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    2023高三数学二轮热点题型专项突破专题25 圆锥曲线情景下直线方程求解(新高考全国通用)
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      专题25 圆锥曲线情景下直线方程求解【一题一专题 技巧全突破】2022高三二轮 热点题型 专项突破(原卷版).docx
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    2023高三数学二轮热点题型专项突破专题25 圆锥曲线情景下直线方程求解(新高考全国通用)

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    专题25 圆锥曲线情景下直线方程求解高考定位圆锥曲线是高考必考内容,而圆锥曲线综合试题其本质是点和直线的处理,因此点和直线的求解和表示才是高考的重点和难点。专题解析(1)圆锥曲线背景下求直线方程 (2)探索直线的存在性 (3)探索动点在定直线上(轨迹)专项突破类型一、圆锥曲线背景下求直线方程例1-1.(2021·天津卷)已知椭圆eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)的右焦点为F,上顶点为B,离心率为eq \f(2\r(5),5),且|BF|=eq \r(5).(1)求椭圆的方程;(2)直线l与椭圆有唯一的公共点M,与y轴的正半轴交于N,过N与BF垂直的直线交x轴于点P.若MP∥BF,求直线l的方程.解 (1)易知点F(c,0),B(0,b),故|BF|=eq \r(c2+b2)=a=eq \r(5).因为椭圆的离心率e=eq \f(c,a)=eq \f(2\r(5),5),故c=2,b=eq \r(a2-c2)=1,因此,椭圆的方程为eq \f(x2,5)+y2=1.(2)设点M(x0,y0)为椭圆eq \f(x2,5)+y2=1上一点,先证明直线MN的方程为eq \f(x0x,5)+y0y=1.联立eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\f(x0x,5)+y0y=1,,\f(x2,5)+y2=1,,\f(xeq \o\al(2,0),5)+yeq \o\al(2,0)=1,))消去y,y0并整理得x2-2x0x+xeq \o\al(2,0)=0,Δ=4xeq \o\al(2,0)-4xeq \o\al(2,0)=0,因此,椭圆eq \f(x2,5)+y2=1在点M(x0,y0)处的切线方程为eq \f(x0x,5)+y0y=1.在直线MN的方程中,令x=0,可得y=eq \f(1,y0),由题意可知y0>0,即点Neq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(1,y0))).直线BF的斜率为kBF=-eq \f(b,c)=-eq \f(1,2),所以直线PN的方程为y=2x+eq \f(1,y0).在直线PN的方程中,令y=0,可得x=-eq \f(1,2y0),即点Peq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,2y0),0)).因为MP∥BF,则kMP=kBF,即eq \f(y0,x0+\f(1,2y0))=eq \f(2yeq \o\al(2,0),2x0y0+1)=-eq \f(1,2),整理可得(x0+5y0)2=0,所以x0=-5y0.又因为eq \f(xeq \o\al(2,0),5)+yeq \o\al(2,0)=1,所以6yeq \o\al(2,0)=1.因为y0>0,故y0=eq \f(\r(6),6),x0=-eq \f(5\r(6),6),所以直线l的方程为-eq \f(\r(6),6)x+eq \f(\r(6),6)y=1,即x-y+eq \r(6)=0.练.已知椭圆:的离心率,连接椭圆的四个顶点得到的菱形的面积为4.(1)求椭圆的标准方程;(2)设直线与椭圆相交于不同的两点,已知点的坐标为且,求直线的倾斜角.【答案】(1)(2)或【分析】(1)结合已知条件分别求出,即可求解;(2)首先设出直线的方程,然后联立椭圆标准方程求出点坐标,结合两点间距离公式求出斜率,进而即可得到答案.(1)不妨设所求椭圆的焦距为,因为离心率,所以 ①,因为椭圆的四个顶点得到的菱形的面积为4,所以,即 ②,又因为 ③,所以联立①②③可得,,,故椭圆的标准方程为:.(2)由(1)结论可知,的坐标为,设直线的方程为:,,由可得,,,从而,即,,故点坐标为,由两点间距离公式可知,,解得,故直线的倾斜角为或.练.已知双曲线的离心率为2,且过点.(1)求C的方程;(2)若斜率为的直线l与C交于P,Q两点,且与x轴交于点M,若Q为PM的中点,求l的方程.【答案】(1)(2)(或)【分析】(1)由离心率可得,再将点A的坐标代入方程可得,解方程组即可求解.(2)设,,,由题意可得,设l的方程为,将直线方程与椭圆方程联立消去,利用韦达定理即可求解;将直线与椭圆方程联立消去,利用韦达定理也可求解.(1)因为,所以,即.将点A的坐标代入,得,解得,故C的方程为.(2)设,,,因为Q为PM的中点,所以.因为直线l的斜率为,所以可设l的方程为,联立得,,由韦达定理可得,.因为,所以,解得,,解得,即,故l的方程为.在第(2)问中,若未写判别式大于0,但写到“由,得l与C必有两个不同的交点”,另外本问还可以通过联立方程消去y求解,其过程如下:设,,l的方程为,联立得,,由韦达定理可得,.因为Q为PM的中点,所以,则,,解得,,,解得,即,故l的方程为(或).练.已知抛物线的焦点为,且为圆的圆心.过点的直线交抛物线与圆分别为,,,(从上到下).(1)求抛物线方程并证明是定值;(2)若,的面积比是,求直线的方程.【答案】(1),证明见解析(2)【分析】(1)根据,结合韦达定理即可获解(2),再结合焦点弦公式即可获解(1)由题知,故,抛物线方程为,设直线的方程为,,,,,,得,,,,(2),由(1)知,可求得,,故的方程为,即练.已知椭圆,一组平行直线的斜率为,经计算当这些平行线与椭圆相交时,被椭圆截得的线段的中点在定直线l上,则直线l的方程为___________.【答案】【分析】设这组平行直线的方程为,并与椭圆方程联立,化简写出根与系数关系、判别式,求得中点坐标,由此求得定直线的方程.【详解】设这组平行直线的方程为,联立,整理得,,解得.且,,所以这组平行直线与椭圆交点的中点坐标为,,,所以这些点均在上.故答案为:.练.已知是抛物线()的焦点,过点且斜率为的直线与抛物线交于,两点,若.(1)求抛物线的标准方程;(2)动直线垂直于线段,且与抛物线交于,两点,当四边形面积为时,求直线的方程.【答案】(1)(2)【分析】(1)设,,直线方程与抛物线方程联立消元后应用韦达定理,计算交代入韦达定理的结论可求得值,得抛物线方程;(2)设出直线的方程,由直线方程与抛物线方程联立,应用韦达定理求得弦长,然后由四边形面积可得参数值,得直线方程.(1)根据已知条件可知直线的方程为.联立消去并整理得,设,,则,,所以,.因为,所以,整理得,解得或(舍去),所以抛物线的标准方程为.(2)因为直线与线段垂直,所以直线的斜率为.设直线的方程为,由弦长公式得,由(1)可知,,,所以.联立消去并整理得,设,,则,,由弦长公式得,所以四边形的面积,解得,所以直线的方程为.练.(扬州市 2021 届一摸T22)已知椭圆的离心率为,右准线方程为.(1)求椭圆方程;AEPBF(2)P(0,1),A、B为椭圆的左右顶点,过A作斜率为k1的直线交椭圆于E,连接EP并延长交椭圆于F,记直线BF的斜率为k2,若k1=3k2,求直线EF的方程.方法一:(非对称韦达定理处理)设直线EF:联立得因为,得,得处理方案1:,,处理方案2:,,, 得处理方案3:发现得得方法二:,化为,,代入即可方法三:练. (广东省汕头市金山中学2021届高三下学期学科素养测试T21).已知为坐标原点,动点满足:(1)求动点的轨迹的方程;(2)直线过点且与轨迹交于点,若是等腰三角形,求直线的方程.【答案】(1);(2)或.【分析】(1)设,由向量的运算性质可得,由椭圆的定义可得动点的轨迹的方程;(2)设DE为:,,联立直线DE与椭圆的方程,由韦达定理可得,,,,计算,得,由勾股定理可得,解得k,进而可得直线的方程.【详解】(1)设,则动点的轨迹为以为焦点,长轴长为4的椭圆由,,动点的轨迹的方程为(2)设为:,由,,,设直线的斜率分别为,依题或综上所求直线为:或.【点睛】关键点点睛:(1)通过椭圆的定义求出动点的轨迹的方程;(2)得到直线的斜率满足,具备较强的运算能力是解题的关键.练.(广东省汕头市金山中学2021届高三下学期学科素养测试T21).已知为坐标原点,动点满足:(1)求动点的轨迹的方程;(2)直线过点且与轨迹交于点,若是等腰三角形,求直线的方程.【答案】(1);(2)或.【分析】(1)设,由向量的运算性质可得,由椭圆的定义可得动点的轨迹的方程;(2)设DE为:,,联立直线DE与椭圆的方程,由韦达定理可得,,,,计算,得,由勾股定理可得,解得k,进而可得直线的方程.【详解】(1)设,则动点的轨迹为以为焦点,长轴长为4的椭圆由,,动点的轨迹的方程为(2)设为:,由,,,设直线的斜率分别为,依题或综上所求直线为:或.【点睛】关键点点睛:(1)通过椭圆的定义求出动点的轨迹的方程;(2)得到直线的斜率满足,具备较强的运算能力是解题的关键.练.如图,已知椭圆E经过点A(2,3),对称轴为坐标轴,焦点F1,F2在x轴上,离心率e=eq \f(1,2).(1) 求椭圆E的方程;(2) 求∠F1AF2的角平分线所在直线l的方程.【解答】(1) 设椭圆E的方程为eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0),由e=eq \f(1,2),即eq \f(c,a)=eq \f(1,2),得b2=a2-c2=3c2,所以椭圆方程可化为eq \f(x2,4c2)+eq \f(y2,3c2)=1.将A(2,3)代入上式,得eq \f(1,c2)+eq \f(3,c2)=1,解得c=2,从而a2=16,b2=12.所以椭圆 E的方程为eq \f(x2,16)+eq \f(y2,12)=1.(2) 方法一:设∠F1AF2的角平分线与x轴相交于点B,因为A(2,3),F2(2,0),所以AF2=3,AF1=2a-AF2=5,由三角形角平分线定理可知eq \f(5,BF1)=eq \f(3,BF2),又BF1+BF2=4,解得BF1=eq \f(5,2),BF2=eq \f(3,2),又OF2=2,可知Beq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),0)),所以∠F1AF2的角平分线所在直线l的方程为y=eq \f(3,2-\f(1,2))eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(1,2))),即2x-y-1=0.方法二:因为AF2⊥F1F2,且AF2=3,F1F2=4,则设∠F1AF2=2θ,则有tan2θ=eq \f(F1F2,AF2)=eq \f(4,3)=eq \f(2tanθ,1-tan2θ),解得tanθ=eq \f(1,2)或tanθ=-2(舍去).设∠F1AF2的角平分线与x轴相交于点B,则tan∠ABF2=taneq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2)-θ))=eq \f(1,tanθ)=2,所以∠F1AF2的角平分线所在直线l的方程为y-3=2(x-2),即2x-y-1=0.方法三:利用角平分线上的点到角两边的距离相等,由(1)知F1(-2,0),F2(2,0),所以直线AF1的方程为y=eq \f(3,4)(x+2),即3x-4y+6=0,直线AF2的方程为x=2,由点A在椭圆E上的位置可知,直线l的斜率为正数,设P(x,y)为直线l上任一点,则有eq \f(|3x-4y+6|,5)=|x-2|,若3x-4y+6=5x-10,即x+2y-8=0(因其斜率为负,舍去),所以直线l的方程为3x-4y+6=10-5x,即2x-y-1=0.方法四:因为A(2,3),F1(-2,0),F2(2,0),所以eq \o(AF,\s\up6(→))1=(-4,-3),eq \o(AF2,\s\up6(→))=(0,-3),所以eq \f(\o(AF,\s\up6(→))1,|\o(AF1,\s\up6(→))|)+eq \f(\o(AF,\s\up6(→))2,|\o(AF2,\s\up6(→))|)=eq \f(1,5)(-4,-3)+eq \f(1,3)(0,-3)=-eq \f(4,5)(1,2),所以k=2,所以直线l的方程为y-3=2(x-1),即2x-y-1=0.类型二、探索直线的存在性例2-1.设分别是平面直角坐标系中轴正方向上的单位向量,若向量,,且,其中.(1)求动点的轨迹的方程;(2)过点作直线与轨迹交于,两点,设,是否存在直线,使得四边形是矩形?若存在,求出直线的方程;若不存在,试说明理由.【答案】(1)(2)存在,【分析】通过,得到 点M的轨迹为以为焦点,的椭圆,应用椭圆的定义得到其轨迹方程;首先判断直线的斜率是否存在,通过联立方程组,得到,结合,得到四边形为平行四边形,若要成为矩形,需有,运算化简即可得结果.(1)由题意得,,,,设,,则动点M满足,由椭圆的定义可知动点M的轨迹是以,为焦点的椭圆,设椭圆的方程为,则,,,故轨迹的方程为(2)存在满足条件的直线.设直线的方程为,由方程组,消去,整理得:则恒成立,即直线与椭圆恒有两个不同的交点,设交点为,,则①,②由得,即,∴四边形OAPB为平行四边形若存在直线使四边形OAPB为矩形,则,即③将①、②代入③式得:,解得,所以直线的方程为,此时四边形OAPB为矩形.练.已知椭圆的左、右焦点分别为,是椭圆上的一个动点,以为圆心过椭圆左焦点的圆与直线相切,的周长为.(1)求椭圆的方程;(2)已知点,过点且斜率为的直线交椭圆于两点,以,为邻边作平行四边形,是否存在常数,使得点的轨迹在椭圆上?若存在,求出的值;若不存在,请说明理由.【答案】(1);(2)存在,.【分析】(1)设椭圆的半焦距为,运用点到直线的距离公式,解方程可得,再由椭圆的定义,可得,由的关系,求得,进而得到椭圆方程;(2)求得直线的方程,与椭圆方程联立,运用判别式大于0,以及韦达定理和向量的坐标运算,求得的坐标,代入椭圆方程,解方程可得,即可判断存在性.【详解】(1)设椭圆的半焦距为.因为以为圆心过椭圆左焦点的圆与直线相切,所以到直线的距离为,解得.因为的周长为,所以,即,解得.则.故椭圆的方程为.(2)根据题意直线,联立可得,,设,,则,,,,且,,代入椭圆的方程可得,解得或(舍去),满足,所以存在常数.练.已知椭圆:的左、右焦点分别为,,为椭圆上一点,线段与圆相切于该线段的中点,且的面积为2.(1)求椭圆的方程;(2)椭圆上是否存在三个点A,,,使得直线过椭圆的左焦点,且四边形是平行四边形?若存在,求出直线的方程;若不存在,请说明理由.【答案】(1);(2)存在,直线:.【分析】(1)连接,可得为的中位线,可得且,根据椭圆的定义,可求得,代入面积公式,结合题意,即可得求得a值,进而可得c值,根据a,b,c的关系,求得b,即可得答案.(2)设直线的方程为:,,,,将直线与曲线联立,根据韦达定理可得,的表达式,即可得P点坐标,根据P在椭圆上,代入椭圆方程,即可求得m值,即可得答案.【详解】(1)连接,由,且∴为的中位线,∴且,∴根据椭圆的定义可得:,∴,解得,∴,∴,解得,∴,∴椭圆的方程为:(2)设直线的方程为:,,,联立,可得,∴,∴,由在椭圆上,代入可得,解得,∴存在直线:符合题意.例2-2.已知双曲线过点,焦距为,.(1)求双曲线C的方程;(2)是否存在过点的直线与双曲线C交于M,N两点,使△构成以为顶角的等腰三角形?若存在,求出所有直线l的方程;若不存在,请说明理由.【答案】(1).(2)存在,直线为或.【分析】(1)根据焦距、双曲线上的点求双曲线参数,进而写出双曲线C的方程;(2)由题设有,设直线为,,并联立双曲线方程,应用韦达定理、中点坐标公式求M,N的中点坐标,由等腰三角形中垂线性质求参数k,进而可得直线l的方程.(1)由题设,,又在双曲线上,∴,可得,∴双曲线C的方程为.(2)由(1)知:,设直线为,,联立双曲线方程可得:,由题设,∴,,则.要使△构成以为顶角的等腰三角形,则,∴的中点坐标为,∴,可得或.∴存在直线为或,使△构成以为顶角的等腰三角形.练.已知椭E:的右顶点为A,右焦点为F,上、下顶点分别为B,C,,直线CF交线段AB于点D,且.(1)求椭圆E的标准方程;(2)是否存在直线l,使得l交E于M,N两点.且F恰是△BMN的垂心?若存在,求出l的方程;若不存在,请说明理由.【答案】(1)(2)【分析】(1)分别求出直线,的方程,再求得的坐标.然后将转化为,得到,再结合,求得和的值,从而得到椭圆的标准方程;(2)只要能通过假设存在满足题意的直线,根据是的垂心,得到,进而确定直线的斜率,由此设出直线的方程并与椭圆方程联立;再根据是的垂心,得到,将其转化为或,并结合韦达定理,即可求得的值,求得直线的方程.(1)解:设椭圆的右焦点,则直线的方程:,直线的方程:,联立解得,则,由,则,则,,,则,由,,解得:,,,椭圆的标准方程为.(2)解:假设存在满足条件的直线,由垂心的性质可得,又从而得到直线的斜率,设的方程为,,,,,联立,整理得:,由,解得:,,.由,则,即,整理得,将,,代入化简得,,,提取公因式,可得,即,由,则,解得,满足,的值,直线的方程.例2-3.已知椭圆,,为左、右焦点,直线过交椭圆于,两点.(1)若直线垂直于轴,求;(2)当时,在轴上方时,求、的坐标;(3)若直线交轴于,直线交轴于,是否存在直线,使得,若存在,求出直线的方程;若不存在,请说明理由.【答案】(1)(2),,(3)存在,或【分析】(1)由题意方程求得右焦点坐标,进一步求得,的坐标,则可求;(2)设,,由,利用数量积为0求得与的方程,再由在椭圆上,得与的另一方程,联立即可求得的坐标.得到直线的方程,与椭圆方程联立即可求得的坐标;(3)设,,,,,, 由条件可得,再结合韦达定理列方程即可.(1)依题意,,当轴时,则,,得(2)设,,,,又在椭圆上,满足,即,,解得,即.直线,联立,解得,;所以,,,(3)设,,,,,,直线,则,.联立,得.则,.由直线的方程:,得纵坐标;由直线的方程:,得的纵坐标.若,即,,,,代入根与系数的关系,得,解得.存在直线或满足题意.练.双曲线的中心在原点,焦点在轴上,且焦点到其渐近线的距离为2.(1)求双曲线的标准方程;(2)过点的直线与双曲线的左、右两支分别交于,两点,与其渐近线分别交于,(从左至右)两点.①证明:;②是否存在这样的直线,使得,若存在,求出直线的方程;若不存在,请说明理由.【答案】(1);(2)①见详解;②.【分析】(1)根据双曲线的基本量的运算,结合距离公式即可得解;(2)①若要证明则需求得各点坐标利用距离公式来证,可设直线l方程为y=kx+2,和椭圆方程联立利用韦达定理求得A,B两点间的相关关系,再分别和渐近线联立求得M、N两点坐标即可得证;对②进行转化可得,化简求值即可得解.【详解】(1)因为双曲线C的渐近线为y=±2x,由双曲线的焦点在x轴上时,则双曲线,渐近线的方程为,焦点F(±c,0),所以解得a=1,b=2,所以双曲线的方程为;(2)①由(1)知双曲线的方程为,其渐近线的方程为y=±2x,设直线l:y=kx+2,因为直线l交C双曲线的左右两支分别于A,B,所以﹣2<k<2,联立,得(4﹣k2)x2﹣4kx﹣8=0,设A(x1,y1),B(x2,y2),所以x1+x2=,x1x2=,联立,解得x=,y=,则M(,),联立,解得x=,y=,则N(,),所以|AM|=,|BM|=,所以|AM|2﹣|BN|2=(1+k2)[(x1﹣)2﹣(x2+)2]=(1+k2)[(﹣x2﹣)2﹣(x2+)2]=(1+k2)[(﹣﹣x2)2﹣(x2+)2]=(1+k2)[(+x2)2﹣(x2+)2]=0,所以|AM|=|BN|.②由共线,可得,由①可得,解得,所以符合题意,所以直线的方程为.例2-4.已知椭圆的离心率,且经过点.(1)求椭圆的方程;(2)过点的直线与椭圆交于两点.是否存在直线使得以为直径的圆过点?若存在,求出直线的方程,若不存在,说明理由.【答案】(1);(2)存在,方程为或.【分析】(1)利用离心率,点坐标和椭圆关系可构造方程组求得椭圆方程;(2)当斜率不存在时易知其满足题意;当斜率存在时,将直线方程与椭圆方程联立可得韦达定理的形式,利用可构造方程求得斜率,由此可得直线方程.(1)由题意得:,解得:,椭圆的方程为;(2)当斜率不存在时,即时,为椭圆短轴两端点,则以为直径的圆为,恒过点,满足题意;当斜率存在时,设,,,由得:,,解得:;,,若以为直径的圆过点,则,即,又,,,解得:,满足,即,;综上所述:存在直线使得以为直径的圆过点,方程为或.练.从抛物线上各点向轴作垂线段,记垂线段中点的轨迹为曲线.(1)求曲线的方程,并说明曲线是什么曲线;(2)过点的直线交曲线于两点、,线段的垂直平分线交曲线于两点、,探究是否存在直线使、、、四点共圆?若能,请求出圆的方程;若不能,请说明理由.【答案】(1)曲线的方程为,曲线是焦点为的抛物线;(2)存在;圆的方程为或.【分析】(1)设抛物线上的任意点为,垂线段的中点为,根据中点坐标公式得出,代入等式化简可得出曲线的方程,进而可得出曲线的形状;(2)设直线的方程为,将直线的方程与曲线的方程联立,列出韦达定理,求出,求出线段的中点的坐标,进一步求出线段的中垂线的方程,求出,根据四点共圆结合垂径定理可得出关于的等式,求出的值,进一步可求得圆的方程,由此可得出结论.【详解】(1)设抛物线上的任意点为,垂线段的中点为,故,则,代入得,得曲线的方程为,所以曲线是焦点为的抛物线;(2)若直线与轴重合,则直线与曲线只有一个交点,不合乎题意.设直线的方程为,根据题意知,设、,联立,得,,则,,则,且线段中点的纵坐标为,即,所以线段中点为,因为直线为线段的垂直平分线,可设直线的方程为,则,故,联立,得,设、,则,,故,线段中点为,假设、、、四点共圆,则弦的中垂线与弦中垂线的交点必为圆心,因为为线段的中垂线,则可知弦的中点必为圆心,则,在中,,所以,则,故,即,解得,即,所以存在直线,使、、、四点共圆,且圆心为弦的中点,圆的方程为或.类型三、探究动点在定直线上总结:探求圆锥曲线中的定直线问题的两种方法:一是参数法,即先利用题设条件探求出动点T的坐标(包含参数),再消去参数,即得动点T在定直线上;二是相关点法,即先设出动点T的坐标为(x,y),根据题设条件得到已知曲线上的动点R的坐标,再将动点R的坐标代入已知的曲线方程,即得动点T在定直线上.例3-1 (2021·福州检测)已知抛物线C:x2=2py(p>0)的焦点为F,过F且斜率为1的直线与C交于A,B两点,|AB|=8.(1)求抛物线C的方程;(2)过点D(1,2)的直线l交C于点M,N,点Q为MN的中点,QR⊥x轴交C于点R,且eq \o(QR,\s\up6(→))=eq \o(RT,\s\up6(→)),证明:动点T在定直线上.解(1) 设A(x1,y1),B(x2,y2).因为Feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(p,2))),所以过点F且斜率为1的直线的方程为y=x+eq \f(p,2).由eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(y=x+\f(p,2),,x2=2py))消去y并整理,得x2-2px-p2=0,易知Δ>0.则x1+x2=2p,y1+y2=x1+x2+p=3p,所以|AB|=y1+y2+p=4p=8,解得p=2.于是抛物线C的方程为x2=4y.(2)证明 法一 易知直线l的斜率存在,设l的方程为y=k(x-1)+2,Q(x0,y0),Meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x3,\f(1,4)xeq \o\al(2,3))),Neq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x4,\f(1,4)xeq \o\al(2,4))).由eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(y=k(x-1)+2,,x2=4y))消去y并整理,得x2-4kx+4k-8=0.则Δ=(-4k)2-4(4k-8)=16(k2-k+2)>0,x3+x4=4k,x3x4=4k-8,所以x0=eq \f(x3+x4,2)=2k,y0=k(x0-1)+2=2k2-k+2,即Q(2k,2k2-k+2).由点R在曲线C上,QR⊥x轴,且eq \o(QR,\s\up6(→))=eq \o(RT,\s\up6(→)),得R(2k,k2),R为QT的中点,所以T(2k,k-2).因为2k-2(k-2)-4=0,所以动点T在定直线x-2y-4=0上.法二 设T(x,y),Meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x3,\f(1,4)xeq \o\al(2,3))),Neq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x4,\f(1,4)xeq \o\al(2,4))).由eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(xeq \o\al(2,3)=4y3,,xeq \o\al(2,4)=4y4))得(x3+x4)(x3-x4)=4(y3-y4),所以eq \f(x3+x4,4)=eq \f(y3-y4,x3-x4).设Q(x,y5),则直线MN的斜率k=eq \f(y5-2,x-1),又eq \f(y3-y4,x3-x4)=k,点Q的横坐标x=eq \f(x3+x4,2),所以eq \f(x,2)=eq \f(y5-2,x-1),所以y5=eq \f(1,2)x(x-1)+2.由eq \o(QR,\s\up6(→))=eq \o(RT,\s\up6(→))知点R为QT的中点,所以Req \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x,\f(y5+y,2))).又点R在C上,将eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x,\f(y5+y,2)))代入C的方程得x2=2(y5+y),即-x+4+2y=0,所以动点T在定直线x-2y-4=0上.练 (2021·宿州质检)已知点A(-1,0),B(1,0),动点P满足|PA|+|PB|=4,P点的轨迹为曲线C.(1)求曲线C的方程;(2)已知圆x2+y2=R2上任意一点P(x0,y0)处的切线方程为:x0x+y0y=R2,类比可知椭圆:eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1上任意一点P(x0,y0)处的切线方程为:eq \f(x0x,a2)+eq \f(y0y,b2)=1.记l1为曲线C在任意一点P处的切线,过点B作BP的垂线l2,设l1与l2交于Q,试问动点Q是否在定直线上?若在定直线上,求出此直线的方程;若不在定直线上,请说明理由.解 (1)由椭圆的定义知P点的轨迹是以A,B为焦点,长轴长为4的椭圆,依题意,c=1,2a=4.所以a=2,b2=a2-c2=3.故曲线C的方程为eq \f(x2,4)+eq \f(y2,3)=1.(2)设P(x0,y0),由题知直线l1的方程为eq \f(x0x,4)+eq \f(y0y,3)=1.①当x0≠1时,kPB=eq \f(y0,x0-1),所以l2的斜率k2=-eq \f(1,kPB)=eq \f(1-x0,y0),则直线l2的方程为y=eq \f(1-x0,y0)(x-1),②联立方程①②,消y得3x0x+4(1-x0)(x-1)-12=0.变形化简,得(4-x0)x=4(4-x0),则x=4.所以动点Q在定直线x=4上,当x0=1时,y0=±eq \f(3,2),l1:eq \f(x,4)±eq \f(y,2)=1,l2:y=0,Q(4,0),Q在直线x=4上,综上所述,动点Q在定直线x=4上.练 .(2021·郑州调研)已知椭圆C:eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0),若抛物线y2=4x的焦点F恰好为椭圆C的右焦点,且该抛物线与椭圆C在第一象限的交点为Peq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3),\f(2\r(6),3))).(1)求C的标准方程;(2)设A,B是椭圆C的左、右顶点,过点F作直线l与椭圆交于P,Q(不同于A,B)两点,设直线AP与直线BQ交于E点,求证:点E在定直线上.解(1) 由y2=4x,知焦点F(1,0),则c=1.由椭圆定义,得2a=eq \r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)+1))\s\up12(2)+\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2\r(6),3)))\s\up12(2))+eq \r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)-1))\s\up12(2)+\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2\r(6),3)))\s\up12(2))=4.所以a2=4,b2=3,所以椭圆C的标准方程为eq \f(x2,4)+eq \f(y2,3)=1.(2)证明 由(1)知F(1,0),设直线PQ的方程为x=my+1,与椭圆eq \f(x2,4)+eq \f(y2,3)=1联立,得(3m2+4)y2+6my-9=0.显然Δ>0恒成立.设P(x1,y1),Q(x2,y2),所以有y1+y2=-eq \f(6m,3m2+4),y1y2=-eq \f(9,3m2+4),①直线AP的方程为y=eq \f(y1,x1+2)(x+2),直线BQ的方程为y=eq \f(y2,x2-2)(x-2),联立两方程可得,eq \f(y1,x1+2)(x+2)=eq \f(y2,x2-2)(x-2),eq \f(x+2,x-2)=eq \f(x1+2,y1)·eq \f(y2,x2-2)=eq \f((my1+3)y2,y1(my2-1))=eq \f(my1y2+3y2,my1y2-y1).由①式可得y1y2=eq \f(3,2m)(y1+y2),代入上式可得eq \f(x+2,x-2)=eq \f(\f(3,2)(y1+y2)+3y2,\f(3,2)(y1+y2)-y1)=eq \f(\f(3,2)y1+\f(9,2)y2,\f(y1,2)+\f(3y2,2))=3,解得x=4,故点E在定直线x=4上.
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