典型例题
1.
解:
((1))
由题易知,(P_3)不在(C)上(Leftrightarrow)(P_4)不在(C)上
此结论与已知条件矛盾,故(P_3),(P_4)都在(C)上,(P_1)不在(C)上
则可得(frac{1}{a^2} + frac{3}{4b^2} = 1)
解得
故(C: frac{x^2}{4} + y^2 = 1)
证明:
((2))
设(A(x_1, y_1)),(B(x_2, y_2))
i.
若(l)的斜率存在
设(l: y = kx + b),代入(C),整理得
其中
由题有
由韦达定理
代入整理得(b = -2k - 1)
则(l: y + 1 = k(x - 2))
即此时(l)过定点((2, -1))
ii.
若(l)的斜率不存在
设(l: x = t),此时(x_1 = x_2 eq 0),(y_1 = -y_2)
则有(k_{P_2A} + k_{P_2B} = frac{y_1 - 1}{t} + frac{-y_1 - 1}{t} = frac{-2}{t} = -1)
即(m = 2)
(Rightarrow)此时(l)过椭圆右顶点,不存在两个交点
(Rightarrow)舍去
综上所述,直线(l)恒过定点((2, -1))
(lacksquare)
2.
证明:
设(P(x_0, y_0)),则(Q(-x_0, -y_0))
由题,有(frac{x^2_0}{4} + frac{y^2_0}{2} = 1 Leftrightarrow x^2_0 + 2y^2_0 = 4)成立
又(A(-2, 0)) (Rightarrow) (PA: y = frac{y_0}{x_0 + 2} (x + 2))
故(M(0, frac{2y_0}{x_0 + 2})),(PA: y = frac{y_0}{x_0 - 2} (x + 2))
故(N(0, frac{2y_0}{x_0 - 2}))
则以(MN)为直径的圆为
代入(x^2_0 + 2y^2_0 = 4)并整理得
令(y = 0),解得(x = pm sqrt{2})
故以线段(MN)为直径的圆恒过顶点((sqrt{2}, 0))和((-sqrt{2}, 0))
(lacksquare)
课堂练习
1.
解:
将((2, 1))代入(C),解得(p = 2) (Rightarrow) (C: x^2 = 4y)
设(A(x_1, y_1)),(B(x_2, y_2)),则(A'(-x_1, y_1))
由题,(l)的斜率一定存在
故可设(l: y = kx - 1),代入(C),整理得
其中
则
故(A'B: y - frac{x^2_2}{4} = frac{x_2 - x_1}{4} (x - x_2))
即(A'B: y = frac{x_2 - x_1}{4} x + 1)
即直线(A'B)恒过定点((0, 1))
(lacksquare)
2.
解:
(vec{MS} = vec{SN}),(vec{PT} = vec{TQ}) (Rightarrow) (S)为(MN)中点,(T)为(PQ)中点
设(P(x_1, y_1)),(Q(x_2, y_2)),(M(x_3, y_3)),(N(x_4, y_4))
i.
若两直线斜率皆存在
设(l_1: y = k(x - 1)),则(l_2: y = -frac{1}{k} (x - 1))
将(l_1)代入(C),整理得
其中
由韦达定理,
故(T(frac{2k^2}{2k^2 + 1}, frac{-k}{2k^2 + 1})),同理可得(S(frac{2}{k^2 + 2}, frac{k}{k^2 + 2}))
(Rightarrow)(k_{ST} = frac{-3k}{2(k^2 - 1)})
(Rightarrow)(ST: y + frac{k}{2k^2 + 1} = frac{-3k}{2(k^2 - 1)} (x - frac{2k^2}{2k^2 + 1}))
即(ST: y = frac{-3k}{2(k^2 - 1)} (x - frac{2}{3}))
即此时(ST)恒过定点((frac{2}{3}, 0))
ii.
若两直线斜率分别为(0)和不存在
此时其中一条直线的方程为(y = 0)过((frac{2}{3}, 0))
综上所述,直线(ST)恒过定点((frac{2}{3}, 0))
课后作业
1.
证明:
由题,(l_1)与(l_2)的斜率一定存在且不为(0)
设(l_1: y = k(x - 12) + 8),则(l_2: y = frac{1}{k} (x - 12) + 8)
将(l_1)代入(Gamma),整理得
其中
同理有(frac{1}{k} in (-infty, frac{1}{6}) cup (frac{1}{2}, +infty))
综上有(k in (-infty, 0) cup (frac{1}{2}, 2) cup (6, +infty))
由韦达定理,
则(x_C + x_D = 24 + frac{4}{k^2} - frac{16}{k}) (Rightarrow) (M(12 + frac{2}{k^2} - frac{8}{k}, frac{2}{k}))
同理可得(N(12 + 2k^2 - 8k, 2k))
故可求得(k_{MN} = frac{1}{k + frac{1}{k} - 4})
故(MN: y - 2k = frac{1}{k + frac{1}{k} - 4} [x - (2k^2 - 8k + 12)])
即(MN: (k + frac{1}{k} - 4)y = x - 10)
即直线(MN)恒过定点((10, 0))
(lacksquare)
2.
证明:
由题易知(l)的斜率一定存在
故可设(l: y = kx + b),(M(x_1, y_1)),(N(x_2, y_2))
将(l)代入椭圆方程,整理得
其中
由韦达定理,
则
由题可知(vec{AM} cdot vec{AN} = x_1x_2 + (y_1 - 1)(y_2 - 1) = 0 Rightarrow (3b + 1)(b - 1) = 0)
又直线不经过(A)(Rightarrow)(b = -frac{1}{3})
故直线(l)恒过定点((0, -frac{1}{3}))
(lacksquare)
3.
解:
((1))
由题,(F(frac{p}{2}, 0)),则(AB: y = sqrt{2} (x - frac{p}{2}))
将(AB)代入(C),整理得
其中(Delta = 4p^2 - p^2 = 3p^2 > 0)
由韦达定理,(x_1 + x_2 = 2p),(x_1x_2 = frac{p^2}{4})
故(lvert AB vert = sqrt{1 + 2} sqrt{(x_1 + x_2)^2 - 4x_1x_2} = 6 Rightarrow p = 2)
故(C: y^2 = 4x)
((2))
设(D(x_1, y_1)),(E(x_2, y_2))
由((1)),(M(4, 4)),且(DE)斜率不为(0)
故可设(DE: my = x + t),代入(C),整理得
其中(Delta = 16(m^2 - t) > 0 Rightarrow m^2 > t)
由韦达定理,(y_1 + y_2 = 4m),(y_1y_2 = 4t)
又(vec{MD} cdot vec{ME} = x_1x_2 + (y_1 - 4)(y_2 - 4) = t^2 + 12t - 16m^2 - 16m + 32 = 0)
即((t + 6)^2 = 4(2m + 1)^2)(Rightarrow)(t = -4m + 4)或(4m + 8)
故(DE: m(y - 4) = x - 4)(舍去)或(DE: m(y + 4) = x - 8)
即直线(DE)恒过定点((8, -4))