内容正文:
高中数学精选专题-平面向量
解析几何中的“点差法”及“定比点差法”
湖北天门 薛德斌
第一部分 解析几何中的“点差法”及结论
若设直线与圆锥曲线的交点(弦的端点)坐标为、,将这两点代入圆锥曲线的方程并对所得两式作差,得到一个与弦的中点和斜率有关的式子,可以大大减少运算量。我们称这种代点作差的方法为“点差法”。
已知椭圆上两点、,的中点。
则有,
(1)-(2)得,,
又∵,
∴,∴,。
同理,已知双曲线上两点、,的中点,则,。
已知抛物线上两点、,的中点,则。
利用“点差法”,可以解以下类型的问题:
一、求值(弦的斜率、中点坐标、圆锥曲线方程)
1、过点的直线与椭圆相交于两点,且是的中点,求直线的方程.
解:设直线与椭圆的交点为、,
为的中点,∴,
又、两点在椭圆上,则,,
两式相减得,
于是,
∴,
即,故所求直线的方程为,即.
2、已知抛物线,过点的直线交抛物线于A、B两点且点平分AB,求直线的方程。
解:设则
从而直线的方程为
3、已知的三个顶点都在抛物线上,其中,且的重心是抛物线的焦点,求直线的方程。
4、已知中心在原点,一焦点为的椭圆被直线截得的弦的中点的横坐标为,求椭圆的方程。
解:设椭圆的方程为,则┅┅①
设弦端点、,弦的中点,则
, ,
又,
两式相减得
即
┅┅②
联立①②解得,,所求椭圆的方程是。
5、已知椭圆上不同的三点、、与焦点的距离成等差数列。
(1)求证:;
(2)若线段的垂直平分线与轴的交点为,求直线的斜率。
二、过定点的弦的中点轨迹、平行弦的中点轨迹
6、已知椭圆C:,直线过点P(1,1)交椭圆C于A、B两点,求AB中点M的轨迹方程。
解:设,则
∵点P在椭圆内部,直线与椭圆恒有两个交点,
∴点M的轨迹方程为。
7、已知双曲线,斜率为3的直线交抛物线于A、B两点,点是线段AB的中点,求点的轨迹方程。
8、已知双曲线,斜率为的直线交抛物线于A、B两点,点是线段AB的中点,求点的轨迹方程。
9、已知抛物线,斜率为3的直线交抛物线于A、B两点,点是线段AB的中点,求点的轨迹方程。
三、定点定值
10、双曲线上有两个不同的点、,且,求证:线段的中垂线过定点.
《解题决策》P484
四、存在性问题
11、已知双曲线,经过点能否作一条直线,使与双曲线交于、,且点是线段的中点。若存在这样的直线,求出它的方程,若不存在,说明理由。
策略:这是一道探索性习题,一般方法是假设存在这样的直线 ,然后验证它是否满足题设的条件。本题属于中点弦问题,应考虑点差法或韦达定理。
解:设存在被点平分的弦,且、
则, ,,
两式相减,得
故直线
由 消去,得,
这说明直线与双曲线不相交,故被点平分的弦不存在,即不存在这样的直线。
评述:本题如果忽视对判别式的考察,将得出错误的结果,请务必小心。由此题可看到中点弦问题中判断点的位置非常重要。(1)若中点在圆锥曲线内,则被点平分的弦一般存在;(2)若中点在圆锥曲线外,则被点平分的弦可能不存在。
五、求参数的取值范围(圆锥曲线上两点关于某直线对称问题)
12、已知椭圆,试确定的取值范围,使得对于直线,椭圆上总有不同的两点关于该直线对称。
解法一(点差法):设,为椭圆上关于直线的对称两点,为弦的中点,则,两式相减得,
即
,,
这就是弦中点轨迹方程。
它与直线的交点必须在椭圆内
联立,得 则必须满足,
即,解得
解法二(设直线方程):
13、若抛物线上存在不同的两点关于直线对称,求实数的取值范围.
解法一(点差法):
解法二(设直线方程):
14、如图,在中,,椭圆C:,以E、F为焦点且过点D,点O为坐标原点。
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)若点K满足,问是否存在不平行于EF的直线与椭圆C交于不同的两点M、N且、在以K为圆心的圆上,若存在,求出直线的斜率的取值范围,若不存在,说明理由。
(
x
y
D
E
F
O
)
解:(1)略: ,
(2)分析:∵,
设MN的中点为H,则,此条件涉及到弦MN的中点及弦MN的斜率,故用“点差法”
设,直线的斜率为(,
则① ② 由①-②得:
又∵,则,∴,从而解得,点在椭圆内,则且。
∴存在满足条件的直线,直线的斜率的取值范围为。
另题:(用于小结点差法适用题型:弦的中点与斜率,不适用于弦长)
15、(2011年湖北卷文理T4/10)将两个顶点在抛物线上,另一个顶点是此抛物线焦点的正三角形个数记为n,则(C)
A.n=0 B.n=1 C. n=2 D.n 3
16、已知点,抛物线上存在两点、,使为正三角形,求直线的方程.
或
17、已知点,抛物线上存在两个横坐标不相等的点、,使为正三角形,求的取值范围.
高中数学精选专题-平面向量
解析几何中的“点差法”及“定比点差法”
湖北天门 薛德斌
第一部分 解析几何中的“点差法”及结论
已知椭圆上两点、,的中点。
则有,
(1)-(2)得,,
又∵,
∴,∴,。
同理,已知双曲线上两点、,的中点,则有_______。
已知抛物线上两点、,的中点,则有____________。
利用“点差法”,可以解以下类型的问题:
1、 求值(弦的斜率、中点坐标、圆锥曲线方程)
1、过椭圆内一点引一条弦,使弦被点平分,求这条弦所在直线的方程。
2、已知抛物线,过点的直线交抛物线于A、B两点且点平分AB,求直线的方程。
3、已知的三个顶点都在抛物线上,其中,且的重心是抛物线的焦点,求直线的方程。
4、已知中心在原点,一焦点为的椭圆被直线截得的弦的中点的横坐标为
,求椭圆的方程。
5、已知椭圆上不同的三点、、与焦点的距离成等差数列,线段的垂直平分线与轴的交点为,求直线的斜率。
2、 过定点的弦的中点轨迹、平行弦的中点轨迹
6、已知椭圆C:,直线过点P(1,1)交椭圆C于A、B两点,求AB中点M的轨迹方程。
7、已知双曲线,斜率为3的直线交抛物线于A、B两点,点是线段AB的中点,求点的轨迹方程。
8、已知双曲线,斜率为的直线交抛物线于A、B两点,点是线段AB的中点,求点的轨迹方程。
9、已知抛物线,斜率为3的直线交抛物线于A、B两点,点是线段AB的中点,求点的轨迹方程。
三、定点定值
10、双曲线上有两个不同的点、,且,求证:线段的中垂线过定点.
四、存在性问题
11、已知双曲线,经过点能否作一条直线,使与双曲线交于、,且点是线段的中点。若存在这样的直线,求出它的方程,若不存在,说明理由.
五、求参数的取值范围(圆锥曲线上两点关于某直线对称问题)
12、已知椭圆,试确定的取值范围,使得对于直线,椭圆上总有不同的两点关于该直线对称.
13、若抛物线上存在不同的两点关于直线对称,求实数的取值范围.
14、如图,在中,,椭圆C:,以E、F为焦点且过点D,点O为坐标原点。
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)若点K满足,问是否存在不平行于EF的直线与椭圆C交于不同的两点M、N且、在以K为圆心的圆上,若存在,求出直线的斜率的取值范围,若不存在,说明理由。
(
x
y
D
E
F
O
)
另题:
15、(2011年湖北卷文理T4/10)将两个顶点在抛物线上,另一个顶点是此抛物线焦点的正三角形个数记为n,则( )
A.n=0 B.n=1 C. n=2 D.n 3
16、已知点,抛物线上存在两点、,使为正三角形,求直线的方程.
17、已知点,抛物线上存在两个横坐标不相等的点、,使为正三角形,求的取值范围.
小结:点差法适用题型
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