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一道直线过定点问题的多解探究

2025-08-12宋楠

数理天地(高中版) 2025年13期
关键词:原点评析斜率

1 例题呈现

已知椭圆 上有一点 A(0,1) ,设点 O 为坐标原点,直线 l:y=kx+t(t≠±1) 与椭圆 C 交于两个不同点 P,Q ,直线 AP 与 x 轴交于点 M ,直线 AQ 与 x 轴交于点 N ,若 ∣OM∣⋅∣ON∣=2 ,求证:直线 ξl 恒过定点.

2 方法展示

2. 1 利用斜率乘积为定值

直线过定点的问题,一般需要将直线方程和椭圆方程联立,通过设而不求的方式得到参数之间的关系,最后得到直线恒过定点.在此过程中要注重直线的几何位置,利用一些椭圆的二级结论,如经过椭圆两顶点并交于一点的直线斜率乘积为定值进行列式求解.

证明 若 k=0 则 ∣OM∣∙∣ON∣≠2. 当 k≠0 时,设 P(x1,y1),Q(x2,y2),M(m 0), N(n,0) ,则 又因为 ∣OM∣∙∣ON∣=2

所以 mn=±2 .

联立

得 (1+2k2)y2-2ty+t2-2k2=0

代人

得

若

故 2t-2=2t+2 ,矛盾,舍去;

若 ,则 t=0

于是直线 l:y=kx ,即恒过定点 (0,0)

评析掌握一些圆锥曲线中的常用结论,并补充相应的结论证明,就可以列出相关等式进行求解.

2.2 利用坐标变换

坐标变换是一种简化问题的处理方法,通过对椭圆图形进行改变,使得其几何位置更加特殊,从而简化对直线定点的求解.例如可以通过坐标变换的方式将定点转化为新坐标系中的原点,再进行反推,证明 设 则椭圆方程变换为

艮 (20

设直线 l:mx′+ny′=1 (假设直线 ξl 在新坐标下不过原点).

联立

(20

得

山

换元得

即 (2+4n)s2+4ms+1=0

由韦达定理得s1S2=2+4n

结合已知条件得 n=0 或 n=-1

当 n=0 时, 即 ,此时直线 ξl 的斜不存在,舍去;

当 n=-1 时,直线 ξl 的方程为 mx′2-y′2=1 ,可知直线 ξl 过定点 (0,-1) ,即在原坐标系中的定点为(0,0).

若直线 ξl 在新坐标系下过原点,则在原坐标系中过点(0,1),与题意矛盾.

评析此方法难度较大,需要学生理清两个坐标系之间的联系,同时保证运算的准确性.

2.3 利用坐标表示

对于题目中的……

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