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点差法巧解圆锥曲线
高中部 周钢
点差法是指在求解圆锥曲线时,题目中交代直线与圆锥曲线相交被截的线段中点坐标,利用直线和圆锥曲线的两个交点,把交点代入圆锥曲线的方程并作差,求出直线的斜率,然后利用中点求出直线方程的一种特殊方法。点差法在解决特定问题时,可以减少很多的运算,因此对于这种方法,我们应该予以重视。
例1:过点作抛物线的弦,恰被点平分,求所在直线的方程.
解:法一、设所在直线的方程为,
由,消去并整理,得.
设,,由根与系数的关系,得,
又是的中点,所以. 所以,
所以直线的方程为,即.
法二、设,,则有,,
两式相减,得,
又,则,
所以直线AB的方程为,即.
通过例1可以看出:法一为传统解法,在联立求解过程中,可能出现计算失误导致最终结果的偏差;法二为点差法,利用中点直接解出直线斜率,计算简便。例1比较简单,传统方法亦可解决,但已经能够看出点差法在计算方面的优势。
例2:已知椭圆的两个焦点分别为,,是此椭圆上的一点,且,.
(1)求椭圆的方程;
(2)点是椭圆短轴的一个端点,且其纵坐标大于零,、是椭圆上不同于点的两点.若的重心是椭圆的右焦点,求直线的方程.
x
y
B
M
N
解:(1)解答过程略,椭圆的方程为
(2)设,,由(1)知,
因为是的重心,故各点坐标满足
,故、中点坐标为,
、在椭圆上应满足,,两式相减得
,
所以直线的方程为,即.
例2第二问的重点在于对重心的理解以及重心坐标公式的应用,利用重心求出弦的中点坐标,再利用点差法即可求出直线方程,简化了大量的计算。如果不懂得使用点差法,当我们苦思冥想重心用法之后,难免在常规计算中失误犯错。
例3: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:设,为椭圆上关于直线对称的两点,为弦的中点,
则,,两式相减得,
即,
由题意可知,,,
带入上式可得点满足方程,且点在椭圆内部,
联立,即满足
所以,解得
例3利用点差法,巧妙的解决了弦中点的轨迹问题以及点对称的问题,体现了点差法的灵活性以及多样性。
总的来说,点差法常见题型有:求中点弦方程、求弦中点轨迹、求垂直平分线、求定值问题。点差法虽然好用,但也只是一种特殊方法,只能解决一些特殊问题。因此,要想熟练掌握各类解析几何题目,还是要从练好基本题型、掌握基本方法入手,适当的结合一些特殊方法如点差法,便能更好的解决各类解析几何问题,为高考做好准备。
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