直线MN的方程为:
y?y1y2?y1, ?x?x1x2?x1?令y=0,得x?又
4x2y1?x1y2,将点M、N的坐标代入,化简后得:x?
ty1?y2t?2,?0?4?2 t44343?3,即t? 故当t?时,MN过椭圆的焦点。 t33椭圆的焦点为(3,0) ?方法总结:本题由点A1(-2,0)的横坐标-2是方程(1?4k12)x2?16k2x?16k12?4?0的一个根,结合韦
2?8k12达定理运用同类坐标变换,得到点M的横坐标:x1?,再利用直线A1M的方程通过同点的坐标变21?4k1?y?k2(x?2)4k1换,得点M的纵坐标:y1?;其实由?2消y整理得21?4k12x?4y?4?(1?k4x)?2222k16x?2222?4k216k2?48k2?2,即,很快。y??x?k1?6,得到?42x2022222 1?4k21?4k21?4k216k12?4不过如果看到:将?2x1?中的k1用k2换下来,x1前的系数2用-2换下来,就得点N的
1?4k1228k2?2?4k2坐标(,),如果在解题时,能看到这一点,计算量将减少,这样真容易出错,但这样减少221?4k21?4k2计算量。
本题的关键是看到点P的双重身份:点P即在直线A1M上也在直线A2N上,进而得到
k1?k22??,
k1?k2t由直线MN的方程
y?y1y2?y1xy?x1y2得直线与x轴的交点,即横截距x?21,将点M、N的坐标?x?x1x2?x1y1?y2444343,由?3解出t?,到此不要忘了考察t?是否满足t?2。 tt33代入,化简易得x?
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另外:也可以直接设P(t,y0),通过A1,A2的坐标写出直线PA1,PA2的直线方程,再分别和椭圆联立,通过韦达定理求出M、N的坐标,再写出直线MN的方程。再过点F,求出t值。
例题5、(07山东理)已知椭圆C的中心在坐标原点,焦点在x轴上,椭圆C上的点到焦点距离的最大值为3;最小值为1; (Ⅰ)求椭圆C的标准方程;
(Ⅱ)若直线l:y?kx?m与椭圆C相交于A,B两点(A,B不是左右顶点),且以AB为直径的圆过椭圆C的右顶点。求证:直线l过定点,并求出该定点的坐标。
分析:第一问,是待定系数法求椭圆的标准方程;第二问,直线l:y?kx?m与椭圆C相交于A,B两点,并且椭圆的右顶点和A、B的连线互相垂直,证明直线l过定点,就是通过垂直建立k、m的一次函数关系。
x2y2解(I)由题意设椭圆的标准方程为2?2?1(a?b?0)
abx2y2?1 a?c?3,a?c?1,a?2,c?1,b?3 ??432(II)设A(x1,y1),B(x2,y2),由??y?kx?m222得(3?4k)x?8mkx?4(m?3)?0, 22?3x?4y?12??64m2k2?16(3?4k2)(m2?3)?0,3?4k2?m2?0
8mk4(m2?3)x1?x2??,x1?x2?(注意:这一步是同类坐标变换)
3?4k23?4k23(m2?4k2)y1?y2?(kx1?m)?(kx2?m)?kx1x2?mk(x1?x2)?m?(注意:这一步叫同点纵、23?4k22横坐标间的变换)
以AB为直径的圆过椭圆的右顶点D(2,0),且kAD?kBD??1,
?y1y?2??1,y1y2?x1x2?2(x1?x2)?4?0, x1?2x2?23(m2?4k2)4(m2?3)16mk???4?0,
3?4k23?4k23?4k27m2?16mk?4k2?0,解得m1??2k,m2??2k22,且满足3?4k?m?0 7当m??2k时,l:y?k(x?2),直线过定点(2,0),与已知矛盾; 当m??
222k2时,l:y?k(x?),直线过定点(,0), 综上可知,直线l过定点,定点坐标为(,0).
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名师经验:在直线和圆锥曲线的位置关系题中,以弦为直径的圆经过某个点,就是“弦对定点张直角”,也就是定点和弦的两端点连线互相垂直,得斜率之积为?1,建立等式。直线不过定点,也不知道斜率,设出l:y?kx?m,是经常用的一招,在第二讲中就遇到了这样设的直线。
练习:直线l:y?kx?m和抛物线y2?2px相交于A、B,以AB为直径的圆过抛物线的顶点,证明:直线l:y?kx?m过定点,并求定点的坐标。
分析:以AB为直径的圆过抛物线的顶点O,则OA?OB,若设A(x1,y1),B(x2,y2),则xxyy12?12再通过
?0,
y1?y2?(kx1?m)?(kx2?m)?k2x1x2?mk(x1?x2)?m2,将条件转化为
再通过直线和抛物线联立,计算判别式后,可以得到x1x2,x1?x2,(k2?1)x1x2?mk(x1?x2)?m2?0,解出k、m的等式,就可以了。 解:设A(x1,y1),B(x2,y2),由??y?kx?m得,ky2?2py?2mp?0,(这里消x得到的) 2y?2px?2p2mp,y1y2?, kk则??4p2?8mkp?0??????(1) 由韦达定理,得:y1?y2?y1?my2?my1y2?m(y1?y2)?m2?则x1x2?,
kkk2以AB为直径的圆过抛物线的顶点O,则OA?OB,即x1x2?y1y2?0,
y1y2?m(y1?y2)?m2?y1y2?0,则(1?k2)2mp?2pm?m2k?0, 可得2k即k22mp?m2k?0,又mk?0,则m??2kp,且使(1)成立, 此时l:y?kx?m?kx?2kp?k(x?2p),直线恒过点(2p,0)。
名师指点:本题解决过程中,有一个消元技巧,就是直线和抛物线联立时,要消去一次项,计算量小一些,也运用了同类坐标变换——韦达定理,同点纵、横坐标变换-------直线方程的纵坐标表示横坐标。其实解析几何就这么点知识,你发现了吗?
题型四:过已知曲线上定点的弦的问题
若直线过的定点在已知曲线上,则过定点的直线的方程和曲线联立,转化为一元二次方程(或类一元二次方程),考察判断式后,韦达定理结合定点的坐标就可以求出另一端点的坐标,进而解决问题。下面我们就通过例题领略一下思维过程。
x2y2例题6、已知点A、B、C是椭圆E:2?2?1 (a?b?0)上的三点,其中点A(23,0)是椭圆的右
ab顶点,直线BC过椭圆的中心O,且ACBC?0,BC?2AC,如图。(I)求点C的坐标及椭圆E的
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方程;(II)若椭圆E上存在两点P、Q,使得直线PC与直线QC关于直线x?3对称,求直线PQ的斜率。
解:(I)
BC?2AC,且BC过椭圆的中心O ?OC?AC
?ACO? , 又A (23,0) ?点C的坐标为(3,3)。 ACBC?0 ??2x2y2?2?1 A(23,0)是椭圆的右顶点, ?a?23,则椭圆方程为:12bx2y2??1 将点C(3,3)代入方程,得b?4,?椭圆E的方程为
1242(II)
直线PC与直线QC关于直线x?3对称,
?设直线PC的斜率为k,则直线QC的斜率为?k,从而直线PC的方程为: y?3?k(x?3),即y?kx?3(1?k),
由???y?kx?3(1?k)消y,整理得: 22??x?3y?12?0(1?3k2)x2?63k(1?k)x?9k2?18k?3?0?xPx?3是方程的一个根,
9k2?18k?39k2?18k?39k2?18k?33? 即xP? 同理可得:xQ? 2221?3k3(1?3k)3(1?3k)yP?yQ?kxP?3(1?k)?kxQ?3(1?k)=k(xP?xQ)?23k=?12k
3(1?3k2)?36k9k2?18k?39k2?18k?3= xP?xQ??2223(1?3k)3(1?3k)3(1?3k)?kPQ?yP?yQ11? 则直线PQ的斜率为定值。
3xP?xQ3方法总结:本题第二问中,由“直线PC与直线QC关于直线x?3对称”得两直线的斜率互为相反数, 12

