(12分)已知 O 为坐标原点, F 为椭圆 C: x^…——2011 高考数学第 22 题答案解析

2011_大纲版 (2011·文)

2011 全国 第 22 题 解答题 区分题
2011_大纲版 (2011·文)

22.(12分)已知 $O$ 为坐标原点,$F$ 为椭圆 $C$ :$x^{2}+\frac{y^{2}}{2}=1$ 在 $y$ 轴正半轴上的焦点,过 F 且斜率为 $-\sqrt{2}$ 的直线 $l$ 与 C 交于 $\mathrm{A} , \mathrm{~B}$ 两点,点 P 满足 $\overrightarrow{\mathrm{OA}}+\overrightarrow{\mathrm{OB}}+\overrightarrow{\mathrm{OP}}=\overrightarrow{0}$ .
( I )证明:点 P 在 C 上;
(II)设点 P 关于点 O 的对称点为 Q ,证明: $\mathrm{A} , \mathrm{P} , \mathrm{~B} , \mathrm{Q}$ 四点在同一圆上.

完整解析 · 逐步详解

【考点】9S:数量积表示两个向量的夹角; KH :直线与圆锥曲线的综合.
【专题】15:综合题;16:压轴题;35:转化思想.

【分析】①要证明点 P 在 C 上,即证明 P 点的坐标满足椭圆 C 的方程 $\mathrm{x}^{2}+\frac{\mathrm{y}^{2}}{2}=1$ ,根据已知中过 F 且斜率为 $-\sqrt{2}$ 的直线 $l$ 与 C 交于 $\mathrm{A} , \mathrm{~B}$ 两点,点 P 满足 $\overrightarrow{\mathrm{OA}}+\overrightarrow{\mathrm{OB}}+\overrightarrow{\mathrm{OP}}=\overrightarrow{\mathrm{O}}$ ,我们求出点 P 的坐标,代入验证即可.
②若 $A , P , B , Q$ 四点在同一圆上,则我们可以先求出任意三点确定的圆的方程,然后将第四点坐标代入验证即可.

【解答】证明:(I)设A $\left(x_{1}, y_{1}\right), B\left(x_{2}, y_{2}\right)$
椭圆C:$x^{2}+\frac{y^{2}}{2}=1$①,则直线 $A B$ 的方程为 $: ~ y=-\sqrt{2} x+1$②
联立方程可得 $4 x^{2}-2 \sqrt{2} x-1=0$ ,
则 $\mathrm{x}_{1}+\mathrm{x}_{2}=\frac{\sqrt{2}}{2}, \mathrm{x}_{1} \times \mathrm{x}_{2}=-\frac{1}{4}$
则 $\mathrm{y}_{1}+\mathrm{y}_{2}=-\sqrt{2}\left(\mathrm{x}_{1}+\mathrm{x}_{2}\right)+2=1$
设 $\mathrm{P}\left(\mathrm{p}_{1}, \mathrm{p}_{2}\right)$ ,
则有: $\overrightarrow{\mathrm{OA}}=\left(\mathrm{x}_{1}, \mathrm{y}_{1}\right), \overrightarrow{\mathrm{OB}}=\left(\mathrm{x}_{2}, \mathrm{y}_{2}\right), \overrightarrow{\mathrm{OP}}=\left(\mathrm{p}_{1}, \mathrm{p}_{2}\right)$ ;

$\therefore \overrightarrow{O A}+\overrightarrow{O B}=\left(x_{1}+x_{2}, y_{1}+y_{2}\right)=\left(\frac{\sqrt{2}}{2}, 1\right) ; \overrightarrow{O P}=\left(p_{1}, p_{2}\right)=-(\overrightarrow{O A}+\overrightarrow{O B})=\left(-\frac{\sqrt{2}}{2}\right.$ ,- 1 )
$\therefore \mathrm{p}$ 的坐标为 $\left(-\frac{\sqrt{2}}{2},-1\right)$ 代入①方程成立,所以点 P 在 C 上.
(II)设点 P 关于点 O 的对称点为 Q ,证明: $\mathrm{A} , \mathrm{P} , \mathrm{~B} , \mathrm{Q}$ 四点在同一圆上.
设线段 $A B$ 的中点坐标为 $\left(\frac{x_{1}+x_{2}}{2}, \frac{y_{1}+y_{2}}{2}\right)$ ,即 $\left(\frac{\sqrt{2}}{4}, \frac{1}{2}\right)$ ,则过线段 $A B$ 的中点且垂直于 $A B$ 的直线方程为:$y-\frac{1}{2}=\frac{\sqrt{2}}{2}\left(x-\frac{\sqrt{2}}{4}\right)$ ,即 $y=\frac{\sqrt{2}}{2} x +\frac{1}{4}$ ;③
$\because \mathrm{P}$ 关于点 O 的对称点为 Q ,故 0 ( 0.0 )为线段 PQ 的中点,
则过线段 $P Q$ 的中点且垂直于 $P Q$ 的直线方程为:$y=-\frac{\sqrt{2}}{2} \times(4)$ ;
(3)(4)联立方程组,解之得:$x=-\frac{\sqrt{2}}{8}, y=\frac{1}{8}$

(3)(4)的交点就是圆心 $\mathrm{O}_{1}\left(-\frac{\sqrt{2}}{8}, \frac{1}{8}\right)$ ,
$r^{2}=\left|O_{1} P\right|^{2}=\left(-\frac{\sqrt{2}}{2}-\left(-\frac{\sqrt{2}}{8}\right)\right)^{2}+\left(-1-\frac{1}{8}\right)^{2}=\frac{99}{64}$
故过 P Q 两点圆的方程为:$\left(\mathrm{x}+\frac{\sqrt{2}}{8}\right)^{2}+\left(\mathrm{y}-\frac{1}{8}\right)^{2}=\frac{99}{64} \ldots$⑤,
把 $y=-\sqrt{2} x+1 \ldots$(2)代入⑤,
有 $x_{1}+x_{2}=\frac{\sqrt{2}}{2}, y_{1}+y_{2}=1$
$\therefore \mathrm{A}$ , B 也是在圆(5)上的.
$\therefore A , P , B , Q$ 四点在同一圆上.
【点评】本题考查的知识点是直线与圆锥曲线的关系,向量在几何中的应用,其中判断点与曲线关系时,所使用的坐标代入验证法是解答本题的关键.

后面还有完整推导
免费注册即可看完这道题的全部步骤,并解锁同考点的易错点归纳。
免费注册看完整解析
✅ 来源:2011年 · 全国 · 2011_大纲版 (2011·文) · 第 22 题 · 本题已通过人工审核与系统自动校验

再练一道 · 同类压轴题

区分题
(21)(满分 14 分) 以知椭圆 x^ 2 a^ 2 + y^ 2 b^ 2 =1(a>b…
区分题
(12分)已知 O 为坐标原点, F 为椭圆 C: x^ 2 + y^ 2 2 =1 在 y…
2015 区分题 · 2015_退役省自主命题 (2015·…
如图,椭圆 E: x^ 2 a^ 2 + y^ 2 b^ 2 =1(a>b>0) 经过点 A(…

同类专题与考点

圆锥曲线综合高考真题 化归与转化高考真题坐标法高考真题数形结合高考真题 忽略判别式易错题韦达定理符号代错易错题

返回上层

数学全部真题2011年数学真题全国数学真题查看原卷:2011_大纲版 (2011·文)