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1、一种神奇的解法——高考试卷解析几何中的求过定点问题yxOAB高考试卷解析几何中的求过定点或定值问题是高考重点考查内容,如2013年高考有陕西T20﹑江西T20。解析几何的难点之一是运算量往往非常大,而且这个难点很不容易突破,是广大考生非常纠结的问题,本文给出一个神奇的方法,能非常简单解决这一类问题。神奇之处有三点:(1)知道或接触过此方法的人特别少。(2)运算量少(从而出错机会少)。(3)联立方程不是消元,而化为齐次式(估计您从未见识过)。原理:过原点两直线与二次曲线一条直线与一个二次曲线交于两点A﹑B,如图;设直线AB方程为①曲线方程为=0②(说明:此二次曲线甚至可以是“倾斜”的椭圆、双
2、曲线、抛物线,若倾斜必含有项,即)将①化为代入②(目的使②中所有项化为二次齐次式)得: ③显然③是一个二次齐次式,且一定可化为 ④④中的几何意义为A、B两点(即AB直线与曲线的交点)与原点连线的斜率,即OA、OB的斜率,设为。由韦达定理知。从而,能通过最初的二次曲线和直线AB相交,得出OA、OB的性质。倒过来,我们也可以通过OA和OB的性质与二次曲线得出直线AB的性质。例1.抛物线,过原点的两条垂直的直线OA,OB交抛物线于A、B。求证:直线AB过轴上一定点。(当然已知条件也可以这样表达,抛物线和直线AB与相交与A、B,且OAOB。)分析:知道OA与OB的一个性质:垂直,从而可以从它得
3、出AB的性质,进而得出定点。解:设AB:(显然AB不能横着)①抛物线:②①化为代入②(目的化为二次齐次式)得即③③可化为其中又(因OA与OB垂直),AB恒过点(2p.0)说明:没有必要求出B值,因为目标与B值无关,从而减少了运算量!例2。点p(,)是抛物线上任意一定点,PA,PB是抛物线的两条互相垂直的弦,求证:AB过定点。分析:注意到PAPB,但可惜P不在原点,我们可以通过平移坐标轴,强行将其平移到原点,化为过原点的两直线与二次曲线相交问题。解:平移坐标系,使P为原点,则点P点O抛物线旧坐标系新坐标系在新坐标系下,设AB:①抛物线可化为②(注意常数项肯定为0,因为抛物线过原点P,故没有必
4、要关注常数项)把①化为代入②得可化为其中,。。AB:,即AB在新坐标系过点在原坐标系过点。此题若用常规法,运算量很大。解法如下:设直线AB:代入抛物线方程得:整理得:,设A、B两点坐标分别为,则,又③整理得:(这一步写出容易,算出来还真不容易!)AB:小结以上例题:过“原点”两直线与二次曲线相交问题,不管此点是真原点,还是假原点,都可化为过原点的两直线,(假原点就强行平移坐标系)。注意此时点的坐标与曲线的方程都会发生改变!其实质是平移公式。如例2旧P,新P,所以移轴公式为其中为新坐标,与之对应的为同一点的旧坐标,所以O新坐标为。抛物线即直线AB在新系下过点,则在旧系下过点。下面用这个神奇的
5、方法,小试牛刀地解高考压轴题。例3。(2013年高考江西卷(理))如图,椭圆经过点离心率,直线的方程为.(1)求椭圆的方程;(2)是经过右焦点的任一弦(不经过点),设直线与直线相交于点,记的斜率分别为问:是否存在常数,使得?若存在求的值;若不存在,说明理由.解析:(1)略:椭圆的方程为.(2):平移坐标系,使点P为原点,则点P点O直线椭圆点F旧X=4新X=3设在新系下,AB:(显然直线AB不可能竖着),可化为①椭圆方程可化为: ②把①代入②,化为齐次式:上式可化为:又直线AB过点F,注意到移轴过程中,所有直线的斜率的值不变!其中,.易求故,故存在常数使得恒成立。例4。(2013年高考陕西卷
6、(理))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轴的直线与轨迹C交于不同的两点P,Q,若x轴是的角平分线,证明直线过定点.(Ⅰ)略,(Ⅱ)分析:轴为平分线.故可联想用过“原点”的两直线解决此问题。解析:平移坐标系,使点B为原点,则点B点O抛物线旧坐标系新坐标系在新坐标系下,设PQ;(显然AB不能横着,故设成这种形式)可化为:代入(目的是化为齐次式)可化为:其中A=,轴为平分线,即B=0从而PQ恒过点(2,0),在原坐标系下恒过点(1,0)。例5。(2012高考真题重庆理20)如图,设椭圆的中心为原点
7、O,长轴在x轴上,上顶点为A,左右焦点分别为,线段的中点分别为,且△是面积为4的直角三角形.求该椭圆的离心率和标准方程;(Ⅱ)过做直线交椭圆于P,Q两点,使,求直线的方程解析:(Ⅰ)离心率为,椭圆的标准方程为(Ⅱ)平移坐标系使点为原点,则点点0点椭圆旧坐标系(2,0)(0,0)(-2,0)新坐标系(0,0)(-2,0)(-4,0)设直线PQ方程为可化为了①椭圆方程可化为②把①代入到②得:上式可化为其中又PQ直线过点,故,