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招式二:动弦过定点的问题
若直线过的定点在已知曲线上,则过定点的直线的方程和曲线联立,转化为一元二次方程(或类一元二次方程) , 考察判断式后,韦达定理结合定点的坐标就可以求出另一端点的坐标,进而解决问题。下面我们就通过例题领略一下思维过程。
例题1、已知椭圆C:的离心率为,且在x轴上的顶点分别为A1(-2,0),A2(2,0)。
(I)求椭圆的方程;
(II)若直线与x轴交于点T,点P为直线上异于点T的任一点,直线PA1,PA2分别与椭圆交于M、N点,试问直线MN是否通过椭圆的焦点?并证明你的结论
解:(I)由已知椭圆C的离心率,,则得。从而椭圆的方程为
(II)设,,直线的斜率为,则直线的方程为,由消y整理得是方程的两个根,则,,即点M的坐标为,
同理,设直线A2N的斜率为k2,则得点N的坐标为
,直线MN的方程为:,
令y=0,得,将点M、N的坐标代入,化简后得:
又,椭圆的焦点为,即
故当时,MN过椭圆的焦点。
例题2、已知点A、B、C是椭圆E: 上的三点,其中点A是椭圆的右顶点,直线BC过椭圆的中心O,且,,如图。
(I)求点C的坐标及椭圆E的方程;
(II)若椭圆E上存在两点P、Q,使得直线PC与直线QC关于直线对称,求直线PQ的斜率。
解:(I) ,且BC过椭圆的中心O
又点C的坐标为。
A是椭圆的右顶点,,则椭圆方程为:
将点C代入方程,得,椭圆E的方程为
(II) 直线PC与直线QC关于直线对称,
设直线PC的斜率为,则直线QC的斜率为,从而直线PC的方程为:
,即,
由消y,整理得:是方程的一个根,即同理可得:
==
=
则直线PQ的斜率为定值。
方法总结:本题第二问中,由“直线PC与直线QC关于直线对称”得两直线的斜率互为相反数,设直线PC的斜率为k,就得直线QC的斜率为-k。利用是方程的根,易得点P的横坐标:,再将其中的k用-k换下来,就得到了点Q的横坐标:
,这样计算量就减少了许多,在考场上就节省了大量的时间。接下来,如果分别利用直线PC、QC的方程通过坐标变换法将点P、Q的纵坐标也求出来,计算量会增加许多。
直接计算、,就降低了计算量。总之,本题有两处是需要同学们好好想一想,如何解决此类问题,一是过曲线上的点的直线和曲线相交,点的坐标是方程组消元后得到的方程的根;二是利用直线的斜率互为相反数,减少计算量,达到节省时间的目的。
练习1、: