韦达定理在圆锥曲线中的应用叫叫

韦达定理在圆锥曲线中的应用

韦达定理在圆锥曲线中的应用
1、韦达定理
韦达定理是17世纪法国数学家威塔·韦达在有关圆锥曲线几何方面发现的一条定理，定理指出：在位于同一直线上且圆交于同一直径的任意两个圆，两个圆可以推出之间的比例关系，即将外圆的半径写成内圆的半径 n 倍，这条关系称为韦达定理。

2、圆锥曲线中韦达定理的应用
在圆锥曲线中，韦达定理可以用来解决三维空间中的圆相关问题，例如圆锥曲线上两个圆相交的情况，韦达定理可以利用外圆半径除以内圆半径的比例来定义椭圆圆环上两个圆的关系。

在抛物线中，韦达定理也可以应用，将一条抛物线分成两段，这样通过比例关系，可以将抛物线分成两个相类似的曲线，从而得到所需的抛物线函数，这种方法也可以应用于圆锥曲线的参数方程求解中。

此外，在计算形态学上，可以利用韦达定理在xy平面上椭圆圆环上找到曲线加权最小值以及凹曲面研究。

3、实例分析
下面我们给出一个简单的例子，假设有一个圆锥曲线，外圆半径为R，内圆半径为r，则韦达定理指出，外圆与内圆之间的比例是:
R:r = n
即外圆为内圆n倍半径，我们可以根据这一比例关系，计算出内圆的
半径。

例如，假设椭圆圆环的外圆半径为 5m，那么按照韦达定理，椭
圆圆环的内圆的半径就可以推算出来，半径为: R:r = 5:1，即内圆的半
径为1m。

4、结论
针对圆锥曲线，韦达定理对诸多几何形状求解有着十分重要的作用，圆锥曲线的外圆与内圆之间的比例关系是韦达定理指出的，从而可以
计算出内圆的半径值。

另外，韦达定理也能够用于椭圆圆环、抛物线
等函数中，从而求解所需的曲线参数。

圆锥曲线中的四种经典模型

圆锥曲线中的定点定值问题的四种经典模型定点问题是常见的出题形式，化解这类问题的关键就是引进变的参数表示直线方程、数量积、比例关系等，根据等式的恒成立、数式变换等寻找不受参数影响的量。

直线过定点问题通法，是设出直线方程，通过韦达定理和已知条件找出k 和m 的一次函数关系式，代入直线方程即可。

技巧在于：设哪一条直线？如何转化题目条件？圆锥曲线是一种很有趣的载体，自身存在很多性质，这些性质往往成为出题老师的参考。

如果大家能够熟识这些常见的结论，那么解题必然会事半功倍。

下面总结圆锥曲线中几种常见的几种定点模型：模型一：“手电筒”模型例题、已知椭圆C ：13422=+y x 若直线m kx y l +=：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。

解：设1122(,),(,)A x y B x y ，由223412y kx m x y =+⎧⎨+=⎩得222(34)84(3)0k x mkx m +++-=， 22226416(34)(3)0m k k m ∆=-+->，22340k m +->212122284(3),3434mk m x x x x k k -+=-⋅=++22221212121223(4)()()()34m k y y kx m kx m k x x mk x x m k-⋅=+⋅+=+++=+ 以AB 为直径的圆过椭圆的右顶点(2,0),D 且1AD BD k k ⋅=-， 1212122y yx x ∴⋅=---，1212122()40y y x x x x +-++=， 2222223(4)4(3)1640343434m k m mkk k k --+++=+++，整理得：2271640m mk k ++=，解得：1222,7k m k m =-=-，且满足22340k m +-> 当2m k =-时，:(2)l y k x =-，直线过定点(2,0),与已知矛盾；当27k m =-时，2:()7l y k x =-，直线过定点2(,0)7综上可知，直线l 过定点，定点坐标为2(,0).7◆方法总结：本题为“弦对定点张直角”的一个例子：圆锥曲线如椭圆上任意一点P 做相互垂直的直线交圆锥曲线于AB ，则AB 必过定点))(,)((2222022220ba b a y b a b a x +-+-。

圆锥曲线中的仿射变换、非对称韦达、光学性质问题(学生版)

圆锥曲线中的仿射变换、非对称韦达、光学性质问题【题型归纳目录】题型一：仿射变换问题题型二：非对称韦达问题题型三：椭圆的光学性质题型四：双曲线的光学性质题型五：抛物线的光学性质【方法技巧与总结】一、仿射变换问题仿射变换有如下性质：1、同素性：在经过变换之后，点仍然是点，线仍然是线；2、结合性：在经过变换之后，在直线上的点仍然在直线上；3、其它不变关系．我们以椭圆为例阐述上述性质．椭圆x2a2+y2b2=1a>b>0，经过仿射变换x′=xy′=a b y，则椭圆变为了圆x 2+y′2=a2，并且变换过程有如下对应关系：(1)点P x0,y0变为P′x0,a b y0；(2)直线斜率k变为k′=a b k，对应直线的斜率比不变；(3)图形面积S变为S′=a b S，对应图形面积比不变；(4)点、线、面位置不变(平⾏直线还是平⾏直线，相交直线还是相交直线，中点依然是中点，相切依然是相切等)；(5)弦长关系满足A′B′AB=1+k′21+k2，因此同一条直线上线段比值不变，三点共线的比不变总结可得下表：变换前变换后方程x2a2+y2b2=1a>b>0x 2+y′2=a2横坐标x x纵坐标y y =ab y斜率k=ΔyΔx k =ΔyΔx =abΔyΔx=ab k面积S=12Δx⋅Δy S =12Δx ⋅Δy =ab S弦长l=1+k2Δxl =1+k 2Δx =1+a2b2k2Δx=1+a2b2k21+k2l不变量平行关系；共线线段比例关系；点分线段的比二、非对称韦达问题在一元二次方程ax 2+bx +c =0中，若Δ>0，设它的两个根分别为x 1,x 2，则有根与系数关系：x 1+x 2=-b a ,x 1x 2=c a ，借此我们往往能够利用韦达定理来快速处理x 1-x 2 ,x 21+x 22,1x 1+1x 2之类的结构，但在有些问题时，我们会遇到涉及x 1,x 2的不同系数的代数式的应算，比如求x 1x 2,3x 1x 2+2x 1-x 22x 1x 2-x 1+x 2或λx 1+μx 2之类的结构，就相对较难地转化到应用韦达定理来处理了．特别是在圆锥曲线问题中，我们联立直线和圆锥曲线方程，消去x 或y ，也得到一个一元二次方程，我们就会面临着同样的困难，我们把这种形如x 1+2x 2,λx 1y 2+μx 2y 1,x 1x 2或3x 1x 2+2x 1-x 22x 1x 2-x 1+x 2之类中x 1,x 2的系数不对等的情况，这些式子是非对称结构，称为“非对称韦达”．三、光学性质问题1.椭圆的光学性质从椭圆的一个焦点发出的光线，经过椭圆反射后，反射光线经过椭圆的另一个焦点(如图1)．【引理1】若点A ,B 在直线L 的同侧，设点是直线L 上到A ,B 两点距离之和最小的点，当且仅当点P 是点A 关于直线L 的对称点A 与点B 连线A B 和直线L 的交点．【引理2】若点A ,B 在直线L 的两侧，且点A ,B 到直线的距离不相等，设点P 是直线L 上到点A ,B 距离之差最大的点，即PA -PB 最大，当且仅当点P 是点A 关于直线L 的对称点A 与点B 连线A B 的延长线和直线L 的交点．【引理3】设椭圆方程为x 2a 2+y 2b2=1a >b >0 ，F 1,F 2分别是其左、右焦点，若点D 在椭圆外，则DF 1+DF 2>2a ．2.双曲线的光学性质从双曲线的一个焦点发出的光从双曲线的一个焦点发出的光线经过双曲线的另一个焦点(如图)．【引理4】若点A ,B 在直线L 的同侧，设点是直线L 上到A ,B 两点距离之和最小的点，当且仅当点P 是点A 关于直线L 的对称点A 与点B 连线A B 和直线L 的交点．【引理5】若点A ,B 在直线L 的两侧，且点A ,B 到直线的距离不相等，设点P 是直线L 上到点A ,B 距离之差最大的点，即PA -PB 最大，当且仅当点P 是点A 关于直线L 的对称点A 与点B 连线A B 的延长线和直线L 的交点．【引理6】设双曲线方程为x 2a 2-y 2b2=1a >0,b >0 ，F 1,F 2分别是其左、右焦点，若点D 在双曲线外(左、右两支中间部分，如图)，则DF 1-DF 2<2a ．3.抛物线的光学性质从抛物线的焦点发出的光线，经过抛物线上的一点反射后，反射光线与抛物线的轴平行(或重合)．反之，平行于抛物线的轴的光线照射到抛物线上，经反射后都通过焦点．【结论1】已知：如图，抛物线C :x 2=2py p >0 ，F 0,p2为其焦点，j 是过抛物线上一点D x 0,y 0 的切线，A ,B 是直线j 上的两点(不同于点D )，直线DC 平行于y 轴．求证：∠FDA =∠CDB ．(入射角等于反射角)【结论2】已知：如图，抛物线C :y 2=2px p >0 ，F 是抛物线的焦点，入射光线从F 点发出射到抛物线上的点M ，求证：反射光线平行于x 轴．【典例例题】题型一：仿射变换问题例1.(2022·全国·高三专题练习)MN 是椭圆x 2a 2+y 2b2=1a >b >0 上一条不过原点且不垂直于坐标轴的弦，P 是MN 的中点，则k MN ⋅k OP =_________，A ，B 是该椭圆的左右顶点，Q 是椭圆上不与A ，B 重合的点，则k AQ ⋅k BQ =_________．CD 是该椭圆过原点O 的一条弦，直线CQ ，DQ 斜率均存在，则k CQ ⋅k DQ =_________．例2.(2022·全国·高三专题练习)如图，作斜率为12的直线l 与椭圆x 24+y 2=1交于P ,Q 两点，且M 2,22在直线l 的上方，则△MPQ 内切圆的圆心所在的定直线方程为__________________________．例3.(2022·全国·高三专题练习)Р是椭圆x 24+y 23=1上任意一点，O 为坐标原点，PO =2OQ ，过点Q 的直线交椭圆于A ，B 两点，并且QA =QB ，则△PAB 面积为______________．变式1.(2022·全国·高三专题练习)已知直线l 与椭圆x 24+y 22=1交于M ，N 两点，当k OM ⋅k ON =______，△MON 面积最大，并且最大值为______.记M (x 1,y 1),N (x 2,y 2)，当△MON 面积最大时，x 21+x 22=_____﹐y 21+y 22=_______.Р是椭圆上一点，OP =λOM +μON ，当△MON 面积最大时，λ2+μ2=______.变式2.(2022·全国·高三专题练习)已知椭圆C :x 22+y 2=1左顶点为A ，P ,Q 为椭圆C 上两动点，直线PO 交AQ 于E ，直线QO 交AP 于D ，直线OP ,OQ 的斜率分别为k 1,k 2且k 1k 2=-12，AD=λDF ,AE =μEQ(λ,μ是非零实数)，求λ2+μ2=______________.题型二：非对称韦达问题例4.(2022·全国·高三专题练习)已知椭圆x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的左、右焦点是F 1、F 2，左右顶点是A 1、A 2，离心率是22，过F 2的直线与椭圆交于两点P 、Q (不是左、右顶点)，且ΔF 1PQ 的周长是42，直线A 1P 与A 2Q 交于点M .(1)求椭圆的方程；(2)(ⅰ)求证直线A 1P 与A 2Q 交点M 在一条定直线l 上；(ⅱ)N 是定直线l 上的一点，且PN 平行于x 轴，证明：PF 2PN是定值．例5.(2022·全国·高三专题练习)已知椭圆C :x 2a 2+y 2b2=1a >b >0 的离心率为12，短轴长为23．(1)求椭圆C 的方程；(2)设A ，B 分别为椭圆C 的左、右顶点，若过点P 4,0 且斜率不为0的直线l 与椭圆C 交于M 、N 两点，直线AM 与BN 相交于点Q ．证明：点Q 在定直线上．例6.(2022·全国·高三专题练习)点A ,B 是椭圆E :x 24+y 23=1的左右顶点若直线l :y =k (x -1)与椭圆E 交于M ，N 两点，求证：直线AM 与直线BN 的交点在一条定直线上．变式3.(2022·全国·高三专题练习)已知A 1、A 2分别是离心率e =22的椭圆E :x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的左右项点，P 是椭圆E 的上顶点，且PA 1 ⋅PA 2=-1.(1)求椭圆E 的方程；(2)若动直线l 过点0,-4 ，且与椭圆E 交于A 、B 两点，点M 与点B 关于y 轴对称，求证：直线AM 恒过定点.变式4.(2022·全国·高三专题练习)已知椭圆C ：x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)过点P 2,2 ，且离心率为22．(1)求椭圆C 的方程；(2)记椭圆C 的上下顶点分别为A ,B ，过点0,4 斜率为k 的直线与椭圆C 交于M ,N 两点，证明：直线BM 与AN 的交点G 在定直线上，并求出该定直线的方程．题型三：椭圆的光学性质例7.(2022·全国·高三专题练习)如图①，椭圆的光学性质：从椭圆的一个焦点发出的光线，经过椭圆反射后，反射光线经过椭圆的另一个焦点.如图②，双曲线的光学性质：从双曲线的一个焦点发出的光线，经过双曲线反射后，反射光线的反向延长线经过双曲线的另一个焦点.如图③，一个光学装置由有公共焦点F 1,F 2的椭圆C 1与双曲线C 2构成，已知C 1与C 2的离心率之比为2:5.现一光线从右焦点F 2发出，依次经C 1与C 2的反射，又回到了点F 2，历时3×10-8秒.将装置中的C 2去掉，如图④，此光线从点F 2发出，经C 1两次反射后又回到了点F 2，历时___________.秒例8.(2022·全国·高三专题练习)如图所示，椭圆有这样的光学性质：从椭圆的一个焦点出发的光线，经椭圆反射后，反射光线经过椭圆的另一个焦点.根据椭圆的光学性质解决下题：已知曲线C 的方程为x 2+4y 2=4，其左、右焦点分别是F 1，F 2，直线l 与椭圆C 切于点P ，且|PF 1|=1，过点P 且与直线l 垂直的直线l '与椭圆长轴交于点M ，则|F 1M |:|F 2M |=()A.2:3 B.1:2C.1:3D.1:3例9.(2022·全国·高三专题练习)圆锥曲线具有丰富的光学性质，从椭圆的一个焦点发出的光线，经过椭圆反射后，反射光线经过椭圆的另一个焦点．直线l ：x +2y -8=0与椭圆C ：x 216+y 212=1相切于点P ，椭圆C的焦点为F 1，F 2，由光学性质知直线PF 1，PF 2与l 的夹角相等，则∠F 1PF 2的角平分线所在的直线的方程为( )A.2x -y -1=0B.x -y +1=0C.2x -y +1=0D.x -y -1=0题型四：双曲线的光学性质例10.(2022·全国·高三专题练习)双曲线的光学性质是：从双曲线一个焦点发出的光，经过双曲线反射后，反射光线的反向延长线都汇聚到双曲线的另一个焦点上.已知双曲线C ：x 216-y 29=1的左、右焦点分别为F 1，F 2，从F 2发出的光线射向C 上的点P 8,y 0 后，被C 反射出去，则入射光线与反射光线夹角的余弦值是( )A.1314B.-1114C.1114D.-1314例11.(2022·全国·高三专题练习)根据圆锥曲线的光学性质，从双曲线的一个焦点发出的光线，经双曲线反射后，反射光线的反向延长线过双曲线的另一个焦点.由此可得，连双曲线上任意一点的切线，平分该点与两焦点连线的夹角．请解决下列问题：已知F 1、F 2分别是双曲线C ：x 2-y 2=1的左.右焦点，若从F 2发出的光线经双曲线右支上的点A x 0,1 反射后，反射光线为射线AM ，则∠F 2AM 的角平分线所在的直线的斜率为( )A.-3B.-2C.-1D.-22题型五：抛物线的光学性质例12.(2022·全国·高三专题练习)抛物线有如下光学性质：由焦点射出的光线经抛物线反射后平行于抛物线的对称轴；反之，平行于抛物线对称轴的入射光线经抛物线反射后必经过抛物线的焦点．已知抛物线y 2=4x 的焦点为F ，一平行于x 轴的光线从点M (3，1)射入，经过抛物线上的点A 反射后，再经抛物线上的另一点B 射出，则直线AB 的斜率为( )A.43B.-43C.±43D.-169例13.(2022·全国·高三专题练习)抛物线有如下光学性质：过焦点的光线经抛物线反射后得到的光线平行于抛物线的对称轴；反之，平行于抛物线对称轴的入射光线经抛物线反射后必过抛物线的焦点．已知抛物线y 2=4x 的焦点为F ，一条平行于x 轴的光线从点M (3,1)射出，经过抛物线上的点A 反射后，再经抛物线上的另一点B 射出，则△ABM 的周长为( )A.9+10B.9+26C.7112+26 D.8312+26例14.(2022·全国·高三专题练习)已知：如图，抛物线C :x 2=2py p >0 ，F 0,p2为其焦点，j 是过抛物线上一点D x 0,y 0 的切线，A ,B 是直线j 上的两点(不同于点D )，直线DC 平行于y 轴．求证：∠FDA =∠CDB ．(入射角等于反射角)变式5.(2022·全国·高三专题练习)已知：如图，抛物线C :y 2=2px p >0 ，F 是抛物线的焦点，入射光线从F 点发出射到抛物线上的点M ，求证：反射光线平行于x 轴．【过关测试】一、单选题1.(2022·全国·高三专题练习)椭圆满足这样的光学性质：从椭圆的一个焦点发射光线，经椭圆反射后，反射光线经过椭圆的另一个焦点．现在设有一个水平放置的椭圆形台球盘，满足方程：x 216+y 29=1，点A 、B 是它的两个焦点，当静止的小球放在点A 处，从A 点沿直线出发，经椭圆壁反弹后，再回到点A 时，小球经过的最长路程是()A.20B.18C.16D.142.(2022·全国·高三专题练习)双曲线的光学性质为：从双曲线一个焦点发出的光，经过反射后，反射光线的反向延长线都汇聚到双曲线的另一个焦点上，若双曲线E 的焦点分别为F 1，F 2，经过F 2且与F 1F 2垂直的光线经双曲线E 反射后，与F1F 2成45°角，则双曲线E 的离心率为( )A.2B.2+1C.22D.22-1二、多选题3.(2022·全国·高三专题练习)椭圆有这样的光学性质：从椭圆的一个焦点出发的光线，经椭圆反射后，反射光线经过椭圆的另一个焦点，今有一个水平放置的椭圆形台球盘，点F 1，F 2是它的焦点，长轴长为2a ，焦距为2c ，静放在点F 1的小球(小球的半径不计)，从点F 1沿直线出发，经椭圆壁反弹后第一次回到点F 1时，小球经过的路程可以是( )A.4aB.4cC.2a +cD.2a -c4.(2022·全国·高三专题练习)圆锥曲线的光学性质：从双曲线的一个焦点发出的光线，经双曲线反射后，反射光线的反向延长线过双曲线的另一个焦点.由此可得，过双曲线上任意一点的切线，平分该点与两焦点连线的夹角.请解决下面问题：已知F 1、F 2分别是双曲线C :x 2-y 22=1的左、右焦点，点P 为C 在第一象限上的点，点M 在F 1P 延长线上，点Q 的坐标为33,0，且PQ 为∠F 1PF 2的平分线，则下列正确的是( )A.PF 1 PF 2=2B.PF 1 +PF 2=23C.点P 到x 轴的距离为3D.∠F 2PM 的角平分线所在直线的倾斜角为150∘三、填空题5.(2022·全国·高三专题练习)过椭圆x 24+y 23=1的右焦点F 的直线与椭圆交于A ，B 两点，则△AOB 面积最大值为_______.6.(2022·全国·高三专题练习)已知A ，B ，C 分别是椭圆x 24+y 23=1上的三个动点，则△ABC 面积最大值为_____________.7.(2022·全国·高三专题练习)已知椭圆x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)，F 1、F 2分别为椭圆左右焦点，过F 1、F 2作两条互相平行的弦，分别与椭圆交于M 、N 、P 、Q 四点，若当两条弦垂直于x 轴时，点M 、N 、P 、Q 所形成的平行四边形面积最大，则椭圆离心率的取值范围为______________.8.(2022·全国·高三专题练习)古希腊数学家阿波罗尼奥斯在研究圆锥曲线时发现了它们的光学性质．比如椭圆，他发现如果把椭圆焦点F 一侧做成镜面，并在F 处放置光源，那么经过椭圆镜面反射的光线全部都会经过另一个焦点．设椭圆方程x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0),F 1,F 2为其左、右焦点，若从右焦点F 2发出的光线经椭圆上的点A 和点B 反射后，满足∠BAD =90°,tan ∠ABC =34，则该椭圆的离心率为_________．四、解答题9.(2022·全国·高三专题练习)设椭圆C ：x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左焦点为F ，过点F 的直线l 与椭圆C 相交于A ，B 两点，直线l 的倾斜角为60o ,AF =2FB.(1)求椭圆C 的离心率；(2)如果|AB |=154，求椭圆C 的方程.10.(2022·全国·高三专题练习)椭圆有两个顶点A (-1,0),B (1,0),过其焦点F (0,1)的直线l 与椭圆交于C ,D 两点，并与x 轴交于点P ，直线AC 与BD 交于点Q ．(1)当CD =322时，求直线l 的方程；(2)当P 点异于A ,B 两点时，证明：OP ⋅OQ 为定值．11.(2022·全国·高三专题练习)已知A 、B 分别是椭圆x 22+y 2=1的右顶点和上顶点，C 、D 在椭圆上，且CD ⎳AB ，设直线AC 、BD 的斜率分别为k 1、k 2，证明：k 1k 2为定值．12.(2022·全国·高三专题练习)已知椭圆C ：x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的左右焦点分别为F 1-c ,0 ，F 2c ,0 ，M ,N 分别为左右顶点，直线l ：x =ty +1与椭圆C 交于A ,B 两点，当t =-33时，A 是椭圆的上顶点，且△AF 1F 2的周长为6．(1)求椭圆C 的方程；(2)设直线AM ,BN 交于点Q ，证明：点Q 在定直线上．(3)设直线AM ,BN 的斜率分别为k 1,k 2，证明：k 1k 2为定值．13.(2022·全国·高三专题练习)在平面直角坐标系xOy 中，如图，已知x 29+y 25=1的左、右顶点为A 、B ，右焦点为F ，设过点T t ,m 的直线TA 、TB 与椭圆分别交于点M x 1,y 1 、N x 2,y 2 ，其中m >0，y 1>0，y 2<0．(1)设动点P 满足PF 2-PB 2=4，求点P 的轨迹；(2)设x 1=2，x 2=13，求点T 的坐标；(3)设t =9，求证：直线MN 必过x 轴上的一定点(其坐标与m 无关)．14.(2022·全国·高三专题练习)如图，椭圆C0：x2a2+y2b2=1(a>b>0，a，b为常数)，动圆C1:x2+y2=t21，b<t1<a．点A1,A2分别为C0的左，右顶点，C1与C0相交于A，B，C，D四点．(1)求直线AA1与直线A2B交点M的轨迹方程;(2)设动圆C2:x2+y2=t22与C0相交于A/,B/,C/,D/四点，其中b<t2<a，t1≠t2．若矩形ABCD与矩形A/B/C/D/的面积相等，证明：t21+t22为定值．15.(2022·全国·高三专题练习)已知椭圆C:x22+y2=1左顶点为A，O为原点，M，N是直线x=t上的两个动点，且MO⊥ON，直线AM和AN分别与椭圆C交于E，D两点(1)若t=-1，求ΔMON的面积的最小值；(2)若E，O，D三点共线，求实数t的值.16.(2022·全国·高三专题练习)已知椭圆W:x24m+y2m=1的长轴长为4，左、右顶点分别为A,B，经过点P(1,0)的动直线与椭圆W相交于不同的两点C,D(不与点A,B重合).(1)求椭圆W的方程及离心率；(2)求四边形ACBD面积的最大值；(3)若直线CB与直线AD相交于点M，判断点M是否位于一条定直线上？若是，写出该直线的方程. (结论不要求证明)17.(2022·全国·高三专题练习)已知F1(-3,0),F2(3,0)分别是椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的左、右焦点，P是椭圆C上的一点，当PF1⊥F1F2时，|PF2|=2|PF1|．(1)求椭圆C的标准方程：(2)过点Q(-4，0)的直线l与椭圆C交于M，N两点，点M关于x轴的对称点为点M′，证明：直线NM′过定点．18.(2022·全国·高三专题练习)已知椭圆C:x2a2+y2b2=1过点A(-2,-1)，且a=2b．(Ⅰ)求椭圆C的方程：(Ⅱ)过点B(-4,0)的直线l交椭圆C于点M,N,直线MA,NA分别交直线x=-4于点P,Q．求|PB||BQ|的值．19.(2022·全国·高三专题练习)如图，O为坐标原点，椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的焦距等于其长半轴长，M,N为椭圆C的上、下顶点，且|MN|=23(1)求椭圆C的方程；(2)过点P0,1作直线l交椭圆C于异于M,N的A,B两点，直线AM, BN交于点T．求证：点T的纵坐标为定值3．20.(2022·全国·高三专题练习)已知椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的长轴长为6，离心率为13.(1)求椭圆C的标准方程；(2)设椭圆C的左、右焦点分别为F1，F2，左、右顶点分别为A，B，点M，N为椭圆C上位于x轴上方的两点，且F1M⎳F2N，记直线AM，BN的斜率分别为k1,k2，且3k1+2k2=0,求直线F1M的方程.21.(2022·全国·高三专题练习)已知：如图，椭圆C:x2a2+y2b2=1a>b>0，F1,F2分别是其左、右焦点，j是过椭圆上一点D x0,y0的切线，A,B是直线j上的两点(不同于点D)．求证：∠F1DA=∠F2DB．(人射角等于反射角)22.(2022·全国·高三专题练习)生活中，椭圆有很多光学性质，如从椭圆的一个焦点出发的光线射到椭圆镜面后反射，反射光线经过另一个焦点.现椭圆C的焦点在y轴上，中心在坐标原点，从下焦点F1射出的光线经过椭圆镜面反射到上焦点F2，这束光线的总长度为4，且反射点与焦点构成的三角形面积最大值为3，已知椭圆的离心率e<2 2.(1)求椭圆C的标准方程；(2)若从椭圆C中心O出发的两束光线OM、ON，分别穿过椭圆上的A、B点后射到直线y=4上的M、N两点，若AB连线过椭圆的上焦点F2，试问，直线BM与直线AN能交于一定点吗？若能，求出此定点：若不能，请说明理由.23.(2022·全国·高三专题练习)欧几里得生活的时期人们就发现了椭圆有如下的光学性质：由椭圆一焦点射出的光线经椭圆内壁反射后必经过另一焦点.现有一椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)，长轴长为4，从一个焦点F发出的一条光线经椭圆内壁上一点P反射之后恰好与x轴垂直，且PF=7 2．(1)求椭圆C的标准方程；(2)已知A为该椭圆的左顶点，若斜率为k且不经过点A的直线l与椭圆C交于M，N两点，记直线AM，AN的斜率分别为k1，k2，且满足k k1+k2=2．①证明：直线l过定点；②若OM|2+ON|2=5，求k的值．24.(2022·全国·高三专题练习)历史上第一个研究圆锥曲线的是梅纳库莫斯(公元前375年-325年)，大约100年后，阿波罗尼斯更详尽、系统地研究了圆锥曲线，并且他还进一步研究了这些圆锥曲线的光学性质：如图甲，从椭圆的一个焦点出发的光线或声波，经椭圆反射后，反射光线经过椭圆的另一个焦点，其中法线l 表示与椭圆C的切线垂直且过相应切点的直线，如图乙，椭圆C的中心在坐标原点，焦点为F1(-c,0), F2(c,0)(c>0)，由F1发出的光经椭圆两次反射后回到F1经过的路程为833c．利用椭圆的光学性质解决以下问题：(1)求椭圆C的离心率；(2)点P是椭圆C上除顶点外的任意一点，椭圆在点P处的切线为l,F2在l上的射影H在圆x2+y2=4上，求椭圆C的方程．25.(2022·全国·高三专题练习)雨过天晴时，我们常能见到天空的彩红，这种现象是阳光经空气中的水滴反射与折射综合产生的自然现象．为研究方便将水滴近似视为一个球体．且各光线在球的同一截面大圆内．Ⅰ．如图1，入射光线l1经折射进入该球体内部，折射光线l2经一次内部反射形成反射光线l3，再折射出球体外得到折射光线l4．当l1∥l4时，则称为光线l4为虹；Ⅱ．如图2，入射光线l1经折射进入该球体内部，折射光线l2经两次内部反射形成反射光线l3，l4．再折射出球体外得到折射光线l5，当l1∥l5时则称为光线l5为霓．图1 图2 图3可参考的物理光学反射与折射的知识，有如下定义与规律：III．光被镜面反射时，过入射点与镜面垂直的直线称为法线，入射光线与反射光线与法线的夹角分别称为入射角α与反射角γ，则入射角α等于反射角γ；IV．从介质1射入介质2发生折射时，入射角α与折射角β折射光线与法线的夹角的正弦之比叫做介质2相对介质1的折射角λ，即λ=sinαsinβ．设球半径r=1．球为某种透光性较高的介质．空气相对该介质的折射率为λ．圆弧对光线入射或折射时，其反射镜面为过入射(或反射)点的圆切线，法线为过该点的半径所在直线．(1)图3中，入射光线l1经入射点P进入球内得到折射光线l2，过P的圆O切线为l，过点P的半径所在直线为法线，设入射角α=π3，若球介质的折射率λ=3，求折射角β大小；(2)图1中，设初始入射光线l1的入射角为α，球介质的折射率λ=1.5．折射光线l4为虹，求cosα；(3)图2中，设初始入射光线l1的入射角为α，球介质的折射率λ=4639，折射光线l5为霓，求cosα．。

学科素养专题9 圆锥曲线中韦达定理的整体应用

大一轮复习·数学·BSD（文）
[典例 1] 设不过点 P(0,1)的直线 l 与椭圆 C：x42＋y2＝1 交于 A，B 两点，若直线 PA 与直线 PB 的斜率之和为－1，证明：直线 l 过定点．
证明：当直线 l 垂直于 y 轴时，直线 PA 与直线 PB 的斜率的和为 0，不符合题意，故可设直线 l 的方程为 x＝my＋n，直线 l 不过 P(0,1)，故 m＋n≠0.
设 A(x1，y1)，B(x2，y2)，x1≠0，x2≠0，
大一轮复习·数学·BSD（文）
则 kPA＝y1x－1 1，kPB＝y2x－2 1. 直线 l 的方程可改写为m＋x n－mmy＋－n1＝1，椭圆 C 的方程可改写为 x2＋4(y－1)2＋8(y－1)＝0，两者联立，可得 x2＋4(y－1)2 ＋8(y－1)·m＋x n－mmy＋－n1＝0，x≠0 时，整理可得4mn－＋4nmy－x 1 2＋m＋8 n·y－x 1＋1＝0①
k1k2＝yx2020－－88＝24－y20－ 2y208－8＝－12.
大一轮复习·数学·BSD（文）
应用三共线线段比问题设 P，Q 是不在圆锥曲线上的两点，过 P，Q 两点的直线交圆锥曲线于 A，B 两点，满足P→A＝λ1A→Q，P→B＝λ2B→Q，可以考虑用韦达定理处理一些有关系数 λ1，λ2 的问题．
由M→A＝λ1A→F知 x1＝12＋λ1λ1，y1＝1＋y0λ1. 又点 A 在椭圆 x2＋5y2＝5 上，则1＋2λ1λ12＋51＋y0λ12＝5，
大一轮复习·数学·BSD（文）
整理得 λ12＋10λ1＋5－5y20＝0. 由M→B＝λ2B→F同理得 λ22＋10λ2＋5－5y20＝0. 由于 A，B 不重合，则 λ1≠λ2，故 λ1，λ2 是二次方程 λ2＋10λ ＋5－5y02＝0 的两根．由韦达定理可得 λ1＋λ2＝－10，为定值．

高中数学圆锥曲线系统讲解第19讲《韦达定理之设而不求》练习及答案

第19讲韦达定理之设而不求知识与方法在圆锥曲线的大题中，将直线与圆锥曲线的方程联立，消去y （或x ）整理得出关于x （或y ）的一元二次方程是常规操作，如果设直线与圆锥曲线的交点分别是()11,A x y 、()22,B x y ，很多时候我们都不去求这两个交点的坐标，而是直接根据交点坐标会满足上面得到的关于x （或y ）的一元二次方程，借助韦达定理来计算其他需要用到的量，这种处理方法叫做设而不求.一般地，若联立后得到的关键方程用20ax bx c ++=()0a ≠来表示，其判别式24b ac ∆=−，则：（1）12b x x a+=−；（2）12c x x a=；（3）12x x a−==；（4）()2222121212222b ac x x x x x x a −+=+−=；（5）12121211x x bx x x x c++==−.借助韦达定理及其推论，我们可以计算很多关于1x 和2x 的具有对称结构的代数式. 典型例题1.（★★★）设A 、B 为曲线2:4x C y =上两点，A 与B 的横坐标之和为4.（1）求直线AB 的斜率；（2）设M 为曲线C 上一点，C 在M 处的切线与直线AB 平行，且AM BM ⊥，求直线AB 的方程.【解析】（1）设()11,A x y ，()22,B x y ，则124x x +=，且21122244x y x y ⎧=⎪⎨=⎪⎩，两式作差得：()()()1212124x x x x y y +−=−，所以12121214y y x x x x −+==−，故直线AB 的斜率为1. （2）解法1：设200,4x M x ⎛⎫ ⎪⎝⎭，2x y '=，由（1）可得，012x =，故02x =，所以()2,1M ，设直线AB 的方程为y x t =+，联立24yx tx y ⎧⎨==+⎩消去y 整理得：2440x x t −−=，判别式16160t ∆=+>，故1t >−，由韦达定理，124x x +=，124x x t =−，1212242y y x x t t +=++=+，2212124x x y y t ⎛⎫== ⎪⎝⎭()112,1MA x y =−−，()222,1MB x y =−−，因为AMBM ⊥，所以0MA MB ⋅=，即()()()()()()2121212121212221125484250x x y y x x x x y y y y t t t −−+−−=−++−++=−−+−−+=解得：7t =或1−（舍去），所以直线AB 的方程为7y x =+.解法2：设200,4x M x ⎛⎫ ⎪⎝⎭，2x y '=，由（1）可得，012x =，故02x =，所以()2,1M ，设直线AB 的方程为y x t =+，联立24yx tx y ⎧⎨==+⎩消去y 整理得：2440x x t −−=，判别式16160t ∆=+>，故1t >−，由韦达定理，124x x +=，1212242y y x x t t +=++=+，所以AB 中点为()2,2N t +，故211MN t t =+−=+而12AB x x =−==，因为AM BM ⊥，所以2AB MN =，故()21t =+，解得7t =或1−（舍去），所以直线AB 的方程为7y x =+.2.（★★★★）已知抛物线2:2C y px =过点()1,1P ，过点10,2⎛⎫⎪⎝⎭作直线l 与抛物线C 交于不同的两点M 、N ，过点M 作x 轴的垂线分别与直线OP 、ON 交于点A 、B ，其中O 为原点. （1）求抛物线C 的方程，并求其焦点坐标和准线方程；（2）求证：A 为线段BM 的中点.【解析】（1）将点()1,1代入22y px =解得：12p =，故抛物线C 的方程为2y x =，其焦点坐标为1,04⎛⎫⎪⎝⎭，准线方程为14x =−.（2）设直线l 的方程为12y kx =+，设()11,M x y ，()22,N x y将2y x =代入12y kx =+消去x 整理得：22210ky y −+=()0k ≠判别式()22420k ∆=−−⨯>，所以12k <且0k ≠，由韦达定理，121y y k +=，1212y y k=，直线AB 的方程为1x x =，直线OP 的方程为y x =，直线ON 的方程为22y y x x =联立1x x y x =⎧⎨=⎩，解得：1y x =，所以1A y x =，联立122x x y y xx =⎧⎪⎨=⎪⎩，解得：122x y y x =，所以122B x y y x = 故()122212212121221221122112112222222222M BA x y y y y y y y y y y x x y x y y y y y x x y x x x x x ++−+++−−=−=−== 2211122202k k k x ⎛⎫⋅− ⎪⎝⎭== 所以2M B A y y y +=，故A 为线段BM 的中点.3.（2021·北京·20·★★★★）已知椭圆()2222:10x y E a b a b+=>>过点()0,2A −，以4个顶点围成的四边形面积为（1）求椭圆E 的标准方程；（2）过点()0,3P −的直线l 斜率为k ，交椭圆E 于不同的两点B 、C ，直线AB 交3y =−于点M ，直线AC 交3y =−于点N ，若15PM PN +≤，求k 的取值范围.【解析】（1）由题意，2b =，四个顶点围成的四边形面积1222S a b =⨯⨯=，所以a =，即椭圆E 的标准方程为22154x y += （2）设()11,B x y ，()22,C x y ，直线l 的方程为3y kx =−，直线AB 的斜率为112y x +，其方程为1122y y x x +=−，联立11223y y x x y +⎧=−⎪⎨⎪=−⎩，解得：112x x y =−+，所以112x PM y =+，同理，222x PN y =+，所以121222x x PM PN y y +=+++，联立223154y kx x y =−⎧⎪⎨+=⎪⎩消去y 整理得：()224530250k x kx +−+=，判别式()22900100450k k ∆=−+>.解得：1k <−或1k >，由韦达定理，1223045kx x k +=+，1222545x x k =+，显然120x x >，故1x 、2x 同号，而120y +>，220y +>，所以112x y +与222xy +同号，故()()12121212122121212121222222111kx x x x x x x x x x PM PN y y y y kx kx k x x k x x −++=+=+=+=++++−−−++ 222222503045455253014545k k k k k k k k k −++==−+++，由题意，15PM PN +≤，所以515k ≤，故33k −≤≤，综上所述，k 的取值范围为[)(]3,11,3−−.强化训练4.（★★★）已知椭圆()2222:10x y C a b a b +=>>，长轴长为（1）求椭圆C 的方程；（2）若直线:l y kx m =+()0k ≠与椭圆C 交于A 、B 两点，线段AB 的中垂线过点()1,0P ，求k 的取值范围.【解析】（1）由题意，椭圆C的离心率e=，长轴长2a =，所以a =，2b =，故椭圆C 的方程为22184x y +=.（2）设()11,A x y ，()22,B x y ，联立22184y kx m x y =+⎧⎪⎨+=⎪⎩消去y 整理得：()222214280k x kmx m +++−=，判别式()()222216421280k m k m ∆=−+−>，化简得：()224210k m +−>①，由韦达定理，122421km x x k +=−+，()121222221my y k x x m k +=++=+，所以AB 中点为222,2121m m G k k ⎛⎫− ⎪++⎝⎭，因为AB 的中垂线过点()1,0P ，所以PG AB ⊥，从而222112121m k k km k +⋅=−−−+，化简得：221k m k +=−，代入①得：()222214210k k k ⎛⎫++−−> ⎪⎝⎭解得：2k <或2k >，故k 的取值范围为2,,22⎛⎛⎫−∞−+∞ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭.5.（★★★）已知椭圆()2222:10y x C a b a b +=>>的离心率为2，且过点2⎛ ⎝⎭. （1）求椭圆C 的方程；（2）过点1,03D ⎛⎫− ⎪⎝⎭且不与y 轴垂直的直线l 交椭圆C 于P 、Q 两点，点()1,0A ，证明：AP AQ ⊥.【解析】（1）由题意，2213124a b =⎨⎪+=⎪⎩，解得：1a b ⎧=⎪⎨=⎪⎩，所以椭圆C 的方程为2212y x +=. （2）由题意，可设直线1的方程为13x my =−，代入2212yx +=消去x 整理得：()2241621039my my +−−=，易得判别式0∆>，设()11,P x y ，()22,Q x y ，则()1224321my y m +=+，()12216921m y y m =−+ 所以()()12122223321x x m y y m +=+−=−+，()()221212122111839921m m x x m y y y y m −=−++=+ ()111,AP x y =−，()221,AQ x y =−，故()()()1212121212111AP AQ x x y y x x x x y y ⋅=−−+=−+++()()()()()222222211869211611821610921321921921m m m m m m m −+++−−=++−==++++ 所以AP AQ ⊥.。

圆锥曲线非对称韦达定理

圆锥曲线非对称韦达定理
圆锥曲线非对称韦达定理是一种重要的数学定理，它在圆锥曲线的研究中起着重要的作用。

本文将从圆锥曲线的定义、非对称韦达定理的概念和应用等方面进行阐述。

圆锥曲线是指平面上由一个固定点F（称为焦点）和一条固定直线L（称为准线）确定的点P的集合。

当P点到焦点的距离等于P点到准线的距离时，P点在圆锥曲线上。

根据焦点和准线的位置关系，圆锥曲线可以分为椭圆、双曲线和抛物线三种类型。

非对称韦达定理是指在圆锥曲线上，对于任意一点P，设P点到准线的距离为d，焦点到P点的距离为r，则有d^2=r^2-2a(x-x0)，其中a为圆锥曲线的半轴长，(x0,0)为圆锥曲线的中心点。

这个定理的意义在于，它可以用来求解圆锥曲线上任意一点的坐标，从而进一步研究圆锥曲线的性质和应用。

非对称韦达定理的应用非常广泛，例如在天文学中，可以用它来计算行星的轨道；在工程学中，可以用它来设计反射镜和抛物面天线等；在物理学中，可以用它来研究光学成像和电磁波的传播等。

此外，非对称韦达定理还可以用来证明圆锥曲线的对称性和判定圆锥曲线的类型等。

圆锥曲线非对称韦达定理是圆锥曲线研究中的重要定理，它可以用来求解圆锥曲线上任意一点的坐标，进一步研究圆锥曲线的性质和
应用。

在实际应用中，非对称韦达定理具有广泛的应用价值，可以用来解决天文学、工程学、物理学等领域的问题。

圆锥曲线定比分点和韦达定理

圆锥曲线定比分点和韦达定理圆锥曲线是平面上的一类曲线，包括椭圆、双曲线和抛物线。

在几何学中，圆锥曲线定比分点是指在圆锥曲线上取定比分点的方法，而韦达定理则是关于圆锥曲线上点的坐标之间的关系定理。

本文将分别介绍圆锥曲线定比分点和韦达定理的概念、原理和应用。

一、圆锥曲线定比分点1. 椭圆的定比分点椭圆是平面上到两个定点F1和F2的距离之和等于常数2a的点P的轨迹。

在椭圆上取一点P(x, y)，连接PF1和PF2，并延长交椭圆于点Q。

若满足条件|PF1|:|PF2|=m:n，则称P为椭圆的定比分点，记作P(m:n)。

2. 双曲线的定比分点双曲线是平面上到两个定点F1和F2的距离之差等于常数2a 的点P的轨迹。

在双曲线上取一点P(x, y)，连接PF1和PF2，并延长交双曲线于点Q。

若满足条件|PF1|:|PF2|=m:n，则称P 为双曲线的定比分点，记作P(m:n)。

3. 抛物线的定比分点抛物线是平面上到定直线L和定点F的距离相等的点P的轨迹。

在抛物线上取一点P(x, y)，连接PF并延长交抛物线于点Q。

若满足条件|PF|:|PL|=m:n，则称P为抛物线的定比分点，记作P(m:n)。

圆锥曲线定比分点的性质和应用：1. 定比分点构造了圆锥曲线上的一类特殊点，它们具有一些特殊性质，如与圆锥曲线上其他点的位置关系、几何意义等。

2. 定比分点可以用来解决一些几何问题，如确定圆锥曲线上满足特定条件的点的坐标、证明一些几何性质等。

二、韦达定理韦达定理是关于圆锥曲线上点的坐标之间的关系定理，它适用于椭圆、双曲线和抛物线。

具体来说，对于圆锥曲线上三个不共线的点P1(x1, y1)、P2(x2, y2)、P3(x3, y3)，若它们满足关系式：%[ %frac{(x-x_1)(x-x_2)}{(x_3-x_1)(x_3-x_2)} = %frac{(y-y_1)(y-y_2)}{(y_3-y_1)(y_3-y_2)} %]则这三个点共线。

韦达定理的分类应用

韦达定理的分类应用引言韦达定理，也被称为平面解析几何的圆锥曲线定理，是数学中重要的定理之一。

它揭示了平面上一条直线与一个圆锥曲线的关系，具有广泛的应用价值。

本文将介绍韦达定理的分类应用，包括判断直线与圆锥曲线的位置关系，求解直线与圆锥曲线的交点等。

定理表述韦达定理的一般表述为：平面上一条直线与一个圆锥曲线相交点的数量等于该直线与曲线的方程的次数之和。

应用场景1. 判断直线与圆锥曲线的位置关系利用韦达定理，可以通过判断直线与圆锥曲线的交点数量来确定它们的位置关系。

如果交点数量为零，则说明直线与圆锥曲线没有交点，两者不相交；如果交点数量为一个，则说明直线与圆锥曲线相切；如果交点数量为两个，则说明直线穿过圆锥曲线。

2. 求解直线与圆锥曲线的交点除了判断位置关系，韦达定理还可以帮助求解直线与圆锥曲线的交点坐标。

首先，根据直线与曲线的方程构成一个方程组，然后通过解方程组可以求得交点的坐标。

案例分析下面通过一个简单的案例来说明韦达定理的应用。

案例：求解直线与椭圆的交点坐标。

已知椭圆的方程为：$$\frac{x^2}{a^2} + \frac{y^2}{b^2} = 1$$直线的方程为：$y = mx + c$将直线的方程代入椭圆的方程，得到：$$\frac{x^2}{a^2} + \frac{(mx + c)^2}{b^2} = 1$$整理后可得二次方程：$$(a^2m^2 + b^2)x^2 + 2a^2mcx + (a^2c^2 - a^2b^2) = 0$$利用韦达定理，可以求解该二次方程的解，即直线与椭圆的交点坐标。

结论韦达定理是一项重要的数学工具，可以方便地判断直线与圆锥曲线的位置关系，以及求解它们的交点坐标。

在实际问题中，对于涉及圆锥曲线的分析和计算，韦达定理具有广泛的应用价值。

高考数学圆锥曲线中的仿射变换、非对称韦达、光学性质问题(解析版)

圆锥曲线中的仿射变换、非对称韦达、光学性质问题【题型归纳目录】题型一：仿射变换问题题型二：非对称韦达问题题型三：椭圆的光学性质题型四：双曲线的光学性质题型五：抛物线的光学性质【方法技巧与总结】一、仿射变换问题仿射变换有如下性质：1、同素性：在经过变换之后，点仍然是点，线仍然是线；2、结合性：在经过变换之后，在直线上的点仍然在直线上；3、其它不变关系．我们以椭圆为例阐述上述性质．椭圆x2a2+y2b2=1a>b>0，经过仿射变换x′=xy′=a b y，则椭圆变为了圆x 2+y′2=a2，并且变换过程有如下对应关系：(1)点P x0,y0变为P′x0,a b y0；(2)直线斜率k变为k′=a b k，对应直线的斜率比不变；(3)图形面积S变为S′=a b S，对应图形面积比不变；(4)点、线、面位置不变(平⾏直线还是平⾏直线，相交直线还是相交直线，中点依然是中点，相切依然是相切等)；(5)弦长关系满足A′B′AB=1+k′21+k2，因此同一条直线上线段比值不变，三点共线的比不变总结可得下表：变换前变换后方程x2a2+y2b2=1a>b>0x 2+y′2=a2横坐标x x纵坐标y y =ab y斜率k=ΔyΔx k =ΔyΔx =abΔyΔx=ab k面积S=12Δx⋅Δy S =12Δx ⋅Δy =ab S弦长l=1+k2Δxl =1+k 2Δx =1+a2b2k2Δx=1+a2b2k21+k2l不变量平行关系；共线线段比例关系；点分线段的比二、非对称韦达问题在一元二次方程ax 2+bx +c =0中，若Δ>0，设它的两个根分别为x 1,x 2，则有根与系数关系：x 1+x 2=-b a ,x 1x 2=c a ，借此我们往往能够利用韦达定理来快速处理x 1-x 2 ,x 21+x 22,1x 1+1x 2之类的结构，但在有些问题时，我们会遇到涉及x 1,x 2的不同系数的代数式的应算，比如求x 1x 2,3x 1x 2+2x 1-x 22x 1x 2-x 1+x 2或λx 1+μx 2之类的结构，就相对较难地转化到应用韦达定理来处理了．特别是在圆锥曲线问题中，我们联立直线和圆锥曲线方程，消去x 或y ，也得到一个一元二次方程，我们就会面临着同样的困难，我们把这种形如x 1+2x 2,λx 1y 2+μx 2y 1,x 1x 2或3x 1x 2+2x 1-x 22x 1x 2-x 1+x 2之类中x 1,x 2的系数不对等的情况，这些式子是非对称结构，称为“非对称韦达”．三、光学性质问题1.椭圆的光学性质从椭圆的一个焦点发出的光线，经过椭圆反射后，反射光线经过椭圆的另一个焦点(如图1)．【引理1】若点A ,B 在直线L 的同侧，设点是直线L 上到A ,B 两点距离之和最小的点，当且仅当点P 是点A 关于直线L 的对称点A 与点B 连线A B 和直线L 的交点．【引理2】若点A ,B 在直线L 的两侧，且点A ,B 到直线的距离不相等，设点P 是直线L 上到点A ,B 距离之差最大的点，即PA -PB 最大，当且仅当点P 是点A 关于直线L 的对称点A 与点B 连线A B 的延长线和直线L 的交点．【引理3】设椭圆方程为x 2a 2+y 2b2=1a >b >0 ，F 1,F 2分别是其左、右焦点，若点D 在椭圆外，则DF 1+DF 2>2a ．2.双曲线的光学性质从双曲线的一个焦点发出的光从双曲线的一个焦点发出的光线经过双曲线的另一个焦点(如图)．【引理4】若点A ,B 在直线L 的同侧，设点是直线L 上到A ,B 两点距离之和最小的点，当且仅当点P 是点A 关于直线L 的对称点A 与点B 连线A B 和直线L 的交点．【引理5】若点A ,B 在直线L 的两侧，且点A ,B 到直线的距离不相等，设点P 是直线L 上到点A ,B 距离之差最大的点，即PA -PB 最大，当且仅当点P 是点A 关于直线L 的对称点A 与点B 连线A B 的延长线和直线L 的交点．【引理6】设双曲线方程为x 2a 2-y 2b2=1a >0,b >0 ，F 1,F 2分别是其左、右焦点，若点D 在双曲线外(左、右两支中间部分，如图)，则DF 1-DF 2<2a ．3.抛物线的光学性质从抛物线的焦点发出的光线，经过抛物线上的一点反射后，反射光线与抛物线的轴平行(或重合)．反之，平行于抛物线的轴的光线照射到抛物线上，经反射后都通过焦点．【结论1】已知：如图，抛物线C :x 2=2py p >0 ，F 0,p2为其焦点，j 是过抛物线上一点D x 0,y 0 的切线，A ,B 是直线j 上的两点(不同于点D )，直线DC 平行于y 轴．求证：∠FDA =∠CDB ．(入射角等于反射角)【结论2】已知：如图，抛物线C :y 2=2px p >0 ，F 是抛物线的焦点，入射光线从F 点发出射到抛物线上的点M ，求证：反射光线平行于x 轴．【典例例题】题型一：仿射变换问题例1.(2022·全国·高三专题练习)MN 是椭圆x 2a 2+y 2b2=1a >b >0 上一条不过原点且不垂直于坐标轴的弦，P 是MN 的中点，则k MN ⋅k OP =_________，A ，B 是该椭圆的左右顶点，Q 是椭圆上不与A ，B 重合的点，则k AQ ⋅k BQ =_________．CD 是该椭圆过原点O 的一条弦，直线CQ ，DQ 斜率均存在，则k CQ ⋅k DQ =_________．【答案】 -b 2a 2 -b 2a 2 -b 2a 2【解析】作变换x ′=xy ′=a by，那么椭圆变为圆，方程为：x 2+y 2=a 2，P ′是M ′N ′中点，那么k M ′N ′⋅k OP ′=-1，∴k MN ⋅k OP =b a k M ′N ′ ⋅b a k OP ′ =b 2a 2k M ′N ′⋅k OP ′=-b 2a 2，A ′B ′是圆的左右顶点即直径，那么A ′Q '⊥B ′Q ′⇒k A ′Q '⋅k B ′Q ′=-1，∴k AQ ⋅k BQ =b a k A ′Q ′ ⋅bak B ′Q ′ =b 2a 2k A ′Q ′⋅k B ′Q ′=-b 2a2，C ′D ′是过圆心O 的一条弦即直径，那么C ′Q '⊥D ′Q '⇒k C ′Q ′⋅k D ′Q ′=-1，∴k CQ ⋅k DQ =b a k C ′Q ′ ⋅b a k D ′Q ′ =b 2a 2k C ′Q ′⋅k D ′Q ′=-b 2a2．例2.(2022·全国·高三专题练习)如图，作斜率为12的直线l 与椭圆x 24+y 2=1交于P ,Q 两点，且M 2,22 在直线l 的上方，则△MPQ 内切圆的圆心所在的定直线方程为__________________________．【答案】x =2【解析】如图，作仿射变换：x =2xy =y ，椭圆变为x 2+y 2=1，直线PQ 的斜率12变为直线P Q 的斜率1，M 2,22 变为M22,22 ∴kONk PQ=-1,∴O N ⊥P Q ，由垂径定理M N 平分∠P M Q ，其方程为x =1，∴MN 平分∠PMQ ，∴△MPQ 内切圆的圆心所在的定直线方程为x =2．故答案为：x =2例3.(2022·全国·高三专题练习)Р是椭圆x 24+y 23=1上任意一点，O 为坐标原点，PO =2OQ ，过点Q 的直线交椭圆于A ，B 两点，并且QA =QB ，则△PAB 面积为______________．【答案】92【解析】作变换x '=xy '=32y之后椭圆变为圆，方程为x ′2+y ′2=4，∵P 'O =2OQ 'A 'Q '=B 'Q ' ,∴O 是△P ′A ′B ′的重心，又O 是△P ′A ′B ′的外心∴△P ′A ′B ′′是等边三角形，∴S △P ′A ′B ′=343R 2=33．∴S △PAB =32S △P 'A 'B '=92故答案为：92变式1.(2022·全国·高三专题练习)已知直线l 与椭圆x 24+y 22=1交于M ，N 两点，当k OM ⋅k ON =______，△MON 面积最大，并且最大值为______.记M (x 1,y 1),N (x 2,y 2)，当△MON 面积最大时，x 21+x 22=_____﹐y 21+y 22=_______.Р是椭圆上一点，OP =λOM +μON ，当△MON 面积最大时，λ2+μ2=______.【答案】 -122 4 2 1【解析】作变换x '=xy '=2x此时椭圆变为圆，方程为x ′2+y ′2=4，当OM ′⊥ON ′时，S △M ′ON ′=12OM ′ ON ′ sin ∠M ′ON ′最大，并且最大为12×22=2，此时k OM ⋅k ON =12k OM ′ ⋅12k ON ′ =12k OM ′⋅k ON ′=-12，S △MON =12S △M ′ON ′=2.由于OM ′⊥ON ′，OM '=ON ',∴x 1'=y 2'y 1'=x 2' ，∴x 21+x 22=x ′21+x ′22=x ′21+y ′21=4，y 21+y 22=y ′12 2+y ′22 2=y ′21+y ′222=x ′22+y ′222=2，因为OP =λOM +μON ，所以OP 2=λ2OM 2+μ2ON 2+2λμOM ⋅ON∴4=4λ2+μ2 ,∴λ2+μ2=1.故答案为：-12；2；4；2；1.变式2.(2022·全国·高三专题练习)已知椭圆C :x 22+y 2=1左顶点为A ，P ,Q 为椭圆C 上两动点，直线PO 交AQ 于E ，直线QO 交AP 于D ，直线OP ,OQ 的斜率分别为k 1,k 2且k 1k 2=-12，AD=λDF ,AE =μEQ(λ,μ是非零实数)，求λ2+μ2=______________.【答案】1【解析】解法1：可得点A -2,0 ，设P x 1,y 1 ,D x 0,y 0 ，则y 1=k 1x 1,y 0=k 2x 0，由AD =λDP 可得x 0+2=λx 1-x 0 ,y 0=λy 1-y 0 ，即有x 0=λx 1-21+λ,y 1=1+λλy 0，∵k 1x 1=y 1，∴1+λλy 0=1+λλk 2x 0=k 2x 1-2λ ，两边同乘以k 1，可得k 21x 1=k 1k 2x 1-2λ=-12x 1-2λ ，解得x 1=2λ1+2k 21 ,y 1=2λ1+2k 21k 1，将P x 1,y 1 代入椭圆方程可得λ2=11+2k 21，由AE =μEQ 可得μ2=11+2k 22=2k 1+2k 21，可得λ2+μ2=1；故答案为：1．解法2：作变换x '=xy '=2y之后椭圆变为圆，方程为x ′2+y ′2=2，k QP ′⋅k OQ ′=2k OP ⋅2k OQ =2k OP ⋅k OQ =-1⇒OP ′⊥OQ ′，设∠P ′A ′O =α,∠Q ′A ′O =β，则α+β=∠P ′A ′Q ′=12∠P ′A ′Q ′=π4，D ′P ′=R cos α,E ′Q ′=Rcos β,A ′P ′=2R cos α,A ′Q ′=2R cos β，∴λ=AD DP =A ′D ′D ′P ′=A ′P ′-D ′P ′D ′P ′=2cos 2α-1=cos2α，μ=AE EQ =A ′E ′E ′Q ′=A ′Q ′-E ′Q ′E ′Q ′=2cos 2β-1=cos2β，∴λ2+μ2=cos 22α+cos 2β=cos 22α+cos 2π2-2α =cos 22α+sin 22α=1.故答案为：1．题型二：非对称韦达问题例4.(2022·全国·高三专题练习)已知椭圆x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的左、右焦点是F 1、F 2，左右顶点是A 1、A 2，离心率是22，过F 2的直线与椭圆交于两点P 、Q (不是左、右顶点)，且ΔF 1PQ 的周长是42，直线A 1P 与A 2Q 交于点M .(1)求椭圆的方程；(2)(ⅰ)求证直线A 1P 与A 2Q 交点M 在一条定直线l 上；(ⅱ)N 是定直线l 上的一点，且PN 平行于x 轴，证明：PF 2PN是定值．【解析】(1)设椭圆的焦距是2c ，据题意有：c a =224a =42，a =2，c =1，则b =1，所以椭圆的方程是x 22+y 2=1.(2)(ⅰ)由(1)知A 1-2,0 ，A 22,0 ，F 21,0 ，设直线PQ 的方程是x =my +1，代入椭圆方程得：m 2+2 y 2+2my -1=0，易知Δ=4m 2+4m 2+2 =8m 2+8>0，设P x 1,y 1 ，Q x 2,y 2 ，y 1>y 2，则y 1+y 2=-2m m 2+2y 1y 2=-1m 2+1y 2-y 1=-y 1+y 2 2-4y 1y 2=-22m 2+2m 2+2，直线A1P的方程是：y=y1x1+2x+2①，直线A2P的方程是：y=y2x2-2x-2②，设M x,y，既满足①也满足②，则x=2⋅x2y1+x1y2+2y2-y1x1y2-x2y1+2y2+y1=2⋅2my1y2+y1+y2+2y2-y12y1+y2+y2-y1=2⋅-2mm2+2-2mm2+2-222m2+2m2+2-22mm2+2-22m2+2m2+2=2⋅4m+22⋅2m2+222m+22m2+2=2，故直线A1P与A2P交点M在一条定直线l：x=2上. (ⅱ)设N2,t，P x1,y1，x1∈-2,2，则PN=2-x1，∴PF2PN=x1-12+y212-x1=x1-12+1-x222-x1=12x1-222-x1=22.例5.(2022·全国·高三专题练习)已知椭圆C:x2a2+y2b2=1a>b>0的离心率为12，短轴长为23．(1)求椭圆C的方程；(2)设A，B分别为椭圆C的左、右顶点，若过点P4,0且斜率不为0的直线l与椭圆C交于M、N两点，直线AM与BN相交于点Q．证明：点Q在定直线上．【解析】(1)因为椭圆的离心率12，∴ca=12，∴a=2c，又2b=23，∴b=3．因为b2=a2-c2=3c2=3，所以c=1，a=2，所以椭圆C的方程为x24+y23=1．(2)解法一：设直线MN:x=ty+4，M x1,y1，N x2,y2，x=ty+4x2 4+y23=1，可得3t2+4y2+24ty+36=0，所以y1+y2=-24t3t2+4y1y2=363t2+4 ．直线AM的方程：y=y1x1+2x+2①直线BN的方程：y=y2x2-2x-2②由对称性可知：点Q在垂直于x轴的直线上，联立①②可得x=2ty1y2+6y2+2y13y2-y1．因为y1+y2y1y2=-23t，所以x=2ty1y2+6y2+2y13y2-y1=-3y1+y2+6y2+2y13y2-y1=1所以点Q在直线x=1上．解法二：设M x1,y1，N x2,y2，Q x3,y3，x1,x2,x3两两不等，因为P ，M ，N 三点共线，所以y 1x 1-4=y 2x 2-4⇒y 21x 1-4 2=y 22x 2-4 2⇒31-x 214 x 1-4 2=31-x 224x 2-4 2，整理得：2x 1x 2-5x 1+x 2 +8=0．又A ，M ，Q 三点共线，有：y 3x 3+2=y 1x 1+2①又B ，N ，Q 三点共线，有y 3x 3-2=y 2x 2-2②将①与②两式相除得：x 3+2x 3-2=y 2x 1+2 y 1x 2-2 ⇒x 3+2x 3-2 2=y 22x 1+2 2y 21x 2-2 2=31-x 224 x 1+2 231-x 214x 2-2 2=x 2+2 x 1+2x 1-2 x 2-2 即x 3+2x 3-2 2=x 2+2 x 1+2x 1-2 x 2-2=x 1x 2+2x 1+x 2 +4x 1x 2-2x 1+x 2 +4，将2x 1x 2-5x 1+x 2 +8=0即x 1x 2=52x 1+x 2 -4=0代入得：x 3+2x 3-2 2=9解得x 3=4(舍去)或x 3=1，(因为直线BQ 与椭圆相交故x 3≠4)所以Q 在定直线x =1上．【点晴】求解直线与圆锥曲线定点定值问题：关键在于运用设而不求思想、联立方程和韦达定理，构造坐标点方程从而解决相关问题.例6.(2022·全国·高三专题练习)点A ,B 是椭圆E :x 24+y 23=1的左右顶点若直线l :y =k (x -1)与椭圆E 交于M ，N 两点，求证：直线AM 与直线BN 的交点在一条定直线上．【解析】由题意得，A -2,0 ，B 2,0 ，设M x 1,y 1 ,N x 2,y 2 ，联立x 24+y 23=1y =k (x -1)，化简得(3+4k 2)x 2-8k 2x +4k 2-12=0，所以x 1+x 2=8k 23+4k 2，x 1x 2=4k 2-123+4k 2，直线AM 的方程为y =y 1x 1+2x +2 ，直线BN 的方程为y =y 2x 2-2(x -2)，联立y =y 1x 1+2x +2y =y 2x 2-2(x -2) ，即y =k (x 1-1)x 1+2x +2y =k (x 2-1)x 2-2(x -2)，解得x =2(2x 1x 2-3x 1+x 2)x 1+3x 2-4原式=22x 1x 2-3x 1+x 2 +4x 2 x 1+x 2 +2x 2-4=22⋅4k 2-123+4k 2-3⋅8k 23+4k 2+4x 2 8k 23+4k 2+2x 2-4=2-16k 2-243+4k 2+4x 2 -8k 2-123+4k 2+2x 2=4-8k 2-123+4k 2+2x 2 -8k 2-123+4k 2+2x2=4，故直线AM 与直线BN 交点在定直线x =4上．变式3.(2022·全国·高三专题练习)已知A 1、A 2分别是离心率e =22的椭圆E :x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的左右项点，P 是椭圆E 的上顶点，且PA 1 ⋅PA 2=-1.(1)求椭圆E 的方程；(2)若动直线l 过点0,-4 ，且与椭圆E 交于A 、B 两点，点M 与点B 关于y 轴对称，求证：直线AM 恒过定点.【解析】(1)由题意得A 1-a ,0 ，A 2a ,0 ，P 0,b ，则PA 1 ⋅PA 2=(-a ,-b )⋅(a ,-b )=-a 2+b 2=-c 2=-1，所以c =1，又e =c a =22a 2=b 2+c 2，所以a =2，b =1，所以椭圆E 的方程为x 22+y 2=1.(2)当直线l 的斜率存在时，设直线l :y =kx -4，A x 1,y 1 ，B x 2,y 2 ，则M -x 2,y 2 ，由x 22+y 2=1y =kx -4，消去y 得1+2k 2 x 2-16kx +30=0.由Δ=(-16k )2-1201+2k 2 >0，得k 2>152，所以x 1+x 2=16k 1+2k 2，x 1x 2=301+2k 2.k AM =y 1-y 2x 1+x 2=kx 1-4-kx 2+4x 1+x 2=k x 1-x 2 x 1+x 2，直线AM 的方程为y -y 1=k x 1-x 2x 1+x 2x -x 1 ，即y =y 1+k x 1-x 2 x 1+x 2x -x 1 =kx 1-4+k x 1-x 2 x 1+x 2x -x 1 =kx 1-4 x 1+x 2 +k x 1-x 2 x -x 1x 1+x 2=2kx 1x 2-4x 1+x 2 +kx x 1-x 2 x 1+x 2=k x 1-x 2 x 1+x 2x +2kx 1x 2x 1+x 2-4，因为x 1+x 2=16k 1+2k 2，x 1x 2=301+2k2，所以2kx 1x 2x 1+x 2-4=2k 301+2k216k 1+2k2-4=-14，直线AM 的方程为可化为y =k x 1-x 2 x 1+x 2x -14，则直线AM 恒过定点0,-14.当直线l 的斜率不存在时，直线AM 也过点0,-14 ，综上知直线AM 恒过定点0,-14 .变式4.(2022·全国·高三专题练习)已知椭圆C ：x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)过点P 2,2 ，且离心率为22．(1)求椭圆C 的方程；(2)记椭圆C 的上下顶点分别为A ,B ，过点0,4 斜率为k 的直线与椭圆C 交于M ,N 两点，证明：直线BM 与AN 的交点G 在定直线上，并求出该定直线的方程．【解析】(1)由椭圆过点P 2,2 ，且离心率为22，所以4a 2+2b 2=1c a=22a 2=b 2+c 2 ，解得a 2=8b 2=4 故所求的椭圆方程为x 28+y 24=1．(2)由题意得A 0,2 ，B 0,-2 ，直线MN 的方程y =kx +4，设M x 1,y 1 ,N x 2,y 2 ，联立y =kx +4x 28+y 24=1，整理得1+2k 2 x 2+16kx +24=0，∴x 1+x 2=-16k 1+2k 2，x 1x 2=241+2k 2．由求根公式可知，不妨设x 1=-8k -24k 2-61+2k 2，x 2=-8k +24k 2-61+2k 2，直线AN 的方程为y -2=y 2-2x 2x ，直线BM 的方程为y +2=y 1+2x 1x ，联立y -2=y 2-2x 2x y +2=y 1+2x 1x，得y -2y +2=y 2-2 x 1y 1+2 x 2=kx 2+2 x 1kx 1+6 x 2=kx 1x 2+2x 1kx 1x 2+6x 2代入x 1,x 2，得y -2y +2=24k 1+2k 2+-16k -44k 2-61+2k 224k 1+2k 2+-48k +124k 2-61+2k 2=8k -44k 2-6-24k +124k 2-6=-13，解得y =1，即直线BM 与AN 的交点G 在定直线y =1上．题型三：椭圆的光学性质例7.(2022·全国·高三专题练习)如图①，椭圆的光学性质：从椭圆的一个焦点发出的光线，经过椭圆反射后，反射光线经过椭圆的另一个焦点.如图②，双曲线的光学性质：从双曲线的一个焦点发出的光线，经过双曲线反射后，反射光线的反向延长线经过双曲线的另一个焦点.如图③，一个光学装置由有公共焦点F 1,F 2的椭圆C 1与双曲线C 2构成，已知C 1与C 2的离心率之比为2:5.现一光线从右焦点F 2发出，依次经C 1与C 2的反射，又回到了点F 2，历时3×10-8秒.将装置中的C 2去掉，如图④，此光线从点F 2发出，经C 1两次反射后又回到了点F 2，历时___________.秒【答案】10-7【解析】设F 1F 2 =2c ，椭圆的长轴长为2a 1，双曲线的实轴长为2a 2，光速为v ，而C 1与C 2的离心率之比为2:5，即c a 1c a 2=25，即a 2=25a 1，在图③BF 1 +BF 2 =2a 1,AF 1 -AF 2 =2a 2，两式相减得：BF 1 +BF 2 +AF 2 -AF 1 =2a 1-2a 2，即BF 2 +AB +AF 2 =2a 1-2a 2.在图④中，BF 1 +DF 1 +DF 2 +BF 2 =4a 1，设图④，光线从点F 2发出，经C 1两次反射后又回到了点F 2，历时t 秒，由题意可知：3×10-8×v =2a 1-2a 2,tv =4a 1，则3×10-8t =2a 1-2a 24a 1=310，故t =10-7(秒)，故答案为：10-7例8.(2022·全国·高三专题练习)如图所示，椭圆有这样的光学性质：从椭圆的一个焦点出发的光线，经椭圆反射后，反射光线经过椭圆的另一个焦点.根据椭圆的光学性质解决下题：已知曲线C 的方程为x 2+4y 2=4，其左、右焦点分别是F 1，F 2，直线l 与椭圆C 切于点P ，且|PF 1|=1，过点P 且与直线l 垂直的直线l '与椭圆长轴交于点M ，则|F 1M |:|F 2M |=()A.2:3B.1:2C.1:3D.1:3【答案】C【解析】由椭圆的光学性质得到直线l '平分角F 1PF 2，因为S △PMF1S △PMF2=F 1M F 2M =12F 1P PMsin ∠F 1PM12F 2P PM sin ∠F 2PM =PF 1 PF 2 由PF 1 =1，PF 1 +PF 2 =4得到PF 2 =3，故F 1M : F 2M =1:3.故答案为C .例9.(2022·全国·高三专题练习)圆锥曲线具有丰富的光学性质，从椭圆的一个焦点发出的光线，经过椭圆反射后，反射光线经过椭圆的另一个焦点．直线l ：x +2y -8=0与椭圆C ：x 216+y 212=1相切于点P ，椭圆C的焦点为F 1，F 2，由光学性质知直线PF 1，PF 2与l 的夹角相等，则∠F 1PF 2的角平分线所在的直线的方程为( )A.2x -y -1=0B.x -y +1=0C.2x -y +1=0D.x -y -1=0【答案】A【解析】x +2y -8=0x 216+y 212=1⇒x =2y =3 ⇒P 2,3 ，直线l 的斜率为-12，由于直线PF 1，PF 2与l 的夹角相等，则∠F 1PF 2的角平分线所在的直线的斜率为2，所以所求直线方程为y -3=2x -2 ,2x -y -1=0.故选：A 题型四：双曲线的光学性质例10.(2022·全国·高三专题练习)双曲线的光学性质是：从双曲线一个焦点发出的光，经过双曲线反射后，反射光线的反向延长线都汇聚到双曲线的另一个焦点上.已知双曲线C ：x 216-y 29=1的左、右焦点分别为F 1，F 2，从F 2发出的光线射向C 上的点P 8,y 0 后，被C 反射出去，则入射光线与反射光线夹角的余弦值是( )A.1314B.-1114C.1114D.-1314【答案】C【解析】设P (8,y 0)在第一象限，6416-y 029=1⇒y 0=33，PF 2=(8-5)2+(33)2=6PF 1=6+8=14，F 1F 2=10，cos ∠F 1PF 2=142+62-1022×14×6=1114故选：C例11.(2022·全国·高三专题练习)根据圆锥曲线的光学性质，从双曲线的一个焦点发出的光线，经双曲线反射后，反射光线的反向延长线过双曲线的另一个焦点.由此可得，连双曲线上任意一点的切线，平分该点与两焦点连线的夹角．请解决下列问题：已知F 1、F 2分别是双曲线C ：x 2-y 2=1的左.右焦点，若从F 2发出的光线经双曲线右支上的点A x 0,1 反射后，反射光线为射线AM ，则∠F 2AM 的角平分线所在的直线的斜率为( )A.-3 B.-2 C.-1 D.-22【答案】D【解析】由已知可得A x 0,1 在第一象限，将点A 的坐标代入双曲线方程可得：x 20-1=1，解得x 0=2，所以A 2,1 ，又由双曲线的方程可得a =1，b =1，所以c =2，则F 2(2,0)，所以|AF 2|=1，且点A ，F 2都在直线x =2上，又|OF 1|=|OF 2|=2，设过点A 与双曲线相切的直线方程为y =k x -2 +1，代入x 2-y 2=1所以tan ∠F 1AF 2=|F 1F 2||AF 2|=221=22，设∠F 2AM 的角平分线为AN ，则∠F 2AN =(180°-∠F 1AF 2)×12，所以直线AN 的倾斜角为90°+∠F 2AN =180°-12∠F 1AF 2，所以直线AN 的斜率为tan 180°-12∠F 1AF 2 =-tan 12∠F 1AF 2，因为tan ∠F 1AF 2=2tan 12∠F 1AF 21-tan 12∠F 1AF 2=22，解得tan 12∠F 1AF 2=22所以直线AN 的斜率为-22故选：D ．题型五：抛物线的光学性质例12.(2022·全国·高三专题练习)抛物线有如下光学性质：由焦点射出的光线经抛物线反射后平行于抛物线的对称轴；反之，平行于抛物线对称轴的入射光线经抛物线反射后必经过抛物线的焦点．已知抛物线y 2=4x 的焦点为F ，一平行于x 轴的光线从点M (3，1)射入，经过抛物线上的点A 反射后，再经抛物线上的另一点B 射出，则直线AB 的斜率为( )A.43B.-43C.±43D.-169【答案】B【解析】由题意可知点A 的纵坐标为1．将y =1代入y 2=4x ，得x =14，则A 14,1 ，由抛物线的光学性质可知，直线AB 经过焦点F (1,0)，所以直线AB 的斜率k =1-014-1=-43．故选：B ．例13.(2022·全国·高三专题练习)抛物线有如下光学性质：过焦点的光线经抛物线反射后得到的光线平行于抛物线的对称轴；反之，平行于抛物线对称轴的入射光线经抛物线反射后必过抛物线的焦点．已知抛物线y 2=4x 的焦点为F ，一条平行于x 轴的光线从点M (3,1)射出，经过抛物线上的点A 反射后，再经抛物线上的另一点B 射出，则△ABM 的周长为( )A.9+10 B.9+26C.7112+26 D.8312+26【答案】B【解析】如下图所示：因为M3,1，所以y A=y M=1，所以x A=y2A4=14，所以A14,1 ，又因为F1,0，所以l AB:y-0=1-014-1x-1，即l AB:y=-43x-1，又y=-43x-1y2=4x，所以y2+3y-4=0，所以y=1或y=-4，所以y B=-4，所以x B=y2B4=4，所以B4,-4，又因为AB=AF+BF=x A+x B+p=14+4+2=254，AM=x M-x A=3-14=114，BM=4-32+-4-12=26，所以△ABM的周长为：AB+AM+BM=254+114+26=9+26，故选：B.例14.(2022·全国·高三专题练习)已知：如图，抛物线C:x2=2py p>0，F0,p 2为其焦点，j是过抛物线上一点D x0,y0的切线，A,B是直线j上的两点(不同于点D)，直线DC平行于y轴．求证：∠FDA=∠CDB．(入射角等于反射角)【解析】作抛物线的准线m:y=-p2，延长CD交m于点D x0,-p2，则DF=DD ；由C:x2=2py p>0得C:y=x22p，因此y =1p x ，当x0≠0时直线j的斜率k j=x0p，直线FD 的斜率k FD =-p2-p2x0=-px0，两条直线斜率乘积为-1，所以直线j垂直平分线段FD ，则∠FDA=∠D DA=∠CDB．当x0=0时，点D(0,0),此时直线j为x轴，结论显然成立．综上所述，结论成立．变式5.(2022·全国·高三专题练习)已知：如图，抛物线C:y2=2px p>0，F是抛物线的焦点，入射光线从F点发出射到抛物线上的点M，求证：反射光线平行于x轴．【解析】证明：设My202p,y0，过点M的抛物线的切线为l，且x=t y-y0+y202p，入射光线FM经抛物线壁反射后的反射光线为MN，由y2=2pxx=t y-y0+y202p得y2-2pty+2pty0-y2=0，故Δ=4p2t2-8pt+4y20=0即t=y0p，故切线l的斜率k=py0．设直线l到直线FM的角为α，直线MN到直线l的角为β，则由tanα=tanβ得k FM-k1+k FM⋅k=k-k MN1+k⋅k MN，即y 0x -p 2-py 01+y 0x -p 2⋅py 0=py 0-k MN 1+p y 0⋅k MN ，解得k MN =0,∴反射光线平行于x 轴．【过关测试】一、单选题1.(2022·全国·高三专题练习)椭圆满足这样的光学性质：从椭圆的一个焦点发射光线，经椭圆反射后，反射光线经过椭圆的另一个焦点．现在设有一个水平放置的椭圆形台球盘，满足方程：x 216+y 29=1，点A 、B是它的两个焦点，当静止的小球放在点A 处，从A 点沿直线出发，经椭圆壁反弹后，再回到点A 时，小球经过的最长路程是A.20 B.18C.16D.14【答案】C【解析】由题知，椭圆长半轴长a =4依题意可知小球经两次椭圆壁反弹后回到A 点，根据椭圆的定义可知所走的路程正好是4a =4×4=16故选：C2.(2022·全国·高三专题练习)双曲线的光学性质为：从双曲线一个焦点发出的光，经过反射后，反射光线的反向延长线都汇聚到双曲线的另一个焦点上，若双曲线E 的焦点分别为F 1，F 2，经过F 2且与F 1F 2垂直的光线经双曲线E 反射后，与F 1F 2成45°角，则双曲线E 的离心率为( )A.2B.2+1C.22D.22-1【答案】B【解析】由题意得：∠AF 1F 2=π4，则AF 2=F 1F 2=2c ，将x =c 代入到x 2a 2-y 2b2=1，y =b 2a ，即AF 2=b 2a ，故2c =b 2a ，即c 2-2ac -a 2=0，同除以a 2得：e 2-2e -1=0，解得：e =2+1或e =1-2<0(舍去)故选：B二、多选题3.(2022·全国·高三专题练习)椭圆有这样的光学性质：从椭圆的一个焦点出发的光线，经椭圆反射后，反射光线经过椭圆的另一个焦点，今有一个水平放置的椭圆形台球盘，点F 1，F 2是它的焦点，长轴长为2a ，焦距为2c ，静放在点F 1的小球(小球的半径不计)，从点F 1沿直线出发，经椭圆壁反弹后第一次回到点F 1时，小球经过的路程可以是( )A.4a B.4cC.2a +cD.2a -c【答案】ACD【解析】由题意，不妨令椭圆的焦点在x 轴上，以下分为三种情况：(1)球从F 1沿x 轴向左直线运动，碰到左顶点必然原路反弹，这时第一次回到F 1路程是2a -c ；(2)球从F 1沿x 轴向右直线运动，碰到右顶点必然原路反弹，这时第一次回到F 1路程是2a +c ；(3)球从F 1不沿x 轴，斜向上(或向下)运动，碰到椭圆上的点C ，反弹后经过椭圆的另一个焦点F 2，再弹到椭圆上一点D ，经D 反弹后经过点F 1．此时小球经过的路程是CF 1 +CF 2 +DF 2 +DF 1 =4a ．综上所述，从点F 1沿直线出发，经椭圆壁反射后第一次回到点F 1时，小球经过的路程是4a 或2a +c 或2a -c ．故选：ACD .4.(2022·全国·高三专题练习)圆锥曲线的光学性质：从双曲线的一个焦点发出的光线，经双曲线反射后，反射光线的反向延长线过双曲线的另一个焦点.由此可得，过双曲线上任意一点的切线，平分该点与两焦点连线的夹角.请解决下面问题：已知F 1、F 2分别是双曲线C :x 2-y 22=1的左、右焦点，点P 为C 在第一象限上的点，点M 在F 1P 延长线上，点Q 的坐标为33,0，且PQ 为∠F 1PF 2的平分线，则下列正确的是( )A.PF 1 PF 2=2B.PF 1 +PF 2=23C.点P 到x 轴的距离为3D.∠F 2PM 的角平分线所在直线的倾斜角为150∘【答案】AD【解析】先证明结论双曲线C :x 2-y 22=1在其上一点P x 0,y 0 的切线的方程为x 0x -y 0y 2=1，由已知x 20-y 202=1，联立x 0x -y 0y 2=1x 2-y 22=1可得x 2-2x 0x +x 20=0，即x -x 0 2=0，解得x =x 0，所以，双曲线C :x 2-y 22=1在其上一点P x 0,y 0 的切线的方程为x 0x -y 0y 2=1.本题中，设点P x 0,y 0 ，则直线PQ 的方程为x 0x -y 0y2=1，将点Q 33,0代入切线方程可得x 0=3，所以P 3,2 ，即点P 到x 轴的距离为2，C 错；在双曲线C 中，a =1，b =2，则c =a 2+b 2=3，则F 1-3,0 、F 23,0 ，所以，PF 1 =23 2+22=4，PF 2 =02+22=2，所以，PF 1 PF 2=2，A 对；PF 1 =-23,-2 ，PF 2 =0,-2 ，所以，PF 1 +PF 2 =-23,-4 ，则PF 1 +PF 2=-23 2+-4 2=27，B 错；因为∠F 2PM 的角平分线交x 轴于点N ，则∠QPF 2+∠NPF 2=12∠F 1PF 2+∠F 2PM =90∘，所以，PN ⊥PQ ，∵k PQ =23-33=3，则k PN =-1k PQ =-33，故∠F 2PM 的角平分线所在直线的倾斜角为150∘，D 对.故选：AD .三、填空题5.(2022·全国·高三专题练习)过椭圆x 24+y 23=1的右焦点F 的直线与椭圆交于A ，B 两点，则△AOB 面积最大值为_______.【答案】32【解析】作变换x =xy =23y之后椭圆变为圆，方程为x 2+y 2=4，F 1,0 ，由于OF =1<22r =2，因此A B ⊥OF 时面积最大，此时S △A OB=12⋅OF ⋅A B =12×1×23=3，那么S △AOB =32S △A OB=32，故答案为：326.(2022·全国·高三专题练习)已知A ，B ，C 分别是椭圆x 24+y 23=1上的三个动点，则△ABC 面积最大值为_____________.【答案】92【解析】作变换x '=xy '=y '=23y之后椭圆变为圆，方程为x 2+y ′2=4，△A ′B ′C ′是圆的内接三角形，设△A ′B ′C ′的半径为R ，设A ,B ,C 所对应边长为a ,b ,c ，所以S △ABC=12a b sin C =12⋅2R sin A ⋅2R sin B ⋅sin C =2R 2sin A ⋅sin B ⋅sin C≤2R 2sin A +sin B +sin C 3 3，当且仅当A =B =C =π3时取等，因为y =sin x 在0,π 上为凸函数，则sin A +sin B +sin C 3≤sin A +B +C3，S △ABC=2R 2sin A +sin B +sin C 3 3≤2R 2sin A +B +C 33=2R 2sin π3 3=334R 2，当且仅当A =B =C =π3时取等，所以圆的内接三角形面积最大时为等边三角形，因此S △A ′B ′C ′=334R 2=334×4=33，又因为S △ABCS △ABC=b a，∴S △ABC =b a S △A ′B ′C ′=32×33=92.故答案为：92.7.(2022·全国·高三专题练习)已知椭圆x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)，F 1、F 2分别为椭圆左右焦点，过F 1、F 2作两条互相平行的弦，分别与椭圆交于M 、N 、P 、Q 四点，若当两条弦垂直于x 轴时，点M 、N 、P 、Q 所形成的平行四边形面积最大，则椭圆离心率的取值范围为______________.【答案】0，22【解析】作仿射变换，令x =x ,y =aby ，可得仿射坐标系x O y ，在此坐标系中，上述椭圆变换为圆x 2+y 2=a 2，点F 1、F 2坐标分别为(-c ,0)、(c ,0)，过F 1、F 2作两条平行的弦分别与圆交于M 、N 、P 、Q 四点.由平行四边形性质易知，三角形O P Q 的面积为M 、N 、P 、Q 四点所形成的平行四边形面积的14，故只需令三角形O P Q 面积的最大值在弦P Q 与x 轴垂直时取到即可.当c ∈0,22a时，三角形O P Q面积的最大值在弦P Q 与x 轴垂直时取到.故此题离心率的取值范围为0，22.故答案为：0，22.8.(2022·全国·高三专题练习)古希腊数学家阿波罗尼奥斯在研究圆锥曲线时发现了它们的光学性质．比如椭圆，他发现如果把椭圆焦点F 一侧做成镜面，并在F 处放置光源，那么经过椭圆镜面反射的光线全部都会经过另一个焦点．设椭圆方程x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0),F 1,F 2为其左、右焦点，若从右焦点F 2发出的光线经椭圆上的点A 和点B 反射后，满足∠BAD =90°,tan ∠ABC =34，则该椭圆的离心率为_________．【答案】22【解析】由椭圆的光学性质可知，BC ,AD 都经过F 1，且在△ABF 1中∠BAF 1=90°，tan ∠ABF 1=34，如图，所以|AF1|=3k ,|AB |=4k ,|BF 1|=5k ，由椭圆的定义可知3k +4k +5k =4a ，即a =3k ，又|AF 1|+|AF 2|=2a ，可得|AF 2|=6k -3k =3k ，在Rt △AF 1F 2中，|AF 1|2+|AF 2|2=|F 1F 2|2，所以|F 1F 2|=2c =32k ，所以e =2c 2a =32k 6k=22.故答案为：22四、解答题9.(2022·全国·高三专题练习)设椭圆C ：x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的左焦点为F ，过点F 的直线l 与椭圆C 相交于A ，B 两点，直线l 的倾斜角为60o,AF =2FB .(1)求椭圆C 的离心率；(2)如果|AB |=154，求椭圆C 的方程.【解析】(1)设A (x 1,y 1)，B (x 2,y 2)，由题意知y 1>0，y 2<0.直线l 的方程为y =3x +c ，其中c =a 2-b 2.联立y =3x +c x 2a 2+y 2b2=1得3a 2+b 2 y 2-23b 2cy -3b 4=0，解得y 1=3b 2c +2a 3a 2+b 2，y 2=3b 2c -2a3a 2+b 2.因为AF =2FB ，所以-y 1=2y 2.即-3b 2c +2a 3a 2+b 2=23b 2c -2a3a 2+b 2，得离心率e =c a =23.(2)因为|AB |=1+13|y 2-y 1|，所以23·43ab 23a 2+b 2=154.由c a =23得b =53a .所以54a =154，得a =3，b =5.椭圆C 的方程为x 29+y 25=110.(2022·全国·高三专题练习)椭圆有两个顶点A (-1,0),B (1,0),过其焦点F (0,1)的直线l 与椭圆交于C ,D 两点，并与x 轴交于点P ，直线AC 与BD 交于点Q ．(1)当CD =322时，求直线l 的方程；(2)当P 点异于A ,B 两点时，证明：OP ⋅OQ为定值．【解析】(1)由题意，椭圆的方程为y 22+x 2=1易得直线l 不与两坐标轴垂直，故可设l 的方程为y =kx +1k ≠0,k ≠±1 ，设C x 1,y 1 ,D x 2,y 2 ，由y =kx +1,y 22+x 2=1,消去y 整理得k 2+2 x 2+2kx -1=0，判别式Δ=8k 2+1 >0.由韦达定理得x 1+x 2=-2k k 2+2,x 1x 2=-1k 2+2，①故CD =1+k 2⋅x 1-x 2 =1+k 2⋅8k 2+1 k 2+2=322，解得k =±2，即直线l 的方程为y =±2x +1．(2)证明：直线AC 的斜率为k AC =y 1x 1+1，故其方程为y =y 1x 1+1x +1 ，直线BD 的斜率为k BD =y 2x 2-1，故其方程为y =y 2x 2-1x -1 ，由y =y 1x 1+1x +1 ,y =y 2x 2-1x -1,两式相除得x +1x -1=y 2x 1+1 y 1x 2-1 =kx 2+1 x 1+1 kx 1+1 x 2-1 =kx 1x 2+kx 2+x 1+1kx 1x 2-kx 1+x 2-1即x Q +1x Q -1=kx 1x 2+kx 2+x 1+1kx 1x 2-kx 1+x 2-1.由(1)知x 1=-2kk 2+2-x 2，故x Q +1x Q -1=-k k 2+2+kx 2-2k k 2+2-x 2+1-k k 2+2-k -2k k 2+2-x 2 +x 2-1=k -1 k -2 k 2+2+k -1 x 2k -2 k +1 k 2+2+k +1 x 2=k -1k +1解得x Q =-k ．易得P -1k ,0 ，故OP ⋅OQ =x P x Q =-1k⋅-k =1，所以OP ⋅OQ为定值111.(2022·全国·高三专题练习)已知A 、B 分别是椭圆x 22+y 2=1的右顶点和上顶点，C 、D 在椭圆上，且CD ⎳AB ，设直线AC 、BD 的斜率分别为k 1、k 2，证明：k 1k 2为定值．【解析】证明：由题意得A 2,0 ，B 0,1 ，则k AB =-22，设直线CD 的方程为y =-22x +t ，设点C x 1,y 1 、D x 2,y 2 ．由y =-22x +tx 22+y 2=1，消去y 得x 2-2tx +t 2-1=0，Δ=2t 2-4t 2-1 =4-2t 2>0，可得-2<t <2，且有t ≠1，由韦达定理可得x 1+x 2=2t ，x 1x 2=t 2-1，y 1y 2=-22x 1+t -22x 2+t =12x 1x 2-22t x 1+x 2 +t 2=12t 2-1 ，∴k 1k 2=y 1x 1-2⋅y 2-1x 2=y 1y 2-y 1x 1x 2-2x 2=12t 2-12+22x 1-tt 2-1-2x 2，又由x 1+x 2=2t 得x 1=2t -x 2，代入上式得：k 1k 2=12t 2-12+222t -x 2 -t t 2-1-2x 2=12t 2-12-22x2t 2-1-2x 2=12，所以，k 1k 2为定值12.12.(2022·全国·高三专题练习)已知椭圆C ：x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的左右焦点分别为F 1-c ,0 ，F 2c ,0 ，M ,N 分别为左右顶点，直线l ：x =ty +1与椭圆C 交于A ,B 两点，当t =-33时，A 是椭圆的上顶点，且△AF 1F 2的周长为6．(1)求椭圆C 的方程；(2)设直线AM ,BN 交于点Q ，证明：点Q 在定直线上．(3)设直线AM ,BN 的斜率分别为k 1,k 2，证明：k1k 2为定值．【解析】(1)当t =-33时，直线l ：x =-33y +1，令x =0，得y =3，即椭圆的上顶点为0,3 ，则b =3，又△AF 1F 2的周长为6，即2a +2c =6，a +c =3，又a 2-c 2=b 2=3，解得a =2,c =1，所以椭圆C 的方程为x 24+y 23=1.(2)由(1)知，M -2,0 ,N 2,0 ，设A x 1,y 1 ,B x 2,y 2 ，依题意，点A ，B 不在x 轴上，由x =ty +1x 24+y 23=1消去x 并整理得：3t 2+4 y 2+6ty -9=0，y 1+y 2=-6t 3t 2+4y 1y 2=-93t 2+4，直线AM 的方程为y =y 1x 1+2x +2 ，直线BN 的方程为y =y 2x 2-2x -2 ，联立直线AM 、BN 的方程得x +2x -2=y 2x 1+2 y 1x 2-2 =y 2ty 1+3 y 1ty 2-1=ty 1y 2+3y 2ty 1y 2-y 1，由y 1+y 2=-6t 3t 2+4得y 1=-6t3t 2+4-y 2代入上式，得x +2x -2=ty 1y 2+3y 2ty 1y 2-y 1=-9t 3t 2+4+3y 2-9t 3t 2+4+6t 3t 2+4+y 2=-9t 3t 2+4+3y2-3t 3t 2+4+y2=3，于是得x =4，所以直线AM ,BN 交点Q 在定直线x =4上．(3)由(2)知，k 1k 2=y 1x 2-2 y 2x 1+2 =y 1ty 2-1 y 2ty 1+3 =ty 1y 2-y 1ty 1y 2+3y 2，由y 1+y 2=-6t 3t 2+4,y 1y 2=-93t 2+4得：ty 1y 2=32y 1+y 2 ，所以k 1k 2=ty 1y 2-y 1ty 1y 2+3y 2=12y 1+32y232y 1+92y 2=13为定值．13.(2022·全国·高三专题练习)在平面直角坐标系xOy 中，如图，已知x 29+y 25=1的左、右顶点为A 、B ，右焦点为F ，设过点T t ,m 的直线TA 、TB 与椭圆分别交于点M x 1,y 1 、N x 2,y 2 ，其中m >0，y 1>0，y 2<0．(1)设动点P 满足PF 2-PB 2=4，求点P 的轨迹；(2)设x 1=2，x 2=13，求点T 的坐标；(3)设t =9，求证：直线MN 必过x 轴上的一定点(其坐标与m 无关)．【解析】(1)设点P x ,y ，则F 2,0，B 3,0 ，A -3,0 ，由PF 2-PB 2=4，得x -2 2+y 2-x -3 2+y 2 =4，化简得x =92，故所求点P 的轨迹为直线x =92．(2)将x 1=2，x 2=13分别代入椭圆方程，以及y 1>0，y 2<0，得M 2,53 ，N 13,-209，直线MA 方程为y -053-0=x +32+3，即y =13x +1，直线MB 方程为y -0-209-0=x -313-3，即y =56x -52，联立方程组，解得x =7y =103，所以点T 的坐标为7,103．(3)点T 的坐标为9,m ，直线MA 的方程为y -0m -0=x +39+3，即y =m12x +3 ，直线MB 的方程为y -0m -0=x -39-3，即y =m6x -3 ，分别与椭圆x 29+y 25=1联立方程组，同时考虑到x 1≠-3，x 2≠-3，解得M 380-m 2 80+m 2,40m 80+m 2 、N 3m 2-20 20+m 2,-20m20+m 2，若x 1=x 2，240-3m 280+m 2=3m 2-6020+m 2且m >0,得m =210，此时直线MN 的方程为x =1，过点D 1,0 ；若x 1≠x 2，则m ≠210，直线MD 的斜率k MD =40m 80+m 2÷240-3m 280+m 2-1 =10m40-m 2，直线ND 的斜率k ND =-20m 20+m 2÷3m 2-6020+m 2-1 =10m40-m 2，所以k MD =k ND ,所以直线MN 过点D 1,0 ，因此直线MN 必过x 轴上一定点D 1,0 .14.(2022·全国·高三专题练习)如图，椭圆C 0：x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0，a ，b 为常数)，动圆C 1:x 2+y 2=t 21，b <t 1<a ．点A 1,A 2分别为C 0的左，右顶点，C 1与C 0相交于A ，B ，C ，D 四点．(1)求直线AA 1与直线A 2B 交点M 的轨迹方程;(2)设动圆C 2:x 2+y 2=t 22与C 0相交于A /,B /,C /,D /四点，其中b <t 2<a ，t 1≠t 2．若矩形ABCD 与矩形A /B /C /D /的面积相等，证明：t 21+t 22为定值．【答案】(1)x 2a 2-y 2b2=1(2)证明见解析【解析】(1)设A (x 1,y 1),B (x 1,-y 1)，又知A 1(-a ,0),A 2(a ,0)，则直线A 1A 的方程为y =y 1x 1+a (x +a ) ①直线A 2B 的方程为y =-y 1x 1-a(x -a ) ②由①②得y 2=-y 12x 12-a2(x 2-a 2) ③由点A (x 1,y 1)在椭圆C 0上，故x 21a 2+y 21b 2=1，从而y 21=b 21-x 12a2代入③得x 2a 2-y 2b2=1(2)证明：设A (x 2,y 2)，由矩形ABCD 与矩形A B C D 的面积相等，得4x 1 y 1=4 x 2 y 2 故x 21y 21=x 22y 22因为点A ，A均在椭圆上，所以，b 2x 211-x 21a 2 =b 2x 221-x 22a2由t 1≠t 2，知x 1≠x 2，所以x 12+x 22=a 2.从而y 12+y 22=b 2因此t 12+t 22=a 2+b 2为定值考点定位：本大题主要考查椭圆、圆、直线的标准方程的求法以及直线与椭圆、圆的位置关系，突出解析几何的基本思想和方法的考查：如数形结合思想、坐标化方法等15.(2022·全国·高三专题练习)已知椭圆C :x 22+y 2=1左顶点为A ，O 为原点，M ，N 是直线x =t 上的两个动点，且MO ⊥ON ，直线AM 和AN 分别与椭圆C 交于E ，D 两点(1)若t =-1，求ΔMON 的面积的最小值；(2)若E ，O ，D 三点共线，求实数t 的值.【解析】(1)由勾股定理、三角形面积可得：MN2=OM 2+ON 2≥2OM •ON ，MN =OM •ON ,当且仅当OM =ON 等号成立∴MN ≥2．S ΔMON =12MN •1≥12×2=1，即ΔMON 的面积的最小值为1．(2)设E 2cos θ,sin θ ，则AE 方程为：y =sin θ2cos θ+2x +2 ，则M 为t ,t +2 sin θ2cos θ+1，同理N 为t ，-t +2 sin θ21-cos θt ,-t +2 sin θ21-cos θ，∵MO ⊥ON ，∴OM •ON =t 2-t +2 22=0，得t =2±2．16.(2022·全国·高三专题练习)已知椭圆W :x 24m +y 2m=1的长轴长为4，左、右顶点分别为A ,B ，经过点P (1,0)的动直线与椭圆W 相交于不同的两点C ,D (不与点A ,B 重合).(1)求椭圆W 的方程及离心率；(2)求四边形ACBD 面积的最大值；(3)若直线CB 与直线AD 相交于点M ，判断点M 是否位于一条定直线上？若是，写出该直线的方程. (结论不要求证明)【解析】(Ⅰ)由题意，得a 2=4m =4 , 解得m =1.所以椭圆W 方程为x 24+y 2=1.故a =2，b =1，c =a 2-b 2=3.所以椭圆W 的离心率e =c a =32.(Ⅱ)当直线CD 的斜率k 不存在时，由题意，得CD 的方程为x =1，代入椭圆W 的方程，得C 1,32 ，D 1,-32 ，又因为AB =2a =4，AB ⊥CD ，所以四边形ACBD 的面积S =12AB ×CD =23.当直线CD 的斜率k 存在时，设CD 的方程为y =k x -1 k ≠0 ，C x 1,y 1 ，D x 2,y 2 ，联立方程y =k x -1 ,x 24+y 2=1,消去y ，得4k 2+1 x 2-8k 2x +4k 2-4=0. 由题意，可知Δ>0恒成立，则x 1+x 2=8k 24k 2+1，x 1x 2=4k 2-44k 2+1四边形ACBD 的面积S =S ΔABC +S ΔABD =12AB ×y 1+12AB × y 2 =12AB ×y 1-y 2 =2k x 1-x 2=2k 2x 1+x 2 2-4x 1x 2 =8k 23k 2+1 4k 2+12，设4k 2+1=t ，则四边形ACBD 的面积S =2-1t2-2t +3，1t ∈0,1 ，所以S =2-1t+1 2+4<23.综上，四边形ACBD 面积的最大值为23.(Ⅲ)结论：点M 在一条定直线上，且该直线的方程为x =4.17.(2022·全国·高三专题练习)已知F 1(-3,0),F 2(3,0)分别是椭圆C :x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的左、右焦点，P 是椭圆C 上的一点，当PF 1⊥F 1F 2时，|PF 2|=2|PF 1|．(1)求椭圆C 的标准方程：(2)过点Q (-4，0)的直线l 与椭圆C 交于M ，N 两点，点M 关于x 轴的对称点为点M ′，证明：直线NM ′过。

浅谈韦达定理的应用

浅谈韦达定理的应用摘要: 韦达定理是由十六世纪著名的杰出数学家韦达发现的，它描述了一元二次方程的根与系数之间的关系。

韦达定理的内容具有灵活性、应用广泛性、条件放缩性等特点，在一元二次方程中和圆锥曲线中都是一个重点。

它能培养学生逻辑思维能力、灵活解决问题能力等。

关键词：一元二次方程圆锥曲线、韦达定理引言韦达定理是中学阶段的重要内容，平时的教学过程中，教师们经常会碰到一些需要运用韦达定理的相关题目时有很大的困难，学生理解起来也会有很多的迷惑之处。

比方前段时间，在初三的一次辅导中，学生碰到了一题考查一元二次不等式的题目，题意如下：已知不等式02=++c bx ax 的解集为}42{≤≤x x ，则不等式02≤++a bx cx 的解集为_____________。

此题主要考查学生一元二次不等式与一元二次方程的转化，以及整体思想和转换思想的能力。

学生要是按照平时的方程解法去做，解题难度会比较大，即使能力强的学生也要花上很长时间才能将解题过程写完整。

但是，如果学生能理解并且应用韦达定理的话，此题的解题思路就会显而易见，并能简化解题过程。

所以，我认为借助几种典型的题型来讲解和归纳韦达定理的重要性，是很有必要与意义的同时，韦达定理也是解决圆锥曲线的问题重要手段，同时也是简化运算从而快速得到运算结果的有效途径。

由于它的灵活性在解析几何中有广泛应用。

特别对于一些圆锥曲线问题，如果和韦达定理相结合，使用设而不求的方法，可很大程度上的简化运算，同时解题的思路也格外清晰。

如直线与曲线〔椭圆、双曲线、抛物线〕相交，求截得的弧长。

正文任给一个一元二次方程02=++c bx ax (a ≠0)，设他的两根为21,x x ，利用求根公式 aac b b x 242-±-=得到根和系数的关系：a b x x -=+21，ac x x =21这就是著名的韦达定理。

它描述了方程的根和系数之间的关系，是一元二次方程解法的补充。

妙用韦达定理解决圆锥曲线中向量共线问题

)2
−
16 3λ21
−
1=
所以 ( 16 −
(k01,26)所−λ22以k+2)13λ6221λ++2 +3322λ1λ611−++1131666λk212−−=136103k6.2k若2=−160k.−2λ同k22
= 0, 理有: = 0,
则直线 l 过顶点, 不合题意所以 16 − k2 ̸= 0. 所以 λ1, λ2 是
± 2 , 故直线 AB 的斜率为 ± 2 .
3 类型二:
−→ PA
=
−−→ λ1P Q,
−−→ PB
3 =
−−→ λ2P Q
型
例 3 已知抛物线 C : y2 = 4x, 过抛物线焦点 F 的直 −−→ −→
线交 C 于 A, B 两点, 交准线 l 于点 M , 已知 M A = λ1AF , −−→ −−→ M B = λ2BF , 求 λ1 + λ2 的值.
y2 + m = −λ2y2, 整理得:
2
2
λ1
=
−1
−
my1
, λ2
=
−1
−
, my2
所以 k = ±2, 所以 Q(±2, 0).
解析 2 由题意知直线 l 得斜率 k 存在且不等(于零, )设
4
l 的方程: y = kx + 4, A (x1, y1), B (x2, y2), 则 Q
(
)
(
−
y1 + y2 = (1 + λ)y2,
和到
与两根之积得 (y1 + y2)2 =
y1y2
到 y1y2 = λy22, (1 + λ)2

圆锥曲线技巧提升篇：韦达定理联立及弦长问题

长形式翻译就轻松不少．核心条件的翻译确认后，再看直线假设，这里应该选择正设，即设 l：y＝kx＋1，此时只引入一个参数
k，根据核心条件的关系，即可解出 k 的值，得到目标信息．
接下来分别表示出弦长 AB 和 CD ：
对于抛物线中的弦长
AB
，联立
y kx x2 4
y
1
，由于正设直线，这里消
1 k 2 12
2 9 8k 2 1 48(1 k 2 ) ，书写时，我
9 8k 2
9 8k 2
们写如上步骤即可．
再由
AB
CD
，即 4k 2
4
48(1 k 2 ) 9 8k 2
，整理即得 (8k2
3)(k2
1) 0, 解得 k 2
1 (舍)，或
k2 3, k 6 .
③韦达定理其实无需特意去记，由通式
x1
x1
x2
x2
c a
b a
，结合联立后的方程即可得出；
④在一些题型中，难免会出现含有纵坐标 y 的表达，此时便需要通过直线代换，因此建议记忆．记
忆方式也不难，分母和韦达定理一样(其实所有形式分母都是 b2 a2k 2 )，对于 y1 y2 , 对照 x1 x2 可知，
那么一般的椭圆和直线联立后是什么情形呢？强烈建议熟记以下内容，这将大大提升圆锥曲线解题速度以及降低计算失误！
先看正设直线的情形：
联立
x a
2 2
y2 b2
1，消 y 得： (b2
a2k2 )x2
2a2kmx a2 (m2
b2 ) 0
①
y kx m
判别式△ 4a2b2 (b2 a2k 2 m2 ) ②
x

解圆锥曲线问题常用的八种方法及七种常规题型

解圆锥曲线问题常用的八种方法与七种常规题型总论：常用的八种方法1、定义法2、韦达定理法3、设而不求点差法4、弦长公式法5、数形结合法6、参数法〔点参数、K 参数、角参数〕7、代入法8、充分利用曲线系方程法七种常规题型〔1〕中点弦问题〔2〕焦点三角形问题〔3〕直线与圆锥曲线位置关系问题〔4〕圆锥曲线的有关最值〔围〕问题〔5〕求曲线的方程问题1．曲线的形状--------这类问题一般可用待定系数法解决。

2．曲线的形状未知-----求轨迹方程〔6〕存在两点关于直线对称问题〔7〕两线段垂直问题常用的八种方法1、定义法〔1〕椭圆有两种定义。

第一定义中，r 1+r 2=2a 。

第二定义中，r 1=ed 1 r 2=ed 2。

〔2〕双曲线有两种定义。

第一定义中，a r r 221=-，当r 1>r 2时，注意r 2的最小值为c-a ：第二定义中，r 1=ed 1，r 2=ed 2，尤其应注意第二定义的应用，常常将半径与“点到准线距离〞互相转化。

〔3〕抛物线只有一种定义，而此定义的作用较椭圆、双曲线更大，很多抛物线问题用定义解决更直接简明。

2、韦达定理法因直线的方程是一次的，圆锥曲线的方程是二次的，故直线与圆锥曲线的问题常转化为方程组关系问题，最终转化为一元二次方程问题，故用韦达定理及判别式是解决圆锥曲线问题的重点方法之一，尤其是弦中点问题，弦长问题，可用韦达定理直接解决，但应注意不要无视判别式的作用。

3、设而不求法解析几何的运算中，常设一些量而并不解解出这些量，利用这些量过渡使问题得以解决，这种方法称为“设而不求法〞。

设而不求法对于直线与圆锥曲线相交而产生的弦中点问题，常用“点差法〞，即设弦的两个端点A(*1,y 1),B(*2,y 2),弦AB 中点为M(*0,y 0)，将点A 、B 坐标代入圆锥曲线方程，作差后，产生弦中点与弦斜率的关系，这是一种常见的“设而不求〞法，具体有：〔1〕)0(12222>>=+b a by a x 与直线相交于A 、B ，设弦AB 中点为M(*0,y 0)，则有02020=+k by a x 。

高中数学培优点08圆锥曲线中非对称韦达定理的应用(2大考点+强化训练)(习题版)

培优点08圆锥曲线中非对称韦达定理的应用（2大考点+强化训练）在圆锥曲线问题中，我们联立直线和圆锥曲线方程，消去x 或y ，得到一个一元二次方程，往往能够利用韦达定理来快速处理|x 1－x 2|，x 21＋x 22，1x 1＋1x 2之类的结构，但在有些问题中，我们会遇到涉及x 1，x 2的不同系数的代数式的运算，比如求x 1x 2，3x 1x 2＋2x 1－x 22x 1x 2－x 1＋x 2或λx 1＋μx 2之类的结构，我们把这种系数不对等的结构，称为“非对称韦达结构”．知识导图考点分类讲解考点一分式型规律方法非对称结构的常规处理方法有和积转换、配凑、求根公式(暴力法)、曲线方程代换、第三定义等方法，将其转化为对称结构计算．【例1】(2023·新高考全国Ⅱ)已知双曲线C 的中心为坐标原点，左焦点为(－25，0)，离心率为 5.(1)求C 的方程；(2)记C 的左、右顶点分别为A 1，A 2，过点(－4,0)的直线与C 的左支交于M ，N 两点，M 在第二象限，直线MA 1与NA 2交于点P .证明：点P 在定直线上．【变式1】（2024·浙江·模拟预测）已知双曲线2222:1x y C a b-=的左右焦点分别为12,F F ，点()1,2P -在C 的渐近线上，且满足12PF PF ⊥.(1)求C 的方程；(2)点Q 为C 的左顶点，过P 的直线l 交C 于,A B 两点，直线AQ 与y 轴交于点M ，直线BQ 与y 轴交于点N ，证明：线段MN 的中点为定点.【变式2】（23-24高三上·江苏·开学考试）已知双曲线22:1C x y -=．(1)求C 的右支与直线100x =围成的区域内部（不含边界）整点（横纵坐标均为整数的点）的个数．(2)记C 的左、右顶点分别为12A A ，，过点()2,0-的直线与C 的左支交于M ，N 两点，M 在第二象限，直线1MA 与2NA 交于点P ，证明：点P 在定直线上．【变式3】（23-24高三上·河北唐山·阶段练习）已知双曲线C的中心为坐标原点，左焦点为()-，离心(1)求C的方程；(2)记C的右顶点为A，过点A作直线,MA NA与C的左支交于,M N两点，且MA NA⊥，AD MN⊥，D为垂足．证明：存在定点Q，使得||DQ为定值．考点二比值型规律方法比值型问题适用于x1＝λx2型，可以采用倒数相加，但有时得到的可能不是这种形式，而是x1＝λx2＋k的形式，此时采用待定系数法，例如x1＝－3x2＋4，可以转化x1－1＝－3(x2－1)，得到x1－1x2－1＝－3，继续采用倒数相加解决．【例2】(2023·深圳模拟)在平面直角坐标系Oxy中，已知双曲线C：y2a2－x2b2＝1(a>0，b>0)的一条渐近线为y＝33x，且点P(3，2)在C上．(1)求C的方程；(2)设C的上焦点为F，过F的直线l交C于A，B两点，且AF→＝7BF→，求l的斜率．【变式1】（2024·河南·模拟预测）已知12,A A 分别为双曲线2222:1(0,0)x y C a b a b-=>>的左､右顶点，122A A =，动直线l 与双曲线C 交于,P Q 两点．当//PQ x 轴，且4PQ =时，四边形12PQA A 的面积为(1)求双曲线C 的标准方程．(2)设,P Q 均在双曲线C 的右支上，直线1A P 与2A Q 分别交y 轴于,M N 两点，若2ON OM =，判断直线l 是否过定点．若过，求出该定点的坐标；若不过，请说明理由．【变式2】（2024高三·全国·专题练习）已知椭圆C ：22221x y a b+=的左右顶点为A ，B ，点P 为椭圆C 上不同于A ，B 的一点，且直线PA ，PB 的斜率之积为12-．(1)求椭圆的离心率；(2)设()1,0F -为椭圆C 的左焦点，直线l 过点F 与椭圆C 交与不同的两点M ，N ，且3MF FN =，求直线l的斜率．【变式3】（2024·全国·模拟预测）已知双曲线C 的中心为坐标原点，对称轴为坐标轴，点()2,2P 在C 上，点P 与C 的上、下焦点连线所在直线的斜率之积为12-．(1)求双曲线C 的标准方程；(2)经过点()0,1A 的直线1l 与双曲线C 交于E ，F 两点(异于点P )，过点F 作平行于x 轴的直线2l ，直线PE 与2l 交于点D ，且2DF BF =求直线AB 的斜率．强化训练一、单选题1．（2023·江西·一模）已知椭圆C ：()222210,0x y a b a b+=>>的右焦点和上顶点分别为,F A ，且焦距等于4，AF 的延长线交椭圆于点B ，5OF OB⋅=，则椭圆C 的离心率为（）A B C D ．352．（2023·内蒙古包头·一模）已知点(2,1)P 在双曲线2222:1(1)1x yC a a a -=>-上，斜率为k 的直线l 过点(0,2)A -且不过点P ．若直线l 交C 于M ，N 两点，且MP NP ⊥，则k =（）A ．16-B ．16C ．32-D ．323．（2023·河南·三模）过抛物线24y x =的焦点F 作斜率为k 的直线与抛物线交于A ，B 两点，点M 的坐标为()1,1-，若0MA MB ⋅=，则k =（）A ．1B ．2C ．3D ．44．（23-24高二下·吉林·开学考试）如图，已知抛物线21:4C y x =，圆222:(1)1C x y -+=，过圆心2C 的直线l与抛物线和圆依次交于P M N Q 、、、，则4PN QM +的最小值为（）A ．14B ．23C ．18D ．155．（2024·江苏南通·二模）设抛物线2:4C y x =的焦点为F ，C 的准线与x 轴交于点A ，过A 的直线与C 在第一象限的交点为M ，N ，且||3||FM FN =，则直线MN 的斜率为（）A 32B ．12C 33D ．236．（23-24高二上·北京·期中）已知椭圆22:14x M y +=的上、下顶点为,A B ，过点()0,2P 的直线l 与椭圆M 相交于两个不同的点,C D （C 在线段PD 之间），则OC OD ⋅的取值范围为（）A ．()1,16-B ．[]1,16-C ．131,4⎛⎫- ⎪⎝⎭D ．131,4⎡⎫-⎪⎢⎣⎭7．（22-23高三上·黑龙江哈尔滨·期末）已知椭圆()2222:10y x M a ba b =>>+的长轴长是短轴长的2倍，过椭圆M 的上焦点F 作斜率为()0k k >的直线l ，直线l 交椭圆M 于,A B 两点，若4AF FB =，则k =（）A 23913B ．396C 235D ．213138．（2023·内蒙古包头·一模）已知点()2,1P 在双曲线C ：222211x ya a -=-（1a >）上，斜率为k 的直线l 过点()0,2A -且不过点P ．若直线l 交C 于M ，N 两点，且以线段MN 为直径的圆过点P ，则k =（）A ．16-B ．16C ．32-D ．32二、多选题1．（23-24高三上·山东青岛·期末）已知椭圆2222:1(1,0)x y E a b a b+=>>，直线1y x =+与E 相交于,A B 两点，(1,0),0P AP BP ⋅=，若椭圆E 恒过定点00(,)M x y ，则下列说法正确的是（）A ．2200327x y +=B ．||4OM =C ．|AB |的长可能为3D ．|AB |的长可能为42．（23-24高三上·江苏·阶段练习）双曲线C ：()222210,0x y a b a b-=>>，左、右顶点分别为A ，B ，O 为坐标原点，如图，已知动直线l 与双曲线C 左、右两支分别交于P ，Q 两点,与其两条渐近线分别交于R ，S 两点,则下列命题正确的是（）A ．存在直线l ，使得AP ORB ．l 在运动的过程中，始终有PR SQ=C ．若直线l 的方程为2y kx =+，存在k ，使得ORB S 取到最大值D ．若直线l 的方程为)y x a =-，RS 2SB = ，则双曲线C 3．（23-24高三上·辽宁大连·期末）已知椭圆22:143x y E +=左焦点F ，左顶点C ，经过F 的直线l 交椭圆于,A B 两点（点A 在第一象限），则下列说法正确的是（）A ．若2AF FB =，则l 的斜率2k =B ．4AF BF +的最小值为274C ．以AF 为直径的圆与圆224x y +=相切D ．若直线,AC BC 的斜率为12,k k ，则1294k k ⋅=-三、填空题1．（23-24高三上·广东深圳·期末）已知椭圆2222:1(0)x y C a b a b+=>>的左焦点为(),0F c -，直线:30l x y c -+=与C 交于A ，B 两点，若3AB AF =，则C 的离心率是.2．（2023高三·全国·专题练习）已知双曲线22:1C x y -=，过点()0,2B 的动直线与C 交于两点P ，Q ，若曲线C 上存在某定点A 使得Q PA A k k +为定值λ，则定点A 的坐标为．3．（2023高三·全国·专题练习）已知双曲线C 的焦点在y 轴上，对称中心O 为坐标原点，焦距为过点(A ，则C 的标准方程为；若斜率为2的直线l 与C 交于P ，Q 两点．且2119⋅=- OP OQ ，则PQ ＝．四、解答题1．（2024·全国·模拟预测）已知双曲线C ：()222210,0x y a b a b-=>>的右焦点为()2,0F ，直线l ：()0x t t =<与C 的渐近线相交于点A ，B ，且ABF △2-.(1)求C 的标准方程；(2)过点F 作直线l '与C 的右支相交于M ，N 两点，若x 轴上的点G 使得等式MF MG NFNG=恒成立，求证：点G 的横坐标为12.2．（2024·河北·一模）已知椭圆E ：()222210x y a b a b+=>>过点81,3⎛⎫ ⎪⎝⎭，且其离心率为13．(1)求椭圆E 的方程；(2)过点()1,0-的斜率不为零的直线与椭圆E 交于C ，D 两点，A ，B 分别为椭圆E 的左、右顶点，直线AC ，BD 交于一点P ，M 为线段PB 上一点，满足OM PA ∥，问⋅OA OM 是否为定值，若是，求出该定值；若不是，说明理由（O 为坐标原点）．3．（2024·四川成都·模拟预测）已知椭圆2222:1(0)x y M a b a b+=>>的离心率为12，短轴长为过点(1,0)P 斜率存在且不为0的直线l 与椭圆有两个不同的交点A B ，．(1)求椭圆的标准方程；(2)椭圆左右顶点为M N ，，设AB 中点为Q ，直线OQ 交直线4x =于点()BN AM PR R k k k -，是否为定值？若是请求出定值，若不是请说明理由．4．（23-24高三上·福建福州·期末）已知椭圆2222:1(0)x y C a b a b+=>>的上、下顶点分别是A ，B ，点E （异于A ，B 两点）在椭圆C 上，直线EA 与EB 的斜率之积为12-，椭圆C 的短轴长为2．(1)求椭圆C 的标准方程；(2)点Q 是椭圆C 长轴上的不同于左右顶点的任意一点，过点Q 作斜率不为0的直线l ，l 与椭圆的两个交点分别为P ，N ，若11||||PQ QN +为定值，则称点Q 为“稳定点”，问：是否存在这样的稳定点？若有，求出所有的“稳定点”；若没有，请说明理由．5．（23-24高三下·陕西安康·阶段练习）设椭圆()2222:10x y C a b a b+=>>，1F ，2F 分别是C 的左、右焦点，C上的点到1F 的最小距离为1，P 是C 上一点，且12PF F △的周长为6．(1)求C 的方程；(2)过点2F 且斜率为k 的直线l 与C 交于M ，N 两点，过原点且与l 平行的直线与C 交于A ，B 两点，求证：2ABMN为定值．。

圆锥曲线中韦达定理的运用技巧

韦达定理的运用技巧
一、复习
一元二次方程：ax2+bx+c=0(a 0)
1.x1+x2=

b a
,x1x2=
c a
(韦达定理与判别式无关),
2.判别式∆=b2-4ac：用来判断一元二次方程有无实数根，
从而判断直线与圆锥曲线的位置关系.
∆>0：方程有两个不相等的实数根,直线与圆锥曲线相交，且
有两个交点；∆=0：方程有两个相等的实数根,直线与圆锥曲
(2)若经过 F(0,2)的直线 l 交曲线 E 于不同的两点 G,H(点
【 G 在解】点设F,HH之(x1间，)y，1)且,G满(x2足，FyG2),F53(0FH，，2)求直线 l 的方程.
y
由FG

3 5
FH
得
x2

3 5
x1
①, y2

3 5
y1

4 5
.
F G
设
l:y=kx+2,代入
x2 2
G
在点
F,H
之间)，且满足FG

3 5
FH
，求直线
l
的方程.
【解】设 H(x1，y1),G(x2，y2),F(0，2)
y F
由
FG

3 5
FH
得
x2

3 5
x1
,
y
2

3 5
y1

4 5
.
设
l:y=kx+2，代入
x2 2

y2

1得
G
O
x
H
(1+2k2)x2+8kx+6=0，所以

“韦达定理”“反点斜式”“目标函数”——玩转圆锥曲线题

“韦达定理”“反点斜式”“⽬标函数”——玩转圆锥曲线题圆锥曲线试题作为⾼考⾼难度甚⾄压轴题，⼀直是⼴⼤⾼考学员甚⾄是所有⾼中学员的⼀块⼼病和挥之不去的“梦魇”。

这么说毫不夸张，据我的学员和我说，她的同学被圆锥曲线题完全弄得绝望了！客观的说，圆锥曲线有如此境遇确实和它本⾝的难度扯不开关系。

原因有三：1、知识⾯涉及⼴。

圆锥曲线题不只是涉及圆锥曲线本⾝，同时经常和函数、⼀元⼆次⽅程、⼏何等等知识相联相关。

2、因为涉及的知识⾯多⽽⼴，故解题过程⽐较复杂，花费时间长，打持久战⼀直是⼴⼤⾼中学员不愿意做的事情。

3、也是最主要的：代数化简繁杂，抽象思维要求⾼，对学员的综合计算推导能⼒要求⾼！尽管如此，本⽂将通过“韦达定理”+“反点斜式”+“⽬标函数”三个⽅⾯玩转圆锥曲线试题。

让你找到⼀条捷径，原来运⽤“韦达定理”+“反点斜式”+“⽬标函数”——可以轻松玩转圆锥曲线题。

游戏规则介绍：⼩⼉垂钓⾃学始，圆锥曲线：平⾯与圆锥相交所成的切⾯，有椭圆、双曲线、抛物线以及圆四种。

平时我们⼀般仅指除圆外的三种。

椭圆、双曲线、抛物线分别有如下不同的性质和特征。

椭圆：双曲线：抛物线：直线⽅程：韦达定理：⽬标函数：题⽬中能⽤韦达定理表⽰的条件，⽐如两直线的斜率之和，线段的长度，两个向量的点积等等⽤韦达定理表⽰的函数表达式。

游戏开始：第⼀步：理论分享与证明（以椭圆为例进⾏与直线相交联⽴分析）第⼆步：⾼考真题分享解：由题意有如下⽰意图：下图请欣赏：抛物线与直线相交动态图第三步：⼩结从以上的椭圆与直线相交的理论推导求解韦达定理，以及实操中【2019全国⼀】题中涉及的抛物线与斜率不变的平⾏直线问题和【2018全国⼀】题涉及的椭圆与过椭圆内⼀定点的旋转直线问题的两道⾼考真题。

分别通过圆锥曲线与直线联⽴得出“韦达定理”，同时因为⽤的是“反斜率直线⽅程”，【2019全国⼀】题中“⽬标函数”是关于“两段焦点弦的和”，“过定点直线两段弦的向量关系”和“弦长公式”需要运⽤“韦达定理”的数量关系；【2018全国⼀】题中的直线与x轴垂直的问题因运⽤“反斜率直线”不需要单独讨论“k不存在”的情况(令m=0即可)，同时“韦达定理”的解答过程和表达也有⼀定的简捷，最后在“⽬标函数”——“斜率和”的解答过程中也表现解答简捷⽅便。

圆锥曲线的解题方法

圆锥曲线的解题方法导语：定义中提到的定点，称为圆锥曲线的焦点；定直线称为圆锥曲线的准线；固定的常数（即圆锥曲线上一点到焦点与准线的距离比值）称为圆锥曲线的离心率；焦点到准线的距离称为焦准距；焦点到曲线上一点的线段称为焦半径。

过焦点、平行于准线的直线与圆锥曲线相交于两点，此两点间的线段称为圆锥曲线的通径，物理学中又称为正焦弦。

第一、圆锥曲线的解题方法：一、求圆锥曲线方程（1）轨迹法：设点建立方程，化简证明求得。

例题：动点P（x，y）到定点A（3，0）的距离比它到定直线x=—5的距离少2、求动点P的轨迹方程。

解析：依题意可知，{C}，由题设知{C}，{C}{C}。

（2）定义法：根据圆锥曲线的定义确定曲线的形状。

上述例题同样可以由定义法求出曲线方程：作直线x=—3，则点P到定点A与到定直线x=—3的距离相等，所以点P的轨迹是以A为焦点，以x=—3为准线的抛物线。

（3）待定系数法：通过题设条件构造关系式，待定参数即可。

例1：已知点（—2，3）与抛物线{C}的焦点的距离是5，则P=_____。

解析：抛物线{C}的焦点为{C}，由两点间距离公式解得P=4例2：设椭圆{C}的右焦点与抛物线{C}的焦点相同，离心率为{C}，则椭圆的方程为_____。

解析：抛物线{C}的焦点坐标为（2，0），所以椭圆焦半径为2，故离心率{C}得m=4，而{C}，所以椭圆方程为{C}。

二、圆锥曲线最值问题（1）化为求二次函数的最值根据已知条件求出一个参数表示的二次函数解析式，用配方法求出在一定范围自变量下函数的最值。

例题：曲边梯形由曲线{C}及直线x=1，x=2所围成，那么通过曲线上哪一点作切线，能使此切线从曲边梯形上切出一个最大面积的普通梯形。

解析：设切点{C}，求出切线方程{C}，再求出这条切线与直线x=1，x=2的交点纵坐标，根据梯形面积公式列出函数关系式：梯形面积={C}，从而得出结论。

（2）利用圆锥曲线性质求最值先利用圆锥曲线的定义性质列出关系式，再用几何或代数方法求最值。

浅谈韦达定理法在解析几何解题中的应用

浅谈韦达定理法在解析几何解题中的应用作者：黄织卿来源：《文理导航》2011年第22期韦达定理是中学数学的一个重要内容,其知识脉络贯穿于中学数学教学的始终。

利用一元二次方程根与系数关系的韦达定理解题的方法叫韦达定理法。

在平面解析几何中，韦达定理法是解决其习题的主要技巧之一。

在教学中通过一些典型例题的分析,可以培养学生严谨的解题习惯和提高学生解决问题的能力。

本文通过教学体会，着重探讨了如何通过韦达定法理解决解析几何习题中的有关问题。

一、利用韦达定理法解决关于弦中点的问题在处理圆锥曲线中特殊点的轨迹方程时，若能灵活利用韦达定理法来求解会带来很大的方便。

例1.过椭圆+=1内一定点（1，0）引弦，求该弦的中点的轨迹方程。

解：设过点（1，0）的弦所在的直线方程为y=k（x-1），弦的中点坐标为P（x0，y0），则得方程组：y=k（x-1）+=1消去y，并整理后得：（9k2+4）x2-18k2x+9k2-36=0。

根据韦达定理可得x1+x2=因此中点P的坐标为x0==，y0=k（x0-1）=所以=-k，由此可得k=-。

将k=-代入y0=k（x0-1）中得y0=-（x0-1），整理后得4x02+9y02-4x0=0将x0、y0分别换成x、y，故所求轨迹方程为4x2+9y2-4x=0。

二、利用韦达定理法解决关于弦长的问题弦长问题在解析几何中是一个典型常见的问题，解决此类问题时韦达定理法常常起到关键的作用。

例2.顶点在原点，焦点在轴上的抛物线，被直线y=2x+1截得弦长为，求该抛物线的方程。

解：设抛物线的方程为y2=2px，将y=2x+1代入上抛物线方程中得（2x+1）2=2px，整理后得4x2+2（2-p）x+1=0。

∵△=[2（2-p）]2-4×4×1>0∴p4。

设直线与抛物线的两交点分别为A（x1，y1）、B（x2，y2），根据韦达定理有x1+x2=（p-2），x1x2=∵│AB│====。