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高中数学|斜率之积定轨迹,面积定值收尾:圆锥曲线压轴题的两大高频套路

高中数学|斜率之积定轨迹,面积定值收尾:圆锥曲线压轴题的两大高频套路

靖競|高中数学
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01导语

这道题把圆锥曲线大题最常考的两件事串在一起:先用”斜率之积”这个代数条件翻译出动点的轨迹方程,再在轨迹上证明一个三角形的面积是定值。定值问题的陷阱不在计算,而在前提——哪些斜率必须存在、哪些点必须挖去、判别式要不要单独交代,每一处都是阅卷时的扣分点。孩子如果只顾着联立消元,很容易把”合法性”这三个字丢在半路。

02原题

已知,,直线PA,PB的斜率之积为,记动点P的轨迹为曲线C.

(1)求C的方程;

(2)直线l与曲线C交于M,N两点,O为坐标原点,若直线OM,ON的斜率之积为,证明:的面积为定值.

答案

(1)();(2)的面积为定值.

03解析

第一步:把”斜率之积”翻译成坐标方程。设P(x,y)。由斜率公式,(),()。由题意,

整理得3x²+4y²=24,即。注意:P与A、B重合时斜率不存在,乘积无意义,故挖去对应的两点。曲线C的方程为()。

第二步:设线联立,用韦达定理打包交点信息。直线l的斜率存在时,设l:y=kx+m。代入(两边同乘24)整理:

(3+4k²)x²+8kmx+4m²−24=0.

设M(x₁,y₁),N(x₂,y₂),则

且判别式Δ=(8km)²−4(3+4k²)(4m²−24)=48(8k²+6−m²)>0。

第三步:斜率之积为,把两个参数压成一个方程。题设说,这句话本身要求两个斜率都存在,即x₁x₂≠0,下面的除法才合法。于是

代入韦达定理,分子通分后为,所以

化简得m²=4k²+3。回头检查判别式:m²=4k²+3<8k²+6对一切k恒成立,Δ>0自动满足,交点合法性无虞。

第四步:弦长乘距离,参数全部约光。由弦长公式,

代入m²=4k²+3,得8k²+6−m²=4k²+3,于是。点O到直线l的距离

两者相乘,与恰好全部约掉:

第五步:斜率不存在的情形单独补一刀。当l垂直于x轴时,由对称性设M(x₀,y₀),N(x₀,−y₀)。由及,解得x₀²=4,y₀²=3,此时

(验算一个具体例子:取k=0,,直线与曲线交于、,斜率之积恰为,,吻合。)

综上,的面积为定值。

04思维升华

两问各代表一类高频题。轨迹方程这问,本质是”用斜率之积定义曲线”:斜率公式一写,几何条件立刻变成坐标方程,唯一要记住的是——写斜率之前先声明分母不为零,轨迹相应挖去两点。面积定值这问,套路是”条件翻译成参数关系,消元后面积表达式里参数恰好约光”。这里有两处最容易被跳过的合法性检查:一是、都存在才谈得上乘积,这保证了x₁x₂≠0,除法才有底气;二是解出m²=4k²+3后必须回头看判别式,本题它恒成立,但”回头看”这个动作不能省。最后别忘了斜率不存在的直线——先分类、再验证、后合并,压轴题的分数恰恰藏在这些看似”多余”的一步里。

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