本文的篇幅可能会有点长,还请有兴趣的朋友们能耐心看完,应该对你们圆锥曲线的解题会有帮助
一,曲线系的定义(包含了直线系)
定义具有某种共同性质的所有曲线的集合,称为一个曲线系,并用含有参数的方程来示。
由曲线系的定义可知,曲线系并不是一条曲线,而是有共同性质的多条曲线的集合,而这些共同的性质在高中阶段常见的就是过几个定点或交点
二,常见的曲线系
1,直线系
①过定点 的直线系可写为
②过直线 与 交点的直线系为
PS:设两个参数是避免漏掉 当题目确定所求直线不是时就可设一个参数即
③与直线 平行的直线系为
④与直线 垂直的直线系为
⑤到定点 的距离为定值 的直线系为
PS:这也是圆的切线系方程
⑥到坐标轴截距之和为定值 的直线系为
2,二次曲线系
二次曲线的一般形式为 在高中会涉及的有圆,椭圆,双曲线,抛物线
退化的二次曲线:两条直线可认为是退化的二次曲线
两条直线
则方程 表示这两条直线,展开后为二次方程
PS:过五点有且仅有一条二次曲线,当其中有三点共线时,则经过这五点的二次曲线为退化的二次曲线
①椭圆共焦点的曲线系
双曲线共焦点的曲线系
②同离心率的圆锥曲线的曲线系
③过两条二次曲线 与 交点的曲线系方程为
当确定所求曲线不是 或 时可设一个参数即
④三角形三边的方程为
则过三角形三个顶点的曲线系为
⑤四边形四条边的方程为
则过四边形四个顶点的曲线系为
⑥过两直线 与二次曲线 交点的曲线系为
当所求曲线不包括 时可设一个参数;当两直线与曲线只有三个交点时(即两直线的交点在曲线上)也成立
因为曲线系是有共同特征的曲线的集合,且是通过参数来调整的,所以当参数确定是曲线也是确定的,解题是通常是先写出过某些点或交点的曲线系,然后再找出另一条有这个性质的二次曲线(包括退化的二次曲线)然后令两者相等,对比系数得出系数之间的关系,下面会列举一些例题
1定点问题
例:已知椭圆 左右顶点为 ,点 为直线 上一动点,直线 交椭圆于 两点,证明直线 过一定点
解:设点 ,直线
则直线 斜率为 直线 即 同理
过 四点的曲线系方程为
直线 与直线 也经过 四点
令
展开后对比 系数可得 对比 系数得
则直线 方程 即
故直线 过定点
2定值问题
例:已知椭圆 的左右顶点为 ,过焦点的直线与椭圆交于 两点,与 轴交于点 ,直线 与直线 交于点 ,当点 异于 两点时,证明: 为定值.
解:设 , ,
则 联立 得
则
(下面就通过曲线系来得出 与 的关系)
过 四点的曲线系为
直线 ,直线 组成的曲线也经过 四点
令
展开对比 系数得 对比 系数得
联立得
则
(在 前引入参数 是因为要得出 与参数 的关系,或者将 放在 前,在 不引入参数也可以)
3,四点共圆
圆锥曲线上 四点共圆的充要条件是
证明(以椭圆为例,其他同理,其实有很多证法但曲线系是我认为比较简便的一种)
设: ,
过四点的曲线系方程为
项的系数为 若要使其为圆则 项系数必为
则 同时可使得 与 的系数相等充要性得证
例:已知 为坐标原点, 为椭圆 在 轴正半轴上的焦点,过且斜率为 的直线与椭圆交于 两点,点 满足
(1)证明:点 在椭圆上(2)设点 关于点 的对称点为 ,证明 四点共圆,并求出圆的方程
解(1)设 , 联立直线 与椭圆得
则 ,
又 则 ,
故点 在椭圆上
(2)由题意得 ,直线 过 四点的曲线系方程为
展开得 项系数为0, 项系数为 , 系数为
要使其为圆这 与 系数应相等,解得
此时
展开整理得
故 在以 为圆心, 为半径的圆上
总结:运用曲线系方程解题,首先是写出某种性质的曲线系,在再找出有相同性质的曲线,然后合理引用参数构造等式(等式中有两个参数会比较好,因为有时只引入一个参数会得出错解),最后对比系数得出所求量之间的关系.
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【注】转自:奇趣数学苑。
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