资源描述
结论 从圆O外一点P引圆的两条切线PA、PB,切点分别为A、B,则切点弦AB被直线OP垂直平分。
此结论可推广到椭圆、双曲线和抛物线。
1. 从不在椭圆对称轴上的任意一点P引椭圆的两条切线PA、PB,切点分别为A、B,则切点弦AB被直线OP平分,且直线AB和OP的斜率之积为定值。
2. 从不在双曲线对称轴上,也不在渐近线上的任意一点P引双曲线的两条切线PA、PB,切点分别为A、B,则切点弦AB被直线OP平分,且直线AB和OP的斜率之积为定值。
3. 从任意一点P(不含焦点的一侧)引抛物线y2=2px(p>0)的两条切线PA、PB,切点分别为A、B,则切点弦AB被过点P且平行于抛物线对称轴的直线平分。
对推论1进行证明:
如图1,设P(m,n)(mn≠0),可以证明,切点弦AB所在的直线方程为
图1
代入椭圆方程=1中,整理得
设A(x1,y1),B(x2,y2),弦AB的中点Q(x0,y0),由韦达定理得
则 ,
代入直线AB的方程得
因为
所以 点Q在直线OP上
故 直线OP平分切点弦AB
又因为
所以
推论1得证。
用类似的方法可以证明推论2。
下面证明推论3:
如图2,设P(m,n)(mn≠0),可以证明,切点弦AB所在的直线方程为,代入抛物线方程中,整理得
图2
设
弦AB的中点Q(x0,y0)
由韦达定理得 ,
则 ,
代入直线AB的方程 得
所以点Q在直线y=n上。推论3得证。
该方程,如果两圆相交应该为公共弦方程,希望高手们能给出证明。
如果两圆相离,那该方程是什么?在那?
提问者: 召唤之夜月 - 试用期 一级
最佳答案
这个一次方程表示的是一条直线,这条直线是两圆的根轴。解释根轴这个概念,我们需要引入一个名词,圆的幂。
我们知道圆幂定理,就是过一个点任意引圆的割线,这个点到割线两端点的有向距离之积是一个定植,我们把这个定值就交做圆的幂。圆周上的点的幂都等于0,圆外的点的幂大于0,圆内点的幂小于0
根轴就是到两圆幂相等的点的集合。它是一条垂直于两圆连心线的直线,且它过两圆所有共切线的中点。特殊的,当两圆相交时,那么根轴就是两圆公共弦所在的直线,当两圆相切时,根轴就是两圆过切点的共切线。当两圆相离或内含时,根轴是一条与两圆都不相交的直线。
所以:
当两圆相交时候,你就可以认为这个直线的方程表示的是两圆的公共弦所在的直线。
当两圆相切(包括内切和外切)时,这个直线方程表示的就是过两圆切点的共切线。
当两圆相离时,这个直线方程表示的是过四条共切线中点的直线。
当两圆内含时,这个直线方程表示的直线有这样的性质:这条直线上的点向两圆引切线,切线长相同。
它们本质上都是圆的根轴。
切点弦方程
问题1:过圆 外一点 ,作这个圆的两条切线 、 ,切点分别是 、 ,求直线 的方程(直线 称作切点弦).
解:如图所示,设切点 的坐标为 ,切点 的坐标为 .
因为圆的方程是
①
所以过圆上一点 所作的切线的方程为
②
由于 在直线 上,所以
③
同理,根据点M在切线BM上,得
④
③④表明,点 和点 都在下面的直线上
⑤
因为过两点只有一条直线,所以⑤就是直线 的方程.
即点 的切点弦方程为: .
问题1解法的基本思想是设而不求.设了点 和点 的坐标,但是不求出这些坐标,只是借用它们的形式,把最终的问题解决.
从问题1中,我们不仅学习了切点弦方程,还学习了设而不求的解题思想.下面看一个与之相关的问题.
问题2:设 是圆 内的一点,但不是圆心.过点 任意作两条不通过圆心的弦 和 ,分别过点 、 作圆的切线相交于点 ,过点 、 作圆的切线相交于点 .求直线 的方程.
解:如图,设点 的坐标为 ,点 的坐标为 .
因为圆的方程是
①
、 是过圆外一点所作圆的切线, 、 是切点,所以切点弦 的方程为
②
同理切点弦 的方程为
③
因为 在直线 上,所以
④
同理 在直线 上,所以
⑤
④⑤表明点,点 和点 都在下面的直线上
⑥
因为过两点只有一条直线,所以⑥就是直线 的方程.
不难看出,上述两个问题的紧密联系,同样是用设而不求的思想方法,问题2还运用了问题1的结论,更为有趣的是二者其实还是一个问题的两个方面,具体如下:
一般地,已知圆 和平面内的任意点 ,只要 不是圆心(0,0),总可以作出对应的直线 .这样得到的直线 叫做点 关于圆的极线(当 在圆外时, 也叫切点弦),点 叫作直线 的极点.
问题1 是点 在圆外时的情况,问题2是点 在圆内时的情况,并且同时也给出了作相应极线的几何作图方法.当然,点 在圆上时,它的极线就是过点 的圆的切线.三种情况的极线方程都是 ,这种高度的统一性真是妙不可言.其实极点、极线的概念就是切点、切线概念的推广,它们还有很多重要的性质,高等几何里有详细研究.
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