所以(y1y2)=16x1x2=16,即y1y2=-4(因为y1,y2异号), 所以直线BD的方程为4(x+1)+(y1-y2)y=0,恒过点(-1,0)。 考点二定值问题
【例2】 (2019·益阳、湘潭调研)已知动圆P经过点N(1,0),并且与圆M:(x+1)+y=16相切。
(1)求点P的轨迹C的方程;
(2)设G(m,0)为轨迹C内的一个动点,过点G且斜率为k的直线l交轨迹C于A,B两点,当k为何值时,ω=|GA|+|GB|是与m无关的定值?并求出该定值。
解 (1)由题意得|PM|+|PN|=4,所以点P的轨迹C是以M,N为焦点的椭圆, 所以2a=4,2c=2,所以b=a-c=3, 所以椭圆的方程为+=1。
43即点P的轨迹C的方程为+=1。
43
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),G(m,0),由题意知-2 2 2 2 2 2 2 2 x2y2 x2y2 y=k?x-m?,??22由?xy+=1,??43 2 得(3+4k)x-8kmx+4km-12=0, 22 22222 8mk4mk-12所以x1+x2=2,x1x2=, 2 4k+34k+3 |GA|+|GB|=(1+k)(x1-m)+(1+k)(x2-m)=(1+k)[(x1+x2)-2x1x2-2m(x1+[-6m?4k-3?+24?3+4k?] x2)+2m]=(k+1)·。 22 ?4k+3? 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 要使ω=|GA|+|GB|的值与m无关, 需使4k-3=0, 解得k=± 322 ,此时ω=|GA|+|GB|=7。 2 求解圆锥曲线中定值问题的基本思路 1.从特殊元素入手,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。 2 22 ?1?2 【变式训练】 已知抛物线C:y=ax(a>0)上一点P?t,?到焦点F的距离为2t。 ?2? (1)求抛物线C的方程; (2)抛物线C上一点A的纵坐标为1,过点Q(3,-1)的直线与抛物线C交于M,N两个不同的点(均与点A不重合),设直线AM,AN的斜率分别为k1,k2,求证:k1k2为定值。 a?1?解 (1)由抛物线的定义可知|PF|=t+=2t,则a=4t,由点P?t,?在抛物线上,得4?2?at=, 1 4 a12 所以a×=,则a=1, 44 由a>0,得a=1, 所以抛物线C的方程为y=x。 (2)因为点A在抛物线C上,且yA=1, 所以xA=1。 所以A(1,1),设过点Q(3,-1)的直线的方程为x-3=m(y+1), 即x=my+m+3, 代入y=x得y-my-m-3=0。 设M(x1,y1),N(x2,y2), 则y1+y2=m,y1y2=-m-3, 所以k1k2== 2 2 2 y1-1y2-1 · x1-1x2-1 y1y2-?y1+y2?+1 m2y1y2+m?m+2??y1+y2?+?m+2?2 1=-。 2 1 所以k1k2为定值,且定值为-。 2考点三探索性问题 【例3】 (2019·合肥质检)已知抛物线E:x=2py(p>0)上一点P的纵坐标为4,且点 2 P到焦点F的距离为5。 (1)求抛物线E的方程; (2)如图,设斜率为k的两条平行直线l1,l2分别经过点F和H(0,-1),l1与抛物线E交于A,B两点,l2与抛物线E交于C,D两点。问:是否存在实数k,使得四边形ABDC的面积为43+4?若存在,求出k的值;若不存在,请说明理由。 解 (1)由抛物线的定义知,点P到抛物线E的准线的距离为5。 因为抛物线E的准线方程为y=-, 2所以4+=5,解得p=2, 2所以抛物线E的方程为x=4y。 (2)由已知得,直线l1:y=kx+1。 2 pp ??y=kx+1,由?2 ?x=4y,? 2 消去y得x-4kx-4=0, 222 2 Δ=16(k+1)>0恒成立,|AB|=1+k·16?k+1?=4(k+1)。 ??y=kx-1,直线l2:y=kx-1,由?2 ?x=4y,? 消去y得x-4kx+4=0, 2 由Δ=16(k-1)>0得k>1, |CD|=1+k·16?k-1?=4?k+1??k-1?, 又直线l1,l2间的距离d=2 2 2 2 2 22 k2+1 , 122 所以四边形ABDC的面积S=·d·(|AB|+|CD|)=4(k+1+k-1)。 2解方程4(k+1+k-1)=4(3+1),得k=2(满足k>1), 所以存在满足条件的k,且k的值为±2。 探索性问题的求解方法:先假设成立,在假设成立的前提下求出与已知、定理或公理相同的结论,说明结论成立,否则说明结论不成立。 2 2 2 2 x2y2 【变式训练】 (2019·湖南联考)已知椭圆C:2+2=1(a>b>0)的一个焦点与上、下 ab顶点两两相连构成直角三角形,以椭圆C的长轴长为直径的圆与直线x+y-2=0相切。 (1)求椭圆C的标准方程; (2)设过椭圆右焦点且不重合于x轴的动直线与椭圆C相交于A,B两点,探究在x轴上 →→ 是否存在定点E,使得EA·EB为定值?若存在,试求出定值和点E的坐标;若不存在,请说明理由。 b=c, ??|0+0-2| ,解 (1)由题意知,?a= 2 ??b+c=a, 2 2 2 2 ?a=2, 解得?b=1, ?c=1, 2 则椭圆C的标准方程为+y=1。 2 (2)当直线的斜率存在时,设直线方程为y=k(x-1)(k≠0),A(xA,yA),B(xB,yB), x2 2 x??+y2=1,联立?2 ??y=k?x-1?, 2 2 得(1+2k)x-4kx+2k-2=0,Δ=8k+8>0, 2 222 4k2k-2所以xA+xB=2,xAxB=2。 1+2k1+2k→→ 假设在x轴上存在定点E(x0,0),使得EA·EB为定值。 →→ 则EA·EB=(xA-x0,yA)·(xB-x0,yB) =xAxB-x0(xA+xB)+x0+yAyB =xAxB-x0(xA+xB)+x0+k(xA-1)(xB-1) =(1+k)xAxB-(x0+k)(xA+xB)+x0+k ?2x0-4x0+1?k+?x0-2?=。 2 1+2k→ 22 2 2 2 2 2 2 2 2 2 → 2 →→ 因为EA·EB为定值,所以EA·EB的值与k无关, 所以2x0-4x0+1=2(x0-2), 57?5?解得x0=,此时EA·EB=-为定值,定点为?,0?。 416?4? 7?5?当直线的斜率不存在时,也满足EA·EB=-为定值,且定点为?,0?。 16?4? →→ 57??综上,存在点E?,0?,使得EA·EB为定值,且定值为-。 16?4? 错误! →→ →→ x2y2 1.(配合例1、例2使用)已知直线l:x=my+1过椭圆C:2+2=1的右焦点F,抛物 ab线x=43y的焦点为椭圆C的上顶点,且l交椭圆C于A,B两点,点A,F,B在直线x=4上的射影依次为D,K,E。 (1)求椭圆C的方程; → 定值; (3)当m变化时,直线AE与BD是否相交于定点?若是,请求出定点的坐标,并给予证明;否则,说明理由。 解 (1)因为l:x=my+1过椭圆C的右焦点F, 所以右焦点F(1,0),c=1,即c=1。 因为x=43y的焦点(0,3)为椭圆C的上顶点, 所以b=3,即b=3,a=b+c=4, 所以椭圆C的方程为+=1。 43 ??x=my+1, (2)由题意知m≠0,由?22 ?3x+4y-12=0? 2 2 2 2 2 2 2 →→→ (2)若直线l交y轴于点M,且MA=λ1AF,MB=λ2BF,当m变化时,证明:λ1+λ2为 x2y2 得(3m+4)y+6my-9=0。 设A(x1,y1),B(x2,y2), 6m9 则y1+y2=-2,y1y2=-2。 3m+43m+4 22