专题3.13 探究代数表达式函数方程来发力高考数学解答题压轴题突破讲义(解析版).doc
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1、 【题型综述】 探究代数表达式包括以下若干类型:(1)参数值的探索,根据题中的条件将参数转化为关于直线与圆 锥曲线的交点的坐标的方程或函数问题,若利用设而不求思想与韦达定理即可求出参数的值即存在,否则 不存在 (2)等式恒成立问题,根据题 中条件和有关向量、距离公式、平面几何知识等方法,转化为关于直线与 圆锥曲线的交点的坐标的方程或函数问题,若利用设而不求思想与韦达定理即可求出参数的值即存在。 【典例指引】 类型一 参数值的探究 例 1 【2016 年高考四川理数】 (本小题满分 13 分) 已知椭圆 E: 22 22 1(0) xy ab ab 的两个焦点与短轴的一个端点是直角三角形的三个顶
2、点,直线 :3l yx 与椭圆 E 有且只有一个公共点 T. ()求椭圆 E 的方程及点 T 的坐标; ()设 O 是坐标原点,直线 l平行于 OT,与椭圆 E 交于不同的两点 A、B,且与直线 l 交于点 P证明: 存在常数,使得 2 PTPAPB,并求的值. 方程的判别式为 2 =16(92)m,由0,解得 3 23 2 22 m. 由得 2 1212 4412 =, 33 mm xxx x . 所以 22 111 2252 (2)(1)2 3323 mmm PAxyx , 同理 2 52 2 23 m PBx,学* 所以 12 522 (2)(2) 433 mm PAPBxx 2 121
3、2 522 (2)(2)() 433 mm xxx x 2 2 5224412 (2)(2)() 43333 mmmm 2 10 9 m. 故存在常数 4 5 ,使得 2 PTPAPB. 类型二 恒等式成立探究 例 2. 【2015 高考四川,理 20】如图,椭圆 E: 22 22 +1(0) xy ab ab 的离心率是 2 2 ,过点 P(0,1)的 动直线l与椭圆相交于 A,B 两点,当直线l平行与x轴时,直线l被椭圆 E 截得的线段长为2 2. (1)求椭圆 E 的方程; (2)在平面直角坐标系xOy中,是否存在与点 P 不同的定点 Q,使得 QAPA QBPB 恒成立?若存在,求出
4、点 Q 的坐标;若不存在,请说明理由. (2)当直线l与x轴平行时,设直线l与椭圆相交于 C、D 两点. 如果存在定点 Q 满足条件,则 | 1 | QCPC QDPD ,即| |QCQD. 所以 Q 点在 y 轴上,可设 Q 点的坐标为 0 (0,)y. 当直线l与x轴垂直时,设直线l与椭圆相交于 M、N 两点. 则(0, 2),(0,2)MN, 由 | | QMPM QNPN ,有 0 0 |2 |21 |2 |21 y y ,解得 0 1y 或 0 2y . 所以,若存在不同于点 P 的定点 Q 满足条件,则 Q 点的坐标只可能为(0,2)Q. 下面证明:对任意的直线l,均有 | | Q
5、APA QBPB .学* 当直线l的斜率 不存在时,由上可知,结论成立. 当直线l的斜率存在时,可设直线l的方程为1ykx,A、B 的坐标分别为 1122 ( ,),(,)x yxy. 联立 22 1, 42 1 xy ykx 得 22 (21)420kxkx.学* 其判别式 22 168(21)0kk , 类型三 面积最小值存在性 例 3【2015 高考湖北,文 22】一种画椭圆的工具如图 1 所示O是滑槽AB的中点,短杆 ON 可绕 O 转动, 长杆 MN 通过 N 处铰链与 ON 连接,MN 上的栓子 D 可沿滑槽 AB 滑动,且1DNON,3MN 当栓子 D 在滑槽 AB 内作往复运动
6、时,带动 N 绕O转动,M 处的笔尖画出的椭圆记为 C以O为原点,AB 所在的 直线为x轴建立如图 2 所示的平面直角坐标系 ()求椭圆 C 的方程; ()设动直线l与两定直线 1: 20lxy和 2: 20lxy分别交于,P Q两点若直线l总与椭圆C有且只有 一个公共点,试探究:OPQ的面积是否存在最小值?若存在,求出该最小值;若不存在,说明理由 2 2 111222 | 222121214 OPQPQ mmm SPQ dmxxm kkk . 将代入得, 2 2 2 2 41 2 8 1441 OPQ k m S kk . 当 2 1 4 k 时, 2 22 412 8()8(1)8 414
7、1 OPQ k S kk ; 当 2 1 0 4 k 时 , 2 22 412 8()8( 1) 1414 OPQ k S kk . 因 2 1 0 4 k, 则 2 0141k , 2 2 2 14k , 所 以 2 2 8( 1)8 14 OPQ S k ,当且仅当0k 时取等号.所以当0k 时, OPQ S的最小值为 8. 学* 综合(1) (2)可知,当直线l与椭圆C在四个顶点处相切时,OPQ的面积取得最小值 8. 类型四 面积关系探究 例 4.(2011湖南理 21)如图 7,椭圆 22 1 22 :1(0) xy Cab ab 的离心率为 3 2 ,x轴被曲线 2 2: Cyxb截
8、 得的线段长等于 1 C的长半轴长. ()求 12 ,C C的方程; ()设 2 C与y轴的交点为M,过坐标原点O的直线l与 2 C相交于点,A B,直线,MA MB分别与 1 C相交于点 ,D E. ()求证:MDME; ()记,MABMDE的面积分别为 12 ,S S.问:是否存在直线l,使得 1 2 17 32 S S ?请说明理由. 【扩展链接】 1. F为椭圆)0( 1 2 2 2 2 ba b y a x 的其中一个焦点,若P是椭圆上一点,则caPFca|. 2. F为双曲线)0, 0( 1 2 2 2 2 ba b y a x 的右焦点,若P是双曲线右支上一点,则caPF |,若
9、P是 双曲线左支上一点,则caPF |,. 3. F为椭圆)0( 1 2 2 2 2 ba b y a x 的左焦点,AB是过左焦点倾斜角为的弦,点A在x轴上方,则 cos | 2 ca b AF , cos | 2 ca b BF , 222 2 cos 2 | ca ab AB , cos cos | | ca ca BF AF . 4. F为抛物线)0(2 2 ppxy的焦点,AB是过左焦点倾斜角为的弦,点A在x轴上方,则 cos1 | p AF, cos1 | p BF, 22 sin 2 cos1 2 | pp AB , cos1 cos1 | | BF AF . 【新题展示】 1
10、【2019 四川二诊】已知,椭圆 C 过点,两个焦点为,E,F 是椭圆 C 上的两个动点, 如果直线 AE 的斜率与 AF 的斜率互为相反数, 直线 EF 的斜率为, 直线 l 与椭圆 C 相切于点 A, 斜率为 求椭圆 C 的方程; 求的值 【思路引导】 可设椭圆 C的方程为,由题意可得,由椭圆的定义计算可得 ,进而得到 b, 即可得到所求椭圆方程; 设直线 AE:,代入椭圆方程,运用韦达定理可得 E的坐标,由题意可将 k换为,可得 F 的坐标,由直线的斜率公式计算可得直线 EF 的斜率,设出直线 l的方程,联立椭圆方程,运用直线和椭 圆相切的条件:判别式为 0,可得直线 l的斜率,进而得到
11、所求斜率之和 【解析】 由题意可设椭圆 C 的方程为, 且, 即有, 所以椭圆的方程为; 设直线 AE:,代入椭圆方程可得 , 可得,即有, 由直线 AE的斜率与 AF 的斜率互为相反数,可将 k换为, 可得, 则直线 EF的斜率为, 设直线 l的方程为,代入椭圆方程可得: , 由直线 l与椭圆 C相切,可得, 化简可得,解得, 则 2 【2019 河南新乡二模】设椭圆的右顶点为 ,上顶点为 已知椭圆的焦距为, 直线的斜率为 (1)求椭圆的标准方程; (2)设直线()与椭圆交于, 两点,且点在第二象限 与延长线交于点 ,若 的面积是面积的 倍,求 的值 【思路引导】 (1)利用椭圆的焦距和的斜
12、率列方程组,解方程组求得的值,由此求得椭圆标准方程 (2)设出 两点的坐标,利用“的面积是面积的 倍”得到 ,转化为向量,并用坐标表 示出来,求得两点横坐标的关系式联立直线的方程和直线 的方程,求得 点的横坐标;联立椭圆的 方程和直线 的方程,求得点的横坐标,根据上述求得的两点横坐标的关系式列方程,解方程求得 的 可能取值,验证点横坐标为负数后得到 的值 【解析】 (1)设椭圆的焦距为,由已知得,所以, 所以椭圆的方程为 (2)设点,由题意,且, 由的面积是面积的 倍,可得, 所以,从而, 所以,即 易知直线的方程为,由,消去 ,可得 由方程组,消去 ,可得 由,可得, 整理得,解得或 当时,
13、符合题意;当时,不符合题意,舍去 综上, 的值为 3 【2019 陕西汉中 3 月联考】顺次连接椭圆 :的四个顶点恰好构成了一个边长为 且面积为的菱形 (1)求椭圆 的方程; (2) , 是椭圆 上的两个不同点,若直线,的斜率之积为( 为坐标原点) ,线段上有一点 满足,连接并延长交椭圆 于点 ,求的值 【思路引导】 (1)由菱形的面积公式可得 2ab2,由勾股定理可得 a2+b23,解方程即可得到所求椭圆方程; (2)设 A(x1,y1) ,B(x2,y2) ,N(x3,y3) ,由向量的坐标表示和点满足椭圆方程,结合直线的斜率公 式,化简变形,即可得到所求值 【解析】 (1)由题可知,解得
14、, 所以椭圆 的方程为 (2)设, , , 又, 即, 点在椭圆 上, 即 ,在椭圆 上, 又直线,斜率之积为,即, 将代入得,解得 4 【2019 东北三省三校一模】 已知椭圆:的左、 右两个顶点分别为, 点 为椭圆上异于 的一个动点,设直线的斜率分别为,若动点 与的连线斜率分别为,且 ,记动点 的轨迹为曲线 (1)当时,求曲线的方程; (2)已知点,直线与分别与曲线交于两点,设的面积为,的面积为, 若,求的取值范围 【思路引导】 (1)由题意设 , ,再表示出得出 然 后求得结果 (2) 由题求出直线的方程为:,直线的方程为: ,然后分别与曲线联立,求 得点 E、F 的纵坐标,然后再代入面
15、积公式表示出 再利用函数的单调性求得范围 【解析】 (1)设 ,则, 因为,则 所以, 整理得 所以,当时,曲线的方程为 (2)设 由题意知, 来源:163文库 直线的方程为:,直线的方程为: 由()知,曲线的方程为 , 联立 ,消去 ,得,得 联立,消去 ,得,得 设 则在上递增 又, 来源:Z+X+X+K 的取值范围为 5 【2019 安徽江南十校 3 月检测】已知抛物线 的准线方程为 (1)求抛物线 的标准方程; (2)过点作斜率为的直线交抛物线 于 , 两点,点,连接,与抛物线 分别交于 , 两点,直线的斜率记为,问:是否存在实数 ,使得成立,若存在,求出实数 的值;若 不存在,请说明
16、理由 【思路引导】 (1)根据标准方程与准线的关系,可直接求得; (2)假设存在,通过假设四点坐标,可以表示出 和,然后利用韦达定理求解出 【解析】 (1)由准线方程可知: (2)设,(互不相等) 则,同理 三点共线 即 同理 将抛物线 与直线联立得: 由韦达定理: 6 【2019 安徽六校联考】 已知椭圆 :的左、 右焦点分别为, 离心率为, 直线 : 与椭圆交于,四边形的面积为 ()求 的方程; ()作与 平行的直线与椭圆交于两点,且线段的中点为 ,若的斜率分别为,求的 取值范围 【思路引导】 (1)运用椭圆的离心率公式和四边形的面积求法,以及椭圆中的关系,列出对应的方程组,即可求得 结果
17、; (2)设出直线的方程,与椭圆方程联立,利用判别式大于零,得出范围,利用韦达定理以及中点坐标公 式,得到 () ,根据 的范围求得结果 【解析】 由(1)可得 , ,带入得 ,椭圆方程为 (2)设直线的方程为 由,得 ,得, 设,则 () 7 【2019 安徽黄山一模】已知点在抛物线上,且到抛物线焦点的距离为 直线 与 抛物线交于两点,且线段的中点为 ()求直线 的方程 ()点 是直线上的动点,求的最小值 【思路引导】 ()由点到抛物线焦点的距离等于到准线的距离,得到 ,可以求出 ,即可得到抛物线的方程,然 后利用点差法,根据直线 与抛物线交于两点,且线段的中点为,可以求出斜率,从而得到直线
18、 方程; ()都在直线 上,设,设,可以表示出,然后将直线与抛物 线联立,可以得到关于 x的一元二次方程,结合的表达式,可以求出最小值。 【解析】 ()抛物线的准线方程为 ,抛物线方程为 设, 直线 的方程为即 ()都在直线 上,则,设 又 当时,的最小值为 8 【2019 湖南株洲统一检测(一)】已知,分别为椭圆的左、右焦点,点在 椭圆上,且轴,的周长为 6 ()求椭圆的标准方程; () 过点的直线与椭圆 交于 , 两点, 设 为坐标原点, 是否存在常数 , 使得 恒成立?请说明理由 【思路引导】 ()由三角形周长可得,求出 ,再根据即可写出椭圆标准方程()假设存在常 数 满足条件, 分两类
19、讨论 (1) 当过点 的直线的斜率不存在时, 写出 A, B 坐标, 代入 可得(2)当过点 的直线的斜率存在时,设直线的方程为,设,联立方 程组,利用根与系数的关系代入 中化简即可求出 【解析】 ()由题意, 的周长为 6, ,椭圆的标准方程为 ()假设存在常数 满足条件 (1)当过点 的直线的斜率不存在时, 来源: , 当时,; (2)当过点 的直线的斜率存在时,设直线的方程为,设, 联立,化简得, , ,解得:即时,; 综上所述,当时, 【同步训练】 1已知 A 为椭圆=1(ab0)上的一个动点,弦 AB,AC 分别过左右焦点 F1,F2,且当线段 AF1的中点在 y 轴上时,cosF1
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