解析几何中定点定值问题

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所以直线EF的斜率KEFyF?yE?k(xF?xE)?2k1??? xF?xExF?xE21。 2即直线EF的斜率为定值,其值为将第二问的结论进行如下推广:

x2y2结论1.过椭圆2+2=1(a>0,b>0)上任一点A(x0,y0)任意作两条斜率互为相反数的直线交椭圆于

abb2x0E、F两点,则直线EF的斜率为定值2(常数)。

ay0证明:直线AE的方程为y-y0=k(x-x0),则直线AF的方程为y-y0=-k(x-x0),

x2y2 联立y-y0=k(x-x0)和2+2=1,消去y可得

ab (a2k2+b2)x2+2a2k(0y-0k)x+2a(0-y0k)2x-22 b0a=2a2k(y0-kx0)设E(x1,y1),F(x2,y2),则x1+x0=-a2k2+b2a2k2x0-2a2ky0-b2x0a2k2x0+2a2ky0-b2x0?x1,同理,x2=a2k2+b2a2k2+b2-4a2ky0由x1-x2=22,

ak+b2-4b2kx0y1-y2=k(x1-x0)+y0+k(x2-x0)-y0=22,ak+b2y1-y2b2x0则直线EF的斜率为=.x1-x2a2y0x2y2结论2.过双曲线2-2=1(a>0,b>0)上任一点A(x0,y0)任意作两条斜率互为相反数的直线交椭圆

abb2x0于E、F两点,则直线EF的斜率为定值-2(常数)。

ay0结论3.过抛物线y=2px(p>0)上任一点A(x0,y0)任意作两条斜率互为相反数的直线交椭圆于E、F两点,则直线EF的斜率为定值-2p(常数)。 y0例6、已知椭圆的中心在原点,焦点F在y轴的非负半轴上,点F到短轴端点的距离是4,椭圆上的点到焦点F距离的最大值是6.

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(Ⅰ)求椭圆的标准方程和离心率e; (Ⅱ)若F?为焦点F关于直线y?

?MF?3

?e,的对称点,动点M满足问是否存在一个定点A,使M到?MF??2

点A的距离为定值?若存在,求出点A的坐标及此定值;若不存在,请说明理由.

解析:(Ⅰ)设椭圆长半轴长及半焦距分别为a,c,由已知得

?a?4,解得a?4,c?2. ?a?c?6,?21y2x2所以椭圆的标准方程为??1. 离心率e??.

421612?MF??e得 (Ⅱ)F(0,2),F?(0,1),设M(x,y),由

?MF??x2?(y?2)2x2?(y?1)2?1 272化简得3x2?3y2?14y?15?0,即x2?(y?)2?()2

3372故存在一个定点A(0,),使M到A点的距离为定值,其定值为.

33例7、已知抛物线C的顶点在坐标原点,焦点在x轴上,P(2,0)为定点. (Ⅰ)若点P为抛物线的焦点,求抛物线C的方程;

(Ⅱ)若动圆M过点P,且圆心M在抛物线C上运动,点A、B是圆M与y轴的两交点,试推断是否存在一条抛物线C,使|AB|为定值?若存在,求这个定值;若不存在,说明理由.

解析:(Ⅰ) 设抛物线方程为y?2px(p?0),则抛物线的焦点坐标为(2pp,0).由已知,?2,即22p?4,故抛物线C的方程是y2?8x.

(Ⅱ)设圆心M(a,b)(a?0),点A(0,y1),B(0,y2). 因为圆M过点P(2,0),则可设圆M的方程为

2得y?2(x?a)2?(y?b)2?(a?2)2?b2. 令x?0,by?a4?4?0.则y1?y2?2b,y1?y2?4a?4.

所以|AB|?(y1?y2)2?(y1?y2)2?4y1?y2?4b2?16a?16. ,设抛物线C的方程为

y2?mx(m?0),因为圆心M在抛物线C上,则b2?ma. 所以

|AB|?4ma?16a?16?4a(m?4)?16. 由此可得,当m?4时,|AB|?4为定值.故存在一条抛物

线y?4x,使|AB|为定值4.

例8、已知椭圆E的中心在原点,焦点在x轴上,椭圆上的点到焦点的距离的最小值

2为2?1,离心率为e?﹒

2 (Ⅰ)求椭圆E的方程; (Ⅱ)过点?1,0?作直线交E于P、Q两点,试问:在x轴上是否存在一个定点M,MP?MQ为定值?

.

2若存在,求出这个定点M的坐标;若不存在,请说明理由﹒

?a?c?2?1x2y2?解析:(I)设椭圆E的方程为2?2?1,由已知得:?c 。。。。。2分 2ab??2?a?x2?a?2222?b?a?c?1?椭圆E的方程为?y2?1。。。。 3分 ??2??c?1(Ⅱ)法一:假设存在符合条件的点M(m,0),又设P(x1,y1),Q(x2,y2),则:

MP?(x1?m,y1),MQ?(x2?m,y2),MP?MQ?(x1?m)?(x2?m)?y1y2。。。。 5分 ?x1x2?m(x1?x2)?m2?y1y2。

①当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为:y?k(x?1),则 ?x22??y?1由?2得x2?2k2(x?1)2?2?0 ?y?k(x?1)?

4k22k2?2 7分 (2k?1)x?4kx?(2k?2)?0x1?x2?2,x1?x2?22k?12k?1k222 y1y2?k(x1?1)(x2?1)?k[x1x2?(x1?x2)?1]??22k?12k2?24k2k2(2m2?4m?1)k2?(m2?2)2所以MP?MQ?2 9分 ?m?2?m?2?2k?12k?12k?12k2?15对于任意的k值,MP?MQ为定值,所以2m2?4m?1?2(m2?2),得m?,

457所以M(,0),MP?MQ??; 11分

4161②当直线l的斜率不存在时,直线l:x?1,x1?x2?2,x1x2?1,y1y2??

257由m?得MP?MQ??

4165综上述①②知,符合条件的点M存在,起坐标为(,0)﹒ 13分

4法二:假设存在点M(m,0),又设P(x1,y1),Q(x2,y2),则:MP?(x1?m,y1),MQ?(x2?m,y2)

2222MP?MQ?(x1?m)?(x2?m)?y1y2=x1x2?m(x1?x2)?m2?y1y2…. ①当直线l的斜率不为0时,设直线l的方程为x?ty?1,

5分

?x22?2t?1??y?1由?2得(t2?2)y2?2ty?1?0?y1?y2?2 7分 ,y1?y2?2t?2t?2?x?ty?1??t2?2t2?t2?2?2t2?2 x1x2?(ty1?1)?(ty2?1)?t2y1y2?t(y1?y2)?1??2t2?2t?2?2t2?2t2?44 x1?x2?t(y1?y2)?2??22t?2t?2?2t2?24m1(m2?2)t2?2m2?4m?12 9分 ?MP?MQ?2?2?m?2?t?2t?2t?2t2?2(m2?2)t2?2m2?4m?1设MP?MQ??则??

t2?25?m?22222???(m?2)t?2m?4m?1??(t?2)5??m?2???04???M(,0) 11分 ??274?(m2?2??)t2?2m2?4m?1?2??0?2m?4m?1?2??0??????16?.

5②当直线l的斜率为0时,直线l:y?0,由M(,0)得:

455257MP?MQ?(2?)?(?2?)??2??

4416165综上述①②知,符合条件的点M存在,其坐标为(,0) 。。。。13分

4三、

定直线问题

x2y2例9、设椭圆C:2?2?1(a?b?0)过点M(2,1),且焦点为F1(?2,0)

ab(Ⅰ)求椭圆C的方程;

(Ⅱ)当过点P(4,1)的动直线l与椭圆C相交与两不同点A,B时,在线段AB上取点Q,满足

APQB?AQPB,证明:点Q总在某定直线上

解析: (1)由题意:

?c2?2?x2y2?2122??1 ?2?2?1 ,解得a?4,b?2,所求椭圆方程为

ab42?222?c?a?b?(2)设点Q(x,y),A(x1,y1),B(x2,y2),由题设,PA,PB,AQ,QB均不为零。 且

PAAQ?PBQB

又 P,A,Q,B四点共线,可设PA???AQ,PB??BQ(??0,?1),于是

4??x1??y,y1? (1) 1??1??4??x1??y,y2? x2? (2) 1??1?? x1?由于A(x1,y1),B(x2,y2)在椭圆C上,将(1),(2)分别代入C的方程x?2y?4, 整理得 (x2?2y2?4)?2?4(2x?y?2)??14?0 (3)

22(x2?2y2?4)?2?4(2x?y?2)??14?0 (4)

(4)-(3) 得 8(2x?y?2)??0

∵??0,∴2x?y?2?0,即点Q(x,y)总在定直线2x?y?2?0上

例10、已知椭圆C的离心率e?3,长轴的左右端点分别为A1??2,0?,A2?2,0?。(Ⅰ)求椭圆C2的方程;(Ⅱ)设直线x?my?1与椭圆C交于P、Q两点,直线A1P与A2Q交于点S。试问:当m变化时,

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