(新課標(biāo))2020版高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題五 解析幾何 第4講 圓錐曲線中的定點、定值、存在性問題學(xué)案 理 新人教A版
《(新課標(biāo))2020版高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題五 解析幾何 第4講 圓錐曲線中的定點、定值、存在性問題學(xué)案 理 新人教A版》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《(新課標(biāo))2020版高考數(shù)學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題五 解析幾何 第4講 圓錐曲線中的定點、定值、存在性問題學(xué)案 理 新人教A版(16頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第4講 圓錐曲線中的定點、定值、存在性問題 定點問題 1.參數(shù)法:參數(shù)法解決定點問題的思路:(1)引進動點的坐標(biāo)或動直線中的參數(shù)表示變化量,即確定題目中的核心變量(此處設(shè)為k);(2)利用條件找到k與過定點的曲線F(x,y)=0之間的關(guān)系,得到關(guān)于k與x,y的等式,再研究變化量與參數(shù)何時沒有關(guān)系,找到定點. 高考真題 思維方法 (2017·高考全國卷Ⅱ)設(shè)O為坐標(biāo)原點,動點M在橢圓C:+y2=1上,過M作x軸的垂線,垂足為N,點P滿足=. (1)求點P的軌跡方程; (2)設(shè)點Q在直線x=-3上,且·=1.證明:過點P且垂直于OQ的直線l過C的左焦點F. (1)略 (2
2、)證明:由題意知F(-1,0).設(shè)Q(-3,t),P(m,n),則=(-3,t),=(-1-m,-n),[關(guān)鍵1:用參數(shù)表示P,Q的坐標(biāo)及向量,] ·=3+3m-tn,=(m,n),=(-3-m,t-n). 由·=1得-3m-m2+tn-n2=1,又由(1)知m2+n2=2,故3+3m-tn=0.所以·=0,[關(guān)鍵2:在·=1的前提下,證明·=0] 即⊥.又過點P存在唯一直線垂直于OQ,所以過點P且垂直于OQ的直線l過C的左焦點F. [關(guān)鍵3:利用平面內(nèi)過一點作一直線的垂線的唯一性,即得直線l過點F] 2.由特殊到一般法:由特殊到一般法求解定點問題時,常根據(jù)動點或動直線的特殊情況探索
3、出定點,再證明該定點與變量無關(guān). 高考真題 思維方法 (2017·高考全國卷Ⅰ)已知橢圓C:+=1(a>b>0),四點P1(1,1),P2(0,1),P3(-1,),P4(1,)中恰有三點在橢圓C上. (1)求C的方程; (2)設(shè)直線l不經(jīng)過P2點且與C相交于A,B兩點.若直線P2A與直線P2B的斜率的和為-1,證明:l過定點. (1)略 (2)證明:設(shè)直線P2A與直線P2B的斜率分別為k1,k2. 如果l與x軸垂直,設(shè)l:x=t,由題設(shè)知t≠0,且|t|<2,可得A,B的坐標(biāo)分別為,. 則k1+k2=-=-1,得t=2,不符合題設(shè). [關(guān)鍵1:驗證直線l與x軸垂直時,直線
4、過定點的情況] 從而可設(shè)l:y=kx+m(m≠1).將y=kx+m代入+y2=1得(4k2+1)x2+8kmx+4m2-4=0. 由題設(shè)可知Δ=16(4k2-m2+1)>0. 設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),則x1+x2=-,x1x2=.而k1+k2=+=+=. 由題設(shè)k1+k2=-1,故(2k+1)x1x2+(m-1)(x1+x2)=0. 即(2k+1)·+(m-1)·=0. 解得k=-.[關(guān)鍵2:設(shè)出直線l的方程,并與橢圓方程聯(lián)立消去y得到關(guān)于x 的一元二次方程,利用根與系數(shù)的關(guān)系及條件找到直線l中兩個參數(shù)的關(guān)系] 當(dāng)且僅當(dāng)m>-1時,Δ>0,于是l:y=-x+m,即
5、y+1=-(x-2),所以l過定點(2,-1). [關(guān)鍵3:將k=-代入直線l的方程,變形得到直線所過定點(2,-1)] [典型例題] (2019·鄭州市第一次質(zhì)量預(yù)測)設(shè)M點為圓C:x2+y2=4上的動點,點M在x軸上的投影為N.動點P滿足2=,動點P的軌跡為E. (1)求E的方程; (2)設(shè)E的左頂點為D,若直線l:y=kx+m與曲線E交于A,B兩點(A,B不是左、右頂點),且滿足|+|=|-|,求證:直線l恒過定點,并求出該定點的坐標(biāo). 【解】 (1)設(shè)點M(x0,y0),P(x,y),由題意可知N(x0,0), 因為2=,所以2(x0-x,-y)=(0,-y0), 即
6、x0=x,y0=y(tǒng), 又點M在圓C:x2+y2=4上, 所以x+y=4, 將x0=x,y0=y(tǒng)代入得+=1, 即軌跡E的方程為+=1. (2)由(1)可知D(-2,0),設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2), 聯(lián)立得,得(3+4k2)x2+8mkx+4(m2-3)=0, Δ=(8mk)2-4(3+4k2)(4m2-12)=16(12k2-3m2+9)>0, 即3+4k2-m2>0, 所以x1+x2=,x1x2=. y1y2=(kx1+m)(kx2+m)=k2x1x2+mk(x1+x2)+m2=, 因為|+|=|-|,所以⊥,即·=0, 即(x1+2,y1)·(x2+2,
7、y2)=x1x2+2(x1+x2)+4+y1y2=0, 所以+2×+4+=0, 所以7m2-16mk+4k2=0, 解得m1=2k,m2=k,且均滿足3+4k2-m2>0, 當(dāng)m1=2k時,l的方程為y=kx+2k=k(x+2),直線恒過點(-2,0),與已知矛盾; 當(dāng)m2=k時,l的方程為y=kx+k=k,直線恒過點. 綜上,直線l過定點,定點坐標(biāo)為. (1)求解直線和曲線過定點問題的基本思路是:把直線或曲線方程中的變量x,y當(dāng)作常數(shù)看待,把方程一端化為零,既然是過定點,那么這個方程就要對任意參數(shù)都成立,這時參數(shù)的系數(shù)就要全部等于零,這樣就得到一個關(guān)于x,y的方程組,這個方
8、程組的解所確定的點就是直線或曲線所過的定點. (2)由直線方程確定定點時,若得到了直線的點斜式方程y-y0=k(x-x0),則直線必過定點(x0,y0);若得到了直線的斜截式方程y=kx+m,則直線必過定點(0,m). [對點訓(xùn)練] (2019·蓉城名校第一次聯(lián)考)已知拋物線C:x2=2py(p>0)的焦點為F,過點F作傾斜角為45°的直線與拋物線C交于A,B兩點,且|AB|=16. (1)求拋物線C的方程; (2)設(shè)P,M,N為拋物線上不同的三點,且PM⊥PN,若P點的橫坐標(biāo)為8,判斷直線MN是否過定點?若是,求出定點的坐標(biāo);若不是,請說明理由. 解:(1)由題意知,直線AB
9、的方程為y=x+. 由,得y2-3py+=0. 設(shè)A(x3,y3),B(x4,y4),則y3+y4=3p. 所以|AB|=y(tǒng)3+y4+p=4p=16,所以p=4. 所以拋物線C的方程為x2=8y. (2)法一:由(1)可得點P(8,8),設(shè)M,N,則kPM==,同理可得kPN=.因為PM⊥PN,所以kPM ·kPN=·=-1,化簡得x1x2+8(x1+x2)+128=0.(*) 易知直線MN的斜率一定存在,設(shè)直線MN:y=kx+b,由,得x2-8kx-8b=0, 所以x1+x2=8k,x1x2=-8b. 代入(*),得-8b+64k+128=0,則b=8k+16. 直線MN的
10、方程可化為y=kx+8k+16,所以直線MN過定點(-8,16). 法二:由(1)可得點P(8,8),設(shè)M,N,則kMN==,同理可得kPM=,kPN=.因為PM⊥PN,所以kPM·kPN=·=-1,化簡得-x1x2=8(x1+x2)+128.① 直線MN的方程為y-=(x-x1), 化簡得y=x-.② 把①代入②得y=(x+8)+16, 所以直線MN過定點(-8,16). 定值問題 1.直接消參求定值:常見定值問題的處理方法:(1)確定一個(或兩個)變量為核心變量,其余量均利用條件用核心變量進行表示;(2)將所求表達式用核心變量進行表示(有的甚至就是核心變量),然后進行化簡
11、,看能否得到一個常數(shù). 高考真題 思維方法 (2015·高考全國卷Ⅱ)已知橢圓C:9x2+y2=m2(m>0),直線l不過原點O且不平行于坐標(biāo)軸,l與C有兩個交點A,B,線段AB的中點為M. (1)證明:直線OM的斜率與l的斜率的乘積為定值; (2)若l過點,延長線段OM與C交于點P,四邊形OAPB能否為平行四邊形?若能,求此時l的斜率;若不能,說明理由. (1)證明:設(shè)直線l:y=kx+b(k≠0,b≠0),A(x1,y1),B(x2,y2),M(xM,yM).[關(guān)鍵1:設(shè)出直線方程及直線與橢圓交點坐標(biāo)] 將y=kx+b代入9x2+y2=m2,得(k2+9)x2+2kbx+b2
12、-m2=0,[關(guān)鍵2:把直線方程與橢圓方程聯(lián)立消元得一元二次方程] 故xM==,yM=kxM+b=. [關(guān)鍵3:利用根與系數(shù)的關(guān)系及中點在直線l上求M的坐標(biāo)] 于是直線OM的斜率kOM= =-,即kOM·k=-9. [關(guān)鍵4:求直線OM的斜率并計算兩直線斜率乘積] 所以直線OM的斜率與l的斜率的乘積為定值. (2)略 2.從特殊到一般求定值:常用處理技巧:(1)在運算過程中,盡量減少所求表達式中變量的個數(shù),以便于向定值靠攏;(2)巧妙利用變量間的關(guān)系,例如點的坐標(biāo)符合曲線方程等,盡量做到整體代入,簡化運算. 高考真題 思維方法 (2016·高考北京卷)已知橢圓C:+=1(a
13、>b>0)的離心率為,A(a,0),B(0,b),O(0,0),△OAB的面積為1. (1)求橢圓C的方程; (2)設(shè)P是橢圓C上一點,直線PA與y軸交于點M,直線PB與x軸交于點N.求證:|AN|·|BM|為定值. (1)略 (2)證明:由(1)知,A(2,0),B(0,1). 設(shè)P(x0,y0),則x+4y=4. 當(dāng)x0≠0時,直線PA的方程為y=(x-2). 令x=0,得yM=-,從而|BM|=|1-yM|=|1+|.[關(guān)鍵1:設(shè)出P點坐標(biāo),對橫坐標(biāo)分類討論,用P點坐標(biāo)表示|BM|] 直線PB的方程為y=x+1. 令y=0,得xN=-,從而|AN|=|2-xN|=|2+
14、|. 所以|AN|·|BM|=|2+|·|1+| =|| =||=4. [關(guān)鍵3:計算|AN|·|BM|并化簡得出定值] 當(dāng)x0=0時,y0=-1,|BM|=2,|AN|=2, 所以|AN|·|BM|=4.[關(guān)鍵4:討論特殊情況,并計算|AN|·|BM|] 綜上,|AN|·|BM|為定值. [典型例題] (2019·福建五校第二次聯(lián)考)已知橢圓C:+=1(a>b>0)的離心率為,上頂點M到直線x+y+4=0的距離為3. (1)求橢圓C的方程; (2)設(shè)直線l過點(4,-2),且與橢圓C相交于A,B兩點,l不經(jīng)過點M,證明:直線MA的斜率與直線MB的斜率之和為定值.
15、 【解】 (1)由題意可得,,解得,所以橢圓C的方程為+=1. (2)證明:易知直線l的斜率恒小于0,設(shè)直線l的方程為y+2=k(x-4),k<0且k≠-1,A(x1,y1),B(x2,y2), 聯(lián)立得,得(1+4k2)x2-16k(2k+1)x+64k(k+1)=0, 則x1+x2=,x1x2=, 因為kMA+kMB=+= =2k-(4k+4)× =2k-4(k+1)×=2k-(2k+1)=-1(為定值). 求定值問題2種常見的方法 (1)從特殊值入手,求出定值,再證明這個值與變量無關(guān). (2)直接計算、推理,并在計算、推理的過程中消去變量,從而得到定值. [
16、對點訓(xùn)練] 已知橢圓C:+=1,過A(2,0),B(0,1)兩點. (1)求橢圓C的方程及離心率; (2)設(shè)P為第三象限內(nèi)一點且在橢圓C上,直線PA與y軸交于點M,直線PB與x軸交于點N,求證:四邊形ABNM的面積為定值. 解:(1)由題意得,a=2,b=1, 所以橢圓C的方程為+y2=1. 又c==,所以離心率e==. (2)證明:設(shè)P(x0,y0)(x0<0,y0<0),則x+4y=4. 又A(2,0),B(0,1),所以直線PA的方程為y=(x-2). 令x=0,得yM=-, 從而|BM|=1-yM=1+. 直線PB的方程為y=x+1. 令y=0,得xN=-,
17、從而|AN|=2-xN=2+. 所以四邊形ABNM的面積S=|AN|·|BM|= = ==2. 從而四邊形ABNM的面積為定值. 探究、存在性問題 存在性問題的解法:先假設(shè)存在,用待定系數(shù)法,列出關(guān)于待定系數(shù)的方程組,推證滿足條件的結(jié)論,若方程組有實數(shù)解,則元素(點、直線、曲線或參數(shù))存在;否則元素(點、直線、曲線或參數(shù))不存在.要注意的是: (1)當(dāng)條件和結(jié)論不唯一時要分類討論;(2)當(dāng)給出結(jié)論而要推導(dǎo)出存在的條件時,先假設(shè)成立,再推出條件; (3)當(dāng)條件和結(jié)論都不知,按常規(guī)方法解題很難時,要開放思維,采取另外合適的方法. 高考真題 思維方法 (2015·高考全國卷
18、Ⅰ)在直角坐標(biāo)系xOy中,曲線C:y=與直線l:y=kx+a(a>0)交于M,N兩點. (1)當(dāng)k=0時,分別求C在點M和N處的切線方程; (2)y軸上是否存在點P,使得當(dāng)k變動時,總有∠OPM=∠OPN?說明理由. (1)略 (2)存在符合題意的點.證明如下: 設(shè)P(0,b)為符合題意的點,M(x1,y1),N(x2,y2),直線PM,PN的斜率分別為k1,k2. 將y=kx+a代入C的方程得x2-4kx-4a=0. 故x1+x2=4k,x1x2=-4a.[關(guān)鍵1:設(shè)出P點坐標(biāo),聯(lián)立直線方程與橢圓方程, 從而k1+k2=+ ==.[關(guān)鍵2:用參數(shù)表示PM,PN的斜率和]
19、當(dāng)b=-a時,有k1+k2=0,則直線PM的傾斜角與直線PN的傾斜角互補, 故∠OPM=∠OPN,所以點P(0,-a)符合題意. [關(guān)鍵3:用PM,PN的斜率和等于零說明∠OPM=∠OPN,得出定點] (2015·高考全國卷Ⅱ)已知橢圓C:9x2+y2=m2(m>0),直線l不過原點O且不平行于坐標(biāo)軸,l與C有兩個交點A,B,線段AB的中點為M. (1)證明:直線OM的斜率與l的斜率的乘積為定值; (2)若l過點,延長線段OM與C交于點P,四邊形OAPB能否為平行四邊形?若能,求此時l的斜率;若不能,說明理由. (1)略 (2)四邊形OAPB能為平行四邊形. 因為直線l過點,所
20、以l不過原點且與橢圓C有兩個交點的充要條件是k>0,k≠3. 由(1)得直線OM的方程為y=-x. 設(shè)點P的橫坐標(biāo)為xP. 由得x=,即xP= . [關(guān)鍵1:寫出OM的方程,與橢圓方程聯(lián)立求出P點橫坐標(biāo)] 將點的坐標(biāo)代入直線l的方程得b=, 因此xM=. 四邊形OAPB為平行四邊形,當(dāng)且僅當(dāng)線段AB與線段OP互相平分,即xP=2xM,于是=2×, 解得k1=4-,k2=4+. 因為k>0,k≠3,所以當(dāng)l的斜率為4-或4+時,四邊形OAPB為平行四邊形. [典型例題] 已知動圓C與圓x2+y2+2x=0外切,與圓x2+y2-2x-24=0內(nèi)切. (1)試求動圓圓心C的
21、軌跡方程; (2)過定點P(0,2)且斜率為k(k≠0)的直線l與(1)中軌跡交于不同的兩點M,N,試判斷在x軸上是否存在點A(m,0),使得以AM,AN為鄰邊的平行四邊形為菱形?若存在,求出實數(shù)m的范圍;若不存在,請說明理由. 【解】 (1)由x2+y2+2x=0得(x+1)2+y2=1,由x2+y2-2x-24=0得(x-1)2+y2=25,設(shè)動圓C的半徑為R,兩圓的圓心分別為F1(-1,0),F(xiàn)2(1,0),則|CF1|=R+1,|CF2|=5-R,所以|CF1|+|CF2|=6,根據(jù)橢圓的定義可知,點C的軌跡為以F1,F(xiàn)2為焦點的橢圓,所以c=1,a=3,所以b2=a2-c2=9-
22、1=8,所以動圓圓心C的軌跡方程為+=1.
(2)存在.設(shè)直線l的方程為y=kx+2,設(shè)M(x1,y1),N(x2,y2),MN的中點為E(x0,y0).假設(shè)存在點A(m,0),使得以AM,AN為鄰邊的平行四邊形為菱形,則AE⊥MN,
由得(8+9k2)x2+36kx-36=0,
x1+x2=-,所以x0=,
y0=kx0+2=,
因為AE⊥MN,所以kAE=-,
即=-,所以m==,
當(dāng)k>0時,9k+≥2=12,所以-≤m<0;
當(dāng)k<0時,9k+≤-12,所以0 23、存在性問題求解的思路及策略
(1)思路:先假設(shè)存在,推證滿足條件的結(jié)論,若結(jié)論正確,則存在;若結(jié)論不正確,則不存在.
(2)策略:①當(dāng)條件和結(jié)論不唯一時要分類討論.
②當(dāng)給出結(jié)論而要推導(dǎo)出存在的條件時,先假設(shè)成立,再推出條件.
[對點訓(xùn)練]
(2019·重慶市學(xué)業(yè)質(zhì)量調(diào)研)如圖,已知橢圓C:+=1(a>b>0),其左、右焦點分別為F1(-2,0),F(xiàn)2(2,0),過點F1的直線交橢圓C于A,B兩點,線段AB的中點為G,AB的中垂線與x軸和y軸分別交于D,E兩點,且|AF1|,|F1F2|,|AF2|構(gòu)成等差數(shù)列.
(1)求橢圓C的方程;
(2)記△GF1D的面積為S1,△OE 24、D(O為坐標(biāo)原點)的面積為S2.試問:是否存在直線AB,使得S1=S2?請說明理由.
解:(1)因為|AF1|,|F1F2|,|AF2|構(gòu)成等差數(shù)列,
所以2a=|AF1|+|AF2|=2|F1F2|=8,所以a=4.
又c=2,所以b2=12,
所以橢圓C的方程為+=1.
(2)假設(shè)存在直線AB,使得S1=S2,顯然直線AB不能與x,y軸垂直.設(shè)AB的方程為y=k(x+2)(k≠0),
將其代入+=1,整理得(4k2+3)x2+16k2x+16k2-48=0,
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),D(xD,0),所以x1+x2=,
所以點G的橫坐標(biāo)為=,所以G.
因為 25、DG⊥AB,
所以·k=-1,解得xD=,即D,
因為Rt△GDF1和Rt△ODE相似,所以若S1=S2,則|GD|=|OD|,
所以=,整理得8k2+9=0.
因為方程8k2+9=0無解,所以不存在直線AB,使得S1=S2.
1.(2019·安徽省考試試題)已知橢圓C:+=1(a>b>0)的上頂點為P,右頂點為Q,直線PQ與圓x2+y2=相切于點M.
(1)求橢圓C的方程;
(2)若不經(jīng)過點P的直線l與橢圓C交于A,B兩點,且·=0,求證:直線l過定點.
解:(1)由已知得直線OM(O為坐標(biāo)原點)的斜率kOM=2,則直線PQ的斜率kPQ=-=-,
所以直線PQ的方程為y 26、-=-,即x+2y=2.可求得P(0,1),Q(2,0),故a=2,b=1,
故橢圓C的方程為+y2=1.
(2)證明:當(dāng)直線l的斜率不存在時,顯然不滿足條件.
當(dāng)直線l的斜率存在時,設(shè)l的方程為y=kx+n(n≠1),
由,消去y整理得(4k2+1)x2+8knx+4(n2-1)=0,
Δ=(8kn)2-4×4(4k2+1)(n2-1)=16(4k2+1-n2)>0,得4k2+1>n2.①
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),則x1+x2=,x1x2=.②
由·=0,得(x1,y1-1)·(x2,y2-1)=0,又y1=kx1+n,y2=kx2+n,
所以(k2+1)x1x 27、2+k(n-1)(x1+x2)+(n-1)2=0,③
由②③得n=1(舍),或n=-,滿足①.
此時l的方程為y=kx-,故直線l過定點.
2.(2019·南昌市第一次模擬測試)已知橢圓C:+=1(a>b>0)的左、右焦點分別為F1,F(xiàn)2,離心率為,P是C上的一個動點,且△F1PF2面積的最大值為4.
(1)求C的方程;
(2)設(shè)C的左、右頂點分別為A,B,若直線PA,PB分別交直線x=2于M,N兩點,過點F1作以MN為直徑的圓的切線,證明:切線長為定值,并求該定值.
解:(1)設(shè)P(x0,y0),橢圓的半焦距為c.
因為S△F1PF2=|F1F2|·|y0|≤·2c·b=bc, 28、
所以bc=4.
又e==,a2=b2+c2,
所以a=4,b=2,c=2,
所以C的方程為+=1.
(2)由(1)可知A(-4,0),B(4,0),F(xiàn)1(-2,0).
由題可知,x0≠2,且x0≠±4.
設(shè)直線PA,PB的斜率分別為k1,k2,則直線PA的方程為y=k1(x+4),令x=2得y=6k1,故M(2,6k1).
直線PB的方程為y=k2(x-4),令x=2得y=-2k2,故N(2,-2k2).
記以MN為直徑的圓為圓D,則D(2,3k1-k2).
如圖,過點F1作圓D的一條切線,切點為T,連接F1D,DT,
則|F1T|2=|F1D|2-|DT|2,
29、所以|F1T|2=16+(3k1-k2)2-(3k1+k2)2=16-12k1k2,
又k1=,k2=,
所以k1·k2=·=,
由+=1,得y=-(x-16),
所以k1·k2=-,
則|F1T|2=16-12k1k2=16-12×=25,
所以|F1T|=5.
故切線長為定值5.
3.(2019·廣州市調(diào)研測試)已知動圓C過定點F(1,0),且與定直線x=-1相切.
(1)求動圓圓心C的軌跡E的方程;
(2)過點M(-2,0)的任一條直線l與軌跡E交于不同的兩點P,Q,試探究在x軸上是否存在定點N(異于點M),使得∠QNM+∠PNM=π?若存在,求點N的坐標(biāo);若不存在, 30、請說明理由.
解:(1)法一:依題意知,動圓圓心C到定點F(1,0)的距離,與到定直線x=-1的距離相等,
由拋物線的定義,可得動圓圓心C的軌跡E是以F(1,0)為焦點,x=-1為準(zhǔn)線的拋物線,其中p=2.
所以動圓圓心C的軌跡E的方程為y2=4x.
法二:設(shè)動圓圓心C(x,y),依題意得=|x+1|,化簡得y2=4x,即為動圓圓心C的軌跡E的方程.
(2)假設(shè)存在點N(x0,0)滿足題設(shè)條件.
由∠QNM+∠PNM=π可知,直線PN與QN的斜率互為相反數(shù),即kPN+kQN=0.①
易知直線PQ的斜率必存在且不為0,設(shè)直線PQ:x=my-2,由,得y2-4my+8=0.
由Δ= 31、(-4m)2-4×8>0,得m>或m<-.
設(shè)P(x1,y1),Q(x2,y2),則y1+y2=4m,y1y2=8.
由①得kPN+kQN=+==0,
所以y1(x2-x0)+y2(x1-x0)=0,即y1x2+y2x1-x0(y1+y2)=0.
消去x1,x2,得y1y+y2y-x0(y1+y2)=0,
即y1y2(y1+y2)-x0(y1+y2)=0.
因為y1+y2≠0,所以x0=y(tǒng)1y2=2,
所以存在點N(2,0),使得∠QNM+∠PNM=π.
4.(2019·福州市質(zhì)量檢測)已知拋物線C1:x2=2py(p>0)和圓C2:(x+1)2+y2=2,傾斜角為45°的直線 32、l1過C1的焦點,且l1與C2相切.
(1)求p的值;
(2)動點M在C1的準(zhǔn)線上,動點A在C1上,若C1在A點處的切線l2交y軸于點B,設(shè)=+,求證:點N在定直線上,并求該定直線的方程.
解:(1)依題意,設(shè)直線l1的方程為y=x+,
因為直線l1與圓C2相切,
所以圓心C2(-1,0)到直線l1:y=x+的距離d==,即=,
解得p=6或p=-2(舍去).所以p=6.
(2)法一:依題意設(shè)M(m,-3),由(1)知拋物線C1的方程為x2=12y,所以y=,所以y′=,
設(shè)A(x1,y1),則以A為切點的切線l2的斜率為k=,
所以切線l2的方程為y=x1(x-x1)+y1 33、.
令x=0,則y=-x+y1=-×12y1+y1=-y1,即B點的坐標(biāo)為(0,-y1),
所以=(x1-m,y1+3),=(-m,-y1+3),
所以=+=(x1-2m,6),
所以=+=(x1-m,3),設(shè)N點坐標(biāo)為(x,y),則y=3,所以點N在定直線y=3上.
法二:設(shè)M(m,-3),由(1)知拋物線C1的方程為x2=12y,①
設(shè)l2的斜率為k,A,則以A為切點的切線l2的方程為y=k(x-x1)+x,②
聯(lián)立①②得,x2=12[k(x-x1)+x],
因為Δ=144k2-48kx1+4x=0,所以k=,
所以切線l2的方程為y=x1(x-x1)+x,
令x=0,得B點坐標(biāo)為(0,-x),
所以=,=,
所以=+=(x1-2m,6),
所以=+=(x1-m,3),
所以點N在定直線y=3上.
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