(1)求C的方程;
(2)過點P作直線l交C于M,N兩點,過點N作x軸的垂線交直線AM于點G,H為NG的中點,證明:直線AH的斜率為定值.
解析 (1)因為P(1,1)在C的漸近線y=bax上,所以a=b.
因為A(a,0),所以△PAO的面積為12a=12,
解得a=1,所以b=1,
所以C的方程為x2-y2=1.
(2)當直線l的斜率不存在時,不符合題意,舍去.
當直線l的斜率存在時,設直線l的方程為y-1=k(x-1),M(x1,y1),N(x2,y2),
由y-1=k(x-1),x2-y2=1,得(1-k2)x2-2k(1-k)x-k2+2k-2=0,Δ=4k2(1-k)2-4(1-k2)(-k2+2k-2)=8-8k,
由1-k2≠0,Δ>0,得k<1且k≠-1,
則x1+x2=2k1+k,x1x2=k2-2k+2k2-1.
直線AM的方程為y=y(tǒng)1x1-1(x-1),
令x=x2,得G(x2,y1(x2-1)x1-1),
因為H為NG的中點,所以H(x2,y1(x2-1)x1-1+y22),
所以kAH=y(tǒng)1(x2-1)x1-1+y22x2-1=12(y1x1-1+y2x2-1),
因為y1x1-1+y2x2-1=k(x1-1)+1x1-1+k(x2-1)+1x2-1=2k+1x1-1+1x2-1,
1x1-1+1x2-1=x1+x2-2x1x2-(x1+x2)+1=2k1+k-2k2-2k+2k2-1-2kk+1+1=2-2k,所以kAH=1,
所以直線AH的斜率為定值.
2.[2024四川宜賓第四中學模擬]如圖,已知拋物線C:y2=2px(p>0)的焦點為F,D(1,0),點P是在第一象限內且在C上的一個動點,當DP與x軸垂直時,|PF|=54,過點P作與C相切的直線l交y軸于點M,過點M作直線l的垂線交拋物線C于A,B兩點.
(1)求C的方程.
(2)延長PD,交拋物線C于點Q.設直線AB,OQ(其中O為坐標原點)的斜率分別為k1,k2,證明:k1k2為定值.
解析 (1)當DP與x軸垂直時,|PF|=54,則由拋物線的定義可得1+p2=54,解得p=12,
所以C的方程為y2=x.
(2)設P(x0,y0),對于y2=x,當y>0時,y=x,y'=12x,所以y0=x0,直線PM的斜率為12x0.
當直線PD的斜率存在時,將直線PD的方程y=x0x0-1(x-1)與拋物線方程y2=x聯(lián)立,消去x并化簡,得y2-x0-1x0y-1=0,易得Δ>0,設Q(xQ,yQ),則y0yQ=-1,所以yQ=-1y0=-1x0.
(直線PD與拋物線的另一個交點是點P,這是一個直白的、但容易燈下黑的條件,這里根據(jù)“y1y2=ca”可以直接求出yQ)
把點Q的縱坐標代入y=x0x0-1(x-1),得xQ=1x0,所以Q(1x0,-1x0).
因為直線AB與切線l垂直,所以k1=-1kPM,而kPM=12x0,所以k1=-2x0.
又O為坐標原點,所以k2=y(tǒng)QxQ=-x0.
所以k1k2=2.當直線PD的斜率不存在時,P(1,1),Q(1,-1),此時k1=-2,k2=-1,所以k1k2=2.
綜上,k1k2為定值2.
3.[2024福州市一檢]已知橢圓E:x24+y23=1的右焦點為F,左、右頂點分別為A,B.點C在E上,P(4,yP),Q(4,yQ)分別為直線AC,BC上的點.
(1)求yPyQ的值;
(2)設直線BP與E的另一個交點為D,求證:直線CD經(jīng)過點F.
解析 解法一 (1)如圖,依題意,A(-2,0),B(2,0).
設C(x1,y1),則x124+y123=1,
直線AC的方程為y=y(tǒng)1x1+2·(x+2),令x=4得yP=6y1x1+2.
直線BC的方程為y=y(tǒng)1x1-2(x-2),令x=4得yQ=2y1x1-2,
所以yPyQ=12y12x12-4=12×3(1-x124)x12-4=-9,
即yP·yQ的值為-9.
(2)設D(x2,y2),P(4,t),則直線AP的方程為y=t6(x+2),直線BP的方程為y=t2(x-2).
由y=t6(x+2),3x2+4y2=12,得(t2+27)x2+4t2x+4t2-108=0,
其判別式Δ1>0,所以-2x1=4t2-108t2+27,即x1=54-2t227+t2,
故y1=t6(x1+2)=18t27+t2.
由y=t2(x-2),3x2+4y2=12,得(t2+3)x2-4t2x+4t2-12=0,
其判別式Δ2>0,
所以2x2=4t2-12t2+3,即x2=2t2-6t2+3,故y2=t2(x2-2)=-6tt2+3.
因為F(1,0),所以向量FC=(x1-1,y1),F(xiàn)D=(x2-1,y2),
則(x1-1)y2-(x2-1)y1=27-3t227+t2·-6tt2+3-t2-9t2+3·18t27+t2=-6t(27-3t2+3t2-27)(t2+3)(27+t2)=0,
故FC與FD共線,
所以直線CD經(jīng)過點F.
解法二 (1)依題意,A(-2,0),B(2,0).
設C(x1,y1),則x124+y123=1,
所以kAC·kBC=y(tǒng)1x1+2·y1x1-2=y(tǒng)12x12-4=3(1-x124)x12-4=-34.
即-34=kAP·kBQ=y(tǒng)P4+2·yQ4-2,故yPyQ的值為-9.
(2)設D(x2,y2).
要證直線CD經(jīng)過點F(1,0),
只需證向量FC=(x1-1,y1)與FD=(x2-1,y2)共線,
即證(x1-1)y2=(x2-1)y1. (*)
因為x124+y123=1=(-2)24+023,所以(x1+2)(x1-2)4=-y123,
所以kAC=y(tǒng)1x1+2=-34·x1-2y1=y(tǒng)P6,
同理可得kBD=y(tǒng)2x2-2=-34·x2+2y2=y(tǒng)P2,
所以kACkBD=(x2-2)y1(x1+2)y2=13,即x1y2-3x2y1+6y1+2y2=0, ①
同理可得-3x1y2+x2y1+2y1+6y2=0, ②
①-②得4x1y2-4x2y1+4y1-4y2=0,即(x1-1)y2=(x2-1)y1.
所以(*)式成立,即直線CD經(jīng)過點F.
4.[2024江西九校聯(lián)考]已知拋物線C:y2=2px(p>0),直線x=2y+1交拋物線C于A,B兩點,且△OAB的面積為23(O為坐標原點).
(1)求實數(shù)p的值;
(2)過點D(2,0)作直線l交拋物線C于P,Q兩點,點P關于x軸的對稱點為P',證明:直線P'Q過定點,并求出定點坐標.
解析 (1)易得直線x=2y+1過點(1,0),
設A(x1,y1),B(x2,y2),
由x=2y+1,y2=2px,得y2-22py-2p=0,
所以y1+y2=22p,y1y2=-2p,
所以|y1-y2|=(y1+y2)2-4y1y2=(22p)2-4×(-2p)=22(p2+p),所以△OAB的面積S=12×1×|y1-y2|=2(p2+p)=23,
又p>0,所以p=2(p=-3<0舍去).
(2)由(1)得拋物線C的方程為y2=4x.
設P(x3,y3),Q(x4,y4),不妨令y4>y3,則P'(x3,-y3).
設直線l的方程為x=ty+2,(直線l的另一種設法為y=k(x-2),請注意對這兩種設法的取舍)
由x=ty+2,y2=4x,消去x,得y2-4ty-8=0,
則y3+y4=4t,y3y4=-8.
直線P'Q的方程為y-(-y3)=y(tǒng)4-(-y3)x4-x3(x-x3),
即(x4-x3)y+x4y3=(y4+y3)x-y4x3,
即(ty4-ty3)y+(ty4+2)y3=(y4+y3)x-y4(ty3+2),
即t(y4-y3)y=(y4+y3)x-2ty4y3-2(y3+y4),
即t(y4+y3)2-4y4y3·y=(y4+y3)x-2ty4y3-2(y3+y4),
即t(4t)2-4×(-8)·y=4tx-2t×(-8)-2×4t,即tt2+2·y=t(x+2).
令x+2=0,y=0,得x=-2,y=0,
所以直線P'Q過定點,定點坐標為(-2,0).
5.[2023南京六校聯(lián)考]已知橢圓C:x25+y24=1的上、下頂點分別為A,B,過點P(0,3)且斜率為k(k<0)的直線與橢圓C自上而下交于M,N兩點,直線BM與AN交于點G.
(1)設AN,BN的斜率分別為k1,k2,求k1·k2的值;
(2)求證:點G在定直線上.
解析 (1)由已知,得A(0,2),B(0,-2),設M(x1,y1),N(x2,y2),
則k1·k2=y(tǒng)2-2x2·y2+2x2=y(tǒng)22-4x22,
又x225+y224=1,所以y22=4(1-x225),
所以k1·k2=4(1-x225)-4x22=-45.
(2)由題意知直線PM的方程為y=kx+3(k<0),
與橢圓方程聯(lián)立,得y=kx+3,4x2+5y2=20,
消去y,得(4+5k2)x2+30kx+25=0.
Δ=900k2-100(4+5k2)=400(k2-1)>0,則k<-1,
所以x1+x2=-30k4+5k2,x1·x2=254+5k2.
直線MB的方程為y=y(tǒng)1+2x1x-2,
直線NA的方程為y=y(tǒng)2-2x2x+2,
聯(lián)立,化簡得y+2y-2=x2(y1+2)(y2-2)x1.
解法一 y+2y-2=-54·y2+2x2·y1+2x1=-54·k2x1x2+5k(x1+x2)+25x1x2=-5,解得y=43,
所以點G在定直線y=43上.
解法二 易得x1+x2x1x2=-65k,
所以y+2y-2=x2kx2+1·kx1+5x1=kx1x2+5x2kx1x2+x1=-56(x1+x2)+5x2-56(x1+x2)+x1=-5,解得y=43,
所以點G在定直線y=43上.
6.[設問創(chuàng)新]已知橢圓C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的右焦點為F(1,0),且過點A(-2,0).
(1)求C的方程.
(2)點P,Q分別在C和直線x=4上,OQ∥AP(O為坐標原點),M為AP的中點,求證:直線OM與直線QF的交點在某定曲線上.
解析 (1)由題意可知,A(-2,0)為橢圓C的左頂點,所以a=2,又F(1,0)為C的右焦點,所以a2-b2=1,所以b2=3,
故橢圓C的方程為x24+y23=1.
(2)設P(x0,y0)(x0≠±2),則M(x0-22,y02),所以OM=(x0-22,y02),直線AP的斜率k=y(tǒng)0x0+2.
因為OQ∥AP,所以直線OQ的方程為y=y(tǒng)0x0+2x,令x=4,得Q(4,4y0x0+2),所以FQ=(3,4y0x0+2).
所以OM·FQ=3(x0-2)2+2y02x0+2=3(x02-4)+4y022(x0+2) ①.
因為點P在橢圓C上,所以x024+y023=1,4y02=12-3x02,
代入①,得OM·FQ=0,所以OM⊥FQ,
所以直線OM與FQ的交點在以OF為直徑的圓上,該圓的方程為(x-12)2+y2=14,
即直線OM與直線FQ的交點在定曲線(x-12)2+y2=14上.

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