故点Q的坐标为(-k,y0), 1→→
OP·OQ=(-,0)·(-k,y0)=1,
k→→
故OP·OQ为定值.
思维升华 圆锥曲线中的定值问题的常见类型及解题策略
(1)求代数式为定值.依题意设条件,得出与代数式参数有关的等式,代入代数式、化简即可得出定值;
(2)求点到直线的距离为定值.利用点到直线的距离公式得出距离的解析式,再利用题设条件化简、变形求得;
(3)求某线段长度为定值.利用长度公式求得解析式,再依据条件对解析式进行化简、变形即可求得.
1
(2016·珠海模拟)如图,在平面直角坐标系xOy中,点F(,0),直线l:x=
2
1
-,点P在直线l上移动,R是线段PF与y轴的交点,RQ⊥FP,PQ⊥l. 2
(1)求动点Q的轨迹C的方程;
(2)设圆M过A(1,0),且圆心M在曲线C上,TS是圆M在y轴上截得的弦,当M运动时,弦长|TS|是否为定值?请说明理由.
解 (1)依题意知,点R是线段FP的中点,且RQ⊥FP, ∴RQ是线段FP的垂直平分线.
∵点Q在线段FP的垂直平分线上,∴|PQ|=|QF|, 又|PQ|是点Q到直线l的距离,
故动点Q的轨迹是以F为焦点,l为准线的抛物线,其方程为y=2x(x>0). (2)弦长|TS|为定值.理由如下:
取曲线C上点M(x0,y0),M到y轴的距离为d=|x0|=x0,圆的半径r=|MA|=则|TS|=2r-d=2y0-2x0+1, ∵点M在曲线C上,∴x0=,
2
2222
x0-
2+y0,
2y20
∴|TS|=2y0-y0+1=2是定值. 题型三 探索性问题
22
x2y22
例3 (2015·四川)如图,椭圆E:2+2=1(a>b>0)的离心率是,点P(0,1)在短轴CDab2
→→
上,且PC·PD=-1.
(1)求椭圆E的方程;
→→
(2)设O为坐标原点,过点P的动直线与椭圆交于A,B两点.是否存在常数λ,使得OA·OB→→
+λPA·PB为定值?若存在,求λ的值;若不存在,请说明理由. 解 (1)由已知,点C,D的坐标分别为(0,-b),(0,b), →→
又点P的坐标为(0,1),且PC·PD=-1,
??c2于是?=,
a2??a-b=c,
2
2
2
1-b=-1,
2
x2y2
解得a=2,b=2,
所以椭圆E的方程为+=1.
42
(2)当直线AB的斜率存在时,设直线AB的方程为y=kx+1,A,B的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),
xy??+=1,联立?42
??y=kx+1,
22
2
得(2k+1)x+4kx-2=0,
22
其判别式Δ=(4k)+8(2k+1)>0, 所以x1+x2=-
4k2
,x1x2=-2, 2
2k+12k+1
2
→→→→
从而,OA·OB+λPA·PB
=x1x2+y1y2+λ[x1x2+(y1-1)(y2-1)] =(1+λ)(1+k)x1x2+k(x1+x2)+1
2
=
-2λ-
k2+-2λ-2
2k+1
λ-1
=-2-λ-2.
2k+1
λ-1
所以当λ=1时,-2-λ-2=-3,
2k+1→→→→
此时OA·OB+λPA·PB=-3为定值.
当直线AB斜率不存在时,直线AB即为直线CD,
→→→→→→→→
此时,OA·OB+λPA·PB=OC·OD+PC·PD=-2-1=-3. →→→→
故存在常数λ=1,使得OA·OB+λPA·PB为定值-3. 思维升华 解决探索性问题的注意事项
探索性问题,先假设存在,推证满足条件的结论,若结论正确则存在,若结论不正确则不存在.
(1)当条件和结论不唯一时要分类讨论;
(2)当给出结论而要推导出存在的条件时,先假设成立,再推出条件;
(3)当条件和结论都不知,按常规方法解题很难时,要开放思维,采取另外合适的方法.
12
(2016·绍兴教学质量调测)已知A(1,2),B(,-1)是抛物线y=ax(a>0)上的
4
两个点,过点A,B引抛物线的两条弦AE,BF. (1)求实数a的值;
(2)若直线AE与BF的斜率互为相反数,且A,B两点在直线EF的两侧,直线EF的斜率是否为定值?若是,求出该定值,若不是,说明理由. 解 (1)把点A(1,2)代入抛物线方程得a=4. (2)直线EF的斜率是定值,理由如下:
设E(x1,y1),F(x2,y2),直线AE:y=k(x-1)+2, 1
则直线BF:y=-k(x-)-1,
4联立方程组?
22
?y=k?
2
x-+2,
??y=4x,
2
2
消去y,
得kx+(4k-2k-4)x+(2-k)=0, ∴x1=
-k2
k2
-2k+4k,y1=k(x1-1)+2=, 2
2
k∴E(-k2
k2
-2k+4k,), 2
2
k1??y=-kx--1,
4联立方程组?
??y2=4x,
消去y,
121222
得kx-(k-2k+4)x+(1-k)=0,
241
∴x2=4得F(故kEF=
25.设而不求,整体代换
-k216k-k24k2
2
,x2=
-k24k2
1k-4k,y2=-k(x2-)-1=2,
4k2
k2-4k,2).
ky1-y2
=-4. x1-x2
x2y23
典例 (15分)椭圆C:2+2=1(a>b>0)的左,右焦点分别是F1,F2,离心率为,过F1且
ab2
垂直于x轴的直线被椭圆C截得的线段长为1. (1)求椭圆C的方程;
(2)点P是椭圆C上除长轴端点外的任一点,连接PF1,PF2,设∠F1PF2的角平分线PM交C的长轴于点M(m,0),求m的取值范围;
(3)在(2)的条件下,过点P作斜率为k的直线l,使得l与椭圆C有且只有一个公共点,设直线PF1、PF2的斜率分别为k1、k2,若k2≠0,证明
1
kk1kk2
+1
为定值,并求出这个定值.
思想方法指导 对题目涉及的变量巧妙地引进参数(如设动点坐标、动直线方程等),利用题目的条件和圆锥曲线方程组成二元二次方程组,再化为一元二次方程,从而利用根与系数的关系进行整体代换,达到“设而不求,减少计算”的效果,直接得定值. 规范解答
x2y2b2
解 (1)由于c=a-b,将x=-c代入椭圆方程2+2=1,得y=±.
aba2
2
2
2b2
由题意知=1,即a=2b.
2
a又e==ca3
,所以a=2,b=1. 2