资源简介 2023届高考复习解析几何微专题——圆锥曲线中的定值、定点问题(学生版)一、圆锥曲线中求解定值问题常用的方法(1)从特殊入手,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.例1 (2022·盐城市高三一模)设F为椭圆C:+y2=1的右焦点,过点(2,0)的直线与椭圆C交于A,B两点.(1)若点B为椭圆C的上顶点,求直线AF的方程;(2)设直线AF,BF的斜率分别为k1,k2(k2≠0),求证:为定值.例2 (2022·洛阳统考)设抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,点P(4,m)(m>0)是抛物线C上一点,且|PF|=5.(1)求抛物线C的方程;(2)若A,B为抛物线 C上异于P的两点,且PA⊥PB.记点A,B到直线y=-4的距离分别为a,b,求证:ab为定值.跟踪练习1、(2021·安徽安庆市一模)已知椭圆C:+=1(a>b>0),过椭圆左焦点F的直线x-4y+=0与椭圆C在第一象限交于点M,三角形MFO的面积为.(1)求椭圆C的标准方程;(2)过点M作直线l垂直于x轴,直线MA、MB交椭圆分别于A、B两点,且两直线关于直线l对称,求证:直线AB的斜率为定值.2、(2020·新高考Ⅰ卷)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,且过点A(2,1).(1)求C的方程;(2)点M,N在C上,且AM⊥AN,AD⊥MN,D为垂足.证明:存在定点Q,使得|DQ|为定值.3、已知O为坐标原点,过点M(1,0)的直线l与抛物线C:y2=2px(p>0)交于A,B两点,且·=-3.(1)求抛物线C的方程;(2)过点M作直线l′⊥l交抛物线C于P,Q两点,记△OAB,△OPQ的面积分别为S1,S2,证明:+为定值.4、已知抛物线C:y2=2px经过点P(1,2).过点Q(0,1)的直线l与抛物线C有两个不同的交点A,B,且直线PA交y轴于M,直线PB交y轴于N.(1)求直线l的斜率的取值范围;(2)设O为原点,=λ,=μ,求证:+为定值.5、(2018·北京高考)已知抛物线C:y2=2px(p>0)经过点P(1,2).过点Q(0,1)的直线l与抛物线C有两个不同的交点A,B,且直线PA交y轴于M,直线PB交y轴于N.(1)求直线l的斜率的取值范围;(2)设O为原点,=λ,=μ,求证:+为定值.二、圆锥曲线中求解定点问题常用的方法(1)“特殊探路,一般证明”,即先通过特殊情况确定定点,再转化为有方向、有目标的一般性证明.(2)“一般推理,特殊求解”,即先由题设条件得出曲线的方程,再根据参数的任意性得到定点坐标.(3)求证直线过定点(x0,y0),常利用直线的点斜式方程y-y0=k(x-x0)来证明.例3 (2022·河南名校模拟)已知双曲线C:-=1(a>0,b>0)的右焦点F,半焦距c=2,点F到右准线x=的距离为,过点F作双曲线C的两条互相垂直的弦AB,CD,设AB,CD的中点分别为M,N.(1)求双曲线C的标准方程;(2)证明:直线MN必过定点,并求出此定点坐标.跟踪练习1、过抛物线C:y2=4x的焦点F且斜率为k的直线l交抛物线C于A,B两点.(1)若|AB|=8,求直线l的方程;(2)若A关于x轴的对称点为D,求证:直线BD过定点,并求出该点的坐标.2、已知椭圆C:+=1的右焦点为(1,0),且经过点A(0,1). (1)求椭圆C的方程;(2)设O为原点,直线l:y=kx+t(t≠±1)与椭圆C交于两个不同点P,Q,直线AP与x轴交于点M,直线AQ与x轴交于点N.若|OM|·|ON|=2,求证:直线l经过定点.3、已知抛物线C的顶点在原点,焦点在坐标轴上,点A(1,2)为抛物线C上一点.(1)求抛物线C的方程;(2)若点B(1,-2)在抛物线C上,过点B作抛物线C的两条弦BP与BQ,如kBP·kBQ=-2,求证:直线PQ过定点.4、(2021·广东广州三校联考)如图,已知椭圆C:+y2 =1的上顶点为A,右焦点为F,直线AF与圆M:x2+y2-6x-2y+7=0相切,其中a>1.(1)求椭圆的方程;(2)不过点A的动直线l与椭圆C相交于P,Q两点,且AP⊥AQ,证明:动直线l过定点,并且求出该定点坐标.5、(2021·江西上饶模拟)在平面直角坐标系xOy中,已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,且短轴长为2.(1)求椭圆C的标准方程;(2)若直线l与椭圆C交于M,N两点,P(0,1),直线PM与直线PN的斜率之积为,证明:直线l过定点并求出该定点坐标.6、已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,点A,B分别为C的右顶点和上顶点,若△ABF1的面积是△ABF2的面积的3倍,且·=3.(1)求C的标准方程;(2)若过点且斜率不为0的直线与C交于M,N两点,点P在直线x=6上,且NP与x轴平行,求证:直线MP恒过定点.7、△ABC中,已知B(-,0),C(,0),AD⊥BC交BC于点D,H为AD中点,满足BH⊥AC,点H的轨迹为曲线C.(1)求曲线C的方程;(2)过点M作直线l交曲线C于P,Q两点,求证:以PQ为直径的圆恒过定点.2023届高考复习解析几何微专题——圆锥曲线中的定值、定点问题(解析版)一、圆锥曲线中求解定值问题常用的方法(1)从特殊入手,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.例1 (2022·盐城市高三一模)设F为椭圆C:+y2=1的右焦点,过点(2,0)的直线与椭圆C交于A,B两点.(1)若点B为椭圆C的上顶点,求直线AF的方程;(2)设直线AF,BF的斜率分别为k1,k2(k2≠0),求证:为定值.解:(1)若B为椭圆的上顶点,则B(0,1).又直线AB过点(2,0),故直线AB:x+2y-2=0,由可得3y2-4y+1=0,解得y1=1,y2=,即点A,又F(1,0),故直线AF的方程为y=x-1.(2)证明:设A(x1,y1),B(x2,y2),设直线AB的方程为x=ty+2,代入椭圆方程可得(2+t2)y2+4ty+2=0.所以y1+y2=,y1y2=.故k1+k2=+=+===0.又k1,k2均不为0,故=-1,即为定值-1.例2 (2022·洛阳统考)设抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,点P(4,m)(m>0)是抛物线C上一点,且|PF|=5.(1)求抛物线C的方程;(2)若A,B为抛物线 C上异于P的两点,且PA⊥PB.记点A,B到直线y=-4的距离分别为a,b,求证:ab为定值.解:(1)由抛物线的定义知|PF|=+4=5,解得p=2,所以抛物线C的方程为y2=4x.(2)证明:由P(4,m)(m>0)是抛物线C上一点,得m=4,易知直线PA斜率存在且不为0,设直线PA的方程为x-4=t(y-4)(t≠0),A(x1,y1),B(x2,y2).由消去x得y2-4ty+16(t-1)=0,Δ=16(t-2)2>0,所以t≠2,所以y1=4t-4,所以a=|y1-(-4)|=|4t|.因为PA⊥PB,所以用-代替t(t≠0,t≠2,-≠2),得y2=--4,b=|y2-(-4)|=,所以ab==16,即ab为定值.跟踪练习1、(2021·安徽安庆市一模)已知椭圆C:+=1(a>b>0),过椭圆左焦点F的直线x-4y+=0与椭圆C在第一象限交于点M,三角形MFO的面积为.(1)求椭圆C的标准方程;(2)过点M作直线l垂直于x轴,直线MA、MB交椭圆分别于A、B两点,且两直线关于直线l对称,求证:直线AB的斜率为定值.解:(1)直线x-4y+=0过左焦点F,所以F(-,0),c=,又由S△OMF=××yM=可知yM=,从而椭圆经过点M,由椭圆定义知2a=+=4,即a=2,b2=a2-c2=1,故椭圆的方程为C:+y2=1.(2)由条件知,直线MA、MB斜率存在,且两直线斜率互为相反数,设直线MA:y-=k(x-)交椭圆于点A(x1,y1),直线MB:y-=-k(x-)交椭圆于点B(x2,y2),由得(4k2+1)x2-(8k2+4k)x+12k2-4k-3=0,从而有,x1=,即x1=,y1=+,故A,同理可得B,k===,即证直线AB的斜率为定值,且为.2、(2020·新高考Ⅰ卷)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,且过点A(2,1).(1)求C的方程;(2)点M,N在C上,且AM⊥AN,AD⊥MN,D为垂足.证明:存在定点Q,使得|DQ|为定值.解:(1)由题意得+=1,=,解得a2=6,b2=3.所以C的方程为+=1.(2)证明:设M(x1,y1),N(x2,y2).若直线MN与x轴不垂直,设直线MN的方程为y=kx+m,代入+=1,得(1+2k2)x2+4kmx+2m2-6=0.于是x1+x2=-,x1x2=.①由AM⊥AN知,·=0,故(x1-2)(x2-2)+(y1-1)(y2-1)=0,可得(k2+1)x1x2+(km-k-2)(x1+x2)+(m-1)2+4=0.将①代入上式可得(k2+1)-(km-k-2)+(m-1)2+4=0.整理得(2k+3m+1)(2k+m-1)=0.因为A(2,1)不在直线MN上,所以2k+m-1≠0,故2k+3m+1=0,k≠1.于是直线MN的方程为y=k-(k≠1).所以直线MN过点P.若直线MN与x轴垂直,可得N(x1,-y1).由·=0得(x1-2)(x1-2)+(y1-1)(-y1-1)=0.又+=1,可得3x-8x1+4=0.解得x1=2(舍去),x1=.此时直线MN过点P.令Q为AP的中点,即Q.若D与P不重合,则由题设知AP是Rt△ADP的斜边,故|DQ|=|AP|=.若D与P重合,则|DQ|=|AP|.综上,存在点Q,使得|DQ|为定值.3、已知O为坐标原点,过点M(1,0)的直线l与抛物线C:y2=2px(p>0)交于A,B两点,且·=-3.(1)求抛物线C的方程;(2)过点M作直线l′⊥l交抛物线C于P,Q两点,记△OAB,△OPQ的面积分别为S1,S2,证明:+为定值.解:(1)设直线l:x=my+1,联立方程消去x得,y2-2pmy-2p=0,设A(x1,y1),B(x2,y2),则y1+y2=2pm,y1y2=-2p,又因为·=x1x2+y1y2=(my1+1)(my2+1)+y1y2=(1+m2)y1y2+m(y1+y2)+1=(1+m2)(-2p)+2pm2+1=-2p+1=-3.解得p=2.所以抛物线C的方程为y2=4x.(2)证明:由(1)知M(1,0)是抛物线C的焦点,所以|AB|=x1+x2+p=my1+my2+2+p=4m2+4.原点到直线l的距离d=,所以S1=××4(m2+1)=2.因为直线l′过点(1,0)且l′⊥l,所以S2=2 =2.所以+=+=.即+为定值.4、已知抛物线C:y2=2px经过点P(1,2).过点Q(0,1)的直线l与抛物线C有两个不同的交点A,B,且直线PA交y轴于M,直线PB交y轴于N.(1)求直线l的斜率的取值范围;(2)设O为原点,=λ,=μ,求证:+为定值.解:(1)因为抛物线y2=2px经过点(1,2),所以2p=4,即p=2.故抛物线C的方程为y2=4x.由题意知,直线l的斜率存在且不为0.设直线l的方程为y=kx+1(k≠0).由得k2x2+(2k-4)x+1=0.依题意Δ=(2k-4)2-4×k2×1>0,解得k<1且k≠0.又PA,PB与y轴相交,故直线l不过点(1,-2).从而k≠-3.所以直线l斜率的取值范围是(-∞,-3)∪(-3,0)∪(0,1).(2)证明:设A(x1,y1),B(x2,y2).由(1)知x1+x2=-,x1x2=.直线PA的方程为y-2=(x-1).令x=0,得点M的纵坐标为yM=+2=+2.同理得点N的纵坐标为yN=+2.由=λ,=μ得λ=1-yM,μ=1-yN.所以+=+=+=·=·=2.所以+为定值.5、(2018·北京高考)已知抛物线C:y2=2px(p>0)经过点P(1,2).过点Q(0,1)的直线l与抛物线C有两个不同的交点A,B,且直线PA交y轴于M,直线PB交y轴于N.(1)求直线l的斜率的取值范围;(2)设O为原点,=λ,=μ,求证:+为定值.解:(1)因为抛物线y2=2px过点(1,2),所以2p=4,即p=2.故抛物线C的方程为y2=4x,由题意知,直线l的斜率存在且不为0.设直线l的方程为y=kx+1(k≠0).由得k2x2+(2k-4)x+1=0.依题意Δ=(2k-4)2-4×k2×1>0,解得k<0或0又PA,PB与y轴相交,故直线l不过点(1,-2).从而k≠-3.所以直线l斜率的取值范围是(-∞,-3)∪(-3,0)∪(0,1).(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),由(1)知x1+x2=-,x1x2=.直线PA的方程为y-2=(x-1).令x=0,得点M的纵坐标为yM=+2=+2.同理得点N的纵坐标为yN=+2.由=λ,=μ得λ=1-yM,μ=1-yN.所以+=+=+=·=·=2.所以+为定值.二、圆锥曲线中求解定点问题常用的方法(1)“特殊探路,一般证明”,即先通过特殊情况确定定点,再转化为有方向、有目标的一般性证明.(2)“一般推理,特殊求解”,即先由题设条件得出曲线的方程,再根据参数的任意性得到定点坐标.(3)求证直线过定点(x0,y0),常利用直线的点斜式方程y-y0=k(x-x0)来证明.例3 (2022·河南名校模拟)已知双曲线C:-=1(a>0,b>0)的右焦点F,半焦距c=2,点F到右准线x=的距离为,过点F作双曲线C的两条互相垂直的弦AB,CD,设AB,CD的中点分别为M,N.(1)求双曲线C的标准方程;(2)证明:直线MN必过定点,并求出此定点坐标.解:(1)由题设可得c-=,c=2,所以a2=3,b2=c2-a2=1,所以双曲线C的标准方程为-y2=1.(2)由(1)知双曲线的右焦点为F(2,0).设过点F的弦AB所在的直线方程为x=ky+2,A(x1,y1),B(x2,y2),所以M(+2,).由消去x得(k2-3)y2+4ky+1=0,因为弦AB与双曲线C有两个交点,所以k2-3≠0,所以y1+y2=,所以M(,).当k=0时,M点即F点,此时,直线MN为x轴.当k≠0时,将上式M点坐标中的k换成-(-3≠0),可得N(,-).①当直线MN不垂直x轴时,直线MN的斜率kMN==,直线MN的方程为y-=(x-),化简得y=(x-3),所以直线MN过定点(3,0).②当直线MN垂直于x轴时,=,此时k=±1,直线MN也过定点(3,0).综上所述,直线MN过定点(3,0).跟踪练习1、过抛物线C:y2=4x的焦点F且斜率为k的直线l交抛物线C于A,B两点.(1)若|AB|=8,求直线l的方程;(2)若A关于x轴的对称点为D,求证:直线BD过定点,并求出该点的坐标.解:(1)由y2=4x知焦点F的坐标为(1,0),则直线l的方程为y=k(x-1),代入抛物线方程y2=4x,得k2x2-(2k2+4)x+k2=0,由题意知k≠0,且Δ=[-(2k2+4)]2-4k2·k2=16(k2+1)>0.设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=,x1x2=1.由抛物线的弦长公式知|AB|=x1+x2+2=8,则=6,即k2=1,解得k=±1.所以直线l的方程为y=±(x-1).(2)由(1)及抛物线的对称性知,D点的坐标为(x1,-y1),直线BD的斜率kBD===,所以直线BD的方程为y+y1=(x-x1),即(y2-y1)y+y2y1-y=4x-4x1.因为y=4x1,y=4x2,x1x2=1,所以(y1y2)2=16x1x2=16,即y1y2=-4(y1,y2异号).所以直线BD的方程为4(x+1)+(y1-y2)y=0,对任意y1,y2∈R,有解得即直线BD恒过定点(-1,0).2、已知椭圆C:+=1的右焦点为(1,0),且经过点A(0,1). (1)求椭圆C的方程;(2)设O为原点,直线l:y=kx+t(t≠±1)与椭圆C交于两个不同点P,Q,直线AP与x轴交于点M,直线AQ与x轴交于点N.若|OM|·|ON|=2,求证:直线l经过定点.解:(1)由题意得,b2=1,c=1,所以a2=b2+c2=2.所以椭圆C的方程为+y2=1.(2)证明:设P(x1,y1),Q(x2,y2),则直线AP的方程为y=x+1.令y=0,得点M的横坐标xM=-.又y1=kx1+t,从而|OM|=|xM|=.同理,|ON|=.由得(1+2k2)x2+4ktx+2t2-2=0,则x1+x2=-,x1x2=.所以|OM|·|ON|=·===2.又|OM|·|ON|=2,所以2=2.解得t=0,所以直线l经过定点(0,0).3、已知抛物线C的顶点在原点,焦点在坐标轴上,点A(1,2)为抛物线C上一点.(1)求抛物线C的方程;(2)若点B(1,-2)在抛物线C上,过点B作抛物线C的两条弦BP与BQ,如kBP·kBQ=-2,求证:直线PQ过定点.解:(1)若抛物线的焦点在x轴上,设抛物线方程为y2=ax,代入点A(1,2),可得a=4,所以抛物线方程为y2=4x.若抛物线的焦点在y轴上,设抛物线方程为x2=my,代入点A(1,2),可得m=,所以抛物线方程为x2=y.综上所述,抛物线C的方程是y2=4x或x2=y.(2)证明:因为点B(1,-2)在抛物线C上,所以由(1)可得抛物线C的方程是y2=4x.易知直线BP,BQ的斜率均存在,设直线BP的方程为y+2=k(x-1),将直线BP的方程代入y2=4x,消去y,得k2x2-(2k2+4k+4)x+(k+2)2=0.设P(x1,y1),则x1=,所以P.用-替换点P坐标中的k,可得Q((k-1)2,2-2k),从而直线PQ的斜率为==,故直线PQ的方程是y-2+2k=·[x-(k-1)2].得y-2=+,令x=3,解得y=2,所以直线PQ恒过定点(3,2).4、(2021·广东广州三校联考)如图,已知椭圆C:+y2 =1的上顶点为A,右焦点为F,直线AF与圆M:x2+y2-6x-2y+7=0相切,其中a>1.(1)求椭圆的方程;(2)不过点A的动直线l与椭圆C相交于P,Q两点,且AP⊥AQ,证明:动直线l过定点,并且求出该定点坐标.解:(1)由题可知,A(0,1),F(c,0),则直线AF的方程为+y=1,即x+cy-c=0,因为直线AF与圆M:x2+y2-6x-2y+7=0相切,该圆的圆心为M(3,1),r=,则=,∴c2=2,∴a2=3,故椭圆的标准方程为+y2=1.(2)依题得直线l的斜率必存在,设l:y=kx+m,设点P(x1,y1),Q(x2,y2),联立,消去y并整理得(3k2+1)x2+6kmx+3m2-3=0,Δ=36k2m2-4·(3k2+1)·(3m2-3)>0,即m2<3k2+1,且x1+x2=-,x1x2=,∴·=(x1,y1-1)·(x2,y2-1)=x1x2+y1y2-(y1+y2)+1=(k2+1)x1x2+k(m-1)(x1+x2)+(m-1)2=(k2+1)·+k(m-1)·+(m-1)2=∵AP⊥AQ,∴·=0,即=0,∴m=1或m=-.当m=1时,直线l:y=kx+1,恒过点(0,1),不满足题意,舍去;当m=-时,直线l:y=kx-,恒过点,故直线恒过定点.5、(2021·江西上饶模拟)在平面直角坐标系xOy中,已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,且短轴长为2.(1)求椭圆C的标准方程;(2)若直线l与椭圆C交于M,N两点,P(0,1),直线PM与直线PN的斜率之积为,证明:直线l过定点并求出该定点坐标.解:(1)由得∴椭圆C的标准方程为+y2=1.(2)若直线l的斜率不存在,设M(s,t),则N(s,-t),此时kPM·kPN=×===,与题设矛盾,故直线l的斜率必存在.设l:y=kx+m,M(x1,y1),N(x2,y2),联立得:(2k2+1)x2+4mkx+2m2-2=0,Δ=8(2k2-m2+1)>0,∴x1+x2=-,x1x2=,∵kPM·kPN=·===,代入x1+x2=-,x1x2=整理得:m2-3m+2=0,解得:m=2或m=1(舍去),即直线过定点(0,2).6、已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,点A,B分别为C的右顶点和上顶点,若△ABF1的面积是△ABF2的面积的3倍,且·=3.(1)求C的标准方程;(2)若过点且斜率不为0的直线与C交于M,N两点,点P在直线x=6上,且NP与x轴平行,求证:直线MP恒过定点.解:(1)设椭圆C的焦距为2c,则F1(-c,0),F2(c,0),∵点A,B分别为C的右顶点和上顶点,∴A(a,0),B(0,b),则=(a+c,0),=(c,b).又△ABF1的面积是△ABF2的面积的3倍,且·=3,∴解得a=2,c=1,则b==,∴C的标准方程为+=1.(2)证明:设直线MN的方程为x=my+,M,N(x2,y2),则P(6,y2).由消去x,整理得(3m2+4)y2+4my-=0,Δ>0恒成立,由根与系数的关系得,y1+y2=,y1y2=,∴my1y2=(y1+y2).又直线MP的方程为y-y2=(x-6),令y=0,得x-6=.∵x1=my1+,∴x-6====-,则x=,故直线MP恒过定点.7、△ABC中,已知B(-,0),C(,0),AD⊥BC交BC于点D,H为AD中点,满足BH⊥AC,点H的轨迹为曲线C.(1)求曲线C的方程;(2)过点M作直线l交曲线C于P,Q两点,求证:以PQ为直径的圆恒过定点.解:(1)设H(x,y),则A(x,2y),=(x+,y),=(x-,2y),因为BH⊥AC,所以·=0,即(x+)(x-)+2y2=0,整理得x2+2y2=2,即+y2=1.因为在△ABC中,三顶点不可能共线,所以y≠0,故曲线C的方程为+y2=1(y≠0).(2)证明:若直线l斜率不存在,可得圆:x2+y2=1,若直线l斜率为0,可得圆:x2+2=.两个圆的公共点为N(0,-1),若直线l斜率存在且不为0时,设其方程为y=kx+(k≠0),由可得(2k2+1)x2+kx-=0,Δ>0恒成立,设点P(x1,y1),Q(x2,y2),由根与系数的关系得·=(x1,y1+1)·(x2,y2+1)=x1x2+(y1+1)·(y2+1)=x1x2+=(k2+1)x1x2+k(x1+x2)+=++==0,即NP⊥NQ,所以以PQ为直径的圆经过定点N(0,-1).综上所述,以PQ为直径的圆恒过定点N(0,-1). 展开更多...... 收起↑ 资源列表 2023届高考复习解析几何微专题——圆锥曲线中的定值、定点问题 (学生版).doc 2023届高考复习解析几何微专题——圆锥曲线中的定值、定点问题(解析版).docx