一類圓錐曲線相交弦問題的統一研究

2023-02-01 21:57:04 字數 819 閱讀 8108

定理:過圓錐曲線的焦點f的直線與圓錐曲線相交於a、b兩點,交平行於準線的直線於點m.若,則有為定值.

當直線為圓錐曲線的準線;過頂點的切線;過有心圓錐曲線的中心時,都可以作為定理的推論.這樣做是一舉多得,這是統一研究的一種形式.

這個定理的證明有兩種方法,一種是分為橢圓、雙曲線、拋物線三種情況證明,另一種是建立圓錐曲線的統一方程,一起證明.我們採用後一種方法,統一證明,使過程縮短,這是統一研究的重要方法.

我們擬使用的是人教版解析幾何課本中,由極座標的圓錐曲線統一方程轉化為直角座標系的方程(如圖1):

在方程(1)中,表示焦點f到準線的距離,表示離心率.當時, 表示橢圓;當時, 表示雙曲線(兩支);當時, 表示拋物線.

這是焦點重合的圓錐曲線的統一方程.

在此情況下,準線的方程為;

在方程(1)中,令得

當時,方程(1)表示有心圓錐曲線.設方程(2)的兩根為,由韋達定理得:

.即有心圓錐曲線的中心為;

解得方程(2)的兩根為.顯然圖1中頂點e的座標為.

當時,點e的座標為.

可以統一記為e.

下面我們在圓錐曲線統一方程(1)的情況下,證明定理.

如圖2,設直線的方程為

.點a、b、m的座標分別為.由得.由得;

由得.把方程(3)代入方程(1),並整理得:.

由韋達定理得:

(定值).

推論1.當時,即直線為準線時,

推論2.當即直線為過頂點a的切線時,

當,即方程(1)表示拋物線時,

推論3.當直線過有心圓錐曲線的中心時,

即時, 2023年福建高考試卷第20題,就是推論1.

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