→D=-1. (1)求椭圆 E 的方程; (2)设 O 为坐标原点,过点 P 的动直线与椭圆交于 A,B 两点.是 否存在常数 λ,使得O→A·O→B+λP→A·P→B为定值?若存在,求 λ 的值;若 不存在,请说明理由.
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因为以 AB 为直径的圆过椭圆右顶点 D(2,0),kAD·kBD=-1,所以 x1y-1 2·x2y-2 2=-1,
所以 y1y2+x1x2-2(x1+x2)+4=0, 所以3m3+2-4k42k2+43m+2-4k32 +31+6m4kk2+4=0. 化为 7m2+16mk+4k2=0, 解得 m1=-2k,m2=-27k.
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则 Δ=(8km)2-4(1+4k2)(4m2-4)=16(1+4k2-m2)>0,x1+x2=- 1+8km4k2,x1x2=41m+2-4k42 ,
则 y1y2=(kx1+m)(kx2+m)=m12+-44kk22, 由 OA⊥OB 得 kOA·kOB=-1, 即yx11·xy22=-1,
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解:(1)因为△EFF1 的周长为 8, 所以 4a=8,所以 a2=4, 又椭圆 C 与圆 x2+y2=3 相切,故 b2=3, 所以椭圆 C 的方程为x42+y32=1. (2)证明:由题意知过点 F2(1,0)的直线 l 的方程为 y=k(x-1),设 E(x1, y1),F(x2,y2),将直线 l 的方程 y=k(x-1)代入椭圆 C 的方程x42+y32=1, 整理得(4k2+3)x2-8k2x+4k2-12=0, Δ=64k4-4(4k2+3)(4k2-12)>0 恒成立,
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从特殊到一般方法求定值 已知 F1,F2 为椭圆 C:ax22+by22=1(a>b>0)的左、右焦点, 过椭圆右焦点 F2 且斜率为 k(k≠0)的直线 l 与椭圆 C 相交于 E,F 两点,△ EFF1 的周长为 8,且椭圆 C 与圆 x2+y2=3 相切. (1)求椭圆 C 的方程; (2)设 A 为椭圆的右顶点,直线 AE,AF 分别交直线 x=4 于点 M,N, 线段 MN 的中点为 P,记直线 PF2 的斜率为 k′,求证:k·k′为定值.
由x42+y32=1, 消去 y 得(3+4k2)x2+8mkx+4(m2-3)=0, Δ=64m2k2-16(3+4k2)(m2-3)>0, 化为 3+4k2>m2. 所以 x1+x2=3-+84mkk2,x1x2=43m+2-4k32 . y1y2=(kx1+m)(kx2+m)=k2x1x2+mk(x1+x2)+m2 =3m3+2-4k42k2.
第八篇 平面解析几何 (必修2、选修2-1)
第七节 圆锥曲线的综合问题
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第三课时 定点、定值、存在性专题
在圆锥曲线的综合问题中,定点、定值和存在性问题是高考 的热点和难点,大都以解答题的形式出现,难度较大,一般作为解答题的一问 占 7~8 分左右.综合考查学生的各种数学思想和技能.是高考的难点.
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