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文档简介
2024步步高考二轮数学新教材讲义第4讲圆锥曲线的综合问题[考情分析]1.圆锥曲线的综合问题是高考考查的重点内容,常见的热点题型有范围、最值问题,定点、定直线、定值问题及探索性问题.2.以解答题的形式压轴出现,难度较大.母题突破1范围、最值问题母题(2023·全国甲卷)已知直线x-2y+1=0与抛物线C:y2=2px(p>0)交于A,B两点,|AB|=4eq\r(15).(1)求p;(2)设F为C的焦点,M,N为C上两点,eq\o(FM,\s\up6(→))·eq\o(FN,\s\up6(→))=0,求△MFN面积的最小值.思路分析❶联立方程利用弦长求p❷设直线MN:x=my+n和点M,N的坐标❸利用eq\o(FM,\s\up6(→))·eq\o(FN,\s\up6(→))=0,得m,n的关系❹写出S△MFN的面积❺利用函数性质求S△MFN面积的最小值解(1)设A(xA,yA),B(xB,yB),由eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x-2y+1=0,,y2=2px,))可得y2-4py+2p=0,所以yA+yB=4p,yAyB=2p,所以|AB|=eq\r(5)×eq\r(yA+yB2-4yAyB)=4eq\r(15),即2p2-p-6=0,解得p=2(负值舍去).(2)由(1)知y2=4x,所以焦点F(1,0),显然直线MN的斜率不可能为零,设直线MN:x=my+n,M(x1,y1),N(x2,y2),由eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(y2=4x,,x=my+n,))可得y2-4my-4n=0,所以y1+y2=4m,y1y2=-4n,Δ=16m2+16n>0⇒m2+n>0,因为eq\o(FM,\s\up6(→))·eq\o(FN,\s\up6(→))=0,eq\o(FM,\s\up6(→))=(x1-1,y1),eq\o(FN,\s\up6(→))=(x2-1,y2),所以(x1-1)(x2-1)+y1y2=0,即(my1+n-1)(my2+n-1)+y1y2=0,即(m2+1)y1y2+m(n-1)(y1+y2)+(n-1)2=0,将y1+y2=4m,y1y2=-4n代入得,4m2=n2-6n+1,所以4(m2+n)=(n-1)2>0,所以n≠1,且n2-6n+1≥0,解得n≥3+2eq\r(2)或n≤3-2eq\r(2).设点F到直线MN的距离为d,所以d=eq\f(|n-1|,\r(1+m2)),|MN|=eq\r(1+m2)eq\r(y1+y22-4y1y2)=eq\r(1+m2)eq\r(16m2+16n)=eq\r(1+m2)eq\r(4n2-6n+1+16n)=2eq\r(1+m2)|n-1|,所以△MFN的面积S=eq\f(1,2)×|MN|×d=eq\f(1,2)×2eq\r(1+m2)|n-1|×eq\f(|n-1|,\r(1+m2))=(n-1)2,而n≥3+2eq\r(2)或n≤3-2eq\r(2),所以当n=3-2eq\r(2)时,△MFN的面积最小,为Smin=(2-2eq\r(2))2=12-8eq\r(2)=4(3-2eq\r(2)).[子题1](2023·武汉模拟)已知椭圆C:eq\f(x2,4)+y2=1,椭圆C的右顶点为A,若点P,Q在椭圆C上,且满足直线AP与AQ的斜率之积为eq\f(1,20),求△APQ面积的最大值.解易知直线AP与AQ的斜率同号,所以直线PQ不垂直于x轴,故可设直线PQ:y=kx+m,P(x1,y1),Q(x2,y2),由eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\f(x2,4)+y2=1,,y=kx+m,))可得(1+4k2)x2+8mkx+4m2-4=0,所以x1+x2=eq\f(-8mk,1+4k2),x1x2=eq\f(4m2-4,1+4k2),Δ=16(4k2+1-m2)>0,即4k2+1>m2,而kAPkAQ=eq\f(1,20),A(2,0),所以eq\f(y1,x1-2)·eq\f(y2,x2-2)=eq\f(1,20),化简可得20(kx1+m)(kx2+m)=(x1-2)(x2-2),即20k2x1x2+20km(x1+x2)+20m2=x1x2-2(x1+x2)+4,20k2·eq\f(4m2-4,1+4k2)+20km·eq\f(-8mk,1+4k2)+20m2=eq\f(4m2-4,1+4k2)-2×eq\f(-8mk,1+4k2)+4,整理得6k2+mk-m2=0,所以m=-2k或m=3k,所以直线PQ:y=k(x-2)或y=k(x+3),因为直线PQ不经过点A(2,0),所以直线PQ经过定点(-3,0),即m=3k.所以直线PQ的方程为y=k(x+3),易知k≠0,设定点B(-3,0),S△APQ=eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(S△ABP-S△ABQ))=eq\f(1,2)|AB||y1-y2|=eq\f(5,2)|k|eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(x1-x2))=eq\f(5,2)|k|eq\r(x1+x22-4x1x2)=eq\f(5,2)|k|eq\r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(-8mk,1+4k2)))2-4×\f(4m2-4,1+4k2))=eq\f(5,2)|k|·eq\f(\r(164k2+1-m2),1+4k2)=eq\f(10\r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-5k2))k2),1+4k2),因为Δ>0,且m=3k,所以1-5k2>0,所以0<k2<eq\f(1,5),设t=4k2+1∈eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1,\f(9,5))),所以S△APQ=eq\f(5,2)eq\r(\f(-5t2+14t-9,t2))=eq\f(5,2)eq\r(-9\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,t)-\f(7,9)))2+\f(4,9))≤eq\f(5,3),当且仅当t=eq\f(9,7),即k2=eq\f(1,14)时取等号,即△APQ面积的最大值为eq\f(5,3).[子题2](2023·深圳模拟)已知双曲线C:x2-y2=1,设点A为C的左顶点,若过点(3,0)的直线l与C的右支交于P,Q两点,且直线AP,AQ与圆O:x2+y2=1分别交于M,N两点,记四边形PQNM的面积为S1,△AMN的面积为S2,求eq\f(S1,S2)的取值范围.解如图所示,设直线lPQ的方程为x=ty+3,P(x1,y1),Q(x2,y2),由eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x=ty+3,,x2-y2=1,))得(t2-1)y2+6ty+8=0,因为直线l与双曲线C的右支交于两点,所以eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(t2-1≠0,,Δ=6t2-32t2-1>0,,y1y2=\f(8,t2-1)<0,))解得-1<t<1,y1+y2=eq\f(-6t,t2-1),y1y2=eq\f(8,t2-1),所以kAP·kAQ=eq\f(y1,x1+1)·eq\f(y2,x2+1)=eq\f(y1y2,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(ty1+4))\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(ty2+4)))=eq\f(y1y2,t2y1y2+4ty1+y2+16)=eq\f(\f(8,t2-1),t2·\f(8,t2-1)+4t·\f(-6t,t2-1)+16)=eq\f(8,8t2-24t2+16t2-16)=-eq\f(1,2),设AP:x=m1y-1,AQ:x=m2y-1,且|m1|>1,|m2|>1,所以eq\f(1,m1)·eq\f(1,m2)=-eq\f(1,2),即m1·m2=-2,所以|m1|·|m2|=2,又因为|m2|=eq\f(2,|m1|)>1,所以1<|m1|<2,由eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x=m1y-1,,x2-y2=1,))得(meq\o\al(2,1)-1)y2-2m1y=0,所以yP=eq\f(2m1,m\o\al(2,1)-1),同理可得yQ=eq\f(2m2,m\o\al(2,2)-1),由eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x=m1y-1,,x2+y2=1,))得(meq\o\al(2,1)+1)y2-2m1y=0,所以yM=eq\f(2m1,m\o\al(2,1)+1),同理可得yN=eq\f(2m2,m\o\al(2,2)+1),所以eq\f(S△APQ,S△AMN)=eq\f(\f(1,2)|AP||AQ|sin∠PAQ,\f(1,2)|AM||AN|sin∠MAN)=eq\f(|AP|,|AM|)·eq\f(|AQ|,|AN|)=eq\f(yP,yM)·eq\f(yQ,yN)=eq\f(\f(2m1,m\o\al(2,1)-1),\f(2m1,m\o\al(2,1)+1))·eq\f(\f(2m2,m\o\al(2,2)-1),\f(2m2,m\o\al(2,2)+1))=eq\f(m\o\al(2,1)+1m\o\al(2,2)+1,m\o\al(2,1)-1m\o\al(2,2)-1)=eq\f(m\o\al(2,1)m\o\al(2,2)+m\o\al(2,1)+m\o\al(2,2)+1,m\o\al(2,1)m\o\al(2,2)-m\o\al(2,1)-m\o\al(2,2)+1)=eq\f(5+m\o\al(2,1)+m\o\al(2,2),5-m\o\al(2,1)+m\o\al(2,2)),令n=meq\o\al(2,1)+meq\o\al(2,2),由|m1|·|m2|=2,1<meq\o\al(2,1)<4,得n=meq\o\al(2,1)+eq\f(4,m\o\al(2,1))∈[4,5),所以eq\f(S△APQ,S△AMN)=eq\f(5+n,5-n)=eq\f(10,5-n)-1,n∈[4,5),令f(n)=eq\f(10,5-n)-1,n∈[4,5),因为f(n)在区间[4,5)上单调递增,所以f(n)的取值范围为[9,+∞),又因为eq\f(S1,S2)=eq\f(S△APQ-S△AMN,S△AMN)=eq\f(S△APQ,S△AMN)-1,所以eq\f(S1,S2)的取值范围为[8,+∞).规律方法求解范围、最值问题的常见方法(1)利用判别式来构造不等关系.(2)利用已知参数的范围,在两个参数之间建立函数关系.(3)利用隐含或已知的不等关系建立不等式.(4)利用基本不等式.1.(2023·佛山模拟)在平面直角坐标系中,点O为坐标原点,Meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-1,0)),N(1,0),Q为线段MN上异于M,N的一动点,点P满足eq\f(|PM|,|QM|)=eq\f(|PN|,|QN|)=2.(1)求点P的轨迹E的方程;(2)点A,C是曲线E上两点,且在x轴上方,满足AM∥NC,求四边形AMNC面积的最大值.解(1)∵eq\f(|PM|,|QM|)=eq\f(|PN|,|QN|)=2,∴|PM|=2|QM|,|PN|=2|QN|,∴|PM|+|PN|=2(|QM|+|QN|)=2|MN|=4,∴点P的轨迹是以M,N为焦点,长轴长为4的椭圆,设椭圆方程为eq\f(x2,a2)+eq\f(y2,b2)=1(a>b>0),则a=2,c=1,∴b2=a2-c2=3,∴点P的轨迹E的方程为eq\f(x2,4)+eq\f(y2,3)=1.(2)如图所示,连接CO,并延长交椭圆E于点B,连接BM,AN,CM,由椭圆对称性可知|OC|=|OB|,又|OM|=|ON|,∴四边形CMBN为平行四边形,∴CN∥BM,|CN|=|BM|,∴S△BOM=S△CON且A,M,B三点共线,∴四边形AMNC的面积S=S△ACM+S△COM+S△CON=S△ACM+S△COM+S△BOM=S△ABC,设直线AB:x=my-1,A(x1,y1),B(x2,y2)(y1>0),由eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\f(x2,4)+\f(y2,3)=1,,x=my-1,))得(3m2+4)y2-6my-9=0,∴y1+y2=eq\f(6m,3m2+4),y1y2=-eq\f(9,3m2+4),∴|AB|=eq\r(1+m2)·eq\r(y1+y22-4y1y2)=eq\f(\r(1+m2)·\r(144m2+1),3m2+4)=eq\f(121+m2,3m2+4),又AM∥NC,∴点C到直线AB的距离即为点N到直线AB的距离,∵点N到直线AB的距离d=eq\f(2,\r(1+m2)),∴S=eq\f(1,2)|AB|·d=eq\f(12\r(1+m2),3m2+4)=12eq\r(\f(1+m2,3m2+42)),设3m2+4=t,则m2=eq\f(t-4,3),t≥4,∴S=12eq\r(\f(1+\f(t-4,3),t2))=12eq\r(\f(t-1,3t2))=4eq\r(3)·eq\r(-\f(1,t2)+\f(1,t))=4eq\r(3)·eq\r(-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,t)-\f(1,2)))2+\f(1,4)),又0<eq\f(1,t)≤eq\f(1,4),∴当eq\f(1,t)=eq\f(1,4),即m=0时,四边形AMNC面积取得最大值,最大值为3.2.(2023·温州模拟)已知抛物线C1:y2=4x-4与双曲线C2:eq\f(x2,a2)-eq\f(y2,4-a2)=1(1<a<2)相交于A,B两点,F是C2的右焦点,直线AF分别交C1,C2于C,D(不同于A,B点)两点,直线BC,BD分别交x轴于P,Q两点.(1)设A(x1,y1),C(x2,y2),求证:y1y2是定值;(2)求eq\f(|FQ|,|FP|)的取值范围.(1)证明由A(x1,y1),C(x2,y2)是直线AF与抛物线C1:y2=4x-4的两个交点,显然直线AF不垂直于y轴,点F(2,0),故设直线AF的方程为x=my+2,由eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x=my+2,,y2=4x-4,))消去x并整理得y2-4my-4=0,所以y1y2=-4为定值.(2)解由(1)知B(x1,-y1),直线BC的斜率为eq\f(y2+y1,x2-x1)=eq\f(y2+y1,\f(y\o\al(2,2)+4,4)-\f(y\o\al(2,1)+4,4))=eq\f(4,y2-y1),方程为y+y1=eq\f(4,y2-y1)(x-x1),令y=0,得点P的横坐标xP=eq\f(y1y2-y1,4)+eq\f(y\o\al(2,1)+4,4)=eq\f(y1y2+4,4)=0,设D(x3,y3),由eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x=my+2,,\f(x2,a2)-\f(y2,4-a2)=1,))消去x得(4m2-m2a2-a2)y2+4m(4-a2)y+(4-a2)2=0,4m2-m2a2-a2≠0,且Δ=16m2(4-a2)2-4(4-a2)2·(4m2-m2a2-a2)=4a2(m2+1)(4-a2)2>0,y1+y3=eq\f(-4m4-a2,4m2-m2a2-a2),y1y3=eq\f(4-a22,4m2-m2a2-a2),而直线BD的方程为y+y1=eq\f(y3+y1,x3-x1)(x-x1),依题意m≠0,令y=0,得点Q的横坐标xQ=eq\f(y1x3-x1,y3+y1)+x1=eq\f(y1x3-x1+x1y3+y1,y3+y1)=eq\f(y1x3+y3x1,y1+y3)=eq\f(y1my3+2+y3my1+2,y1+y3)=eq\f(2my1y3+2y1+y3,y1+y3)=eq\f(\f(2m4-a22,4m2-m2a2-a2)+\f(-8m4-a2,4m2-m2a2-a2),\f(-4m4-a2,4m2-m2a2-a2))=eq\f(4-a2-4,-2)=eq\f(1,2)a2,因此eq\f(|FQ|,|FP|)=eq\f(2-\f(1,2)a2,2)=1-eq\f(1,4)a2∈eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(3,4))),所以eq\f(|FQ|,|FP|)的取值范围是eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(3,4))).专题强化练1.(2023·凉山模拟)已知椭圆C:eq\f(x2,a2)+eq\f(y2,b2)=1(a>b>0)的离心率为eq\f(\r(2),2),点A(2,1)在椭圆C上.(1)求椭圆C的标准方程;(2)过点M(0,1)的直线l交椭圆C于P,Q两点,求|PQ|的取值范围.解(1)设椭圆C的半焦距为c>0,由题意可得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(e=\f(c,a)=\f(\r(2),2),,a2=b2+c2,,\f(4,a2)+\f(1,b2)=1,))解得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a=\r(6),,b=\r(3),,c=\r(3),))所以椭圆C的标准方程为eq\f(x2,6)+eq\f(y2,3)=1.(2)当直线l的斜率不存在时,则l:x=0,所以|PQ|=2eq\r(3);当直线l的斜率存在时,设l:y=kx+1,P(x1,y1),Q(x2,y2),联立方程eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(y=kx+1,,\f(x2,6)+\f(y2,3)=1,))消去y得(2k2+1)x2+4kx-4=0,则Δ=(4k)2-4(2k2+1)×(-4)=16(3k2+1)>0,可得x1+x2=-eq\f(4k,2k2+1),x1x2=-eq\f(4,2k2+1),则|PQ|=eq\r(1+k2)eq\r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(4k,2k2+1)))2-4\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(4,2k2+1))))=4eq\r(\f(1+k23k2+1,2k2+12)),令t=eq\f(1,2k2+1)∈(0,1],则k2=eq\f(1,2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,t)-1)),可得|PQ|=4eq\r(\f(\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(1+\f(1,2)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,t)-1))))\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(3,2)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,t)-1))+1)),\f(1,t2)))=2eq\r(-t2+2t+3)=2eq\r(-t-12+4),因为t∈(0,1],所以|PQ|=2eq\r(-t-12+4)∈(2eq\r(3),4],综上所述,|PQ|的取值范围为[2eq\r(3),4].2.(2023·郑州模拟)在平面直角坐标系中,已知双曲线E:eq\f(x2,a2)-eq\f(y2,b2)=1(a>0,b>0)的右焦点为F,离心率为2,且过点P(2,3).(1)求双曲线E的标准方程;(2)设过原点O的直线l1在第一、三象限内分别交双曲线E于A,C两点,过原点O的直线l2在第二、四象限内分别交双曲线E于B,D两点,若直线AD过双曲线的右焦点F,求四边形ABCD面积的最小值.解(1)由双曲线E的离心率为2,得eq\f(c,a)=2.①因为双曲线E过点P(2,3),所以eq\f(4,a2)-eq\f(9,b2)=1.②又c2=a2+b2,③联立①②③式,解得a=1,b=eq\r(3),c=2.故双曲线E的标准方程为x2-eq\f(y2,3)=1.(2)由双曲线的对称性,知OA=OC,OB=OD,所以四边形ABCD为平行四边形,所以S四边形ABCD=4S△OAD.由题意知直线AD的斜率不为零,设AD的方程为x=my+2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(m≠±\f(\r(3),3))).联立eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x=my+2,,x2-\f(y2,3)=1,))消去x,得(3m2-1)y2+12my+9=0.Δ=36(m2+1)>0,设A(x1,y1),D(x2,y2),则y1+y2=eq\f(-12m,3m2-1),y1y2=eq\f(9,3m2-1).因为A,D均在双曲线右支,所以eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x1+x2>0,,x1x2>0,))所以eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(my1+y2+4=\f(-4,3m2-1)>0,,m2y1y2+2my1+y2+4=\f(-3m2-4,3m2-1)>0,))解得0≤m2<eq\f(1,3).所以S△OAD=eq\f(1,2)×|OF|×|y1-y2|=eq\r(y1+y22-4y1y2),=eq\r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(-12m,3m2-1)))2-4×\f(9,3m2-1))=eq\f(6\r(m2+1),1-3m2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0≤m2<\f(1,3))).令eq\r(m2+1)=teq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1≤t<\f(2\r(3),3))),则m2=t2-1.所以S△OAD=eq\f(6t,4-3t2)=eq\f(6,\f(4,t)-3t)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1≤t<\f(2\r(3),3))).令函数f(t)=eq\f(4,t)-3t,易得f(t)在区间eq\b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(1,\f(2\r(3),3)))上单调递减,所以当t=1时,(S△OAD)min=6.所以四边形ABCD面积的最小值为24.母题突破2定点(定直线)问题母题已知双曲线C:eq\f(x2,a2)-eq\f(y2,b2)=1(a>0,b>0)的离心率为eq\f(2\r(3),3),左、右焦点分别为F1,F2,点P的坐标为(3,1),且eq\o(PF1,\s\up6(→))·eq\o(PF2,\s\up6(→))=6.(1)求双曲线C的方程;(2)过点P的动直线l与C的左、右两支分别交于A,B两点,若点M在线段AB上,满足eq\f(|AP|,|AM|)=eq\f(|BP|,|BM|),证明:点M在定直线上.思路分析❶利用离心率和eq\o(PF1,\s\up6(→))·eq\o(PF2,\s\up6(→))=6求方程❷设直线方程y-1=kx-3并联立❸利用比例关系eq\f(|AP|,|AM|)=eq\f(|BP|,|BM|)列式❹将根与系数的关系代入化简❺消去参数得点在定直线上(1)解设|F1F2|=2c(c>0),因为双曲线C的离心率e=eq\f(c,a)=eq\f(2\r(3),3)=eq\f(2,\r(3)),设a=eq\r(3)t,c=2t,t>0,所以F1(-2t,0),F2(2t,0),eq\o(PF1,\s\up6(→))=(-2t-3,-1),eq\o(PF2,\s\up6(→))=(2t-3,-1),所以eq\o(PF1,\s\up6(→))·eq\o(PF2,\s\up6(→))=(-2t-3)(2t-3)+1=6,解得t=1或t=-1(舍去),所以a=eq\r(3),c=2,b=eq\r(c2-a2)=1,所以双曲线C的方程为eq\f(x2,3)-y2=1.(2)证明设A(x1,y1),B(x2,y2),当直线斜率不存在时不成立,设l:y-1=k(x-3),即y=kx+1-3k,-eq\f(\r(3),3)<k<eq\f(\r(3),3),由eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(y=kx+1-3k,,x2-3y2=3,))可得(1-3k2)x2-6k(1-3k)x-3(2-6k+9k2)=0,由于点P在双曲线C内部,易得Δ>0,所以x1+x2=eq\f(6k1-3k,1-3k2),x1x2=eq\f(-32-6k+9k2,1-3k2).设M(x0,y0),根据题意x1<x0<x2<3,又eq\f(|AP|,|AM|)=eq\f(|BP|,|BM|),可得eq\f(3-x1,x0-x1)=eq\f(3-x2,x2-x0),整理得6x0+2x1x2=(x0+3)(x1+x2),即6x0-eq\f(62-6k+9k2,1-3k2)=(x0+3)eq\f(6k1-3k,1-3k2),化简得x0-2=kx0-3k,又y0=kx0+1-3k,消去k,得x0-y0-1=0,所以点M在定直线x-y-1=0上.[子题1](2023·信阳模拟)已知椭圆C:eq\f(x2,4)+eq\f(y2,2)=1的左、右顶点分别为A1,A2,过点D(1,0)的直线l与椭圆C交于异于A1,A2的M,N两点.若直线A1M与直线A2N交于点P,证明:点P在定直线上,并求出该定直线的方程.解如图所示,由题知直线A1M与直线A2N的斜率存在,设:y=k1(x+2),:y=k2(x-2),由eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(y=k1x+2,,\f(x2,4)+\f(y2,2)=1,))消去y整理得(1+2keq\o\al(2,1))x2+8keq\o\al(2,1)x+8keq\o\al(2,1)-4=0,解得x1=-2,x2=eq\f(2-4k\o\al(2,1),1+2k\o\al(2,1)),又M,N是异于A1,A2的两点,所以有Meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2-4k\o\al(2,1),1+2k\o\al(2,1)),\f(4k1,1+2k\o\al(2,1)))),同理可得Neq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4k\o\al(2,2)-2,1+2k\o\al(2,2)),\f(-4k2,1+2k\o\al(2,2)))),又D(1,0),且M,D,N三点共线,所以eq\f(\f(4k1,1+2k\o\al(2,1)),\f(2-4k\o\al(2,1),1+2k\o\al(2,1))-1)=eq\f(\f(-4k2,1+2k\o\al(2,2)),\f(4k\o\al(2,2)-2,1+2k\o\al(2,2))-1),化简得(3k1-k2)(1+2k1k2)=0,由题知k1,k2同号,所以3k1=k2,联立eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(y=k1x+2,,y=k2x-2,))所以Peq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2k1+2k2,k2-k1),\f(4k1k2,k2-k1))),将3k1=k2代入点P的横坐标,则xP=eq\f(2k1+2k2,k2-k1)=eq\f(8k1,2k1)=4,所以点P在定直线x=4上.[子题2](2023·岳阳模拟)已知双曲线C:x2-eq\f(y2,3)=1,P为双曲线的右顶点,设直线l不经过P点且与C相交于A,B两点,若直线PA与直线PB的斜率之和为-1.证明:直线l恒过定点.证明设直线PA与直线PB的斜率分别为k1,k2,如果直线l的斜率不存在,则k1+k2=0,不符合题意.设直线l:y=kx+m,A(x1,y1),B(x2,y2),联立eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(y=kx+m,,x2-\f(y2,3)=1,))整理得(3-k2)x2-2kmx-m2-3=0,eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(3-k2≠0,,Δ=4k2m2+43-k2m2+3>0,))化简得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(k2≠3,,m2-k2+3>0.))则x1+x2=eq\f(2km,3-k2),x1x2=-eq\f(m2+3,3-k2),则k1+k2=eq\f(y1,x1-1)+eq\f(y2,x2-1)=eq\f(kx1+m,x1-1)+eq\f(kx2+m,x2-1)=eq\f(2kx1x2+m-kx1+x2-2m,x1x2-x1+x2+1)=-1,整理得(2k+1)x1x2+(m-k-1)(x1+x2)+1-2m=0,即-eq\f(2k+1m2+3,3-k2)+eq\f(2kmm-k-1,3-k2)+1-2m=0,化简得k2+(2m+6)k+m2+6m=0,解得k=-m-6或k=-m,当k=-m时,直线l的方程为y=-mx+m=-m(x-1),当x=1时,y=0,所以直线l过定点(1,0),又直线l不经过点P(1,0),所以不符合题意;当k=-m-6时,直线l的方程为y=kx-k-6=k(x-1)-6,当x=1时,y=-6,所以直线l过定点(1,-6),综上所述,直线l恒过定点(1,-6).规律方法动线过定点问题的两大类型及解法(1)动直线l过定点问题,解法:设动直线方程(斜率存在)为y=kx+t,由题设条件将t用k表示为t=mk,得y=k(x+m),故动直线过定点(-m,0).(2)动曲线C过定点问题,解法:引入参变量建立曲线C的方程,再根据其对参变量恒成立,令其系数等于零,得出定点.1.(2023·襄阳模拟)过抛物线x2=2py(p>0)内部一点P(m,n)作任意两条直线AB,CD,如图所示,连接AC,BD并延长交于点Q,当P为焦点并且AB⊥CD时,四边形ACBD面积的最小值为32.(1)求抛物线的方程;(2)若点P(1,1),证明:点Q在定直线上运动,并求出定直线方程.解(1)设Aeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x1,\f(x\o\al(2,1),2p))),Beq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x2,\f(x\o\al(2,2),2p))),Ceq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x3,\f(x\o\al(2,3),2p))),Deq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x4,\f(x\o\al(2,4),2p))),设直线AB:y=kx+eq\f(p,2),联立方程组eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(y=kx+\f(p,2),,x2=2py,))整理得x2-2pkx-p2=0,可得x1+x2=2pk,x1x2=-p2,所以|AB|=eq\r(1+k2)·eq\r(x1+x22-4x1x2)=2p(k2+1),同理可得|CD|=2peq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,k2)+1)),所以S四边形ABCD=eq\f(1,2)|AB||CD|=2p2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(k2+\f(1,k2)+2))≥8p2=32,当且仅当k2=1时取等号,所以p=2,所以抛物线的方程为x2=4y.(2)当P(1,1)时,设Q(x0,y0),由A,P,B三点共线,可得eq\f(\f(x\o\al(2,1),4)-1,x1-1)=eq\f(\f(x\o\al(2,2),4)-1,x2-1),可得x1x2+4=x1+x2,①同理由C,P,D三点共线,可得x3x4+4=x3+x4,②又由A,C,Q三点共线,可得eq\f(\f(x\o\al(2,1),4)-y0,x1-x0)=eq\f(\f(x\o\al(2,3),4)-y0,x3-x0),所以x1x3+4y0=x0(x1+x3),③同理由B,D,Q三点共线,可得x2x4+4y0=x0(x2+x4),④由①③得x1=eq\f(x2-4,x2-1)=eq\f(x3x0-4y0,x3-x0),即(x0-1)x2x3+(4-x0)x3+(x0-4y0)x2+4y0-4x0=0,⑤又由②④得x4=eq\f(x3-4,x3-1)=eq\f(x2x0-4y0,x2-x0),即(x0-1)x2x3+(4-x0)x2+(x0-4y0)x3+4y0-4x0=0,⑥由⑤⑥得(4-x0)(x3-x2)+(x0-4y0)(x2-x3)=0,即4-x0=x0-4y0,即x0-2y0-2=0,所以点Q在定直线x-2y-2=0上.2.(2023·全国乙卷)已知椭圆C:eq\f(y2,a2)+eq\f(x2,b2)=1(a>b>0)的离心率是eq\f(\r(5),3),点A(-2,0)在C上.(1)求C的方程;(2)过点(-2,3)的直线交C于P,Q两点,直线AP,AQ与y轴的交点分别为M,N,证明:线段MN的中点为定点.(1)解由题意可得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(b=2,,a2=b2+c2,,e=\f(c,a)=\f(\r(5),3),))解得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a=3,,b=2,,c=\r(5),))所以椭圆C的方程为eq\f(y2,9)+eq\f(x2,4)=1.(2)证明由题意可知,直线PQ的斜率存在,如图,设B(-2,3),直线PQ:y=k(x+2)+3,P(x1,y1),Q(x2,y2),联立方程eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(y=kx+2+3,,\f(y2,9)+\f(x2,4)=1,))消去y得(4k2+9)x2+8k(2k+3)x+16(k2+3k)=0,则Δ=64k2(2k+3)2-64(4k2+9)(k2+3k)=-1728k>0,解得k<0,可得x1+x2=-eq\f(8k2k+3,4k2+9),x1x2=eq\f(16k2+3k,4k2+9),因为A(-2,0),则直线AP:y=eq\f(y1,x1+2)(x+2),令x=0,解得y=eq\f(2y1,x1+2),即Meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(2y1,x1+2))),同理可得Neq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(2y2,x2+2))),则eq\f(\f(2y1,x1+2)+\f(2y2,x2+2),2)=eq\f(kx1+2+3,x1+2)+eq\f(kx2+2+3,x2+2)=eq\f([kx1+2k+3]x2+2+[kx2+2k+3]x1+2,x1+2x2+2)=eq\f(2kx1x2+4k+3x1+x2+42k+3,x1x2+2x1+x2+4)=eq\f(\f(32kk2+3k,4k2+9)-\f(8k4k+32k+3,4k2+9)+42k+3,\f(16k2+3k,4k2+9)-\f(16k2k+3,4k2+9)+4)=eq\f(108,36)=3,所以线段MN的中点是定点(0,3).专题强化练1.(2023·荆门模拟)已知双曲线C:eq\f(x2,a2)-eq\f(y2,b2)=1(a>0,b>0)的实轴长为2,两渐近线的夹角为eq\f(π,3).(1)求双曲线C的方程;(2)当a<b时,记双曲线C的左、右顶点分别为A1,A2,动直线l:x=my+2与双曲线C的右支交于M,N两点(异于A2),直线A1M,A2N相交于点T,证明:点T在定直线上,并求出定直线方程.(1)解由题知2a=2,得a=1,eq\f(b,a)=taneq\f(π,6)或eq\f(b,a)=taneq\f(π,3),得b=eq\f(\r(3),3)或eq\r(3),所以双曲线C的方程为x2-3y2=1或x2-eq\f(y2,3)=1.(2)证明由(1)知,当a<b时,C:x2-eq\f(y2,3)=1,设M(x1,y1),N(x2,y2),联立直线l与双曲线C得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x=my+2,,3x2-y2=3))⇒(3m2-1)y2+12my+9=0,3m2-1≠0,Δ=36(m2+1)>0,则y1+y2=eq\f(-12m,3m2-1),y1y2=eq\f(9,3m2-1).因为A1(-1,0),A2(1,0),则直线A1M:y=eq\f(y1,x1+1)(x+1),直线A2N:y=eq\f(y2,x2-1)(x-1),因为直线A1M,A2N相交于点T(x0,y0),故y0=eq\f(y1,x1+1)(x0+1),y0=eq\f(y2,x2-1)(x0-1),消去y0,整理得eq\f(x0+1,x0-1)=eq\f(y2x1+1,y1x2-1)=eq\f(y2my1+3,y1my2+1)=eq\f(my1y2+3y1+y2-3y1,my1y2+y1)=eq\f(\f(9m,3m2-1)+\f(-36m,3m2-1)-3y1,\f(9m,3m2-1)+y1)=eq\f(-3\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(9m,3m2-1)+y1)),\f(9m,3m2-1)+y1)=-3,因此x0+1=-3(x0-1)⇒x0=eq\f(1,2),故点T在定直线x=eq\f(1,2)上.2.(2023·嘉兴模拟)已知抛物线C:y2=2px(p>0),过焦点F的直线交抛物线C于A,B两点,且|AB|=|AF||BF|.(1)求抛物线C的方程;(2)若点P(4,4),直线PA,PB分别交准线l于M,N两点,证明:以线段MN为直径的圆过定点.(1)解设AB:x=my+eq\f(p,2)(m∈R),A(x1,y1),B(x2,y2),则联立eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(y2=2px,,x=my+\f(p,2),))得y2-2pmy-p2=0,所以eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(Δ=4p2m2+4p2>0,,y1+y2=2pm,,y1y2=-p2,))所以eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x1+x2=2m2+1p,,x1x2=\f(p2,4),))又|AF|=x1+eq\f(p,2),|BF|=x2+eq\f(p,2),所以|AB|=|AF|+|BF|=x1+x2+p,由|AB|=|AF||BF|得x1+x2+p=eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x1+\f(p,2)))eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x2+\f(p,2))),即x1+x2+p=x1x2+eq\f(p,2)(x1+x2)+eq\f(p2,4),所以(2m2+1)p+p=eq\f(p2,2)(2m2+1)+eq\f(p2,2),化简得(m2+1)p(p-2)=0,又p>0,所以p=2,所以抛物线C的方程为y2=4x.(2)证明由(1)知直线AB:x=my+1(m∈R),A(x1,y1),B(x2,y2),所以y1+y2=4m,y1y2=-4,易得x1+x2=4m2+2,x1x2=1,由题意知直线PA:y-4=eq\f(y1-4,x1-4)(x-4),直线PB:y-4=eq\f(y2-4,x2-4)(x-4),所以令x=-1得yM=eq\f(-5y1-4,my1-3)+4,yN=eq\f(-5y2-4,my2-3)+4,即Meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-1,\f(-5y1-4,my1-3)+4)),Neq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-1,\f(-5y2-4,my2-3)+4)),所以yM·yN=eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(-5y1-4,my1-3)+4))eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(-5y2-4,my2-3)+4))=eq\f([4m-5y1+8][4m-5y2+8],my1-3my2-3)=eq\f(4m-52y1y2+84m-5y1+y2+64,m2y1y2-3my1+y2+9)=eq\f(-44m-52+32m4m-5+64,-4m2-12m2+9)=eq\f(64m2-36,-16m2+9)=-4.设Q(x,y)是以线段MN为直径的圆上的任意一点,eq\o(MQ,\s\up6(→))=(x+1,y-yM),eq\o(NQ,\s\up6(→))=(x+1,y-yN),则有eq\o(MQ,\s\up6(→))·eq\o(NQ,\s\up6(→))=0,即0=(x+1)2+(y-yM)(y-yN),由对称性令y=0得0=(x+1)2+yMyN=(x+1)2-4,所以x=1或x=-3,所以以线段MN为直径的圆经过定点,定点坐标为(-3,0)与(1,0).母题突破3定值问题母题(2023·黄山模拟)已知椭圆E:eq\f(x2,a2)+eq\f(y2,b2)=1(a>b>0)过点Meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\r(3),\f(1,2))),点A为下顶点,且AM的斜率为eq\f(\r(3),2).(1)求椭圆E的方程;(2)如图,过点B(0,4)作一条与y轴不重合的直线,该直线交椭圆E于C,D两点,直线AD,AC分别交x轴于H,G两点,O为坐标原点.证明:|OH||OG|为定值,并求出该定值.思路分析❶结合点的坐标和AM的斜率列方程组❷设直线BC的方程并与椭圆的方程联立❸得到x1+x2,x1x2❹写出直线AD,AC的方程并求出H,G的横坐标❺化简运算|OH||OG|解(1)因为椭圆E:eq\f(x2,a2)+eq\f(y2,b2)=1(a>b>0)过点Meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\r(3),\f(1,2))),A(0,-b),且AM的斜率为eq\f(\r(3),2),所以eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\f(3,a2)+\f(1,4b2)=1,,\f(\f(1,2)+b,\r(3))=\f(\r(3),2),))解得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a=2,,b=1,))所以椭圆E的方程为eq\f(x2,4)+y2=1.(2)由题意知,直线BC的斜率存在,设直线BC:y=kx+4,设D(x1,y1),C(x2,y2),由eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\f(x2,4)+y2=1,,y=kx+4,))得(1+4k2)x2+32kx+60=0,Δ=(32k)2-4(1+4k2)×60=16(4k2-15)>0,得|k|>eq\f(\r(15),2),则x1+x2=-eq\f(32k,1+4k2),x1x2=eq\f(60,1+4k2),因为A(0,-1),所以直线AD的方程为y=eq\f(y1+1,x1)x-1,令y=0,解得x=eq\f(x1,y1+1),则Heq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(x1,y1+1),0)),同理可得Geq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(x2,y2+1),0)),所以|OH||OG|=eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(x1,y1+1)))eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(x2,y2+1)))=eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(x1x2,kx1+5kx2+5)))=eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(x1x2,k2x1x2+5kx1+x2+25)))=eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(\f(60,1+4k2),k2·\f(60,1+4k2)+5k\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(32k,1+4k2)))+25)))=eq\f(60,25)=eq\f(12,5)为定值,所以|OH||OG|为定值,该定值为eq\f(12,5).[子题1](2023·西安模拟)如图,在平面直角坐标系中,椭圆E:eq\f(x2,8)+eq\f(y2,4)=1,A,B分别为椭圆E的左、右顶点.已知图中四边形ABCD是矩形,且|BC|=4,点M,N分别在边BC,CD上,AM与BN相交于第一象限内的点P.若点P在椭圆E上,证明:eq\f(|BM|,|CN|)为定值,并求出该定值.解由题意知,A(-2eq\r(2),0),B(2eq\r(2),0),设P(x0,y0)(x0>0,y0>0),M(xM,yM),N(xN,yN),则eq\f(x\o\al(2,0),8)+eq\f(y\o\al(2,0),4)=1,即yeq\o\al(2,0)=eq\f(1,2)(8-xeq\o\al(2,0)),直线AP的方程为y=eq\f(y0,x0+2\r(2))(x+2eq\r(2)),令x=2eq\r(2),得yM=eq\f(4\r(2)y0,x0+2\r(2)),直线BP的方程为y=eq\f(y0,x0-2\r(2))(x-2eq\r(2)),令y=4,得xN-2eq\r(2)=eq\f(4\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x0-2\r(2))),y0),则eq\f(|BM|,|CN|)=eq\f(|yM|,|xN-2\r(2)|)=eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(4\r(2)y0,x0+2\r(2))·\f(y0,4x0-2\r(2))))=eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(\r(2)y\o\al(2,0),x\o\al(2,0)-8)))=eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(\r(2)×\f(1,2)8-x\o\al(2,0),x\o\al(2,0)-8)))=eq\f(\r(2),2),所以eq\f(|BM|,|CN|)为定值,该定值为eq\f(\r(2),2).[子题2](2023·衡水质检)已知E(2,2)是抛物线C:y2=2x上一点,经过点(2,0)的直线l与抛物线C交于A,B两点(不同于点E),直线EA,EB分别交直线x=-2于点M,N.已知O为原点,求证:∠MON为定值.证明如图,设Aeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(y\o\al(2,1),2),y1)),Beq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(y\o\al(2,2),2),y2)),Meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-2,yM)),Neq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-2,yN)),设直线l的方程为x=my+2,直线l的方程与抛物线方程联立得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x=my+2,,y2=2x,))消去x,整理得y2-2my-4=0,Δ=4m2+16>0恒成立.则y1y2=-4,y1+y2=2m,又直线EA的方程为y-2=eq\f(y1-2,\f(y\o\al(2,1),2)-2)(x-2),即y=eq\f(2,y1+2)(x-2)+2.令x=-2,得y=eq\f(2y1-4,y1+2),则Meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-2,\f(2y1-4,y1+2))),同理可得Neq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-2,\f(2y2-4,y2+2))),则eq\o(OM,\s\up6(→))=eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-2,\f(2y1-4,y1+2))),eq\o(ON,\s\up6(→))=eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-2,\f(2y2-4,y2+2))).所以eq\o(OM,\s\up6(→))·eq\o(ON,\s\up6(→))=4+eq\f(4y1-2y2-2,y1+2y2+2)=4+eq\f(4[y1y2-2y1+y2+4],y1y2+2y1+y2+4)=4+eq\f(4-4-4m+4,-4+4m+4)=0.所以OM⊥ON,即∠MON=eq\f(π,2),为定值.规律方法求解定值问题的两大途径(1)由特例得出一个值(此值一般就是定值)→证明定值:将问题转化为证明待证式与参数(某些变量)无关.(2)先将式子用动点坐标或动线中的参数表示,再利用其满足的约束条件使其绝对值相等的正负项抵消或分子、分母约分得定值.1.已知抛物线C:y2=2px(p>0),F为其焦点,若圆E:(x-1)2+y2=16与抛物线C交于A,B两点,且|AB|=4eq\r(3).(1)求抛物线C的方程;(2)若点P为圆E上任意一点,且过点P可以作抛物线C的两条切线PM,PN,切点分别为M,N.求证:|MF|·|NF|恒为定值.(1)解由题意可知E(1,0),半径r=4,由圆的圆心以及抛物线的焦点均在x轴上以及对称性可知AB⊥x轴于点C,如图所示,在Rt△ACE中,|CE|=eq\r(r2-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)|AB|))2)=eq\r(42-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2\r(3)))2)=2,因此|OC|=|OE|+|CE|=3,故Aeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3,2\r(3))),将其代入抛物线方程得12=6p⇒p=2,故抛物线方程为y2=4x.(2)证明如图所示,令P(x0,y0),M(x1,y1),N(x2,y2),抛物线在点M处的切线方程为x-x1=m(y-y1),与y2=4x联立得y2-4my+4my1-4x1=0,①由相切得Δ=16m2-4(4my1-4x1)=0,得4my1-4x1=4m2,代入①得y1=2m,故在点M处的切线方程为x-x1=eq\f(y1,2)(y-y1),即为yy1=2x+2x1,同理在点N处的切线方程为yy2=2x+2x2,而两切线交于点P(x0,y0),所以有y0y1=2x0+2x1,y0y2=2x0+2x2,则直线MN的方程为2x-y0y+2x0=0,由eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(y2=4x,,2x-y0y+2x0=0,))得y2-2y0y+4x0=0,所以y1+y2=2y0,y1y2=4x0,于是|MF|·|NF|=(x1+1)(x2+1)=eq\f(y\o\al(2,1)y\o\al(2,2),16)+eq\f(y\o\al(2,1),4)+eq\f(y\o\al(2,2),4)+1=xeq\o\al(2,0)+eq\f(1,4)[(2y0)2-2×4x0]+1=(x0-1)2+yeq\o\al(2,0),又点P(x0,y0)在圆E:(x-1)2+y2=16上,所以(x0-1)2+yeq\o\al(2,0)=16,即|MF|·|NF|=16.2.(2023·沧州模拟)已知双曲线C:eq\f(x2,a2)-eq\f(y2,b2)=1(a>0,b>0)经过点eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3,\f(\r(6),2))),右焦点为F(c,0),且c2,a2,b2成等差数列.(1)求C的方程;(2)过F的直线与C的右支交于P,Q两点(P在Q的上方),PQ的中点为M,M在直线l:x=2上的射影为N,O为坐标原点,设△POQ的面积为S,直线PN,QN的斜率分别为k1,k2,证明:eq\f(k1-k2,S)是定值.(1)解因为c2,a2,b2成等差数列,所以2a2=c2+b2,又c2=a2+b2,所以a2=2b2.将点eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3,\f(\r(6),2)))的坐标代入C的方程得eq\f(9,2b2)-eq\f(\f(6,4),b2)=1,解得b2=3,所以a2=6,所以C的方程为eq\f(x2,6)-eq\f(y2,3)=1.(2)证明依题意可设PQ:x=my+3,由eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x=my+3,,\f(x2,6)-\f(y2,3)=1,))得(m2-2)y2+6my+3=0,如图,设P(x1,y1),Q(x2,y2),y1>y2,则eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(y1+y2=\f(-6m,m2-2),,y1y2=\f(3,m2-2).))Meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(x1+x2,2),\f(y1+y2,2))),Neq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2,\f(y1+y2,2))),则k1-k2=kPN-kQN=eq\f(\f(y1-y2,2),x1-2)-eq\f(\f(y2-y1,2),x2-2)=eq\f(\f(y1-y2,2),my1+1)-eq\f(\f(y2-y1,2),my2+1)=eq\f(y1-y2[my1+y2+2],2[m2y1y2+my1+y2+1]),而S=eq\f(1,2)|OF|·(y1-y2)=eq\f(3,2)(y1-y2),所以eq\f(k1-k2,S)=eq\f(my1+y2+2,3[m2y1y2+my1+y2+1])=eq\f(\f(-6m2,m2-2)+2,3\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3m2,m2-2)+\f(-6m2,m2-2)+1)))=eq\f(-4m2-4,-6m2-6)=eq\f(2,3),所以eq\f(k1-k2,S)
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