圆锥曲线探索性问题。
包含两类题型:
一是无明确结论,探索结论问题(即只给出条件,要求解题者论证在此条件下,会不会出现某个结论。)
二是给定明确结论,探索结论是否存在问题.(解答这类问题,一般要先对结论作出肯定存在的假设,然后由此肯定的假设出发,结合已知条件进行推理论证,若导致合理的结论,则存在性也随之解决;若导致矛盾,则否定了存在性.)
存在性问题,其一般解法是先假设结论存在,用待定系数法设出所求的曲线方程或点的坐标,再根据合理的推理,若能推出题设中的结论,则假设存在的结论成立;否则,不成立.
这类题型常以适合某种条件的结论“存在”、“不存在”、“是否存在”等语句表述.解答这类问题,一般要先对结论作出肯定存在的假设,然后由此肯定的假设出发,结合已知条件进行推理论证,若导致合理的结论,则存在性也随之解决;若导致矛盾,则否定了存在性.
例3.(2012北京理19)(本小题共14分)
已知曲线.1)若曲线是焦点在轴上的椭圆,求的取值范围;
2)设,曲线与轴的交点为,(点位于点的上方),直线与。
曲线交于不同的两点,,直线与直线交于点,求证:,三点共线.
3.解:(1)原曲线方程可化简得:
由题意可得:,解得:.
2)由已知直线代入椭圆方程化简得:,解得:.
由韦达定理得:①,
设,方程为:,则,欲证三点共线,只需证,共线。
即成立,化简得:
将①②代入易知等式成立,则三点共线得证.
变式训练31】(2012天津理19)
设椭圆的左、右顶点分别为,点p在椭圆上且异于两点,o为坐标原点.
1)若直线ap与bp的斜率之积为,求椭圆的离心率;
2)若|ap|=|oa|,证明直线op的斜率k满足.
解:(1)设点p的坐标为(x0,y0).
由题意,有+=1. ①
由a(-a,0),b(a,0),得kap=,kbp=.
由kap·kbp=-,可得x=a2-2y,代入①并整理得(a2-2b2)y=0.由于y0≠0,故a2=2b2.
于是e2==,所以椭圆的离心率e=.
2)证明:(方法一)
依题意,直线op的方程为y=kx,设点p的坐标为(x0,y0).
由条件得消去y0并整理得x=.②
由|ap|=|oa|,a(-a,0)及y0=kx0,得(x0+a)2+k2x=a2.
整理得(1+k2)x+2ax0=0. 而x0≠0,于是x0=,代入②,整理得(1+k2)2=4k22+4.
由a>b>0, 故(1+k2)2>4k2+4,即k2+1>4,因此k2>3,所以|k|>.
方法二)依题意,直线op的方程为y=kx,可设点p的坐标为(x0,kx0).
由点p在椭圆上,有+=1.
因为a>b>0,kx0≠0,所以+<1,即(1+k2)x<a2. ③
由|ap|=|oa|,a(-a,0),得(x0+a)2+k2x=a2,整理得(1+k2)x+2ax0=0,于是x0=,代入③,得(1+k2)<a2,解得k2>3,所以|k|>.
变式训练32】(2012 安徽理20)
如图,点分别是椭圆的左、右焦点,过点作轴的垂线交椭圆的上半部分于点,过点作直线的垂线交直线于点;
1)如果点的坐标是;求此时椭圆的方程;
2)证明:直线与椭圆只有一个交点.
解:(i)点代入得:
又 ② 由①②③得:,即椭圆的方程为.
ii)设;则。
得:.过点与椭圆相切的直线斜率.
得:直线与椭圆只有一个交点.
解:(1)(方法一)由条件知,p,故直线pf2的斜率为=-.
因为pf2⊥f2q,所以直线f2q的方程为y=x-,故q.
由题设知,=4, 2a=4,解得a=2,c=1.
故椭圆方程为+=1.
方法二)设直线x=与x轴交于点m,由条件知,p.
因为△pf1f2∽△f2mq,所以=.
即=,解得=2a.
所以a=2,c=1.
故椭圆方程为+=1.
2)证明:直线pq的方程为
即y=x+a.
将上式代入椭圆方程得,x2+2cx+c2=0.
解得。所以直线与椭圆只有一个交点.
例4.(2012福建理19)
如图,椭圆e:的左焦点为,右焦点为,离心率,过的直线交椭圆于两点,且的周长为8.
ⅰ)求椭圆e的方程.
ⅱ)设动直线l:y=kx+m与椭圆e有且只有一个公共点p,且与直线相交于点q.试**:在坐标平面内是否存在定点m,使得以pq为直径的圆恒过点m?
若存在,求出点m的坐标;若不存在,说明理由.
解:解法一:
1)因为|ab|+|af2|+|bf2|=8,即|af1|+|f1b|+|af2|+|bf2|=8,又|af1|+|af2|=|bf1|+|bf2|=2a,所以4a=8,a=2.
又因为e=,即=,所以c=1,所以b==.
故椭圆e的方程是+=1.
2)由得(4k2+3)x2+8kmx+4m2-12=0.
因为动直线l与椭圆e有且只有一个公共点p(x0,y0),所以m≠0且δ=0,即64k2m2-4(4k2+3)(4m2-12)=0,化简得4k2-m2+3=0.(*
此时x0=-=y0=kx0+m=,所以p.
由得q(4,4k+m).
假设平面内存在定点m满足条件,由图形对称性知,点m必在x轴上.
设m(x1,0),则·=0对满足(*)式的m、k恒成立.
因为=,=4-x1,4k+m),由·=0,得-+-4x1+x++3=0,整理,得(4x1-4)+x-4x1+3=0.(*
由于(**式对满足(*)式的m,k恒成立,所以解得x1=1.
故存在定点m(1,0),使得以pq为直径的圆恒过点m.
解法二:(1)同解法一.
2)由得(4k2+3)x2+8kmx+4m2-12=0.
因为动直线l与椭圆e有且只有一个公共点p(x0,y0),所以m≠0且δ=0,即64k2m2-4(4k2+3)(4m2-12)=0,化简得4k2-m2+3=0.(*
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