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常见二次曲线弦与中点问题的解法
四川省新都一中(610500) 肖 宏
在解析几何中,我们经常遇到与二次曲线的弦和中点有关的问题,下面我们将其中几种归纳出它的简便解法,供大家参考。
一、定点弦方程
命题一:圆锥曲线C:f(x,y)=0的以P(a,b)为中点的弦如果存在,则其所在的直线方程为:f(2a-x,2b-y)-f(x,y)=0
证明:设弦的端点为A(x1,y1),B(x2,y2),则
x2=2a-x1 且 f(x1,y1)=0
y2=2a-y1 f(x2,y2)=0
即 f(x1,y1)=0 ①
f(2a-x1,2b-y1)=0 ②
注意到在二次方程中,将x代换为2a-x,将y代换为2b-y,不会改变方程中二次项的系数,故将两式相减得:
f(2a-x1,2b-y1)-f(x1,y1)=0 ③
则③式必为一次方程,而且该直线经过A点和P点,故方程
f(2a-x,2b-y)-f(x,y)=0
就是所求中点弦所在直线的方程。
需要说明的是,如果所求中点弦不存在,而用此法求解时,仍然能够得到一个一次(直线)方程,但此一次方程与曲线C无公共点,因此,用此法求出的方程应该代回曲线C判定其△是否大于0,△>0是这样的弦存在,△=0时弦“退化”为切线,△<0时弦不存在。
二、定点弦的中点轨迹
命题二:直线L经过定点P(a,b)与二次曲线C:Ax2+By2+Dx+Ey+F=0相交,则相交弦的中点轨迹为:2Ax2+2By2+(D-2α)x+(E-2bB)y-(aD+bE)=0
它是一条与曲线C同类的曲线(或其一部分)。
证明:设弦所在的直线方程为L:y=k(x-a)+b
则k=y-bx-a ①
又设L与C交于A(x1,y1),B(x2,y2),中点为G(x,y),则