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备战2024年高考《解读•突破•强化》一轮复习讲义(新高考)
第 13 讲圆锥曲线中的存在性、探索性问题
【考题分析】
圆锥曲线中的探索性问题具有开放性和发散性,此类问题的条件和结论不完备,要求
考生结合已知条件或假设新的条件进行探究、观察、分析、比较、抽象、概括等,是高考
中的常考题型,作为解答题的压轴题出现,难度一般较大,常和不等式、函数、直线、圆
及圆锥曲线等知识结合在一起,对数学能力和数学思想有较高的要求.
存在性问题的求解方法
(1)解决存在性问题通常采用“肯定顺推法”,将不确定性问题明朗化。一般步骤:
①假设满足条件的曲线(或直线、点等)存在,用待定系数法设出;
2列出关于待定系数的方程(组);
③若方程(组)有实数解,则曲线(或直线、点等)存在,否则不存在。
(2)反证法与验证法也是求解存在性问题常用的方法
【题型突破】
题型一 点的存在型问题
例1(2023春·河南开封·高三通许县第一高级中学校考阶段练习)已知椭圆过点 和 .
(1)求C的方程;
(2)不过原点 的直线 与 交于不同的 两点,且直线 的斜率成等比数列.
在 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; 或 或 或 .
【分析】(1)根据题意列出方程组,求得 的值,即得答案.
(2)设直线方程,联立椭圆方程可得根与系数的关系式,结合 化简求值可
得 的值,再利用四边形 为平行四边形,表示出M点坐标,利用点在椭圆上求出
,说明适合题意,即可得结论.
【详解】(1)由题意可得 ,解得 ,
故C的方程为 ;
(2)由题意知直线 的斜率一定存在,设直线的l方程为 ,设 ,
由 ,得 ,
需满足 ,则 ,
所以 ,
故 ;
由于直线 的斜率成等比数列,即 ,
即 ,故 ,解得 ,
存在点M,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 ,
故 ,
又点M在椭圆C上,故 ,
因为 ,所以 ,即 ,
当 ,满足 ,
所以直线l的方程为 或 或 或 .
【思维总结】解决探索性问题是否存在时,要设出直线方程并联立椭圆方程,得到根与系
数关系,结合已知条件化简,难点在于计算过程比较复杂,计算量较大,且基本都是字母
参数的运算,因此要十分仔细,
【对点演练1】(2024·全国·高三专题练习)椭圆 的离心率是 ,
点 是椭圆 上一点,过点 的动直线 与椭圆相交于 两点.
(1)求椭圆 的方程;
(2)求 面积的最大值;
(3)在平面直角坐标系 中,是否存在与点 不同的定点 ,使 恒成立?存在,
求出点 的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)
(3)存在, .
【分析】(1)由离心率及过点 列方程组求解 .(2)设直线 为 与椭圆方程联立,将 表达为 的函数,由基本不
等式求最大值即可.
(3)先讨论直线水平与竖直情况,求出 ,设点 关于 轴的对称点 ,证得
三点共线得到 成立.
【详解】(1)根据题意,得 ,解得 ,椭圆C的方程为 .
(2)依题意,设 ,直线 的斜率显然存在,
故设直线 为 ,联立 ,消去 ,得 ,
因为直线 恒过椭圆内定点 ,故 恒成立, ,
故
,
令 ,所以 ,当且仅当 ,即 时取
得等号,
综上可知: 面积的最大值为 .
(3)当 平行于 轴时,设直线与椭圆相交于 两点,如果存在点 满足条件,
则有 ,即 ,所以 点在 轴上,可设 的坐标为 ;当 垂直于 轴时,设直线与椭圆相交于 两点,如果存在点 满足条件,
则有 ,即 ,解得 或 ,
所以若存在不同于点 的定点 满足条件,则点 的坐标为 ;
当 不平行于 轴且不垂直于 轴时,设直线 方程为 ,
由(2)知 ,
又因为点 关于 轴的对称点 的坐标为 ,
又 , ,
则 ,
所以 ,则 三点共线,所以 ;
综上:存在与点 不同的定点 ,使 恒成立,且 .
.
【对点演练2】(2023春·广东深圳·高二深圳外国语学校校考阶段练习)已知点 在双
曲线 上.
(1)点 , 为 的左右顶点, 为双曲线 上异于 , 的点,求 的值;(2)点 , 在 上,且 , , 为垂足,证明:存在定点 ,使得
为定值.
【答案】(1) ;
(2)证明见解析.
【分析】(1)代入点 ,得 ,从而得双曲线方程及 , 的坐标,设 点坐标
为 ,则 ,结合 在双曲线 上,即可得答案;
(2)设直线 方程为 ,设 ,联立直线与双曲线方程,结合
韦达定理及 ,得 ,舍去 ,从而得 ,直线
过定点 , 为直角三角形, 为直角,再根据直角三角形斜边上的中
线等于斜边的一半即可得证.
【详解】(1)解:因为点 在双曲线 上,
所以 ,解得 ,
所以双曲线 ,则 .
设 点坐标为 ,则 ,
所以 .
因为点 在曲线 上,
所以 ,所以 ,
所以 的值为 .
(2)证明:依题意,直线 的斜率存在,
故设其方程为 ,设 ,
联立 ,消 得 ,
显然 ,否则不可能有两个交点,
,
由韦达定理得 ,
因为直线 的斜率之积为 ,
所以 ,
所以 ,
即 ,
所以有 ,
将韦达定理代入化简得 ,
而当 ,此时直线 为 ,
易知 恒过定点 ,故舍去,
所以 ,此时满足 且直线 过定点 ,(如图所示)又因为 为垂足,所以 为直角三角形, 为直角,
所以当点 为斜边 的中点 时, 为定值 .
综上所述,存在定点 ,使得 为定值 .
题型二 直线存在型问题
例2 (2023·全国·高二专题练习)已知双曲线C: ,直线l在x轴上
方与x轴平行,交双曲线C于A,B两点,直线l交y轴于点D.当l经过C的焦点时,点A
的坐标为 .
(1)求C的方程;
(2)设OD的中点为M,是否存在定直线l,使得经过M的直线与C交于P,Q,与线段AB
交于点N, , 均成立;若存在,求出l的方程;若不存在,请说明理
由.
【答案】(1)
(2)存在,
【分析】(1)由点A的坐标求得 ,结合双曲线的定义求得 ,进一步计算得出双曲线的
方程即可;
(2)设直线PQ的方程为 ,与双曲线联立得出韦达定理,结合两个向量共线的坐标表示求得 ,得到直线l的方程.
【详解】(1)由已知C: ,点A的坐标为 ,得 ,
焦点 , , .
所以 , ,故C: .
(2)设l的方程为 ,则 ,故 ,
由已知直线PQ斜率存在,设直线PQ的方程为 ,故 .
与双曲线方程联立得: ,
由已知得 , ,设 , ,
则 , ①
由 , 得: , ,
消去 得: ,
即 ②
由①②得: ,由已知 ,
故存在定直线l: 满足条件.【对点演练1】(2023·全国·高三专题练习)在平面直角坐标系中,已知两定点 ,
,M是平面内一动点,自M作MN垂直于AB,垂足N介于A和B之间,且
.
(1)求动点M的轨迹 ;
(2)设过 的直线交曲线 于C,D两点,Q为平面上一动点,直线QC,QD,QP的斜
率分别为 , , ,且满足 .问:动点Q是否在某一定直线上?若在,求出
该定直线的方程;若不在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)在定直线y=8(x≠0)上.
【详解】(1)设 ,则 ,由题意知-4<x<4.
∵ ,∴ ,即 ,故动点M的轨迹 为
.
(2)存在满足题意的Q,在定直线y=8(x≠0)上.理由如下:
当直线CD的斜率存在时,设直线CD的方程为y=kx+1.设 , , ,则 , , ,由此知
.
将y=kx+1代入 ,得 ,于是
, .①
条件 即 ,也即 .
将 , 代入得
.
显然 不在直线y=kx+1上,∴ ,从而得 ,即
.
将 , 代入得 .将式①代入得
,解得 .
当直线CD的斜率不存在时,经检验符合题意.
因此存在满足题意的Q,在定直线y=8(x≠0)上.
【对点演练2】(2023秋·全国·高二期中)椭圆E的方程为 ,左、右顶点分别为
, ,点P为椭圆E上的点,且在第一象限,直线l过点P
(1)若直线l分别交x,y轴于C,D两点,若 ,求 的长;
(2)若直线l过点 ,且交椭圆E于另一点Q(异于点A,B),记直线 与直线 交于点M,试问点M是否在一条定直线上?若是,求出该定直线方程;若不是,说明理由.
【答案】(1) ;
(2)点M在定直线 上,理由见解析.
【分析】(1)设 ,由题意可得则 , ,从而
可得 ,根据 即可求解;
(2)依题可设直线l的方程为 , , , .求出直线
的方程为 ,直线 的方程为 ,联立可得
,联立直线l的方程和椭圆方程,结合韦达定理,从而可求解.
【详解】(1)设 ,
则 ①, ②,
由①②可得 ,
,即 ,
(2)依题可设直线l的方程为 , , , .联立方程组 ,整理得 ,
,
则 ,
直线 的方程为 ,直线 的方程为 ,
联立方程组 ,得 ,
因为
,
,
由 ,得 ,得 .
所以 .
故点M在定直线 上.题型三 参数存在型
例3(2023春·上海浦东新·高三上海市进才中学校考阶段练习)设椭圆 :
的一个顶点为 ,离心率为 , 为椭圆 的右焦点.
(1)求椭圆 的方程;
(2)设过 且斜率为 的直线与椭圆 交于 , 两点,若满足 ,求 的值;
(3)过点 的直线与椭圆 交于 , 两点,过点 , 分别作直线 : 的垂线
(点 , 在直线 的两侧).垂足分别为 , ,记 , , 的面积分
别为 , , ,试问:是否存在常数 ,使得 , , 总成等比数列?若存在,求
出 的值,若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)
(3)存在,
【分析】(1)利用离心率,根据 , , 的关系即可求出方程.
(2)根据条件 ,向量化,垂直的两个向量数量积为 ,即可解出 值.
(3)因为过点 , 分别作直线 : 的垂线(点 , 在直线 的两侧),表示出面
积,根据 , , 总成等比数列列出方程,即可求出 .
【详解】(1)因为椭圆 : 的一个顶点为 ,离心率为 ,
所以有 , ,则 ,所以 ,
所以椭圆 的方程为 .
(2)因为 为椭圆 的右焦点,所以 ,
过 且斜率为 的直线与椭圆 交于 , 两点,所以设直线方程为 , , ,
则 ,则 ,
, , ,
, ,
因为满足 ,所以 ,
即 ,
即 ,
则有 ,
整理得 ,
解得 (舍), .
(3)
由已知得,BC的斜率存在,且B,C在x轴的同侧,
设直线BC的方程为 , , ,不妨设 ,
则 , ,
由 得 ,所以 , , ,
因为 , , ,
所以
,
,
要使 , , 总成等比数列,则应有 解得 ,
所以存在 ,使得 , , 总成等比数列.
【对点演练1】(2022·山东淄博·高三期末)已知双曲线 的左焦
点为F,右顶点为A,渐近线方程为 ,F到渐近线的距离为 .
(1)求C的方程;
(2)若直线l过F,且与C交于P,Q两点(异于C的两个顶点),直线x=t与直线AP,AQ的交点分别为M,N.是否存在实数t,使得|⃑FM+⃑FN|=|⃑FM−⃑FN|?若存在,求出t的
值;若不存在,请说明理由.
【解析】(1)双曲线 一条渐近线方程为 ,
|bc|
焦点F(−c,0) ,则焦点到准线的距离d= =b ,
❑√a2+b2
由F到渐近线的距离为 可知: ,
b
由渐近线方程为 知: =❑√3 ,故 ,
a
所以双曲线方程为: ;
(2)设直线l的方程为x=my−2 ,
{x=my−2
联立 y2 ,整理得:(3m2−1)y2−12my+9=0 ,
x2− =1
3
设P(x ,y ),Q(x ,y ) ,而A(1,0),F(−2,0) ,
1 1 2 2
12m 9
则y + y = ,y y = ,
1 2 3m2−1 1 2 3m2−1
4 −3m2−4
所以x +x =m(y + y )−4= ,x x =m2y y −2m(y + y )+4= ,
1 2 1 2 3m2−1 1 2 1 2 1 2 3m2−1
假设存在实数t,使得|⃑FM+⃑FN|=|⃑FM−⃑FN|,则⃑FM⋅⃑FN=0 ,
y y
故由 方程:y= 1 (x−1) ,令x=t得M(t, 1 (t−1)) ,
x −1 x −1
1 1
y y
同理 方程:y= 2 (x−1) ,令x=t得N(t, 2 (t−1)),
x −1 x −1
2 2
y y
所以⃑FM⋅⃑FN=(t+2, 1 (t−1))(t+2, 2 (t−1))=0,
x −1 x −1
1 2
y y
即 (t+2) 2+ 1 2 (t−1) 2=0 ,
(x −1)(x −1)
1 29
3m2−1
则(t+2) 2+ (t−1) 2=0 ,
−3m2−4 4
− +1
3m2−1 3m2−1
1
即(t+2) 2−(t−1) 2=0 ,解得t=− ,
2
1
故存在实数t=− ,使得|⃑FM+⃑FN|=|⃑FM−⃑FN|.
2
【对点演练2】已知椭圆 : 经过点 ,且离心率为 .
(1)求椭圆 的标准方程与焦距;
(2)直线 : 与椭圆 的交点为 , 两点,线段 的中点为 .是否存
在常数 ,使 恒成立,并说明理由.
【分析】(1)根据上顶点的坐标和离心率可得 ,从而可求标准方程和焦距.
(2)设 , ,联立直线方程和椭圆方程,消去 后利用韦达定理化简
可得 ,从而可得 .
【详解】(1)因为椭圆 : 经过点 ,且离心率为 ,
所以 , ,又因为 ,
可解得 , ,焦距为 ,所求椭圆的方程为 .
(2)存在常数 ,使 恒成立,
证明如下:由 ,得 , ,
设 , ,则 , .
又因为 , ,
所以
,所以 ,
因为线段 的中点为 ,所以 ,所以 .
存在常数 ,使 恒成立.
题型四 定值存在型
例4、(2023·安徽·统考一模)我们约定,如果一个椭圆的长轴和短轴分别是另一条双曲线
的实轴和虚轴,则称它们互为“姊妺”圆锥曲线.已知椭圆 ,双曲
线 是椭圆 的“姊妺”圆锥曲线, 分别为 的离心率,且 ,点
分别为椭圆 的左、右顶点.
(1)求双曲线 的方程;
(2)设过点 的动直线 交双曲线 右支于 两点,若直线 的斜率分别为
.(i)试探究 与 的比值 是否为定值.若是定值,求出这个定值;若不是定值,请
说明理由;
(ii)求 的取值范围.
【详解】(1)由题意可设双曲线 ,
则 ,解得 ,
所以双曲线 的方程为 .
(2)(i)设 ,直线 的方程为 ,
由 ,消元得 .
则 ,且 ,;
或由韦达定理可得 ,即 ,
,
即 与 的比值为定值 .
(ii)设直线 ,代入双曲线方程并整理得
,
由于点 为双曲线的左顶点,所以此方程有一根为 ,.
由韦达定理得: ,解得 .
因为点A在双曲线的右支上,所以 ,
解得 ,即 ,
同理可得 ,由(i)中结论可知 ,
得 ,所以 ,
故 ,
设 ,其图象对称轴为 ,
则 在 上单调递减,故 ,
故 的取值范围为 .
另解:由于双曲线 的渐近线方程为 ,
如图,过点 作两渐近线的平行线 与 ,由于点A在双曲线 的右支上,
所以直线 介于直线 与 之间(含 轴,不含直线 与 ),
所以 .
同理,过点 作两渐近线的平行线 与 ,由于点 在双曲线 的右支上,
所以直线 介于直线 与 之间(不含 轴,不含直线 与 ),所以 .
由(i)中结论可知 ,
得 ,所以 ,
故
【对点演练1】(2023·湖南邵阳·统考三模)已知椭圆C: 的离心率为
,且过点 .
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)已知O为坐标原点,A,B,P为椭圆C上不同的三点,若 .试问:△ABP
的面积是否为定值?如果是,求出这个定值,如果不是,请说明理由.
【详解】(1)因为椭圆 的离心率为 ,且过点 ,则 ,解得
,
所以椭圆方程为 .(2)因为 ,则四边形 为平行四边形,
所以 .
①若直线 的斜率不存在,此时点 为长轴顶点,不妨取 ,
设 ,则 ,解得 ,
则 ;
②若直线 斜率存在时,设 方程: ,
联立方程组得 ,消去 可得: ,
由 ,整理得 ,
则 ,
可得 ,
所以 .
因为点 在椭圆 上,则 ,
所以 ,满足 ,
则 ,
又因为点 到直线 的距离 ,
所以 ;
综上所述: 面积为定值,且定值为 .【对点演练2】(2023·黑龙江哈尔滨·哈师大附中统考三模)已知椭圆 .
(1)若 为椭圆上一定点,证明:直线 与椭圆 相切;
(2)若 为椭圆外一点,过 作椭圆 的两条切线,切点分别为 ,直线 分别
交直线 于 两点,且 的面积为8.问:在 轴是否存在两个定
点 ,使得 为定值.若存在,求 的坐标;若不存在,说明理由.
【详解】(1)当 时, ,直线 与椭圆 相切,当 时,
,
由 消去y并整理得 ,
所以 ,有
所以直线 与椭圆 相切.
(2)设 ,则由(1)得: ,而二切线过点 ,则有
,因此 是方程 的两个解,即直线 的方程为: ,
设点 ,由 解得 ,同理: ,
, ,
又 ,解得 ,
,即 ,整理得
,
取点 的轨迹方程为 ,此时点 的轨迹是焦点为 ,实轴长为8的双曲
线,
所以在 轴上存在点 ,使得|| 成立.
题型五 轨迹存在型
例5(2023·江苏泰州·泰州中学校考一模)已知椭圆 的左右焦点分
别为 , ,离心率是 ,P为椭圆上的动点.当 取最大值时, 的面积是
(1)求椭圆的方程:
(2)若动直线l与椭圆E交于A,B两点,且恒有 ,是否存在一个以原点O为
圆心的定圆C,使得动直线l始终与定圆C相切?若存在,求圆C的方程,若不存在,请说明理由
【答案】(1) ;(2)存在,
【分析】(1)根据余弦定理和基本不等式确定点P为椭圆短轴端点时, 取最大值,
再根据三角形面积及 ,求得 , , ,即可得到答案;
(2)对直线的斜率分存在和不存在两种情况讨论,当直线斜率存在时,设直线 的方程为
, , ,利用向量数量积的坐标运算及韦达定理可得 ,
即可得到答案;
【详解】(1)依题意可得 ,
设 ,由余弦定理可知: ,
所以 ,
当且仅当 (即P为椭圆短轴端点)时等号成立,且 取最大值;
此时 的面积是 ,
同时 ,联立 和
解得 , , ,
所以椭圆方程为 .
(2)当直线l斜率不存在时,直线l的方程为 ,所以 , ,此时 ,
当直线 的斜率存在时,设直线 的方程为 , , ,
原点O到直线1的距离为d,所以 ,
整理得 ,
由 ,可得 ,
,
,
, ,恒成立,
即 恒成立 ,
所以 ,所以 ,
所以定圆C的方程是
所以当 时 , 存在定圆C始终与直线l相切 ,
其方程是 .
题型六 探究其它存在性问题例6设椭圆 过 , 两点, 是坐标原点.
(1)求椭圆 的方程;
(2)是否存在圆心在原点的圆,使该圆的任意一条切线与椭圆 恒有两个交点
、 ,且 ?若存在,写出圆的方程;若不存在,说明理由.
分析:(1)根据过点 , ,利用待定系数法,求出几何量,从
而可求椭圆 的方程;(2)先假设存在,设该圆的切线方程代入椭圆方程,利
用韦达定理及 ,可确定 的范围及所求的圆的方程,验证当切线的斜
率不存在时,结论也成立.
解析:(1)因为椭圆 过 , 两点,
所以 解得 ,所以 ,所以椭圆 的方程为 .
(2)假设存在圆心在原点的圆,使得该圆的任意一条切线与椭圆 恒有两个交
点 、 ,且 ,
设该圆的切线方程为 ,解方程组 ,得 ,
即 ,
则 ,即 ,要使 ,需使 ,即 ,
所以 ,所以 又
所以 ,所以 ,即 或 ,
因为直线 为圆心在原点的圆的一条切线,所以圆的半径为 ,
, ,
所求的圆为 ,此时圆的切线 都满足 或 ,
而当切线的斜率不存在时切线为 与椭圆 的两个交点为
或 满足 .
综上,存在圆心在原点的圆 ,使得该圆的任意一条切线与椭圆 恒有两个交点 、 ,且 .
1.
(2023·河北唐山·统考三模)已知双曲线 ,左、右顶点分别为 ,
经过右焦点 垂直于 轴的直线与 相交于 两点,且 .
(1)求 的方程;
(2)若直线 与圆 相切,且与双曲线左、右两支分别交于 , 两点,
记直线 的斜率为 , 的斜率为 ,那么 是否为定值?并说明理由.
【详解】(1)设 ,把 代入到 的方程,得 ,即 ,
因为 ,所以 ,即 ,则双曲线 的方程为 .
(2) 是否为定值,理由如下:
设 ,其中 , ,.
因为直线 与圆 相切,所以 ,即 ,
联立 ,消去 并整理得 ,
所以 ,
因为 , , ,即 ,
所以
,
由已知 ..
即 为定值.
2.(2023秋·四川成都·高三四川省成都市新都一中校联考开学考试)已知椭圆
过点 ,且上顶点与右顶点的距离为 .
(1)求椭圆 的方程;
(2)若过点 的直线 交椭圆 于 两点, 轴上是否存在点 使得 ,
若存在,求出点 的坐标;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)存在;点
【分析】(1)根据上顶点与右顶点距离和椭圆所过点可构造方程组求得 ,进而得到
椭圆方程;
(2)当直线 与 轴不重合时,假设直线方程,与椭圆方程联立可得韦达定理的结论,根
据 可构造方程求得 点坐标;当直线 与 轴重合时,验证所求 点坐标满足条件;综合两种情况可得结论.
【详解】(1) 椭圆 上顶点与右顶点的距离为 , ;
又椭圆 过点 , ;
两式联立可解得: , , 椭圆 的方程为: .
(2)当直线 与 轴不重合时,设其方程为 , ,
由 得: ,
则 ,解得: 或 ,
, ,
假设存在点 使得 ,即存在点 使得 ,
设点 ,则 ,
,
,又 , ,解得: ,
;
当直线 与 轴重合时, 分别为椭圆 左右顶点,若 ,此时 显然成立;
综上所述: 轴上存在点 满足题意.
3.(2023·全国·高二专题练习)已知曲线 .
(1)若曲线C是椭圆,求m的取值范围.
(2)设 ,曲线C与y轴的交点为A,B(点A位于点B的上方),直线 与曲
线C交于不同的两点M,N.设直线AN与直线BM相交于点G.试问点G是否在定直线上?
若是,求出该直线方程;若不是,说明理由.
【答案】(1)
(2)在定直线 上,理由见详解.
【分析】(1)由椭圆的标准方程计算即可;
(2)由对称性分析该定直线为平行于横轴的直线,将直线MN与椭圆联立消 ,设直线
AN、BM的方程解出G纵坐标,结合韦达定理化简计算即可.
【详解】(1)因为曲线C是椭圆,所以 ,解得 ;.
(2)是在定直线 上,理由如下:
当 时,此时椭圆 ,设点 与直线l联立得
,
,且 ,
所以
易知 ,则 ,两式作商得 是定值,
故G在定直线 上.
4.(2023春·河南信阳·高三信阳高中校考阶段练习)在平面直角坐标系 中,动点
到点 的距离等于点 到直线 距离的 倍,记动点 的轨迹为曲线 .
(1)求曲线 的方程;
(2)已知直线 : 与曲线 交于 两点,问曲线 上是否存在两点 满
足 ,若存在,请求出两点坐标,不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)曲线 上存在两点 和
【分析】(1)设点,由题意由点到直线的距离得出等量关系,化简即可求得.
(2)联立直线方程与曲线方程,根据题意由 可得点 及点 在圆上,
求出定圆与定直线的交点即为 ,再求出两点之间的距离即可.【详解】(1)设 ,动点 到点 的距离等于点 到直线 距离的 倍,
所以 ,
化简得 .
所以曲线 的方程为 .
(2)存在两点 满足 .
设
联立直线与双曲线方程,有 ,
由韦达定理,有 ,
, ,
所以上式当 时,上式恒成立,
即过定点 ,经检验两点恰在双曲线 上,且不与 重合,故存在双曲线上两点 满足 .
6.(2023·全国·高二课堂例题)设F是双曲线 : 的左焦点,经过F的直线与
相交于M,N两点.
(1)若M,N都在双曲线的左支上,求 面积的最小值.
(2)是否存在x轴上一点P,使得 为定值?若存在,求出点P的坐标;若不存在,说
明理由.
【答案】(1)
(2)存在这样的定点
【分析】(1)联立直线与双曲线方程,即可由弦长公式以及点到直线距离公式求解长度,
利用面积公式以及二次函数的性质即可求解,
(2)由向量数量积的坐标运算,即可结合韦达定理化简求解.
【详解】(1)设直线MN的方程为 , , .
由 可得 ,
由根与系数的关系可知 , ①.
此时 .原点O到直线MN的距离为 ,
此时 .
由M,N都在双曲线的左支上知 , ,
得 ,
令 ,则 ,
由于 ,所以当 ,即 时,此时取最大值,则 ,
当 ,即 时,等号成立.
(2)假设存在这样的定点 .
当直线的斜率不为0时,由(1)知
②.
将①代入②可得 ,此时要想 为定值,则 ,得 ,从而 .
即存在这样的定点 满足题意.
当直线的斜率为0时,易知 ,若 ,则
,满足题意.综上,存在 满足题意.
7.(2024·全国·高三专题练习)如图,已知动圆 过定点 且与 轴相切,点 关于
圆心 的对称点为 ,点 的轨迹为 .
(1)求曲线 的方程;
(2)一条直线 经过点 ,且交曲线 于 、 两点,点 为直线 上的动点.
①求证: 不可能是钝角;
②是否存在这样的点 ,使得 是正三角形?若存在,求点 的坐标;否则,说明理
由.
【答案】(1) ;
(2)①证明见解析;②存在,且 .
【分析】(1)设 ,则可得 ,圆 的直径为 ,利
用动圆 与 轴相切,即可求得曲线 的方程;(2)①设直线 的方程为 ,点 、 、 ,联立直线
的方程与抛物线方程,进而利用韦达定理结合向量的数量积运算,得到 恒成立,
可得结论;
②由①知 ,根据 与 垂直,斜率积为 ,可得 ,再由
,求出 值.
【详解】(1)设 ,因为点 在圆 上,且点 关于圆心 的对称点为 ,
则 ,
而 ,
因为动圆 过定点 且与 轴相切,则 ,
即 ,化简得 ,
所以曲线 的方程为 .
(2)①若直线 与 轴重合,则直线 与抛物线 有且只有一个公共点,不合乎
题意.
设直线 的方程为 ,设点 、 、 ,
联立 ,可得 , ,
由韦达定理可得 , ,
,同理可得 ,所以,
,
故 不可能为钝角;
②假设存在这样的点 满足条件,
因为 ,则线段 的中点为 ,
若 ,则 轴,此时,直线 的方程为 ,联立 可得 ,
则 ,此时, 位于 轴上,则 ,
所以, 为直角三角形,不合乎题意,
所以, ,则 ,可得 ,
则 ,
则 ,
而 ,
由 ,可得 ,解得 ,所以,存在点 满足条件.