
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2025年高考数学核心考点归纳第73讲、斜率题型全归纳特训(学生版+解析)
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这是一份2025年高考数学核心考点归纳第73讲、斜率题型全归纳特训(学生版+解析),共83页。试卷主要包含了导数专题,全国名校期中期末一模二模等内容,欢迎下载使用。
1、已知是椭圆上的定点,直线(不过点)与椭圆交于,两点,且,则直线斜率为定值.
2、已知是双曲线上的定点,直线(不过点)与双曲线交于,两点,且,直线斜率为定值.
3、已知是抛物线上的定点,直线(不过点)与抛物线交于,两点,若,则直线斜率为定值.
4、为椭圆上一定点,过点作斜率为,的两条直线分别与椭圆交于两点.
(1)若,则直线过定点;
(2)若,则直线过定点.
5、设是直角坐标平面内不同于原点的一定点,过作两条直线,交椭圆于、、、,直线,的斜率分别为,,弦,的中点记为,.
(1)若,则直线过定点;
(2)若,则直线过定点.
6、过抛物线上任一点引两条弦,,直线,斜率存在,分别记为,即,则直线经过定点.
必考题型全归纳
题型一:斜率和问题
例1.(2024·重庆渝中·高三重庆巴蜀中学校考阶段练习)已知点,,是异于A,的动点,,分别是直线,的斜率,且满足.
(1)求动点的轨迹方程;
(2)在线段上是否存在定点,使得过点的直线交的轨迹于,两点,且对直线上任意一点,都有直线,,的斜率成等差数列.若存在,求出定点,若不存在,请说明理由.
例2.(2024·河南洛阳·高三伊川县第一高中校联考开学考试)已知抛物线与抛物线在第一象限交于点.
(1)已知为抛物线的焦点,若的中点坐标为,求;
(2)设为坐标原点,直线的斜率为.若斜率为的直线与抛物线和均相切,证明为定值,并求出该定值.
例3.(2024·广东广州·高三广州市真光中学校考阶段练习)已知双曲线,渐近线方程为,点在上;
(1)求双曲线的方程;
(2)过点的两条直线,分别与双曲线交于,两点(不与点重合),且两条直线的斜率,满足,直线与直线,轴分别交于,两点,求证:的面积为定值.
变式1.(2024·全国·高三专题练习)在平面直角坐标系中,已知两定点,,M是平面内一动点,自M作MN垂直于AB,垂足N介于A和B之间,且.
(1)求动点M的轨迹;
(2)设过的直线交曲线于C,D两点,Q为平面上一动点,直线QC,QD,QP的斜率分别为,,,且满足.问:动点Q是否在某一定直线上?若在,求出该定直线的方程;若不在,请说明理由.
变式2.(2024·全国·高三专题练习)设是抛物线上一点,不过点A的直线l交E于M,N两点,F为E的焦点.
(1)若直线l过F,求的值;
(2)设直线AM,AN和直线l的斜率分别为,和k,若,求k的值.
变式3.(2024·全国·高三专题练习)已知椭圆经过点,离心率为.过点的直线l与椭圆E交于不同的两点M,N.
(1)求椭圆E的方程;
(2)设直线AM和直线AN的斜率分别为和,求的值.
变式4.(2024·山西运城·山西省运城中学校校考二模)已知点为双曲线上一点,的左焦点到一条渐近线的距离为.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)不过点的直线与双曲线交于两点,若直线PA,PB的斜率和为1,证明:直线过定点,并求该定点的坐标.
变式5.(2024·重庆巴南·统考一模)在平面直角坐标系中,已知点、,的内切圆与直线相切于点,记点M的轨迹为C.
(1)求C的方程;
(2)设点T在直线上,过T的两条直线分别交C于A、B两点和P,Q两点,连接.若直线的斜率与直线的斜率之和为0,试比较与的大小.
变式6.(2024·湖南湘潭·高三湘钢一中校考开学考试)已知椭圆的离心率为分别为椭圆的左右顶点,分别为椭圆的左右焦点,是椭圆的上顶点,且的外接圆半径为.
(1)求椭圆的方程;
(2)设与轴不垂直的直线交椭圆于两点(在轴的两侧),记直线的斜率分别为.
(i)求的值;
(ii)若,则求的面积的取值范围.
变式7.(2024·全国·高三专题练习)设抛物线的焦点为F,过F且斜率为1的直线l与E交于A,B两点,且.
(1)求抛物线E的方程;
(2)设为E上一点,E在P处的切线与x轴交于Q,过Q的直线与E交于M,N两点,直线PM和PN的斜率分别为和.求证:为定值.
变式8.(2024·四川巴中·高三统考开学考试)已知椭圆的左、右顶点分别为,点在椭圆上,且.
(1)求椭圆的方程;
(2)设椭圆的右焦点为,过点斜率不为0的直线交椭圆于两点,记直线与直线的斜率分别为,当时,求:
①直线的方程;
②的面积.
变式9.(2024·湖北随州·高三随州市曾都区第一中学校考开学考试)在平面直角坐标系中,已知圆心为C的动圆过点,且在轴上截得的弦长为4,记C的轨迹为曲线E.
(1)求E的方程;
(2)已知及曲线E上的两点B和D,直线AB,AD的斜率分别为,,且,求证:直线BD经过定点.
变式10.(2024·陕西商洛·高三陕西省山阳中学校联考阶段练习)已知椭圆C:过点,且C的右焦点为.
(1)求C的离心率;
(2)过点F且斜率为1的直线与C交于M,N两点,P直线上的动点,记直线PM,PN,PF的斜率分别为,,,证明:.
变式11.(2024·湖南长沙·高三长郡中学校考阶段练习)已知椭圆的左右焦点分别为是椭圆的中心,点为其上的一点满足.
(1)求椭圆的方程;
(2)设定点,过点的直线交椭圆于两点,若在上存在一点,使得直线的斜率与直线的斜率之和为定值,求的范围.
变式12.(2024·湖北武汉·高三武汉市第四十九中学校考阶段练习)已知定点,定直线,动圆过点,且与直线相切.
(1)求动圆的圆心所在轨迹的方程;
(2)已知点是轨迹上一点,点是轨迹上不同的两点(点均不与点重合),设直线的斜率分别为,且满足,证明:直线过定点,并求出定点的坐标.
题型二:斜率差问题
例4.(2024·全国·高三专题练习)椭圆C:的离心率,.
(1)求椭圆C的方程;
(2)如图,A,B,D是椭圆C的顶点,P是椭圆C上除顶点外的任意一点,直线DP交x轴于点N,直线AD交BP于点M,设MN的斜率为m,BP的斜率为n,证明:为定值.
例5.(2024·全国·高三专题练习)在平面直角坐标系中,已知定点A(1,0),点M在轴上运动,点N在轴上运动,点P为坐标平面内的动点,且满足.
(1)求动点P的轨迹C的方程;
(2)点Q为圆上一点,由Q向C引切线,切点分别为S、T,记分别为切线QS,QT的斜率,当Q运动时,求的取值范围.
例6.(2024·四川成都·高二棠湖中学校考阶段练习)设、为抛物线上的两点,与的中点的纵坐标为4,直线的斜率为.
(1)求抛物线的方程;
(2)已知点,、为抛物线(除原点外)上的不同两点,直线、的斜率分别为,,且满足,记抛物线在、处的切线交于点,线段的中点为,若,求的值.
变式13.(2024·全国·高三专题练习)如图,已知点是抛物线:的焦点,点在抛物线上,且.
(1)若直线与抛物线交于两点,求的值;
(2)若点在抛物线上,且抛物线在点处的切线交于点,记直线的斜率分别为,且满足,求证:的面积为定值.
变式14.(2024·全国·高三专题练习)如图,已知椭圆的离心率为,,分别是椭圆的左、右顶点,右焦点,,过且斜率为的直线与椭圆相交于,两点,在轴上方.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)记,的面积分别为,,若,求的值;
(3)设线段的中点为,直线与直线相交于点,记直线,,的斜率分别为,,,求的值.
变式15.(2024·广东广州·高三华南师大附中校考开学考试)已知椭圆的两焦点分别为 ,A是椭圆上一点,当时,的面积为.
(1)求椭圆的方程;
(2)直线与椭圆交于两点,线段的中点为,过作垂直轴的直线在第二象限交椭圆于点S,过S作椭圆的切线,的斜率为,求的取值范围.
题型三:斜率积问题
例7.(2024·黑龙江鸡西·高三鸡东县第二中学校考期末)已知双曲线(,)的两条渐近线互相垂直,且过点.
(1)求双曲线C的方程;
(2)设P为双曲线的左顶点,直线l过坐标原点且斜率不为0,l与双曲线C交于A,B两点,直线m过x轴上一点Q(异于点P),且与直线l的倾斜角互补,m与直线PA,PB分别交于M,N(M,N不在坐标轴上)两点,若直线OM,ON的斜率之积为定值,求点Q的坐标.
例8.(2024·贵州毕节·校考模拟预测)如图,椭圆的左、右顶点分别为,,为椭圆上的动点且在第一象限内,线段与椭圆交于点(异于点),直线与直线交于点,为坐标原点,连接,且直线与的斜率之积为.
(1)求椭圆的方程.
(2)设直线的斜率分别为,证明:为定值.
例9.(2024·海南省直辖县级单位·校考模拟预测)椭圆的离心率,过点.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)过点且斜率不为0的直线与椭圆交于两点,椭圆的左顶点为,求直线与直线的斜率之积.
变式16.(2024·湖北武汉·统考模拟预测)已知为坐标原点,椭圆的离心率为,椭圆的上顶点到右顶点的距离为.
(1)求椭圆的方程;
(2)若椭圆的左、右顶点分别为、,过点作直线与椭圆交于、两点,且、位于第一象限,在线段上,直线与直线相交于点,连接、,直线、的斜率分别记为、,求的值.
变式17.(2024·河南郑州·高三郑州外国语学校校考阶段练习)已知椭圆的离心率为,以C的短轴为直径的圆与直线相切.
(1)求C的方程;
(2)直线与C相交于A,B两点,过C上的点P作x轴的平行线交线段AB于点Q,且平分,设直线的斜率为(O为坐标原点),判断是否为定值?并说明理由.
变式18.(2024·内蒙古赤峰·高三统考开学考试)已知椭圆:的右顶点为,点在圆:上运动,且的最大值为.
(1)求椭圆的方程;
(2)不经过点的直线与交于,两点,且直线和的斜率之积为1.求直线被圆截得的弦长.
变式19.(2024·重庆沙坪坝·高三重庆南开中学校考阶段练习)已知双曲线的左、右顶点分别为A、B,渐近线方程为,焦点到渐近线距离为1,直线与C左右两支分别交于P,Q,且点在双曲线C上.记和面积分别为,,,的斜率分别为,
(1)求双曲线C的方程;
(2)若,试问是否存在实数,使得,,.成等比数列,若存在,求出的值,不存在说明理由.
变式20.(2024·陕西西安·高三校联考开学考试)已知椭圆的右顶点为,离心率为.
(1)求椭圆的方程;
(2)不经过点的直线与交于两点,且直线和的斜率之积为1,证明:直线过定点.
变式21.(2024·内蒙古包头·高三统考开学考试)已知点,,动点满足直线与的斜率之积为,记点的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程,并说明是什么曲线;
(2)过坐标原点的直线交曲线于,两点,点在第一象限,轴,垂足为,连结并延长交曲线于点.
(ⅰ)证明:直线与的斜率之积为定值;
(ⅱ)求面积的最大值.
变式22.(2024·内蒙古包头·高三统考开学考试)已知点,动点满足直线PM与PN的斜率之积为,记点P的轨迹为曲线C.
(1)求曲线C的方程,并说明C是什么曲线;
(2)过坐标原点的直线交曲线C于A,B两点,点A在第一象限,AD⊥x轴,垂足为D,连接BD并延长交曲线C于点H.证明:直线AB与AH的斜率之积为定值.
变式23.(2024·山西大同·高三统考开学考试)已知双曲线的离心率为,且过点.
(1)求C的方程;
(2)设A,B为C上异于点P的两点,记直线,的斜率分别为,,若,试判断直线是否过定点?若是,则求出该定点坐标;若不是,请说明理由.
变式24.(2024·河南周口·高三校联考阶段练习)已知是椭圆上的两点,关于原点对称,是椭圆上异于的一点,直线和的斜率满足.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若斜率存在且不经过原点的直线交椭圆于两点异于椭圆的上、下顶点),当的面积最大时,求的值.
变式25.(2024·江苏南通·高三统考开学考试)在直角坐标系中,点到点的距离与到直线:的距离之比为,记动点的轨迹为.
(1)求的方程;
(2)过上两点,作斜率均为的两条直线,与的另两个交点分别为,.若直线,的斜率分别为,,证明:为定值.
变式26.(2024·天津北辰·高三天津市第四十七中学校考阶段练习)已知椭圆的离心率为,以C的短轴为直径的圆与直线相切.直线l过右焦点F且不平行于坐标轴,l与C有两交点A,B,线段的中点为M.
(1)求C的方程;
(2)证明:直线的斜率与l的斜率的乘积为定值;
(3)延长线段与椭圆C交于点P,若四边形为平行四边形,求此时直线l的斜率.
变式27.(2024·四川泸州·统考三模)已知椭圆的右焦点为,短轴长等于焦距.
(1)求的方程;
(2)过的直线交于,交直线于点,记的斜率分别为,若,求的值.
题型四:斜率商问题
例10.(2024·湖北荆州·高三沙市中学校考阶段练习)已知双曲线的实轴长为,左右两个顶点分别为,经过点的直线交双曲线的右支于两点,且在轴上方,当轴时,.
(1)求双曲线方程.
(2)求证:直线的斜率之比为定值.
例11.(2024·重庆南岸·高三重庆市第十一中学校校考阶段练习)如图,为抛物线上四个不同的点,直线AB与直线MN相交于点,直线AN过点
(1)记A,B的纵坐标分别为,求;
(2)记直线AN,BM的斜率分别为,是否存在实数,使得?若存在,求出的值,若不存在说明理由
例12.(2024·广东·高三校联考阶段练习)过原点O的直线交椭圆E:()于A,B两点,,面积的最大值为.
(1)求椭圆E的方程;
(2)连AR交椭圆于另一个交点C,又(),分别记PA,PR,PC的斜率为,,,求的值.
变式28.(2024·江西南昌·高三南昌市八一中学校考阶段练习)已知随圆的左、右焦点分别为点在上,的周长为,面积为.
(1)求的方程.
(2)设的左、右顶点分别为,过点的直线与交于两点(不同于左右顶点),记直线的斜率为,直线的斜率为,则是否存在实常数,使得恒成立.
变式29.(2024·河南·高三校联考开学考试)已知双曲线实轴左右两个顶点分别为,双曲线的焦距为,渐近线方程为.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)过点的直线与双曲线交于两点.设的斜率分别为,且,求的方程.
变式30.(2024·全国·高三专题练习)已知椭圆的焦距为,为坐标原点,椭圆的上下顶点分别为,,左右顶点分别为,,依次连接的四个顶点构成的四边形的面积为4.
(1)求的方程;
(2)过点的任意直线与椭圆交于,(不同于,)两点,直线的斜率为,直线的斜率为.求证:.
变式31.(2024·河南洛阳·模拟预测)已知椭圆:的离心率为,右焦点为,,分别为椭圆的左、右顶点.
(1)求椭圆的方程;
(2)过点作斜率不为的直线,直线与椭圆交于,两点,记直线的斜率为,直线的斜率为,求证:为定值;
(3)在(2)的条件下,直线与直线交于点,求证:点在定直线上.
变式32.(2024·福建福州·福建省福州第一中学校考三模)已知M是平面直角坐标系内的一个动点,直线MA与直线垂直,A为垂足且位于第三象限;直线MB与直线垂直,B为垂足且位于第二象限.四边形OAMB(O为原点)的面积为2,记动点M的轨迹为C.
(1)求C的方程;
(2)点,直线PE,QE与C分别交于P,Q两点,直线PE,QE,PQ的斜率分别为,,.若,求△PQE周长的取值范围.
变式33.(2024·全国·高三专题练习)已知分别为椭圆E:的左、右顶点,直线过定点,记直线的斜率为,求的值.
变式34.(2024·全国·高三专题练习)设抛物线的焦点为F,点,过F的直线交C于M,N两点.当直线MD垂直于x轴时,.
(1)求C的方程;
(2)设直线与C另一个交点分别为A,B,记直线的斜率为,求的值.
变式35.(2024·高二课时练习)在平面直角坐标系中,已知点,抛物线的焦点为F,M为抛物线C上异于顶点的动点,直线MF交抛物线C于另一点N,直线ME,NE分别交抛物线C于点P,Q.
(1)当轴时,求直线PQ与x轴的交点坐标;
(2)设直线MN,PQ的斜率分别为,,试探究是否为定值?若是,求出此定值;若不是,请说明理由
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第73讲 斜率题型全归纳
知识梳理
1、已知是椭圆上的定点,直线(不过点)与椭圆交于,两点,且,则直线斜率为定值.
2、已知是双曲线上的定点,直线(不过点)与双曲线交于,两点,且,直线斜率为定值.
3、已知是抛物线上的定点,直线(不过点)与抛物线交于,两点,若,则直线斜率为定值.
4、为椭圆上一定点,过点作斜率为,的两条直线分别与椭圆交于两点.
(1)若,则直线过定点;
(2)若,则直线过定点.
5、设是直角坐标平面内不同于原点的一定点,过作两条直线,交椭圆于、、、,直线,的斜率分别为,,弦,的中点记为,.
(1)若,则直线过定点;
(2)若,则直线过定点.
6、过抛物线上任一点引两条弦,,直线,斜率存在,分别记为,即,则直线经过定点.
必考题型全归纳
题型一:斜率和问题
例1.(2024·重庆渝中·高三重庆巴蜀中学校考阶段练习)已知点,,是异于A,的动点,,分别是直线,的斜率,且满足.
(1)求动点的轨迹方程;
(2)在线段上是否存在定点,使得过点的直线交的轨迹于,两点,且对直线上任意一点,都有直线,,的斜率成等差数列.若存在,求出定点,若不存在,请说明理由.
【解析】(1)由题意,即,
又直线,的斜率存在,所以点的轨迹方程为
(2)若存在这样的定点,不妨设为,令,,,
直线的方程为,
,
由韦达定理得:,,,
,
,
对任意成立,所以
由得,
所以,
对任意成立,,经检验,符合题意,
所以,存在满足题意.
例2.(2024·河南洛阳·高三伊川县第一高中校联考开学考试)已知抛物线与抛物线在第一象限交于点.
(1)已知为抛物线的焦点,若的中点坐标为,求;
(2)设为坐标原点,直线的斜率为.若斜率为的直线与抛物线和均相切,证明为定值,并求出该定值.
【解析】(1)由得,设,
因为的中点坐标为,所以,
解得.
(2)
联立,解得或,
所以,
所以直线的斜率.
设直线的方程为.
联立,消去得,
因为直线与抛物线相切,
所以,即,
若,则,不符合题意,
所以,即,①
联立,消去得,
因为直线与抛物线相切,
所以,即,②
由①②可得,所以,
故为定值,该定值为0.
例3.(2024·广东广州·高三广州市真光中学校考阶段练习)已知双曲线,渐近线方程为,点在上;
(1)求双曲线的方程;
(2)过点的两条直线,分别与双曲线交于,两点(不与点重合),且两条直线的斜率,满足,直线与直线,轴分别交于,两点,求证:的面积为定值.
【解析】(1),,依题意,,
所以双曲线的方程为.
(2)依题意可知斜率存在,设方程为,,,
,
,①,
,
整理得.
1),,过舍去,
2),,过点,
此时,将代入①得,
与交于点,故(定值)
变式1.(2024·全国·高三专题练习)在平面直角坐标系中,已知两定点,,M是平面内一动点,自M作MN垂直于AB,垂足N介于A和B之间,且.
(1)求动点M的轨迹;
(2)设过的直线交曲线于C,D两点,Q为平面上一动点,直线QC,QD,QP的斜率分别为,,,且满足.问:动点Q是否在某一定直线上?若在,求出该定直线的方程;若不在,请说明理由.
【解析】(1)设,则,由题意知-4<x<4.
∵,∴,即,故动点M的轨迹为.
(2)存在满足题意的Q,在定直线y=8(x≠0)上.理由如下:
当直线CD的斜率存在时,设直线CD的方程为y=kx+1.
设,,,则,,,由此知.
将y=kx+1代入,得,于是
,.①
条件即,也即.
将,代入得.
显然不在直线y=kx+1上,∴,从而得,即.
将,代入得.将式①代入得
,解得.
当直线CD的斜率不存在时,经检验符合题意.
因此存在满足题意的Q,在定直线y=8(x≠0)上.
变式2.(2024·全国·高三专题练习)设是抛物线上一点,不过点A的直线l交E于M,N两点,F为E的焦点.
(1)若直线l过F,求的值;
(2)设直线AM,AN和直线l的斜率分别为,和k,若,求k的值.
【解析】(1)因直线l过,可设其方程为y=kx+1,设,.
将y=kx+1代入,得.于是,.
由焦点弦公式,得,.
∴.
(2)显然直线l的斜率存在,设其方程为y=kx+m,设,.
将y=kx+m代入,得.于是,,
,,且,
∴
.
∵,∴,即.
∵直线l:y=kx+m不过点,∴2k+m-1≠0,故k=1.
变式3.(2024·全国·高三专题练习)已知椭圆经过点,离心率为.过点的直线l与椭圆E交于不同的两点M,N.
(1)求椭圆E的方程;
(2)设直线AM和直线AN的斜率分别为和,求的值.
【解析】(1)由题意,,,且,解得,.
故椭圆E的方程为.
(2)当直线l的斜率存在时,设l的方程为y=kx+2,设,.
将y=kx+2代入,消去y得;消去x得.于是
,,,.
∴
.
当直线l的斜率不存在时,,,此时.
综上,.
变式4.(2024·山西运城·山西省运城中学校校考二模)已知点为双曲线上一点,的左焦点到一条渐近线的距离为.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)不过点的直线与双曲线交于两点,若直线PA,PB的斜率和为1,证明:直线过定点,并求该定点的坐标.
【解析】(1)设到渐近线,即的距离为,
则,结合得,
又在双曲线上,所以,得,
所以双曲线的标准方程为.
(2)联立,消去并整理得,
则,,即,
设,,
则,,
则
,
所以,
所以,
所以,
整理得,
所以,
所以,
因为直线不过,即,,
所以,即,
所以直线,即过定点.
变式5.(2024·重庆巴南·统考一模)在平面直角坐标系中,已知点、,的内切圆与直线相切于点,记点M的轨迹为C.
(1)求C的方程;
(2)设点T在直线上,过T的两条直线分别交C于A、B两点和P,Q两点,连接.若直线的斜率与直线的斜率之和为0,试比较与的大小.
【解析】(1)因为点、,的内切圆与直线相切于点,
所以,
因此根据双曲线的定义可知,点的轨迹为以,为焦点的双曲线的右支,
设点的轨迹C的方程为,焦距为,
所以,,
所以,,,
所以点的轨迹方程C为
(2)由题意,直线的斜率互为相反数,记,
则,,,,,
设,则直线,.
联立直线和双曲线方程,
整理得.
该方程有两个不等实根,,
则
根据韦达定理可得,,
同理可得,.
又因为,.
,.
则,
同理可得
即
进而可得相似于,
即,,
也即A,B,Q,P四点共圆,可得
从而得.
因此
变式6.(2024·湖南湘潭·高三湘钢一中校考开学考试)已知椭圆的离心率为分别为椭圆的左右顶点,分别为椭圆的左右焦点,是椭圆的上顶点,且的外接圆半径为.
(1)求椭圆的方程;
(2)设与轴不垂直的直线交椭圆于两点(在轴的两侧),记直线的斜率分别为.
(i)求的值;
(ii)若,则求的面积的取值范围.
【解析】(1)由于椭圆的离心率为,故,
故,则,
又,则,
又的外接圆半径为,则,
解得,故,
故椭圆方程为;
(2)(i)设l与x轴的交点为D,由于直线交椭圆于两点(在轴的两侧),
故直线l的斜率不为0,
设l的方程为,联立,
则,需满足,
设,则,
又,故,
同理可得;
(ii)因为,
则,
又直线l与x轴不垂直可得,则,
即,所以,
即,
即,
即,
整理得,解得或,
因为在轴的两侧,故,则,
故,此时直线l为,过定点,与椭圆C交于不同两点;
此时,
,
令,由于l与轴不垂直,故,所以,
故,
设,时,,
即在上单调递增,即,
故,即的面积的取值范围为.
变式7.(2024·全国·高三专题练习)设抛物线的焦点为F,过F且斜率为1的直线l与E交于A,B两点,且.
(1)求抛物线E的方程;
(2)设为E上一点,E在P处的切线与x轴交于Q,过Q的直线与E交于M,N两点,直线PM和PN的斜率分别为和.求证:为定值.
【解析】(1)由题意,,直线l的方程为,代入,得.于是,∴焦点弦,解得p=2.故抛物线E的方程为.
(2)因在E上,∴m=2.设E在P处的切线方程为,代入,得.由,解得t=1,∴P处的切线方程为y=x+1,从而得.
易知直线MN的斜率存在,设其方程为,设,.
将代入,得.于是,,且,.
∴
.
故为定值2.
变式8.(2024·四川巴中·高三统考开学考试)已知椭圆的左、右顶点分别为,点在椭圆上,且.
(1)求椭圆的方程;
(2)设椭圆的右焦点为,过点斜率不为0的直线交椭圆于两点,记直线与直线的斜率分别为,当时,求:
①直线的方程;
②的面积.
【解析】(1)由题意知,又,则
,解得
由在椭圆上及得,解得
椭圆的方程为
(2)
由(1)知,右焦点为
据题意设直线的方程为
则
于是由得,化简得(*)
①由消去整理得
由根与系数的关系得:.
代入(*)式得:,解得
直线l的方程为
②方法一
由①可知:
由求根公式与弦长公式得:.
设点到直线l的距离为,则.
.
方法二
由题意可知
由①知,直线l的方程为
代入消去得
∴
.
变式9.(2024·湖北随州·高三随州市曾都区第一中学校考开学考试)在平面直角坐标系中,已知圆心为C的动圆过点,且在轴上截得的弦长为4,记C的轨迹为曲线E.
(1)求E的方程;
(2)已知及曲线E上的两点B和D,直线AB,AD的斜率分别为,,且,求证:直线BD经过定点.
【解析】(1)设圆心,半径为,
因为圆心为C的动圆过点,所以,
因为圆心为C的动圆在轴上截得的弦长为4,所以,
所以,即,所以曲线E是抛物线.
(2)证明:由题意点坐标适合,即点A在E上,
由题意可知BD斜率不会为0,设直线:,
联立,消去并整理得,
需满足,即,
设,,则,,
因为,,
所以,
所以,将,代入得,
即,
所以直线:,即,
所以直线BD经过定点.
变式10.(2024·陕西商洛·高三陕西省山阳中学校联考阶段练习)已知椭圆C:过点,且C的右焦点为.
(1)求C的离心率;
(2)过点F且斜率为1的直线与C交于M,N两点,P直线上的动点,记直线PM,PN,PF的斜率分别为,,,证明:.
【解析】(1)由得C的半焦距为,所以,
又C过点,所以,解得,
所以,.
故C的离心率为.
(2)
由(1)可知C的方程为.
设,,.
由题意可得直线MN的方程为,
联立 ,消去y可得,
则,,
则
,
又,
因此.
变式11.(2024·湖南长沙·高三长郡中学校考阶段练习)已知椭圆的左右焦点分别为是椭圆的中心,点为其上的一点满足.
(1)求椭圆的方程;
(2)设定点,过点的直线交椭圆于两点,若在上存在一点,使得直线的斜率与直线的斜率之和为定值,求的范围.
【解析】(1)设,在中,设,
,
,
,
,
所以椭圆的方程为:
(2)设,直线的方程为,
,
,
,
设
,
若为常数,则,
即,而此时,
又,即或,
综上所述,或,存在点,使得直线的斜率与直线的斜率之和为定值
变式12.(2024·湖北武汉·高三武汉市第四十九中学校考阶段练习)已知定点,定直线,动圆过点,且与直线相切.
(1)求动圆的圆心所在轨迹的方程;
(2)已知点是轨迹上一点,点是轨迹上不同的两点(点均不与点重合),设直线的斜率分别为,且满足,证明:直线过定点,并求出定点的坐标.
【解析】(1)设点,圆与直线的切点为,
因为动圆过点,且与直线相切,则,
所以点的轨迹是以原点为顶点,以点为焦点的抛物线,
则动圆的圆心轨迹的方程为.
(2)若直线的斜率为0,则直线与抛物线只有1个交点,不合要求,
设直线的方程为
,消去可得:,
则,
因为为抛物线上一点,所以,解得,
,
解得,代入,
解得或,
结合点均不与点重合,则,则,解得,
故且或,
所以直线即
所以直线恒过定点.
题型二:斜率差问题
例4.(2024·全国·高三专题练习)椭圆C:的离心率,.
(1)求椭圆C的方程;
(2)如图,A,B,D是椭圆C的顶点,P是椭圆C上除顶点外的任意一点,直线DP交x轴于点N,直线AD交BP于点M,设MN的斜率为m,BP的斜率为n,证明:为定值.
【解析】(1)由椭圆的离心率,则,
又,
解得:,,
则椭圆的标准方程为:;
(2)证明:因为,P不为椭圆顶点,则可设直线BP的方程为
联立整理得.
则,故,则.
所以
又直线AD的方程为.
联立,解得
由三点,共线,
得,所以.
的斜率为.
则.
为定值.
例5.(2024·全国·高三专题练习)在平面直角坐标系中,已知定点A(1,0),点M在轴上运动,点N在轴上运动,点P为坐标平面内的动点,且满足.
(1)求动点P的轨迹C的方程;
(2)点Q为圆上一点,由Q向C引切线,切点分别为S、T,记分别为切线QS,QT的斜率,当Q运动时,求的取值范围.
【解析】(1) 设N(0,b)M(a,0),P(x,y).
因为
所以,即
因为
所以
所以x=-a,y=2b,
所以y2=4x
(2)设Q(x,y),x∈[-3,-1]
由题意知:切线斜率存在,设为k
切线方程为:y-y0=k(x-x0),
联立,化简得:ky2-4y+4y0-4kx0=0
△=16-16k(y-kx0)=0
∴将代入得
,
∴.
∴的取值范围是
例6.(2024·四川成都·高二棠湖中学校考阶段练习)设、为抛物线上的两点,与的中点的纵坐标为4,直线的斜率为.
(1)求抛物线的方程;
(2)已知点,、为抛物线(除原点外)上的不同两点,直线、的斜率分别为,,且满足,记抛物线在、处的切线交于点,线段的中点为,若,求的值.
【解析】(1)设,.
又、都在抛物线上,
即所以,.
由两式相减得,
直线的斜率为,.
两边同除以,且由已知得,
所以,即.
所以抛物线的方程为.
(2)设,,.
因为
所以,所以,
设直线的斜率为,则直线,
由消得.
由,得,即.
所以直线,
同理得直线.
联立以上两个方程解得
又,
所以,
所以.
变式13.(2024·全国·高三专题练习)如图,已知点是抛物线:的焦点,点在抛物线上,且.
(1)若直线与抛物线交于两点,求的值;
(2)若点在抛物线上,且抛物线在点处的切线交于点,记直线的斜率分别为,且满足,求证:的面积为定值.
【解析】(Ⅰ)设,由题意,得,
故,即
代入中,得,所以,
所以抛物线方程为,
联立方程,得
消去,得,
,记,
根据根与系数的关系,得,
故.
(Ⅱ)由(Ⅰ)可知,抛物线方程为,,
设,,,
因为直线MP,MQ的斜率分别为,
则,
又因为,所以,
直线,直线,
易得
因为直线,
如图,过S作y轴平行线交PQ于点E,
将的值代入直线PQ的方程,可得,
所以.
所以的面积为定值32.
变式14.(2024·全国·高三专题练习)如图,已知椭圆的离心率为,,分别是椭圆的左、右顶点,右焦点,,过且斜率为的直线与椭圆相交于,两点,在轴上方.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)记,的面积分别为,,若,求的值;
(3)设线段的中点为,直线与直线相交于点,记直线,,的斜率分别为,,,求的值.
【解析】(1)设椭圆的焦距为.
依题意可得,,
解得,.
故.
所以椭圆的标准方程为.
(2)设点,,,.
若,则,即有,①
设直线的方程为,与椭圆方程,
可得,
则,,②
将①代入②可得,解得,
则;
(3)由(2)得
,,
所以直线的方程为,
令,得,即.
所以.
所以,
,
,
.
变式15.(2024·广东广州·高三华南师大附中校考开学考试)已知椭圆的两焦点分别为 ,A是椭圆上一点,当时,的面积为.
(1)求椭圆的方程;
(2)直线与椭圆交于两点,线段的中点为,过作垂直轴的直线在第二象限交椭圆于点S,过S作椭圆的切线,的斜率为,求的取值范围.
【解析】(1)由题意得,
由椭圆定义可得,又,
由余弦定理可得:
,
所以,又,解得,
所以,故椭圆的方程为.
(2)直线,设,
联立与得,所以,
恒成立,
所以,
故,
设直线为,,
联立,所以,
由可得,
所以,则,所以得,所以,
则,
由于函数在上为减函数,所以函数在上为增函数,
所以函数在上为减函数,所以,
所以.
题型三:斜率积问题
例7.(2024·黑龙江鸡西·高三鸡东县第二中学校考期末)已知双曲线(,)的两条渐近线互相垂直,且过点.
(1)求双曲线C的方程;
(2)设P为双曲线的左顶点,直线l过坐标原点且斜率不为0,l与双曲线C交于A,B两点,直线m过x轴上一点Q(异于点P),且与直线l的倾斜角互补,m与直线PA,PB分别交于M,N(M,N不在坐标轴上)两点,若直线OM,ON的斜率之积为定值,求点Q的坐标.
【解析】(1)由可得渐近线方程为:,
因为两条渐近线互相垂直,所以,可得,
又因为,解得:,
所以双曲线的方程为.
(2)设,,,,
由(1)知:,设直线,的斜率分别为,
因为三点共线,所以,即,
因为直线过轴上一点(异于点),且与直线的倾斜角互补,
所以,即,所以,
由可得,所以,
同理可得,
因为直线,的斜率之积为定值,设定值为,
则,
整理可得:,其中,
因为上式对任意的都成立,所以,可得,,
所以点的坐标为.
例8.(2024·贵州毕节·校考模拟预测)如图,椭圆的左、右顶点分别为,,为椭圆上的动点且在第一象限内,线段与椭圆交于点(异于点),直线与直线交于点,为坐标原点,连接,且直线与的斜率之积为.
(1)求椭圆的方程.
(2)设直线的斜率分别为,证明:为定值.
【解析】(1)设直线与的斜率分别为,则,
设,由椭圆,且分别为其左右顶点,则,,
因为在椭圆上,则,即,
设直线与的斜率分别为,
则,
由,则,化简可得,
解得,由,解得,
则椭圆.
(2)由(1)可得,,易知直线斜率存在,否则直线过点,就不在第一象限.
设直线,由在直线上,则,即,
设,,联立可得,即,
化简可得:,,
由韦达定理,可得,,
直线,直线,
联立可得:,则,,
即,故,则,
故,,
可得,由,,代入,
则,
由,则
,
将,代入上式,并分子分母同乘以,
则
,
将代入上式,则
.
例9.(2024·海南省直辖县级单位·校考模拟预测)椭圆的离心率,过点.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)过点且斜率不为0的直线与椭圆交于两点,椭圆的左顶点为,求直线与直线的斜率之积.
【解析】(1)因为椭圆的离心率,
所以 ,即,
又因为椭圆过点,
所以,
又因为,
所以,
所以椭圆的方程为;
(2)如图所示:
当直线的斜率不存在时,直线的方程为,
与椭圆方程联立求得,
又,
所以,
所以;
当直线的斜率存在时,设直线的方程为,
由,消去y得:,
,
由韦达定理得,
所以,
,
.
变式16.(2024·湖北武汉·统考模拟预测)已知为坐标原点,椭圆的离心率为,椭圆的上顶点到右顶点的距离为.
(1)求椭圆的方程;
(2)若椭圆的左、右顶点分别为、,过点作直线与椭圆交于、两点,且、位于第一象限,在线段上,直线与直线相交于点,连接、,直线、的斜率分别记为、,求的值.
【解析】(1)由题意知,,椭圆的上顶点到右顶点的距离为,
即,解得,,,
因此,椭圆的方程为.
(2)如下图所示:
不妨设、,由图可知,直线的斜率存在,
设直线的方程为,因为点,则,则,
联立可得,
,可得,即,
解得,
由韦达定理可得,解得,
所以,,易知、,
由于在直线上,设,
又由于在直线上,则,所以,,
.
变式17.(2024·河南郑州·高三郑州外国语学校校考阶段练习)已知椭圆的离心率为,以C的短轴为直径的圆与直线相切.
(1)求C的方程;
(2)直线与C相交于A,B两点,过C上的点P作x轴的平行线交线段AB于点Q,且平分,设直线的斜率为(O为坐标原点),判断是否为定值?并说明理由.
【解析】(1)由椭圆的离心率为,得,即有,
由以C的短轴为直径的圆方程为,
由与直线相切得:,
联立解得,
∴C的方程为;
(2)为定值,且,理由如下:
由题意,直线AP,BP的斜率互为相反数,即,
设,
由,消去y得:,
∴,
而,
∴,
即
,
∴,
∴,
化简得,
又∵在椭圆上,∴,∴,
∴,
∴,
又∵不在直线,
则有,即,
∴为定值,且.
变式18.(2024·内蒙古赤峰·高三统考开学考试)已知椭圆:的右顶点为,点在圆:上运动,且的最大值为.
(1)求椭圆的方程;
(2)不经过点的直线与交于,两点,且直线和的斜率之积为1.求直线被圆截得的弦长.
【解析】(1)如图所示:
由题可知,圆:的圆心为,半径,又因为,所以,所以,所以椭圆的方程.
(2)当直线l的斜率不存在时,显然不符合题意.
故设,,直线:,联立,消去整理得一元二次方程,
其判别式,则;因为,所以,
所以,所以,整理得.
若,则,则直线过定点,与题意矛盾;
若,则,则直线过定点.
因为圆的圆心为,半径,所以直线被圆截得的弦长为4.
变式19.(2024·重庆沙坪坝·高三重庆南开中学校考阶段练习)已知双曲线的左、右顶点分别为A、B,渐近线方程为,焦点到渐近线距离为1,直线与C左右两支分别交于P,Q,且点在双曲线C上.记和面积分别为,,,的斜率分别为,
(1)求双曲线C的方程;
(2)若,试问是否存在实数,使得,,.成等比数列,若存在,求出的值,不存在说明理由.
【解析】(1)由题可得,解得,所以双曲线C的方程为;
(2)由点在上可得:.
联立和整理得:,
设,,则有:,,
,
又由直线交左右两支各一点可得:,所以,即,
所以,
又到直线的距离,
到直线的距离,
所以,所以,
所以(),解得,
又,
其中,
,
所以,假设存在实数,使得,,成等比数列,
则有,所以,解得,故存在满足题意.
变式20.(2024·陕西西安·高三校联考开学考试)已知椭圆的右顶点为,离心率为.
(1)求椭圆的方程;
(2)不经过点的直线与交于两点,且直线和的斜率之积为1,证明:直线过定点.
【解析】(1)由题可知,
因为,所以.
又,所以,
所以椭圆的方程为.
(2)
证明:当直线的斜率不存在时,显然不符合题意,
故设,,直线,
联立消去整理得,
方程的判别式,
则,
因为,所以,
所以,
所以,
整理得.
若,则,则直线过定点,与题意矛盾;
若,则,则直线过定点.
变式21.(2024·内蒙古包头·高三统考开学考试)已知点,,动点满足直线与的斜率之积为,记点的轨迹为曲线.
(1)求曲线的方程,并说明是什么曲线;
(2)过坐标原点的直线交曲线于,两点,点在第一象限,轴,垂足为,连结并延长交曲线于点.
(ⅰ)证明:直线与的斜率之积为定值;
(ⅱ)求面积的最大值.
【解析】(1)因为,,,
所以,
所以,化解得,
所以为中心在坐标原点,焦点在轴上的椭圆,不含左右顶点;
(2)(ⅰ)设直线的斜率为,则其方程为,
由,得,记,则,,,
于是直线的斜率为,方程为,
由,得①,
设,则和是方程①的解,
故,由此得,
从而直线的斜率,
所以,即直线与的斜率之积为定值;
(ⅱ)由(ⅰ)可知,,,
所以
,
当且仅当时取等号,所以面积的最大值为.
变式22.(2024·内蒙古包头·高三统考开学考试)已知点,动点满足直线PM与PN的斜率之积为,记点P的轨迹为曲线C.
(1)求曲线C的方程,并说明C是什么曲线;
(2)过坐标原点的直线交曲线C于A,B两点,点A在第一象限,AD⊥x轴,垂足为D,连接BD并延长交曲线C于点H.证明:直线AB与AH的斜率之积为定值.
【解析】(1)由题设得,化解得,
所以为中心在坐标原点,焦点在轴上的椭圆,不含左右顶点.
(2)
设直线的斜率为,则其方程为.
由得,
记,则,,.
于是直线的斜率为,方程为.
由得.①
设,则和是方程①的解,则,
故,由此得.
从而直线的斜率,所以.
所以直线与的斜率之积为定值.
变式23.(2024·山西大同·高三统考开学考试)已知双曲线的离心率为,且过点.
(1)求C的方程;
(2)设A,B为C上异于点P的两点,记直线,的斜率分别为,,若,试判断直线是否过定点?若是,则求出该定点坐标;若不是,请说明理由.
【解析】(1)由题意知,
解得,,,
所以C的方程为.
(2)证明:设,.
又,则,.
因为,所以,所以,
即,
所以,
所以,
当直线的斜率为0时,,,所以,解得或,不符合题意,所以直线的斜率不为0.
设直线的方程为,
由得,
,即,
所以,.
因为,
所以,
整理得,
所以,
所以,
整理得,
即,则或.
当时,直线的方程为,此时直线过定点;
当时,直线的方程为,此时直线过定点.
即为,因为A,B为C上异于点的两个动点,所以不符合题意.
故直线过的定点为.
变式24.(2024·河南周口·高三校联考阶段练习)已知是椭圆上的两点,关于原点对称,是椭圆上异于的一点,直线和的斜率满足.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若斜率存在且不经过原点的直线交椭圆于两点异于椭圆的上、下顶点),当的面积最大时,求的值.
【解析】(1)设,易知,由,
得,
化简得,
故椭圆的标准方程为.
(2)
设的方程为,,,
将代入椭圆方程整理得,
,,
,,
则,
又原点到的距离为,
故,
当且仅当时取等号,
此时,的面积最大.
故
.
变式25.(2024·江苏南通·高三统考开学考试)在直角坐标系中,点到点的距离与到直线:的距离之比为,记动点的轨迹为.
(1)求的方程;
(2)过上两点,作斜率均为的两条直线,与的另两个交点分别为,.若直线,的斜率分别为,,证明:为定值.
【解析】(1)设,由题意可知,
所以的方程为;
(2)设,,
∴方程:代入椭圆方程
,
∴,
∴,∴,
∴,∴
同理设,,∴,
∴为定值.
变式26.(2024·天津北辰·高三天津市第四十七中学校考阶段练习)已知椭圆的离心率为,以C的短轴为直径的圆与直线相切.直线l过右焦点F且不平行于坐标轴,l与C有两交点A,B,线段的中点为M.
(1)求C的方程;
(2)证明:直线的斜率与l的斜率的乘积为定值;
(3)延长线段与椭圆C交于点P,若四边形为平行四边形,求此时直线l的斜率.
【解析】(1)由椭圆C的离心率为得:,即有,
由以C的短轴为直径的圆与直线相切得:,
联立解得,,
所以C的方程是.
(2)设直线l的方程为,,,
联立,消去y得,,
则,,
∵M为线段的中点,∴,,
∴,∴为定值.
(3)若四边形为平行四边形,则,设,
∴,,
∵点P在椭圆上,∴,解得,即,
∴当四边形为平行四边形时,直线l的斜率为.
变式27.(2024·四川泸州·统考三模)已知椭圆的右焦点为,短轴长等于焦距.
(1)求的方程;
(2)过的直线交于,交直线于点,记的斜率分别为,若,求的值.
【解析】(1)根据题意得到,,解得,
故,
故椭圆方程为;
(2)当过的直线斜率不存在时,此时该直线与直线无交点,舍去;
当过的直线斜率存在时,设为,令,得,
故,
联立与得,,
其中,
设,
则,
,
故
,
故,即,解得,
不妨令,则直线方程为,
,则,
,
故
,
当时,同理可得,
综上:.
题型四:斜率商问题
例10.(2024·湖北荆州·高三沙市中学校考阶段练习)已知双曲线的实轴长为,左右两个顶点分别为,经过点的直线交双曲线的右支于两点,且在轴上方,当轴时,.
(1)求双曲线方程.
(2)求证:直线的斜率之比为定值.
【解析】(1)由题意可得,
当轴时,直线,
则,
又,所以;
(2)
由题意可知,
不妨设:,,易知,
联立双曲线方程得,
则,且,不难发现
由斜率公式可知,
则,
故是定值.
例11.(2024·重庆南岸·高三重庆市第十一中学校校考阶段练习)如图,为抛物线上四个不同的点,直线AB与直线MN相交于点,直线AN过点
(1)记A,B的纵坐标分别为,求;
(2)记直线AN,BM的斜率分别为,是否存在实数,使得?若存在,求出的值,若不存在说明理由
【解析】(1)设直线的方程为,
由消去并化简得,
则.
(2)设直线的方程为,同(1)可求得,
设直线的方程为,
由消去并化简得,
所以.
,
同理可求得,
则,
所以存在使得.
例12.(2024·广东·高三校联考阶段练习)过原点O的直线交椭圆E:()于A,B两点,,面积的最大值为.
(1)求椭圆E的方程;
(2)连AR交椭圆于另一个交点C,又(),分别记PA,PR,PC的斜率为,,,求的值.
【解析】(1)由题知:,
所以,故椭圆的方程为.
(2)如图所示:
设的方程为,,
由,
,,,
设,则,,
变式28.(2024·江西南昌·高三南昌市八一中学校考阶段练习)已知随圆的左、右焦点分别为点在上,的周长为,面积为.
(1)求的方程.
(2)设的左、右顶点分别为,过点的直线与交于两点(不同于左右顶点),记直线的斜率为,直线的斜率为,则是否存在实常数,使得恒成立.
【解析】(1)依题意,得,即,
解得,所以的方程;
(2)依题意,可设直线的方程为,
联立方程,化简整理,得,
易得恒成立,
设,由韦达定理,
得,可得,
于是
,
故存在实数,使得恒成立.
变式29.(2024·河南·高三校联考开学考试)已知双曲线实轴左右两个顶点分别为,双曲线的焦距为,渐近线方程为.
(1)求双曲线的标准方程;
(2)过点的直线与双曲线交于两点.设的斜率分别为,且,求的方程.
【解析】(1)双曲线的焦距,;
双曲线的渐近线方程为,即,,
又,,,双曲线的标准方程为:.
(2)由(1)得:,,
设,,
由题意知:直线的斜率一定存在,则可设,
由得:,
,解得:且,
,,;
,,即,
,
解得:或,又且,,
直线的方程为:,即.
变式30.(2024·全国·高三专题练习)已知椭圆的焦距为,为坐标原点,椭圆的上下顶点分别为,,左右顶点分别为,,依次连接的四个顶点构成的四边形的面积为4.
(1)求的方程;
(2)过点的任意直线与椭圆交于,(不同于,)两点,直线的斜率为,直线的斜率为.求证:.
【解析】(1)依题意可得,解得,
所以椭圆的方程为
(2)由(1)可知,,
由题意,直线l的斜率不为0,设直线,,,
由
可得,则,,
因为直线的斜率,直线的斜率,
由,,得,
所以,
所以直线和的斜率之比为,即
变式31.(2024·河南洛阳·模拟预测)已知椭圆:的离心率为,右焦点为,,分别为椭圆的左、右顶点.
(1)求椭圆的方程;
(2)过点作斜率不为的直线,直线与椭圆交于,两点,记直线的斜率为,直线的斜率为,求证:为定值;
(3)在(2)的条件下,直线与直线交于点,求证:点在定直线上.
【解析】(1)依题可得,解得,所以,
所以椭圆的方程为.
(2)设,,因为直线过点且斜率不为,
所以可设的方程为,代入椭圆方程得,
其判别式,所以,.
两式相除得,即.
因为分别为椭圆的左、右顶点,所以点的坐标为,点的坐标为,
所以,.
从而.
(3)由(1)知,设,则,
所以直线的方程为,直线的方程为,
联立可得,
所以直线与直线的交点的坐标为,
所以点在定直线上.
变式32.(2024·福建福州·福建省福州第一中学校考三模)已知M是平面直角坐标系内的一个动点,直线MA与直线垂直,A为垂足且位于第三象限;直线MB与直线垂直,B为垂足且位于第二象限.四边形OAMB(O为原点)的面积为2,记动点M的轨迹为C.
(1)求C的方程;
(2)点,直线PE,QE与C分别交于P,Q两点,直线PE,QE,PQ的斜率分别为,,.若,求△PQE周长的取值范围.
【解析】(1)因为直线、相互垂直,则四边形OAMB为矩形,
设,且,可得,
则点到直线、的距离分别为、,
可得,整理得,
所以C的方程为.
(2)设直线,
联立方程,消去y得,
由题意可得:,①
因为,则,
整理得,
即,
整理得,解得或,
若,则直线,过定点,
此时①式为,无解,不符合题意;
当时,则直线,过定点,
此时①式为,解得,即或,
则,
因为,则,可得,
所以,
又因为为双曲线的左、右焦点,
则,即,
可得△PQE周长为,
所以△PQE周长的取值范围.
变式33.(2024·全国·高三专题练习)已知分别为椭圆E:的左、右顶点,直线过定点,记直线的斜率为,求的值.
【解析】(蝴蝶定理法)过点,交于点, 显然的中点;
由蝴蝶定理得:的中点,即;.
变式34.(2024·全国·高三专题练习)设抛物线的焦点为F,点,过F的直线交C于M,N两点.当直线MD垂直于x轴时,.
(1)求C的方程;
(2)设直线与C另一个交点分别为A,B,记直线的斜率为,求的值.
【解析】(1)抛物线C的方程为
(2) 解法一:
设,直线,
联立直线,得,,
联立直线,得,,
∴,同理可得,
由斜率公式可得,,∴.
解法二:三点共线
设,
由M、N、F三点共线,得,
由M、D、A三点共线,得,
由N、D、B三点共线,得,
则,AB过定点(4,0).
变式35.(2024·高二课时练习)在平面直角坐标系中,已知点,抛物线的焦点为F,M为抛物线C上异于顶点的动点,直线MF交抛物线C于另一点N,直线ME,NE分别交抛物线C于点P,Q.
(1)当轴时,求直线PQ与x轴的交点坐标;
(2)设直线MN,PQ的斜率分别为,,试探究是否为定值?若是,求出此定值;若不是,请说明理由.
【解析】(1)由题意,当轴时,则直线的方程,代入抛物线可得
不妨设,则
所以直线的方程为 由 ,解得或(舍),
即,所以,所以点
则
所以直线的方程为,由 ,解得或(舍),
即,所以 所以点
所以直线PQ的方程为,所以直线PQ与x轴的交点坐标
(2)设直线的方程为:
设
由 ,则
所以 (1)
设直线的方程为:,
由 ,则
则 (2)
设直线的方程为:,
由 ,则
则 (3)
由,,可得
由,,,可得
同理由,,,可得
,
所以为定值2.
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