
2、精練習(xí)題。復(fù)習(xí)時(shí)不要搞“題海戰(zhàn)術(shù)”,應(yīng)在老師的指導(dǎo)下,選一些源于課本的變式題,或體現(xiàn)基本概念、基本方法的基本題,通過解題來提高思維能力和解題技巧,加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的深入理解。在解題時(shí),要獨(dú)立思考,一題多思,一題多解,反復(fù)玩味,悟出道理。
3、加強(qiáng)審題的規(guī)范性。每每大考過后,總有同學(xué)抱怨沒考好,糾其原因是考試時(shí)沒有注意審題。審題決定了成功與否,不解決這個(gè)問題勢(shì)必影響到高考的成敗。那么怎么審題呢? 應(yīng)找出題目中的已知條件 ;善于挖掘題目中的隱含條件 ;認(rèn)真分析條件與目標(biāo)的聯(lián)系,確定解題思路 。
4、重視錯(cuò)題。錯(cuò)誤是最好的老師”,但更重要的是尋找錯(cuò)因,及時(shí)進(jìn)行總結(jié),三五個(gè)字,一兩句話都行,言簡(jiǎn)意賅,切中要害,以利于吸取教訓(xùn),力求相同的錯(cuò)誤不犯第二次。
重難點(diǎn)突破12 雙切線問題的探究
目錄
雙切線問題,就是過一點(diǎn)做圓錐曲線的兩條切線的問題,解決這一類問題我們通常用同構(gòu)法.
解題思路:
①根據(jù)曲線外一點(diǎn)設(shè)出切線方程.
②和曲線方程聯(lián)立,求出判別式.
③整理出關(guān)于雙切線斜率的同構(gòu)方程.
④寫出關(guān)于的韋達(dá)定理,并解題.
題型一:定值問題
例1.(2023·河南·高三競(jìng)賽)已知拋物線C:與直線l:沒有公共點(diǎn),P為直線l上的動(dòng)點(diǎn),過P作拋物線C的兩條切線,A、B為切點(diǎn).
(1)證明:直線AB恒過定點(diǎn)Q;
(2)若點(diǎn)P與Q的連線與拋物線C交于M、N兩點(diǎn),證明:.
【解析】(1)設(shè)點(diǎn).則.
由,得.所以.
于是,拋物線C在點(diǎn)A處的切線方程為
.
設(shè)點(diǎn).則.
設(shè)點(diǎn).同理,.
從而,,即
.
因此,直線AB恒過定點(diǎn)Q(k,1).
(2)設(shè).
與拋物線方程聯(lián)立,消去y得
.
設(shè)點(diǎn).則
①
要證,即證,則只需證明
,即
. ②
由方程組①知
.
故式②成立.從而,結(jié)論成立.
例2.(2023·高二單元測(cè)試)已知拋物線C:的焦點(diǎn)F與橢圓的右焦點(diǎn)重合,點(diǎn)M是拋物線C的準(zhǔn)線上任意一點(diǎn),直線MA,MB分別與拋物線C相切于點(diǎn)A,B.
(1)求拋物線C的標(biāo)準(zhǔn)方程及其準(zhǔn)線方程;
(2)設(shè)直線MA,MB的斜率分別為,,證明:為定值.
【解析】(1)因?yàn)?,所以?br>所以,可得橢圓的右焦點(diǎn)為,
可得拋物線C的焦點(diǎn)為,∴,
所以拋物線C的標(biāo)準(zhǔn)方程為,準(zhǔn)線方程為;
(2)由于點(diǎn)M是拋物線C的準(zhǔn)線上任意一點(diǎn),故可設(shè),
因?yàn)橹本€MA,MB的分別與拋物線C相切于點(diǎn)A,B點(diǎn)可知直線MA,MB的斜率存在,
且不為0,
設(shè)過點(diǎn)的直線方程為,
聯(lián)立,消去得:,
其判別式,令,得,
由韋達(dá)定理知,,故為定值-1.
例3.(2023·貴州貴陽·校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè))已知坐標(biāo)原點(diǎn)為,拋物線為與雙曲線在第一象限的交點(diǎn)為,為雙曲線的上焦點(diǎn),且的面積為3.
(1)求拋物線的方程;
(2)已知點(diǎn),過點(diǎn)作拋物線的兩條切線,切點(diǎn)分別為,,切線,分別交軸于,,求與的面積之比.
【解析】(1)雙曲線的上焦點(diǎn)為,設(shè),,
由已知得:,則,
代入雙曲線方程可得,解得或(舍去),所以,
又因?yàn)樵趻佄锞€上,所以,解得,故拋物線的方程為.
(2)設(shè)點(diǎn),,對(duì)求導(dǎo)得,
則切線的方程為,
由整理得,
令,則,即,同理可求得.
將代入直線可得:,
同理可求得直線的方程:,
所以,的直線方程.
聯(lián)立消去得,
則韋達(dá)定理:,
則弦長(zhǎng),
點(diǎn)到直線的距離,
所以,
又,
故.
變式1.(2023·安徽合肥·高三合肥一中校聯(lián)考開學(xué)考試)已知拋物線(為常數(shù),).點(diǎn)是拋物線上不同于原點(diǎn)的任意一點(diǎn).
(1)若直線與只有一個(gè)公共點(diǎn),求;
(2)設(shè)為的準(zhǔn)線上一點(diǎn),過作的兩條切線,切點(diǎn)為,且直線,與軸分別交于,兩點(diǎn).
①證明:
②試問是否為定值?若是,求出該定值;若不是,請(qǐng)說明理由.
【解析】(1)將直線與拋物線聯(lián)立,
消去可得,由題意可知該方程只有一個(gè)實(shí)數(shù)根,
所以,又點(diǎn)在拋物線上,即;
可得,解得
(2)①易知拋物線的準(zhǔn)線方程為;
不妨設(shè),切點(diǎn),如下圖所示:
將求導(dǎo)可得,
則切線的斜率,切線的方程為,
又,的方程可化為;
同理可得的方程可化為;
又兩切線交于點(diǎn),所以,
因此可得是方程的兩根,因此;
所以;
因此
②設(shè)直線和的傾斜角為,直線的傾斜角為,
所以;
又;;
;
所以
,
將代入可得
,
則可得,即;
又,所以,
可得,則為定值.
變式2.(2023·河南信陽·信陽高中??既#┮阎獟佄锞€上一點(diǎn)到焦點(diǎn)的距離為3.
(1)求,的值;
(2)設(shè)為直線上除,兩點(diǎn)外的任意一點(diǎn),過作圓的兩條切線,分別與曲線相交于點(diǎn),和,,試判斷,,,四點(diǎn)縱坐標(biāo)之積是否為定值?若是,求該定值;若不是,請(qǐng)說明理由.
【解析】(1)根據(jù)拋物線的定義,到準(zhǔn)線的距離為3,
∴,∴;
∴拋物線的焦點(diǎn)坐標(biāo)為,∴,∴;
(2)設(shè),過點(diǎn)的直線方程設(shè)為,
由得,,
若直線,的斜率分別為,,設(shè),,,的縱坐標(biāo)分別為,,,,
∴,,
∵到的距離,∴,
∴,,
∴,
∴,,,四點(diǎn)縱坐標(biāo)之積為定值,且定值為64.
題型二:斜率問題
例4.(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))已知橢圓C:=1(a>b>0)的離心率為,F1,F2是橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn),P是橢圓上任意一點(diǎn),且△PF1F2的周長(zhǎng)是8+2.
(1)求橢圓C的方程;
(2)設(shè)圓T:(x-2)2+y2=,過橢圓的上頂點(diǎn)M作圓T的兩條切線交橢圓于E,F兩點(diǎn),求直線EF的斜率.
【解析】試題分析:
(1)由橢圓的離心率為可得a=4b,c=b,然后根據(jù)△PF1F2的周長(zhǎng)可得b=1,a=4,從而可得橢圓的方程.(2)由題意知過點(diǎn)M與圓T相切的直線存在斜率,設(shè)其方程為y=kx+1,由直線與圓相切可得32k2+36k+5=0,從而得到,.然后分別求出兩切線與橢圓交點(diǎn)的橫坐標(biāo)和,最后根據(jù)斜率公式求解即可.
試題解析:
(1)由題意得e=,
∴a=4b,
∴c=b.
∵△PF1F2的周長(zhǎng)是8+2,
∴2a+2c=8+2,
∴b=1,
∴a=4.
∴橢圓C的方程為+y2=1.
(2)由(1)得橢圓的上頂點(diǎn)為M(0,1),
又由題意知過點(diǎn)M與圓T相切的直線存在斜率,設(shè)其方程為l:y=kx+1,
∵直線y=kx+1與圓T相切,
∴,
整理得32k2+36k+5=0,
∴
由消去y整理得(1+16)x2+32k1x=0,
∴.
同理可得,
∴.
故直線EF的斜率為.
例5.(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))設(shè)點(diǎn)為拋物線外一點(diǎn),過點(diǎn)作拋物線的兩條切線,,切點(diǎn)分別為,.
(Ⅰ)若點(diǎn)為,求直線的方程;
(Ⅱ)若點(diǎn)為圓上的點(diǎn),記兩切線,的斜率分別為,,求的取值范圍.
【解析】(Ⅰ)設(shè)直線PA方程為,直線PB方程為,
由,可得,
因?yàn)镻A與拋物線相切,所以,取,則,
即A(1,1).同理可得B(1,-1).所以AB:.
(Ⅱ)設(shè),則直線PA方程為,直線PB方程為.
由可得.
因?yàn)橹本€PA與拋物線相切,所以△=.
同理可得,所以時(shí)方程的兩根.
所以,.則=..
又因?yàn)?,則,
所以===
=.
例6.(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))已知橢圓的離心率為,,是橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn),是橢圓上任意一點(diǎn),且的周長(zhǎng)是.
(1)求橢圓的方程;
(2)是否存在斜率為1的直線與橢圓交于,兩點(diǎn),使得以為直徑圓過原點(diǎn),若存在寫出直線方程;
(3)設(shè)圓,過橢圓的上頂點(diǎn)作圓的兩條切線交橢圓于、兩點(diǎn),當(dāng)圓心在軸上移動(dòng)且時(shí),求的斜率的取值范圍.
【解析】(1)令橢圓半焦距為c,因,即,又,則有,,
因△的周長(zhǎng)是,即,解得,,
所以橢圓的方程為.
(2)設(shè)直線L方程是,,,由消去y得:,
,即,則,
弦的中點(diǎn),,
以為直徑的圓的方程是,因此圓過原點(diǎn),
則有,解得,顯然滿足,
所以存在符合條件的直線,其方程為.
(3)由(1)知,橢圓的上頂點(diǎn)為在圓T外,顯然過點(diǎn)M的圓T的切線斜率存在,
設(shè)過點(diǎn)與圓相切的直線方程為,于是得,即,
設(shè)切線ME,MF的斜率分別為,有,
由消去y得,,于是得點(diǎn)E的橫坐標(biāo),
同理得點(diǎn)F的橫坐標(biāo),直線EF的斜率:
,
顯然函數(shù)在上單調(diào)遞增,則有,
所以斜率的取值范圍為.
變式3.(2023·河南洛陽·高三新安縣第一高級(jí)中學(xué)校考階段練習(xí))已知圓,圓心在拋物線上,圓過原點(diǎn)且與的準(zhǔn)線相切.
(1)求拋物線的方程;
(2)點(diǎn),點(diǎn)(與不重合)在直線上運(yùn)動(dòng),過點(diǎn)作拋物線的兩條切線,切點(diǎn)分別為.求證:.
【解析】(1)∵圓與拋物線準(zhǔn)線相切,
∴,又圓過和原點(diǎn),
∴,∴,
解得.
∴拋物線的方程為;
(2)設(shè),,方程為,
∴,
∴拋物線在點(diǎn)處的切線的斜率,
∴切線的方程為,
即,
化簡(jiǎn)得:,
又因過點(diǎn),故可得,
即,
同理可得,
∴為方程的兩根,
∴,,
∴
,
∴.
變式4.(2023·陜西咸陽·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè))已知是拋物線上一點(diǎn),過作圓的兩條切線(切點(diǎn)為),交拋物線分別點(diǎn)且當(dāng)時(shí),.
(1)求拋物線的方程;
(2)判斷直線的斜率是否為定值?若為定值,求出這個(gè)定值;若不是定值,說明理由.
【解析】(1)如圖,
易知,
即.
∵ ∴,即.
代入得 ,
∴拋物線.
(2)法1: 易知,直線的傾斜角互補(bǔ),斜率相反,
設(shè)直線,直線,
則,
即.
依題意 ,有,即.
用代替得,
∴直線的斜率為.
綜上知,直線的斜率為定值.
法2:易知,直線的傾斜角互補(bǔ),斜率相反,
設(shè),則由得:
,化簡(jiǎn)得.
∴直線的斜率為 .
綜上知,直線的斜率為定值.
變式5.(2023·湖南岳陽·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè))已知、分別為橢圓的左、右焦點(diǎn),M為上的一點(diǎn).
(1)若點(diǎn)M的坐標(biāo)為,求的面積;
(2)若點(diǎn)M的坐標(biāo)為,且直線與交于不同的兩點(diǎn)A、B,求證:為定值,并求出該定值;
(3)如圖,設(shè)點(diǎn)M的坐標(biāo)為,過坐標(biāo)原點(diǎn)O作圓(其中r為定值,且)的兩條切線,分別交于點(diǎn)P,Q,直線OP,OQ的斜率分別記為,.如果為定值,求的取值范圍,以及取得最大值時(shí)圓M的方程.
【解析】(1)由已知條件得,因?yàn)?,則,又,
因此的面積為.
(2)設(shè),由,得,
,又,,
,
于是
,
即為定值.
(3)因?yàn)橹本€:與相切,則,即,
同理,由直線:與相切,可得,
于是、是關(guān)于的方程的兩實(shí)根,
注意到,且,故,
因?yàn)槎ㄖ?,故不妨設(shè)(定值),
于是有,即.
依題意可知,變化,而、均為定值,即有,解得,,
設(shè),,由得,同理,
所以
,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào),
因此,解得,所以的范圍為,
當(dāng)或時(shí),直線關(guān)于坐標(biāo)軸對(duì)稱,此時(shí)圓心M為橢圓頂點(diǎn),
所以圓M的方程為或.
題型三:交點(diǎn)弦過定點(diǎn)問題
例7.(2023·陜西寶雞·??寄M預(yù)測(cè))已知橢圓C的中心在原點(diǎn),焦點(diǎn)在x軸上,以兩個(gè)焦點(diǎn)和短軸的兩個(gè)端點(diǎn)為頂點(diǎn)的四邊形是一個(gè)面積為2的正方形(記為Q).
(1)求橢圓C的方程;
(2)設(shè)點(diǎn)P在直線上,過點(diǎn)P作以原點(diǎn)為圓心短半軸長(zhǎng)為半徑圓O的兩條切線,切點(diǎn)為M,N,求證:直線恒過定點(diǎn).
【解析】(1)依題意,設(shè)橢圓C的方程為,焦距為,
由題設(shè)條件知,,,
故橢圓C的方程為.
(2)設(shè)點(diǎn)是直線上任意一點(diǎn),
由題可知點(diǎn)P,M,O,N在以為直徑的圓上,
此圓方程為 ①
又圓O的方程為, ②
①-②可得直線方程為:,則直線恒過定點(diǎn).
例8.(2023·河北唐山·開灤第二中學(xué)??寄M預(yù)測(cè))已知拋物線C:的焦點(diǎn)為F,P(4,4)是C上的一點(diǎn).
(1)若直線PF交C于另外一點(diǎn)A,求;
(2)若圓:,過P作圓E的兩條切線,分別交C于M,N兩點(diǎn),證明:直線MN過定點(diǎn).
【解析】(1)由題設(shè),則,故,則,
又直線過拋物線焦點(diǎn),則直線,
聯(lián)立直線與拋物線并整理得:,故,即,
所以,
結(jié)合拋物線定義知:.
(2)設(shè),,則(斜率存在且不為0):,
所以為,則①,
由,則,所以,
而,與圓相切,則,整理得:,
同理可得:,
所以為的兩個(gè)不同根,
故,,代入①,有,
所以,即,可得,
所以直線過定點(diǎn).
例9.(2023·陜西西安·西安市大明宮中學(xué)??寄M預(yù)測(cè))已知?jiǎng)訄A恒過定點(diǎn),圓心到直線的距離為.
(1)求點(diǎn)的軌跡的方程;
(2)過直線上的動(dòng)點(diǎn)作的兩條切線,切點(diǎn)分別為,證明:直線恒過定點(diǎn).
【解析】(1)設(shè),則,
因?yàn)椋矗?br>當(dāng),即時(shí),則,整理得;
當(dāng),即時(shí),則,
整理得,不成立;
綜上所述:點(diǎn)的軌跡的方程.
(2)由(1)可知:曲線:,即,則,
設(shè),
可知切線的斜率為,所以切線:,
則,整理得,
同理由切線可得:,
可知:為方程的兩根,則,
可得直線的斜率,
設(shè)的中點(diǎn)為,則,
即,
所以直線:,整理得,
所以直線恒過定點(diǎn).
變式6.(2023·寧夏石嘴山·石嘴山市第三中學(xué)??既#┮阎獟佄锞€,過拋物線的焦點(diǎn)F且斜率為的直線l與拋物線相交于不同的兩點(diǎn)A,B,.
(1)求拋物線C的方程;
(2)點(diǎn)M在拋物線的準(zhǔn)線上運(yùn)動(dòng),過點(diǎn)M作拋物線C的兩條切線,切點(diǎn)分別為P,Q,在平面內(nèi)是否存在定點(diǎn)N,使得直線MN與直線PQ垂直?若存在,求出點(diǎn)N的坐標(biāo);若不存在,請(qǐng)說明理由.
【解析】(1)設(shè),,
根據(jù)題意可知直線l的方程為,
聯(lián)立得,
所以,
因?yàn)椋?br>所以,解得,
所以拋物線C的方程為.
(2)如圖所示,
拋物線的準(zhǔn)線方程為,
當(dāng)點(diǎn)M在特殊位置時(shí),
切點(diǎn)P,Q關(guān)于y軸對(duì)稱,要使MN⊥PQ,點(diǎn)N必在y軸上.
故設(shè),,,,
拋物線C的方程為,求導(dǎo)得,
所以切線MP的斜率,
則直線MP的方程為,整理得,
又點(diǎn)M在直線MP上,
所以,整理得,
同理可得,
故和是一元二次方程的根,
所以
因?yàn)?,?br>所以
,
當(dāng)時(shí),,
即存在定點(diǎn),使得直線MN與直線PQ垂直.
變式7.(2023·河南·校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè))已知橢圓的焦距為2,圓與橢圓恰有兩個(gè)公共點(diǎn).
(1)求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)已知結(jié)論:若點(diǎn)為橢圓上一點(diǎn),則橢圓在該點(diǎn)處的切線方程為.若橢圓的短軸長(zhǎng)小于4,過點(diǎn)作橢圓的兩條切線,切點(diǎn)分別為,求證:直線過定點(diǎn).
【解析】(1)設(shè)橢圓的半焦距為.當(dāng)圓在橢圓的內(nèi)部時(shí),,橢圓的方程為.
當(dāng)圓在橢圓的外部時(shí),,
橢圓的方程為.
(2)證明:設(shè).
因?yàn)闄E圓的短軸長(zhǎng)小于4,所以的方程為.
則由已知可得,切線的方程為的方程為,
將代入的方程整理可得,
.
顯然的坐標(biāo)都滿足方程,
故直線的方程為,
令,可得,即直線過定點(diǎn).
變式8.(2023·重慶九龍坡·高三重慶市育才中學(xué)校考開學(xué)考試)如圖所示,已知在橢圓上,圓,圓在橢圓內(nèi)部.
(1)求的取值范圍;
(2)過作圓的兩條切線分別交橢圓于點(diǎn)(不同于),直線是否過定點(diǎn)?若過定點(diǎn),求該定點(diǎn)坐標(biāo);若不過定點(diǎn),請(qǐng)說明理由.
【解析】(1)由題意,故橢圓方,
設(shè)為橢圓上的一動(dòng)點(diǎn),由于圓在橢圓內(nèi)部,則恒成立,
即對(duì)任意恒成立,
令,
,
則,于是有;
(2)設(shè),,
,(由(1)斜率都存在),
由于兩直線均與圓C相切,則,
則為方程的兩根,由韋達(dá)定理可知,
設(shè),
由韋達(dá)定理可知,
由.則
.故過定點(diǎn).
變式9.(2023·內(nèi)蒙古呼和浩特·高三統(tǒng)考開學(xué)考試)已知點(diǎn)O為平面直角坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn),點(diǎn)F是拋物線C:的焦點(diǎn).
(1)過點(diǎn)F且傾斜角為的直線l與拋物線C交于A,B兩點(diǎn),求的面積;
(2)若點(diǎn)T為直線上的動(dòng)點(diǎn),過點(diǎn)T作拋物線C的兩條切線,切點(diǎn)分別為M,N,求證:直線MN過定點(diǎn).
【解析】(1)據(jù)題意,直線l的斜率為,則直線l的方程為,設(shè),,
由,聯(lián)立可得,
易得,故,,
因此,.
(2)證明:設(shè)點(diǎn),,,以M為切點(diǎn)的拋物線的切線方程為,
由,聯(lián)立可得,
由判別式,即,即,顯然,可得,
因此,以M為切點(diǎn)的拋物線的切線方程為,
同理可得,以N為切點(diǎn)的拋物線的切線方程為,
由于這兩條切線都經(jīng)過點(diǎn),代入可得,,
則直線MN的方程為,可得直線MN過定點(diǎn).
變式10.(2023·重慶沙坪壩·高三重慶一中??茧A段練習(xí))已知的焦點(diǎn)為,且經(jīng)過的直線被圓截得的線段長(zhǎng)度的最小值為4.
(1)求拋物線的方程;
(2)設(shè)坐標(biāo)原點(diǎn)為,若過點(diǎn)作直線與拋物線相交于不同的兩點(diǎn),,過點(diǎn),作拋物線的切線分別與直線,相交于點(diǎn),,請(qǐng)問直線是否經(jīng)過定點(diǎn)?若是,請(qǐng)求出此定點(diǎn)坐標(biāo),若不是,請(qǐng)說明理由.
【解析】(1)因?yàn)閽佄锞€的焦點(diǎn)為,圓的圓心,
而經(jīng)過的直線被圓截得的線段長(zhǎng)度,其中為圓心到直線的距離,
則,所以,
顯然,的最大值為焦點(diǎn)到圓心的距離,即,
所以,又,解得或(舍),
故拋物線的方程為.
(2)設(shè)點(diǎn),,,由,即,得,
則點(diǎn)處的切線方程為,
直線的方程為:,
則點(diǎn),同理點(diǎn),
可得:
,
直線的方程為:,
注意到點(diǎn),滿足,
直線的方程為.
注意令,則
,
直線經(jīng)過定點(diǎn).
變式11.(2023·遼寧沈陽·沈陽二中??寄M預(yù)測(cè))如下圖所示,已知橢圓的上頂點(diǎn)為,離心率為,且橢圓經(jīng)過點(diǎn).
(1)求橢圓的方程;
(2)若過點(diǎn)作圓(圓在橢圓內(nèi))的兩條切線分別與橢圓相交于兩點(diǎn)(異于點(diǎn)),當(dāng)變化時(shí),試問直線是否過某個(gè)定點(diǎn)?若是,求出該定點(diǎn);若不是,請(qǐng)說明理由.
【解析】(1)由題知解得,
故橢圓的方程為
(2)設(shè)點(diǎn)為橢圓上任意一點(diǎn),則,
所以,
所以當(dāng)時(shí),取最小值,
即橢圓上的點(diǎn)到點(diǎn)的最小距離為,
因?yàn)閳A在橢圓內(nèi)部,所以半徑,
所以直線的斜率均存在,
設(shè)過點(diǎn)與圓相切的直線為,設(shè)直線的斜率分別為,
則圓心到直線的距離,
化簡(jiǎn)得:①,
從而,
由得:,解得:或
將代入可得,
所以,
所以直線BD的斜率,
直線BD的方程為:
化簡(jiǎn)為:,
即
所以,當(dāng)變化時(shí),直線BD總過定點(diǎn).
題型四:交點(diǎn)弦定值問題
例10.(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))已知拋物線的頂點(diǎn)為原點(diǎn),其焦點(diǎn)到直線的距離為.
(1)求拋物線的方程;
(2)設(shè)點(diǎn),為直線上一動(dòng)點(diǎn),過點(diǎn)作拋物線的兩條切線,,其中,為切點(diǎn),求直線的方程,并證明直線過定點(diǎn);
(3)過(2)中的點(diǎn)的直線交拋物線于,兩點(diǎn),過點(diǎn),分別作拋物線的切線,,求,交點(diǎn)滿足的軌跡方程.
【解析】(1)設(shè)拋物線的方程為,
∵拋物線的焦點(diǎn)到直線的距離為,
∴,解得或(舍去,
∴,,
∴拋物線的方程為.
(2)設(shè),,設(shè)切點(diǎn)為,曲線,,
則切線的斜率為,化簡(jiǎn)得,
設(shè),,,則,是以上方程的兩根,
則,,
,
直線的方程為:,整理得,
∵切線的方程為,整理得,且點(diǎn),在切線上,
∴,即直線的方程為:,化簡(jiǎn)得,
又∵,∴,
故直線過定點(diǎn).
(3)設(shè),,,
過的切線,過的切線,
則交點(diǎn),
設(shè)過點(diǎn)的直線為,
聯(lián)立,得,
∴,,
∴,
∴.
∴點(diǎn)滿足的軌跡方程為.
例11.(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))如圖,設(shè)拋物線方程為 (p>0),M為直線上任意一點(diǎn),過M引拋物線的切線,切點(diǎn)分別為A,B.
(1)求直線AB與軸的交點(diǎn)坐標(biāo);
(2)若E為拋物線弧AB上的動(dòng)點(diǎn),拋物線在E點(diǎn)處的切線與三角形MAB的邊MA,MB分別交于點(diǎn),,記,問是否為定值?若是求出該定值;若不是請(qǐng)說明理由.
【解析】(1)設(shè),,拋物線方程可變?yōu)椋?br>所以,所以,,
直線的方程為,直線方程為,
則解得,,
又,所以直線的方程為,
化簡(jiǎn)得, 令,,
又, 所以,
所以直線AB與軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為.
(2)記,設(shè)點(diǎn),
可得直線的方程為,
由可得,同理,
所以
,
所以,同理,
所以,
設(shè),記,則,,,,,
于是,
所以
,
所以.
例12.(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))已知拋物線,為焦點(diǎn),若圓與拋物線交于兩點(diǎn),且
(1)求拋物線的方程;
(2)若點(diǎn)為圓上任意一點(diǎn),且過點(diǎn)可以作拋物線的兩條切線,切點(diǎn)分別為.求證:恒為定值.
【解析】(1)由題意可知,半徑為,
由圓的圓心以及拋物線的焦點(diǎn)均在在坐標(biāo)軸軸,故由對(duì)稱性可知:軸于點(diǎn),
在直角三角形中,,
因此 故,將其代入拋物線方程中得,
故拋物線方程為:
(2)令,
拋物線在點(diǎn)處的切線方程為,
與聯(lián)立得①
由相切得,
代入①得
故在點(diǎn)處的切線方程為,即為
同理:點(diǎn)處的切線方程為,
而兩切線交于點(diǎn),
所以有,
則直線的方程為:,
由得,所以
于是
,
又點(diǎn)在圓上,
所以,即.
變式12.(2023·山東青島·統(tǒng)考二模)已知為坐標(biāo)原點(diǎn),雙曲線的左,右焦點(diǎn)分別為,,離心率等于,點(diǎn)是雙曲線在第一象限上的點(diǎn),直線與軸的交點(diǎn)為,的周長(zhǎng)等于,.
(1)求的方程;
(2)過圓上一點(diǎn)(不在坐標(biāo)軸上)作的兩條切線,對(duì)應(yīng)的切點(diǎn)為,.證明:直線與橢圓相切于點(diǎn),且.
【解析】(1)由題意知,,
又因?yàn)椋?br>所以,
所以,又因?yàn)椋裕?br>所以的方程為:.
(2)設(shè),則,
,,
設(shè)切線的斜率分別為,設(shè)的方程為:,
因?yàn)?,所以?br>所以,
所以 (*)
因?yàn)椋淼茫?br>即,所以,同理:,
因?yàn)榍芯€均過點(diǎn),同理根據(jù)上面可知,
為的兩解,所以,
所以,為直角三角形,
因?yàn)?,所以?br>所以,同理:,
所以直線的方程為:,
將直線:,代入橢圓的方程:可得:
,即,
所以,,
所以直線與橢圓相切,切點(diǎn),
所以,所以,
所以.
題型五:交點(diǎn)弦最值問題
例13.(2023·江西撫州·臨川一中??寄M預(yù)測(cè))橢圓:的離心率為,焦距為.
(1)求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)設(shè)是橢圓上的動(dòng)點(diǎn),過原點(diǎn)作圓:的兩條斜率存在的切線分別與橢圓交丁點(diǎn),,求的最大值.
【解析】(1)由題意得,又,
所以,,,
所以橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為.
(2)設(shè)圓的切線的方程為,則,
整理得,其兩根,滿足①,
這里,,且②,
由①②得,
設(shè),,則,,
這里,,
所以,,
則,
因?yàn)楫?dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào),
所以,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào),
即.
例14.(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))已知拋物線的方程為,為其焦點(diǎn),過不在拋物線上的一點(diǎn)作此拋物線的切線,為切點(diǎn).且.
(Ⅰ)求證:直線過定點(diǎn);
(Ⅱ)直線與曲線的一個(gè)交點(diǎn)為,求的最小值.
【解析】試題分析:(Ⅰ)設(shè)直線的方程為,設(shè),,由消去得,根據(jù)韋達(dá)定理,結(jié)合導(dǎo)數(shù)的結(jié)合意義可得這兩條切線的斜率分別為,.由這兩切線垂直得,從而可得結(jié)論;(Ⅱ)設(shè),則,, ,,,利用導(dǎo)數(shù)求出的最小值即可.
試題解析:(Ⅰ)設(shè)直線的方程為,設(shè),
以為切點(diǎn)的切線方程分別為,.
由消去得.
則,.
這兩條切線的斜率分別為,.
由這兩切線垂直得,得.
所以直線恒過定點(diǎn).
(Ⅱ)設(shè),則,,
當(dāng)時(shí),則,可得,
當(dāng)時(shí),則,,,
同樣可得.
所以.
由.
所以 .
令,.
.
所以在上為減函數(shù),在上為增函數(shù).
所以.
(或 當(dāng)時(shí)取等號(hào).)
例15.(2023·河南·襄城高中校聯(lián)考三模)已知拋物線的頂點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn),焦點(diǎn)在軸的正半軸上,圓經(jīng)過拋物線的焦點(diǎn).
(1)求的方程;
(2)若直線與拋物線相交于兩點(diǎn),過兩點(diǎn)分別作拋物線的切線,兩條切線相交于點(diǎn),求面積的最小值.
【解析】(1)由題意,設(shè)的方程為,
因?yàn)閳A經(jīng)過拋物線的焦點(diǎn),
所以,解得,
所以的方程為.
(2)如圖所示,
設(shè),則,聯(lián)立方程組整理得,
所以,且,
所以.
由,可得,則,所以拋物線的過點(diǎn)A的切線方程是,
將代入上式整理得,
同理可得拋物線的過點(diǎn)的切線方程為
由解得,所以,
所以到直線的距離,
所以的面積,
當(dāng)時(shí),,
所以面積的最小值為.
變式13.(2023·浙江杭州·高三浙江省杭州第二中學(xué)校聯(lián)考階段練習(xí))已知橢圓,是橢圓外一點(diǎn),過作橢圓的兩條切線,切點(diǎn)分別為,直線與直線交于點(diǎn),是直線與橢圓的兩個(gè)交點(diǎn).
(1)求直線與直線的斜率之積;
(2)求面積的最大值.
【解析】(1)
設(shè),,,
由可得,對(duì)其求導(dǎo)可得,
所以當(dāng)時(shí),直線的斜率為,
則直線的方程為,即.
當(dāng)時(shí),成立,所以直線的方程為.
同理可得直線的方程為,
又因?yàn)槭莾蓷l切線的交點(diǎn),所以有,,
所以,則,又因?yàn)椋?br>所以.
(2)①當(dāng)時(shí),聯(lián)立直線與橢圓方程,
得,
,,
則,
聯(lián)立直線與橢圓方程,解得點(diǎn).
則點(diǎn)到直線的距離,
所以
令,則,
令,則,記,
,
所以在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,
所以當(dāng),,即時(shí),.
所以,所以面積的最大值是.
②當(dāng)時(shí),直線的方程為,聯(lián)立,
可得,根據(jù)橢圓的對(duì)稱性,不妨令,則,
則點(diǎn)到直線的距離,
所以
令,則,記,
,
所以在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,
所以當(dāng),時(shí),.
所以,所以面積的最大值是.
根據(jù)對(duì)稱性可得當(dāng)時(shí),面積的最大值是.
所以當(dāng)時(shí),的最大值為.
當(dāng)時(shí),同理可求得,當(dāng)時(shí),的最大值為.
綜上,當(dāng)時(shí),面積的最大值是.
變式14.(2023·新疆喀什·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè))已知拋物線C:的焦點(diǎn)為F,且F與圓M:上點(diǎn)的距離的最小值為3.
(1)求p;
(2)若點(diǎn)P在圓M上,PA,PB是拋物線C的兩條切線,A,B是切點(diǎn),求三角形PAB面積的最值.
【解析】(1)由點(diǎn)到圓M上的點(diǎn)的距離的最小值為
解得.
(2)由(1)知,拋物線的方程為,即,則.
設(shè)切點(diǎn),,則易得直線PA:,直線PB:,
從而得到.
設(shè)直線AB:,聯(lián)立拋物線方程,消去y并整理,得,
則,即,且,,故.
因?yàn)椋?br>點(diǎn)P到直線AB的距離,所以,①
又點(diǎn)在圓M:上,
故,代入①得,,
而,故當(dāng)時(shí),,
故當(dāng)時(shí),.
題型六:交點(diǎn)弦范圍問題
例16.(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))如圖,設(shè)拋物線的焦點(diǎn)為F,點(diǎn)P是半橢圓上的一點(diǎn),過點(diǎn)P作拋物線C的兩條切線,切點(diǎn)分別為A、B,且直線PA、PB分別交y軸于點(diǎn)M、N.
(1)證明:;
(2)求的取值范圍.
【解析】(1)由題意知,直線PA的斜率存在且不為0,設(shè)點(diǎn)P的坐標(biāo)為,
直線PA方程為.
令,可知點(diǎn)M的坐標(biāo)為.
由,消去x得.
因?yàn)橹本€與拋物線只有一個(gè)交點(diǎn),
故,即.
因?yàn)辄c(diǎn)F的坐標(biāo)為,
故,.
則.
因此,亦即.
(2)設(shè)直線PB的方程為.
由(1)可知,n滿足方程.
故m,n是關(guān)于t的方程的兩個(gè)不同的實(shí)根.
所以.
由(1)可知:,同理可得.
故,.
則,
因?yàn)椋?br>所以.
因此,的取值范圍是.
【點(diǎn)晴】本題考查直線與橢圓的位置關(guān)系,計(jì)算量較大,考查學(xué)生的運(yùn)算求解能力、轉(zhuǎn)化與化歸的思想,是一道中檔題.
例17.(2023·全國(guó)·高三專題練習(xí))已知橢圓:的左焦點(diǎn),點(diǎn)在橢圓上.
(1)求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)經(jīng)過圓:上一動(dòng)點(diǎn)作橢圓的兩條切線,切點(diǎn)分別記為,直線分別與圓相交于異于點(diǎn)的兩點(diǎn).
(i)當(dāng)直線的斜率都存在時(shí),記直線的斜率分別為.求證:;
(ii)求的取值范圍.
【解析】(1)∵橢圓的左焦點(diǎn),∴.
將代入,得.
又,∴,.
∴橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為.
(2)(i)設(shè)點(diǎn),設(shè)過點(diǎn)與橢圓相切的直線方程為.
由,消去,得.
.
令,整理得.
由已知,則.
又,∴.
(ii)設(shè)點(diǎn),.
當(dāng)直線的斜率存在時(shí),設(shè)直線的方程為.
由,消去,得.
.
令,整理得.
則.
∴直線的方程為.
化簡(jiǎn),可得,即.
經(jīng)驗(yàn)證,當(dāng)直線的斜率不存在時(shí),
直線的方程為或,也滿足.
同理,可得直線的方程為.
∵在直線,上,∴,.
∴直線的方程為.
由,消去,得.
∴,.
∴
.
又由(i)可知當(dāng)直線,的斜率都存在時(shí),;
易知當(dāng)直線或斜率不存在時(shí),也有.
∴為圓的直徑,即.
∴.
又,∴.
∴的取值范圍為.
例18.(2023·山東·校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè))已知圓為坐標(biāo)原點(diǎn),點(diǎn)在圓上運(yùn)動(dòng),為過點(diǎn)的圓的切線,以為準(zhǔn)線的拋物線恒過點(diǎn),拋物線的焦點(diǎn)為,記焦點(diǎn)的軌跡為.
(1)求的方程;
(2)過動(dòng)點(diǎn)的兩條直線均與曲線相切,切點(diǎn)分別為,且的斜率之積為,求四邊形面積的取值范圍.
【解析】(1)分別過作的垂線,垂足分別為,連接,
由拋物線的定義,可得,則.
因?yàn)?,所以焦點(diǎn)的軌跡是以為焦點(diǎn)的橢圓,
其中,
所以拋物線的焦點(diǎn)的軌跡方程為
(2)設(shè)點(diǎn),過點(diǎn)的直線的斜率為,則方程為,
聯(lián)立方程組,消得,,
整理得,
,即,所以點(diǎn)在方程為的圓上.
設(shè)點(diǎn)在橢圓上,則,則,
由知,滿足:
則,即,故,
從而得切線的方程為
整理得,點(diǎn)滿足方程,則,
同理可得
即點(diǎn)滿足方程,所以的方程為.
消得,
,,
.
設(shè),點(diǎn)到直線的距離為,
;
.
所以.
變式15.(2023·云南曲靖·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè))已知橢圓的離心率為,以橢圓的頂點(diǎn)為頂點(diǎn)的四邊形面積為.
(1)求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)我們稱圓心在橢圓上運(yùn)動(dòng)且半徑為的圓是橢圓的“環(huán)繞圓”.過原點(diǎn)作橢圓的“環(huán)繞圓”的兩條切線,分別交橢圓于兩點(diǎn),若直線的斜率存在,并記為,求的取值范圍.
【解析】(1)由題意,得且,又,
解得,
所以橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為.
(2)
設(shè)切線的方程為,切線的方程為,“環(huán)繞圓”的圓心D為.
由“環(huán)繞圓”的定義,可得“環(huán)繞圓”的半徑為1,所以“環(huán)繞圓”的標(biāo)準(zhǔn)方程為.
因?yàn)橹本€與“環(huán)繞圓”相切,則由點(diǎn)到直線的距離公式可得:,
化簡(jiǎn)得.
同理可得.
所以是方程的兩個(gè)不相等的實(shí)數(shù)根,
所以.
又因?yàn)椤碍h(huán)繞圓”的圓心在橢圓上,所以代入橢圓方程中,
可得,解得.
所以.
又因?yàn)榍遥曰?
所以或,所以或,
所以或.
所以的取值范圍是.
這是一份重難點(diǎn)突破06 雙變量問題(六大題型)-2024年高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)講練測(cè)(新教材新高考),文件包含重難點(diǎn)突破06雙變量問題六大題型原卷版docx、重難點(diǎn)突破06雙變量問題六大題型解析版docx等2份試卷配套教學(xué)資源,其中試卷共57頁, 歡迎下載使用。
這是一份【講通練透】重難點(diǎn)突破06 雙變量問題(六大題型)-2024年高考數(shù)學(xué)重難點(diǎn)突破精講,文件包含重難點(diǎn)突破06雙變量問題六大題型原卷版docx、重難點(diǎn)突破06雙變量問題六大題型解析版docx等2份試卷配套教學(xué)資源,其中試卷共59頁, 歡迎下載使用。
這是一份重難點(diǎn)突破06 雙變量問題(六大題型)-備戰(zhàn)2024年高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)精講精練高效測(cè)(新教材新高考),文件包含重難點(diǎn)突破06雙變量問題六大題型原卷版docx、重難點(diǎn)突破06雙變量問題六大題型解析版docx等2份試卷配套教學(xué)資源,其中試卷共58頁, 歡迎下載使用。
重難點(diǎn)突破06 雙變量問題(六大題型)-2024年高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)講練測(cè)(新教材新高考)(解析版)
重難點(diǎn)突破11 導(dǎo)數(shù)中的同構(gòu)問題(六大題型)-高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)講練測(cè)(新教材新高考)
重難點(diǎn)突破06 雙變量問題(六大題型)-高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)講練測(cè)(新教材新高考)
重難點(diǎn)突破01 ω的取值范圍與最值問題(六大題型)-高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)講練測(cè)(新教材新高考)
微信掃碼,快速注冊(cè)
注冊(cè)成功