點差法公式在高考中的妙用

2021-03-04 02:10:48 字數 3107 閱讀 5735

圓錐曲線的中點弦問題是高考常見的題型,在選擇題、填空題和解答題中都是命題的熱點。它的一般方法是:聯立直線和圓錐曲線的方程,借助於一元二次方程的根的判別式、根與係數的關係、中點座標公式及引數法求解。

若已知直線與圓錐曲線的交點(弦的端點)座標,將這兩點代入圓錐曲線的方程並對所得兩式作差,得到乙個與弦的中點和斜率有關的式子,可以大大減少運算量。我們稱這種代點作差的方法為「點差法」,它的一般結論叫做點差法公式。本文就拋物線的點差法公式在高考中的妙用做一些粗淺的**,以饗讀者。

定理1 在橢圓(>>0)中,若直線與橢圓相交於m、n兩點,點是弦mn的中點,弦mn所在的直線的斜率為,則.

證明:設m、n兩點的座標分別為、,則有,得又

同理可證,在橢圓(>>0)中,若直線與橢圓相交於m、n兩點,點是弦mn的中點,弦mn所在的直線的斜率為,則.

定理2 在雙曲線(>0,>0)中,若直線與雙曲線相交於m、n兩點,點

是弦mn的中點,弦mn所在的直線的斜率為,則.

證明:設m、n兩點的座標分別為、,則有,得又

同理可證,在雙曲線(>0,>0)中,若直線與雙曲線相交於m、n兩點,點是弦mn的中點,弦mn所在的直線的斜率為,則.

定理3 在拋物線中,若直線與拋物線相交於m、n兩點,點是弦mn的中點,弦mn所在的直線的斜率為,則.

證明:設m、n兩點的座標分別為、,則有

,得又.

.注意:能用這個公式的條件:(1)直線與拋物線有兩個不同的交點;(2)直線的斜率存在.

同理可證,在拋物線中,若直線與拋物線相交於m、n兩點,點是弦mn的中點,弦mn所在的直線的斜率為,則.

注意:能用這個公式的條件:(1)直線與拋物線有兩個不同的交點;(2)直線的斜率存在,且不等於零.

典題妙解

例1(09年四川)已知橢圓(>>0)的左、右焦點分別為、,離心率,右準線方程為.

(ⅰ) 求橢圓的標準方程;

(ⅱ) 過點的直線與該橢圓相交於m、n兩點,且,求直線的方程.

解:(ⅰ)根據題意,得

.所求的橢圓方程為.

(ⅱ)橢圓的焦點為、. 設直線被橢圓所截的弦mn的中點為.

由平行四邊形法則知:.

由得:.

若直線的斜率不存在,則軸,這時點p與重合,,與題設相矛盾,故直線的斜率存在.

由得:②代入①,得

整理,得:.

解之得:,或.

由②可知,不合題意.

,從而.

所求的直線方程為,或.

例2. 設雙曲線的中心在原點,以拋物線的頂點為雙曲線的右焦點,拋物線的準線為雙曲線的右準線.

(ⅰ)試求雙曲線c的方程;

(ⅱ)設直線與雙曲線交於兩點,求;

(ⅲ)對於直線,是否存在這樣的實數,使直線與雙曲線的交點關於直線(為常數)對稱,若存在,求出值;若不存在,請說明理由.

解:(ⅰ)由得,

,拋物線的頂點是,準線是.

在雙曲線c中,.

雙曲線c的方程為.

(ⅱ)由得:.

設,則.

. (ⅲ)假設存在這樣的實數,使直線與雙曲線的交點關於直線對稱,則是線段ab的垂直平分線. 因而,從而. 設線段ab的中點為.

由得 由得

由①、②得:.

由得:, .

又由得:

直線與雙曲線c相交於a、b兩點,

>0,即<6,且.

符合題意的的值存在,.

例3. (05全國ⅲ文22)設兩點在拋物線上,是ab的垂直平分線.

(ⅰ)當且僅當取何值時,直線經過拋物線的焦點f?證明你的結論.

(ⅱ)當時,求直線的方程.

解:(ⅰ), .

設線段ab的中點為,直線的斜率為,則.

若直線的斜率不存在,當且僅當時,ab的垂直平分線為軸,經過拋物線的焦點f.

若直線的斜率存在,則其方程為,.

由得:, .

若直線經過焦點f,則得:,,與相矛盾.

當直線的斜率存在時,它不可能經過拋物線的焦點f.

綜上所述,當且僅當時,直線經過拋物線的焦點f.

(ⅱ)當時,

由得:.

所求的直線的方程為,即

練習1. (05湖北)設a、b是橢圓上的兩點,點是線段ab的中點,線段ab的垂直平分線與橢圓相交於c、d兩點.

(1)確定的取值範圍,並求直線ab的方程;

(2)略.

2.(02江蘇)設a、b是雙曲線上兩點,點是線段ab的中點.

(1)求直線ab的方程;

(2)如果線段ab的垂直平分線與雙曲線相交於c、d兩點,那麼a、b、c、d四點是否共圓,為什麼?

3. (08陝西理20) 已知拋物線,直線交c於a、b兩點,m是線段ab的中點,過m作x軸的垂線交c於點n.

(ⅰ)證明:拋物線c在點n處的切線與ab平行;

(ⅱ)是否存在實數使,若存在,求的值;若不存在,請說明理由

參***

1. 解:(1)點在橢圓內, <,即>12.

的取值範圍是.

由得, ,焦點在y軸上.

若直線ab的斜率不存在,則直線ab軸,根據橢圓的對稱性,線段ab的中點n在x軸上,不合題意,故直線ab的斜率存在.

由得:, .

所求直線ab的方程為,即.

從而線段ab的垂直平分線cd的方程為,即.

2. 解:(1),焦點在上. 由得:, .

所求的直線ab方程為,即.

(2)設直線cd的方程為,點在直線cd上,

,.直線cd的方程為.

又設弦cd的中點為,由得:,即.

由得.點m的座標為.

又由得.

由兩點間的距離公式可知:.

故a、b、c、d四點到點m的距離相等,即a、b、c、d四點共圓.

8.(ⅰ)證明:,設點m的座標為.

當時,點m在y軸上,點n與原點o重合,拋物線c

在點n處的切線為x軸,與ab平行.

當時,由得:.

. 得點n的座標為.

設拋物線c在點n處的切線方程為,即.

代入,得:,

整理得:.

, ,即拋物線c在點n處的切線的斜率等於直線ab的斜率.

故拋物線c在點n處的切線與ab平行.

(ⅱ)解:若,則,即..,

.由得.

設,則.

.. 即.

化簡,得:,即.

.故存在實數,使.

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