文档内容
第 10 讲 高考难点突破二:圆锥曲线的综
合问题(定值问题)(精讲)
目录
题型一:椭圆中的定值问题
角度1:椭圆中的定值问题
角度2:椭圆中的定直线问题
题型二:双曲线中的定值问题
角度1:双曲线中的定值问题
角度2:双曲线中的定直线问题
题型三:抛物线中的定值问题
角度1:抛物线中的定值问题
角度2:抛物线中的定直线问题
题型一:椭圆中的定值问题
角度1:椭圆中的定值问题
典型例题例题1.(2023·全国·高三专题练习)已知椭圆 : 的左、右焦点分别为 , ,离
心率 , 为椭圆上一动点, 面积的最大值为2.
(1)求椭圆 的方程;
(2)若 , 分别是椭圆 长轴的左、右端点,动点 满足 ,连接 交椭圆于点 , 为坐标
原点.证明: 为定值.
【答案】(1)
(2) 为定值4,证明见解析
(1)当P为短轴端点时, 的面积最大, ,故 解得 ,故椭圆 的方
程为 .
(2)由(1)知, ,设直线 , , ,
联立 整理得 ,
由 得 , ,
, ,
故 为定值4.
例题2.(2022·云南玉溪·高二期末)已知点 ,圆 : ,点 是圆 上的动点,
的垂直平分线与 交于点 ,记 的轨迹为 .
(1)求 的方程;
(2)设经过点 的直线 与 交于 , 两点,求证: 为定值,并求出该定值.
【答案】(1) (2)证明见解析,定值为
(1)解:圆 的圆心为 ,半径 ,
由点 在 的垂直平分线上,得 ,所以 ,
所以 的轨迹是以A, 为焦点的椭圆, , ,
所以 , , ,
所以 的方程为 ;
(2)证明:①当直线 的斜率不存在时,易知 ,
②当直线 的斜率存在时,设 : , , ,
则把 代入 得 ,
显然 ,有 , ,
,
所以 ,
综上所述, 为定值 .
例题3.(2022·湖南衡阳·高二期末)已知 , 分别是椭圆 : 的左、右顶点, 是
直线 上的一动点( 的纵坐标不为零且 不在椭圆 上),直线 与椭圆 的另一交点为 ,直线
与椭圆 的另一交点为 ,直线 与 轴的交点为 ,且 面积的最大值为 .
(1)求椭圆 的方程;
(2)设直线 的斜率为 ,直线 的斜率为 ,证明 为定值.
【答案】(1)
(2)证明见解析
(1)解:当M为椭圆的上(下)顶点时, AMB的面积最大,
△
则 ,解得 ,
所以椭圆E的方程为 ..
(2)证明:设P(-1,t)( 且 ), , ,则直线AP的方程为 ,直线BP
的方程为 ,设点M( , ),N( , ),
联立方程组 消去y,整理得 .
则 ,因为 ,所以 , .
同理可得 .
因为 且 ,所以 ,
则直线MN的方程为 ,
令 ,得 .
则 .
例题4.(2022·四川成都·高三期末(理))已知椭圆 的右焦点为 ,上顶点为 ,
为坐标原点, ,点 在椭圆 上.
(1)求椭圆 的方程;
(2)设经过点 且斜率不为 的直线 与椭圆 相交于 , 两点,点 , .若 , 分别
为直线 , 与 轴的交点,记 , 的面积分别为 , ,求 的值.
【答案】(1) (2)
(1)由 ,得 (c为半焦距),
∵点 在椭圆E上,则 .
又 ,解得 , , .
∴椭圆E的方程为 .
(2)由(1)知 .设直线 , , .由 消去x,得 .
显然 .
则 , .
∴ .
由 , ,得直线AP的斜率 ,直线 的斜率 .
又 , , ,
∴ .∴ .
∵ .
∴ .
同类题型归类练
1.(2022·江西·高三阶段练习(理))已知 , 为椭圆 : 的左、右焦点,过点
且垂直于 轴的直线被 截得的弦长为3,过点 的直线交 于 , 两点.
(1)求 的方程;
(2)若直线 的斜率不为0,过 , 作直线 的垂线,垂足分别是 , ,设 与 交于点 ,
直线 与 轴交于点 ,求证: 为定值.
【答案】(1) (2)证明见解析
(1)解:因为过 且垂直于 轴的直线被 截得的弦长为3,
所以 ,①
因为 的右焦点为 ,所以 ,②联立①②可得 , ,
所以 的方程为 .
(2)证明:当直线 的斜率不存在时,易知 , , ,
所以 .
当直线 的斜率存在时,设直线 的方程为 ,
联立 与 ,
得 ,
设 , ,
则 , , 恒成立,
由题可知 , ,
则 的方程为 ,①
的方程为 ,②
②-①得 ,
因为 ,所以
,
所以,
所以 ,所以 的横坐标为 ,
又 , ,所以 为 垂直平分线上一点,所以 .
综上, .
2.(2022·湖南·新邵县教研室高二期末)设椭圆 : 的离心率为 ,焦距为2,过
右焦点 的直线 与椭圆交于A, 两点,点 ,设直线 与直线 的斜率分别为 , .
(1)求椭圆 的方程;
(2)随着直线 的变化, 是否为定值?请说明理由.
【答案】(1)
(2)是定值,理由见解析
(1)因为焦距 ,所以 ,
因为离心率 ,所以 ,
所以 ,
所以椭圆 的方程为 .
(2)当直线l斜率为0,即为x轴时,
则 ,所以 ;
当直线l斜率不为0时,设直线 的方程为: , , ,
将直线l与椭圆联立 ,消x整理得 ,
所以 , ,
所以 , ,
所以 .综上所述: 为定值0.
3.(2022·北京平谷·高二期末)已知椭圆 过点 ,且点 到其两个焦点距
离之和为4.
(1)求椭圆 的方程;
(2)设 为原点,点 为椭圆 的左顶点,过点 的直线 与椭圆 交于 两点,且直线 与 轴不
重合,直线 分别与 轴交于 两点.求证: 为定值.
【答案】(1)
(2)证明见解析
(1)解:依题意 ,解得 ,所以椭圆方程为 ;
(2)解:由(1)可知 ,
当直线 斜率不存在时,直线 的方程为 ,代入椭圆方程得 ,解得 ,
不妨设此时 , ,
所以直线 的方程为 ,即 ,
直线 的方程为 ,即 ,
所以 ;
当直线 斜率存在时,设直线 的方程为 ,
由 得 ,
依题意, ,
设 , ,则 , ,
又直线 的方程为 ,
令 ,得点 的纵坐标为 ,即 ,同理,得 ,
所以
,
综上可得, 为定值,定值为 .
4.(2022·北京平谷·高二期末)已知椭圆 的短轴的两个端点分别为 ,
离心率为 .
(1)求椭圆 的方程;
(2)设点 ,点 为椭圆 上异于 的任意一点,过原点且与直线 平行的直线与直线 交于
点 ,直线 与直线 交于点 ,求证: 为定值.
【答案】(1) (2)证明见解析
(1)解:由题意可得 , , ,
解得 ,
所以椭圆的方程为: ;
(2)解:设直线 的方程为: ,
则过原点的直线且与直线 平行的直线为 ,
因为 是直线 与 的交点,所以 ,
因为直线 的方程与椭圆方程 联立:
,整理可得: ,
可得 , ,
即 ,因为 ,直线 的方程为: ,
联立 ,解得: ,由题意可得 ,
所以 , ,
所以 ,即 ,所以 ,即 为定值;
角度2:椭圆中的定直线问题
典型例题
例题1.(2022·全国·模拟预测)已知椭圆 : 的右焦点为 , ,过点 的直线
与椭圆 交于 , 两点.
(1)若直线 的斜率为3,求 的值.
(2)过点 且与 轴垂直的直线 交直线 于点 ,探究:点 是否在某一条定直线上?若是,求出该
直线的方程;若不是,请说明理由.
【答案】(1) (2)点G在定直线上,该直线的方程为x=4
(1)设 , ,依题意, ,直线l:y=3x-6,
联立 ,消去y整理得: ,
,则 , ,
故 .
(2)由题易知直线l不与y轴垂直,设直线MN的方程为x=my+2,
联立 ,消去x整理得: , ,则
, ,得 .由 ,可知点E的坐标为 ,则直线EN
的方程为 ,①,直线 的方程为 ,②(根据点G是直线 与直线EN的交点,联立方程求解即可)
联立①②可得, ,
故点G在定直线上,该直线的方程为x=4.
例题2.(2022·全国·高三专题练习)椭圆 : 的焦点 , 是等轴双曲线 :
的顶点,若椭圆 与双曲线 的一个交点是P, 的周长为 .
(1)求椭圆 的标准方程;
(2)过点 任作一动直线 交椭圆 与 两点,记 ,若在直线 上取一点 ,
使得 ,试判断当直线 运动时,点 是否在某一定直线上运动?若是,求出该直线的方程;
若不是,请说明理由.
【答案】(1) (2)是,
(1)解:由题可知: ,所以 ,因为 的周长为 ,所以
,即 ,所以 ,所以椭圆的方程为 ;
(2)解:依题可知:直线的斜率存在,设方程为 , ,所以
,所以 ,
,由 ,设 ,由
,所以 ,所以
.所以点 是在直线 上运动.
例题3.(2022·广西·高二期末(文))在平面直角坐标系 中,已知椭圆 : 的
焦距为4,且过点 .
(1)求椭圆 的方程;(2)设椭圆 的上顶点为 ,右焦点为 ,直线 与椭圆交于 , 两点,问是否存在直线 ,使得 为
的垂心(高的交点),若存在,求出直线 的方程:若不存在,请说明理由.
【答案】(1) (2)存在:
(1)因为焦距为4,所以 ,即 ,
又过点 ,所以 ,
又 ,联立求得 ,
所以椭圆C的方程为
(2)由(1)可得 ,
所以 ,
因为F为垂心,直线BF与直线l垂直,
所以 ,则 ,即直线l的斜率为1,
设直线l的方程为 , ,
与椭圆联立得 , ,
所以 ,
因为F为垂心,所以直线BN与直线MF垂直,
所以 ,即 ,
又 ,
所以 ,即 ,
所以 ,解得 或 ,
由 ,解得 ,
又 时,直线l过点B,不符合题意,所以 ,
所以存在直线l: ,满足题意.
同类题型归类练1.(2022·广东广州·高二期末)已知椭圆 的焦距为2,且过点 .不过原
点 的直线 与椭圆 交于不同的 , 两点,且直线 , , 的斜率依次成等比数列.
(1)求椭圆 的方程;
(2)椭圆 上是否存在一点 ,使得四边形 为平行四边形?若存在,求出直线 的方程;若不存在,
请说明理由.
【答案】(1)
(2)存在,方程为 ,或 ,或 ,或 .
(1)解:由题意可得 ,
解得 , 故椭圆 方程为 .
(2)解:设直线 为 ,设 , ,
因为直线 , , 的斜率依次成等比数列,
所以 .
联立直线 与椭圆 的方程,得 ,
所以 ,
, ,
,
所以 ,得 .
存在点 ,使得四边形 为平行四边形.理由如下:
四边形 为平行四边形,则点 ,
点 在椭圆 上,则
因为 ,,
所以 ,即 ,
当 , 时,满足 ,
所以直线 的方程为 或 或 或 .
2.(2022·上海青浦·二模)已知椭圆 的右焦点为 ,过 的直线 交 于 两点.
(1)若直线 垂直于 轴,求线段 的长;
(2)若直线 与 轴不重合, 为坐标原点,求 面积的最大值;
(3)若椭圆 上存在点 使得 ,且 △ 的重心 在y轴上,求此时直线l的方程.
△
【答案】(1)3(2) (3) 、 或
(1)因为 ,令 ,得 ,所以 ,所以
(2)设直线 , ,不妨设 ,
由 得 ,
, , ,
,
令 ,则 , ,记 ,可得 在 上单调递增
所以 当且仅当 时取到,
即 面积的最大值为 ;
(3)①当直线 不与x轴重合时,设直线 , , 中点为 .
由 得 , , ,
因为 的重心 在y轴上,所以 ,
所以 ,又 ,
,
因为 ,所以 ,
故直线 ,所以 ,从而 ,
代入 得 ,所以 , 或 .
② 当直线 与x轴重合时,点C位于椭圆的上、下顶点显然满足条件,此时 .
综上, , 或 .
3.(2022·陕西·西北工业大学附属中学模拟预测(理))已知椭圆C: 的离心率为
,且经过 ,经过定点 斜率不为0的直线l交C于E,F两点,A,B分别为椭圆C的左,
右两顶点.
(1)求椭圆C的方程;(2)设直线AE与BF的斜率分别为 , ,求 的值;
(3)设直线AE与BF的交点为P,求P点的轨迹方程.
【答案】(1) (2) (3)P点的轨迹方程为
(1)根据题意可得 ,解得
∴求椭圆C的方程为
(2)根据题意可得 ,设直线l: ,直线BE的斜率为 ,则
∵ ,整理得 ,则
联立方程 ,消去 得
∴
∴
(3)根据题意可得直线AE: ,BF:
联立方程 ,解得
∴P点的轨迹方程为题型二:双曲线中的定值问题
角度1:双曲线中的定值问题
典型例题
例题1.(2022·江苏南通·高二期末)在平面直角坐标系 中,已知点 , ,点 满足
,记点 的轨迹为 .
(1)求 的方程;
(2)已知 , 是经过圆 上一点 且与 相切的两条直线,斜率分别为 , ,直线 的斜
率为 ,求证: 为定值.
【答案】(1) ;(2)证明见解析.
(1)因为 ,所以点 的轨迹是以 为焦点的双曲线的右支,
所以 , ,所以 ,
所以 的方程为
(2)设 ,则 ,
设过点 的 的切线方程为 ,
联立 可得
由 可得,所以
所以
例题2.(2022·黑龙江·哈师大附中高二开学考试)已知双曲线 的中心在原点, 是它的一个顶点,
焦点到渐近线的距离为 .
(1)求双曲线 的方程;
(2)若过点 任意作一条直线与双曲线 交于 , 两点( , 都不同于点 ),求证: 为
定值.
【答案】(1) (2)证明见解析
(1)因双曲线C的中心在原点,一个顶点是 ,则
设双曲线C的方程为: ,则
,所以焦点坐标为
双曲线C的渐近线为 ,
焦点 到渐近线 的距离为
,解得 ,
所以双曲线C的方程为 .
(2)显然直线AB不垂直于y轴,设直线AB方程: ,
由 消去x得: ,
当 时, 恒成立,
设 ,则
所以 ,
,
因此,
,所以 为定值0.
例题3.(2022·广东北江实验学校模拟预测)已知双曲线 的离心率是 ,实轴长是
8.
(1)求双曲线 的方程;
(2)过点 的直线 与双曲线 的右支交于不同的两点 和 ,若直线 上存在不同于点 的点 满足
成立,证明:点 的纵坐标为定值,并求出该定值.
【答案】(1) ;(2)证明见解析,定值为 .
(1)依题意得,
解得 所以双曲线C的方程是 .
(2)证明:设 , , ,直线l的方程为 .
将直线方程 代入双曲线方程 ,化简整理得 ,
,
则 , .
要使直线与双曲线的右支有两个不同的交点A和B,则应满足
即 解得 .
由 ,得 ,故 ,
所以 .
又 ,所以点D的纵坐标为定值 .
同类题型归类练
1.(2022·河南新乡·高二期末(理))已知双曲线 : 的右焦点为 ,左顶点为
A,且 , 到C的渐近线的距离为1,过点 的直线 与双曲线C的右支交于P,Q两点,
直线AP,AQ与y轴分别交于M,N两点.
(1)求双曲线C的标准方程.
(2)若直线MB,NB的斜率分别为 , ,判断 是否为定值.若是,求出该定值;若不是,请说明理由.
【答案】(1) (2)是定值,
(1)由题意得 , ,渐近线方程为 ,则 到渐近线的距离为
,又因为 ,所以 , , ,故双曲线 的标准方程为
.
(2)设直线 : , , , ,联立方程组 得
,所以 , .因为直线 的方程为 ,
所以 的坐标为 ,同理可得 的坐标为 .因为 ,
,所以
,即 为定值 .
2.(2022·湖北咸宁·高二期末)已知 的右焦点为 ,点 到 的一条渐近线的
距离为 ,过点 的直线与 相交于 两点.当 轴时, .
(1)求 的方程.(2)若 , 是直线 上一点,当 三点共线时,判断直线 的斜率是否为定值.若是定值,
求出该定值;若不是定值,说明理由.
【答案】(1) (2)是定值,斜率为0
(1)解:根据对称性,不妨设 到直线 的距离为 ,
则 ,
令 ,则 ,解得 ,
所以当 轴时, ,则 .
故 的方程为 .
(2)解:设 .
当直线 的斜率不为0时,设直线 的方程为 ,
联立方程组 ,化简得 ,
由 ,得 ,则
设 ,因为 三点共线,所以 ,整理得 .
因为 ,
所以 ,即直线AN的斜率为定值0.
当直线AB的斜率为0时,A,B,M,N都在x轴上, 则直线AN的斜率为定值.
综上所述,直线AN的斜率为定值0.
3.(2022·上海理工大学附属中学高二期中)在平面直角坐标系xOy中,已知双曲线 .
(1)设斜率为1的直线l交 于P、Q两点,若l与圆 相切,求证: ;
(2)设椭圆 ,若M、N分别为 、 上的动点,且 ,求证:点O到直线MN的距离
为定值.
【答案】(1)证明见解析(2)证明见解析
(1)证明:设 ,直线 ,
因为直线l与圆相切,所以 ,即 ,
联立 ,可得 ,
所以 ,
所以 ,
所以 ,即
(2)证明:当ON垂直x轴时, ,
则 ,所以O到MN的距离为 ,
当直线ON不垂直x轴时,因为点M在曲线 上,双曲线的渐近线方程为 ,
所以 或 ,
因为 ,
所以直线ON的斜率 或 ,
设直线ON的方程为 ,
则直线OM的方程为 ,
联立 ,可得 ,
所以 ,
联立 ,可得 ,
所以 ,
设O到直线MN的距离为d,则 ,所以 ,
所以 .
综上:点O到直线MN的距离为定值
4.(2022·全国·高三专题练习(理))已知圆 和圆 ,若动圆C与圆
A和圆B都外切
(1)求动圆C的圆心的轨迹E的方程;
(2)设圆O: ,点M,P分别是圆O和(1)中轨迹E上的动点,当 时, 是否
为定值?若是,求出这个定值:若不是,请说明理由.
【答案】(1) , ;
(2) 是定值,定值为 .
(1)因为设动圆圆心 ,半径为 ,因为动圆C与圆A和圆B都外切,
所以 , ,
所以 ,
根据双曲线定义可知, 的轨迹为双曲线的右支的部分,
其中 , 为双曲线的焦点,即 ,
,即 ,所以 ,
即 ,
联立方程组 ,易知圆A和圆B相交,且交点坐标为 和 ,
所以 , ,
所以动圆C的圆心的轨迹E的方程为: , ;
(2)设 , 为轨迹E上的动点,
所以 ,即 ,
因为 ,且 ,所以 ,
而 ,
则有 ,
所以 ,
所以 是定值,定值为 .
角度2:双曲线中的定直线问题
典型例题
例题1.(2022·全国·高三专题练习)已知双曲线 : ( , )实轴端点分别为
, ,右焦点为 ,离心率为2,过 点且斜率1的直线 与双曲线 交于另一点 ,已知
的面积为 .
(1)求双曲线的方程;
(2)若过 的直线 与双曲线 交于 , 两点,试探究直线 与直线 的交点 是否在某条定直线
上?若在,请求出该定直线方程;如不在,请说明理由.
【答案】(1) (2)在定直线方程 上
(1)设直线 的方程为 ,联立 ,得 ,
又 , ,代入上式得 ,即 ,
∴ ,解得 ,∴ , ,∴双曲线的方程为 .
(2)当直线 点的斜率不存在时, , ,直线 的方程为 ,直线 的方程为
,联立直线 与直线 的方程可得的 ,
当直线 的斜率存在时,设直线 的方程为 , , ,
联立 得 ,∴ , ,∴直线 的方程为 ,直线 的方程为 ,
联立直线 与直线 的方程可得:
,两边平方得 ,
又 , 满足 ,
∴
,
∴ ,∴ ,或 ,(舍去)
综上, 在定直线上,且定直线方程为 .
同类题型归类练
1.(2022·江苏南通·高二开学考试)已知双曲线 实轴端点分别为 , ,
右焦点为 ,离心率为2,过 点且斜率1的直线 与双曲线 交于另一点 ,已知 的面积为 .
(1)求双曲线的方程;
(2)若过 的直线与双曲线 交于 , 两点,试探究直线 与直线 的交点 是否在某条定直线
上?若在,请求出该定直线方程;若不在,请说明理由.
【答案】(1) ;(2)存在, .
解:(1)设双曲线 的焦距为 ,
因为离心率为2,所以 , ,
联立 ,得: ,
所以点 的坐标为 ,
因为 ,所以 的面积为 ,所以 ,双曲线的方程为 .
(2)设 , ,直线 的方程为 ,
直线 的方程为 ,直线 的方程为 ,
联立 , 所以点 的横坐标为 ,,
联立 ,得: ,
, ,
所以
,
直线 与直线 的交点 在直线 上.
2.(2022·全国·高三专题练习)已知双曲线 过点 ,离心率为 ,直线
交 轴于点 ,过点 作直线交双曲线 于 两点.
(1)求双曲线 的标准方程;
(2)若 是线段 的中点,求直线 的方程;
(3)设 是直线 上关于 轴对称的两点,直线 与 的交点是否在一条直线上?请说明你的理由.
【答案】(1)
(2) 或
(3)直线PM与QN的交点在定直线,理由见解析
(1)由题意得: , , .
解得 , ,所以双曲线 的标准方程为 .(2)方法1:设 ,则
依题意有 解得 ,
所以直线 的方程为 或 .
方法2:设直线 的方程为 ,与双曲线的方程 联立得:
.
当 时
设 , ,得 , .
又因为 ,所以 , ,解得 .
此时 ,所以直线MN的方程为 或 .
(3)方法1:设 , ,
直线PM的方程为 ,直线ON的方程 ,
联立两方程,可得 ①
结合(2)方法2,可得
代入①得
故 .
所以直线PM与QN的交点在定直线 上.
方法2设直线MN的方程为 ,与双曲线的方程 联立得:
.
设 , , , ,由根与系数的关系,得, .
: , : ,联立两方程,可得:
,
解得
所以直线PM与QN的交点在定直线 上.
题型三:抛物线中的定值问题
角度1:抛物线中的定值问题
典型例题
例题1.(2022·北京二中高二期末)如图,抛物线关于 轴对称,它的顶点在坐标原点,点 、
、 均在抛物线上.
(1)求抛物线的方程;
(2)若 的平分线垂直于 轴,证明直线 的斜率为定值.
【答案】(1) (2)证明见解析
(1)解:根据题意设抛物线的方程为 ,将点 的坐标代入抛物线方程可得 ,
所以,抛物线的方程为 .
(2)证明:由题意可知直线 、 的倾斜角互补,
若 轴,此时直线 与抛物线 只有一个交点,不合乎题意.
所以,直线 的斜率存在,若直线 轴,则 、 重合,不合乎题意,所以,直线 的斜率不为零, ,同理 ,
由已知 ,可得 ,
因此, .
故直线 的斜率为定值 .
例题2.(2022·全国·高三专题练习)已知抛物线 ,直线 经过抛物线 的焦点,且垂直
于抛物线 的对称轴,直线 与抛物线 交于 , 两点,且 .
(1)求抛物线 的方程;
(2)已知点 ,直线 与抛物线 相交于不同的两点 , ,设直线 与直线 的斜
率分别为 和 ,求证: 为定值.
【答案】(1) (2)证明见解析
(1)由题意可得 ,得 ,
∴抛物线 .
(2)证明: ,联立 ,得 .
由 ,得 或 ,
设 , ,则 , ,
∴
.
例题3.(2022·湖南衡阳·三模)已知抛物线 : 的焦点是 ,若过焦点 的直线与 相交
于 , 两点,所得弦长 的最小值为2.
(1)求实数 的值;
(2)设 , 是抛物线 上不同于坐标原点 的两个不同的动点,且以线段 为直径的圆经过点 ,作
, 为垂足,试探究是否存在定点 ,使得 为定值,若存在,则求出该定点 的坐标及定
值 ,若不存在,请说明理由.【答案】(1) (2)存在,定点 为 , 为定值1
(1)抛物线 : 化为标准方程为: ,其焦点 ,因为斜率一定存在,设其方
程为 ,
联立方程得: ,整理得: , 恒成立.
其中 , , , ,
因为焦点弦长 ,所以当 时,弦长 .
所以,实数 的值为 .
(2)由题意可知直线 的斜率存在,设其方程为 .
联立方程得: ,整理得: , .
其中 , , , ,
因为以 为直径的圆经过点 ,所以 .
又因为 ,
∵ ,∴ .
所以直线 过定点 ,
又因为 ,所以 为直角三角形,
所以当 为斜边 中点时, 为定值,
此时 .
所以定点 为 , 为定值1.
同类题型归类练
1.(2022·河北·高三阶段练习)已知抛物线 ,直线 , 与抛物线C分别交于
A,B两点,过A,B两点分别作抛物线C的切线,两条切线交于点M.当 时,直线AB的斜率为1.
(1)求抛物线C的方程,并写出其准线方程;
(2)请探究 的面积是否为定值?若是,请求出该定值;若不是,请求出其最大值.【答案】(1)抛物线C的方程为 ,准线方程为
(2)是,2
(1)当 时,A,B两点坐标为 , ,
故 ,解得 ,
故抛物线C的方程为 ,其准线方程为 .
(2)设直线AB的方程为 ,
A,B两点坐标分别为 ,且 ,
联立 ,消去y得 ,
, , ,
由 得 ,即 ,
即 .
.
由 ,得 ,
故A点处切线方程为 ,即 ,
同理得B点处切线方程为 ,
联立 ,解得 ,
故点M坐标为 ,点M到直线AB的距离 ,
则 的面积 ,
故 的面积是定值2.
2.(2022·全国·高三专题练习(文))如图,已知抛物线 上的点R的横坐标为1,焦点
为F,且 ,过点 作抛物线C的两条切线,切点分别为A、B,D为线段PA上的动点,过D
作抛物线的切线,切点为E(异于点A,B),且直线DE交线段PB于点H.(1)求抛物线C的方程;
(2)求证: 为定值;
【答案】(1)
(2)证明见解析
(1)解:抛物线 的焦点坐标为 ,准线为 ,
因为 ,所以 ,解得 ,所以抛物线为 ;
(2)解:设直线AP: ,
由 ,可得
则 ,解得
则 ,解得
不妨令直线AP: ,直线BP: ,则
设 ,设直线
由 ,可得
由 ,可得 或 (舍)
则 ,直线
由 ,解得 ,即 ,
故 为定值.3.(2022·黑龙江·哈九中三模(文))已知直线l: ,M为平面内一动点,过点M作直线l的垂线,
垂足为N,且 (O为坐标原点).
(1)求动点M的轨迹E的方程;
(2)已知点P(0,2),直线 与曲线E交于A,B两点,直线PA,PB与曲线E的另一交点分别
是点C,D,证明:直线CD的斜率为定值.
【答案】(1) ;(2)证明见解析.
(1)设M(x,y),则N(-4,y),则 , ,
所以 ,则E的方程为 .
(2)设 , , , ,
联立 ,得 ,则 ,即 ,
且 , ,又直线PA为 ,
联立 ,得 ,
由韦达定理得: ,所以 ,同理得: .
则 ,故直线CD的
斜率为定值,得证.
角度2:抛物线中的定直线问题
典型例题
例题1.(2022·全国·高三专题练习)在平面直角坐标系 中, 是抛物线 的焦点,
是抛物线 上位于第一象限内的任意一点,过 三点的圆的圆心为 ,点 到抛物线 的准线的
距离为 .
(1)求抛物线 的方程;
(2)当过点 的动直线 与抛物线 相交于不同点 时,在线段 上取点 ,满足
,证明:点 总在某定直线上.
【答案】(1) (2)总在定直线 上.(1)过 三点的圆的圆心为 ,则圆心 在 的中垂线上,
则 ,又点 到抛物线 的准线的距离为
所以 ,则
所以抛物线的方程为 .
(2)设 ,记 .
则 , ,
联立可得,
又 ,代入得 ,
所以总在定直线 上.
例题2.(2022·上海虹口·二模)已知抛物线 : 的焦点为 ,准线为 ,记准线 与 轴的
交点为 ,过 作直线交抛物线 于 , ( )两点.
(1)若 ,求 的值;
(2)若 是线段 的中点,求直线 的方程;
(3)若 , 是准线 上关于 轴对称的两点,问直线 与 的交点是否在一条定直线上?请说明理由.
【答案】(1) ;
(2) ;
(3)在定直线 上,理由见解析.
(1)因为准线为 ,所以 .
(2)设直线 的方程 ,联立 可得, ,所以 ,, ,而 是线段 的中点,所以 ,解得: ,即
,解得: ,所以直线 的方程为 ,即 .
(3)直线 的方程 ,设 , , ,则
, ,
联立可得: ,由 , ,代入解得:
,
所以直线 与 的交点在定直线 上.
同类题型归类练
1.(2022·全国·高三专题练习)已知抛物线 的焦点为 ,过点 作直线 交抛物线 于 、
两点;椭圆 的中心在原点,焦点在 轴上,点 是它的一个顶点,且其离心率 .
(1)求椭圆 的方程;
(2)经过 、 两点分别作抛物线 的切线 、 ,切线 与 相交于点 .证明:点 定在直线 上;
(3)椭圆 上是否存在一点 ,经过点 作抛物线 的两条切线 、 、 为切点),使得直线
过点 ?若存在,求出切线 、 的方程;若不存在,试说明理由.
【答案】(1) ;
(2)证明见解析;
(3)存在;两切线的方程分别为 和 .
(1)设椭圆 的方程为 ,半焦距为 .由已知有 ,
, , ,解得 , .
∴椭圆 的方程为 .
(2)显然直线 的斜率存在,否则直线 与抛物线 只有一个交点,不合题意,
故可设直线 的方程为 , , , ,
与抛物线方程联立,消去 ,并整理得, ,则 .抛物线的方程为 ,求导得 ,
过抛物线上 , 两点的切线方程分别是 , ,即 ,
解得两条切线的交点 的坐标为 , ,
点 在直线 上.
(3)假设存在点 满足题意,
由(2)知: 必在直线 上,又直线 与椭圆有唯一交点,故 的坐标为 , ,
设过 且与抛物线 相切的切线方程为 ,其中 , 为切点.
令 , 得, ,解得 或 ,
故不妨取 , , ,即直线 过 .
综上,椭圆 上存在 ,经过 作抛物线 的两条切线 、 、 为切点),能使直线
过 .
此时,两切线的方程分别为 和 .
2.(2022·全国·高三专题练习)已知动圆过定点 ,且在y轴上截得的弦MN的长为8.
(1)求动圆圆心的轨迹C的方程;
(2)已知点 ,长为 的线段PQ的两端点在轨迹C上滑动.当 轴是 的角平分线时,求
直线PQ的方程.
【答案】(1) ;(2) 或
(1)由题意,动圆过定点 ,
设圆心 ,线段MN的中点为E,连接 ,则 ,
则由圆的性质得 ,所以 ,
所以 ,整理得 .
当 时,也满足上式,
所以动圆的圆心的轨迹方程为 .
(2)设 , ,由题意可知 , .
(ⅰ)当PQ与x轴不垂直时, , ,由x轴平分 ,得 ,
所以 ,所以 ,整理得 ,
设直线 ,代入C的方程得: .
则 ,所以 ,解得 ,
由于 ,解得 ,
因此直线PQ的方程为 .
(ⅱ)当PQ与x轴垂直时, ,可得直线PQ的方程为 .
综上,直线PQ的方程为 或 .