(2)证明:设直线MN的方程为y=k(x+2),N(x0,y0), DA⊥AM,所以D(2,4k).
xy??4+2=1,由?整理得(1+2k2)x2+8k2x+8k2-4=0. ??y=k(x+2)8k2-42-4k2则-2x0=,即x0=,
1+2k21+2k2
2-4k24k?4k?,所以y0=k(x0+2)=,则N??, 22
1+2k?1+2k1+2k2?
2
2
设G(t,0),则t≠-2,若以DN为直径的圆恒过直线AN和DG的交点,则DG⊥AN, →→
所以GD·AN=0恒成立. →
因为GD=(2-t,4k), →-8k24k??,AN=??,
?1+2k21+2k2?
→→
-8k24k
所以GD·AN=(2-t)·+4k·=0恒成立, 2
1+2k1+2k28k2t
即=0恒成立,所以t=0, 1+2k2
所以点G是定点(0,0). 【方法规律】
1.动直线l过定点问题,设动直线方程(斜率存在)为y=kx+t,由题设条件将t用k表示为t=mk,得y=k(x+m),故动直线过定点(-m,0).
2.动曲线C过定点问题,引入参变量建立曲线C的方程,再根据其对参变量恒成立,令其系数等于零,得出定点.
[来源:]→→→
【变式探究】已知两点A(-2,0),B(2,0),动点P在x轴上的投影是Q,且2PA·PB=|PQ|2. (1)求动点P的轨迹C的方程;
(2)过F(1,0)作互相垂直的两条直线交轨迹C于点G,H,M,N,且E1,E2分别是GH,MN的中点.求证:直线E1E2恒过定点.
(1)解:设点P坐标为(x,y),所以点Q的坐标为(x,0). →→→因为2PA·PB=|PQ|2,
所以2[(-2-x)(2-x)+y2]=y2, x2y2
化简得点P的轨迹方程为+=1.
42
1
(2)证明:当两直线的斜率都存在且不为0时,设lGH:y=k(x-1),G(x1,y1),H(x2,y2),lMN:y=-(x-
k1),M(x3,y3),N(x4,y4),
xy??4+2=1,联立?消去y得(2k2+1)x2-4k2x+2k2-4=0.
??y=k(x-1),则Δ>0恒成立.
2k2-44k2
所以x1+x2=2,且x1x2=2.
2k+12k+1-k?2k2?所以GH中点E1坐标为?2,2?,
?2k+12k+1?2k??,同理,MN中点E2坐标为k2+2k2+2, ??
[来源:]22
-3k
所以kE1E2=,
2(k2-1)
-3k?2??2,0?, x-所以lE1E2的方程为y=,所以过点?3?2(k2-1)?3?2?
当两直线的斜率分别为0和不存在时,lE1E2的方程为y=0,也过点??3,0?, 2?综上所述,lE1E2过定点??3,0?.
高频考点三 圆锥曲线中的存在性问题
存在性问题的解题步骤:(1)先假设存在,引入参变量,根据题目条件列出关于参变量的方程(组)或不等式(组).
(2)解此方程(组)或不等式(组),若有解则存在,若无解则不存在. (3)得出结论.
x2y22
例3、 已知椭圆C:2+2=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1(-1,0),F2(1,0),点A?1,?在椭圆C
ab2??上.
(1)求椭圆C的标准方程;
5
(2)是否存在斜率为2的直线,使得当该直线与椭圆C有两个不同交点M,N时,能在直线y=上找到一点3→→
P,在椭圆C上找到一点Q,满足PM=NQ?若存在,求出直线的方程;若不存在,说明理由. 解:(1)设椭圆C的焦距为2c,则c=1, 因为A?1,
?
2?在椭圆C上, 2?所以2a=|AF1|+|AF2|=22,则a=2,b2=a2-c2=1, x22
故椭圆C的方程为+y=1.
2
(2)不存在满足条件的直线,证明如下:设直线的方程为y=2x+t, 5
x3,?,Q(x4,y4),MN的中点为D(x0,y0) 设M(x1,y1),N(x2,y2),P?3??y=2x+t,??
由?x22消去x,得9y2-2ty+t2-8=0, ??2+y=12t
所以y1+y2=,且Δ=4t2-36(t2-8)>0,
9y1+y2t
故y0==,且-3<t<3.
29→→5
x1-x3,y1-?=(x4-x2,y4-y2), 由PM=NQ得?3??5525
所以有y1-=y4-y2,y4=y1+y2-=t-.
3393
→→
也可由PM=NQ知四边形PMQN为平行四边形,而D为线段MN的中点,因此,D也为线段PQ的中点,5+y34t2t-15
所以y0==,可得y4=. 2997
又-3<t<3,所以-<y4<-1,
3
与椭圆上点的纵坐标的取值范围是[-1,1]矛盾. 因此不存在满足条件的直线. 【方法规律】
1.此类问题一般分为探究条件、探究结构两种.若探究条件,则可先假设条件成立,再验证结论是否成立,成立则存在,不成立则不存在;若探究结论,则应先求出结论的表达式,再针对其表达式进行讨论,往往涉及对参数的讨论.
2.求解步骤:假设满足条件的元素(点、直线、曲线或参数)存在,用待定系数法设出,列出关于待定系数的方程组,若方程组有实数解,则元素(点、直线、曲线或参数)存在,否则,元素(点、直线、曲线或参数)不存在.
3x2y21
1,?,F为其右焦点. 【变式探究】已知椭圆C:2+2=1(a>b>0)的离心率为,且过点P??2?ab2(1)求椭圆C的方程;
(2)设过点A(4,0)的直线l与椭圆相交于M,N两点(点M在A,N两点之间),是否存在直线l使△AMF与△MFN的面积相等?若存在,试求直线l的方程;若不存在,请说明理由. c1
解:(1)因为=,所以a=2c,b=3c.
a2x2y2
设椭圆方程2+2=1,
4c3c
313
1,?在椭圆上,所以2+2=1,解得c2=1. 又点P??2?4c4cx2y2
所以椭圆方程为+=1.
43
(2)易知直线l的斜率存在,设l的方程为y=k(x-4), y=k(x-4),??
由?x2y2消去y,
+=1??43得(3+4k2)x2-32k2x+64k2-12=0,
由题意知Δ=(32k2)2-4(3+4k2)(64k2-12)>0, 11解得-<k<.
22
设M(x1,y1),N(x2,y2), 32k2
则x1+x2=,①
3+4k264k2-12x1x2=.②
3+4k2
因为△AMF 与△MFN的面积相等,