资源描述
定点、定值问题是2012年高考卷中解析几何大题的靓点
笔者发现,在2012年高考卷中有多道解析几何大题是考查定点、定值问题的,而解决这些问题的利器是
多项式恒等定理 设多项式其中是复数常数,N*),若有个两两不同的复数使得,则多项式与恒等(即它们的同次项系数相等).
证明 由题设得多项式方程有个两两不同的复数根,而由代数基本定理知,一元次方程最多有个两两不同的复数根,由此知恒成立,即欲证成立.
推论1 设多项式其中是复数常数,N*),若有个两两不同的复数使得是定值,则.
证明 设是定值.在多项式恒等定理中令,得多项式与恒等,所以.
推论2 设多项式其中是复数常数,N*),若有个两两不同的复数使得常数,则.
证明 在多项式恒等定理中令为这里的,便可获证.
1 湖南理科卷
高考题1 (2012·湖南·理·21)在直角坐标系中,曲线上的点均在外,且对上任意一点到直线的距离等于该点与圆上点的距离的最小值.
(I)求曲线的方程;
(II)设为圆外一点,过作圆的两条切线,分别于曲线相交于点和.证明:当在直线上运动时,四点的纵坐标之积为定值.
下面给出这道高考题的一般情形.
定理1 在平面直角坐标系中,动点在定直线上,过点能作定圆的两条不同切线(且切线的斜率存在),且分别与定抛物线交于点和(这四个点互不相同),则这四个点的纵坐标之积为定值的充要条件是,且定值为.
证明 设点,过点作定圆的切线斜率是,得切线的方程是,即,可得
设切线的斜率分别为,得
①
得切线的方程是,即.把它代入抛物线,得
同理
再由①,得
再由推论2中时的情形可得欲证.
2 江西理科卷
高考题2 (2012·江西·理·20)已知三点,曲线上任意一点满足.
(1)求曲线的方程;
(2)动点在曲线上,曲线在点处的切线为.问:是否存在定点,使得与都相交,交点分别为,且与的面积之比是常数?若存在,求的值.若不存在,说明理由.
下面给出这道高考题第(2)问的一般情形.
定理2 设定点在定抛物线上且关于轴对称,点是抛物线弧上的任意一点(但不是端点),则存在定点使得在点处的切线与直线都相交(设交点分别为)且与的面积之比是定值的充要条件是为点的纵坐标的相反数(且定值).
证明 如图1,可设.
图1
可求得切线,切线与轴的交点,直线.
若,得,所以存在,使得,即.
若,得,,所以与直线都相交.
即切线与直线都相交的充要条件是.
由,得.
当时,可求得切线与直线的交点的横坐标分别为
由,得,还有
所以,由此得
由推论2,得
是定值
从而可得欲证成立.
3 上海理科卷
高考题3 (2012·上海·理·22)在平面直角坐标系中,已知双曲线.
(1)过的左顶点引的一条渐近线的平行线,求该直线与另一条渐近线及轴围成的三角形的面积;
(2)设斜率为1的直线交于两点,若与圆相切,求证:;
(3)设椭圆,若分别是上的动点,且,求证:到直线的距离是定值.
(参考答案:(1);(2)略;(3)可证定值为.)
高考题3(3)的一般情形是:
定理3 在平面直角坐标系中,点分别是曲线与双曲线上的动点,且,则点到直线的距离是定值的充要条件是,且定值为.
证明 可设,所以
设点到直线的距离是,得
由推论2,得
为定值
从而可得欲证.
定理4 在平面直角坐标系中,点分别是曲线与双曲线上的动点,且,则点到直线的距离是定值的充要条件是,且定值为.
证明 可设,所以
设点到直线的距离是,得
……从而可得欲证.
4 福建卷
高考题4 (2012·福建·文·21) 如图2,等边三角形的边长为,且其三个顶点均在抛物线上.
(I)求抛物线的方程;
(II)设动直线与抛物线相切于点,与直线相交于点.证明以为直径的圆恒过轴上某定点.
图2
(参考答案:(I);(II)以为直径的圆恒过轴上的定点(0,1).)
高考题5 (2012·福建·理·19)如图3,椭圆的左焦点为,右焦点为,离心率.过的直线交椭圆于两点,且的周长为8.
(I)求椭圆的方程.
(II)设动直线与椭圆有且只有一个公共点,且与直线相交于点.试探究:在坐标平面内是否存在定点,使得以为直径的圆恒过点?若存在,求出点的坐标;若不存在,说明理由.
图3
(参考答案:(I);(II)在坐标平面内是否存在定点,使得以为直径的圆恒过点,且点的坐标是(1,0).)
笔者得到了这两道高考题的一般情形.
定理5 设动直线与圆锥曲线相切于点,与的一条准线交于点,则以为直径的圆恒过定点,且该定点就是的与准线对应的焦点.
证明 (1)先证抛物线的情形.
可不防设,得.又可设R).
由的方程,得,所以切线的方程是
可求得切线与条准线的交点.
若以为直径的圆恒过定点,可设,其充要条件是,即
因为R时该式恒成立,所以由多项式恒等定理,得
得点.
所以以为直径的圆恒过定点,且该定点就是的焦点.
(2)再证椭圆的情形.
可不防设,.又可设.
可以只考虑上半椭圆,得,所以切线的方程是
可求得切线与一条准线的交点.
若以为直径的圆恒过定点,可设,其充要条件是,即
②
因为该式在时恒成立,所以左边在时的极限为0,得,所以
由时该式成立,得或.
当时,可以验证②式在时恒成立.
当时,可得②式的左边为,所以①式在时恒成立,此时也有.
所以以为直径的圆恒过定点,且该定点就是的与准线对应的焦点.
(3)再证双曲线的情形.
可不防设,.又可设.
可以只考虑轴上方的双曲线,得,所以切线的方程是
可求得切线与一条准线的交点.
若以为直径的圆恒过定点,可设,其充要条件是,即
③
因为该式在时恒成立,所以左边在时的极限为0,得,所以
因为该式在时恒成立,所以左边在时的极限为0,得.
还可验证当时,③式恒成立.
所以以为直径的圆恒过定点,且该定点就是的与准线对应的焦点.
展开阅读全文