构造曲线(直线)系方程解题举偶

时间:2022-09-29 05:56:15

解析几何中常出现如下典型问题:①证明动直线或动曲线恒经过一定点;②求通过若干个点的曲线方程;③证明一点或若干个点在某一条定曲线上…,等等如果我们能构造出有用的曲线系方程,将获得意想不到的效果那么如何构造有用的曲线(直线)系方程呢?如何利用所构造的曲线(直线)系方程,直击问题目标,快速实现问题解决呢?通过下面的例子作一简单介绍.

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证明直线或曲线恒过一定点

(1) 求椭圆的方程;

(2) 求线段MN长度的最小值;

() 以线段MN为直径的圆C是否过定点?请证明你的结论.图1

评析关于(),首先由圆的标准方程写出动圆C的方程①然后在曲线系方程形式的引领下,将其化简整理,并注意到条件y1y2=-1,立刻将①变形成②,从②中提取曲线C1、C2,其交点即为所求.

例2(26年武汉市二月调考题第21题)如图2,已知抛物线C:x2=2py上一异于原点O的动点M和平面上两个定点A(,-a,B(b,a(a≠,直线MA交曲线C于M1,直线MB交曲线C于M2,连接M1M2.图2

评析关于(Ⅱ),首先由直线的“点斜式”写出直线M1M2的方程①如何将①写成“中心直线系方程”呢?由A,M,M1共线得②,由M,B,M2共线得③通过尝试,确定用“x2x”表示“x1+x2”、“x1x2”再据“中心直线系方程”的形式,即可将①化归成中心直线系方程⑤,由此提取直线C1、C2,其交点即是动直线恒过的定点

2求通过若干个点的曲线方程

例求经过P1(1,-1、P2(2,、P(2,-、P4(,7、P(-2,-9五点的圆锥曲线方程.

分析若设所求曲线方程为Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+=,将点的坐标一一代入,可得关于字母系数的五个方程,运算量大是可想而知的可否由五个点中的部分点构造一曲线系方程(即待定的曲线方程),再由余下的点,确定其参数,从而求得满足要求的曲线方程呢?评析这里通过选取五点中的四点来确定四条直线,用这四条直线来构造出过这四点的曲线系方程,减少了变量,获得了简解这种作法具有普遍意义.

证明点在某一条定曲线(直线)上

例4平面直角坐标系xOy中,已知M经过点1(,-c,2(,c,A(c,三点,其中c>.

(Ⅰ)求M的标准方程(用含c的式子表示);

(Ⅱ)已知椭圆x2b2+y2a2=1(a>b>(其中a2-b2=c2的左、右顶点分别为

D、B,M与x轴的两个交点分别为A、C,且A点在B点右侧,C点在D点右侧.

(1)求椭圆离心率的取值范围;

(2)A、B、M、O、C、D(O为坐标原点)依次均匀分布在x轴上,问直线M1与直线D2的交点是否在一条定直线上?若是,请求出这条定直线的方程;若不是,请说明理由.

评析关于(Ⅱ)(2),一般作法是:求出直线M1与D2交点N的坐标,由此得到点N的轨迹参数方程,消参得点N的直线方程这里另劈途径:构造过M1与D2交点的直线系方程①(其中λ与c为参数),并将其变为②由②式易知当λ=1时,②式为定直线.

例(211年全国高考理科试题(Ⅱ))已知O为坐标原点,为椭圆C:x2+y22=1

在y轴正半轴上的焦点,过且斜率为-2的直线l与C交于A,B两点,点P满足OA+

OB+OP=.

(1)证明:点P在C上;

(2)设点P关于点O的对称点为Q,证明:A,P,B,Q四点在同一圆上.

分析关于(2),证法较多,这里通过构造曲线系方程来求解.

于是P(-22,-1,易验证P(-22,-1满足椭圆方程故点P在椭圆C上.

(2) 由点P关于点O的对称点为Q,故点Q(22,1,所以直线PQ的方程为y=2x

又直线AB的方程为y=-2x+1,故设经过A,P,B,Q四点的曲线系方程为

上A,P,B,Q在①上,即在②上接下来就只需证明:“存在实数λ,使得②为圆的方程”这只需利用一般二次曲线方程表示圆的充要条件,即可确定出λ的值这作法思路清晰,步骤鲜明,计算量小.

4 其它

例6设双曲线x2a2-y2b2=1(a>,b>的右顶点为A,P为双曲线上的一个动点(不是顶点),从点A引双曲线的两条渐近线的平行线,与直线OP分别交于Q,R两点,其中O为坐标原点,则|OP|2与|OQ|・|OR|的大小关系是 .图

分析设P(x,y,Q(x1,y1,R(x2,y2因O,P,Q,R共线,故考察|OP|2与|OQ|・|OR|的大小关系,只需考察x2与x1x2的大小关系由x1x2,想到运用韦达定理这就启发我们构造过点Q,R的二次曲线系方程,此曲线方程与直线OP联立,消去y即得关于x的一元二次方程.

评析这里通过构造曲线系方程,减少了运算量,使问题快速得解.

作者简介侯作奎,男,196年月生,湖北省中学数学特级教师二十余篇,现任教于武汉外国语学校

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