高中数学:圆锥曲线中的定值、定点问题

【技能方法】

定点问题解题技巧:

(1)引进参数法。设定点坐标,根据题意选择参数,建立一个直线系或曲线系方程,而该方程与参数无关,故得到一个关于定点坐标的方程组,以这个方程组的解为坐标的点,即为所求定点。

(2)特殊到一般法。从特殊位置入手,找到定点,再证明该定点与变量无关。

定值问题解题技巧:

(1)特殊方法。通过考查极端位置探索出“定值”是多少,然后再证明这个值与变量无关。如果试题以客观题的形式出现,特殊方法往往比较容易奏效。

(2)引进变量法。具体步骤为:

①引入变量。选择适当的动点坐标或动直线的斜率为变量。

②构建函数。把要证明为定值的量表示成上述变量的函数。

③推导定值。把得到的函数化简,消去变量得到定值。

共线问题解题技巧:

解析几何中的共线问题的处理方法,常利用向量共线定理来证,即先设出向量的坐标,利用题中给出的关系,证明坐标交叉积的差等于零即可.正确理解向量共线与解析几何中平行、三点共线等的关系,把有关解析几何的问题转化为向量问题.三点共线是解析几何中常见问题之一,根据向量共线的充要条件,只要在三点中任意两点的向量间存在倍数关系,向量法解决共线问题更简单明了.

1.圆锥曲线中的定点问题

求解直线和曲线过定点问题的基本思路是:把直线或曲线方程中的变量x,y当作常数看待,把方程一端化为零,既然是过定点,那么这个方程就要对任意参数都成立,这时参数的系数就要全部等于零,这样就得到一个关于x,y的方程组,这个方程组的解所确定的点就是直线或曲线所过的定点,或者可以通过特例探求,再用一般化方法证明.

例1已知动圆过定点A(4,0), 且在y轴上截得的弦MN的长为8.

(Ⅰ) 求动圆圆心的轨迹C的方程;

(Ⅱ) 已知点B(-1,0), 设不垂直于x轴的直线l与轨迹C交于不同的两点P, Q, 若x轴是∠PBQ的角平分线, 证明直线l过定点.

【答案】

(Ⅰ)y 2 =8x;

(Ⅱ) 定点(1,0)

【解析】

(Ⅰ) A(4,0),设圆心C(x,y),MN线段的中点为E,由几何图像知:

CA 2 =CM 2 =ME 2 +EC 2

⇒(x-4) 2 +y 2 =4 2 +x 2 ⇒y 2 =8x

(Ⅱ)点B(-1,0),设P(x 1 ,y 1 ),Q(x 2 ,y 2 )由题知 .

y 1 +y 2 ≠0,y 1 y 2 <0,

⇒8(y 1 +y 2 )+y 1 y 2 (y 2 +y 1 )=0⇒8+y 1 y 2 =0

直线PQ方程为:

⇒y(y 2 +y 1 )-y 1 (y 2 +y 1 )

⇒y(y 2 +y 1 )+8=8x⇒y=0,x=1

所以,直线PQ过定点(1,0)

【点评】

对于定点问题解题技巧:(1)在处理定点与定值问题时,注意从特殊入手这一方法的应用,可以避免盲目的探索.(2)在处理这一问题时,注意整体代换的应用,和设而不求思想的应用.

2. 圆锥曲线中的定值问题

解析几何中的定值问题是指某些几何量(线段的长度、图形的面积、角的度数、直线的斜率等)的大小或某些代数表达式的值等和题目中的参数无关,不依参数的变化而变化,而始终是一个确定的值,求定值问题常见的方 法有两种:

①从特殊入手,求出定值,再证明这个值与变量无关;

②直接推理、计算,并在计算推理的过程中消去变量,从而得到定值.

例2如图,已知双曲线

(a>0)的右焦点F,点A,B分别在C的两条渐近线上,AF⊥x轴,AB⊥OB,BF∥OA(O为坐标原点).

(1)求双曲线C的方程;

(2)过C上一点P(x 0 ,y 0 )(y 0 ≠0)的直线

与直线AF相交于点M,与直线

相交于点N,证明点P在C上移动时,

恒为定值,并求此定值.

【答案】

【解析】

(1)设F(c,0),因为b=1,所以

直线OB方程为

直线BF的方程为

,解得

又直线OA的方程为

又因为AB⊥OB,所以

,解得a 2 =3,故双曲线C的方程为

(2)由(1)知 ,则直线l的方程为 (y≠0),即

因为直线AF的方程为x=2,所以直线l与AF的交点

直线l与直线的交点为

因为是C上一点,则

,代入上式得

故所求定值为

【点评】

圆锥曲线中的定值、定点问题要善于从运动中寻找不变的要素,可以先通过特例、极限位置等探求定值、定点,然后利用推理证明的方法证明之.

圆锥曲线中的定点、定值问题求解有两大方法,即参数法和由特殊到一般的方法.

一 参数法

圆锥曲线的定点、定值问题会涉及到曲线上的动点及动直线,所以很常用的方法就是设动点或设动直线,即引入参数解决问题,那么设参数就有两种情况,第一种是设点的坐标,第二种是设直线的斜率.

用参数法解决定点和定值问题时,对参数的处理是不同的.

1

应用参数法求定值问题

利用题设写出已知点的坐标(或直线的方程),设出动点的坐标(或直线的方程),引入参数,结合已知条件将目标式用参变量表示,再根据点在某曲线上代入消参求得定值,或经过整理化简后恒为定值. 应注意到繁难的代数运算是此类问题的特点,设而不求法、整体思想和消元的思想的运用可有效地简化运算.

2

应用参数法求定点问题

二 由特殊到一般法

如果要解决的问题是一个定值(定点)问题,而题设条件又没有给出这个定值(定点),那么我们可以这样思考:由于这个定值(定点)对符合要求的一些特殊情况必然成立,那么我们根据特殊情况先找到这个定值(定点),明确了解决问题的目标,然后进行一般情况下的推理证明.

解题步骤:

第一步:研究特殊情形 从问题的特殊情形出发,如直线的斜率不存在,或直线过原点等,得到目标关系所要探求的定值(定点).

第二步:探究一般情况

第三步:下结论 综合上面两种情况定结论.

总结

求解圆锥曲线的定点、定值问题,着重考查考生运用圆锥曲线的知识进行逻辑推理的能力.用设参法和由特殊到一般的方法一般能解决该类问题,这类问题的最大杀手就是式子复杂,计算量大,只要认真、仔细,确保计算不出错,一般没有问题.还有一些特殊类型的要特殊对待,如需结合图形的对称性、结合圆锥曲线的特殊性质等解题会找到巧妙方法和提高效率.

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