圓錐曲線定點定值技巧 教師版

2022-03-25 07:27:54 字數 5002 閱讀 4560

一、定點、定值、定形問題中的兩種常用方法

1.「特殊」探求

例1.(09、遼寧)已知橢圓:.是橢圓上的兩個動點,點是橢圓上的乙個定點.如果直線的斜率互為相反數,證明直線的斜率為定值,並求出這個定值.

解:①「特殊」**:取點(即右頂點) 直線的方程:.由.

②一般性的證明:設過點的直線方程為:

由. 設方程的兩根為、,則·==. 分別用「」「」替換「」

=,=,

=,=.所以直線的斜率

=.即直線的斜率為定值,其值為.

小結:①取特殊點,求出定值,後續運算僅僅是乙個填空程式;②上述解題過程,運用了「對偶運算」,減少運算、減輕思維負擔.

2.「與引數無關」

例2. (07、湖南理21)已知雙曲線的左、右焦點分別為,,過點的動直線與雙曲線相交於兩點.【直接法求軌跡】

(1)若動點滿足(其中為座標原點),求點的軌跡方程;

(2)在軸上是否存在定點,使·為常數?若存在,求出點的座標;若不存在,請說明理由.

解:(1)由條件知,,設,.設.

第一歩:「基本特徵式」:設,,直線:.

由…………;

第二歩:「向量特徵式」:,,,, 由

……(*2)

第三歩:代入(整體):由(*1)與(*2) ;

第四歩:消參:(1)÷(2),代入(1):.

所以點的軌跡方程是.

【(2)在軸上是否存在定點,使·為常數?若存在,求出點的座標;若不存在,請說明理由】

解:假設在軸上存在定點,使·為常數.第一歩:先特殊**.當與軸垂直時,點的座標為, ·=·=-1=常數;

第二歩:再解決一般情況.【以下是基本「特徵式」的運算】當不與軸垂直時.

①兩設:設直線的方程是,,.

②方程組→一元二次方程→基本「特徵式」

由 ;③運用基本「特徵式」求解問題:· ·

因為·是與無關的常數,所以,即,此時·=-1.【與例1的注⑥,用「與引數無關」的方法求定值】

綜合:在軸上存在定點,使·=-1.

小結:①定點、定值的題目中,若存在(大多數是「隱含」條件)「與引數無關」類的語句,求解方法是:第一歩,將表示式→關於「引數」的多項式;第二歩,令含「引數」的項的係數為零,即得到求解結論;

②其理論依據: 若關於方程的解為,即「零」多項式理論;

若關於方程的解為,即「零次」多項式理論;

若關於的函式的值與無關函式是常數函式所有含項的係數=0,即「零次」多項式理論;

③一般地,這類題目的運算結果,總是含有兩個引數:「無關引數」和「待求引數」.而本題很特殊:含「無關引數」是關於「引數」分式,增加了問題的難度.

例5.(2011、武漢市第二次質檢、三中供題) 已知點是橢圓上任意一點,直線的方程為.(1)判斷直線與橢圓e交點的個數;(2)直線過p點與直線垂直,點m(-1,0)關於直線的對稱點為n,直線pn恆過一定點g,求點g的座標.

解:(1)由△=0直線與橢圓只有乙個交點.

(2)直線的方程為 .設關於直線的對稱點的座標為

直線斜率直線的方程為:即直線恆過定點.

小結:①這道題是證明的圓錐曲線的光學性質,先猜想直線經過另乙個焦點g(1,0),然後再給予證明;

②本題雖然計算量很大,但有了猜想的導向,運算方向清晰,中間過程可以猜想性的表述.

二、先區域性,後整體,有序地運算:「由區域性→整體的重組」

解析幾何中的數學順序,表現為「由區域性→整體的重組」,「整體消參」.而「對稱運算」與「對偶運算」是強力支撐.

例5.(08、武漢模擬)過雙曲線-=的右頂點,作兩條斜率分別為、的直線、,交雙曲線於、.其中·=-,+,且>,求直線的斜率為定值,並求這個定值.

解:【分析:題設條件是·=-,提示了解題順序.先區域性地分別求出、,然後重組為·=-.可以預定:一定能消除引數】設過右頂點(1,0)的直線方程:,由方程組:

·=-.由=1(?) =-

=-=-【注:用的是「對偶」運算】.

又=-·,代入上式:=-=,=.

所以==-,【注:用的是「由區域性→整體的重組」下的「整體消參」】由對稱性:=-=∥軸,得直線的斜率.

小結:①本題是「對偶運算」的經典題目,反覆「複製」運算結果,節約了大量的時間;

②在「對偶運算」的幫助下,「代點、代入」與「由區域性→整體的重組」有效合成為一體;

③本題可以先取=4,=1,=-4,求出直線的斜率後,再有目標地運算.

三、「代點配湊、代入消參」的運算定式

「代點配湊、代入消參」的運算定式是非常重要的運算.「點差法」,本質上是這種定式的先期運用.反之:「代點配湊、代入消參」的定式,是「點差法」運算的深化.同時,「代點配湊、代入消參」的運算定式,也是「先區域性,後整體,有序地運算」的深化.複雜一點的問題,其題型特徵是:①曲線上有兩個動點; ②於是很容易誤導 「直線與曲線相交於兩點」運算模式; ③一旦用上式,得到的是無效運算.

先看下面的一道「定值」形式的題,做完後再小結,期望得到解題定式.

例6.(09、宣武)已知是橢圓:+上兩個不同的點,滿足+=,求證:|·|是定值,並求這個定值.

解:設①代點:+,+

②配湊1.

③代入消參:·====

==|·|定值.

小結:「代點配湊、代入消參」的解題定式:①代點:

因為、在曲線上,;【+,+】②配湊:按照求解目標,兩式相加或相減,得到關於、、、的整體關係式把上述關係式,集成為含有、的式子,經過配湊得到乙個新的關係式;【+=1】

③代入消元:把配湊得到的結果,代入求解目標,繼續運算.【·====】(是「點差法」運算的複製)

小結:①「代點配湊、代入消參」的解題定式,在求定點定值和軌跡方程時常常用到.同時還要注意:用「特殊」探求處理定點、定值、定形問題,僅僅是一種方法,並不是所有的問題都必須採用,不要構成錯誤的「思維定勢」;

②「代點配湊、代入消參」的解題定式是「點差法」運算的深化,所以求解時,可以按照「點差法」的模式,「先區域性,後整體,有序地運算」;

③「代點配湊、代入消參」的解題定式,僅僅是比「點差法」的運算多了乙個「消參」環節,從而得到常數;【注:還有另外一種形式上的「代點配湊、代入消參」】

例7.(09、全國1)過定點作直線與橢圓:+相交於不同的兩點,點**段上,且.求證:點總在定直線上.

證明:記λ==,則λ>0,且λ≠1.由四點共線=-λ,=λ.設點,, ①代點:+,+;

②配湊=,==,=;

③代入消參

=·(1-)=1, 所以:點q的軌跡方程為:=1.

小結:①把線段的比,轉化為向量關係.然後直接採用「定式」運算.這裡沒有使用「基本特徵式」參與運算;

②根據求解目標:「」, 代入、配湊、消元,一氣呵成.

四、「代點配湊、代入消參」與求軌跡方程

高考試卷中的解析幾何題,是干擾學生得高分的「瓶頸」.兩種情況:

①無法取得適當的運算途徑,往往是只做第一問,得到4~5分,心安理得;

②期望突破第二問,但運算途徑不合理,越算越複雜,耽誤時間,耗時耗精力.運氣好,得到2~3分.

1.「代入法」求軌跡方程、曲線過定點中的「整體消元」

例8.(09、江西)已知點為雙曲線上任一點,f2為雙曲線的右焦點.過作右準線的垂線,垂足為.連線並延長交y軸於.

(1) 求線段的中點的軌跡的方程;

(2) 設軌跡與軸交於兩點,在上任取一點,直線、分別交軸於兩點.求證:以為直徑的圓過兩定點.

解:(1)【分析:點的運動,是因為已知曲線上的已知運點生成的,標準的「相關點法」求軌跡問題】

由已知得.則直線的方程為:,令得,即.由是的中點

代入為軌跡e的方程.

(2) 【設軌跡與軸交於兩點,在上任取一點,直

線、分別交軸於兩點.求證:以為直徑的圓過兩定點】

解:在中令得.設, 直線的方程為:,直線的方程為:. ),n(0,)以為直徑的圓的方程為:-)(+.【注:圓的直徑式】

令.【注:為什麼想到?】而在上為直徑的圓過兩定點(-5b,0)、(5b,0).【注:「代入消參」】

小結:(1)「相關點法」(也叫「代入法」)求軌跡(注:求軌跡方程與求軌跡的關聯與遞進關係)的條件特徵:

①兩個已知:已知的動點在已知的曲線上運動;

②「真動點」在已知的動點的「帶動」、「幫助」下運動.

(2)「相關點法」求軌跡的始終如一地「圍繞求出」,然後整體代入消除引數;

(3)第二問「求證:為直徑的圓過定點」的難點:

① 「以為直徑的圓的方程:-)(+」 求出後,為什麼「令」?【「整體代入消元」的思維定式】;

②在得到「以為直徑的圓」與的交點的橫座標「」後,為什麼會想到「而在上」的運算歩驟?【「整體代入消元」的思維定式】.

2.「引數法」求軌跡方程中的「整體消元」

例9.(08、山東文22)已知曲線:所圍成的封閉圖形的面積為4,曲線的內切圓半徑為,記為以曲線與座標軸的交點為頂點的橢圓.(1)求橢圓的標準方程【幾何量】;

(2)設ab是過橢圓中心的任意弦,l是線段ab的

垂直平分線,m是l上異於橢圓中心的點.

①若|mo|=λ|oa|(o為座標原點),當點a在橢圓上運動時,求點m的軌跡方程;【代點法、k引數】

②若m是l與橢圓的交點,求△amb的面積的最小值.

解:(1)由題意得橢圓方程:=1.

(2)若ab所在的斜率存在且不為零,設ab所在直線方程為y=kx(k≠0),a().①由.

設m(x,y),由|mo|=λ|oa|(λ≠0) |mo|2=λ2|oa|2.

由l是ab的垂直平分線,所以直線l的方程為y=k=,代入上式:,由.當k=0或不存時,上式仍然成立..

綜上所述,m的軌跡方程為,(λ0).

②當k存在且k0時, |oa|2=.由

. =.

≥.=≥,

當且僅當4+5k2=5+4k2時,即k=1時等號成立.

當; 當k不存在時,.

綜上所述,的面積的最小值為.

小結:①橢圓的乙個性質、極角、橢圓的引數方程的說明;

②「,」是由區域性→整體,為實施「整體消參」作準備; ③不要忘記斜率為零和不存在的特殊情況.

本節內容小結:這節內容的難度較高,有題型、有方法、有運算定式.歸納起來:

1.「曲線過定點」、「定點、定值」問題,兩種常用方法:①先用特殊點、特殊位置、特殊直線、極端位置、極限位置、特殊值、特殊圖形,求出定點、定值.然後有目標地運算;②「與引數無關」問題的求解方法;

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