(完整版)圆锥曲线的中点弦问题

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关于圆锥曲线的中点弦问题

直线与圆锥曲线相交所得弦中点问题,是解析几何中的重要内容之一,也是高考的一个热点问题。这类问题一般有以下三种类型:
1)求中点弦所在直线方程问题;2)求弦中点的轨迹方程问题;
3)求弦中点的坐标问题。其解法有代点相减法、设而不求法、参数法、待定系数法及中心对称变换法等。一、求中点弦所在直线方程问题
x2y2
1内一点M21)引一条弦,使弦被点M平分,求这条弦所在的直线方程。1过椭圆164
解法一:设所求直线方程为y-1=k(x-2,代入椭圆方程并整理得:
(4k21x28(2k2kx4(2k12160
又设直线与椭圆的交点为A(x1,y1Bx2,y2,则x1,x2是方程的两个根,于是
8(2k2k
x1x2
4k21
x1x24(2k2k
2MAB的中点,所以2
24k1
1
解得k
2
故所求直线方程为x2y40
解法二:设直线与椭圆的交点为A(x1,y1Bx2,y2M21)为AB的中点,所以x1x24y1y22
AB两点在椭圆上,则x14y116x24y216两式相减得(x1x24(y1y20
2
2
2
2
2
2
2
2
y1y2xx211
1,即kAB
x1x24(y1y222故所求直线方程为x2y40
解法三:设所求直线与椭圆的一个交点为A(x,y,由于中点为M21
所以
则另一个交点为B(4-x,2y
x24y216因为AB两点在椭圆上,所以有22
(4x4(2y16
两式相减得x2y40
由于过AB的直线只有一条,
故所求直线方程为x2y40二、求弦中点的轨迹方程问题
x2y2
1上一点P-80)作直线交椭圆于Q点,求PQ中点的轨迹方程。2过椭圆
6436
解法一:设弦PQ中点Mx,y),弦端点Px1,y1),Qx2,y2),
9x1216y12576则有22
9x216y2576
1


两式相减得9(x1x216(y1y20
又因为x1x22xy1y22y,所以92x(x1x2162y(y1y20所以
2222
y1y29x

x1x216y
kPQ
y9xy0
,故16yx8x(8
2
2
化简可得9x72x16y0x8)。解法二:设弦中点Mx,y),Qx1,y1),x
x18y
y1可得x12x8y12y22
2
2
xy
又因为Q在椭圆上,所以111
6436
4(x424y2
1
6436
(x42y2
1x8)。所以PQ中点M的轨迹方程为
169
三、弦中点的坐标问题
3求直线yx1被抛物线y4x截得线段的中点坐标。
解:解法一:设直线yx1与抛物线y4x交于A(x1,y1B(x2,y2,其中点P(x0,y0,由题意得
2
2
yx1
2
y4x
2
消去y(x14x,即x6x10
2
所以x0
x1x2
3y0x012,即中点坐标为(3,22
2
解法二:设直线yx1与抛物线y4x交于A(x1,y1B(x2,y2,其中点P(x0,y0,由题意得
y124x122
,两式相减得y2y14(x2x12
y24x2
所以
(y2y1(y2y1
4
x2x1
2


所以y1y24,即y02x0y013,即中点坐标为(3,2
上面我们给出了解决直线与圆锥曲线相交所得弦中点问题的一些基本解法。下面我们看一个结论
22AxCyDxEyF0上的两点,P(x0,y0为弦AB的中点,则引理AB是二次曲线C
kAB
2Ax0D
(2Cy0E0
2Cy0E
2
2
A(x1,y1B(x2,y2Ax1Cy1Dx1Ey1F0……(1
22AxCy2Dx2Ey2F0……(22
(1(2A(x1x2(x1x2C(y1y2(y1y2D(x1x2E(y1y20

2Ax0(x1x22Cy0(y1y2D(x1x2E(y1y20(2Ax0D(x1x2(2Cy0E(y1y20
2Ax0D2Ax0Dy1y2
kAB
2Cy0E0x1x2x1x22Cy0E2Cy0E
B线CP(x0,y0线A
2Ax0Dk
2Cy0E
22
(x,yy0
推论1设圆xyDxEyF0的弦AB的中点为P000
kAB

2x0D
2x0D2y0Ek(假设点P在圆上时,则过点P
2y0E
切线斜率为)
b2x0x2y2
kAB2212(x,yy0ay0b推论2设椭圆a的弦AB的中点为P000,则(注:对ab也成
b2x0
k2
ay0立。假设点P在椭圆上,则过点P的切线斜率为
b2x0x2y2
kAB2212(x,yy0ay0b推论3设双曲线a的弦AB的中点为P000(假设点P在双曲线
b2x0k2
ay0上,则过P点的切线斜率为
2
y2px的弦AB的中点为P(x0,y0y00推论4设抛物线
kAB
p
y0
(假设点P在抛物线上,则
k
过点P的切线斜率为
我们可以直接应用上面这些结论解决有关问题,下面举例说明。
py0
x2y2
1
1求椭圆2516斜率为3的弦的中点轨迹方程。
3
Pxy
16x

25y16x+75y=0
(
7575
x241241
3


x2y2
21(ab0,2(x,0ab2已知椭圆AB是椭圆上两点,线段AB的垂直平分线lx轴相交于P0a2b2a2b2
x0
aa求证:
证明:设AB的中点为T(x1,y1,由题设可知ABx轴不垂直,∴y10
b2x1a2y1
kAB2kl2
ay1lABbx1
a2y1a2y1
yy12(xx10y12(x0x1
bxbx11l的方程为:y=0
a2a2
x122x0|22x0|a
|x|aab1ab
a2b2a2b2x0
aa
3已知抛物线Cyx,直线
2
l:yk(x11,要使抛物线C上存
在关于l对称的两点,k的取值范围是什么?

解:设C上两点AB两点关于l对称,AB中点为P
(x0,y0y00
1p11kAB2y0ky0y0k2Ply0k(x011,111111kk(x011,x0P(,k
2k2k22
1211k32k4
k0,
4k2kP在抛物线内,∴4
(k2(k22k2
0,
4k2k0.



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