直线和圆锥曲线常见题型(3)

2019-02-21 00:22

本题的关键是看到点P的双重身份:点P即在直线A1M上也在直线A2N上,进而得到

k1?k22??,

k1?k2t由直线MN的方程

y?y1y2?y1得直线与x轴的交点,即?x?x1x2?x1横截距x?x2y1?x1y2,将点M、N的坐标代入,化简易得

y1?y2x?444343,由?3解出t?,到此不要忘了考察t?tt33是否满足t?2。

另外:也可以直接设P(t,y0),通过A1,A2的坐标写出直线PA1,PA2的直线方程,再分别和椭圆联立,通过韦达定理求出M、N的坐标,再写出直线MN的方程。再过点F,求出t值。

例题5、已知椭圆C的中心在坐标原点,焦点在x轴上,椭圆C上的点到焦点距离的最大值为3;最小值为1;

(Ⅰ)求椭圆C的标准方程;

(Ⅱ)若直线l:y?kx?m与椭圆C相交于A,B两点(A,B不是左右顶点),且以AB为直径的圆过椭圆C的右顶点。求证:直线l过定点,并求出该定点的坐标。

分析:第一问,是待定系数法求椭圆的标准方程;第二问,直线l:y?kx?m与椭圆C相交于A,B两点,并且椭圆的右顶点和A、B的连线互相垂直,证明直线l过定点,就是通过垂直建立k、m的一次函数关系。

x2y22解(I)由题意设椭圆的标准方程为2?2?1(a?b?0)a?c?3,a?c?1,a?2,c?1,b?3

abx2y2???1 43?y?kx?m222(II)设A(x1,y1),B(x2,y2),由?2得(3?4k)x?8mkx?4(m?3)?0, 2?3x?4y?12??64m2k2?16(3?4k2)(m2?3)?0,3?4k2?m2?0

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8mk4(m2?3)(注意:这一步是同类坐标变换) x1?x2??,x1?x2?3?4k23?4k23(m2?4k2)(注意:这一步叫同点纵、横y1?y2?(kx1?m)?(kx2?m)?kx1x2?mk(x1?x2)?m?23?4k22坐标间的变换)

?以AB为直径的圆过椭圆的右顶点D(2,0),且kAD?kBD??1,

?y1y?2??1,y1y2?x1x2?2(x1?x2)?4?0, x1?2x2?23(m2?4k2)4(m2?3)16mk???4?0,

3?4k23?4k23?4k27m2?16mk?4k2?0,解得m1??2k,m2??2k22,且满足3?4k?m?0 7当m??2k时,l:y?k(x?2),直线过定点(2,0),与已知矛盾;

2k22时,l:y?k(x?),直线过定点(,0) 7772综上可知,直线l过定点,定点坐标为(,0).

7当m??名师经验:在直线和圆锥曲线的位置关系题中,以弦为直径的圆经过某个点,就是“弦对定点张直角”,也就是定点和弦的两端点连线互相垂直,得斜率之积为?1,建立等式。直线不过定点,也不知道斜率,设出l:y?kx?m,是经常用的一招,在第二讲中就遇到了这样设的直线。

练习:直线l:y?kx?m和抛物线y?2px相交于A、B,以AB为直径的圆过抛物线的顶点,证明:直线l:y?kx?m过定点,并求定点的坐标。

2x?y分析:以AB为直径的圆过抛物线的顶点O,则OA?OB,若设A(x1,y1),B(x2,y2),则x12y12再

?0,

y1?y2?(kx1?m)?(kx2?m)?k2x1x2?mk(x1?x2)?m2,将条件转

(k2?1)x1x2?mk(x1?x2)?m2?0,再通过直线和抛物线联立,计算判别式后,可以得到x1x2,x1?x2,

解出k、m的等式,就可以了。

解:设A(x1,y1),B(x2,y2),由??y?kx?m2得,(这里消x得到的) ky?2py?2mp?0,2?y?2px第12页共69页

则??4p?8mkp?0………………(1) 由韦达定理,得:y1?y2?22p2mp,y1y2?, kky1?my2?my1y2?m(y1?y2)?m2则x1x2?, ??2kkk?以AB为直径的圆过抛物线的顶点O,则OA?OB,即x1x2?y1y2?0,

y1y2?m(y1?y2)?m2可得?y1y2?0,则(1?k2)2mp?2pm?m2k?0, 2k22即k2mp?mk?0,又mk?0,则m??2kp,且使(1)成立,

此时l:y?kx?m?kx?2kp?k(x?2p),直线恒过点(2p,0)。

名师指点:这个题是课本上的很经典的题,例题5、就是在这个题的基础上,由出题人迁移得到的,解题思维都是一样的,本题解决过程中,有一个消元技巧,就是直线和抛物线联立时,要消去一次项,计算量小一些,也运用了同类坐标变换——韦达定理,同点纵、横坐标变换-------直线方程的纵坐标表示横坐标。其实解析几何就这么点知识,你发现了吗?

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题型四:过已知曲线上定点的弦的问题

若直线过的定点在已知曲线上,则过定点的直线的方程和曲线联立,转化为一元二次方程(或类一元二次方程),考察判断式后,韦达定理结合定点的坐标就可以求出另一端点的坐标,进而解决问题。下面我们就通过例题领略一下思维过程。

x2y2例题6、已知点A、B、C是椭圆E:2?2?1(a?b?0)上的三点,其中点A(23,0)是椭圆的右

ab????????????????顶点,直线BC过椭圆的中心O,且AC?BC?0,BC?2AC,如图。

(I)求点C的坐标及椭圆E的方程;

(II)若椭圆E上存在两点P、Q,使得直线PC与直线QC关于直线x?3对称,求直线PQ的斜率。

????????解:(I) ?BC?2AC,且BC过椭圆的中心O ?????????OC?AC

?????????AC?BC?0

??ACO??2

又?A (23,0)

?点C的坐标为(3,3)。 ?A(23,0)是椭圆的右顶点,

x2y2?a?23,则椭圆方程为:?2?1

12b将点C(3,3)代入方程,得b?4,

2x2y2?1 ?椭圆E的方程为?124(II)?直线PC与直线QC关于直线x?3对称,

?设直线PC的斜率为k,则直线QC的斜率为?k,从而直线PC的方程为:y?3?k(x?3),即

??y?kx?3(1?k)消y,整理得: y?kx?3(1?k),由?22??x?3y?12?0第14页共69页

(1?3k2)x2?63k(1?k)x?9k2?18k?3?0?x?3是方程的一个根,

9k2?18k?3 ?xP?3?1?3k29k2?18k?3即xP? 23(1?3k)9k2?18k?3同理可得:xQ? 23(1?3k)?yP?yQ?kxP?3(1?k)?kxQ?3(1?k)=k(xP?xQ)?23k=?12k 23(1?3k)9k2?18k?39k2?18k?3?36k= xP?xQ??2223(1?3k)3(1?3k)3(1?3k)?kPQ?yP?yQ1?

xP?xQ31。 3则直线PQ的斜率为定值

方法总结:本题第二问中,由“直线PC与直线QC关于直线x?3对称”得两直线的斜率互为相反数,设直线PC的斜率为k,就得直线QC的斜率为-k。利用3是方程

(1?3k2)x2?63k(1?k)x?9k2?18k?3?0的根,易得点P的横坐标:

9k2?18k?3,再将其中的k用-k换下来,就得到了点Q的横坐标: xP?23(1?3k)9k2?18k?3,这样计算量就减少了许多,在考场上就节省了大量的时间。 xQ?23(1?3k)接下来,如果分别利用直线PC、QC的方程通过坐标变换法将点P、Q的纵坐标也求出来,计算量会增加许多。

直接计算yP?yQ、xP?xQ,就降低了计算量。总之,本题有两处是需要同学们好好想一想,如何解决此类问题,一是过曲线上的点的直线和曲线相交,点的坐标是方程组消元后得到的方程的根;二是利用直线的斜率互为相反数,减少计算量,达到节省时间的目的。

x2y23练习1、已知椭圆C:2?2?1(a?b?0)的离心率为,且在x轴上的顶点分别为A1(-2,0),A2(2,0)。

ab2第15页共69页


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