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试议准点圆锥曲线“准点”性质运用网

收藏本文 2024-03-23 点赞:19142 浏览:83999 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘 要:圆锥曲线是高考必考的内容,其中圆锥曲线的性质更是考试的热点。就圆锥曲线中的焦点、顶点、准点来说明曲线中的特殊点是中学考试和研究的重点和热点。由于它们容纳了圆锥曲线的基本属性,因而也倍受高考命题者的青睐和关注。从高考圆锥曲线试题来看,涉及这方面内容的考题不胜枚举,圆锥曲线中的“三点”有着深厚的文化底蕴和广泛的知识背景,但是中学教材只有圆锥曲线的焦点、顶点的定义,下面就此来研究一下圆锥曲线“准点”性质在解决一些圆锥曲线问题中的应用。
关键词:准点;准焦三角形;横向型圆锥曲线;应用

一、相关的定义及性质

定义1:圆锥曲线的准线与对称轴的交点叫准点。
定义2:过圆锥曲线的准点作一直线与圆锥曲线交于两点,这两点与其准点相对应的焦点所组成的三角形叫准焦三角形。
定义3:焦点在横轴上的圆锥曲线叫横向型圆锥曲线。
通过探究我们很快发现横向型圆锥曲线的准点具有如下性质:
定理1:已知l是经过横向型圆锥曲线的准点E(m,0)所作的斜率为k或倾斜角为θ的直线,且直线l与圆锥曲线交于A,B两点,F(n,0)是与准点E相对应的焦点,焦准距为p,离心率为e(m,n≠0),则:
(1)AB= = (e2≥k2或e2≥tan2θ);
(2)若( , )=β则当k上时取负);
(3)S△ABF= ;
(4) · = ;
(5) · = .
证明过程详见文
由定理中(1)、(2)又可以分别得到如下推论:
推论1:若E是离心率为e的横向型圆锥曲线Γ的准点,经过E作斜率为k的直线l,则:
(1)l与Γ相离的充分必要条件是e2(2)l与Γ相切的充分必要条件是e2=k2;
(3)l与Γ相交的充分必要条件是e2>k2.
推论2:设F是离心率为e的横向型圆锥曲线Γ的焦点,E是与焦点F相对应的准点,经过E点作斜率为k的直线与圆锥曲线交于A,B两点,则 · =0的充分必要条件是e2=2k2.
通过进一步研究发现,过准点的直线与过对应焦点的直线斜率存在如下关系:
定理2:经过离心率为e的横向型圆锥曲线准点E的直线与圆锥曲线的一个交点是Q,F是与准点E相对应的焦点,若直线QE的斜率为k1(或倾斜角为θ1),直线QF的斜率为k2(或倾斜角为θ2),则 - =1或tan2θ1·csc2θ2=e2.
证明:可设QE的方程为y=k1(x-m),直线QF的方程为y=k2(x-n),将两个方程联立得点Q的横坐标为 .
代入(1+k2-e2)x2+(2me2-2n-2mk2)x+m2k2+n2-m2e2=0中并化简:
e2k22(m-n)2-k

摘自:毕业论文小结www.udooo.com

12(m-n)2=k12k22(m-n)2,e2k22-k12=k12k22.
两边同时除以k12k22得:
- =1或e2cot2θ1-cot2θ2=1?圯e2cot2θ1=csc2θ2?圯tan2θ1·csc2θ2=e2.
又当 · =0时,kQF=- ?圳k2=- ,因而 -k12=1?圯k14+k12=e2.
由此,又可以得到如下推论:
推论3:经过离心率为e的横向型圆锥曲线准点E的直线与圆锥曲线的一个交点是Q,F是与准点E相对应的焦点,若直线QE的斜率为k, · =0,则k4+k2=e2.
又因为kQF=- 所以我们又可得到:
推论4:经过离心率为e的横向型圆锥曲线准点E的直线与圆锥曲线的一个交点是Q,F是与准点E相对应的焦点,若直线
QF的斜率为k, · =0,则 + =e2.
由于圆锥曲线的“三点”蕴含着丰富的性质,因而其应用就相当广泛,为此下面就举几个例子.

二、性质的应用

1.经过双曲线 -y2=1的左准点E,作双曲线的切线L,求直线L的方程.

解:∵a= ,b=1,c=2,e= , = ,∴左准点E(- ,0),由推论1得直线L的斜率k=±e=± ,故所求切线L的方程为y=± (x+ ).
例2.经过椭圆= + =1(a>b>0)的左准点,作斜率为 的直线与椭圆相交于A,B两点,F是在椭圆的左焦点,若( , )=60°且椭圆过点A(3, ),求椭圆的方程.
解:由题易知: + =1,再由定理1中cosβ= 可得:cos60°= ?圯e2=
∴c2=a2,b2= a2代入 + =1中得:a2=18,b2=10
所以所求椭圆方程为 + =1.
例3.E是双曲线 - =1的左准点,F是左焦点,P是双曲线上的一点,若直线PF的斜率为 ,求直线PE的方程.
解:由题知:a=2,b= ,c=3,e= ,由定理2得 -
=1,解得kPE=± ,而E( ,0),所以直线PE的方程为y=± (x- ).
例4.已知椭圆 + =1(a>b>0)的两个焦点分别为F1(-c,0)和F2(c,0)(c>0),过点E( ,0)的直线与椭圆相交与A,B两点,且F1A∥F2B,F1A=2F2B.
(1)求椭圆的离心率;(2)求直线AB的斜率;
(3)设点C与点A关于坐标原点对称,直线F2B上有一点
H(m,n)(m≠0)在△AF1C的外接圆上,求 的值.
解:(1)由F1A∥F2B且F1A=2F2B,得 = =
,从而 = ,故离心率e= = .
(2)由(1)知a2=3c2,b2=2c2,e2= ,∴准点E(3c,0),所以椭圆的方程可写为2x2+3y2=6c2,再由推论1可知:直线AB与椭圆相交的充分必要条件是e2>k2,∴- 设直线AB的方程为y=k(x-3c),由已知设A(x1,y1),B(x2,y2),则它们的坐标满足方程组y=k(x-3c)
2x2+3y2=6c2,消去y整理,得(2+3k2)x2-18k2cx+27k2c2-6c2=0.
而x1+x2= ①
x1x2= ②
由题设知,点B为线段AE的中点,所以
x1+3c=2x2 ③
联立①③解得:
x1= ,x2= ,将x1,x2代入②中,解得k=± 满足题意.
(3)略.
评注:在此基础上可根据定理1,求出△ABF1的面积和线段AB的长等。
以上就是与圆锥曲线准点有关的几个性质及其应用.实际上圆锥曲线奥妙无穷,他有着丰富的性质,只要认真去研究,总会得出一些“蹊跷”,因而我们要在不断的探索中去发现、去认识圆锥曲线。
以上的性质和推论还可以用参数方程或极坐标方程来探究,有兴趣的读者不妨试一试。
参考文献:
玉邴图.圆锥曲线“准点弦”的几个性质.数学通报,2006(3).
郭旭炯.圆锥曲线的焦点、准点性质初探.中学数学研究,2009(1).
(作者单位 江西省赣州市定南县定南中学)

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