关于圆锥曲线"中点弦"问题的思考 圆锥曲线中点弦公式

  [摘要] 本文将重点阐述在圆锥曲线中利用代点相减法、设而不求的思想来解决中点弦及相关问题。   [关键词] 方程 中点弦 相交   随着教育改革的推进,高中数学内容不断地扩充完善,高考数学的内容上也有了调整,但是整个高考的重点指向没有改变。解析几何中的中点弦问题仍是高考的一个热点,用一般解法不仅过程繁琐,而且运算量大容易出错,而点差法解决该类问题既可以降低解题的运算量,又可优化解题过程。因此本文将从以下几点来谈点差法在中点弦问题中的应用。
  
  一、求中点弦所在直线方程问题
  例1、过椭圆内一点M(1,1)引一条弦,使弦被点M平分,求这条弦所在的直线方程。
  解:设直线与椭圆的交点为A(),B(),M(2,1)为AB的中点,
  所以,,
  又A、B两点在椭圆上,则,,
  两式相减得,
  所以,即,
  故所求直线方程为,即
  变形1、已知双曲线,试判断过是否存在直线,使与双曲线交于, 两点,且是线段的中点.
  解:假设这样的直线存在,设的坐标分别为,则,,
  又,(1),(2)
  得:,
  的斜率
  又直线过三点,的方程为 ,即.
  但若将代入整理得方程,而此方程无实数解,所以满足题设的直线不存在
  二、弦中点的坐标问题
  例2、求直线被抛物线截得线段的中点坐标。
  解:设直线与抛物线交于,,其中点,由题意得,两式相减得,
  所以,
  所以,即,,即中点坐标为。
  变形2、若抛物线上存在不同的两点关于直线对称,求实数的取值范围.
  解:设抛物线上关于直线对称的两点分别为,且的中点为,则,(1),(2)
  得:,
  又,.
  中点在直线上,
  ,于是.
  中点在抛物线区域内
  ,即,解得.
  综上可知,所求实数的取值范围是.
  三、弦中点的轨迹方程问题
  例3、过椭圆上一点P(-4,0)作直线交椭圆于Q点,求PQ中点的轨迹程。解:设弦PQ中点M(),弦端点P(),Q(),
  则有,
  两式相减得,
  又因为,,所以,
  所以,而,
  故。
  化简可得()。
  由以上实例可以看出,点差法在中点弦问题中的应用是十分灵活的,不同的问题需要做不同的变换处理。但是利用直线与圆锥曲线的交点,代点相减法、设而不求法思想不会改变;同时再结合韦达定理做适当的变形,相关问题都能解决。由于该方法在一定程度上优化了解题过程,减少了运算量,缩短了解题时间,因此是高考完成此类问题的首选方法。
  
  参考文献
  [1]梁兆振.数学优化探究.北京:中国书籍出版社,2010
  [2]刘连璞.平面解析几何方法与研究.北京:北京大学出版社,1999
  注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文