圆锥曲线与平面向量的综合
(1)
(一) 解析几何与向量综合的题目,可能出现的向量内容:
1. 给出直线的方向向量或
,等于已知直线的斜率
或
;
2. 给出与
相交,等于已知
过
的中点;
3. 给出,等于已知
是
的中点;
4. 给出,等于已知
与
的中点三点共线;
5. 给出以下情形之一
①,
②存在实数
③若存在实数,等于已知
三点共线.
6. 给出,等于已知
是
的定比分点,
为定比,即
7. 给出,等于已知
,即
是直角,给出
,等于已知
是钝角, 给出
,等于已知
是锐角,
8. 给出,等于已知
是
的平分线/
9. 在平行四边形中,给出
,等于已知
是菱形;
10. 在平行四边形中,给出
,等于已知
是矩形;
11. 在中,给出
,等于已知
是
的外心;
12. 在中,给出
,等于已知
是
的重心;
13. 在中,给出
,等于已知
是
的垂心;
14. 在中,给出
等于已知
通过
的内心;
15. 在中,给出
等于已知
是
的内心;
16. 在中,给出
,等于已知
是
中
边的中线;
17.
给出,等于已知
的面积
(三) 综合题举例
【例1】(2005年·辽宁卷21)
已知椭圆的左、右焦点分别是F1(-c,0)、F2(c,0),Q是椭圆外的动点,满足
点P是线段F1Q与该椭圆的交点,点T在线段F2Q上,并且满足
(Ⅰ)设为点P的横坐标,证明
;
(Ⅱ)求点T的轨迹C的方程;
(Ⅲ)试问:在点T的轨迹C上,是否存在点M使△F1MF2的面积S=若存在,求∠F1MF2 的正切值;若不存在,请说明理由.
解 : (Ⅰ)证法一:设点P的坐标为
由P在椭圆上,得
由,所以
证法二:设点P的坐标为记
则
由
证法三:设点P的坐标为椭圆的左准线方程为
由椭圆第二定义得,即
由,所以
(Ⅱ)解法一:设点T的坐标为
当时,点(
,0)和点(-
,0)在轨迹上.
当时,由
,得
.
又,所以T为线段F2Q的中点.
在△QF1F2中,,所以有
综上所述,点T的轨迹C的方程是
解法二:设点T的坐标为
当时,点(
,0)和点(-
,0)在轨迹上.
当时,由
,得
.
又,所以T为线段F2Q的中点.
设点Q的坐标为(),
则
因此
①
由得
②
将①代入②,可得
综上所述,点T的轨迹C的方程是
|


由③得,由④得
所以,当
时,存在点M,使S=
;
当时,不存在满足条件的点M.
当时,
,
由,
,
,得
解法二:C上存在点M()使S=
的充要条件是
|

由④得 上式代入③得
于是,当时,存在点M,使S=
;
当时,不存在满足条件的点M.
当时,记
,
由知
,则
【例2】(2005年·重庆卷·理21)
已知椭圆C1的方程为,双曲线C2的左、右焦点分别为C1的左、右顶点,而C2的左、右顶点分别是C1的左、右焦点.
(Ⅰ)求双曲线C2的方程;
(Ⅱ)若直线与椭圆C1及双曲线C2都恒有两个不同的交点,且l与C2的两个交点A和B满足
(其中O为原点),求k的取值范围.
解:(Ⅰ)设双曲线C2的方程为,则
故C2的方程为
(Ⅱ)将代入
得
由直线l与椭圆C1恒有两个不同的交点得
即 ①
.
由直线l与双曲线C2恒有两个不同的交点A,B得
解此不等式得
③
由①、②、③得
故k的取值范围为
【例3】(2005年·全国卷Ⅰ·理21文22)
已知椭圆的中心为坐标原点O,焦点在轴上,斜率为1且过椭圆右焦点F的直线交椭圆于A、B两点,
与
共线.
(I)求椭圆的离心率;
(II)设M为椭圆上任意一点,且,证明
为定值.
解:(I)设椭圆方程为
则直线AB的方程为
化简得.
令
则
共线,得
(II)证明:由(I)知,所以椭圆
可化为
.
在椭圆上,
即 ①
由(I)知
又又,代入①得
故为定值,定值为1.