巧解直线与圆锥曲线

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  摘 要:直线与圆锥曲线联系在一起的综合题在高考中多以高档题、压轴题出现,主要涉及位置关系的判定,弦长问题、最值问题、对称问题、轨迹问题等.突出考查了数形结合、分类讨论、函数与方程、等价转化等数学思想方法,要求考生分析问题和解决问题的能力、计算能力较高,在基础题型讨论有关相交弦的问题。
  关键词:圆锥曲线;直线方程;交点;弦长;韦达定理
  
  1 活用定义求直线方程
  
  例1:已知A、B为抛物线y2=8x上点,且直线AB过抛物线的焦点F,若|AF|=2|BF|,求直线AB的方程。
  解:根据抛物线的对称性,先研究直线AB的倾斜角α为锐角的情况
  过A、B作AM垂直准线l与点M,
  BN垂直准线l与点N,如图
  设|BF|=m,则|AF|=2m
  由抛物线的定义可知:AM=2m,BN=m
  过B作BC⊥AM于点C在Rt△ACB中,
  cosα=2m-m2m+m=13,∴tanα=22
  ∵点F(2,0)
  ∴由抛物线的对称性可知,所求直线AB的方程是:
  y=±22(x-2)
  即:22x±y-42=0
  2 巧用根与系数的关系求弦长
  例2:直线y=x+1与椭圆2x2+y2=5交与A、B两点,求弦长|AB|。
  解: 设交点的坐标为A(x1,y1)、B(x2,y2)
  联立方程有:2x2+y2=5y=x+1
   ②代入①得:3x2+2x-4=0
  ∴x1+x2=-23,x1•x2=-43
  |AB|=(x1-x2)2+(y1-y2)2
  =k2+1(x1+x2)2-4x1•x2
  把值代入得:|AB|=2×(-23)2-4×(-43)2=2334
  引申:已知椭圆x29+y2=1,过左焦点F作倾斜角为30°的直线交椭圆与A、B两点,求弦AB的长。
  比较前后两题,存在一个区别,本题中的直线经过椭圆的焦点,在解题时又多了一种选择,利用椭圆的焦半径公式,即:|PF1|=a+ex0,|PF2|=a-ex0,从而得到:|AB|=|AF|+|BF|=2a+e(x1+x2)。
  3 妙用设而不求
  例3:过点P(1,2),作一直线与双曲线2x2-y2=2相交与A、B两点,使P恰好为A、B两点的中点,求所作直线的方程。
  解:设A(x1,y1),B(x2,y2)
  则有2x21-y21=2①2x22-y22=2②
   ①-② 得2(x21-x22)=y21-y22
  即2(x1-x2)(x1+x2)=(y1-y2)(y1+y2)
  (y1-y2)(x1-x2)=2(x1+x2)(y1+y2)
  又∵P(1,2)为AB中点,∴x1+x2=2,y1+y2=4
  ∴直线AB斜率k=y1-y2x1-x2=1
   故直线AB方程为:y-2=x-1即:x-y+1=0
  引申:在抛物线y2=4x恒有两点关于直线y=kx+3对称,求k的取值范围。
  对称问题是高考的热点之一,由对称易得两个关系式。本题可运用 “设而不求”,同时利用是由两点在抛物线上得Δ>0。
  简解:设B、C关于直线y=kx+3对称,直线BC方程为x=-ky+m,代入y2=4x,得y2+4ky-4m=0,设B(x1,y1),C(x2,y2),BC中点M(x0,y0),
  则y0=y1+y22=-2k,x0=2k2+m
  ∴点M在直线l上,可得:
  m=-2k3+2k+3k
  又BC与抛物线交于不同两点,∴Δ=16k2+16m>0
  把m代入化简得解得-1
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