高考数学大一轮复习 平面解析几何 9_9 圆锥曲线的综合问题 第3课时 定点、定值、探索性问题教师用书 下载本文

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.

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(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