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8.2 定点问题

椭圆的定义、标准方程与性质 · 高二
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 直线过定点,即无论参数如何变化,直线恒通过坐标平面内一个固定的点。

从哪来 基于 1.2 直线方程的五种形式(特别是点斜式与一般式)以及 7.1 轨迹方程的求法(恒成立思想)。

为什么 直线方程 $Ax+By+C=0$ 若含有参数 $k$,可整理为 $A(k)x + B(k)y + C(k) = 0$。 若该式对任意 $k$ 恒成立,则 $x, y$ 必须取特定值使得含 $k$ 的项系数为 0,常数项也为 0。 本质是:将直线方程视为关于参数 $k$ 的一次函数 $f(k)=0$,若对任意 $k$ 成立,则 $k$ 的系数和常数项必须同时为 0,从而解出定点坐标。

讲法
代数分离参数法(适合逻辑严密、擅长代数变形的学生) 将直线方程整理为 $A_0 + k A_1 = 0$ 的形式。 原理:若 $A_0 + k A_1 = 0$ 对任意 $k$ 恒成立,则必须 $A_0=0$ 且 $A_1=0$。 步骤: 1. 展开直线方程,按参数 $k$ 的幂次合并同类项。 2. 令含 $k$ 的系数为 0,令不含 $k$ 的常数项为 0。 3. 联立解方程组,得定点坐标。 *示例:$y-1 = k(x-2) \Rightarrow kx - y + (1-2k) = 0 \Rightarrow k(x-2) + (1-y) = 0$。令 $x-2=0, 1-y=0$,得定点 $(2,1)$。*
讲法
特殊值法(适合直觉敏锐、计算能力中等、易在复杂代数中出错的学生) 原理:既然直线过定点,那么取任意两个不同的参数值 $k_1, k_2$,得到的两条直线必交于该定点。 步骤: 1. 取 $k=k_1$,得直线 $L_1$。 2. 取 $k=k_2$,得直线 $L_2$。 3. 联立 $L_1, L_2$ 解方程组,交点即为定点。 *注意:需验证该点是否满足原方程(通常由构造原理保证,但建议代入检验)。* *优势:避免复杂的代数变形,降低计算错误率。*
讲法
几何意义法(适合空间想象力强、理解几何直观的学生) 原理:定点往往是直线系中“旋转中心”或“公共交点”。 观察直线方程结构: - 若方程形如 $y-y_0 = k(x-x_0)$,则定点显然是 $(x_0, y_0)$。 - 若方程形如 $y = kx + b(k)$,观察 $b(k)$ 与 $k$ 的关系,尝试将其改写为 $y-y_0 = k(x-x_0)$ 的形式。 *示例:$y = 2kx + 3 - k$。观察发现 $y - 3 = k(2x - 1)$。当 $2x-1=0$ 即 $x=1/2$ 时,$y=3$ 恒成立。定点为 $(1/2, 3)$。*
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练一道
基础题
已知直线 $l: (2m+1)x + (m+1)y - 7m - 4 = 0$,其中 $m \in \mathbb{R}$。求直线 $l$ 恒过的定点坐标。
变式
已知直线 $l: y = kx + 2k + 1$,求直线 $l$ 恒过的定点,并求该定点到直线 $x + y - 5 = 0$ 的距离。
试试手自己判
检测题
若直线 $(a-1)x + y - 2a + 3 = 0$ 恒过定点 $P$,求点 $P$ 的坐标,并判断点 $P$ 是否在圆 $x^2 + y^2 = 5$ 上。
看答案和判分标准
答案:1. 整理方程:$(a-1)x + y - 2a + 3 = 0 \Rightarrow ax - x + y - 2a + 3 = 0 \Rightarrow a(x - 2) + (-x + y + 3) = 0$ 2. 令系数为0:$\begin{cases} x - 2 = 0 \\ -x + y + 3 = 0 \end{cases} \Rightarrow \begin{cases} x = 2 \\ y = -1 \end{cases}$ 定点 $P(2, -1)$。 3. 判断是否在圆上:$2^2 + (-1)^2 = 4 + 1 = 5$。 因为 $5=5$,所以点 $P$ 在圆 $x^2 + y^2 = 5$ 上。
判对标准:
- 正确分离参数并列出方程组:2分
- 正确解出定点 $(2, -1)$:3分
- 正确计算 $x^2+y^2$ 并得出“在圆上”的结论:3分
- 总评:若定点坐标正确但判断错误,得5分;若定点错误,得0分。
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