资源简介 第8节 圆锥曲线中的综合问题[课程标准要求]1.根据具体问题情境,建立直线和圆的方程,建立椭圆、抛物线、双曲线的标准方程.2.根据几何问题和图形的特点,用代数语言把几何问题转化为代数问题.3.根据对几何问题(图形)的分析,探索解决问题的思路,运用代数方法得到结论,给出代数结论合理的几何解释,解决几何问题.第一课时 定点、定直线问题考点一 直线过定点问题[例1] (2025·福建泉州模拟)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,左、右焦点分别为F1,F2,焦距为2,点P(1,y0)(y0>0)为椭圆C上的点.(1)求椭圆C的标准方程.(2)设点A,B在椭圆C上,直线PA,PB均与圆E:( x+) 2+y2=r2(0圆锥曲线中直线过定点问题的两种解法(1)引进参数法.首先设参,引进的参数一般为点的坐标、直线的斜率、直线的夹角等.然后列出关系式,根据题设条件,表示出对应的动态直线方程,将动态直线方程转化为y-y0=k(x-x0)的形式,则k∈R时直线恒过定点(x0,y0).(2)由特殊到一般.先由特殊情况(如直线斜率不存在或直线过原点等)求出定点,然后证明一般情况下该点符合题意.[针对训练] 已知双曲线C:=1(a>0,b>0)经过点(,1),且渐近线方程为y=±x.(1)求C的方程.(2)若抛物线x2=2py(p>0)与C的右支交于点A,B,证明:直线AB过定点.考点二 动圆过定点问题[例2] 2025·黑龙江哈尔滨模拟)如图,圆I的半径为4,圆心I(-1,0),G是圆I上任意一点,定点K(1,0),线段GK的垂直平分线和半径IG相交于点H,当点G在圆上运动时,动点H运动轨迹为Γ.(1)求点H的轨迹Γ的方程;(2)设动直线l:y=kx+m与轨迹Γ有且只有一个公共点P,且与直线x=4相交于点Q,试探究:在x轴上是否存在定点M,使得以PQ为直径的圆恒过点M 若存在,求出点M的坐标;若不存在,请说明理由.圆锥曲线中动圆过定点问题的解题步骤(1)确定动圆的直径MN,求出直径两端点的坐标 M(x1,y1),N(x2,y2).(2)设定点坐标P(m,n),求向量,,运用·=0计算出点P坐标.注意:解题时可先猜后证,一般情况下可根据图象对称性或直径特殊位置(如直径垂直于坐标轴)来确定点P位置.[针对训练] 已知椭圆C:+=1(a>b>0)经过点P(1,),且两焦点与短轴的一个端点的连线构成等腰直角三角形.(1)求椭圆的方程.(2)过定点(0,-)的动直线l,交椭圆C于A,B两点,试证:在坐标平面上存在一个定点T,使得以AB为直径的圆恒过点T.考点三 定直线问题[例3] (2025·江苏盐城模拟)在平面直角坐标系xOy中,已知椭圆E:+=1(a>b>0)的离心率为,右焦点F到椭圆E上任意一点的最小距离为1.(1)求椭圆E的方程.(2)设A,B为椭圆E的左、右顶点,过点F作直线l交椭圆E于C,D两点,C,D与A,B不重合,连接AC,BD交于点Q.求证:点Q在定直线上.动点在定直线上是圆锥曲线的常规题型,设出动点P的坐标(x0,y0),通过已知点轨迹,消去参数,从而得到动点P的轨迹方程.[针对训练] (2023·新课标Ⅱ卷)已知双曲线C的中心为坐标原点,左焦点为(-2,0),离心率为 .(1)求C的方程;(2)记C的左、右顶点分别为A1,A2,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MA1与NA2交于点P.证明:点P在定直线上.(分值:50分)选题明细表知识点、方法 题号直线过定点问题 1动圆过定点问题 3定直线问题 2,41.(12分)(2025·浙江温州模拟)已知双曲线C:=1(a>0,b>0)的离心率为,右顶点为E(,0).A,B为双曲线C右支上异于点E的两点,且点A在第一象限,以AB为直径的圆经过点E.(1)求C的方程.(2)证明:直线AB恒过定点.2.(12分)(2025·湖北襄阳模拟)过抛物线x2=2py(p>0)内部一点P(m,n)作任意两条直线AB,CD,如图所示,连接CA,BD并延长交于点Q.当P为焦点并且AB⊥CD时,四边形ACBD面积的最小值为32.(1)求抛物线的方程;(2)若点P(1,1),证明点Q在定直线上运动,并求出定直线方程.3.(13分)(2025·安徽芜湖模拟)已知双曲线C:=1(a>0,b>0)过点(2,2),且离心率为 .(1)求双曲线C的方程.(2)设直线l是圆O:x2+y2=4上的动点P(x0,y0)(x0y0≠0)处的切线,l与双曲线C交于不同的两点A,B,证明:以AB为直径的圆过坐标原点.4.(13分)(2025·河北衡水模拟)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,M(1,1)是C上一点,且点M到点F1,F2的距离之和为2.(1)求C的方程;(2)斜率为的直线l与C交于A,B两点,则△MAB的外心是否在一条定直线上 若在,求出该直线的方程;若不在,请说明理由.第8节 圆锥曲线中的综合问题(解析版)[课程标准要求]1.根据具体问题情境,建立直线和圆的方程,建立椭圆、抛物线、双曲线的标准方程.2.根据几何问题和图形的特点,用代数语言把几何问题转化为代数问题.3.根据对几何问题(图形)的分析,探索解决问题的思路,运用代数方法得到结论,给出代数结论合理的几何解释,解决几何问题.第一课时 定点、定直线问题考点一 直线过定点问题[例1] (2025·福建泉州模拟)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,左、右焦点分别为F1,F2,焦距为2,点P(1,y0)(y0>0)为椭圆C上的点.(1)求椭圆C的标准方程.(2)设点A,B在椭圆C上,直线PA,PB均与圆E:( x+) 2+y2=r2(0(1)【解】 设椭圆C的半焦距为c,由题意得解得故椭圆C的标准方程为+=1.(2) 【证明】 由题意,P(1,),且直线PA和直线PB斜率都存在,设直线PA的方程为y=k1x-k1+,直线PB的方程为y=k2x-k2+,由题意知圆心E(-,0)到直线PA的距离=r,所以9=4r2(1+),所以(9-4r2)-18k1+9-4r2=0,同理,(9-4r2)-18k2+9-4r2=0,所以k1,k2是方程(9-4r2)k2-18k+9-4r2=0的两根,Δ>0,所以k1k2=1.设A(x1,y1),B(x2,y2),直线AB的方程为y=kx+m,将y=kx+m代入+=1,得(3+4k2)x2+8kmx+4m2-12=0,Δ=48(4k2+3-m2)>0,所以x1+x2=-,①x1x2=,②所以y1+y2=k(x1+x2)+2m=,③y1y2=(kx1+m)(kx2+m)=k2x1x2+km(x1+x2)+m2=,④又因为k1k2=×===1,⑤将①②③④代入⑤,化简得7k2+8km+m2+9m-=0,所以(m+k-)(m+7k+)=0,若m+k-=0,则直线AB:y=kx+-k=k(x-1)+,此时AB过点P(1,),A,B重合,且不满足Δ>0,舍去.若m+7k+=0,满足Δ>0,则直线AB:y=kx--7k=k(x-7)-,此时AB恒过点(7,-),所以直线AB过定点(7,-).圆锥曲线中直线过定点问题的两种解法(1)引进参数法.首先设参,引进的参数一般为点的坐标、直线的斜率、直线的夹角等.然后列出关系式,根据题设条件,表示出对应的动态直线方程,将动态直线方程转化为y-y0=k(x-x0)的形式,则k∈R时直线恒过定点(x0,y0).(2)由特殊到一般.先由特殊情况(如直线斜率不存在或直线过原点等)求出定点,然后证明一般情况下该点符合题意.[针对训练] 已知双曲线C:=1(a>0,b>0)经过点(,1),且渐近线方程为y=±x.(1)求C的方程.(2)若抛物线x2=2py(p>0)与C的右支交于点A,B,证明:直线AB过定点.(1)【解】 因为双曲线C:=1(a>0,b>0)经过点(,1),且渐近线方程为y=±x,所以=1,=1,解得a=b=,所以C的方程为=1.(2)【证明】 设A(x1,y1),B(x2,y2),则=2py1,=2py2,由消x可得y2-2py+2=0,Δ=4p2-8>0,所以y1+y2=2p,y1y2=2,所以x1x2=·=2p,因为kAB==,所以直线AB的方程为y-y1=(x-x1),即y=x-x1+y1=x-=x-,所以直线AB过定点(0,-).考点二 动圆过定点问题[例2] 2025·黑龙江哈尔滨模拟)如图,圆I的半径为4,圆心I(-1,0),G是圆I上任意一点,定点K(1,0),线段GK的垂直平分线和半径IG相交于点H,当点G在圆上运动时,动点H运动轨迹为Γ.(1)求点H的轨迹Γ的方程;(2)设动直线l:y=kx+m与轨迹Γ有且只有一个公共点P,且与直线x=4相交于点Q,试探究:在x轴上是否存在定点M,使得以PQ为直径的圆恒过点M 若存在,求出点M的坐标;若不存在,请说明理由.【解】 (1)连接HK,由题意可得|HG|=|HK|,又|IG|=|HI|+|GH|=4,故|HI|+|HK|=4>2,即点H到定点I(-1,0),K(1,0)的距离之和为4,即点H的轨迹为以I(-1,0),K(1,0)为焦点,4为长轴长的椭圆,即有a=2,c=1,则b==,即Γ:+=1.(2)由消去y并整理,得(4k2+3)x2+8kmx+4m2-12=0,因为直线l:y=kx+m与椭圆Γ有且只有一个公共点P,所以Δ=(8km)2-4(4k2+3)(4m2-12)=0,即4k2-m2+3=0,所以m≠0,此时xP=-=-,yP=k(-)+m==,所以P(-,),由得Q(4,4k+m),假设存在定点M(x0,y0),使得以PQ为直径的圆恒过点M,则·=0,又=(--x0,-y0),=(4-x0,4k+m-y0),所以·=(--x0)·(4-x0)+(-y0)·(4k+m-y0)=0,整理得·(x0-1)+(-m--4k)y0++-4x0+3=0,所以解得故存在定点M(1,0),使得以PQ为直径的圆恒过点M.圆锥曲线中动圆过定点问题的解题步骤(1)确定动圆的直径MN,求出直径两端点的坐标 M(x1,y1),N(x2,y2).(2)设定点坐标P(m,n),求向量,,运用·=0计算出点P坐标.注意:解题时可先猜后证,一般情况下可根据图象对称性或直径特殊位置(如直径垂直于坐标轴)来确定点P位置.[针对训练] 已知椭圆C:+=1(a>b>0)经过点P(1,),且两焦点与短轴的一个端点的连线构成等腰直角三角形.(1)求椭圆的方程.(2)过定点(0,-)的动直线l,交椭圆C于A,B两点,试证:在坐标平面上存在一个定点T,使得以AB为直径的圆恒过点T.(1)【解】 因为椭圆C:+=1(a>b>0)的两焦点与短轴的一个端点的连线构成等腰直角三角形,所以a=b,又椭圆经过点P(1,),代入椭圆方程可得 b=1,故a=,则所求椭圆的方程为+y2=1.(2)【证明】 当l与x轴平行时,以AB为直径的圆的方程为x2+(y+)2=()2,当l与x轴垂直时,以AB为直径的圆的方程为x2+y2=1,由得即两圆公共点为(0,1),因此,所求的点T如果存在,只能是(0,1).当直线l的斜率存在,且不为0时,可设直线l:y=kx-(k≠0).由消去y得(18k2+9)x2-12kx-16=0,Δ>0,设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=,x1x2=,因此=(x1,y1-1),=(x2,y2-1),·=x1x2+(y1-1)(y2-1)=(1+k2)x1x2-k(x1+x2)+=(1+k2)·k·+=0.所以TA⊥TB.综上可知,以AB为直径的圆恒过点 T(0,1).考点三 定直线问题[例3] (2025·江苏盐城模拟)在平面直角坐标系xOy中,已知椭圆E:+=1(a>b>0)的离心率为,右焦点F到椭圆E上任意一点的最小距离为1.(1)求椭圆E的方程.(2)设A,B为椭圆E的左、右顶点,过点F作直线l交椭圆E于C,D两点,C,D与A,B不重合,连接AC,BD交于点Q.求证:点Q在定直线上.(1)【解】 由题意得 a=3,b=,c=2,所以椭圆E的方程为+=1.(2)【证明】 由(1)A(-3,0),B(3,0),F(2,0),由题意知直线l的斜率不为0,故可设直线l:x=ty+2,联立消x得(5t2+9)y2+20ty-25=0,则Δ=(20t)2-4×(5t2+9)×(-25)=900(t2+1)>0,设C(x1,y1),D(x2,y2),则x1=ty1+2,x2=ty2+2,y1+y2=-,y1y2=-,由题意可知直线AC与直线BD斜率均存在,且不为0,不相等,则lAC:y=(x+3),lBD:y=(x-3),联立 (x+3)=(x-3) x=========,所以xQ=,故点Q在定直线x=上.动点在定直线上是圆锥曲线的常规题型,设出动点P的坐标(x0,y0),通过已知点轨迹,消去参数,从而得到动点P的轨迹方程.[针对训练] (2023·新课标Ⅱ卷)已知双曲线C的中心为坐标原点,左焦点为(-2,0),离心率为 .(1)求C的方程;(2)记C的左、右顶点分别为A1,A2,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MA1与NA2交于点P.证明:点P在定直线上.(1)【解】 设双曲线的方程为=1(a>0,b>0),由焦点坐标可知c=2,则由e==可得a=2,b==4,所以双曲线C的方程为=1.(2)【证明】 由(1)可得A1(-2,0),A2(2,0),设M(x1,y1),N(x2,y2),直线MN的方程为x=my-4,因为直线MN与双曲线C左支交于两点,且双曲线C的渐近线斜率为±2,故>2或<-2,即-x=my-4与=1联立消去x可得(4m2-1)y2-32my+48=0,且Δ=64(4m2+3)>0,则y1+y2=,y1y2=,直线MA1的方程为y=(x+2),直线NA2的方程为y=(x-2),联立直线MA1与直线NA2的方程可得======-,由=-可得x=-1,即xP=-1,据此可得点P在定直线x=-1上.(分值:50分)选题明细表知识点、方法 题号直线过定点问题 1动圆过定点问题 3定直线问题 2,41.(12分)(2025·浙江温州模拟)已知双曲线C:=1(a>0,b>0)的离心率为,右顶点为E(,0).A,B为双曲线C右支上异于点E的两点,且点A在第一象限,以AB为直径的圆经过点E.(1)求C的方程.(2)证明:直线AB恒过定点.(1)【解】 因为右顶点E(,0),所以a=.因为e==,所以c=,所以b==1,所以C的方程为-y2=1.(2)【证明】 设A(x1,y1),B(x2,y2),可设直线AB:x=my+t.联立消x得(m2-2)y2+2mty+t2-2=0,则即所以y1+y2=-,y1y2=.因为以AB为直径的圆经过点E,所以kAE·kBE=·=-1,即=-1,所以(m2+1)y1y2+m(t-)(y1+y2)+=0,所以+(t-)2=0,化简得(t-)(3-t)=0,当t=时,直线AB:x=my+经过点E,不符合条件,舍去.所以t=3.所以直线AB:x=my+3必过定点(3,0).2.(12分)(2025·湖北襄阳模拟)过抛物线x2=2py(p>0)内部一点P(m,n)作任意两条直线AB,CD,如图所示,连接CA,BD并延长交于点Q.当P为焦点并且AB⊥CD时,四边形ACBD面积的最小值为32.(1)求抛物线的方程;(2)若点P(1,1),证明点Q在定直线上运动,并求出定直线方程.【解】 (1)设直线AB:y=kx+,联立方程组整理得x2-2pkx-p2=0,Δ>0,可得x1+x2=2pk,x1x2=-p2,所以|AB|=·=2p(k2+1),同理可得 |CD|=2p(+1),所以S四边形ACBD=|AB||CD|=2p2(k2++2)≥8p2=32,当且仅当k2=1时,等号成立,所以p=2,所以抛物线的方程为x2=4y.(2)设A(x1,),B(x2,),C(x3,),D(x4,),由题意知,直线AB,CD斜率存在,当P为(1,1)时,Q(x0,y0),由A,P,B三点共线,可得=,可得x1x2+4=x1+x2,①同理,由C,P,D三点共线,可得x3x4+4=x3+x4,②又由A,C,Q共线,可得=,所以x1x3+4y0=x0(x1+x3),③同理,由B,D,Q三点共线,可得x2x4+4y0=x0(x2+x4),④由①③得x1==,即(x0-1)x2x3+(4-x0)x3+(x0-4y0)x2+4y0-4x0=0,⑤又由②④得x4==,即(x0-1)x2x3+(4-x0)x2+(x0-4y0)x3+4y0-4x0=0,⑥由⑤⑥得(4-x0)(x3-x2)+(x0-4y0)(x2-x3)=0,即4-x0=x0-4y0,即x0-2y0-2=0,所以点Q在定直线x-2y-2=0上.3.(13分)(2025·安徽芜湖模拟)已知双曲线C:=1(a>0,b>0)过点(2,2),且离心率为 .(1)求双曲线C的方程.(2)设直线l是圆O:x2+y2=4上的动点P(x0,y0)(x0y0≠0)处的切线,l与双曲线C交于不同的两点A,B,证明:以AB为直径的圆过坐标原点.(1)【解】 由题意得=,故c2=3a2=a2+b2,故 b2=2a2.由双曲线过点(2,2)可得=1,即 =1,解得a2=2,b2=4,则双曲线C的方程为 =1.(2)【证明】 法一 因为点P(x0,y0)(x0y0≠0)在圆x2+y2=4上,所以圆在点P(x0,y0)处的切线方程为y-y0=-(x-x0),化简得x0x+y0y=4,则直线l的方程为xx0+yy0=4,代入双曲线C的方程2x2-y2=4,变形为4(2x2-y2)=(xx0+yy0)2,整理得(+4)y2+2x0y0xy+(-8)x2=0,等号两边同除以x2(x2≠0),得(+4)()2+2x0y0·+(-8)=0.设A(x1,y1),B(x2,y2),则kOAkOB=·===-1,故OA⊥OB,即以AB为直径的圆过坐标原点.法二 因为点P(x0,y0)(x0y0≠0)在圆x2+y2=4上,所以圆在点P(x0,y0)处的切线方程为y-y0=-(x-x0),化简得x0x+y0y=4,由及+=4得(3-8)x2-8x0x+32-4=0,因为切线l与双曲线C交于不同的两点A,B,且0<<4,所以3-8≠0,且Δ=64-4(3-8)(32-4)>0,设A,B两点的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),则x1+x2=,x1x2=,则·=x1x2+y1y2=x1x2+(4-x0x1)(4-x0x2)=+[16-+]==0,即以AB为直径的圆过坐标原点.4.(13分)(2025·河北衡水模拟)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,M(1,1)是C上一点,且点M到点F1,F2的距离之和为2.(1)求C的方程;(2)斜率为的直线l与C交于A,B两点,则△MAB的外心是否在一条定直线上 若在,求出该直线的方程;若不在,请说明理由.【解】 (1)由题意,得解得故C的方程为+=1.(2)△MAB的外心在一条定直线上.理由如下:由题意设直线l的方程为y=x+t(t≠),联立消y得3x2+4tx+4t2-6=0,所以Δ=16t2-12(4t2-6)>0,即-且t≠.设A(x1,y1),B(x2,y2),MA的中点为N(x0,y0),则x1+x2=-,x1x2=,所以kMA+kMB=+====0,即直线MA与MB的斜率互为相反数.设直线MA的方程为y-1=k(x-1)(k≠0),即y=kx+1-k.联立消y得(2k2+1)x2+4k(1-k)x+2(1-k)2-3=0,由Δ>0,得k≠-,则x1+1=-,所以x0==-,所以y0=kx0+1-k=k·[-]+1-k=,即N(-,),所以线段MA的垂直平分线的方程为y-=-(x+),即y=-x+.①直线MB的方程为y-1=-k(x-1),同理可得线段MB的垂直平分线的方程为y=x-,②联立①②,得得2x-y-1=0,故△MAB的外心在定直线2x-y-1=0上.(第2页)(共51张PPT)第8节 圆锥曲线中的综合问题1.根据具体问题情境,建立直线和圆的方程,建立椭圆、抛物线、双曲线的标准方程.2.根据几何问题和图形的特点,用代数语言把几何问题转化为代数问题.3.根据对几何问题(图形)的分析,探索解决问题的思路,运用代数方法得到结论,给出代数结论合理的几何解释,解决几何问题.[课程标准要求]第一课时 定点、定直线问题考点一 直线过定点问题(1)求椭圆C的标准方程.圆锥曲线中直线过定点问题的两种解法(1)引进参数法.首先设参,引进的参数一般为点的坐标、直线的斜率、直线的夹角等.然后列出关系式,根据题设条件,表示出对应的动态直线方程,将动态直线方程转化为y-y0=k(x-x0)的形式,则k∈R时直线恒过定点(x0,y0).(2)由特殊到一般.先由特殊情况(如直线斜率不存在或直线过原点等)求出定点,然后证明一般情况下该点符合题意.解题策略(1)求C的方程.(2)若抛物线x2=2py(p>0)与C的右支交于点A,B,证明:直线AB过定点.考点二 动圆过定点问题[例2] 2025·黑龙江哈尔滨模拟)如图,圆I的半径为4,圆心I(-1,0),G是圆I上任意一点,定点K(1,0),线段GK的垂直平分线和半径IG相交于点H,当点G在圆上运动时,动点H运动轨迹为Γ.(1)求点H的轨迹Γ的方程;(2)设动直线l:y=kx+m与轨迹Γ有且只有一个公共点P,且与直线x=4相交于点Q,试探究:在x轴上是否存在定点M,使得以PQ为直径的圆恒过点M 若存在,求出点M的坐标;若不存在,请说明理由.圆锥曲线中动圆过定点问题的解题步骤(1)确定动圆的直径MN,求出直径两端点的坐标 M(x1,y1),N(x2,y2).解题策略注意:解题时可先猜后证,一般情况下可根据图象对称性或直径特殊位置(如直径垂直于坐标轴)来确定点P位置.(1)求椭圆的方程.考点三 定直线问题(1)求椭圆E的方程.(2)设A,B为椭圆E的左、右顶点,过点F作直线l交椭圆E于C,D两点,C,D与A,B不重合,连接AC,BD交于点Q.求证:点Q在定直线上.(2)【证明】 由(1)A(-3,0),B(3,0),F(2,0),由题意知直线l的斜率不为0,故可设直线l:x=ty+2,动点在定直线上是圆锥曲线的常规题型,设出动点P的坐标(x0,y0),通过已知点轨迹,消去参数,从而得到动点P的轨迹方程.解题策略(1)求C的方程;(2)记C的左、右顶点分别为A1,A2,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MA1与NA2交于点P.证明:点P在定直线上.课时作业(分值:50分)选题明细表知识点、方法 题号直线过定点问题 1动圆过定点问题 3定直线问题 2,4(1)求C的方程.(2)证明:直线AB恒过定点.2.(12分)(2025·湖北襄阳模拟)过抛物线x2=2py(p>0)内部一点P(m,n)作任意两条直线AB,CD,如图所示,连接CA,BD并延长交于点Q.当P为焦点并且AB⊥CD时,四边形ACBD面积的最小值为32.(1)求抛物线的方程;(2)若点P(1,1),证明点Q在定直线上运动,并求出定直线方程.(1)求双曲线C的方程.(2)设直线l是圆O:x2+y2=4上的动点P(x0,y0)(x0y0≠0)处的切线,l与双曲线C交于不同的两点A,B,证明:以AB为直径的圆过坐标原点.(1)求C的方程; 展开更多...... 收起↑ 资源列表 第八章 第8节 第一课时 定点、定直线问题.docx 第八章 第8节 第一课时 定点、定直线问题.pptx