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专题04圆锥曲线中的定点、定值、定直线问题(典型题型归类训练)(教师版)_02-数学-高考总复习_专项复习_2025年_2025年高考数学复习解答题提优秘籍(新高考专用)_资料_2025版_平面解析几何

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专题04 圆锥曲线中的定点、定值、定直线问题
(典型题型归类训练)
目录
一、必备秘籍.......................................................................................1
三、定直线问题...................................................................................2
二、典型题型.......................................................................................2
题型一:定点问题..........................................................................2
题型二:定值问题........................................................................12
题型三:定直线问题....................................................................23
三、专项训练.....................................................................................34
一、必备秘籍
一、定点问题
1.求解(或证明)直线和曲线过定点的基本思路是:把直线或曲线方程中的变量
,
视作
常数,把方程一边化为零,既然是过定点,那么这个方程就是对任意参数都成立,这时参
数的系数就要全部等于零,这样就得到一个关于
,
的方程组,这个方程组的解所确定
的点就是直线或曲线所过的定点.
2.常用方法:一是引进参数法,引进动点的坐标或动线中系数为参数表示变化量,再研究
变化的量与参数何时没有关系,找到定点;二是特殊到一般法,根据动点或动线的特殊情
况探索出定点,再证明该定点与变量无关.
二、定值问题
1.解析几何中的定值问题是指某些几何量(线段的长度、图形的面积、角的度数、直线的斜
率等)的大小或某些代数表达式的值等和题目中的参数无关,不依参数的变化而变化,而始
终是一个确定的值.常见定值问题的处理方法:
(1)确定一个(或两个)变量为核心变量,其余量均利用条件用核心变量进行表示
(2)将所求表达式用核心变量进行表示(有的甚至就是核心变量),然后进行化简,看能
否得到一个常数.
2. 定值问题的处理技巧:
1
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(1)对于较为复杂的问题,可先采用特殊位置(例如斜率不存在的直线等)求出定值,进
而给后面一般情况的处理提供一个方向.
(2)在运算过程中,尽量减少所求表达式中变量的个数,以便于向定值靠拢
(3)巧妙利用变量间的关系,例如点的坐标符合曲线方程等,尽量做到整体代入,简化运
算
三、定直线问题
定直线问题是证明动点在 定直线上,其实质是求动点的轨迹方程,所以所用的方法即为 
求轨迹方程的方法,如定义法、消参法、交轨法等.
二、典型题型
题型一:定点问题
1.(2024 高三·全国·专题练习)如图,四边形ABCD 是椭圆
的内接四边形,直
线AB 经过左焦点
,直线AC,BD 交于右焦点
,直线AB 与直线CD 的斜率分别为
.
(1)求证:
为定值;
(2)求证:直线CD 过定点,并求出该定点的坐标.
【答案】(1)证明见解析
(2)证明见解析
【分析】(1)设
,表示出直线AC 的方程,代入椭
圆方程化简,利用根与系数的关系表示出
,则可表示出
,表示出点
的坐标,同理表
示出点
的坐标,再由A,
,B 三点共线,得
,然后利用斜率公式化
简
,可得
的关系;
(2)解法一:直线CD 交x 轴于点
,表示出直线
的方程,表示出
,结合
2
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(1)中的关系化简可得答案,解法二:设直线AB,DC 交于点P,则由题意可设P(3,
m),由对称性可知,直线CD 过定点必在x 轴上,然后根据(1)得到的关系化简可得答
案.
【详解】(1)设
,
则直线AC 的方程为
,代入椭圆方程
,
整理得
.
因为
,所以
,从而
.
故点
,同理,点
.
因为A,
,B 三点共线,所以
,从而
.
所以
.
故
.
(2)解法一:由(1)知
,
,
设直线CD 交x 轴于点
,
因为
,所以直线
为
,
当
时,
,得
,
所以
,
故直线CD 过定点
.
3
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解法二:如图,设直线AB,DC 交于点P,则点P 在F2对应的极线
,即x=3
上,
可设P(3,m),
由对称性可知,直线CD 过定点必在x 轴上,不妨设定点为T(t,0)
则
,由(1)知
,得
,即
.
∴
,故直线CD 过定点
.
【点睛】关键点点睛:此题考查直线与椭圆的位置关系,考查椭圆中的定值和定点问题,
解题的关键是利用“设而不求”的思想,设出交点坐标,设出直线方程,代入椭圆方程化
简,结合根与系数的关系求解,考查计算能力和转化思想,属于难题.
2.(2024 高三·全国·专题练习)已知椭圆C:
的左、右焦点分别为
,
,过
的直线l 与椭圆C 交于P,Q 两点,
的周长为
.
(1)求椭圆C 的方程;
(2)如图,点A,
分别是椭圆C 的左顶点、左焦点,直线m 与椭圆C 交于不同的两点M,
N(M,N 都在x 轴上方).且
.证明直线m 过定点,并求出该定点的坐
标.
【答案】(1)
(2)证明见解析,定点
.
4
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【分析】(1)由焦距和焦点三角形的周长求出
,得椭圆C 的方程;
(2)设直线l 方程为
,代入椭圆方程,设
,韦达定理表示出
根与系数的关系,由
,得
,利用斜率公式结合韦达定理化简
得
,可得直线l 过定点
.
【详解】(1)设椭圆C 的焦距为2c,由题意知
,解得c=2.
由椭圆的定义知,
的周长为
,∴
,故
.
∴椭圆C 的方程为
.
(2)由题意知,直线的斜率存在且不为0,设直线l:
,
,
把直线方程代入椭圆方程,整理可得
,
,即
,∴
.
∵
,M,N 都在x 轴上方,且
,∴
.
∴
,即
.
将
代入,
整理可得
,又
,
即
,整理可得
,
∴直线l 为
.∴直线l 过定点
.
【点睛】方法点睛:
解答直线与圆锥曲线的题目时,时常把两个曲线的方程联立,消去x(或y)建立一元二次方
程,然后借助根与系数的关系,并结合题设条件建立有关参变量的等量关系,涉及到直线
方程的设法时,务必考虑全面,不要忽略直线斜率为0 或不存在等特殊情形,强化有关直
线与圆锥曲线联立得出一元二次方程后的运算能力,重视根与系数之间的关系、弦长、斜
率、三角形的面积等问题.
3.(2024·黑龙江双鸭山·模拟预测)已知双曲线
的焦距为
,点
在C 上.
(1)求C 的方程;
(2)直线
与C 的右支交于
两点,点
与点
关于
轴对称,
点在
轴上的
投影为
.
5
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①求
的取值范围;
②求证:直线
过点
.
【答案】(1)
(2)① 
;②证明见解析
【分析】(1)由题可得
,解方程即可得到答案;
(2)①设
,联立
,消去
得
,由于
与
的右支交于
,
两点,双曲线
的渐近线方程为
,可得
,以及
,解不等式可得
的取值范围;
②由①得
,
,由题可得
,利用向量关系可得
,从而可得
,
,
三点共线,即可证明.
【详解】(1)由已知得
,解得
, 
所以
的方程为
.
(2)①设
,
,则
,
联立
,
消去
得
,
6
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则
,
,
解得
,且
.
又与
的右支交于
,
两点,
的渐近线方程为
,
则
,即
,
所以
的取值范围为
. 
②由①得
,
,
又点
在
轴上的投影为
,所以
,
,
所以
,
,
所以
,
又
,
有公共点
,所以
,
,
三点共线,所以直线
过点
.
【点睛】关键点睛:(1)直线与双曲线一支相交于两点,可利用韦达定理、根的判别式以
及直线斜率与渐近线斜率的关系进行求解;
(2)证明直线过定点,可利用向量平行关系进行证明.
4.(2024·青海海南·二模)已知双曲线
的虚轴长为
,点
在
上.设直线与
交于A,B 两点(异于点P),直线AP 与BP 的斜率之积为
.
(1)求
的方程;
(2)证明:直线的斜率存在,且直线过定点.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】(1)借助虚轴定义得
,将
的坐标代入方程得
,即可求解双曲
线方程;
(2)设出直线方程,代入曲线中,可得与交点横坐标有关韦达定理,借助韦达定理计算斜
率之积可得直线l 中参数关系,即可得其定点.
【详解】(1)因为虚轴长为
,所以
,
将
的坐标代入方程
,得
,解得
,
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故
的方程为
.
(2)设
,直线AP 的斜率为
,直线BP 的斜率为
.
当直线的斜率不存在时,设
,联立
得
,
即
,
由
,得
,解得
(舍去)或
(舍去),
所以直线的斜率存在,设直线的方程为
,
代入
的方程得
,
则
,
由
,
可得
, 
即
,
化简得
,即
,
所以
或
,
当
时,直线的方程为
,直线过点
,
与条件矛盾,舍去;
当
时,直线的方程为
,直线过定点
【点睛】方法点睛:解答圆锥曲线的定点、定值问题的策略:
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1、参数法:参数解决定点问题的思路:①引进动点的坐标或动直线中的参数表示变化量,
即确定题目中核心变量(通常为变量
);②利用条件找到
过定点的曲线
之间
的关系,得到关于
与
的等式,再研究变化量与参数何时没有关系,得出定点的坐
标;
2、由特殊到一般发:由特殊到一般法求解定点问题时,常根据动点或动直线的特殊情况探
索出定点,再证明该定点与变量无关.
5.(23-24 高二下·河南焦作·期末)已知抛物线
的焦点为
,
为原
点,第一象限内的点
在
上,
,且
的面积为
.
(1)求
的方程;
(2)若
,
是
上与
不重合的两动点,且
,求证:直线
过定点.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】(1)根据
,可得
,由面积公式即可求出
,从而得到抛物
线方程;
(2)设直线
的方程为:
,
,
,联立方程结合韦达定理可得
,
,
由
,利用向量关系化简可得:
,从而得到
,
的关系,
即可证明.
【详解】(1)由题可得
,由
,可得
的横坐标为
,
因为点
在第一象限内,则
,
所以
,解得:
,
所以抛物线方程为
(2)由(1)可得:
,
,
9
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显然直线
的斜率不为0,设直线
的方程为:
,
,
,
所以
,
联立方程
,可得:
,
所以
,即
,
,
,
因为
,所以
,
则
,
化简得:
,
则
,
所以
,
解得:
,或
,
当
时,即
,且
,
所以
,所以直线
过定点为
,
当
时,即
,且
,
所以
,所以直线
过定点为
,即点
,
不满足题意,舍去;
综上:直线
过定点为
【点睛】方法点睛:求解直线过定点问题常用方法如下:
(1)“特殊探路,一般证明”:即先通过特殊情况确定定点,再转化为有方向、有目的的
一般性证明;
(2)“一般推理,特殊求解”:即设出定点坐标,根据题设条件选择参数,建立一个直线
系或曲线的方程,再根据参数的任意性得到一个关于定点坐标的方程组,以这个方程组的
解为坐标的点即为所求点;
(3)求证直线过定点
,常利用直线的点斜式方程
或截距式
或横截式
来证明.
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6.(23-24 高二下·安徽亳州·期末)已知
为坐标原点,
是抛物线
上
与点
不重合的任意一点.
(1)设抛物线
的焦点为
,若以
为圆心,
为半径的圆
交
的准线于
两
点,且
的面积为
,求圆
的方程;
(2)若
是拋物线
上的另外一点,非零向量
满足
,证明:直线
必经过一个定点.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】(1)求出
,点
到准线的距离
,利用
求出
可得答
案;
(2)方法一,对
两边平方得
,设
,
设直线
的方程为
,结合抛物线方程得
,再由
可得答案;方法二,对
两边平方得
,设
,设直线
的方程为
与抛物线方程联立,利用韦达定理结合
可得答案.
【详解】(1)准线为
到的距离是
.由对称性知,
是等腰直角三角形,斜边
,
点
到准线的距离
,
,解得
,
故圆
的方程为
;
(2)方法一,因为
,
所以
,
所以
,
设
在抛物线
上,
则
.
显然直线
的斜率存在,
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则直线
的方程为
,
将
代入得,
,
即
,
令
,得
,   
由
得,
,
因为
(否则,
有一个为零向量),
所以
,代入
式可得
,
故直线
经过定点
.
方法二,因为
,所以
,
设
在拋物线
上,
则
,
显然直线
的斜率存在,设直线
的方程为
,
联立
消去
得到,
,
由
得,
,
因为
(否则,
有一个为零向量),
所以
,即
,
因此
就是
.故直线
经过定点
.
【点睛】方法点睛:求解直线过定点问题常用方法如下:(1)“特殊探路,一般证明”:
12
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即先通过特殊情况确定定点,再转化为有方向、有目的的一般性证明;(2)“一般推理,
特殊求解”:即设出定点坐标,根据题设条件选择参数,建立一个直线系或曲线的方程,
再根据参数的任意性得到一个关于定点坐标的方程组,以这个方程组的解为坐标的点即为
所求点;(3)求证直线过定点,常利用直线的点斜式方程或截距式来证明.
题型二:定值问题
1.(2024 高三·全国·专题练习)如图所示,已知椭圆系方程
:
(
,
),
、
是椭圆
的焦点,
是椭圆
上一点,且
.
(1)求
的离心率,求出
的方程.
(2)P 为椭圆
上任意一点,过P 且与椭圆
相切的直线l 与椭圆
交于M、N 两点,点P
关于原点的对称点为Q,求证:
的面积为定值.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】(1)先根据椭圆
,
,
,求得a,b,进而得到椭圆
的方程求解;
(2)作伸缩变换
,使椭圆
变为圆
,椭圆
变为圆
,
由题意得到
,再由点P 关于原点的对称点为Q,
求解.
【详解】(1)解:椭圆
的方程为
,即
,
∵
,∴
,
,
∴
,即
.
又
,
13
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∴
,
,
∴椭圆
的方程为
.
∴
的离心率
,
椭圆
的方程为
.
(2)作伸缩变换
,
则椭圆
变为圆
,椭圆
变为圆
.
如图所示.
∵直线MN 与椭圆
相切于点P,则变换后直线
与圆
相切于点
,此时
.
而
,
,则
,
从而
,
故
,于是
.
又点P 关于原点的对称点为Q,则
,
即
的面积为定值
.
【点睛】方法点睛:本题第二问通过作伸缩变换
,将椭圆问题转化为圆的问题,
易得
,再利用对称性,由
而得解.
2.(2024 高三·全国·专题练习)已知椭圆
的左、右顶点分别为
,过
轴上
一点
作一直线
,与椭圆交于
两点(异于
),直线
和
的交点为
,记直线
和
的斜率分别为
,求
的值.
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【答案】
【分析】法一:首先利用三点共线表示点
的横坐标,并利用方程联立,得出
两点坐
标关系,代入
,即可求值.
法二:由题意可得点N 在
关于椭圆的极线
上,设
,再利用斜率公
式计算即可得出结论.
【详解】解法一:由题意设直线
的方程:
,
,
,
,
由
和
三点共线可知
 ,
解得
 
,
,(*)
联立
 ,得
,
,
,
代入(*)得
,
,
 ,
. 
  解法二:∵A,P,Q,B 是椭圆上的四点,直线AB 与PQ 相交于点M,
直线AP 与BQ 相交于点N,
则点N 在
关于椭圆的极线
上,设
,
则
,∴
.
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【点睛】方法点睛:求定值问题常见的方法有两种:
(1)从特殊入手,求出定值,再证明这个值与变量无关;
(2)直接推理、计算,并在计算推理的过程中消去变量,从而得到定值.
3.(2024 高三·全国·专题练习)已知
是双曲线
的左右焦点,
,点
在双曲线上.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)若直线与双曲线相切与于点
,与双曲线的两条渐近线分别相交于
两点,当点
在双曲线上运动时,
的值是否为定值?若是,求出定值;否则,请说明理由.
【答案】(1)
(2)是定值,定值为3
【分析】(1)由题意可得
,即有
,又点
在双曲线上,代入双曲
线的方程,解方程可得
,进而得到双曲线的方程;
(2)讨论
为双曲线的顶点,即切线的斜率不存在,求得
的坐标,可得
;再设
,且切线的斜率存在,代入双曲线的方程,求导可得切线的斜率和方程,联
立渐近线方程求得
的坐标,再由向量数量积的坐标表示,计算即可得到所求定值.
【详解】(1)由题意可得
,即
,即有
,
又点
在双曲线上,可得
,解得
,
即有双曲线的方程为
.
(2)假设
为双曲线的顶点,设
,切线为
,
代入双曲线的渐近线方程
,可得
,
即有
;
设
,且切线的斜率存在,且有
,
  
对双曲线的方程两边对x 求导,可得
,
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求得切线的斜率为
,切线的方程为
,
化为
,
联立渐近线方程
,可得
,
即有
.
则当点
在双曲线上运动时,
的值为定值3.
【点睛】方法点睛:定值问题常见方法:(1)从特殊入手,求出定值,再证明这个值与变
量无关;(2)直接推理计算,并在计算推理的过程中消去变量,从而得到定值.
4.(23-24 高二下·上海·期末)已知双曲线
:
的离心率为
,点
在双曲线
上.过
的左焦点F 作直线交
的左支于A、B 两点.
(1)求双曲线
的方程.
(2)若
,试问:是否存在直线l,使得点M 在以AB 为直径的圆上?若存在出直线l
的方程;若不存在,说明理由.
(3)点
,直线
交直线
于点
.设直线
、
的斜率分别
、
,求
证:
为定值.
【答案】(1)
;
(2)不存在,理由见解析;
(3)证明见解析
【分析】(1)根据题意列式求
,进而可得双曲线方程;
(2)设
,联立方程,利用韦达定理判断
是否为零
即可;
(3)用
两点坐标表示出直线
,得点
坐标,表示出
,结合韦达定理,证明
为定值.
【详解】(1)由双曲线
的离心率为
,且
在双曲线
上,
可得
,解得
,所以双曲线的方程为
.
17
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(2)双曲线
的左焦点为
,
当直线的斜率为0 时,此时直线为
,与双曲线
左支只有一个交点,不符合题意,
当直线的斜率不为0 时,设
,
由
,消去
得
,
显然
,
,
设
,则
,得
,
于是
,
,
即
,因此
与
不垂直,
所以不存在直线,使得点
在以
为直径的圆上.
(3)由直线
,得
,
则
,又
,
于是
,
而
,即有
,且
,
所以
,即
为定值.
【点睛】方法点睛:①引出变量法,解题步骤为先选择适当的量为变量,再把要证明为定
值的量用上述变量表示,最后把得到的式子化简,得到定值;②特例法,从特殊情况入
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手,求出定值,再证明这个值与变量无关.
5.(2024 高三·全国·专题练习)已知抛物线
经过点
,直线与抛
物线
有两个不同的交点
,直线
交
轴于
,直线
交
轴于
.
(1)若直线过点
,求直线的斜率
的取值范围;
(2)若直线过抛物线
的焦点
,交
轴于点
,求
的值;
(3)若直线过点
,设
,求
的值.
【答案】(1)
(2)
(3)2
【分析】(1)由题意易得直线斜率存在且不为,且直线
、
斜率存在,设出直线方
程,并联立抛物线方程,根据交点有两个,得出
,解不等式即可得直线斜率的范围.
(2)设直线的方程为:
联立直线与抛物线的方程得出点
纵坐标之
间的关系,再由
,
,得出
、
与点
坐标之间的关系,对
化简可求得
的值. 
(3)根据
,
,得出
、
与点
坐标之间的关系,再根据
在同一直线上,
在同一直线上,得出
,
与点
坐标之间的关系,根据
(1)中联立所得的方程得出点
横坐标之间的关系,对原式进行化简,即可得
的
值.
【详解】(1)因为抛物线
经过点
,所以
,所以
,
所以抛物线
的解析式为
.
又因为直线过点
,且直线与抛物线
有两个不同的交点.
易知直线斜率存在且不为,故可设直线的方程式为
.
根据题意可知直线不能过点
,所以直线的斜率
.
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若直线与抛物线的一个交点为
,此时该点与点
所在的直线斜率不存在,
则该直线与
轴无交点,与题目条件矛盾,
此时
,所以直线斜率
.
联立方程
,得
,
因为直线与抛物线有两个不同交点,所以
,所以
.
故直线的斜率
的取值范围是
且
且
.
即率
的取值范围是
.
(2)如图所示
设直线的方程为:
由
,得
,
设
,
,
则
,∵
,
,
,
,
∴
,
,∴
,
.
(3)如图所示
20
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设点
,
,则
,
,
因为
,所以
,故
,由
得
,
设
,
,
直线
方程为
,
令
,得
①,由直线
可得
②,
因为
③,
将①②代入③可得,
,
又由根与系数的关系:
,
,
所以
,
所以
.
【点睛】方法点睛:利用韦达定理法解决直线与圆锥曲线相交问题的基本步骤如下:
(1)设直线方程,设交点坐标为
;
(2)联立直线与圆锥曲线的方程,得到关于
(或
)的一元二次方程,注意
的判断;
(3)列出韦达定理;
(4)将所求问题或题中的关系转化为
、
(或
、
)的形式;
(5)代入韦达定理求解.
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6.(23-24 高一下·安徽·阶段练习)已知抛物线
经过点
中的两个点,
为坐标原点,
为焦点.
(1)求抛物线
的方程;
(2)过
且倾斜角为
的直线交
于
两点,
在第一象限,求
的值;
(3)过点
的直线与抛物线
交于
两点,直线
分别交直线
于
两
点,记直线
的斜率分别为
,证明:
为定值.
【答案】(1)
(2)3
(3)证明见解析
【分析】(1)根据抛物线的对称性,确定抛物线经过的点,从而求出其方程;
(2)利用抛物线的定义分别求出
和
,计算即得;
(3)依题设
,将其与抛物线方程联立,写出韦达定理,分别求出点
的坐
标,求得
的表示式,化简
,消元并代入韦达定理计算即得.
【详解】(1)因为抛物线
关于
轴对称,
所以必过
中的
两点,
代入可得
,解得
,所以拋物线
的方程为
.
(2)
 如图1,过点
作抛物线准线的垂线,垂足为
,
由抛物线定义可得
,又
,解得
,
同理
,解得
,故
.
(3)
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如图2,设直线的方程为
,
联立
,得
,显然
,所以
,
直线
方程为
,令
,得点
的纵坐标
,即
,
同理可得
,故可得
.
于是
,即
是定值.
【点睛】思路点睛:本题主要考查抛物线定义的应用和与之相关的定值问题.
对于与抛物线的焦半径,焦点弦有关的题型,一般考虑运用抛物线定义求解;对于定值问
题,一般思路是设直线方程,与抛物线方程联立,得韦达定理,消元代入求解.
题型三:定直线问题
1.(23-24 高三下·上海·开学考试)已知椭圆
的离心率为
,左右
焦点分别为
,
是椭圆上一点,
,
.
(1)求椭圆的方程;
(2)过点
的直线与椭圆交于
两点,
为线段
中点.
(i)求证:
点轨迹方程为
;
(ii)
为坐标原点,射线
与椭圆交于点,点
为直线
上一动点,且
,求证:点
在定直线上.
【答案】(1)
;
23
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(2)(i)证明见解析;(ii)证明见解析
【分析】(1)根据椭圆的焦点三角形,即可结合余弦定理求解
,
(2)(i)联立直线与椭圆的方程可得韦达定理,即可根据中点坐标公式可得
,从而即可得证;(ii)进一步根据向量的坐标运算即可得证.
【详解】(1)因为椭圆的离心率为
,所以
,解得
.
因为
,
,
.
在
中,由余弦定理得
,
解得
,则
,故椭圆的方程为
;
(2)(i)
当直线
的斜率存在且不为0 时,不妨设直线
的方程为
,
联立
得
.
因
在椭圆内,所以直线
必与椭圆相交.
设
,由韦达定理得
,
所以
.
因为
为线段
中点,
所以
,此时
,则
.
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要证
,只需证明
,
而
,
所以
点轨迹方程为
;
(ii)联立
得
,则
.
不妨设
,所以
,
.
不妨设
,由
得
,
即
.
因为
,
,
所以
.
∵
,所以
,即
,
则
点在定直线
上.
当直线
斜率为0 时,
轴,此时
,
.
因为
,所以
,则,
故
点在定直线
上;
当直线
无斜率时,此时直线
方程为
,易知
轴,
所以点
在
轴上,则
.
∵
,所以
,即
,则
点在定直线
上.
综上可得:
点在定直线
上.
【点睛】方法点睛:圆锥曲线中定点问题的两种解法
(1)引进参数法:先引进动点的坐标或动线中系数为参数表示变化量,再研究变化的量与
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参数何时没有关系,找到定点.
(2)特殊到一般法:先根据动点或动线的特殊情况探索出定点,再证明该定点与变量无
关.
技巧:若直线方程为
,则直线过定点
;若直线方程为
 (
为
定值),则直线过定点
2.(2024 高三·全国·专题练习)已知椭圆
的离心率为
,
,
分别为
的上、下顶点,
为坐标原点,直线
与
交于不同的两点
,
.
(1)设点
为线段
的中点,证明:直线
与直线
的斜率之积为定值;
(2)若
,证明:直线
与直线
的交点
在定直线上.
【答案】(1)证明见解析
(2)证明见解析
【分析】(1)设
,
,由中点坐标公式和斜率公式,结合点差法证明定
值.
(2)由题意求出椭圆方程,与直线方程联立,韦达定理表示根与系数的关系,联立直线
与直线
的方程,化简可求得交点在定直线上.
【详解】(1)设
,
,则
.
由
两式相减得
,即
.
所以
.
(2)解法一:
由
解得
所以椭圆
的方程为
.
将直线的方程
代入椭圆
的方程
,化简整理得
.①
26
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由
,解得
.
由韦达定理,得
,
.②
设
,
,
则直线
的方程为
,③
直线
的方程为
,④
由③④两式解得
,
即
,所以直线
与直线
的交点
在定直线
上.
解法二:
设直线
(即直线
)与直线
(
轴)的交点为
,直线
与直线
的交点为
,
则点
,
,构成椭圆
的自极三点形,点
一定在点
对应的极线
上,其方
程为
,即
,
就是说直线
与直线
的交点
在定直线
上.
【点睛】方法点睛:
解答直线与圆锥曲线的题目时,时常把两个曲线的方程联立,消去x(或y)建立一元二次方
程,然后借助根与系数的关系,并结合题设条件建立有关参变量的等量关系,涉及到直线
方程的设法时,务必考虑全面,不要忽略直线斜率为0 或不存在等特殊情形,强化有关直
线与圆锥曲线联立得出一元二次方程后的运算能力,重视根与系数之间的关系、弦长、斜
率、三角形的面积等问题.
3.(23-24 高二下·黑龙江大庆·期中)已知A,B 分别是双曲线
的
左、右顶点,P 是C 上异于A,B 的一点,直线PA,PB 的斜率分别为
,且
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.
(1)求双曲线C 的方程;
(2)已知过点
的直线
,交C 的左,右两支于D,E 两点(异于A,B).
(i)求m 的取值范围;
(ii)设直线AD 与直线BE 交于点Q,求证:点Q 在定直线上.
【答案】(1)
(2)(i)
或
;(ii)证明见解析
【分析】(1)由已知条件去设点的坐标,表示斜率之积,通过点在双曲线上,代入并消元
一个变量,即可得到
,从而求出双曲线方程;
(2)(i)利用过点
的直线与双曲线的左右两支相交,必满足
,从而去求出
的取值范围;
(ii)先用交点
坐标去表示直线
的方程,然后猜想交点
的横坐标为定值,所
以消去纵坐标得到关于交点
的横坐标的表达式,最后利用韦达定理代入化简,可得定
值,即问题可得证.
【详解】(1)
由题意可知
,
因为
,所以
.
设
,则
,所以
,
又
,
所以
.
28
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所以双曲线C 的方程为
.
(2)(i)由题意知直线l 的方程为
.
联立
,化简得
,
因为直线l 与双曲线左右两支相交,所以
,
即
满足:
,
所以
或
;
(ii)
,
直线AD 的方程为
直线BE 的方程为
.
联立直线AD 与BE 的方程,得
,
所以
,
所以
,
所以
29
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.
所以点Q 的横坐标始终为1,故点Q 在定直线
上.
4.(2024 高三下·河南·专题练习)动点
与定点
的距离和它到定直线
的距离的比是2,记动点
的轨迹为曲线
.
(1)求
的方程;
(2)过
的直线与
交于
两点,且
,若点
满足
,
证明:点
在一条定直线上.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【分析】(1)根据题意列等式,然后化简即可得到
的方程;
(2)分斜率为0 和不为0 两种情况考虑,当直线的斜率为0 时得到
,当直线
的斜率不为0 时,联立直线和双曲线方程,结合韦达定理和
得到点
在定直
线
上,又
也在直线
上,即可证明点
在一条定直线上.
【详解】(1)由题意知
,所以
,
所以
,
化简得,
的方程为
.
(2)
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依题意,设
,
①当直线的斜率为0 时,则
,
因为
,所以
,
所以
,从而
,
则
,即
,解得
,即
.
②当直线的斜率不为0 时,设的方程为
,
由
消去
,得
,
则
且
,
因为
,所以
,
消去
,得
,
所以
,
从而
,
又
也在直线
上.
综上,点
在直线
上.
【点睛】方法点睛:求解动点在定直线上的方法:
(1)先猜后证:现根据特殊情况猜想,然后证明;
(2)参数法:用题目中参数表示动点的横纵坐标,然后消参,即可得到直线方程.
5.(23-24 高二下·广东惠州·阶段练习)已知抛物线
的焦点
关于直线
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的对称点为
.
(1)求
的方程;
(2)若
为坐标原点,过焦点
且斜率为1 的直线交
于
两点,求
;
(3)过点
的动直线交
于不同的
两点,
为线段
上一点,且满足
,证明:点
在某定直线上,并求出该定直线的方程.
【答案】(1)
;
(2)8;
(3)证明见解析,
【分析】(1)由焦点关于直线
的对称点为
即可求得p 值,则抛物线方程可
求;
(2)联立直线方程与抛物线方程,结合韦达定理以及过抛物线焦点的弦长公式即可求解;
(3)设直线的方程为
,联立直线方程与抛物线方程,利用韦达定理化简
,分析可得
,则定直线方程可求.
【详解】(1)抛物线
的焦点
关于直线
的对称点为
,于是
,解得:
,
所以抛物线
的方程为
.
(2)由(1)知
,直线的方程为
,设
,
由
消去
得:
,
则
,
所以
.
(3)由题意可得直线的斜率存在.设直线的方程为
,
代人抛物线方程,整理得
或
.
设
,则
,
由
,
得
,
32
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化简得
,
当
时,因
,化简得
,与直线的斜率存在矛
盾,不合题意;
当
时,
化简得
.
即
化简得
,
又
,所以
,
化简得
,
所以点
在直线
上.
【点睛】
方法点睛:涉及动直线与圆锥曲线相交满足某个条件问题,可设出直线方程,再与圆锥曲
线方程联立,利用韦达定理并结合已知推理求解.
6.(2024·江苏苏州·模拟预测)已知点
,
,
和动点
满足
是
,
的等差中项.
(1)求
点的轨迹方程;
(2)设
点的轨迹为曲线
按向量
平移后得到曲线
,曲线
上不同的两点
M,N 的连线交
轴于点
,如果
(
为坐标原点)为锐角,求实数
的取值
范围;
(3)在(2)的条件下,如果
时,曲线
在点
和
处的切线的交点为
,求证:
在一条定直线上.
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【答案】(1)
;
(2)
或
;
(3)证明见解析.
【分析】(1)根据题意,由平面向量的坐标运算,结合等差中项的定义代入计算,即可得
到结果;
(2)根据题意,由平移公式可得曲线
的方程,然后与直线
的方程联立,由平面向
量的夹角公式,代入计算,即可得到结果;
(3)根据题意,求导可得在点
处的切线方程,联立两条切线方程,代入计算,即可
得到结果.
【详解】(1)由题意可得
,
,
,
则
,
,
又
是
,
的等差中项,
,
整理得点
的轨迹方程为
.
(2)
由(1)知
,
又
,
平移公式为
即
,
代入曲线
的方程得到曲线
的方程为:
,
即
.
曲线
的方程为
.
如图由题意可设M,N 所在的直线方程为
,
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由
消去
得
,
令
,
,则
,
,
,
又
为锐角,
,即
,
,又
,
,得
或
.
(3)当
时,由(2)可得
,对
求导可得
,
抛物线
在点,
,
处的切线的斜率分别为
,
,
在点M,N 处的切线方程分别为
,
,
由
,解得交点
的坐标
.
满足
即
,
点在定直线
上.
【点睛】关键点点睛:本题主要考查了曲线的轨迹方程问题以及切线问题,难度较大,解
答本题的关键在于联立方程结合韦达定理计算以及转化为坐标运算.
三、专项训练
1.(2024 高三·全国·专题练习)椭圆
经过点
,且离心率
.
(1)求椭圆的方程;
(2)设
是直线
上任意一点,
是经过椭圆右焦点
的一条弦(不经过点
).记直
线
,
,
的斜率依次为
,
,
,问是否存在常数
,使得
?若存
在,求
的值;若不存在,说明理由.
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【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根据椭圆的离心率及椭圆过点
,可列方程,解方程即可;
(2)易知直线
斜率一定存在,设
,当直线
斜率为时,分别表示
,
,
,可得
成立,当直线
与
轴不重合时,设直线
,联立直线与
椭圆,结合韦达定理,分别表示
,
,
,即可得 
.
【详解】(1)由椭圆离心率
,则
,即
,
所以椭圆方程为
,
又椭圆过点
,则
,解得
,
,
所以椭圆方程为
.
(2)由已知
,
经过椭圆右焦点
,不经过点
,
可知直线
的斜率一定存在,设
,
当直线
斜率为时,
,
,
则
,
,
,
此时
,
当直线
斜率不为时,
如图,设直线
的方程为
,点
,
,
36
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联立直线与椭圆
,得
,
,
则
,
,
设
,
,于是
,即
.
又
,则
,
,
综上所述存在常数
,使得
.
【点睛】方法点睛:(1)解答直线与椭圆的题目时,时常把两个曲线的方程联立,消去x
(或y)建立一元二次方程,然后借助根与系数的关系,并结合题设条件建立有关参变量
的等量关系.
(2)涉及到直线方程的设法时,务必考虑全面,不要忽略直线斜率为0 或不存在等特殊情
形.
2.(2024 高三·全国·专题练习)在平面直角坐标系xoy 中,已知椭圆C:
,F 是椭圆的右焦点且椭圆C 与圆M:
外切,又与圆
N:
外切.
  
(1)求椭圆C 的方程.
(2)已知A,B 是椭圆C 上关于原点对称的两点,A 在x 轴的上方,连接AF,BF 并分别延长
交椭圆C 于D,E 两点,证明:直线DE 过定点.
【答案】(1)
;
37
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(2)证明见解析
【分析】(1)求出两圆的圆心和半径,再求出圆与坐标轴的交点,结合题意可得
,从
而可求得椭圆方程;
(2)设
,由
三点共线,可得
,再结合
均在椭圆上,可得
,从而可表示出
,同理表示出
,然后表示出直线
的方程,化简可得结论.
【详解】(1)由题意得圆
圆心
,半径为4,过点
,
和椭圆
外切,切点必为
,故
,
圆
圆心
,半径为
,过点
,
和椭圆
外切,切点必为
,故
,
故椭圆C 的方程为
;
(2)设
,
∵
三点共线,又
,
则
,即
(★),
又∵点
均在椭圆上,则
,可变形为
,代入
中,
整理可得
,结合(★)式得
(✰),
★✰式联立解得
,
同理可得
,
∴直线
的方程为
,
即
,
38
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又
,
,
∴直线DE 的方程
,
故直线DE 过定点
.
【点睛】关键点点睛:此题考查椭圆的求法,考查直线与椭圆的位置关系,考查椭圆中直
线过定点问题,第(2)问解题的关键是由三点共线,利用向量知识表示出坐标之间的关
系,再结合点在椭圆上求解,考查数形结合的思想和计算能力,属于难题.
3.(23-24 高二下·山西运城·期中)已知A,B 分别是双曲线
的左、
右顶点,
是
上异于A,B 的一点,直线PA,PB 的斜率分别为
,且
.
(1)求双曲线
的方程;
(2)已知过点
的直线交
于
两点(异于A,B),直线
与直线
交于点
.求
证:点
在定直线上.
【答案】(1)
;
(2)证明见解析.
【分析】(1)由
可求
,利用两点斜率公式表示
,由条件列方程求
,由此
可得双曲线方程;
(2)设的方程为
, 
,利用设而不求法可得
,
求直线直线
与直线
的交点坐标,由此证明结论.
【详解】(1)由题意可知
,
因为
,所以
.
设
,则
,所以
,
39
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又
,
所以
.
所以双曲线
的方程为
.
(2)若直线的斜率为,则直线与双曲线交于点
,与条件矛盾,
所以直线的斜率不能为0,
设的方程为
.
联立
,化简得
所以
,所以
,
,
直线AD 的方程为
,
直线BE 的方程为
.
联立直线AD 与BE 的方程,得
,
所以
,
所以
,
所以
40
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.
所以点
的横坐标始终为1,故点
在定直线
上.
【点睛】方法点睛:(1)解答直线与双曲线的题目时,时常把两个曲线的方程联立,消去
x(或y)建立一元二次方程,然后借助根与系数的关系,并结合题设条件建立有关参变量的
等量关系.
(2)涉及到直线方程的设法时,务必考虑全面,不要忽略直线斜率为0 或不存在等特殊情
形.
4.(23-24 高二下·云南曲靖·阶段练习)设抛物线
的焦点为
,点
,过点
且斜率存在的直线交
于不同的
两点,当直线
垂直于
轴时,
.
(1)求
的方程;
(2)设直线
与
的另一个交点分别为
,设直线
的斜率分别为
,证
明:
(ⅰ)
为定值;
(ⅱ)直线
恒过定点.
【答案】(1)
(2)(ⅰ)证明见解析;(ⅱ)证明见解析
【分析】(1)由抛物线得定义求解抛物线的方程即可.
(2)(ⅰ)利用韦达定理求解出
,
(ⅱ)通过韦达定理将直线化简成
,求出直线过定点.
【详解】(1)由焦半径公式知:
,
,
41
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的方程为:
.
(2)由(1)知:
,
可设直线
方程为:
,设
则
直线
方程为:
联立
,将
代入
得
,
,同理:
 
(ⅰ)
,
(ⅱ)直线
的方程为:
由
得:
即
,
,
直线
的方程为:
,
直线
恒过定点
.
【点睛】关键点点睛:本题第三问的关键是写出直线
的方程,再代入韦达定理式化简
即可.
5.(23-24 高二上·山东潍坊·阶段练习)已知点
,圆
,点
是
圆
上的任意一点.动圆
过点
,且与
相切,点
的轨迹为曲线
.
42
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(1)求曲线
的方程;
(2)若与
轴不垂直的直线与曲线
交于
、
两点,点
为与
轴的交点,且
,若在
轴上存在异于点
的一点
,使得
为定值,求点
的坐
标;
(3)过点
的直线与曲线
交于
、
两点,且曲线
在
、
两点处的切线交于点,
证明:在定直线上.
【答案】(1)
(2)
(3)证明见解析
【分析】(1)分析可知,点
的轨迹是以
为焦点的抛物线,即可得出曲线
的方
程;
(2)设
、
,设直线的方程为
,将直线的方程与抛物
线方程联立,列出韦达定理,根据
求出
的值,可得出点
的坐标,设
、
,则
,利用平面内两点间的距离公式结合
为定
值,可求得
的值,即可得出点
的坐标;
(3)设直线
的方程为
,设
、
,将直线
的方程与抛物线的
方程联立,列出韦达定理,写出抛物线在点
、
的切线方程,联立两切线方程,求出点
的坐标,即可证得结论成立.
【详解】(1)解:由题意知,点
到点
的距离和它到直线
的距离相等,
所以,点
的轨迹是以
为焦点的抛物线,所以
的方程为
,
(2)解:设
、
,设直线的方程为
,
联立方程组
,得
,
,可得
,
43
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所以
①,
②
,
即
,
将①②代入得
,因为
,所以
,所以点
的坐标为
,
设
、
,则
,
使
为定值,需满足
,即
,
因为
,所以
,则
,所以点
坐标为
.
(3)解:设直线
的方程为
,设
、
,
联立方程组
得
,则
,可得
,
则
③,
④,
接下来证明出抛物线
在点
处的切线方程为
,
44
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联立
,可得
,即
,
,
又因为
,即点
在直线
上,
所以,曲线
在点
处的切线方程为
,
同理可得曲线
在点
处的切线方程为
,
联立
,解得
,
则
,所以点的坐标为
,
所以点在定直线
上.
【点睛】方法点睛:求定值问题常见的方法有两种:
(1)从特殊入手,求出定值,再证明这个值与变量无关;
(2)直接推理、计算,并在计算推理的过程中消去变量,从而得到定值.
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