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第11讲 第3课时 定点、定值问题
题型 定点问题
典例1 (2023·全国乙卷,理)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,点A(-
2,0)在C上.
(1)求C的方程;
(2)过点(-2,3)的直线交C于P,Q两点,直线AP,AQ与y轴的交点分别为M,N,证
明: 线段 MN 的中点为定点.
设P(x ,y),Q(x ,y),M(0,m),N(0,n),则=k +k ,又k +k =k +k =
1 1 2 2 AM AN AM AN AP AQ
+,则需证明:k +k =+为定值.
AP AQ
方法一:齐次化(斜率和问题).
方法二:定比点差法.
设PQ=λBP,即(x -x ,y -y)=λ(x +2,y -3),所以x =,y =,代入4y+9x=36
2 1 2 1 1 1 1 1
得42+92=36,①
又4y+9x=36,②
①-②得4(6λy+9λ2)+9(-4λx+4λ2)=36(2λ+λ2),即2y+3λ-3x-6=0,
2 2 2 2
所以+=+==3.
(1)解:由题意可得解得
所以椭圆方程为+=1.
(2)证明:由题意可知,直线PQ的斜率存在,设直线PQ为y=k(x+2)+3,P(x,y),
1 1
Q(x,y),
2 2
联立方程消去y并整理,得(4k2+9)x2+8k(2k+3)x+16(k2+3k)=0,
则Δ=64k2(2k+3)2-64(4k2+9)(k2+3k)=-1 728k>0,解得k<0,
可得x+x=-,xx=,
1 2 1 2
因为A(-2,0),则直线AP为y=(x+2),
令x=0,解得y=,即M,
同理可得N,
则=+
=
=
=
==3,
所以线段MN的中点是定点(0,3).求解直线或曲线过定点问题的策略
对点练1 (2024·广东茂名五校联考)已知F是抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点,
不过原点的动直线交抛物线C于A,B两点,M是线段AB的中点,点M在准线l上的射影
为N,当AF=FB时,|AN|=2.
(1)求抛物线C的方程;
(2)当NA·NB=1时,求证:直线AB过定点.
(1)解:当AF=FB时,AB⊥x轴且AB过点F,
不妨设A在x轴上方,则A,
此时M,N,
因为|AN|=2,所以2+p2=8,解得p=2或p=-2(舍去),
故抛物线C的方程为y2=4x.
(2)证明:当直线AB的斜率为0时,显然不符合题意;
当直线AB的斜率不为0时,设直线AB:x=my+n,
M(x,y),A,B,
0 0
由化简,得y2-4my-4n=0,
Δ=16(m2+n)>0,
y+y=4m,yy=-4n,y==2m,N(-1,2m),
1 2 1 2 0
NA=,NB=,
NA·NB=+(y-2m)(y-2m)
1 2=++1+yy-2m(y+y)+4m2
1 2 1 2
=n2++1-4n-8m2+4m2=n2-2n+1,
若NA·NB=1,则n2-2n+1=1,
解得n=0(舍去)或n=2,
所以直线AB过定点(2,0).
题型 定值问题
典例2 (2024·广东佛山联考)已知P是圆C:(x+2)2+y2=12上一动点,定点
M(2,0),线段PM的垂直平分线n与直线PC交于点T,记点T的轨迹为C′.
(1)求C′的方程.
(2)若直线l与曲线C′恰有一个公共点,且l与直线l :y=x,l :y=-x分别交于A,B
1 2
两点,△OAB的面积是不是定值(O为坐标原点)?若是,求出该定值;若不是,请说明理
由.
解:(1)由C:(x+2)2+y2=12,可知C(-2,0),圆C的半径r=2,
连接TM(图略),因为线段PM的垂直平分线n与直线PC交于点T,所以|TP|=|TM|,
所以|TM|=|TC|+2或|TC|=|TM|+2,所以||TM|-|TC||=2<|CM|=4,
所以 由双曲线的定义可知,点 T 的轨迹是以 (2,0) , ( - 2,0) 为焦点的双曲线 ,
【方法总结】结合定义法和待定系数法求解双曲线的方程时,注意定义的完备性,即
是否完全满足双曲线标准方程的条件.
设双曲线方程为-=1(a>0,b>0),易知2a=2,c=2,所以a=,c=2,b==1,所
以C′的方程为-y2=1.
(2)当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为y=kx+m,
因为直线l与直线l:y=x,l:y=-x分别交于A,B两点,所以k≠±.
1 2
由化简并整理,
得(1-3k2)x2-6mkx-3m2-3=0,
因为k≠±,所以1-3k2≠0,
因为直线l与曲线C′恰有一个公共点,
所以Δ=36m2k2+4(1-3k2)(3m2+3)=0,即3k2=m2+1.
由得x=-,即x =-.
A
同理可得x =-,则|AB|=·|x -x |=,
B A B
又原点O到直线l的距离d=,所以S =|AB|d=.
△OAB
因为3k2=m2+1,所以S =.
△OAB
当直线 l 的斜率不存在时 ,
【方法总结】本解答先求解直线斜率存在的情况,再对斜率不存在的情况补充说明,
也可以反过来,先计算斜率不存在的情况,容易得到 S =,再计算斜率存在的情况,这
△OAB
样会有一个指引的作用.
直线l的方程为x=±,又渐近线方程为y=±x,此时|AB|=2,S =××2=.故△OAB
△OAB
的面积为定值.求定值问题的策略
对点练2(2024·安徽合肥期末)已知抛物线C:x2=2py(p>0)的焦点为F,点
P(x,4)是抛物线C上一点,|PF|=6.
0
(1)求抛物线C的方程;
(2)过点Q(0,4)的直线l与抛物线C相交于A,B两点,求证:+为定值.
(1)解:因为点P(x 4)在抛物线C:x2=2py上,且|PF|=6,
0,
由抛物线的定义可得|PF|=4+=6,解得p=4,
所以抛物线的方程为x2=8y.
(2)证明:设直线l的斜率为k,可得直线l的方程为y=kx+4,
联立方程组消去y并整理得x2-8kx-32=0,
设A(x,y),B(x,y),可得Δ=(8k)2-4×(-32)>0且x+x=8k,xx=-32,
1 1 2 2 1 2 1 2
由+=+=+=+=·=·=·=·=.