新高考数学一轮复习导学案第69讲 圆锥曲线中的定点问题(微专题)(2份打包,原卷版+解析版)
展开(1)求双曲线 SKIPIF 1 < 0 的方程;
(2)若直线 SKIPIF 1 < 0 与双曲线 SKIPIF 1 < 0 交于 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 两点,且 SKIPIF 1 < 0 ,证明直线 SKIPIF 1 < 0 过定点.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2)见解析
【分析】(1)根据双曲线过点 SKIPIF 1 < 0 和焦点到渐近线的距离为 SKIPIF 1 < 0 列出方程组,解之即可;
(2)设直线 SKIPIF 1 < 0 的斜率为 SKIPIF 1 < 0 ,由题意直线 SKIPIF 1 < 0 的斜率为 SKIPIF 1 < 0 ,将直线方程与双曲线方程联立,利用韦达定理求出 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 两点的坐标,再求出 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 两点所在的直线方程即可求解.
【详解】(1)由双曲线 SKIPIF 1 < 0 可得渐近线为 SKIPIF 1 < 0 ,
不妨取渐近线 SKIPIF 1 < 0 即 SKIPIF 1 < 0
由焦点到渐近线的距离为 SKIPIF 1 < 0 可得 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0
由题意得 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,
从而双曲线 SKIPIF 1 < 0 的方程为 SKIPIF 1 < 0 .
(2)设直线 SKIPIF 1 < 0 的斜率为 SKIPIF 1 < 0 ,则直线 SKIPIF 1 < 0 的斜率为 SKIPIF 1 < 0 ,
由题意可知:直线 SKIPIF 1 < 0 的方程为 SKIPIF 1 < 0 ,直线 SKIPIF 1 < 0 的方程为 SKIPIF 1 < 0 ,
联立直线 SKIPIF 1 < 0 与双曲线方程 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 ,
于是 SKIPIF 1 < 0 ,从而 SKIPIF 1 < 0 ,从而 SKIPIF 1 < 0 ,
联立直线 SKIPIF 1 < 0 与双曲线方程 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0 ,
于是 SKIPIF 1 < 0 ,从而 SKIPIF 1 < 0 ,从而 SKIPIF 1 < 0 ,
于是 SKIPIF 1 < 0 ,
从而 SKIPIF 1 < 0 ,
化简得 SKIPIF 1 < 0 ,从而 SKIPIF 1 < 0 过定点 SKIPIF 1 < 0 .
变式1、(2022·江苏·新沂市第一中学模拟预测)已知椭圆 SKIPIF 1 < 0 的右顶点为A(2,0),右焦点F到右准线l的距离为3.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)经过点F和T(7,0)的圆与直线l交于P,Q,AP,AQ分别与椭圆C交于M,N.证明:直线MN经过定点.
【解析】 (1)由题意知, SKIPIF 1 < 0 ,设椭圆的焦距为 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,所以, SKIPIF 1 < 0 ,所以,椭圆C的标准方程 SKIPIF 1 < 0
(2)
设直线 SKIPIF 1 < 0 的方程为: SKIPIF 1 < 0 .
由 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,设 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
所以, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
因为直线 SKIPIF 1 < 0 的方程为: SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,所以, SKIPIF 1 < 0 ,同理可得 SKIPIF 1 < 0 ,
以 SKIPIF 1 < 0 为直径的圆的方程为: SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 ,
因为圆过点 SKIPIF 1 < 0 ,所以, SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,代入得
SKIPIF 1 < 0 ,化简得,
SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 (舍去)
所以直线 SKIPIF 1 < 0 经过定点 SKIPIF 1 < 0
变式2、(2022·内蒙古赤峰·模拟预测(文))已知椭圆 SKIPIF 1 < 0 : SKIPIF 1 < 0 的左焦点为 SKIPIF 1 < 0 ,且离心率 SKIPIF 1 < 0 .
(1)求椭圆 SKIPIF 1 < 0 的标准方程;
(2)若点 SKIPIF 1 < 0 ,直线 SKIPIF 1 < 0 (不经过点 SKIPIF 1 < 0 )与椭圆 SKIPIF 1 < 0 相交于 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 两点,与 SKIPIF 1 < 0 交于点 SKIPIF 1 < 0 ,设直线 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 的斜率分别为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 .证明:直线 SKIPIF 1 < 0 过定点,并求出该点的坐标.
【解析】 (1)由题设, SKIPIF 1 < 0 ,又 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
则椭圆 SKIPIF 1 < 0 的方程为 SKIPIF 1 < 0 .
(2)由题意,设直线 SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
联立直线与椭圆有 SKIPIF 1 < 0 ,整理得 SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 得: SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 .
而 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,又 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,整理得 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,过定点 SKIPIF 1 < 0 ,此时 SKIPIF 1 < 0 才满足题设,不符合;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,过定点 SKIPIF 1 < 0 ,符合.
故直线 SKIPIF 1 < 0 过定点 SKIPIF 1 < 0 .
变式3、(2022·广东佛山·高三期末)已知双曲线C的渐近线方程为 SKIPIF 1 < 0 ,且过点 SKIPIF 1 < 0 .
(1)求C的方程;
(2)设 SKIPIF 1 < 0 ,直线 SKIPIF 1 < 0 不经过P点且与C相交于A,B两点,若直线 SKIPIF 1 < 0 与C交于另一点D,求证:直线 SKIPIF 1 < 0 过定点.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0
(2)见解析
【解析】
【分析】
(1)可设双曲线的方程为 SKIPIF 1 < 0 ,将点 SKIPIF 1 < 0 代入求出 SKIPIF 1 < 0 ,即可得解;
(2)可设直线 SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,联立 SKIPIF 1 < 0 ,消 SKIPIF 1 < 0 ,利用韦达定理求得 SKIPIF 1 < 0 ,然后求出直线 SKIPIF 1 < 0 的方程,整理分析即可得出结论.
(1)
解:因为双曲线C的渐近线方程为 SKIPIF 1 < 0 ,
则可设双曲线的方程为 SKIPIF 1 < 0 ,
将点 SKIPIF 1 < 0 代入得 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,
所以双曲线C的方程为 SKIPIF 1 < 0 ;
(2)
解:显然直线 SKIPIF 1 < 0 的斜率不为零,
设直线 SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
联立 SKIPIF 1 < 0 ,消 SKIPIF 1 < 0 整理得 SKIPIF 1 < 0 ,
依题意得 SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
直线 SKIPIF 1 < 0 的方程为 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 ,
得 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 .
所以直线 SKIPIF 1 < 0 过定点 SKIPIF 1 < 0 .
题型二 圆锥曲线中的圆过定点问题
例2、(2023·江苏南通·统考一模)已知双曲线 SKIPIF 1 < 0 的左顶点为 SKIPIF 1 < 0 ,过左焦点 SKIPIF 1 < 0 的直线与 SKIPIF 1 < 0 交于 SKIPIF 1 < 0 两点.当 SKIPIF 1 < 0 轴时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 的面积为3.
(1)求 SKIPIF 1 < 0 的方程;
(2)证明:以 SKIPIF 1 < 0 为直径的圆经过定点.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;(2)见解析
【分析】(1)根据题意,可得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,进而求解;
(2)设 SKIPIF 1 < 0 方程为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,联立直线和双曲线方程组,可得 SKIPIF 1 < 0 ,以 SKIPIF 1 < 0 为直径的圆的方程为 SKIPIF 1 < 0 ,由对称性知以 SKIPIF 1 < 0 为直径的圆必过 SKIPIF 1 < 0 轴上的定点,进而得到 SKIPIF 1 < 0 ,进而求解.
【详解】(1)当 SKIPIF 1 < 0 轴时, SKIPIF 1 < 0 两点的横坐标均为 SKIPIF 1 < 0 ,
代入双曲线方程,可得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
由题意,可得 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 双曲线 SKIPIF 1 < 0 的方程为: SKIPIF 1 < 0 ;
(2)方法一:设 SKIPIF 1 < 0 方程为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0
以 SKIPIF 1 < 0 为直径的圆的方程为 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0
由对称性知以 SKIPIF 1 < 0 为直径的圆必过 SKIPIF 1 < 0 轴上的定点,令 SKIPIF 1 < 0 ,可得
SKIPIF 1 < 0 ,
而 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 对 SKIPIF 1 < 0 恒成立, SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 以 SKIPIF 1 < 0 为直径的圆经过定点 SKIPIF 1 < 0 ;
方法二:设 SKIPIF 1 < 0 方程为 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0
由对称性知以 SKIPIF 1 < 0 为直径的圆必过 SKIPIF 1 < 0 轴上的定点.
设以 SKIPIF 1 < 0 为直径的圆过 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
而 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 对 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
SKIPIF 1 < 0 ,即以 SKIPIF 1 < 0 为直径的圆经过定点 SKIPIF 1 < 0 .
变式1、(2022·广东揭阳·高三期末)已知椭圆 SKIPIF 1 < 0 为椭圆的左、右焦点,焦距为 SKIPIF 1 < 0 ,点 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上,且 SKIPIF 1 < 0 面积的最大值为 SKIPIF 1 < 0 .
(1)求椭圆 SKIPIF 1 < 0 的方程;
(2)过点 SKIPIF 1 < 0 作直线 SKIPIF 1 < 0 交椭圆于 SKIPIF 1 < 0 两点,以 SKIPIF 1 < 0 为直径的圆是否恒过 SKIPIF 1 < 0 轴上的定点 SKIPIF 1 < 0 ?若存在该定点,请求出 SKIPIF 1 < 0 的值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;
(2)以 SKIPIF 1 < 0 为直径的圆恒过 SKIPIF 1 < 0 轴上的定点 SKIPIF 1 < 0 .
【解析】
【分析】
(1)根据焦距求出 SKIPIF 1 < 0 ,再根据面积的最值求出 SKIPIF 1 < 0 ,即得椭圆的方程;
(2)当直线 SKIPIF 1 < 0 的斜率为0时,圆与 SKIPIF 1 < 0 轴的交点为 SKIPIF 1 < 0 ;当直线 SKIPIF 1 < 0 的斜率不为0时,设直线 SKIPIF 1 < 0 .联立直线和圆的方程得到韦达定理,得到 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,解方程 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 即得解.
(1)
解:由椭圆 SKIPIF 1 < 0 的焦距为 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 .
设点 SKIPIF 1 < 0 的纵坐标为 SKIPIF 1 < 0 的面积 SKIPIF 1 < 0 ,
其中 SKIPIF 1 < 0 ,根据 SKIPIF 1 < 0 面积的最大值为 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 .
由椭圆的性质可得: SKIPIF 1 < 0 .
于是椭圆 SKIPIF 1 < 0 的方程为 SKIPIF 1 < 0 .
(2)
解:当直线 SKIPIF 1 < 0 的斜率为0时,以 SKIPIF 1 < 0 为直径的圆的方程为 SKIPIF 1 < 0
圆与 SKIPIF 1 < 0 轴的交点为 SKIPIF 1 < 0
当直线 SKIPIF 1 < 0 的斜率不为0时,设直线 SKIPIF 1 < 0 .
将直线 SKIPIF 1 < 0 与椭圆 SKIPIF 1 < 0 联立,可得 SKIPIF 1 < 0 .
设点 SKIPIF 1 < 0 的坐标分别为 SKIPIF 1 < 0 ,则有
SKIPIF 1 < 0
以 SKIPIF 1 < 0 为直径的圆的方程为 SKIPIF 1 < 0
令 SKIPIF 1 < 0 ,可得: SKIPIF 1 < 0 ①.
其中 SKIPIF 1 < 0 ②,
SKIPIF 1 < 0 ③.
②③代入①可得 SKIPIF 1 < 0 ④.
式子④可变换为 SKIPIF 1 < 0 ⑤.
当 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 时,⑤式成立,可解得 SKIPIF 1 < 0 .
综上可得,以 SKIPIF 1 < 0 为直径的圆恒过 SKIPIF 1 < 0 轴上的定点 SKIPIF 1 < 0
变式2、(2022·山东德州·高三期末)已知抛物线C的顶点是坐标原点O,对称轴为x轴,焦点为F,抛物线上点A的横坐标为1,且.
(1)求抛物线C的方程;
(2)过抛物线C的焦点作与x轴不垂直的直线l交抛物线C于两点M,N,直线 SKIPIF 1 < 0 分别交直线OM,ON于点A和点B,求证:以AB为直径的圆经过x轴上的两个定点.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;
(2)证明见解析.
【解析】
【分析】
(1)由题意知抛物线开口向右可设其抛物线方程 SKIPIF 1 < 0 ,焦点为,抛物线上点A的横坐标为1,可设出点 SKIPIF 1 < 0 坐标含有未知数 SKIPIF 1 < 0 ,再由可列出,再由 SKIPIF 1 < 0 ,代入即可解得 SKIPIF 1 < 0 ,即可求出抛物线方程.
(2) 由题意设直线l:,,,再把抛物线与直线进行联立消 SKIPIF 1 < 0 ,得.直线OM的方程为,与 SKIPIF 1 < 0 联立可得:,同理可得,可写出圆心和半径进而写出圆的方程,在令 SKIPIF 1 < 0 ,即可求出以AB为直径的圆经过x轴上的两个定点.
(1)
由题意可设抛物线方程为 SKIPIF 1 < 0 ,、,
由.可得,即.解得 SKIPIF 1 < 0
抛物线方程为: SKIPIF 1 < 0 .
(2)
设直线l:,,,
由联立得,.
则.
直线OM的方程为,与 SKIPIF 1 < 0 联立可得:,同理可得.
以AB为直径的圆的圆心为,半径为,则圆的方程为. 令 SKIPIF 1 < 0 .则.
即,解得 SKIPIF 1 < 0 或.
即以AB为直径的圆经过x轴上的两个定点, SKIPIF 1 < 0 .
题型三 、 圆锥曲线中的椭圆过定点问题
例3、(2021·河北石家庄市高三二模)已知直线 SKIPIF 1 < 0 : SKIPIF 1 < 0 与椭圆 SKIPIF 1 < 0 : SKIPIF 1 < 0 相交于 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 两点, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
(1)证明椭圆过定点 SKIPIF 1 < 0 ,并求出 SKIPIF 1 < 0 的值;
(2)求弦长 SKIPIF 1 < 0 的取值范围.
【分析】(1)设 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,将直线l与曲线C联立,根据韦达定理,可得 SKIPIF 1 < 0 表达式,又 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 坐标,代入数量积公式,即可求得 SKIPIF 1 < 0 ,即可得定点坐标,即可得答案.
(2)根据(1),利用弦长公式,可得 SKIPIF 1 < 0 表达式,由 SKIPIF 1 < 0 ,化简整理可得 SKIPIF 1 < 0 ,根据 SKIPIF 1 < 0 范围,分析可得 SKIPIF 1 < 0 的取值范围.
【解析】(1)设 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
联立直线与椭圆方程: SKIPIF 1 < 0 ,整理得 SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
又 SKIPIF 1 < 0 ,因为 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,即椭圆过定点 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0
(2) SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ( SKIPIF 1 < 0 )
由 SKIPIF 1 < 0 得: SKIPIF 1 < 0 ,∴ SKIPIF 1 < 0 ,
带入 SKIPIF 1 < 0 式有 SKIPIF 1 < 0
因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0
所以 SKIPIF 1 < 0 的取值范围 SKIPIF 1 < 0
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