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专题 15 圆锥曲线中的探索性问题与不良结构问题
一、考情分析
圆锥曲线中的探索性问题与不良结构问题是近年高考的热点,探索性问题通常为探索是否存在符合的点、直
线或结果是否为定值,求解时一般是先假设结论存在,再进行推导,有时也会出现探索曲线位置关系的试题,结
构不良问题时,兼顾开放性与公平性,形式不固化,问题条件或数据缺失或冗余、问题目标界定不明确、具有
多种评价解决方法的标准等特征,选择不同的条件,解题的难度是有所不同的,能较好地考查学生分析问题解
决问题的能力.
二、解题秘籍
(一) 解决探索性问题与不良结构问题的注意事项及方法
1.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．
2．存在性问题的求解方法
(1)存在性问题通常采用“肯定顺推法”,将不确定性问题明朗化．其步骤为：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．
(2)反证法与验证法也是求解存在性问题常用的方法．
3.结构不良问题的主要特征有：①问题条件或数据部分缺失或冗余；②问题目标界定不明确；③具有多种
解决方法、途径；④具有多种评价解决方法的标准；⑤所涉及的概念、规则和原理等不确定．
【例1】（2023届江西省赣州厚德外国语学校、丰城中学高三上学期10月联考）已知双曲线
经过点 ,两条渐近线的夹角为 ,直线 交双曲线于 两点.
(1)求双曲线 的方程.
(2)若动直线 经过双曲线的右焦点 ,是否存在 轴上的定点 ,使得以线段 为直径的圆恒过 点？
若存在,求实数 的值；若不存在,请说明理由.
【解析】（1） 两条渐近线的夹角为 , 渐近线的斜率 或 ,即 或 ；
当 时,由 得： , , 双曲线 的方程为： ；当 时,方程 无解；
综上所述： 双曲线 的方程为： .
（2）由题意得： ,
假设存在定点 满足题意,则 恒成立；
方法一：①当直线 斜率存在时,设 , , ,
由 得： , ,
, ,
,
,
整理可得： ,
由 得： ；
当 时, 恒成立；
②当直线 斜率不存在时, ,则 , ,
当 时, , , 成立；
综上所述：存在 ,使得以线段 为直径的圆恒过 点.方法二：①当直线 斜率为 时, ,则 , ,
, , ,
,解得： ；
②当直线 斜率不为 时,设 , , ,
由 得： , ,
, ,
；
当 ,即 时, 成立；
综上所述：存在 ,使得以线段 为直径的圆恒过 点.
【例2】（2023届云南省师范大学附属中学高三上学期月考）已知双曲线 的右焦点
为 ,从①虚轴长为 ；②离心率为2；③双曲线 的两条渐近线夹角为 中选取两个作为条件,求
解下面的问题.
(1)求 的方程；
(2)过点 的直线 与双曲线 的左､右两支分别交于 两点, 为坐标原点,记 面积分别为,若 ,求直线 的方程.
（注：若选择不同的组合分别解答,则按第一个解答计分.）
【解析】（1）若选①②,可知 解得
∴C的方程为 .
若选①③,因为 ,∴ ∴
∴C的方程为 .
若选②③,设递增的渐近线的倾斜角为 ,可知 则
此时无法确定a,b,c
（2） ,由题意知,直线l斜率不为0,∴设直线 .
由 得 ,
设 , ,则可知 且 恒成立,
, ,∴ 或 .
,∴ .
由 ,得 ,∴ ,∴ ,满足 或 .
∴直线l的方程为 或 .
(二)是否存在型探索性问题
求解此类问题一般是先假设存在,再根据假设看看能否推导出符合条件的结论.
【例3】（2022届天津市南开中学2高三上学期检测）已知椭圆 ： 的左、右焦点分
别为 、 ,且 也是抛物线 ： 的焦点, 为椭圆 与抛物线 在第一象限的交点,且 ．
（1）求椭圆 的方程；
（2）若直线 与椭圆 交于 , 两点,问是否在 轴上存在一点 ,使得当 变动时,总有
？说明理由．
【解析】（1） 也是抛物线 ： 的焦点, ,
,且抛物线的准线方程为 ,
设点 ,
, , ,
, ,
,解得 , ,
椭圆方程为 ；
（2）假设存在 满足 设 , ,
联立 ,消 整理得 ,由韦达定理有 , ,其中 恒成立,
由 显然 , 的斜率存在 ,故 ,即 ,
由 , 两点在直线 上,故 , ,
代入 整理有 ,
将 代入 即有： ,要使得 与 的取值无关,当且仅当“ “时成立,
综上所述存在 ,使得当 变化时,总有 ．
(三) 探索直线是否过定点
求出此类问题一般是设出直线的斜截式方程 ,然后根据已知条件确定 的关系式,再判断直线是否
过定点.
【例4】（2022届北京市房山区高三上学期期末）已知椭圆 的离心率为 , 分
别为椭圆 的上、下顶点,且 .
（1）求椭圆 的标准方程；
（2）设直线 与椭圆 交于 （不与点 重合）两点,若直线 与直线 的斜率之和为 ,判断直
线 是否经过定点？若是,求出定点的坐标；若不是,说明理由.
【解析】（1）由离心率为 ,可得
因为 为椭圆的上、下顶点,且 ,所以 即 ,
又
解得：
所以椭圆 的标准方程为（2）直线 经过定点 ,证明如下：
①当直线 的斜率存在时,设 ,( ),
由 ,得 ,
则 得：
设
则 , ,
则
所以 ,经检验,可满足 ,
所以直线 的方程为 ,即
所以直线 经过定点 ．
②当直线 的斜率不存在时,设 , , ,
则
解得 ,此时直线 也经过定点
综上直线 经过定点 ．
(四) 探索结果是否为定值
此类问题一般是把所给式子用点的坐标或其他参数表示,再结合韦达定理或已知条件进行化简,判断化简的
结果是否为定值.
【例5】（2022届云南省三校高三联考）在平面直角坐标系 中,椭圆 过点, ．
（1）求椭圆E的方程；
（2）点 是单位圆 上的任意一点,设 , , 是椭圆 上异于顶点的三点且满足
．探讨 是否为定值？若是定值,求出该定值,若不是定值,请说明理由．
【解析】（1）因为点 , 在椭圆上,所以 ,解得 , ,
所以椭圆方程为 ．
（2）令 , ,则 ,
所以 ,
即 ．
又 , , ,所以 ,
y y 1
即
1 2=−
,
x x 8
1 2
所以(y y ) 2= ( − 1 x x ) 2 = 1 x2 ⋅ 1 x2=(1−y2)(1−y2)=1−(y2+ y2)+ y2 ⋅y2 ,
1 2 8 1 2 8 1 8 2 1 2 1 2 1 2
即y2+ y2=1,又
, ,所以 ,
1 2
所以 ,
故 为定值 ．
【例6】（2022届天津市耀华中学高三上学期月考）已知 为坐标原点,双曲线和椭圆 均过点 且以 的两个顶点和 的
两个焦点为顶点的四边形是面积为 的正方形．
（1）求 , 的方程；
（2）是否存在直线 ,使得 与 交于 , 两点,与 只有一个公共点,且 ？证明你的结论；
（3）椭圆 的右顶点为 ,过椭圆 右焦点的直线 与 交于 、 两点, 关于 轴的对称点为 ,直线
与 轴交于点 , , 的面积分别为 , ,问 是否为定值？若是,求出该定值；若不是,请说
明理由．
【解析】（1）根据题意： , ,
以 的两个顶点和 的两个焦点为顶点的四边形是面积为 的正方形,边长为
故 , ,故 ,代入计算得到 , , ,
故 , .
（2）假设存在直线方程满足条件,
当直线斜率不存在时, 或 ,代入计算得到 ,验证不成立；
{
y=kx+b
当直线斜率存在时,设直线方程为 ,则 x2 y2 ,
+ =1
3 2
即 , ,
化简得到 .
{
y=kx+b
设 , , x2 ,故 ,
y2− =1
36kb
{x +x =−
1 2 3k2−1
故 , ,故 ,
3b2−3
x x =
1 2 3k2−1
即 ,即 ,
即 ,化简得到 ,
{b2=3k2+2
方程组无解,假设不成立.
2b2=3k2+3
故不存在直线满足条件.
（3）焦点坐标为 ,易知直线方程斜率不为零,设直线方程为 ,
, ,则 ,
4m
{x=my+1 {y
1
+ y
2
=−
2m2+3
x2 y2 ,化简得到 , ,
+ =1 4
3 2 y y =−
1 2 2m2+3
直线 方程为： ,
取 得到
,
,故 是定值为 .
(六) 探索直线与圆锥曲线的位置关系
探索直线与圆的位置关系一般根据圆心到直线距离与圆的半径的大小进行判断,探索直线与椭圆、双曲线、
抛物线的位置关系一般根据判别式.
【例7】已知定理：如果二次曲线 与直线 有两个公共点 、 ,是坐标原点,则 的充要条件是 .
（1）试根据上述定理,写出直线 与圆 相交于 , ,坐标原点为 ,且
的充要条件,并求 的值；
（2）若椭圆 与直线 相交两点 、 ,而且 ,试判断直线 与圆
的位置关系,并说明理由.
【解析】（1）由定理可知 的充要条件为： ,
即 , .
（2） 椭圆 与直线 相交两点 、 ,
,即 .
圆 的半径为 ,
又圆心 到直线 的距离为 ,
,
直线 与圆 相切.
(七) 探索类比问题
此类问题多是椭圆与双曲线的类比
【例8】设 分别为椭圆 的左、右两个焦点．
(1)若椭圆C上的点 到 两点的距离之和等于4,写出椭圆C的方程；(2)设K是（1）中所得椭圆上的动点,求线段 的中点的轨迹方程；
(3)已知椭圆具有性质：若M、N是椭圆C上关于原点对称的两个点,点P是椭圆上任意一点,当直线
的斜率都存在,并记为 、 时,那么 与 之积是与点P位置无关的定值．试对双曲线
写出具有类似特性的性质,并加以证明．
【解析】（1）点 在椭圆C上,且到 两点的距离之和等于4,则 , ,解得
,椭圆C的方程为 ；
（2） ,则有 ,设 ,线段 的中点为 ,则有 ,
又K是椭圆上的动点,则有 ,即 ,即 .
故线段 的中点的轨迹方程为
（3）类似特性的性质为：若M、N是双曲线 上关于原点对称的两个点,点P是双曲线上任意一
点,当直线 的斜率都存在,并记为 、 时,那么 与 之积是与点P位置无关的定值．
证明：设 , ,则 , ,
,又 ,则
(八) 不良结构问题
近年不良结构问题,通常是要求学生从备选条件中选择部分条件解题,选择不同的条件,所用知识可能不同,难
易程度也可能不同.
【例9】在① ,② ,③ 轴时, 这三个条件中任选一个,补充在下面的横线上,
并解答．
问题：已知抛物线 的焦点为F,点 在抛物线C上,且______．
(1)求抛物线C的标准方程；
(2)若直线 与抛物线C交于A,B两点,求 的面积．
【解析】（1）解：选择条件①,
由抛物线的定义可得 ,
因为 ,所以 ,解得 ,
故抛物线C的标准方程为 ．
选择条件②,
因为 ,所以 , ,
因为点 在抛物线C上,
所以 ,即 ,解得 ,
所以抛物线C的标准方程为 ．
选择条件③．
当 轴时, ,所以 ．
故抛物线C的标准方程为 ．（2）解：设 , ,由（1）知 ．
由 ,得 ,
则 , ,
所以 ,
故 ．
因为点F到直线l的距离 ,
所以 的面积为 ．
三、跟踪检测
1．（2023届广东省佛山市顺德区高三上学期教学质量检测）已知动圆 经过点 ,且与直线 相
切,记动圆 圆心的轨迹为 .
(1)求 的方程；
(2)已知 是曲线 上一点, 是曲线 上异于点 的两个动点,设直线 ､ 的倾斜角分别
为 ,且 ,请问：直线 是否经过定点？若是,请求出该定点,若不是,请说明理由.
2．（2023届江苏省泰州市泰兴市高三上学期期中）已知圆O：x2＋y2＝16,点A（6,0）,点B为圆O上的动
点,线段AB的中点M的轨迹为曲线C．
(1)求曲线C的方程；
(2)设T（2,0）,过点T作与x轴不重合的直线l交曲线C于E、F两点．
（i）过点T作与直线l垂直的直线m交曲线C于G、H两点,求四边形EGFH面积的最大值；
（ii）设曲线C与x轴交于P、Q两点,直线PE与直线QF相交于点N,试讨论点N是否在定直线上,若是,求
出该直线方程；若不是,说明理由．
3．（2023届上海师范大学附属嘉定高级中学高三上学期期中）己知双曲线 ,过点 作直线l和曲线C交于A,B两点.
(1)求双曲线C的焦点和它的渐近线；
(2)若 ,点A在第一象限, 轴,垂足为H,连结 ,求直线 斜率的取值范围；
(3)过点T作另一条直线m,m和曲线C交于E,F两点.问是否存在实数t,使得 和 同时成
立.如果存在,求出满足条件的实数t的取值集合；如果不存在,请说明理由.
4．（2023届湖北省鄂东南省级示范高中教育教学改革联盟学校高三上学期期中联考）设点 为圆
上的动点,过点 作 轴垂线,垂足为点 ,动点 满足 （点 、 不重合）
(1)求动点 的轨迹方程 ；
(2)若过点 的动直线与轨迹 交于 、 两点,定点 为 ,直线 的斜率为 ,直线 的斜率为
,试判断 是否为定值．若是,求出该定值；若不是,请说明理由．
5．（2023届湖南省郴州市高三上学期教学质量监测）已知椭圆 的离心率为 ,过
坐标原点 的直线交椭圆 于 两点,其中 在第一象限,过 作 轴的垂线,垂足为 ,连接 .当 为椭
圆的右焦点时, 的面积为 .
(1)求椭圆 的方程；
(2)若 为 的延长线与椭圆 的交点,试问： 是否为定值,若是,求出这个定值；若不是,说明理由.
6．（2023届云南省部分重点中学高三上学期10月份月考）已知抛物线 ： 的焦点为 ,点
在抛物线 上,且 ．
(1)求抛物线 的标准方程．
(2)直线 ： 与抛物线 交于 , 两点,点 ,若 （ 为坐标原点）,直线 是否
恒过点 ？若是,求出定点 的坐标；若不是,请说明理由．
7．（2023届上海市高桥中学高三上学期9月月考）在平面直角坐标系中, 为坐标原点,动点 到, 的两点的距离之和为 ．
(1)试判断动点 的轨迹是什么曲线,并求其轨迹方程 ．
(2)已知直线 与圆 交于 、 两点,与曲线 交于 、 两点,其中
、 在第一象限, 为原点 到直线 的距离,是否存在实数 ,使得 取得最大值,若存
在,求出 和最大值；若不存在,说明理由．
8．（2022届广东省潮州市高三上学期期末）已知椭圆 的离心率为 ,以原点O为
圆心,椭圆C的长半轴长为半径的圆与直线 相切．
（1）求椭圆C的标准方程；
（2）已知点A,B为动直线y=k(x-2)(k≠0)与椭圆C的两个交点,问：在x轴上是否存在定点E,使得
为定值？若存在,试求出点E的坐标和定值；若不存在,请说明理由．
9．（2022届河北省深州市高三上学期期末）已知抛物线 ,点F为C的焦点,过F的直线l交C于
A,B两点．
（1）设A,B在C的准线上的射影分别为P,Q,线段PQ的中点为R,证明： ；
（2）在x轴上是否存在一点T,使得直线AT,BT的斜率之和为定值？若存在,求出点T的坐标；若不存在,请
说明理由．
10.已知椭圆 的离心率为 ,圆 与椭圆 相交于 , 两点.
（1）求 的最小值；
（2）若 , 分别是椭圆 的上、下焦点,经过点 的直线 与椭圆 交于 , 两点, 为坐标原点,则
与 的面积之和是否存在最大值？若存在,求出这个最大值及此时直线 的方程；若不存在,请
说明理由.11.（2022届北京一六一中学高三12月测试）已知椭圆 上一点与椭圆C的两个焦点构
成的三角形周长为 ．
（1）求椭圆C的方程；
（2）过点 作x轴的垂线 ,设点A为第四象限内一点且在椭圆C上（点A不在直线 上）,点A关于 的
对称点为 ,直线 与C交于另一点B．设O为原点,判断直线 与直线 的位置关系,并说明理由．
12．（2023届海交通大学附属中学2023届高三上学期10月月考）已知双曲线 ：
的右焦点为 ,渐近线方程为 ,过 的直线与 的两条渐近线分别交于 两点.
(1)求 的方程；
(2)若直线 的斜率为1,求线段 的中点坐标；
(3)点 、 在 上,且 , .过 且斜率为 的直线与过 且斜率为 的直线
交于点 .从下面①②③中选取两个作为条件,证明另外一个成立.① 在 上；② ；③
.
13．已知椭圆C： 的离心率为 ,点 在椭圆C上．
(1)求椭圆C的方程；
(2)若椭圆C的两条切线交于点M（4,t）,其中 ,切点分别是A、B,试利用结论：在椭圆 上的
点 处的椭圆切线方程是 ,证明直线AB恒过椭圆的右焦点 ；
(3)试探究 的值是否恒为常数,若是,求出此常数；若不是,请说明理由．
14．（2023届四川省成都市高三上学期月考）如图所示, 已知 两点的坐标分别为 ,直线的交点为 ,且它们的斜率之积 ．
(1)求点 的轨迹 的方程;
(2)设点 为 轴上 （不同于 ）一定点, 若过点 的动直线与 的交点为 , 直线 与 直线 和
直线 分别交于 两点,当 时,请比较 与 大小并说明理由．
15．（2023届广东省佛山市南海区三水区高三上学期8月摸底）在平面直角坐标系中,O为坐标原点,抛物
线 的焦点为F,抛物线 上不同两点M,N同时满足下列三个条件中的两个：①
；② ；③直线 的方程为 ．
(1)请分析说明两点M,N满足的是哪两个条件？并求抛物线 的标准方程；
(2)过抛物线 的焦点F的两条倾斜角互补的直线 和 交抛物线 于A,B,C,D,且A,C两点在直线 的
下方,求证：直线 的倾斜角互补并求直线 的交点坐标．
