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一题多解探寻圆锥曲线压轴破解之策与算法优化(4)新高考数学1卷21题解析_02-数学-高考总复习_专项复习_2026年-数学高考专项复习

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2022 新高考Ⅰ卷21 题解析几何压轴题解法探究
    2022 新高考Ⅰ卷数学试题,据称是近20 年来史上第二难高考数学试题(史上最难
2003).本文将对该卷21 题解析几何压轴题,从不同的角度进行解析剖析.以期总结方法
规律,优化思考方向,破解难点疑点,为广大的2023 届高考师生提供有益的参考和帮助.
【2022 新高考1 卷21 题】
已知点
在双曲线
上,直线l 交C 于P,Q 两点,直线
的斜率之和为0.
(1)求l 的斜率;
(2)若
,求
的面积.
【答案】(1)
   (2)
方法一: 直线双参+韦达法
【解析】(1) 将点
代入
解得
,所以双曲线为
设直线
的方程为
,设
,
联立
消去
得
,
由
可得
即
展开整理得
即
1
即
,
故
或
当
时的方程为
,其恒过定点
,与题意不符
故直线
的斜率
.
(2) 不妨设
,其倾斜角为
, 由
可知
而
,故
,
即
,解得
或
因为双曲线
渐近线斜率为
,故舍去
因为
,故舍去
,所以
故
直线
的方程为
,直线
的方程为
,
消去
得
方程的两根为点
的横坐标,所以
,
消去
得
方程的两根为点
的横坐标,所以
,
于是
,
而由
可得
2
所以
.
【点评】联立方程韦达定理,是解析几何压轴大题最流行的方法套路.本题引入直线
的双参方程
,参与计算变形,使得运算过程相对繁复,产生了较大的运算量.
要想变形到
这一步,没有过硬的计算能力是很难达到的.
方法二: 直线单参+设点求点
【解析】(1) 将点
代入
解得
,所以双曲线为
设
,设直线
的倾斜角为
,不妨设其斜率
,
则直线
的斜率为
直线
的方程为
,代入
整理得
点
的横坐标为方程的两根,故
,
,
于是点
坐标为
,
用
代换
可得
故
(2) 由
可知
而
,故
,
3
即
,解得
或
因为双曲线
渐近线斜率为
,故舍去
因为
,故舍去
,所以
故
在
的坐标中令
可得
于是
,
而由
可得
所以
.
【点评】直线过圆锥曲线上已知一点时,可尝试设点求点的套路求出另一点的坐标.本题
引入直线
的单参方程
,可直接求出点
的坐标,用
代换
立即可
得点
的坐标,从而顺利求得
的斜率.本解法思路清晰自然,单参变形所产生的运算
量适中,无需特殊方法技巧.
方法三:点差法+整体代换
【解析】(1)将点
代入
解得
,所以双曲线为
设
,则
,
代入
化简整理得
点
在双曲线上,故
4
整理得
即
同理
可得
代入
化简整理得
得
,所以
所以
.
(2)不妨设
,其倾斜角为
,由
可知
而
,故
,
即
,解得
或
因为双曲线
渐近线斜率为
,故舍去
因为
,故舍去
,所以
故
由
解得
由
解得
故
,
而由
可得
所以
.
【点评】点差法在解决圆锥曲线上两点连线斜率有关问题时往往事半功倍.本题充分利用
点差法及两点斜率公式,得到直线
斜率的两种表达形式进行整体变形,轻松求得
5
直线
的斜率.本解法运算简洁,思路清晰自然,求斜率事半功倍.
方法四:齐次化
【解析】(1)将点
代入
解得
,所以双曲线为
双曲线可化为
即
设直线
的方程为
联立
可得
即
两边同除
整理得
其中
表示直线
与
的斜率
由于
所以
,直线
的斜率为
.
(2)不妨设直线
的斜率
,设其倾斜角为
由
可知
而
,故
,
即
,解得
或
6
因为双曲线
渐近线斜率为
,故舍去
因为
,故舍去
,所以
故
直线
的方程为
,直线
的方程为
,
消去
得
方程的两根为点
的横坐标,所以
,
消去
得
方程的两根为点
的横坐标,所以
,
于是
,
而由
可得
所以
.
【点评】齐次化在解决圆锥曲线同构问题上往往有奇效.本题直线
的斜率具有相
同的结构,即
的形式,于是可考虑构造关于
与
的二次齐次方程.直接将直
线
的方程设为
,进行“1代换”,为齐次化带来了方便.本解
法思路奇巧,运算简洁明了.但需要考生平时付出大量训练才能掌握此方法的精髓和技巧!
方法五: 坐标平移+齐次化
7
【解析】(1)将点
代入
解得
,所以双曲线为
对坐标系进行平移,使坐标原点与点
重合,在新坐标系下:
双曲线方程为
即
设直线
的方程为
联立
可得
即
两边同除
得
其中
表示直线
与
的斜率
由于平移不改变直线的斜率,故
所以
,直线
的斜率为
.
(2)不妨设直线
的斜率
,设其倾斜角为
由
可知
而
,故
,
即
,解得
或
因为双曲线
渐近线斜率为
,故舍去
因为
,故舍去
,所以
故
在新坐标系下,直线
的方程分别为
8
联立
解得
,于是
联立
解得
,于是
而由
可得
所以
.
【点评】坐标平移后,在新坐标系下的齐次化过程更加直观自然.运算也变得简单明了了
 
方法六: 参数方程法
【解析】(1)将点
代入
解得
,所以双曲线为
设直线
:
,其中
为
的倾斜角
则直线
:
,即
代入双曲线方程得
解得
直线
的斜率
(2)不妨设直线
的斜率
,其倾斜角为
由
可知
而
,故
,
即
,解得
或
9
因为双曲线
渐近线斜率为
,故舍去
因为
,故舍去
,所以
可得
于是
而由
可得
所以
.
【点评】直线参数方程的介入,使问题转化为对两参数
的讨论,思路自然,运算量适
中.新教材《选择性必修第一册》
探究与发现栏目,对直线的参数方程进行了简单的
介绍.所以新高考使用直线参数方程解题是被允许的.此方法同样需要考生付出大量训练
才能掌握精髓和技巧!
方法七:点差法+分式合分比定理
【解析】(1)将点
代入
解得
,所以双曲线为
设
,则
,
点
在双曲线上,故
整理得
 
同理
可得
10
由
可得
由分式合分比定理可得
变形得
结合
得
即
.
(2)不妨设
,其倾斜角为
,由
可知
而
,故
,
即
,解得
或
因为双曲线
渐近线斜率为
,故舍去
因为
,故舍去
,所以
故
由
解得
由
解得
故
,
而由
可得
所以
.
【点评】点差法在解决圆锥曲线上两点连线斜率有关问题时往往事半功倍.本题充分利用
11
点差法及两点斜率公式,得到直线
斜率的两种表达形式,结合分式合分比定理进
行整体变形,求得直线
的斜率.本解法运算简洁,思路清晰自然,求斜率事半功倍.
但要求考生对分式合分比定理有较深刻的认识并能较熟练的应用.
【总结】
解决解析几何压轴题的方法策略主要有三种:
1、根与系数的关系法(主流方法).
  设出动直线的方程:①
,②
,③
,
④
,与圆锥曲线方程联立消元得到关于
的一元二次方
程,得两根之和两根之积,同时兼顾
的要求,利用两根之和两根之积进行
整体代换整体变形而求解.
2、多变量多参数联动变换法.
  此种方法有别于方法1,不联立方程消元求解,而是直接将所设出点的坐标代入曲线
(直线)方程和题设中,得到若干个关于点的坐标与参数间的关系式,对这些关系式进行
整体变形整体代换而求解.如弦中点问题常用点差法处理.同构问题齐次化处理.此种方
法对多变量多参数的代数式的驾驭能力及变换技巧是一种考验.
3、设点求点法.
  方法1、2 均采用了设而不求的策略.当问题中直线与曲线的交点易求时,可考虑直接
求出点的坐标进行求解,即设点求点法.如:动直线过曲线上一已知点时,则另一交点坐
标可直接求出;再如动直线
与椭圆
的交点易求出.
以上七种解决方案中,本人最青睐的是方法三点差整体变形法,轻巧灵动四两拔千斤!
其次是方法二设点求点法,思路清晰自然运算简单明了!
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