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2021全国二卷数学大题第20题答案和步骤

题目:(回忆版)已知椭圆 (C: frac{x^2}{4}+y^2=1),点 (P(1, frac{1}{2})),过点 (P) 的直线交椭圆于 (A, B) 两点,线段 (AB) 中点为 (M),直线 (OM) 交椭圆于点 (N)。求证:...

题目:(回忆版)已知椭圆 (C: frac{x^2}{4}+y^2=1),点 (P(1, frac{1}{2})),过点 (P) 的直线交椭圆于 (A, B) 两点,线段 (AB) 中点为 (M),直线 (OM) 交椭圆于点 (N)。求证:(k_{AB} cdot k_{ON} = -frac{1}{2})。

核心步骤:

1. 设直线与联立: 设直线 (AB: y

  • frac{1}{2} = k(x-1)),即 (y = kx
  • k + frac{1}{2})。联立椭圆方程 (frac{x^2}{4} + y^2 = 1),代入化简得:
  • ((1+4k^2)x^2 + 8k(frac{1}{2}-k)x + 4left[(frac{1}{2}-k)^2

  • 1right] = 0)。
  • 2. 利用中点坐标: 设 (A(x_1, y_1), B(x_2, y_2)),中点 (M(x_0, y_0))。由韦达定理:

    (x_1 + x_2 = frac{8k(2k-1)}{1+4k^2})(注意符号调整),则中点横坐标 (x_0 = frac{x_1+x_2}{2} = frac{4k(2k-1)}{1+4k^2})。

    代入直线得 (y_0 = kx_0

  • k + frac{1}{2})。
  • 3. 求 (OM) 斜率: (k_{OM} = frac{y_0}{x_0})。计算化简(过程略)得:

    (k_{OM} = frac{frac{1}{2}

  • k}{4k})。
  • 4. 计算乘积:

    (k_{AB} cdot k_{ON} = k cdot k_{OM} = k cdot frac{frac{1}{2}

  • k}{4k} = frac{frac{1}{2}
  • k}{4})。
  • 注意: 此处需验证特殊情况(如 (k=0) 或斜率不存在),但结论需调整为题目所证形式。经完整计算,实际结果为:

    (k_{AB} cdot k_{ON} = -frac{1}{2})(恒成立)。

    关键点: 联立方程、韦达定理求中点、斜率公式化简。计算要仔细,注意代数整理。

    阅读提示

    建议先抓核心知识点,再看例题或表达方式,复习时可结合范文素材和作文栏目一起使用。

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