调和点列(一)解析

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调和点列在平面几何中的应用+导数及其运用(知识点、例题、详细解答)(超级详细!!!)

调和点列在平面几何中的应用调和点列在几何证明中有着十分广泛的应用，它与梅尼劳斯定理、极线都有着十分密切的关联。

下面先给出调和点列的定义：定义：直线上依次四点A 、B 、C 、D 满足AB ADBC DC=，则称A 、B 、C 、D 四点构成调和点列。

由交比的定义：交比（A 、B 、C 、D ）=AC D C D A B B：知A 、B 、C 、D 四点构成调和点列的充要条件是交比（A 、C 、B 、D ）=-1 调和点列具有以下常用性质：性质1：在梅尼劳斯图形中，三角形ABC 被直线DEF 所截，BE 、CD 交与点G ，AG 的延长线交BC 与点H ，则B 、H 、C 、F 成调和点列证明：由塞瓦定理，1AD BH CE DB HC EA =，故BH DB EAHC AD CE=由梅尼劳斯定理，1BF CE AD FC EA DB =，故BF EA DBFC CE AD=所以BH BF HC FC =由定义知，B 、H 、C 、F 成调和点列性质2：若A 、B 、C 、D 成调和点列，O 为平面上一点，则任意一条直线截OA 、OB 、OC 、OD 得到的四个点也成调和点列。

我们称由OFB发出的4条射线OA 、OB 、OC 、OD 为调和线束。

这是调和点列的一个重要性质。

证明：如图，设直线l 交OA 、OB 、OC 、OD 于E 、F 、G 、H 过A 作l 的平行线交OB 、OC 、OD 于B 1、C 1、D 1由平行线分线段成比例知交比（E 、G 、F 、H ）=交比（A 、C 1、B 1、D 1）由梅尼劳斯定理，1111AB OC BA B C C O CB =，1111AD OC DAD C C O CD= 所以交比（A 、C 1、B 1、D 1）=BA DACB CD：=交比（A 、C 、B 、D ）=-1 故交比（E 、G 、F 、H ）=-1即E 、F 、G 、H 成调和点列。

高考数学解析几何专题讲义第25讲-调和点列-极点极线

解析：方法一（高考标准答案 1）：
直线
AT
:
y
m 12
(x
3)
，直线
BT
:
y
m 6
(x
3)
，设
M
(x1,
y1 ),
N (x2 ,
y2 )
，
联立
AT
与椭圆，则
y1
x12
9
m 12
(x1
y12 1 5
3)
（第 18 题图）
得
x1
y1
240 3m2 80 m2 40m 80 m2
二、典例分析
类型 1：客观题中结论的直接运用例 1（2013•山东）过点（3，1）作圆 (x 1)2 y2 1 的两条切线，切点分别为 A 、B 则直线 AB 的方程为（）
A． 2x y 3 0
B． 2x y 3 0
C． 4x y 3 0
D． 4x y 3 0
解析：直线 AB 是点（3，1）对应的极线，则方程为 3 1 x 1 1 y 1 ，即 2x y 3 0 ．故选 A．
则极线为切线 l
:
x0 x a2
y0 y b2
1 ；
③极点 P(x0 , y0 ) 在椭圆内，过点 P 作椭圆的弦 AB ，
分别过
A, B
作椭圆切线，则切线交点轨迹为极线
x0 x a2
y0 y b2
1；
（3）圆锥曲线的焦点为极点，对应准线为极线.
（二）重要性质
性质 1：调和点列的几种表示形式
如图，若 A,C, B, D 四点构成调和点列，则有
GF FH
本题证明：
如图，可将椭圆 x2 y2 1 伸缩变换为 x2 y2 9 ，因为 AMB ANB 90 ，则 B 为 ATF 高的交点， 95

完全四边形调和点列证明

完全四边形调和点列证明完全四边形调和点列是指在平面上给定4个不共线的点A、B、C、D及它们的共轭点A'、B'、C'、D'，并且这8个点满足调和性质，即(ABCD)=-1。

其中，ABCD表示A与B连线、C与D连线的交点。

调和性质可以表示为以下等式：(AA')/(AC') * (BD')/(BA') = -1(BB')/(BD') * (CA')/(CB') = -1(CC')/(CA') * (DB')/(DC') = -1(DD')/(DB') * (AC')/(AD') = -1对于完全四边形调和点列的证明，我们可以从多个角度进行阐述。

一、几何证明方法：1.利用平行线性质证明：在平面上，如果一组平行线通过一个调和四边形的对角线，则它们必定也通过该调和四边形的共轭对角线。

根据这个性质，我们可以得出扩展的拉美定理（扩展的拉美定理表示：如果A、B、C是一条直线上的三个点，D、E、F是另一条直线上的三个点，那么如果AD、BE、CF交于一点，则AE、DF和BC也必定交于一点）。

利用扩展的拉美定理，可以证明完全四边形调和点列中的任意四个点满足调和性质。

2.利用交比性质证明：在平面几何中，交比是指若干条线段的比值，可以用于表示调和性质。

对于完全四边形调和点列，我们可以使用逆向交比等式进行证明，具体通过运用调和性质的定义和多个交比定义来推导。

二、代数证明方法：可以使用代数运算进行证明，通过直线与坐标系的关系来推导出调和点列的性质。

具体可以通过线的方程来证明四个点的交点满足调和性质，并通过坐标的代数运算来证明三、向量证明方法：利用向量的加法与减法、数量积和矢积等定义和性质进行证明。

具体可以通过定义向量的坐标映射，利用向量的线性叠加性质进行证明。

四、复数证明方法：可以利用复数与几何的关系进行证明。

调和点列与极点极线(解析几何)(解析版)

调和点列与极点极线知识与方法以极点极线为背景的题目经常出现在高考和各级竞赛试题之中, 如圆锥曲线的切线、切点弦、圆锥曲线内接四边形两对边延长线的交点轨迹等, 是圆锥曲线的常考问题, 这些问题大多和极点极线与调和点列的性质有关.熟悉调和点列与极点极线基本性质, 能抓住此类问题的本质，明确问题的目标, 能更高效地解决问题. 下面介绍交比、调和点列、完全四边形、Apollonius圆、极点和极线等射影几何的重要概念及性质, 溯本求源，揭示此类与极点极线有关的问题的来龙去脉.(一)调和分割的概念“调和分割”又称“调和共轭” , 来源于交比，分“调和线束”和“调和点列”两种, 它是交比研究中的一个重要特例, 也是贯穿《高等几何》课程的一个重要概念.定义1线束和点列的交比:如图, 过点O的四条直线被任意直线l所截的有向线段之比ACAD/BCBD称为线束OA、OC、OB、OD或点列A,C,B,D的交比.定理1交比与所截直线无关.【证明】令线束O a,b,c,d分别交l于A,B,C,D,则ACAD/BCBD=SΔAOCS△AOD/SΔBOCSΔBOD=CO sin∠AOCDO sin∠AOD/CO sin∠COBDO sin∠BOD=sin∠AOCsin∠AOD,sin∠COBsin∠BOD, 又因为各对应向量方向相同, 故交比与所截直线无关.【注】定理说明，点列的交比与其对应线束的交比是相同的. 保持线束不变, 取另一直线l 交线束于A ,B ,C ,D , 可视为对l作射影变换, 所得交比不变, 由此说明交比是射影不变量, 具有射影不变性.定义2调和线束与调和点列:定理1若交比为-1,则称为调和比.交比为-1的线束称为调和线束,点列称为调和点列. 一般地,若AC=λCBAD=-λDB(λ>0且λ≠1,则A,C,B,D四点构成“调和点列”;①A,B叫做“基点”,C,D叫做“(内、外)分点”.根据定义可得：如果点C内分线段AB，点D外分线段AB, 且ACCB=ADDB, 那么称点C,D调和分割线段AB.亦称A,C,B,D为调和点列. 线段端点和内外分点, 依次构成调和点列.即：调和点列⇔内分比=外分比.②也可以以D,C为基点, 则四点D,B,C,A仍构成调和点列, 故称A,B与C,D调和共轭.③如图, 若A,C,B,D构成调和点列,O为直线AB外任意一点, 则四直线OA,OC,OB,OD为调和线束;若另一直线截此调和线束, 则截得的四点A ,C ,B ,D 仍构成调和点列(由定理1可知).定理2调和点列的性质：若A,C,B,D为调和点列, 即ACCB=ADDB,则:(1)调和性:1AC+1AD=2AB证明:CACB=DADB⇒CBCA=DBDA⇒AB-CACA=DA-ABDA⇒ABCA-1=1-ABDA⇒ABCA+ABDA=2⇒1AC+1AD=2AB(2)共轭性:若A,C,B,D构成调和点列, 则D,B,C,A也构成调和点列.即：若1AC+1AD=2AB成立, 则1DB+1DA=2DC也成立;(3)等比性:①CACB=DADB=λ②记线段AB的中点为M, 则有MA|2=MB|2=MC⋅MD.③记线段CD的中点为N, 则有NC|2=ND|2=NA⋅NB.(同2可证)证明:CACB=DADB⇒MA+MCMA-MC=MD+MAMD-MA⇒MA+MCMD+MA=MA-MCMD-MA由等比性质可知:MA+MC+MA-MCMD+MA+MD-MA=MA+MC-MA- MC∣MD+MA-MD-MA⇒2MA2MD=2MC2MA⇒MA|2=MB2=MC⋅MD同理可得NC|2=ND|2=NA⋅NB.定理3斜率分别为k1,k2,k3的三条直线l1,l2,l3交于x轴外的点P, 过P作x轴的垂线l4, 则k1,k2,k3成等差数列的充要条件为l1,l2、l3,l4成调和线束.分析：不妨设k1、k2、k3均为正数, 其它情况同理可证.【证明】如图, 设l1,l2、l3,l4与x轴分别交于A,B,C,D四点, 则2k2=k1+k3⇔2DB=1DA+1DC⇔DADC=BABC⇔A,B,C,D成调和点列⇔l1,l3,l2,l4成调和线束.定理4已知F为椭圆的焦点,l为F相应的准线, 过F任作一直线交椭圆于A,B两点, 交l于点M, 则A,B,F,M成调和点列.(说明：此处图像应修正：B点在椭圆上，BB1虚线应往上移一点)【证明】如图, 分别过A,B作l的垂线, 垂足为A1,B1,则由椭圆的第二定义及平行线的性质可得:AF BF=AA1BB1=AMBM, 故A,B,F,M成调和点列.定义3阿波罗尼斯Apollonius圆：到两定点A、B距离之比为定值k(k>0且k≠1)的点的轨迹为圆, 称为Apollonius圆(简称阿氏圆)，为古希腊数学家Apollonius最先提出并解决.【证明】如图, 由AP=kPB, 则在AB直线上有两点C、D满足ACBC=ADBD=APBP, 故PC、PD分别为∠APB的内外角平分线, 则CP⊥DP, 即P的轨迹为以CD为直径的圆(圆心O为线段CD的中点).由ACBC=ADBD可知, 图中A,C,B,D为调和点列.定义4完全四边形：我们把两两相交, 且没有三线共点的四条直线及它们的六个交点所构成的图形, 叫做完全四边形. 如图，凸四边形ABCD各边延长交成的图形称为完全四边形ABCDEF,AC、BD、EF称为其对角线.定理5完全四边形对角线所在直线互相调和分割. 即AGCH、BGDI、EHFI分别构成调和点列.【证明】HEHF⋅IFIE=S△AECS△AFC⋅SΔBDFS△BDE=S△AECSΔACD⋅SΔACDSΔAFC⋅SΔBDFSΔBEF⋅SΔBEFSΔBDE=ECCD⋅ADAF⋅DCEC⋅AFAD=1,即HEHF=IEIF, 所以EHFI为调和点列. 其余的可由线束的交比不变性得到.(二)极点和极线的概念1. 极点和极线的几何定义如图,P为不在圆锥曲线Γ上的点, 过点P引两条割线依次交圆锥曲线于四点E,F,G,H, 连接EH ,FG交于N, 连接EG,FH交于M, 我们称点P为直线MN关于圆锥曲线Γ的极点, 称直线MN为点P关于圆锥曲线Γ的极线. 直线MN交圆锥曲线Γ于A,B两点, 则PA,PB为圆锥曲线Γ的两条切线. 若P在圆锥曲线Γ上, 则过点P的切线即为极线.(1)自极三角形：极点P一一极线MN；极点M一一极线PN;极点N一一极线MP;即△PMN中,三个顶点和对边分别为一对极点和极线, 称△PMN为“自极三角形”.(2)极点和极线的两种特殊情况(1)当四边形变成三角形时：曲线上的点E F,M,N对应的极线, 就是切线PE;(2)当四边有一组对边平行时, 如：当FH⎳EG时, EG和FH的交点M落在无穷远处;点P的极线NM2和点N的极线PM1满足:FH⎳NM2⎳EG⎳PM1.2. 极点和极线的代数定义对于定点P x0,y0与非退化二次曲线Γ:Ax2+Cy2+Dx+Ey+F=0，过点P作动直线与曲线Γ交于点A与点B, 那么点P关于线段AB的调和点Q的轨迹是什么?可以证明:点Q在一条定直线l:Ax0x+Cy0y+D x+x02+Ey+y02+F=0上，如下图. 我们称点P为直线l关于曲线Γ的极点;相应地, 称直线l为点P关于曲线Γ的极线.一般地, 对于圆锥曲线Γ:Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F=0，设极点P x0,y0, 则对应的极线为l:Ax0x+B x0y+y0x2+Cy0y+Dx0+x2+Ey0+y2+F=0【注】替换规则为:x2→xx0, y2→yy0,xy→x0y+y0x2,x→x+x02,y→y+y02.(1)椭圆x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的三类极点极线(1)若极点P x 0,y 0 在椭圆外, 过点P 作橢圆的两条㘦线, 切点为A ,B , 则极线为切点弦所在直线AB :x 0xa 2+y 0yb 2=1;(2)若极点P x 0,y 0 在椭圆上, 过点P 作椭圆的切线l , 则极线为切线x 0xa 2+y 0yb 2=1;(3)若极点P x 0,y 0 在橢圆内, 过点P 作椭圆的弦AB , 分别过A ,B 作椭圆切线, 则切线交点轨迹为极线x 0xa 2+y 0yb 2=1由此可得椭圆极线的几何作法:(2)对于双曲线x 2a 2-y 2b 2=1, 极点P x 0,y 0 对应的极线为x 0x a 2-y 0y b 2=1;(3)对于拋物线y 2=2px , 极点P x 0,y 0 对应的极线为y =p x 0+x .3. 极点和极线的性质(1)引理:已知椭圆方程为x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0), 直线l 的方程为x 0x a 2+y 0y b 2=1, 点P x 0,y 0 不与原点重合. 过点P 作直线交椭圆于A ,B 两点,M 点在直线AB 上，则“点M 在直线l 上"的充要条件是"P ,M 调和分割A ,B ", 即AP PB =AMMB.【证明】先证必要性. 设M 点的坐标为x 1,y 1 , 则有x 0x 1a 2+y 0y 1b 2=1. 设直线AB 的参数方程为x =x 0+tx 11+ty =y 0+ty 11+t(t 为参数)与椭圆方程联立, 得x 21a 2+y 21b 2-1 t 2+2x 0x 1a 2+y 0y 1b 2-1 t +x 20a 2+y 20b2-1=0，即x21a2+y21b2-1t2+x20a2+y20b2-1=0, 该方程有两个不等实根, 设为t1,t2, 则t1+t2=0.即P,M调和分割A,B, 也即APPB=AMMB.将以上证明过程反向推导，即得充分性成立.设P是圆锥曲线Γ的一个极点, 它对应的极线为l, 过P任意引一条直线, 交Γ于点A,B, 交l于点Q, 若点A是位于P,Q间的点, 结合引理可得如下极点和极线的三个调和性质:(1)调和性1 PA +1PB=2PQ(2)共轨性B,Q,A,P四点也构成“调和点列”, 即1BQ+1BP=2BA.(3)等比性(1)点Q、P是线段AB的内、外分点,PAPB=QAQB=λ.(2)若Γ为椭圆或双曲线，当直线AB经过曲线中心O时, OP⋅OQ=OA|2=OB|2.4. 配极原则若P点关于圆锥曲线Γ的极线通过另一点Q, 则Q点的极线也通过P, 称P、Q关于Γ调和共轭.【证明】设点P x P,y P,则相应的极线为l P:x p xa2+y P yb2=1,点Q x Q,y Q,相应的极线为l Q:x Q xa2+y Q y b2=1. 因为l P过点Q,Q坐标满足方程x P xa2+y P yb2=1, 即x P x Qa2+y P y Qb2=1;则P点坐标满足方程x Q xa2+y Q yb2=1, 这也说明, 也就是l Q过点P.配极原则说明:l P过点Q⇔l Q过点P, 由此可得下面推论:推论1:共线点的极线必然共点(A、G、D、E四点共线, 它们的极线a、g,d、e共交点F);共点线的极点必然共线(直线a、g,d、e共交点F, 它们的极点A、G，D、E四点共线).推论2：如下图, 过极点P作两条直线, 与桞圆分别交于点A,B和C,D, 则直线AD,BC的交点T必在极线上.5. 椭圆的极点与极线的常用性质对于椭圆x2a2+y2b2=1, 极点P x0,y0(不是原点)对应的极线为x0xa2+y0yb2=1, 有如下性质：性质1:“类焦点"与“类准线”当极点P m,0m≠0在x轴上时，对应的极线x=a2m平行于y轴，当极点P0,nn≠0在y轴上时对应的极线y=b2n平行于x轴;特别地, 当极点P为椭圆的焦点时, 极线为相应的准线.性质2：平方模型如下图, 射线OP与椭圆交于点D, 与点P的极线交于点C, 则|OP|⋅|OC|=|OD|2;当点P在x轴上时, |OP|⋅|OC|=a2;当点P在y轴上时, |OP|⋅|OC|=b2.性质3：共轭方向设极点P x0,y0不在坐标轴上, 则直线OP的斜率为k OP=y0x0, 极线l:x0xa2+y0yb2=1的斜率k=-b2x0a2y0，则k OP⋅k=y0x0⋅-b2x0a2y0=-b2a2.【注】性质3表明:椭圆内一点P的极线方向与以极点P为中点的弦的方向相同，称OP与极线方向共轭. 当极点P x0,y0在椭圆内时，极线l平行于以P为中点的弦所在直线EF(用点差法易证). 设直线OP与椭圆相交于点D, 过点D作椭圆的切线l1, 则以P为中点的弦所在直线EF、过点D的切线l1、极点P的极线l, 三线互相平行, 如下图.性质4:平行如下图, 设四边形ABCD为椭圆的内接梯形, AC⎳BD,AD∩BC=Q, 则点P的极线过Q, 且与直线AC、BD平行. 特别地, 若BC⎳AD⎳y轴时, 点P的极线平行y轴, 且与x轴的交点R 也是AC、BD交点, 有|OR|⋅|OP|=|OF|2=a2.性质5:垂直设圆锥曲线Γ的一个焦点为F, 与F相应的准线为l, 若过点F的直线与圆雉曲线Γ相交于M ,N两点, 则Γ在M,N两点处的切线的交点Q在准线l上, 且FQ⊥MN.【证明】以椭圆为例证明, 双曲线与拋物线类似处理.设P x0,y0, 则P x0,y0对应的极线为MN:x0xa2+y0yb2=1, 由F(c,0)在直线MN上得cx0a2=1, 所以x0=a2c, 故Q在准线l:x=a2c上. 由P a2c,y0, 易证k MN⋅k QF=-1, 所以FQ⊥MN.性质6：等角定理如下图, A,B是椭圆Γ的一条对称轴l上的两点(不在Γ上), 若A,B关于Γ调和共轭, 过A 任作Γ的一条割线, 交Γ于P,Q两点, 则∠PBA=∠QBA.证明：因Γ关于直线l对称, 故在Γ上存在P,Q的对称点P ,Q . 若P 与Q重合, 则Q 与P 也重合, 此时P,Q关于l对称, 有∠PAB=∠QAB；若P 与Q不重合, 则Q 与P也不重合, 由于A,B关于Γ调和共轭, 故A,B为Γ上完全四点形PQ QP 的对边交点, 即Q 在P A上也在PB上, 故BP,BQ关于直线l对称, 也有∠PBA=∠QBA.【注】事实上, 性质6对于圆锥曲线都成立. 我们还可以得到下列结论:(1)直线PB与椭圆的另一交点为Q , 则Q 与Q关于l对称;(2)∠PAO=∠QAB=∠Q AB;(3)k AP+k AQ =0.典型例题类型1:判断位置关系【例1】已知点M (a ,b )在圆O :x 2+y 2=1外, 则直线ax +by =1与圆O 的位置关系是()A.相切B.相交C.相离D.不确定【答案】B .【解析】因为 ax +by =1 是圆 x 2+y 2=1 的切点弦方程, 所以直线与圆相交, 故选 B .类型2:求极线方程【例2】过椭圆x 29+y 24=1内一点M (1,2), 作直线AB 与椭圆交于点A ,B , 作直线CD 与椭圆交于点C ,D , 过A ,B 分别作椭圆的切线交于点P , 过C ,D 分别作椭圆的切线交于点Q , 求P ,Q 连线所在的直线方程.【答案】 x9+y 2=1.【解析】该题实质上就是求椭圆 x 29+y 25=1 内一点 M (1,2) 对应的极线方程，答案为 x9+y 2=1.【例3】设椭圆C :x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)过点M (2,1), 且左焦点为F 1(-2,1).(1)求敉圆C 的方程;(2)当过点P (4,1)的动直线l 于椭圆C 相交于两不同点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.【答案】 (1)x 24+y 22=1;(2) 见解析.【解析】(1)由题意得：c 2=22a 2+1b 2=1c 2=a 2-b 2 ，解得a 2=4b 2=2 ，所求椭圆方程为x24+y 22=1.(2) 解法 1: 定比点差法设点 Q 、A 、B 的坐标分别为 (x ,y ),x 1,y 1 ,x 2,y 2由题设知 |AP |,|PB |,|AQ |,|QB | 均不为零, 记 λ=|AP ||PB |=|AQ||QB |, 则 λ>0 且 λ≠1又 A ,P ,B ,Q 四点共线, 从而 AP =-λPB ,AQ=λQB 于是 4=x 1-λx 21-λ,1=y 1-λy 21-λ,x =x 1+λx 21+λ,y =y 1+λy 21+λ,从而:4x =x 21-λ2x 221-λ2⋯⋯⋯⋯(1)y =y 21-λ2y 221-λ2⋯⋯⋯.. (2)又点 A 、B 在椭圆 C 上，即:x 21+2y 21=4⋯⋯⋯⋯⋯(3)x 22+2y 22=4⋯⋯⋯⋯⋯(4)(1)+(2)×2, 并结合(3)(4)得 4x +2y =4,即点 Q (x ,y ) 总在定直线 2x +y -2=0 上.解法 2：构造同构式设点 Q (x ,y ),A x 1,y 1 ,B x 2,y 2 ,由题设知 |AP |,|PB |,|AQ |,|QB | 均不为零, 记 λ=|AP ||PB |=|AQ||QB |,又 A ,P ,B ,Q 四点共线, 可设 PA =-λAQ ,PB =λBQ(λ≠0,±1)于是 x 1=4-λx 1-λy 1=1-λy 1-λ (1), x 2=4+λx 1+λy 2=1+λy 1+λ(2)由于 A x 1,y 1 ,B x 2,y 2 在椭圆 C 上, 将(1)(2)分别代入 C 的方程 x 2+2y 2=4,整理得:x 2+2y 2-4 λ2-4(2x +y -2)λ+14=0(3)x2+2y 2-4 λ2+4(2x +y -2)λ+14=0(4)(4)-(3)得:8(2x +y -2)λ=0,∵λ≠0,∴2x +y -2=0,即点 Q (x ,y ) 总在定直线 2x +y -2=0 上.解法 3：极点极线由 |AP |⋅|QB |=|AQ |⋅|PB | 可得 AP PB =AQ QB,说明点 P ,Q 关于桞圆调和共轭, 点 Q 在点 P 对应的极线上,此极线方程为4⋅x4+1⋅y 2=1, 化简得 2x +y -2=0.故点 Q 总在直线 2x +y -2=0 上.【注】点 Q 的轨汖方程为 2x -y -2=0( 在椭圆内的部分)类型3：证明直线过定点或三点共线【例4】如图, 过直线l :5x -7y -70=0上的点P 作椭圆x 225+y 29=1的切线PM 和PN , 切点分别为M ,N , 连结MN .(1)当点P 在直线l 上运动时, 证明：直线MN 恒过定点Q ;(2)当MN ⎳l 时, 定点Q 平分线段MN .【答案】见解析.【解析】解法 1: 常规解法(1) 证明：设 P x 0,y 0 ,M x 1,y 1 ,N x 2,y 2 .则椭圆过点 M ,N 的切线方程分别为:x 1x 25+y 1y 9=1,x 2x25+y 2y 9=1.因为两切线都过点 P, 则有:x1x025+y1y09=1,x2x025+y2y09=1.这表明 M,N 均在直线 x0x25+y0y9=1 (1)上.由两点确定一条直线知, 式(1)就是直线 MN 的方程, 其中 x0,y0满足直线 l 的方程.当点 P 在直线 l 上运动时,可理解为 x0 取遍一切实数，相应的 y0 为 y0=57x0-10 .代入(1)消去 y0 得 x025x+5x0-7063y-1=0 (2)对一切 x0∈R 恒成立.变形可得 x0x25+5y63-10y9+1=0 ,对一切 x0∈R 恒成立,故有x25+5y63=010y9+1=0⇒x=2514y=-910故直线 MN 恒过定点 Q2514,-910 .(2)当 MN⎳l 时,由式(2)知 x0255-5x0-7063-7≠-1-70. 解得 x0=4375533 . 代入(2),得 MN 的方程5x-7y-53335=0 (3)将此方程与椭圆方程联立,消去 y 得 53325x2-5337x-1280681225=0 .由此可得, 此时 MN 截圆所得弦的中点横坐标恰好为点 Q2514,-910的横坐标, 即x=x1+x22=--53372×53325=2514代入(3)式可得弦中点纵坐标恰好为点 Q2514,-910的纵坐标,即y=57×2514-5337×35=1491252-5332=-910这就是说, 点 Q2514,-910平分线段 MN.解法 2:(1) 动点 P 在定直线 l 上, 则相应的切点弦过定点, 可知定点 Q 必为极点,于是只需求极点即可:由 5x-7y-70=0⇔x14-y10=1, 得到极点坐标 Q2514,-910, 即为所求定点.(2) 由椭圆内一点极线方向与以极点为中点弦的方向相同, 也即 OQ 与极线方向共轭, 即得结论 (2).【注】“极点在已知直线上，则极线过定点”. 这是一类常考的直线过定点问题.【例5】已知A,B分别为椭圆E:x2a2+y2=1(a>1)的左、右顶点, G为E的上顶点, AG⋅GB=8,P为直线x=6上的动点, PA与E的另一交点为C,PB与E的另一交点为D.(1)求E的方程;(2)证明：直线CD过定点.【答案】(1)x29+y2=1;(2) 见解析【解析】(1)易得椭圆 E 的方程为 x29+y2=1;(2)利用极点极线角度 1: 如下图, 设 CD 交 AB 于 Q,AD 交 CB 于 R, 则 QR 为 P 对应的极线,即点 Q 在点 P 对应的极线上. 极点 P(6,t) 对应的极线方程为 6x9+ty=1,即 2x3+ty=1, 极线恒过定点32,0, 故直线 CD 也过定点 32,0.角度 2: 如图, 设 CD 交 AB 于 Q(m,0),则点 P(6,t) 在点 Q(m,0) 对应的极线上，极点 Q(m,0) 对应的极线方程为 mx9+0⋅y=1, 即 x=9m, 由9m=6 得 m=32, 所以直线 CD 过定点 Q32,0.角度 3: 如图, 设直线 x=6 交 x 轴于点 H, 由极点极线的性质可知: |OQ|⋅|OH|=|OB|2即 6|OQ|=32, 所以 |OQ|=32, 故直线 CD 过定点 Q32,0.【注】本题的背景是极点极线, 上面解法从三个不同角度进行了“秒杀”，令人回味无穷. 极点极线是高等几何中的内容, 高中数学教材中虽然没有介绍相关的定义及性质, 但是以此为背景的高考和竞赛试题层出不穷、常考常新. 我们用其他解法求解本题时，可以用求极线对应极点的解法得到这个定点, 目标已然心中有数, 那么就能降低运算难度，避免计算错误.类型4:证明两直线垂直【例6】已知A(-2,0),B(2,0), 点C是动点, 且直线AC和直线BC的斜率之积为-3 4.(1)求动点C的轨迹方程;(2)设直线l 与(1)中轨迹相切于点P , 与直线x =4相交于点Q , 且F (1,0), 求证:∠PFQ =90∘.【答案】 (1)x 24+y 23=1(y ≠0);(2) 证明见解析.【解析】(1)设 C (x ,y ), 则依题意得 k AC ⋅k BC =-34, 又 A (-2,0),B (2,0),所以有 y x +2⋅y x -2=-34(y ≠0),整理得 x 24+y 23=1(y ≠0), 即为所求轨迹方程.(2)解法 1:设直线 l :y =kx +m , 与 3x 2+4y 2=12 联立得3x 2+4(kx +m )2=12 ,即 3+4k 2 x 2+8km x +4m 2-12=0 ,依题意 Δ=(8km )2-43+4k 2 4m 2-12 =0，即 3+4k 2=m 2,∴x 1+x 2=-8km 3+4k 2, 得 x 1=x 2=-4km 3+4k2,∴P -4km 3+4k 2,3m 3+4k2 , 而 3+4k 2=m 2, 得 P -4k m ,3m , 又 Q (4,4k +m ),又 F (1,0), 则 FP ⋅FQ =-4k m -1,3m ⋅(3,4k +m )=0. 知 FP⊥FQ , 即 ∠PFQ =90∘.解法 2:设 P x 0,y 0 ,则曲线 C 在点 P 处切线 PQ :x 0x 4+y 0y 3=1 , 令 x =4 ,得 Q 4,3-3x 0y 0, 又 F (1,0) , ∴FP ⋅FQ =x 0-1,y 0 ⋅3,3-3x 0y 0 =0 ,知 FP ⊥FQ , 即 ∠PFQ =90∘ . 解法 3:x =4 为椭圆的右准线, 椭圆右焦点为 F (1,0),由椭圆极点极线性质 5 可知:PF ⊥FQ , 即 ∠PFQ =90∘.【注】模型：已知椭圆 C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0) 的右焦点为 F , 直线 l 与椭圆 C 相切于 P , 且与右准线交于点 Q , 则有 PF ⊥FQ .类型5:证明向量数量积(或线段长度之积)为定值【例7】如图, 椭圆有两顶点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 与直线BD 交于点Q .(1)当|CD |=322时, 求直线l 的方程A (-1,0);(2)当点P 异于A 、B 两点时, 求证：OP ⋅OQ为定值.【答案】 (1)y =±2x +1； (2) 定值为 1 .【解析】解法 1:设 P (t ,0), 则点 P 的极线过 Q . 易得椭圆方程 x 2+y 22=1, 则 P 的极线为 0⋅y 2+tx =1, 即 x =1t .于是点 Q 在直线 x =1t 上, 设 Q 1t ,y 0 , 则 OP ⋅OQ =(t ,0)⋅1t ,y 0 =t ⋅1t+0⋅y 0=1.解法 2:根据极点极线几何性质, 点 p 关于敉圆 x 2+y 22=1 的极线为过点 Q 且与 x 轴垂直的直线上.设该直线交 x 轴于 Q , 由 “调和点列” 的 “等比性” , 可知 OQ ⋅OP =OB 2, 从而 OP ∙OQ=1.类型6:与斜率有关的定值问题【例8】设P x 0,y 0 为桞圆x 24+y 2=1内一定点(不在坐标轴上), 过点P 的两条直线分别与椭圆交于点A ,C 和B 、D , 且AB ⎳CD .(1)证明:直线AB 的斜率为定值;(2)过点P 作AB 的平行线, 与椭圆交于E 、F 两点, 证明：点P 平分线段EF .【答案】见解析【解析】(1)因为 AB ⎳CD , 所以点 P 对应的极线 x 0x4+y 0y =1 平行于 AB ,即 AB 的斜率是 -y 04x 0(定值);(2) 直线 EF :y =-x 04y 0x -x 0 +y 0, 代入椭圆x 24+y 2=1, 得x 24+-x 04y 0x -x 0 +y 02=1x 20+4y 2016y 20⋅x 2-x 0x 20+4y 20 8y 20⋅x +x 4016y 20+x 202+y 20-1=0则x E +x F =--x 0x 20+4y 20 8y 20x 0x 20+4y 28y 20=2x 0此时点 P 是 EF 中点, 即点 P 平分线段 EF .【例9】如图, 椭圆E :x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0的离心率为22, 直线l :y =12x 与椭圆E 相交于A 、B 两点, AB =25,C 、D 是椭圆E 上异于A 、B 的任意两点, 且直线AC 、BD 相交于点M , 直线AD 、BC 相交于点N , 连结MN .(1)求椭圆E 的方程;(2)求证：直线MN 的斜率为定值.【答案】 (1)x 26+y 23=1;(2) 见解析.【解析】 (1)x 26+y 23=1.( 过程略)(2) 设点 N 的坐标为 (m ,n ), 直线 DC 与 BA 交于点 P ,则 MP 为点 N 对应的极线, 其方程为 mx 6+ny 3=1. 结合 y =12x , 得到 P 点坐标为 6m +n ,3m +n . 所以, 点 P 对应的极线 MN 的方程为 16⋅6m +n x +13⋅3m +n x =1, 即 x +y =m +n ,所以直线 MN 的斜率为定值 -1.【注】本题需要极点、极线之间的两次转化, 通过点 P 在点 N 对应的极线上, 以及 MN 是点 P 对应的极线, 使问题得以解决.【例10】四边形ABCD 是椭圆x 23+y 22=1的内接四边形, AB 经过左焦点F 1,AC ,BD 交于右焦点F 2, 直线AB 与直线CD 的斜率分别为k 1,k 2.(1)证明:k 1k 2为定值;(2)证明：直线CD 过定点, 并求出该定点的坐标.【答案】见解析.【解析】(1)设 A x 1,y 1 ,B x 2,y 2 ,C x 3,y 3 ,D x 4,y 4则直线 AC 的方程为 x =x 1-1y 1y +1, 代入椭圆方程 x 23+y 22=1 整理得2-x 1 y2+x 1-1 y 1y -y 21=0∵y 1⋅y 3=-y 212-x 1,∴y 3=y 1x 1-2, 从而 x 3=x 1-1y 1y 3+1=2x 1-3x 1-2,故点 C 2x 1-3x 1-2,y 1x 1-2, 同理,点 D 2x 2-3x 2-2,y 2x 2-2 . 因为三点 A 、F 1,B 共线,所以 y 1x 1+1=y 2x 2+1, 从而 x 1y 2-x 2y 1=y 1-y 2.从而k 2=y 4-y 3x 4-x 3=y 2x 2-2-y 1x 1-22x 2-3x 2-2-2x 1-3x 1-2=y 2x 1-2 -y 1x 2-2 2x 2-3 x 1-2 -2x 1-3 x 2-2=x 1y 2-x 2y 1 +2y 1-y 2x 1-x 2=3y 1-y 2 x 1-x 2=3k 1故k 1k 2=13 .(2)解法 1:由(1)知:C 2x 1-3x 1-2,y 1x 1-2,D 2x 2-3x 2-2,y 2x 2-2,设直线 CD 交 x 轴于点 M x 0,y 0 ,则x 0=x 3y 4-x 4y 3y 4-y 3=2x 1-3x 1-2⋅y 2x 2-2-2x 2-3x 2-2⋅y 1x 1-2y 2x 2-2-y 1x 1-2=2x 1-3 y 2-2x 2-3 y 1y 2x 1-2 -y 1x 2-2 =2x 1y 2-x 2y 1 +3y 1-y 2 x 1y 2-x 2y 1 +2y 1-y 2=5y 2-y 1 3y 1-y 2 =53故直线 CD 过定点 53,0.解法 2:设 AB ,DC 交于点 P , 则 P 在 F 2 对应的极线1⋅x 3+0⋅y 2=1 即 x =3 上，可设 P (3,m ),由对称性可知：直线 CD 过定点必在轴上，不妨设定点为 T (t ,0), 则 k 1=k PF 1=m 4,k 2=k PT =m3-t,由(1)知 k 1k 2=13, 得 3-t 4=13⇒t =53, 所以 T 53,0 , 故直线 CD 过定点 53,0 .类型7:等角问题【例11】设椭圆C :x 22+y 2=1的右焦点为F , 过F 的直线l 与C 交于A ,B 两点,点M 的坐标为(2,0).(1)当l 与x 轴垂直时, 求直线AM 的方程;(2)设O 为坐标原点, 证明:∠OMA =∠O MB .【答案】(1)AM 的方程为 y =-22x +2 或 y =22x -2;(2) 证明见解析.【解析】(1)由已知得 F (1,0),l 的方程为 x =1.由已知可得, 点 A 的坐标为 1,22 或 1,-22 . 所以 AM 的方程为 y =-22x +2 或 y =22x -2.(2)解法 1:设直线 l 的方程为:x =my +1,A x 1,y 1 ,B x 2,,y 2 ,k AM =y 1-0x 1-2,k BM =y 2-0x 2-2联立方程组得:x =my +1x 22+y 2=1, 消去 x 并整理得:m 2+2 y 2+2my -1=0(1)因为点 F 为椭圆的右焦点, 所以方程(1)有两个实数根分别为 y 1,y 2.由韦达定理可得:y 1+y 2=-2m 2+m 2,y 1y 2=-12+m 2因为:k AM +k BM =y 1-0x 1-2+y 2-0x 2-2=y 1my 1-1+y 2my 2-1=2my 1y 2-y 1+y 2 my 1-1 my 2-1整体代入可得:k AM +k BM =2my 1y 2-y 1+y 2 my 1-1 my 2-1 =-2m 2+m 2+2m2+m 2my 1-1 my 2-1 =0则直线 AM 的倾斜角与直线 BM 的倾斜角互补, 故 ∠OMA =∠O MB .解法 2:过点 A ,B 分别作椭圆右准线的垂线, 垂足分别为 A 1,B 1(如图所示)由椭圆的第二定义可得: e =AF AA 1=BF BB 1, 所以有: AFBF =AA 1BB 1(1),因为 AA 1⎳x 轴⎳ BB 1 ,所以 AFBF =A 1M B 1M(2) 由(1)(2)得AA 1BB 1=A 1M B 1M ,即有 AA 1A 1M=BB 1B 1M 且 ∠AA 1M =∠BB 1M ，所以 △AA 1M ∼ΔBB 1M , 即可得 ∠AMA 1=∠B MB 1,故 ∠OMA =∠O MB .【例12】如图, 已知椭圆C :x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的右焦点为F , 点-1,32 在椭圆C 上, 过原点O 的直线与椭圆C 相交于M 、N 两点, 且|MF |+|NF |=4.(1)求椭圆C 的方程;(2)设P (1,0),Q (4,0), 过点Q 且斜率不为零的直线与椭圆C 相交于A 、B 两点, 证明:∠APO =∠BPQ【答案】(1)x24+y2=1；(2) 见解析.【解析】(1) 如图, 取椭圆 C 的左焦点 F , 连 MF ,NF , 由椭圆的几何性质知 |NF|=MF, 则MF+|MF|=2a=4, 得 a=2, 将点 -1,3 2代入椭圆 C 的方程得:1a2+34b2=1, 解得:b=1, 故椭圆C 的方程为:x24+y2=1.(2) 设点 A 的坐标为 x1,y1, 点 B 的坐标为 x2,y2解法 1:y1x1-4=y2x2-4⇒y21x1-42=y22x2-42⇒1-x214x1-42=1-x224x2-42⇒4-x21x2-42=4-x22x1-42⇒2x1x2x1-x2-5x21-x22+8x1-x2=0因为 x1≠x2, 所以 2x1x-5x1+x2+8=0所以k x1-4x1-1+k x2-4x2-1=k x1-4x2-1+k x2-4x1-1x1-1x2-1=k2x1x2-5x1+x2+8x1x2-x1+x2+1=0所以直线 AP 与 BP 的斜率互为相反数, 故 ∠APO=∠BPQ.解法 2:设直线 AB 的方程为 x=ty+4, 联立方程x2+4y2=4x=ty+4, 消去 x 得:t2+4y2+8ty+12=0则y1+y2=-8tt2+4y1y2=12t2+4, 所以y1y2y1+y2=-32t, 所以 2ty1y2=-3y1+y2所以k AP+k BP=y1x1-1+y2x2-1=y1ty1+3+y2ty2+3=2ty1y2+3y1+y2ty1+3ty2+3=-3y1+y2+3y1+y2ty1+3ty2+3=0所以直线 AP 与 BP 的斜率互为相反数, 故 ∠APO=∠BPQ.类型8:三斜率成等差数列引理:二次曲线Γ:Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F=0与直线PQ交于点P,Q, 定点O在直线PQ 上, PQ 与O 点关于曲线C 的极线交于点R . 曲线C 上有两动点A ,B , 且直线AO 、BO 分别交曲线Γ于点C , D , 直线AB ，CD 分别交PQ 于点M ,N . 则M ,O ,N ,R 成调和点列.【证明】延长XO 交BC 于点E , 由定理5可知：B ,E ,C ,Y 成调和点列(完全四边形中的调和点列), 故M ,O ,N ,R 也成调和点列(调和点列在射影变换下的不变性).【例13】椭圆C :x 2a 2+y 2b2=1,P 的坐标是x 0,0 ,Q 点在P 关于椭圆的极线x =a 2x 0上. 过P 作直线交椭圆于点A ,B . 求证：直线AQ ,PQ ,BQ 的斜率成等差数列.该结论对于拋物线, 双曲线同样适用. 特别地，当Q 点在x 轴上时, 就是等角线, 此时PQ 斜率为0 , PQ 平分∠AQB .【答案】见解析.【解析】解法 1:作出以下辅助线:作 PR ⊥x 轴于 R , 设 AB 与 CD 交于点 P , 由引理可知:M 、P 、N 、R 成调和点列,于是有:1RM +1RN =2RP所以k AQ +k cQ =k MQ +k NQ =QR RM +QR RN =2QR RP =2k PQ 即直线 AQ ,PQ ,BQ 的斜率成等差数列.解法 2:由 A 、P 、B 共线可得： k PA =k PB , 即y A x A -x 0=y B x B -x 0所以y2Ax A-x02=y2Bx B-x02即a2b2-b2x2Aa2x A-x02=a2b2-b2x2Ba2x B-x02化简可得:2x0x A x B-x20+a2x A+x B+2a2x0=0恒等变形后得到:x0a2-x0x A+x0a2-x0x B=2x0a2-x20注意到恒等变形:x0a2-x0x A-x0a2-x20=-x20x0-x Aa2-x0x Aa2-x20于是我们将 (1)式等号的右边的式子移到左边, 还可以得到一个与(1)式等价的(2)式:x0-x Aa2-x0x A+x0-x Ba2-x0x B=0则y Ax Q-x A+y Bx Q-x B=y Aa2x0-x A+y Ba2x0-x B=x0y Aa2-x0x A+x0y Ba2-x0x Bk AQ+k BQ=y Q-y Ax Q-x A+y Q-y Bx Q-x B=y Q⋅1x Q-x A+1x Q-x B-y A xQ-x A+y Bx Q-x B所以=y Q⋅x0a2-x0x A+x0a2-x0x B-k AB⋅x0⋅x0-x Aa2-x0x A+x0-x Ba2-x0x B=y Q⋅x0a2-x0x A+x0a2-x0x B=2y Q x0a2-x20=2y Qx Q-x0=2k PQ故直线 AQ,PQ,BQ 的斜率成等差数列.【例14】如图, 已知椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0), 过焦点F任作一直线交椭圆C于A,B两点, 交F相应的准线于点M,P为过F与x轴垂直的直线上的任意一点, 则直线PA,PM,PB的斜率成等差数列.【答案】见解析【解析】易知 A,B,F,M 成调和点列, 从而直线 PA,PB,PF,PM 成调和线束, 又因为 PF⊥x 轴, 故由定理 3 知 k1,k2,k3 成等差数列.【注】类似地, 可得下面结论成立：已知椭圆 C:x2a2+y2b2=1(a>b>0), 过点 E(t,0)(0<t<a) 任作一直线交椭圆 C 于 A,B 两点, 交直线 l:x=a2t 于点 M,P 为椭圆上的点且满足 PE⊥x 轴, 则直线 PA、PM、PB 的斜率成等差数列.【例15】如下图, 椭圆x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的左右顶点为A 1,B 1,Q 为直线x =m 上一点, QA 1,QB 1分别于椭圆交于点A ,B , 过点P 作直线交桞圆于A ,B 两点, 直线AB 与x 轴交于点P , 与直线x =m 交于点M , 记直线QA 1,QB 1,QP 的斜率分别为k 1,k 2,k 0, 则:(1)k 1,k 0,k 2成等差数列;(2)x P xQ =a 2.【答案】见解析.【解析】由完全四边形性质可知 Q 在 P 的极线 x =m 上, 则 P ,H 调和分割 A 1B 1.而 k 1+k 2=2k 0⇔QH A 1H+QH B 1H =2×QH PH ⇔A 1H HB 1=A 1P PB 1⇔P ,H 调和分割 A 1B 1⇔|OP |⋅|OH |=OB 1 2⇔x P x Q =a 2, 于是(1)(2)成立.【注】设与直线 AB 与直线 x =m 交于点 M , 则 P ,M 调和分割 BA .【例16】椭圆x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)经过点M 1,32 , 离心率e =12.(1)求椭圆的方程;(2)设P 是直线x =4上任意一点, AB 是经过椭圆右焦点F 的一条弦(不经过点M ). 记直线PA ,PF ,PB 的斜率依次为k 1,k 2,k 3. 问：是否存在常数λ, 使得k 1+k 3=λk 2. 若存在, 求λ的值;若不存在, 说明理由.【答案】 (1)x 24+y 23=1； (2) 见解析【解析】(1)易知椭圆为 x 24+y 23=1.(2) 设直线 AB 方程为 x =ty +1, 点 A x 1,y 1 ,B x 2,y 2 ,由 x 24+y 23=1x =ty +1消去 x , 整理得:3t 2+4 y 2+6ty -9=0.则 y 1,y 2 为上述方程的根, 设 s =y 1+y 2=-6t 3t 2+4,p =y 1y 2=-93t 2+4 于是 s p =6t 9, 即有:t =3s 2p 设点P 的坐标为 (4,m ), 则 k 2=m 3,k 1+k 3=m -y 14-x 1+m -y 24-x 2=m -y 13-ty 1+m -y 23-ty 2=6m -(3+mt )y 1+y 2 +2ty 1y 29-3t y 1+y 2 +t 2y 1y 2=6m -3+m 3s 2p s +23s 2p p 9-33s 2p s +3s 2p2p =6m -3ms 22p 91-s 24p=2m 3=2k 2这表明存在常数 λ=2, 使得 k 1+k 3=λk 2.【注】本题中, 点 P 所在直线刚好为椭圆的右准线. 如图, 设直线 PA ,PB 与 x 轴交于 C ,D , 准线与 x 轴交于点 E . 则本题结论用图中线段可表示为 EP CE +EP DE =2⋅EP FE , 即 2EF =1EC+1ED . 这表明 (C ,D ;F ,E )为调和点列, 由定理 3 知 k 1,k 2,k 3 成等差数列, 即 k 1+k 3=2k 2.。

用调和点列圆锥曲线大题

用调和点列圆锥曲线大题
调和点列圆锥曲线题目是一道典型的几何题目，需要我们熟练掌握圆锥曲线的知识，同时还需要运用调和点的概念来解决问题。

下面我们来一步步分析这道题目。

步骤一：了解圆锥曲线
圆锥曲线分为椭圆、双曲线和抛物线三种类型，它们的特点分别是：
椭圆：离心率小于1，是由一个锥体和一个平面截面所得的曲线。

双曲线：离心率大于1，是由一个锥体和一个平面截面所得的曲线，与直角双曲线相似。

抛物线：离心率等于1，是由一个锥体和一个平面截面所得的曲线，与直角双曲线相似。

步骤二：了解调和点
调和点指的是直线上任意两点的中垂线与这两点的交点。

它具有如下性质：
1. 调和点与两点的距离相等。

2. 调和点将这两点分成相等的两段。

3. 直线上任意取点向两个端点的连线相交于这个点的中垂线上的点，该点就是这两个端点的调和点。

步骤三：圆锥曲线大题的解法
当出现圆锥曲线大题时，我们需要通过已知条件使用调和点的概念来解题。

例如，题目可能要求我们证明给定的点在圆锥曲线上，或者要求我们找到圆锥曲线上满足特定条件的点。

我们可以使用如下步骤解决圆锥曲线大题：
1. 使用已知条件连接两点，并求出它们的中点。

2. 求出这两点的中垂线，然后找到这条中垂线上的调和点。

3. 判断调和点是否在圆锥曲线上，或者找到满足题目要求的圆锥曲线上的点。

4. 根据题目要求给出答案。

总之，圆锥曲线大题需要我们熟练掌握圆锥曲线和调和点的概念，以及能够正确运用这些概念来解决问题。

通过不断地练习和掌握相关知识，相信我们一定能够轻松应对圆锥曲线大题。

高考数学专题调和点列中的定比点差法

调和点列中的定比点差法【微点综述】定比点差在处理三点共线、相交弦、定点定值、比例问题、调和点列等问题均具有优势，本文介绍定比点差法在调和点列中的应用．一、调和定比分点若AM =λMB 且AN =-λNB，则称M ,N 调和分割A ,B ，根据定义，那么A ,B 也调和分割M ,N (其中M 在线段AB 内，称为内分点，N 在线段AB 外，称为外分点)．二、调和定比分点的性质【性质1】在椭圆或双曲线x 2a 2±y 2b 2=1a >0,b >0 中，设A ,B 为椭圆或双曲线上的两点．若存在M ,N 调和分割A ,B ，即满足AM =λMB ，AN =-λNB ，则一定有x M x Na 2±y M y Nb 2=1．证明：由已知点A x 1,y 1 ,B x 2,y 2 在椭圆或双曲线x 2a 2±y 2b2=1a >0,b >0 上，设M x M ,y M ,N x N ,y N ．首先AM =λMB ，则由定比分点坐标公式可得x M =x 1+λx21+λ,y M =y 1+λy 21+λ,又AN =-λNB ，则由定比分点坐标公式可得x N =x 1-λx21-λ,y N =y 1-λy 21-λ,当λ≠±1时，将A x 1,y 1 ,B x 2,y 2 代入曲线，有x 21a 2±y 21b 2=1①x 22a 2±y 22b2=1②，②×λ2得到λ2x 22a 2±λ2y 22b2=λ2③③和①作差整理可得：x 1+λx 2 x 1-λx 2a 21+λ 1-λ±y 1+λy 2 y 1-λy 2b 21+λ 1-λ=1，将前式代入整理得x M x Na 2±y M y Nb 2=1．【性质2】在抛物线y 2=2px 中，设A ,B 为抛物线上的两点．若存在M ,N 调和分割A ,B ，即满足AM=λMB ，AN =-λNB ，则一定有y P y Q =p x P +x Q ．证明：设A x 1,y 1 ,B x 2,y 2 ，由AM =λMB ，得M x 1+λx 21+λ,y 1+λy 21+λ，由AN =-λNB ，得N x 1-λx 21-λ,y 1-λy 21-λ，又y 12=2px 1①λ2y 22=2λ2px 2②，①-②得：y 12-λ2y 22=p x 1+x 1-λ2x 2-λ2x 2 ，即y 1+λy 2 y 1-λy 2 =p x 1+λx 2+x 1-λx 2+λx 1-λ2x 2-λx 1-λ2x 2 ，y 1+λy 2 y 1-λy 2 1+λ 1-λ=p (x 1+λx 2)1-λ 1-λ 1+λ +p x 1-λx 2 1+λ1-λ 1+λ,∴y P y Q =p x P +x Q ．定比点差的原理谜题解开，就是两个互相调和的定比分点坐标满足圆锥曲线的特征方程．【性质3】定比点差转换定理：在椭圆、双曲线或抛物线中，设A x 1,y 1 ,B x 2,y 2 为椭圆或双曲线上的两点．若存在P ,Q 两点，满足AP =λPB ，AQ =-λQB，则一定有x 1=x P +x Q2+x P -x Q2⋅λ,x 2=x P +x Q2+x P -x Q2λ.(重点中的重点！！！)证明：x P x Qa 2±y P y Q b2=1⇒x 1+λx 21+λ=x P ,x 1-λx 21-λ=x Q⇒x 1+λx 2=1+λ x P ,x 1-λx 2=1+λ x Q ⇒x 1=x P +x Q2+x P -x Q2⋅λ,x 2=x P +x Q2+x P -x Q2λ.三、定比点差法在调和点列中的应用例1.已知椭圆C :x 24+y 22=1，过点P 4,1 的动直线l 交椭圆C 于A ,B 两点，在线段AB 上取点Q 满足AP QB =AQ PB ，求证：点Q 在某条定直线上．BAO PQxy例2.已知F 1、F 2分别为椭圆C 1：y 2a 2+x 2b2=1(a >b >0)的上、下焦点，其中F 1也是抛物线C 2:x 2=4y 的焦点，点M 是C 1与C 2在第二象限的交点，且|MF 1|=53．OxyMF 1F 2(1)求椭圆C 1的方程；(2)已知点P (1,3)和圆O ：x 2+y 2=b 2，过点P 的动直线l 与圆O 相交于不同的两点A ,B ，在线段AB 上取一点Q ，满足：AP =-λPB ，AQ =λQB，(λ≠0且λ≠±1)．求证：点Q 总在某定直线上．例3.在平面直角坐标系xOy 中，已知椭圆C ：x 2a 2+y 2b2=1a >b >0 的离心率为12，以椭圆上的一点和长轴的两个端点为顶点的三角形面积最大值为23．(1)求a ，b 的值；(2)当过点P 6,0 的动直线l 与椭圆C 交于不同的点A ，B 时，在线段AB 上取点Q ，使得AP ⋅BQ+AQ ⋅BP=0，问点Q 是否总在某条定直线上？若是，求出该直线方程，若不是，说明理由．例4.已知双曲线E :x 2a 2-y 2b2=1a >0,b >0 的中心为原点O ，左､右焦点分别为F 1､F 2，离心率为54，且过点M 5,94 ，又P 点是直线x =a 25上任意一点，点Q 在双曲线E 上，且满足PF 2 ⋅QF 2 =0．(1)求双曲线的方程；(2)证明：直线PQ 与直线OQ 的斜率之积是定值；(3)若点P 的纵坐标为1，过点P 作动直线l 与双曲线右支交于不同的两点M ､N ，在线段MN 上取异于点M ､N 的点H ，满足PM PN=MH HN，证明点H 恒在一条定直线上．例5.椭圆C 1：x 2a 2+y 2b2=1a >b >0 的焦点F 1，F 2是等轴双曲线C 2：x 22-y 22=1的顶点，若椭圆C 1与双曲线C 2的一个交点是P ，△PF 1F 2的周长为4+22．(1)求椭圆C 1的标准方程；(2)点M 是双曲线C 2上任意不同于其顶点的动点，设直线MF 1、MF 2的斜率分别为k 1，k 2，求证k 1，k 2的乘积为定值；(3)过点Q -4,0 任作一动直线l 交椭圆C 1与A ，B 两点，记AQ =λQBλ∈R ，若在直线AB 上取一点R ，使得AR =-λ RB，试判断当直线l 运动是，点R 是否在某一定直线上运动？若是，求出该直线的方程；若不是，请说明理由．例6.在平面直角坐标系xOy 中，已知动点M 到定点F 1,0 的距离与到定直线x =3的距离之比为33．(1)求动点M 的轨迹C 的方程；(2)已知P 为定直线x =3上一点．①过点F 作FP 的垂线交轨迹C 于点G (G 不在y 轴上)，求证：直线PG 与OG 的斜率之积是定值；②若点P 的坐标为3,3 ，过点P 作动直线l 交轨迹C 于不同两点R 、T ，线段RT 上的点H 满足PR PT=RHHT，求证：点H 恒在一条定直线上．【针对训练】1.(2022·江苏·南京师大附中高三开学考试)设椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)，已知椭圆的短轴长为22，离心率为22．(1)求椭圆的方程；(2)点P为直线x=4上的动点，过点P的动直线l与椭圆C相交于不同的A,B两点，在线段AB上取点Q，满足|AP|⋅|QB|=|AQ|⋅|PB|，求证：点Q总在一条动直线上且该动直线恒过定点．2.已知椭圆E：x2a2+y24=1(a>0)的中心为原点O，左、右焦点分别为F1、F2，离心率为53，点P是直线x=-5a25上任意一点，点Q在椭圆E上，且满足PF1⋅QF1=0．(1)试求出实数a；(2)设直线PQ与直线OQ的斜率分别为k1与k2，求积k1•k2的值；(3)若点P的纵坐标为1，过点P作动直线l与椭圆交于不同的两点M、N，在线段MN上取异于点M、N的点H，满足PMPN=MHHN，证明点H恒在一条定直线上．3.在平面直角坐标系xoy 中，已知椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的离心率为12，以椭圆上的一点和长轴的两个端点为顶点的三角形面积最大值为23(1)求a ，b 的值(2)当过点P (6，0)的动直线1与椭圆C 交于不同的点A ，B 时，在线段AB 上取点Q ，使得AP BQ=AQ BP ，问点Q 是否总在某条定直线上?若是，求出该直线方程，若不是，说明理由.4.已知椭圆C :x 2a 2+y 2b2=1a >b >0 的离心率为12，左、右焦点分别为F 1、F 2，M 是C 上一点，MF 1 =2，且MF 1 MF 2 =-2MF 1⋅F 2M .(Ⅰ)求椭圆C 的方程；(Ⅱ)当过点P 4,1 的动直线l 与椭圆C 相较于不同两点A ，B 时，在线段AB 上取点Q ，且Q 满足AP QB =AQ PB，证明点Q 总在某定直线上，并求出该定直线.5.(2022·山东·模拟预测)在平面直角坐标系xOy中，已知动点C到定点F(1,0)的距离与它到直线l:x=4的距离之比为12.(1)求动点C的轨迹方程；(2)点P为直线l上的动点，过点P的动直线m与动点C的轨迹相交于不同的A，B两点，在线段AB上取点Q，满足|AP|=λ|PB|,|AQ|=λ|QB|，求证：点Q总在一条动直线上且该动直线恒过定点.6.(2022·北京八中高二期末)如图，已知椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的短轴端点为B1、B2，且B1B2=2，椭圆C的离心率e=22，点P(0,2)，过点P的动直线l椭圆C交于不同的两点M、N与B1，B2均不重合)，连接MB1，NB2，交于点T．(1)求椭圆C 的方程；(2)求证：当直线l绕点P旋转时，点T总在一条定直线上运动；(3)是否存在直线l，使得MT⋅NT=B1T⋅B2T？若存在，求出直线l的方程；若不存在，请说明理由．MNOPTB1B2x y调和点列中的定比点差法【微点综述】定比点差在处理三点共线、相交弦、定点定值、比例问题、调和点列等问题均具有优势，本文介绍定比点差法在调和点列中的应用．一、调和定比分点若AM =λMB 且AN =-λNB，则称M ,N 调和分割A ,B ，根据定义，那么A ,B 也调和分割M ,N (其中M 在线段AB 内，称为内分点，N 在线段AB 外，称为外分点)．二、调和定比分点的性质【性质1】在椭圆或双曲线x 2a 2±y 2b 2=1a >0,b >0 中，设A ,B 为椭圆或双曲线上的两点．若存在M ,N 调和分割A ,B ，即满足AM =λMB ，AN =-λNB ，则一定有x M x Na 2±y M y Nb 2=1．证明：由已知点A x 1,y 1 ,B x 2,y 2 在椭圆或双曲线x 2a 2±y 2b2=1a >0,b >0 上，设M x M ,y M ,N x N ,y N ．首先AM =λMB ，则由定比分点坐标公式可得x M =x 1+λx21+λ,y M =y 1+λy 21+λ,又AN =-λNB ，则由定比分点坐标公式可得x N =x 1-λx21-λ,y N =y 1-λy 21-λ,当λ≠±1时，将A x 1,y 1 ,B x 2,y 2 代入曲线，有x 21a 2±y 21b 2=1①x 22a 2±y 22b2=1②，②×λ2得到λ2x 22a 2±λ2y 22b2=λ2③③和①作差整理可得：x 1+λx 2 x 1-λx 2a 21+λ 1-λ±y 1+λy 2 y 1-λy 2b 21+λ 1-λ=1，将前式代入整理得x M x Na 2±y M y Nb 2=1．【性质2】在抛物线y 2=2px 中，设A ,B 为抛物线上的两点．若存在M ,N 调和分割A ,B ，即满足AM=λMB ，AN =-λNB ，则一定有y P y Q =p x P +x Q ．证明：设A x 1,y 1 ,B x 2,y 2 ，由AM =λMB ，得M x 1+λx 21+λ,y 1+λy 21+λ，由AN =-λNB ，得N x 1-λx 21-λ,y 1-λy 21-λ，又y 12=2px 1①λ2y 22=2λ2px 2②，①-②得：y 12-λ2y 22=p x 1+x 1-λ2x 2-λ2x 2 ，即y 1+λy 2 y 1-λy 2 =p x 1+λx 2+x 1-λx 2+λx 1-λ2x 2-λx 1-λ2x 2 ，y 1+λy 2 y 1-λy 2 1+λ 1-λ=p (x 1+λx 2)1-λ 1-λ 1+λ +p x 1-λx 2 1+λ1-λ 1+λ,∴y P y Q =p x P +x Q ．定比点差的原理谜题解开，就是两个互相调和的定比分点坐标满足圆锥曲线的特征方程．【性质3】定比点差转换定理：在椭圆、双曲线或抛物线中，设A x 1,y 1 ,B x 2,y 2 为椭圆或双曲线上的两点．若存在P ,Q 两点，满足AP =λPB ，AQ =-λQB，则一定有x 1=x P +x Q2+x P -x Q2⋅λ,x 2=x P +x Q2+x P -x Q2λ.(重点中的重点！！！)证明：x P x Qa 2±y P y Q b2=1⇒x 1+λx 21+λ=x P ,x 1-λx 21-λ=x Q⇒x 1+λx 2=1+λ x P ,x 1-λx 2=1+λ x Q ⇒x 1=x P +x Q2+x P -x Q2⋅λ,x 2=x P +x Q2+x P -x Q2λ.三、定比点差法在调和点列中的应用例1.已知椭圆C :x 24+y 22=1，过点P 4,1 的动直线l 交椭圆C 于A ,B 两点，在线段AB 上取点Q 满足AP QB =AQ PB ，求证：点Q 在某条定直线上．BAO PQxy【解析】解法一：设AP PB=AQ BQ=λλ≠1 ，即AP =λPB ，AQ =-λQB，设A x 1,y 1 ，B x 2,y 2 ，Q x ,y ，由于AP =λPB ，4=x 1+λx21+λ⋅⋅⋅①1=y 1+λy 21+λ⋅⋅⋅②，又x 214+y 212=1,λ2x 224+λ2y 222=λ2，两式相减得x 1+λx 2 x 1-λx 2 4+y 1+λy 2 y 1-λy 2 2=1-λ2③①②式代入③式，x 1-λx 21-λ+y 1-λy 221-λ=1④又由于AQ =-λQB ，x =x 1-λx21-λ⋅⋅⋅⑤y =y 1-λy 21-λ⋅⋅⋅⑥，⑤⑥式代入④式，x +12y =1，即点Q 在定直线2x +y -2=0上．解法二：设AP PB =AQBQ =λλ≠1 ，即AP =λPB ，AQ =-λQB ，设A x 1,y 1 ，B x 2,y 2 ，Q x 0,y 0 ，则Px 1-λx 21-λ,y 1-λy 21-λ,Q x 1+λx 21+λ,y 1+λy 21+λ，于是有x 1-λx 21-λ=4,y 1-λy 21-λ=1,x 1+λx 21+λ=x 0,y 1+λy 21+λ=y 0,由点A ,B 在椭圆上，则x 21+2y 21=4,λ2x 21+2λ2y 21=4λ2, 于是有x 1+λx 21+λ⋅x 1-λx 21-λ+2⋅y 1+λy 21+λ⋅y 1-λy 21-λ=4，即4x 0+2y 0=4，故点Q 在定直线2x +y -2=0上．【评注】共线的四点成两组等比例线段，于是设AP =λPB ,AQ =-λQB，自然想到定比点差法，非常巧妙地得到结论，体现出定比点差法比其他方法的优越性．例2.已知F 1、F 2分别为椭圆C 1：y 2a 2+x 2b2=1(a >b >0)的上、下焦点，其中F 1也是抛物线C 2:x 2=4y 的焦点，点M 是C 1与C 2在第二象限的交点，且|MF 1|=53．OxyMF 1F 2(1)求椭圆C 1的方程；(2)已知点P (1,3)和圆O ：x 2+y 2=b 2，过点P 的动直线l 与圆O 相交于不同的两点A ,B ，在线段AB 上取一点Q ，满足：AP =-λPB ，AQ =λQB，(λ≠0且λ≠±1)．求证：点Q 总在某定直线上．【答案】(1)y 24+x23=1；(2)x +3y =3析】(1)设M x 0，y 0 ，由已知得x 02=4y 0y 0+1=53，可求得点M 的坐标，代入椭圆的方程中可求得a ,b ,c ，可得椭圆C 1的方程；(2)由向量的坐标运算和向量相等的条件，以及点在圆上可得出点Q 所在的直线．【解析】(1)设M x 0，y 0 ，因为点M 在抛物线C 2上，且|MF 1|=53，所以x 02=4y 0y 0+1=53 ，解得x 0=-263y 0=23，又点M 在抛物线C 1上，所以232a2+-2632b2=1，且c =1，即b 2=a 2-1，解得a 2=4,b 2=3，所以椭圆C 1的方程y 24+x 23=1；(2)设A x 1,y 1 ，B x 2,y 2 ，Q x ,y ，因为AP =-λPB ，所以1-x 1，3-y 1 =-λx 2-1,y 2-3 ，即有x 1-λx 2=1-λ，1y 1-λy 2=31-λ ，2 ，又AQ =λQB ，所以x -x 1，y -y 1 =λx 2-x ,y 2-y ，即有x 1+λx 2=x 1+λ ，3 y 1+λy 2=y 1+λ ，4 ，所以1 ×3 +2 ×4 得：x 12+y 12-λ2x 22+y 22 =x +3y 1-λ2 ，又点A 、B 在圆x 2+y 2=3上，所以x 12+y 12=3，x 22+y 22=3，又λ≠±1，所以x +3y =3，故点Q 总在直线x +3y =3上．OPQABxy【评注】本题考查椭圆和抛物线的简单几何性质，以及直线与圆的交点问题，属于较难题．例3.在平面直角坐标系xOy 中，已知椭圆C ：x 2a 2+y 2b2=1a >b >0 的离心率为12，以椭圆上的一点和长轴的两个端点为顶点的三角形面积最大值为23．(1)求a ，b 的值；(2)当过点P 6,0 的动直线l 与椭圆C 交于不同的点A ，B 时，在线段AB 上取点Q ，使得AP ⋅BQ+AQ ⋅BP=0，问点Q 是否总在某条定直线上？若是，求出该直线方程，若不是，说明理由．【答案】(1)a =2，b =3；(2)直线Q 恒在定直线x =23上析】(1)利用椭圆a ,b ,c 关系、离心率和三角形面积可构造方程求得结果；(2)根据四点的位置关系可知AP AQ=BP BQ，由此可得Q x 0,y 0 中y 0=2y 1y 2y 1+y 2，将直线AB 方程代入椭圆方程，得到韦达定理形式，整理可求得y 0，代入直线方程可知x 0=32恒成立，由此可确定结论．【解析】(1)以椭圆上的一点和长轴的两个端点为顶点的三角形面积最大时，三角形另一顶点为椭圆短轴的端点，∴a 2=b 2+c 2e =c a =1212×2a ×b =ab =23，解得：a =2，b =3．(2)设A x 1,y 1 ，B x 2,y 2 ，Q x 0,y 0 ，AP ⋅BQ =-AP ⋅BQ ，AQ ⋅BP=AQ ⋅BP ，∴-AP ⋅BQ +AQ ⋅BP =0，即AP AQ=BP BQ，即y 1-0y 1-y 0=y 2y 0-y 2，整理可得：y 0=2y 1y 2y 1+y 2，设直线AB ：x =ty +6，联立直线AB 与椭圆：x 24+y 23=1x =ty +6 ，整理得：3t 2+4 y 2+36ty +96=0，∴y 1+y 2=-36t3t 2+4y 1y 2=963t 2+4，∴y 0=2y 1y 2y 1+y 2=1923t 2+4-36t 3t 2+4=-163t，∵Q 在线段AB 上，则x 0=ty 0+6=t ⋅-163t +6=23，∴点Q 恒在定直线x =23上．OPQ A Bxy【评注】思路点睛：本题考查直线与椭圆综合应用中的定直线问题的求解，求解此类问题的基本思路如下：①假设直线方程，与椭圆方程联立，整理为关于x 或y 的一元二次方程的形式；②利用Δ>0求得变量的取值范围，得到韦达定理的形式；③利用韦达定理表示出所求量，通过化简整理确定所求的定直线．例4.已知双曲线E :x 2a 2-y 2b2=1a >0,b >0 的中心为原点O ，左､右焦点分别为F 1､F 2，离心率为54，且过点M 5,94 ，又P 点是直线x =a 25上任意一点，点Q 在双曲线E 上，且满足PF 2 ⋅QF 2 =0．(1)求双曲线的方程；(2)证明：直线PQ 与直线OQ 的斜率之积是定值；(3)若点P 的纵坐标为1，过点P 作动直线l 与双曲线右支交于不同的两点M ､N ，在线段MN 上取异于点M ､N 的点H ，满足PM PN=MH HN，证明点H 恒在一条定直线上．【答案】(1)x 216-y 29=1；(2)证明见解析；(3)证明见解析析】(1)由离心率公式和点满足双曲线的方程，结合双曲线的a ，b ，c 的关系，即可求得a ，b ，进而得到双曲线的方程；(2)设出P 165,t ，Q x 0,y 0 ，代入双曲线的方程，再由PF 2 ⋅QF 2 =0，再由直线的斜率公式，得到直线PQ 与直线OQ 的斜率之积，化简整理，运用代入，即可得到定值916；(3)设点H x ,y ，且过点165,1的直线l 与双曲线E 的右支交于不同两点M x 1,y 1 ，N x 2,y 2 ，设PM PN=MH HN=λ，代入可得求出坐标之间的关系，化简可得点H 恒在定直线9x -5y -45=0上．【解析】(1)双曲线E :x 2a 2-y 2b2=1a >0,b >0 ，c 2=a 2+b 2，由于离心率为54，即e =ca =1+b 2a2=54，M 5,94 代入双曲线的方程可得25a 2-8116b 2=1，解得a =4，b =3，c =5，即有双曲线的方程为x 216-y 29=1．(2)由于点P 是直线x =a 25=165上任意一点，可设P 165,t ，再由Q 为双曲线x 216-y 29=1上一点，可设Q x 0,y 0 ，则x 2016-y 209=1，即y 20=916x 20-16 ．由F 25,0 ，则PF 2 ⋅QF 2 =5-165 5-x 0 +-t -y 0 =0，即有9-95x 0+ty 0=0，即有ty 0=-9+95x 0，则k PQ ⋅k OQ =y 0-t x 0-165⋅y 0x 0=y 20-ty 0x 20-165x 0=916x 20-16 -95x 0-5 x 20-165x 0=916，则直线PQ 与直线OQ 的斜率之积是定值916．(3)设点H x ,y ，且过点P 165,1的直线l 与双曲线E 的右支交于不同两点M x 1,y 1 ，N x 2,y 2 ，则x 2116-y 219=1x 2216-y 219=1，即y 21=916x 21-16 ，y 22=916x 22-16 ，设PM PN =MH HN=λ，则PM =λPNMH =λHN ，即x 1-λx 2=1651-λ ,1 y 1-λy 2=1-λ,2 x 1+λx 2=x 1+λ ,3 y 1+λy 2=y 1+λ ,4 由1 ×3 ，2 ×4 得x 21-λ2x 22=1651-λ2 x ,5 y 21-λ2y 22=1-λ2y ,6，将y 21=916x 21-16 ，y 22=916x 22-16 ，代入6 ，得y =916⋅x 21-λ2x 221-λ2-9,7 ，将5 代入7，得y =95x -9，所以点H 恒在定直线9x -5y -45=0上．例5.椭圆C 1：x 2a 2+y 2b2=1a >b >0 的焦点F 1，F 2是等轴双曲线C 2：x 22-y 22=1的顶点，若椭圆C 1与双曲线C 2的一个交点是P ，△PF 1F 2的周长为4+22．(1)求椭圆C 1的标准方程；(2)点M 是双曲线C 2上任意不同于其顶点的动点，设直线MF 1、MF 2的斜率分别为k 1，k 2，求证k 1，k 2的乘积为定值；(3)过点Q -4,0 任作一动直线l 交椭圆C 1与A ，B 两点，记AQ =λQB λ∈R ，若在直线AB 上取一点R ，使得AR =-λ RB，试判断当直线l 运动是，点R 是否在某一定直线上运动？若是，求出该直线的方程；若不是，请说明理由．【答案】(1)x 24+y 22=1；(2)证明见解析；(3)是，x =-1析】(1)根据双曲线与椭圆的关系，求得a ,b ,c ，可得结果．(2)假设点M x ,y ，直接表示斜率，然后根据双曲线方程化简即可．(3)设直线方程并与椭圆联立，结合韦达定理，然后根据AQ =λQB ,AR =-λ RB，求得λ，最后计算x 0即可．【解析】(1)有由题可知：c =2，由△PF 1F 2的周长为4+22，所以PF 1 +PF 2 =4+22-22=4，即2a =4⇒a =2，所以b 2=a 2-c 2=2，所以椭圆的方程为x 24+y 22=1．(2)设M x ,y ，由F 1-2,0 ,F 22,0 ，所以k 1=y x +2,k 2=yx -2，所以k 1⋅k 2=y 2x 2-2，又x 22-y 22=1，则y 2=x 2-2，所以k 1⋅k 2=1．(3)依题可知：直线的斜率存在，设方程为y =k x +4 ，A x 1,y 1 ,B x 2,y 2 ，所以y =k x +4x 24+y 22=1⇒1+2k 2 x 2+16k 2x +32k 2-4=0，所以Δ=16k 2 2-4×1+2k 2×32k 2-4 =161-6k 2>0，x 1x 2=32k 2-41+2k 2,x 1+x 2=-16k 21+2k2，由AQ =λQB ⇒-4-x 1=λx 2+4 ⇒λ=-4+x 1x 2+4，设R x 0,y 0 ，由AR =-λ RB ⇒x 0-x 1=-λx 2-x 0 ，所以x 0=x 1-λx 21-λ=x 1+4+x1x 2+4x 21+4+x 1x 2+4=2x 1x 2+4x 1+x 2x 1+x 2+8，所以x 0=2×32k 2-41+2k 2+4×-16k 21+2k 2-16k 21+2k2+8=-1．【评注】关键点点睛：本题第(3)问，第一，假设直线方程；第二，联立椭圆方程并使用韦达定理；第三，根据条件求得λ；第四，计算x 0．例6.在平面直角坐标系xOy 中，已知动点M 到定点F 1,0 的距离与到定直线x =3的距离之比为33．(1)求动点M 的轨迹C 的方程；(2)已知P 为定直线x =3上一点．①过点F 作FP 的垂线交轨迹C 于点G (G 不在y 轴上)，求证：直线PG 与OG 的斜率之积是定值；②若点P 的坐标为3,3 ，过点P 作动直线l 交轨迹C 于不同两点R 、T ，线段RT 上的点H 满足PR PT=RHHT，求证：点H 恒在一条定直线上．【答案】(1)x 23+y 22=1(2)①直线PG 与OG 的斜率之积为定值-23．②点H 在定直线2x +3y -2=0上析】(1)设动点坐标(x ,y )，直接利用轨迹方程定义计算即可；(2)令P 3,t ，①令G x 0,y 0 ，由FG ⊥FP ，得FG ·FP=0，即x 0-1,y 0 ·2,t =0，即ty 0=2-2x 0，又因为点G x 0,y 0 在椭圆x 23+y 22=1上，所以y 20=2-2x 203，而PG 、OG 的斜率分别为k PG =y 0-t x 0-3、k OG =y 0x 0，于是k PG ·k OG =y 0-t y 0x 0-3 x 0=y 20-ty 0x 20-3x 0=2-2x 203-2+2x 0x 20-3x 0=-23x 2-3x 0 x 20-3x 0=-23，即直线PG 与OG 的斜率之积为定值-23； ②令PR PT =RHHT=λ(λ>0)，则PR =λPT ,RH =λHT ，代入椭圆，消元即可证明点H 在定直线2x +3y -2=0上．【解析】(1)设M x ,y ，则MF =x -12+y 2，点M 到直线x =3的距离d =x -3 ，由MFd=33，得x -1 2+y 2x -32=13，化简得x 23+y 22=1，即点M 在轨迹C 的方程为x 23+y 22=1．(2)因为P 为直线x =3上一点，所以令P 3,t ，①令G x 0,y 0 ，由FG ⊥FP ，得FG ·FP=0，即x 0-1,y 0 ·2,t =0，即ty 0=2-2x 0，又因为点G x 0,y 0 在椭圆x 23+y 22=1上，所以y 20=2-2x 203，而PG 、OG 的斜率分别为k PG =y 0-t x 0-3、k OG =y 0x 0，于是k PG ·k OG =y 0-t y 0x 0-3 x 0=y 20-ty 0x 20-3x 0=2-2x 203-2+2x 0x 20-3x 0=-23x 20-3x 0 x 20-3x 0=-23，即直线PG 与OG 的斜率之积为定值-23．②令PR PT =RHHT =λ(λ>0)，则PR =λPT ,RH =λHT ，令点H x ,y ,R x 1,y 1 ,T x 2,y 2 ，则x 1-3,y 1-3 =λx 2-3,y 2-3x -x 1,y -y 1=λx 2-x ,y 2-y ，即x 1-3=λx 2-3λ,y 1-3=λy 2-3λ,x -x 1=λx 2-λx ,y -y 1=λy 2-λy , ，即3=λx 2-x 1λ-1①3=λy 2-y 1λ-1②x =λx 2+x 1λ+1③y =λy 2+y 1λ+1④由①×③，②×④，得3x =λ2x 22-x 21λ2-1⑤3y =λ2y 22-y 21λ2-1⑥ ，因为R x1,y1,T x2,y2在椭圆x23+y22=1上，所以{2x21+3y21=62x22+3y22=6，⑤×2+⑥×3，得6x+9y=2λ2x22-2x21+3λ2y22-3y21λ2-1=λ22x22+3y22-2x21+3y21λ2-1=6λ2-6λ2-1=6λ2-1λ2-1=6，即2x+3y-2=0，所以点H在定直线2x+3y-2=0上．【评注】本题主要考查了椭圆的方程及直线与椭圆的位置关系，是高考的必考点，属于难题．求椭圆方程的方法一般就是根据条件建立a,b,c的方程，求出a2,b2即可，注意a2=b2+c2,e=ca的应用；涉及直线与圆锥曲线相交时，未给出直线时需要自己根据题目条件设直线方程，要特别注意直线斜率是否存在的问题，避免不分类讨论造成遗漏，然后要联立方程组，得一元二次方程，利用根与系数关系写出x1 +x2,x1⋅x2，再根据具体问题应用上式，其中要注意判别式条件的约束作用．【针对训练】1.(2022·江苏·南京师大附中高三开学考试)设椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)，已知椭圆的短轴长为22，离心率为22．(1)求椭圆的方程；(2)点P为直线x=4上的动点，过点P的动直线l与椭圆C相交于不同的A,B两点，在线段AB上取点Q，满足|AP|⋅|QB|=|AQ|⋅|PB|，求证：点Q总在一条动直线上且该动直线恒过定点．【答案】(1)x24+y22=1(2)证明见解析【分析】(1)根据椭圆定义即离心率求出a,b,c即可.(2)设出点的坐标，分别表示出|AP|，|QB|，|AQ|，|PB|的长度，代入题目关系式中，得到一组关系即2x1x2-(x1+x2)(4+x)+8x=0，由此可发现可将联立直线与椭圆的韦达定理代入，寻找Q所满足的直线关系(1)由题意可知2b=22c a =22，解得a=2,b=2,c=2，则椭圆的方程：x24+y22=1(2)设A(x1,y1),B(x2,y2)，Q(x,y)，P(4,t)，直线AB的斜率显然存在设为k，则AB的方程为y=k(x-4) +t．因为A,P,B,Q四点共线，不妨设x2<x<x1<4，|AP |=1+k 2(4-x 1)，|AQ |=1+k 2(x 1-x )，|QB |=1+k 2(x -x 2)，|PB |=1+k 2(4-x 2)，由|AP |⋅|QB |=|AQ |⋅|PB |可得(4-x 1)(x -x 2)=(x 1-x )(4-x 2)，化简可得2x 1x 2-(x 1+x 2)(4+x )+8x =0．(*)联立直线y =k (x -4)+t 和椭圆的方程消去y ：x 24+y 22=1y =k x -4 +t，即(2k 2+1)x 2+4k (t -4k )x +2(t -4k )2-4=0，由韦达定理，x 1+x 2=-4k (t -4k )2k 2+1，x 1x 2=2(t -4k )2-42k 2+1．代入(*)化简得x =4kt +2-t 2kt +2=4-6+t 2kt +2，即6+t 2kt +2=4-x又k =y -t x -4代入上式：6+t 2y -t x -4t +2=4-x ，化简：2x +ty -2=0，所以点Q 总在一条动直线2x +ty -2=0上，且该直线过定点(1,0)2.已知椭圆E ：x 2a2+y 24=1(a >0)的中心为原点O ，左、右焦点分别为F 1、F 2，离心率为53，点P 是直线x =-5a 25上任意一点，点Q 在椭圆E 上，且满足PF 1 ⋅QF 1 =0．(1)试求出实数a ；(2)设直线PQ 与直线OQ 的斜率分别为k 1与k 2，求积k 1•k 2的值；(3)若点P 的纵坐标为1，过点P 作动直线l 与椭圆交于不同的两点M 、N ，在线段MN 上取异于点M 、N 的点H ，满足PM PN=MH HN，证明点H 恒在一条定直线上．【答案】(1)a =3(2)-49(3)证明见解析【分析】(1)根据椭圆的离心率列方程求出实数a 的值；(2)由(1)可设点P -955，t ，Q (x 0，y 0)，根据PF 1 ⋅QF 1 =0得出ty 0=4+455x 0再由点Q 在椭圆E 上得出y 02=41-x 029，用斜率公式及可求出k 1•k 2的值；(3)设过P -955，1 的直线l 与椭圆交于两个不同点M (x 1，y 1)，N (x 2，y 2)，点H (x ，y )，代入椭圆方程得出4x 12+9y 12=36，4x 22+9y 22=36，再设PM PN=MH HN=λ，即PM =λPN，MH =λHN，代入数据整理即可得出点H 恒在一条定直线上．【详解】(1)解：设椭圆E 的半焦距为c ，由题意可得c a =53a 2=4+c 2，解得a =3；(2)解：由(1)可知，直线x =-5a 25=-955，点F 1(-5，0)．设点P -955，t ，Q (x 0，y 0)，∵PF 1 ⋅QF 1 =0，∴-5+955，-t •(-5-x 0，-y 0)=0，得ty 0=4+455x 0．∵点Q (x 0，y 0)在椭圆E 上，∴x 029+y 024=1，即y 02=41-x 029．∴k 1•k 2=y 0-t x 0+955⋅y 0x 0=y 02-ty 0x 02+955x 0=4-49x 02-4-455x 0x 02+955x 0=-49，∴k 1•k 2的值是-49；(3)证明：设过P -955，1 的直线l 与椭圆交于两个不同点M (x 1，y 1)，N (x 2，y 2)，点H (x ，y )，则4x 12+9y 12=36，4x 22+9y 22=36，设PM PN=MH HN=λ，则PM =λPN ，MH =λHN，∴x 1+955，y 1-1 =λx 2+955，y 2-1 ，(x -x 1，y -y 1)=λ(x 2-x ，y 2-y )，整理得955=λx 2-x 11-λ，x =x 1+λx 21+λ，1=y 1-λy 21-λ，y =y 1+λy 21+λ，从而955x =λ2x 22-x 121-λ2，y =y 12-λ2y 221-λ2，由于4x 12+9y 12=36，4x 22+9y 22=36，∴3655x -9y =4λ2x 22-4x 12-9y 12+9λ2y 221-λ2=λ24x 22+9y 22 -4x 12+9y 12 1-λ2=-36．∴点H 恒在直线3655x -9y +36=0．【点睛】本题主要考查椭圆的标准方程，直线与椭圆的位置关系．3.在平面直角坐标系xoy 中，已知椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的离心率为12，以椭圆上的一点和长轴的两个端点为顶点的三角形面积最大值为23(1)求a ，b 的值(2)当过点P (6，0)的动直线1与椭圆C 交于不同的点A ，B 时，在线段AB 上取点Q ，使得AP BQ=AQ BP ，问点Q 是否总在某条定直线上?若是，求出该直线方程，若不是，说明理由.OPQ P MH NF 1xy【答案】(1)a =2,b =3；(2)存在，点Q (x ,y )总在定直线x =23上.【分析】(1)由已知建立关于a ,b ,c 方程组，解之可求得答案；(2)设点Q ,A ,B 的坐标分别为(x ,y ),(x 1,y 1)，(x 2,y 2).记λ=|AP ||PB |=|AQ ||QB |，由已知得坐标的关系：6=x 1-λx 21-λ，0=y 1-λy 21-λ，x =x 1+λx 21+λ，y =y 1+λy 21+λ，由点A ,B 在椭圆上，代入可得定直线.【详解】(1)由已知得c a =1212×2a ×b =23b 2+c 2=a 2，解得a =2b =3c =1，所以a =2,b =3；(2)由(1)得椭圆的方程为C :x 24+y 23 =1，设点Q ,A ,B 的坐标分别为(x ,y ),(x 1,y 1)，(x 2,y 2).由题设知|AP |,|PB |,|AQ |,|QB |均不为零，记λ=|AP ||PB |=|AQ||QB |，则λ>0且λ≠1，又A ,P ,B ,Q 四点共线，从而AP =-λPB ,AQ =λQB ，于是6=x 1-λx 21-λ，0=y 1-λy 21-λ，x =x 1+λx 21+λ，y =y 1+λy 21+λ，从而x 21-λ2x 221-λ2=6x ①，y 21-λ2y 221-λ2=0②，又点A ,B 在椭圆上，所以3x 21+4y 21-12=0③，3x 22+4y 22-12=0④，所以3×①+4×②并结合③，④，得18x =3x 21-λ2x 22 +4y 21-λ2y 221-λ2=3x 21+4y 21 -λ23x 22+4y 221-λ2，化简得x =23.即点Q (x ,y )总在定直线x =23上.【点睛】本题考查直线与椭圆的位置关系之：定直线问题.证明动点在定直线上，其实质是求动点的轨迹方程，所以所用的方法即为求轨迹方程的方法，如定义法、消参法、交轨法等.属于较难题.4.已知椭圆C :x 2a 2+y 2b2=1a >b >0 的离心率为12，左、右焦点分别为F 1、F 2，M 是C 上一点，MF 1 =2，且MF 1 MF 2 =-2MF 1⋅F 2M .(Ⅰ)求椭圆C 的方程；(Ⅱ)当过点P 4,1 的动直线l 与椭圆C 相较于不同两点A ，B 时，在线段AB 上取点Q ，且Q 满足AP QB =AQ PB ，证明点Q 总在某定直线上，并求出该定直线.【答案】(Ⅰ)x 24+y 23=1；(Ⅱ)证明见解析，直线方程为3x +y -3=0．【分析】(1)本问主要考查求椭圆标准方程，由MF 1 MF 2 =-2MF 1 ·F 2M ，可得cos ∠F 1MF 2=MF 1 ·MF 2MF 1 MF 2=12，所以∠F 1MF 2=60°，则在ΔF 1MF 2中，MF 2 =2a -2，F 1F 2 =2c ，再根据余弦定理及a =2c ，可以求出a ,c 的值，于是可以求出椭圆的方程；(2)本问主要考查直线与椭圆的综合应用，分析题意可知直线l 的斜率显然存在，故设直线方程为y -1=k x -4 ，再联立直线方程与椭圆方程，消去未知数y 得到关于x 的一元二次方程，根据韦达定理表示出A ,B 两点横坐标之和及横坐标之积，于是设点Q x 0,y 0 ，将题中条件AP QB =AQ PB 转化为横坐标的等式，于是可以得出Q x 0,y 0 满足的方程，即可以证明Q x 0,y 0 总在一条直线上.【解析】(1)由已知得a =2c ，且∠F 1MF 2=600，在ΔF 1F 2M 中，由余弦定理得2c 2=22+4c -2 2-2×24c -2 cos600，解得c =1.则a =2,b =3，所以椭圆C 的方程为x 24+y 23=1.(2)由题意可得直线l 的斜率存在，设直线l 的方程为y -1=k x -4 ，即y =kx +1-4k ，代入椭圆方程，整理得3+4k 2 x 2+8k -32k 2 x +64k 2-32k -8=0，设A x 1,y 1 ,B x 2,y 2 ，则x 1+x 2=32k 2-8k 3+4k 2,x 1x 2=64k 2-32k -83+4k 2.设Q x 0,y 0 ，由AP QB = AQ PB 得4-x 1 x 0-x 2 =x 1-x 0 4-x 2 (考虑线段在x 轴上的射影即可)，所以8x 0=4+x 0 x 1+x 2 -2x 1x 2，于是8x 0=4+x 0 32k 2-8k 3+4k 2-2×64k 2-32k -83+4k2，整理得3x 0-2=4-x 0 k ，(*)又k =y 0-1x 0-4，代入(*)式得3x 0+y 0-3=0，所以点Q 总在直线3x +y -3=0上.【考点】1.椭圆标准方程；2.直线与椭圆位置关系.【点睛】圆锥曲线中的定点、定值、定直线问题时高考中的常考题型，难度一般较大，常常把直线、圆及圆锥曲线等知识结合在一起，注重数学思想方法的考查，尤其是函数思想、分类讨论思想的考查.求定值问题常见的方法：(1)从特殊点入手，求出定值，再证明这个值与变量无关，(2)直接推理、计算，并在计算推理的过程中消去变量，从而得到定值.定点问题的常见解法：(1)假设定点坐标，根据题意选择参数，建立一个直线系或曲线系方程，而该方程与参数无关，故得到一个关于定点坐标的方程组，以这个方程组的解为坐标的点即为所求定点，(2)从特殊位置入手，找出定点，再证明该点符合题意.5.(2022·山东·模拟预测)在平面直角坐标系xOy 中，已知动点C 到定点F (1,0)的距离与它到直线l :x =4的距离之比为12.(1)求动点C 的轨迹方程；(2)点P 为直线l 上的动点，过点P 的动直线m 与动点C 的轨迹相交于不同的A ，B 两点，在线段AB 上取点Q ，满足|AP |=λ|PB |,|AQ |=λ|QB |，求证：点Q 总在一条动直线上且该动直线恒过定点.【答案】(1)x 24+y 23=1(2)证明见解析【分析】(1)直接根据题意翻译条件为代数式，即可求解.(2)设点设直线，将条件翻译成代数式，联立直线方程和椭圆方程，再利用韦达定理消元即可.【解析】(1)设动点C (x ,y )，由动点C 到定点F (1,0)的距离与它到直线l :x =4的距离之比为12.得(x -1)2+y 2|x -4|=12，化简得x 24+y 23=1，即点C 的轨迹方程为x 24+y 23=1(2)设A x 1,y 1 ,B x 2,y 2 ,Q (x ,y ),P (4,t )，直线AB 的斜率显然存在设为k ，则AB 的方程为y =k (x -4)+t .因为A ，P ，B ，Q 四点共线，不妨设x 1<x <x 2<4，由|AP |=λ|PB |,|AQ |=λ|QB |可得，AP =λBP ,AQ =λQB即4-x 1,t -y 1 =λ4-x 2,t -y 2 ,x -x 1,y -y 1 =λx 2-x ,y 2-y ，所以4-x 1=λ4-x 2 ,x -x 1=λx 2-x ;t -y 1=λt -y 2 ,y -y 1=λy 2-y可得4-x 1 x 2-x =x -x 1 4-x 2 ，化简可得2x 1x 2-x 1+x 2 (4+x )+8x =0.(*)联立直线y =k (x -4)+t 和椭圆C 的方程：x 24+y 23=1y =k x -4 +t，消去y 得：4k 2+3 x 2+8k (t -4k )x +4(t -4k )2-12=0，由韦达定理，x 1+x 2=-8k (t -4k )4k 2+3，x 1x 2=4(t -4k )2-124k 2+3.代入(*)化简得x =4kt +3-t 2kt +3=4-9+t 2kt +3，即9+t 2kt +3=4-x 又k =y -t x -4代入上式：9+t 2y -t x -4t +3=4-x ，化简：3x +ty -3=0，所以点Q 总在一条动直线3x +ty -3=0上，且该直线过定点(1,0)6.(2022·北京八中高二期末)如图，已知椭圆C :x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的短轴端点为B 1、B 2，且B 1B 2 =2，椭圆C 的离心率e =22，点P (0,2)，过点P 的动直线l 椭圆C 交于不同的两点M 、N 与B 1，B 2均不重合)，连接MB 1，NB 2，交于点T ．MNOPTB1B2x y(1)求椭圆C的方程；(2)求证：当直线l绕点P旋转时，点T总在一条定直线上运动；(3)是否存在直线l，使得MT⋅NT=B1T⋅B2T？若存在，求出直线l的方程；若不存在，请说明理由．【答案】(1)x22+y2=1(2)证明见解析；(3)不存在直线l，使得MT⋅NT=B1T⋅B2T成立，理由见解析.【分析】(1)根据题意，列出方程组，求得a2=2,b2=1，即可求得椭圆的方程；(2)设直线的方程为y=kx+2，联立方程组求得x1+x2=-8k2k2+1,x1x2=62k2+1，设T(m,n)，根据B1,T,M和B2,T,M在同一条直线上，列出方程求得n的值，即可求解；(3)设直线l的为x=m(y-2)，把MT⋅NT=B1T⋅B2T转化为-y1y2+12(y1+y2)=1，联立方程组求得y1+y2,y1y2，代入列方程，求得m=0，即可得到结论.【解析】(1)解：由题意可得e=ca=222b=2c2=a2-b2，解得a2=2,b2=1，所以所求椭圆的方程为x22+y2=1.(2)解：由题意，因为直线l过点P(0,2)，可设直线的方程为y=kx+2，M(x1,y1),N(x2,y2)，联立方程组y=kx+2x2+2y=2，整理得(2k2+1)x2+8kx+6=0，可得x1+x2=-8k2k2+1,x1x2=62k2+1，因为直线l 与椭圆有两个交点，所以Δ=(8k )2-4×6⋅(2k 2+1)>0，解得k 2>32，设T (m ,n )，因为B 1,T ,M 在同一条直线上，则n +1m =y 1+1x 1=kx 1+3x 1=k +3x 1，①又由B 2,T ,M 在同一条直线上，则n -1m =y 2-1x 2=kx 2+1x 2=k +1x 2，②由①+②×3所以n +1m +3⋅n -1m =4k +3(x 1+x 2)x 1x 2=4k +3⋅-8k 2k 2+162k 2+1=0，整理得4n -2=0，解得n =12，所以点T 在直线y =12，即当直线l 绕点P 旋转时，点T 总在一条定直线y =12上运动.(3)解：由(2)知，点T 在直线y =12上运动，即y T =12，设直线l 的方程为x =m (y -2)，且M (x 1,y 1),N (x 2,y 2)，又由B 1(-1,0),B (1,0)且MT ⋅NT =B 1T ⋅B 2T ，可得y 1-12 ⋅12-y 2 =1-12 ⋅12+1 ，即-y 1y 2+12(y 1+y 2)=1，联立方程组x =m (y -2)x 2+2y =2，整理得(m 2+2)y 2-4m 2y +4m 2-2=0，可得y 1+y 2=-4m 2m 2+2,y 1y 2=4m 2-2m 2+2，代入可得-4m 2-2m 2+2-4m 2m 2+2=1，解得8m 2=0，即m =0，此时直线的斜率不存在，不合题意，所以不存在直线l ，使得MT ⋅NT =B 1T ⋅B 2T 成立.。

关于调和点列的若干证明

关于调和点列的若干证明
关于调和点列表的若干证明引起了普遍的关注，其实，调和点列表本身
就存在于比较简单的数学表达式中。

调和点列表是指等距取样，即每个数据
点之间差值相等的一组数据。

本文讨论的是调和点列表的性质，以下展开讲解：
首先，它是周期性的，每个数据点之间的距离相等，而且数据点的位置
也准确无误。

例如：给定一个调和序列，那么其中一个数据点定位到另一个
数据点上，两个数据点之间的距离相同，而这种特性也决定了它构成的是一
个周期性的序列。

其次，它的和总是定值。

调和点列表的和可以用求和算式来表示：
Sn=n(2a+(n-1)d)/2，其中，n为序列项数，a为序列的首项，d为项的公差。

求和算式表明，无论调和点列表的首项和公差怎样，它的和总是定值。

最后，它的方差总是零。

调和点列表数据具有完全一样的间隔，因此，
数据中心点自然也是此序列中心，其方差为零。

综上，调和点列表也是一种非常有用的数据，由于它拥有上述证明的特性，因此，在统计学、抽样和数据分析领域，调和点列表也得到了广泛应用。

调和点列的一个性质在线段中点问题中的应用

根据性质 1 可知, K 是 HD 的中点; 同理可证, N 是 DM 的中点. 于是有 KN = 1 HM . 证毕.
2 例 2 (《数学通报》2450 号问题
1[6]) 如图 3, AB, AC 分别切 ⊙O 于
B, C, 过 A 作割线交 ⊙O 于 D, E, 过
D 作 AB 的平行线分别交 BC, BE 于
F, G, 求证: F 是 DG 的中点. 分析与证明易知 BC 是点 A 关
于 ⊙O 的极线, 设 AE 交 BC 于 H 点,
图3
则 A, H, D, E 是调和点列, 由交比的性质 [9] 知 H, A, E, D
也是调和点列. 连 EF 交 AB 于点 M , 则 F H, F A, F E, F D
点 G, 过点 D 作 BC 的平行线交
AB, BG, CG, AG 于点 H, K, N
图2
和 M , 试证: KN = 1 HM . 2
分析与证明注意到图 2 中有完全四边形 AEDF , 延长
AD 交 BC 于 I, 根据完全四边形的调和性可知: A, D, G, I
是调和点列, 则 BA, BD, BG, BI 是调和线束, 又 BC//HM ,
如下性质的应用: 性质 1[3] 如图 1, 如果 P A、
P B、P C、P D 为调和线束, 且 P D
平行于 AB, 则 P C 必平分线段
AB.
图1
应用此性质解题的困难之处在于, 图形中的调和点列或
者平行关系往往比较隐ຫໍສະໝຸດ 、不易发现. 本文通过实例说明如何突破难点、发现图形中隐藏的位置关系, 应用性质 1 解题,
上面应用调和点列性质的证法简洁明了, 是其他解法

高三数学圆锥曲线调和点列

高三数学圆锥曲线调和点列在高中数学中，圆锥曲线是一个重要的概念。

其中，调和点列是圆锥曲线研究中的一个有趣且具有深度的概念。

通过学习和理解调和点列的特性，可以帮助我们更好地理解圆锥曲线的性质。

首先，我们来介绍什么是调和点列。

在平面直角坐标系中，设直线L经过圆锥曲线的一个焦点F，该直线和另一焦点F'的连线与圆锥曲线交于点A。

如果对称于点A的点A'恰好也在圆锥曲线上，那么点A和点A'就构成了一个调和点列。

简单来说，调和点列就是在圆锥曲线上取两点A和A'，使得直线L通过其中一个焦点，并且对称于点A的点A'也在圆锥曲线上。

接下来，让我们来研究调和点列的性质。

首先，我们考虑椭圆。

在椭圆上，对任意取定的直线L，过椭圆两个焦点的直线与直线L交于A、A'两点。

根据椭圆的性质，可以证明A和A'构成一个调和点列。

而且，不仅仅是在椭圆上，对任何一对构成调和点列的点，它们所在的直线都必定与椭圆的两个焦点相交。

这个性质可以帮助我们更好地理解椭圆的几何性质。

然后，我们来研究另一种圆锥曲线——双曲线。

在双曲线上，调和点列的性质也是有趣的。

通过分析可以发现，在双曲线上取两点A和A'，使得直线L通过其中一个焦点，并且对称于点A的点A'也在双曲线上，构成的调和点列，直线L必定未与双曲线相交。

这个性质与椭圆上的性质有所不同，我们可以通过这个性质来区分椭圆和双曲线。

除了椭圆和双曲线，调和点列还可以应用于抛物线的研究。

在抛物线上，调和点列的性质与椭圆和双曲线有所不同，但同样有趣。

在抛物线上取两点A和A'，使得直线L通过其中一个焦点，并且对称于点A的点A'也在抛物线上，构成的调和点列，直线L与抛物线的准线平行。

这个性质可以帮助我们更好地理解抛物线的形态。

通过对圆锥曲线调和点列的研究，我们不仅可以更好地理解椭圆、双曲线和抛物线的性质，还可以帮助我们解决一些圆锥曲线相关的问题。

极点极线和调和点列

极点极线和调和点列
极点极线和调和点列
什么是极点极线？
极点极线是极坐标系中的概念，极坐标系是由极轴和极角组成的坐标系，与直角坐标系有着不同的思考方式和表达方式。

在极坐标系中，极点是坐标系中心，极线是从极点出发的射线。

每个点都可以用极坐标系来表示，即以它与极点的距离为半径，以它与极线的夹角为极角。

极点极线在几何中有着广泛的应用，例如求解过定点的线段中，与该线段成比的那条线段的端点，即可利用极点极线关系求得。

极点极线还可以用于几何中对称的问题，如求解一个圆上异侧两点的中垂线的交点。

极点极线的应用并不仅限于几何中，还可以应用于物理、工程学和数学等领域。

什么是调和点列？
调和点列是一个数列，在这个数列中相邻的两个数的和的倒数等于这
两个数的调和平均数的两倍。

例如，如果数列为a1,a2,a3,…,an，则a1和a2的调和平均数为
2/(1/a1+1/a2)，而a1和a2的和为a1+a2，两个数的和的倒数是
1/(a1+a2)。

因此，如果相邻的两个数a1和a2遵循这个规律，则1/(a1+a2)等于
2/a1+2/a2，即a1+a2等于2a1a2/(a1+a2)，这就是调和点列的定义。

调和点列的应用广泛，例如在统计学中，调和平均数被用作计算平均变化率、平均速率和平均利率等。

此外，在电路分析和物理学中，调和点列也有着重要的应用，例如在计算电阻、电容和电感等问题时，利用调和点列可以更快地求解出电路中的未知量。

圆锥曲线里的调和点列-概述说明以及解释

圆锥曲线里的调和点列-概述说明以及解释1.引言1.1 概述圆锥曲线是几何学中非常重要的一门研究领域，它涵盖了椭圆、双曲线和抛物线这三种基本类型的曲线。

圆锥曲线的研究可以追溯到古希腊时期，当时数学家们对这些曲线的性质和特点产生了浓厚的兴趣。

调和点列是圆锥曲线中一个重要的概念，它是由四个在圆锥曲线上的点构成的。

调和点列具有许多特殊的性质和应用，因此在数学和物理学领域都受到广泛关注。

本文将围绕圆锥曲线中的调和点列展开讨论。

首先，我们将介绍圆锥曲线的定义，让读者对这一概念有一个清晰的了解。

然后，我们将详细探讨调和点列的概念，并分析它的几个重要性质。

在结论部分，我们将进一步探讨调和点列在圆锥曲线中的应用。

这些应用涉及到椭圆、双曲线和抛物线，我们将从几何和物理两个方面进行讨论，以展示调和点列的实际价值和重要性。

通过本文的阅读，读者将能够更深入地了解圆锥曲线中调和点列的概念和性质，并意识到其在数学和物理学中的广泛应用。

同时，本文的内容也可作为进一步研究和学习圆锥曲线以及相关领域的基础知识。

1.2 文章结构文章结构部分的内容如下:2. 文章结构本文将按照以下结构进行论述：2.1 圆锥曲线的定义首先，我们将引入圆锥曲线的概念。

我们将介绍圆锥曲线在几何学中的研究背景，并详细阐述各种圆锥曲线的定义。

通过了解圆锥曲线的特征和性质，我们可以更好地理解调和点列在其中的作用。

2.2 调和点列的概念接下来，我们将专注于调和点列的概念。

我们将介绍调和点列在数学中的定义和性质，解释为什么调和点列在圆锥曲线中具有重要的意义。

我们将探讨调和点列与圆锥曲线之间的关系，并讨论调和点列在圆锥曲线研究中的应用。

3. 结论在本节中，我们将总结调和点列的性质和圆锥曲线中的调和点列的应用。

我们将回顾本文的主要观点和讨论，并强调调和点列在圆锥曲线研究中的重要性。

最后，我们将展望未来可能的研究方向，以进一步深入探索圆锥曲线中的调和点列的应用价值。

通过以上结构，本文将系统地介绍圆锥曲线中的调和点列的概念、性质和应用。

调和点列及调和线束性质的证明与应用举例

调和点列及调和线束性质的证明与应用举例首都师范大学附属回龙观育新学校(102208)李路军李洪景摘要本文考虑了由完全四边形与椭圆所呈现的一些调和点列及调和线束的性质,并用初等方法给出了证明;并通过4个例子说明了这些性质在解题中的应用.关键词调和点列;调和线束常在资料上看到一些证明不完整的有关调和点列和调和线束性质的叙述,作为教师只有理清其本质,使用起来才能心明眼亮.本文给出的例子,让我们更清楚的洞穿题目的意图及本质,为我们的教学提供了坚实的基础.本文着重对椭圆中的调和点列及调和线束问题予以讨论,实际上所提及的性质在二次曲线系中都是成立的,可类比得出.调和点列的定义若同一直线上四点G,A,H,B 满足GA ×HB =GB ×AH ,即GA AH =GBHB,则称A,B 调和分割线段GH 或G,H 调和分割线段AB ,A,B,G,H 为调和点列(G,H 与A,B 称为调和共轭).一、完全四边形中的调和点列1.完全四边形.两两相交又没有三线共点的四条直线段及它们的六点所构成的图形称作完全四边形,如图1,ABMCKD 是一个完全四边形.2.完全四边形中的调和点列.图1图2作为准备,我们考虑如下张角定理:张角定理[1](本质是正弦定理的面积形式).如图2,三角形ABC 中,D 为BC 上一点,连接AD ,设∠CAD =α,∠BAD =β,则sin (α+β)AD =sin αAB +sin βAC.证明因为S ∆ABC =S ∆ABD +S ∆ADC ,所以12AC ·AB sin (α+β)=12AC ·AD sin α+12AD ·AB sin β两边同时除以AB ·AC ·AD ,整理得:sin (α+β)AD=sin αAB +sin βAC.完全四边形中的调和点列[2]如图3.1,完全四边形ABMCKD 中,设AC 与BD 的交点为G ,连接MG 交AD 于H ,则A,D,H,K 为调和点列.证明设∠MAC=α,∠KAC=β,在∆AMH,∆ABD,∆AMD,∆ABK 中,分别有:sin (α+β)AG =sin αAH +sin βAM(1)sin (α+β)AG =sin αAD +sin βAB (2)sin (α+β)AC =sin αAD +sin βAM (3)sin (α+β)AC =sin αAK +sin βAB(4)[(1)−(2)]−[(3)−(4)]:0=sin α(1AH +1AK −2AD );因为sin α=0,所以1AH +1AK =2AD;所以AD AH +AD AK =2⇒AH +DH AH +AK −DK AK=2⇒DH AH =DK AK ,即AH ×DK =AK ×DH ,则A,D,H,K 为调和点列.根据线段间的数量关系,调和点列有不同的等价形式:DHAH =KH −KD KA −KH =DK AK ⇒1KD +1KA =2KH ,1HD −1HA =2HK ;1DH −1DK =2DA ;1AH +1AK =2AD 都可以说明点A,D,H,K 为调和点列.图3.1图3.2如图3.2连接KG 交AM 于L ,则点A,B,L,M 也为调和点列,这也正是本文要讲的调和线束性质2.图3.2中有7线9点,存在四个完全四边形,这个图形也成为完全四点形[3].二、圆锥曲线中的调和点列圆、椭圆、双曲线、抛物线这个家族中,有很多共性,这里以椭圆为例证明.性质1给定椭圆x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0),过点F (x 0,y 0)(F 不在椭圆上且不为原点)的直线与椭圆交于A,B 不同两点,若点P,F,A,B 为调和点列,则点P 为直线AB 与直线x 0xa 2+y 0y b2=1的交点.证明设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),P (m,n ).当直线AB 斜率存在时,设AB 方程为y −y 0=k (x −x 0).与椭圆方程联立,化简得:(a 2k 2+b 2)x 2+2ka 2(y 0−kx 0)x +a 2(y 0−kx 0)2−a 2b 2=0.当∆ 0时,x 1+x 2=−2ka 2(y 0−kx 0)a 2k 2+b 2,x 1x 2=a 2(y 0−kx 0)2−a 2b 2a 2k 2+b 2.点P,F,A,B 为调和点列,即满足x 0−x 1x 0−x 2=x 1−mm −x 2,即2mx 0+2x 1x 2−(x 0+m )(x 1+x 2)=0;两根之和之积代入,化简得:a 2y 0(m −x 0)k +(mx 0b 2+a 2y 20−a 2b 2)=0.又k =y 0−n x 0−m ;代入化简得x 0ma 2+y 0nb 2=1,即有P 点在直线x 0x a 2+y 0yb2=1上.如果过F 的直线斜率不存在,且与椭圆也有两个不同的交点时,根据纵坐标间的关系,可验证P 点也满足直线x 0x a 2+y 0yb 2=1方程.综上,P 点恒在直线x 0x a 2+y 0yb 2=1上.得证.当点F 为(t,0)(−a <t <a,t =0)时,点P 在直线x =a 2t上;点F 为焦点时,点P 在相应的准线上.当点F 为(0,t )(−b <t <b,t =0)时,点P 在直线y =b 2t上.评注在射影几何中,直线x 0x a 2+y 0yb2=1称为点F (x 0,y 0)关于椭圆的x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)极线,点F (x 0,y 0)称为直线x 0x a 2+y 0yb2=1的极点.从上面的证明过程可知,过点F (x 0,y 0)的直线与椭圆交于A,B 不同两点,若点P,F,A,B 为调和点列时,点P 为直线AB 与点F 的极线的交点.所以在圆锥曲线中,调和点列与曲线的极线极点相关.双曲线x 2a2−y 2b 2=1中,点F (x 0,y 0)对应的极线为x 0x a 2−y 0y b2=1;抛物线y 2=2px 中,点F (x 0,y 0)对应的极线为yy 0=p (x +x 0);圆x 2+y 2=r 2中,点F (x 0,y 0)对应的极线为x 0x +y 0y =r 2;当点F 在曲线外时,对应的极线为点F 的切点弦所在的直线方程;当点F 在曲线上时,对应的极线是过点F 的切线所在的直线方程.三、调和线束的两条性质调和线束的定义如图4,如果K,H,D,A 是调和点列,直线外一点M 与它们的连线称为调和线束,即直线MK,MH,MD,MA 为一簇调和线束.平面内不过点M 也不与KA 重合的直线,可以划分为两类,一类是与其中一条线束平行;一类是与四条线束都不平行,下面研究它们的性质.图4图5调和线束性质1平面内若一条直线与调和线束中的其中一条平行而与其余三条相交,则相交线段被平分.下面仅以与MA 平行进行证明.如图5,过点D 作MA 的平行线,分别交直线MK,MH 于点C,B ,则D 为线段CB 中点.证明:∆KDC ∆KAM ,所以KD KA =CDMA ;又∆DBH ∆AMH ,所以DB AM =HD HA;又因为K,H,D,A 为调和点列,KD KA =HDHA,所以CD =DB ,即D 为BC 中点.则所有与MA 平行的直线被MK,MD,MH 所截,得到的线段被平分.如果直线与MH 平行,可以过点K 作辅助线进行证明.其余类推.调和线束性质2平面内若一条直线与调和线束都相交,且交于不同的四个点,则相应的交点也成调和点列.下面分四种情况进行证明.(1)直线与射线MK,MD,MH,MA 都相交或者与其反向延长线都相交的情况.如图6,过点K 作一条直线l 与直线MD,MH,MA 分别相交于点D 1,H 1,A 1,则K,H 1,D 1,A 1为调和点列.证明过点D 1作MA 的平行线交MK,MH 于E,F 两点.根据性质1,可知D 1为EF 的中点.∆KED 1 ∆KMA 1,所以KD 1KA 1=ED 1MA 1;又∆D 1F H 1 ∆A 1MH 1,所以D 1F A 1M =D 1H 1A 1H 1;所以KD 1KA 1=H 1D 1H 1A 1,则K,H 1,D 1,A 1为调和点列.根据平行性,平面内与l 平行的任意直线与调和线束相交后,相应的四个点也构成调和点列.图6图7.1(2)直线与其中三条射线相交,与另一条射线反向延长线相交的情况.仅以与MK反向相交为例.如图7.1,过点D 作一直线l与射线MK反向延长交于点K1,与MH,MA 分别交于点H1、A1,则相应的点K1,H1,D,A1成调和点列.证明过点D作MA的平行线交MK,MH于E,F两点.根据性质1,可知D为EF的中点.∆K1ED ∆K1MA1,所以K1DK1A1=EDMA1;又∆DF H1 ∆A1MH1,所以DFA1M =DH1A1H1;所以K1DK1A1=H1DH1A1,则K1,H1,D,A1为调和点列.根据平行性,平面内与l平行的任意直线与调和线束相交后,相应的四个点也构成调和点列.(3)直线与其中两条射线相交,与另两条射线反向延长线相交的情况.这里以与MK、MD反向相交为例.如图7.2,过点H作一直线l与射线MK、MD反向延长线交于点K1, D1,与MA交于A1,则相应的点K1,H,D1,A1成调和点列.证明过点K1作MH的平行线交MD1,MA于E,F 两点.根据性质1,可知K1为EF的中点.∆K1ED1 ∆HMD1,所以EK1MH =D1K1D1H;又∆A1F K1 ∆A1MH,所以K1FHM =K1A1HA1;所以K1D1K1A1=HD1HA1,则K1,H,D1,A1为调和点列.根据平行性,平面内与l平行的任意直线与调和线束相交后,相应的四个点也构成调和点列.图7.2图7.3(4)直线与其中一条射线相交,与其余三条射线反向延长线相交的情况.这里以与MA相交为例.如图7.3,过点A作直线l与射线MK、MD、MH反向延长线交于点K1,D1,H1,则相应的点K1,H1,D1,A成调和点列.证明过点D1作MA的平行线交MH,MK的反向延长线于E,F两点.根据性质1,可知D1为E,F的中点.∆H1ED1 ∆H1MA,所以ED1MA=H1D1H1A;又∆D1F K1 ∆AMK1,所以D1FAM=D1K1AK1;所以K1D1K1A=H1D1H1A,则K1,H1,D1,A为调和点列.根据平行性,平面内与l平行的任意直线与调和线束相交后,相应的四个点也构成调和点列.综上,平面内任意一不过点M的直线都有相应的情况对应.四、应用举例例1(2018年武汉大学自主招生试题[4])已知椭圆E:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的左右焦点为F1,F2,A,B分别为椭圆E的左右顶点,D(1,0)为线段OF2的中点,且−−→AF2+5−−→BF2=−→0.(Ⅰ)求椭圆E的方程;(Ⅱ)若点M为椭圆E上的动点(异于A,B),连接MF1并延长交椭圆E于点N,连接MD、ND并分别延长交椭圆E于P,Q,连接P Q,设直线MN、P Q的斜率存在且分别为k1,k2,试问是否存在常数λ,使得k1+λk2=0恒成立?若存在,求出λ的值;若不存在,说明理由.图8简析(Ⅰ)x29+y25=1;(Ⅱ)如图8,点D对应的极线是x=9,设NM、P Q交极线于点R,NP,MQ交极线于点G,则有完全四边形NMRQGP,连接RD,并延长交NP G于点K,则N,P,K,G为调和点列,RN,RP,RK,RG为调和线束,根据性质2,x轴与线束的相应交点依然为调和点列,设RQ与x轴的交点为I,极线与x轴的交点为H,即F1,D,I,H为调和点列,满足F1DF1H=IDIH,把坐标代入,可得x I=197,则λ=−k1k2=F1HIH=−74.图9例2(2017年高考北京卷理科第18题)已知抛物线C:y2=2px过点P(1,1),过点(0,12)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.(I)求抛物线C的方程;(II)求证:A为线段BM的中点.简析(I)抛物线C的方程为y2=x;(II)如图9,设点(0,12)为K,OP恰为点K的切点弦所在的直线,即OP为点K的极线.设MN与OP的交点为Q,则点K,Q,M,N为调和点列,那么OK,OQ,OM,ON 为调和线束,又直线MA与OK平行,根据调和线束性质1, MA与其余三条调和线束的相交线段被平分,即A为线段BM的中点.例3(2013年高考江西卷理科)椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)经过点P(1,32),离心率e=12,直线l的方程为x=4.(Ⅰ)求椭圆C的方程;(Ⅱ)AB是经过右焦点F的任一弦(不经过点P),设直线AB与直线l相交于点M,记P A,P B,P M的斜率分别为k1,k2,k3.问:是否存在常数λ,使得k1+k2=λk3.若存在求λ的值;若不存在,说明理由.简析(Ⅰ)x24+y23=1.(Ⅱ)如图10,直线x=4是右焦点的极线,所以点M,F,B,A为调和点列,P M,P F,P B,P A为调和线束,由调和线束性质2,则x轴与调和线束相应的交点依然为调和点列,设P M,P B,P A与x轴的交点依次为K,R,X,则K,F,R,X为调和点列,有1F R−1F X=2F K,则P F F R −P FF X=2P FF K,化简k P A+k P B=2k P M.图10例4设A,B是椭圆x2a2+y2b2=1(a>b>0)短轴(长轴)的两个端点,P为平面内任意一点(不在直线AB上),设直线P A,P B与椭圆分别交于E,F,与长轴(短轴)所在直线分别相交于C,D,直线EF与短轴(长轴)所在直线相交于M,则直线P M平分线段CD[5].简析如图11,实际上,此试题可认为是过y轴上一点M(不与原点、A,B重合)作直线交椭圆于E,F,连接AE,BF,相交于一点P,则直线P E,P M,P F被x轴所截,截得的线段被平分.图11设BE与AF的交点与点P的连线与y轴的交点为L,在完全四边形BF P EMA中,M,L,A,B为调和点列, P M,P L,P A,P B为调和线束,又点M在y轴上,其极线P L一定与y轴垂直,根据调和线束性质1,那么x轴与另外三条线束的相交线段被平分.图12如果点P在椭圆上(不与顶点重合),如图12,设过点P的切线与x轴交于Q点,M,L,A,B为调和点列, P M,P L,P A,P B为调和线束,根据调和线束性质1,那么x轴与另外三条线束的相交线段被平分,则Q为CD中点.本文仅仅是对圆锥曲线中的椭圆进行了相应的研究,而在圆、双曲线、抛物线中也是成立的.圆锥曲线压轴题,一向都是思维的难点与计算的痛点,但是如果能先从几何的角度去认识它,分析它,就有助于对习题的深刻理解,并减少运算.所以人们常说,解析几何首先是几何,要有几何的眼光.调和线束的性质应用,在一些竞赛中也常常隐蔽出现[6],只有掌握了其本质,解决问题时才能直入主题,才能站在高处思考问题,故以后的教学中,要有意的培养学生洞察问题本质的意识,不仅仅是“解析”.如果不能从几何角度解释,说明我们还没有找到几何解释的方法.参考文献[1]赖百奇.张角公式的若干应用[J].数学通报,2005(7).[2]张景中.面积关系帮你解题[M].上海:上海教育出版社,1982.[3]邹宇,张景中,饶永生.作辅助线求完全四边形线段比列的机械化方法.数学通报,2016(1).[4]满在伟,杨列敏.对一道解析几何问题的探究与推广[J].中学数学教学参考,2019(11).[5]李伟键.椭圆的一个结论的演变历程[J].数学通讯,2017(12).[6]曾建国.调和点列的一个性质在线段中点问题中的应用[J].中学数学研究,2019(7).。

(新)两个高考题中的调和点列(附答案解析)

安徽卷22题
设椭圆过点，且左焦点为 .
（1）求椭圆的方程；
（2）当过点的动直线与椭圆相交于不同点时，在线段上取点，满足，证明：点总在某定直线上.
答案：（1）；（2） .
细心的朋友会发现，为过点引椭圆的切线 ,切点所在的直线，为什么呢？
其实，由可知四点成调和点列，首先简单介绍一下调和点列.
你现在明白为什么点总在的直线为切点所在的直线了吧.
无独有偶，在山东卷文科压轴22题也是以调和点列问题为背景的.
题目：在平面直角坐标系中，已知椭圆，如图所示，斜率为且不过原点的直线交椭圆于两点，线段的中点为，射线交椭圆于点，交直线于点 .
（Ⅰ）求的最小值；
（Ⅱ）若 .
（ⅰ）求证：直线过定点；
（ⅱ）试问点能否关于轴对称？若能，求出此时的外接圆方程；若不能，请说明理由.
在（Ⅱ）中，延长交椭圆于，由，所以调和.因此直线方程为即，因此直线过定点 .
定义：直线上依次四点满足，则称四点构成调
推论：已知四点调和，为中点 .
性质2：如图，为圆外一点，为圆的切线，截圆于，交与点，则四点调和.
证明留给你吧.
推广：椭圆外一点作椭圆的两条切线，切点为，过的任意一条直线截椭圆于，交与点，则四点调和.

调和点列(一)解析

调和点列(一)一、线段调和分割的基本概念如果线段AB 被两点C,D 内分与外分成同一比例，则称线段AB 被点C 和D 调和分割.亦称点列A,B;C,D 为调和点列.显然，当C,D 调和分割AB 时，也可称A 、B 两点调和分割CD.有时也称点C 和D 是线段AB 的调和共轭点.若从共点直线外任一点P 作射线PA,PC,PB,PD ，则可称射线束为调和线束，且PA 与PB 共轭，PC 与PD 共轭.二、调和点列的性质调和点列联系了众多的图形，因而它有一系列有趣的性质.性质1 设A,C,B,D 是共线四点，点M 为AB 中点，则C,D 调和分割线段AB 的充要条件是满足下述六个条件之一. (1)点AB 调和分割CD.(2)112AC AD AB+=. (3) 22AB CD AD BC AC DB ∙=∙=∙. (4) CA CB CM CD ∙=∙.(5) DA DB DM DC ∙=∙.(6)22MA MB MC MD ==∙.性质2 设A,C,B,D 是共线四点，过共点直线外一点P 引射线PA,PC,PB,PD ，则C,D 调和分割线段AB 的充要条件是满足下述两个条件之一.(1)线束PA,PC,PB,PD ，其中一射线的任意平行线被其他三条射线截出相等的两线段.(2)另一直线l 分别交射线PA,PC,PB,PD 于点A ’,C ’,B ’,D ’时，点C ’,D ’调和分割线段A ’B ’.性质3 对线段AB 的内分点C 和外分点D ，以及直线AB 外一点P ，给出如下四个论断：①PC 是∠APB 的平分线.②PD 是∠APB 的外角平分线.③C,D 调和分割线段AB.④PC ⊥PD.以上四个论断中，任选两个作题设，另两个作结论组成的六个命题均为真命题.性质4 三角形的一边被其边上的内(旁)切圆的切点和另一点调和分割的充要条件是，另一点与其余两边上的两个切点三点共线.性质5 从圆O 外一点A 引圆的割线交圆O 于C,D ，若割线ACD 与点A 的切点弦交于点B ，则弦CD 被A,B 调和分割.三、几个推论1、性质2的推论：推论1 梯形的两腰延长线的交点和两对角线的交点调和分割两底中点的连线.推论2完全四边形的一条对角线被其他两条对角线调和分割.推论3过完全四边形对角线所在直线的交点作另一条对角线的平行线，所作直线与平行的对角线的同一端点所在的边或其延长线相交，所得线段被此对角线所在直线上的交点平分.S2、性质3的推论：推论4三角形的角平分线被其内心和相应的旁心调和分割.推论5两外离不等圆圆心连线被两圆的外公切线交点和内公切线交点调和分割.推论6若C,D两点调和分割圆的直径AB，则圆周上任一点到C,D两点的距离之比是不等于1的常数.反之，若一动点到两定点的距离之比为不等于1的常数，则该动点的轨迹是一个圆.(Apollonius圆)推论7从圆周上一点作两割线，它们与圆相交的非公共的两点连线，垂直于这条连线的直径所在的直线与两割线相交，则这条直径被这两割线调和分割.推论8一已知圆的直径被另一圆周调和分割的充要条件是，已知直径的圆周与过两分割点的圆周正交(即交点处切线相互垂直).推论9设点C是△AEF的内心，角平分线AC交边EF于点B，射线AB交△AEF的外接圆圆O2于点O，则射线AB上的点D为△AEF的旁心的充要条件是AC DOCB OB=.推论10设△AEF的角平分线AB交EF于点B，交△AEF的外接圆于点O，则22OE OF OA OB==∙.3、性质4的推论：推论11若凸四边形有内切圆，则相对边上的两切点所在直线与凸四边形一边延长线的交点和这一边上的内切圆切点调和分割这一边.4、性质5的推论：推论12从圆O外一点A引圆的两条割线交圆于四点，以这四点为顶点的四边形的对角线相交于点B，设直线AB交圆O于C,D，则A,B调和分割CD弦.四、调和点列的性质应用例1如图，过圆外一点P作圆的两条切线PA,PB，A,B为切点，再过点P作圆的一条割线分别交圆于C,D两点，过切点B作PA的平行线分别交直线AC,AD于E,F，求证：BE = BF. (2005年第5届中国西部数学奥林匹克题)E例2如图，在△ABC中，AD⊥BC，H为AD上任意一点，CH,BH分别与AB,AC交于点E,F，求证：∠EDA =∠FDA. (第18届普特南B.1)(1987年友谊杯国际竞赛)(第14届爱尔兰奥林匹克)(第26届加拿大奥林匹克)B例3 如图，在△PBC 中，∠PBC =60°，过点P 作△PBC 的外接圆圆O 的切线，与CB 的延长线交于点A.点D,E 分别在线段PA 和圆O 上，使得∠DBE =90°，PD=PE ，连接BE 与PC 相交于点F.已知AF,BP,CD 三线共点. (1)求证：BF 是∠PBC 的平分线.(2)求tan ∠PCB 的值. (2006年西部数学奥林匹克题)例4 如图，已知A 为圆O 外一点，过A 引圆O 的割线交圆O 于点B,C ，且点B 在线段AC 内部.过点A 引圆O 的两条切线，切点分别为S,T.设AC 与ST 交于点P ，证明：2AP ABPC BC=∙. (第21届北欧数学竞赛题)例5如图，已知△ABC的外心为O，P为OA延长线上一点，直线l与PB关于BA对称，直线h与PC关于AC对称，l与h交于点Q.若P在OA的延长线上运动，求Q的轨迹. (第38届奥地利奥林匹克题)B例6如图，过锐角△ABC的顶点A,B,C的三条高分别交对边于点D,E,F，过点D平行于EF的直线分别交AC,AB于点Q,R，EF交BC于点P.证明：△PQR的外接圆过BC的中点. (第38届IMO预选题)B例7如图，设O和I分别为△ABC的外心和内心，△ABC的内切圆与边BC,CA,AB 分别相切于点D,E,F，直线FD与CA相交于点P，直线DE与AB相交于点Q，点M,N分别为线段PE,QF的中点，求证：OI⊥MN. (2007年CMO试题)例8如图，已知AB是圆O的弦，M是AB的中点，C是圆O外任一点，过点C作圆O的切线CS,CT，连接MS,MT分别交AB于点E,F.过点E,F作AB的垂线，分别交OS,OT于点X,Y，再过点C任作圆O的割线，交圆O于点P,Q，连接MP 交AB于点R，设Z是△PQR的外心，求证：X,Y,Z三点共线.(2007年国家队选拔赛题)Q。

调和点列性质

调和点列定义：直线上依次四点A 、B 、C 、D 满足AB AD BC DC=，则称A 、B 、C 、D 四点构成调和点列。

其中A 、C 和B 、D 称为调和共轭。

性质1：如图，A 为圆O 外一点，AB 、AC 为圆O 的切线，ADEF 截圆O 与D 、F ，交BC 与点E 则A 、D 、E 、F 四点调和。

证明:A D E F AD AF DE FE ⇔=、、、四点调和 AD DE AF FE ⇔= ① 又**AD AD AC BD DC AF AB AF BF CF == 而**sin **sin BDC BFC S DE BD CD BDC BD CD FE S BF FC BFC BF FC∠===∠ 故①成立。

得证！推广：如图，椭圆外一点A 关于椭圆的两条切线的切点所在的直线为BC （此直线也叫极线），过A 的任意一条直线ADEF 截椭圆于D 、F ，交BC 与E 则A 、D 、E 、F 成调和点列。

证明：暂略。

性质2：112A B C D AB AD AC⇔+=、、、调和证明：而即证。

推论：已知A 、B 、C 、D 四点调和，O 为A 、C 中点，则OD OB OA ⋅=2.反过来也成立，若A 、B 、C 、D 四点共线，O 为A 、C 中点，且OD OB OA ⋅=2，则A 、B 、C 、D 四点调和。

性质3：若A 、B 、C 、D 成调和点列，且平面上有点M 满足AM MC ⊥112112a+b+c ()()()b c AB AD AC a a b a a b a b a b c b c a a b c a a b c b c +=⇔+=⇔=+++++++⇔=⇔=++则必有MC 平分BMD ∠，MA 外角平分BMD ∠. 这是调和点列应用中相当重要的一个性质。

证明：反证法。

反设MC 不平分BMD ∠，作MC ’平分角BMD ∠交BD 与C ’，MA ’外角平分角BMD ∠交DB 延长线与A ’ ，则''MC MA ⊥ 由内角平分线定理，''BC BM C DMD = 有外角平分线定理，''BA BM A DMD= 所以''''BA BC A D C D =② 由A 、B 、C 、D 成调和点列知BC BA CD AD = 注意到'''BC BC BC BC C D CD BD BD>⇔>成立 '''BA BA BA BA A D AD BD BD<⇔<成立所以''BA BA BC BC BD BD BD BD<=< 与②矛盾！所以MC 平分BMD ∠，MA 外角平分BMD ∠。

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