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题目:已知双曲线的方程为X2-Y2=1,问:是否存在被点P(1,1)所平分的弦?如果存在,求出弦所在的直线方程;如果不存在,说明理由?
综合学生解题方法常出现下面二种解法:
解法一:设被点P(1,1)所平分的弦所在的直线方程为Y-1=K(X-1),即Y=K(X-1) 1代入双曲线方程为:X2-〔K(X-1) 1〕=1,整理得:(X2-2)X2-2K(K-1)X K2-2K 3=0……(1)
设弦与双曲线的交点为A(X1,Y1),B(X2,Y2)
由韦达定理及中点坐标公式得:
X1 X2==2解得K=2
故被点P所平分的弦存在,且弦所在的直线方程为Y=2(X-1) 1,即Y=2X-1
解法二:设被点P(1,1)所平分的弦的直线方程与双曲线的交点为A(X1,Y1),B(X2,Y2),则由中点坐标公式为:X1 X2=2,Y1 Y2=2
因为A、B在双曲线上,
所以得X12-=1…………①
X22-=1…………②
①-②得:X12-X22-(Y12-Y22)=0
即:(X1 X2)(X1-X2)=(Y1-Y2)(Y1 Y2)
整理得:==2故有KAB==2
所以存在被点P(1,1)平分的弦,其所在的直线方程为:Y-1=2(X-1),即Y=2X-1
向学生提出问题:这样解题正确吗?让学生充分地讨论;
这样学生就会积极地思考,问题出在哪里了。经过思考、讨论,甚至是争论,学生自己找出了问题的原因,就是忽视了判别式△≥0的必要条件,然后再公布正确的解法;
正解:在解法一中,作如下补充:
对于方程(1),当K≠±时,△=4K2(K-1)2-4K2(K-2)2.(K2-2K 3)≥0
解得K≤;当K=±时,代入方程(1)也有解,所以当K≤时,直线与双曲线才有公共点。而当P(1,1)是弦的中点时,由解法一得K=2与K≤矛盾,所以P点为中点弦的直线不能与双曲线相交,被点P平分的弦是不存在的。
对于解法二,补充如下条件:
由K=2得直线方程为Y=2X-1
因为直线与双曲线相交得:
Y=2X-1…………①
X2-=1…………②
①代入②得:2X2-4X 3=0
由△≥0得:△=16-4×2×3=-8<0
这说明我们假设直线与双曲线相交是不成立的。所以被点P平分的弦是不存在的。
本题型是直线与二次曲线关系常见的题型,教学中应强调判别式△=b2-4ac≥0必须满足的条件,为了加强印象,以后不再犯类似的错误,再出一道变式思考题,若将题中P的坐标设为(2,1),则能得出怎样的结论?
综合学生解题方法常出现下面二种解法:
解法一:设被点P(1,1)所平分的弦所在的直线方程为Y-1=K(X-1),即Y=K(X-1) 1代入双曲线方程为:X2-〔K(X-1) 1〕=1,整理得:(X2-2)X2-2K(K-1)X K2-2K 3=0……(1)
设弦与双曲线的交点为A(X1,Y1),B(X2,Y2)
由韦达定理及中点坐标公式得:
X1 X2==2解得K=2
故被点P所平分的弦存在,且弦所在的直线方程为Y=2(X-1) 1,即Y=2X-1
解法二:设被点P(1,1)所平分的弦的直线方程与双曲线的交点为A(X1,Y1),B(X2,Y2),则由中点坐标公式为:X1 X2=2,Y1 Y2=2
因为A、B在双曲线上,
所以得X12-=1…………①
X22-=1…………②
①-②得:X12-X22-(Y12-Y22)=0
即:(X1 X2)(X1-X2)=(Y1-Y2)(Y1 Y2)
整理得:==2故有KAB==2
所以存在被点P(1,1)平分的弦,其所在的直线方程为:Y-1=2(X-1),即Y=2X-1
向学生提出问题:这样解题正确吗?让学生充分地讨论;
这样学生就会积极地思考,问题出在哪里了。经过思考、讨论,甚至是争论,学生自己找出了问题的原因,就是忽视了判别式△≥0的必要条件,然后再公布正确的解法;
正解:在解法一中,作如下补充:
对于方程(1),当K≠±时,△=4K2(K-1)2-4K2(K-2)2.(K2-2K 3)≥0
解得K≤;当K=±时,代入方程(1)也有解,所以当K≤时,直线与双曲线才有公共点。而当P(1,1)是弦的中点时,由解法一得K=2与K≤矛盾,所以P点为中点弦的直线不能与双曲线相交,被点P平分的弦是不存在的。
对于解法二,补充如下条件:
由K=2得直线方程为Y=2X-1
因为直线与双曲线相交得:
Y=2X-1…………①
X2-=1…………②
①代入②得:2X2-4X 3=0
由△≥0得:△=16-4×2×3=-8<0
这说明我们假设直线与双曲线相交是不成立的。所以被点P平分的弦是不存在的。
本题型是直线与二次曲线关系常见的题型,教学中应强调判别式△=b2-4ac≥0必须满足的条件,为了加强印象,以后不再犯类似的错误,再出一道变式思考题,若将题中P的坐标设为(2,1),则能得出怎样的结论?