摘要:圓錐曲線是是平面解析幾何的重要曲線,有極其豐富、優(yōu)美的性質(zhì)。圓錐曲線的切線的相關(guān)性質(zhì)已成為高考命題內(nèi)容的重要來源。本文從研究圓錐曲線的性質(zhì)出發(fā),對一個(gè)圓錐曲線的切線性質(zhì)進(jìn)行推廣,并運(yùn)用所得的推廣定理解決一類有關(guān)的試題。
關(guān)鍵詞:原性質(zhì);推廣;應(yīng)用
圓錐曲線一直是高考的重點(diǎn)章節(jié),近幾年出現(xiàn)了不少以圓錐曲線的性質(zhì)為背景的題目,筆者通過一個(gè)圓錐性質(zhì)的引入,繼續(xù)推廣圓錐曲線的性質(zhì)并加以運(yùn)用。
一、原性質(zhì)
定理Ⅰ動(dòng)直線l與拋物線y2=2px(pφ0)相交于M、N兩點(diǎn),過點(diǎn)M、N分別引拋物線的兩條切線,則這兩條切線的交點(diǎn)在定直線x=m(yφ,yπ-(mφ0)上的充要條件是動(dòng)直線l過定點(diǎn)A(-m,0)。
定理Ⅱ動(dòng)直線l與橢圓+=1(aφbφ0)相交于M、N兩點(diǎn),過點(diǎn)M、N分別引橢圓的兩條切線,則這兩條切線的交點(diǎn)在定直線x=m(yφ,yπ-(aφbφ0)上的充要條件是動(dòng)直線l過定點(diǎn)A(,0)。
定理Ⅲ動(dòng)直線l與雙曲線-=1(aφ0,bφ0)相交于M、N兩點(diǎn),過點(diǎn)M、N分別引雙曲線的兩條切線,則這兩條切線的交點(diǎn)在定直線x=m(yφ,yπ-(mφa)上的充要條件是動(dòng)直線l過定點(diǎn)A(,0)。
二、推廣
如果把定理Ⅰ中的定理A(-m,0)與定理Ⅱ、Ⅲ中的定點(diǎn)A(,0)分別推廣為定點(diǎn)A(-m,-n)與定點(diǎn)A(,),那么兩條切線的交點(diǎn)是否在某定直線上?
對于拋物線y2=2px(pφ0),設(shè)兩條切線的交點(diǎn)P(x0,y0),則切點(diǎn)弦MN所在的直線l的方程為y0y=p(x+x0)①。又由直線l過定點(diǎn)A(-m,-n),得-ny0=p(-m+x0),即p(x0-m)+ny0=0。這表明點(diǎn)P(x0,y0)在定直線上p(x-m)+ny=0。把此直線方程與拋物線方程聯(lián)立,消去x得y2+2ny-2pm=0。當(dāng)Δ=4n2+8mp=4(n2+2pmφ)0,即n2+2pmφ0時(shí),此定直線與拋物線相交,點(diǎn)P(x0,y0)只能在此直線位于拋物線含焦點(diǎn)的區(qū)域外的部分,即在定直線p(x-m)+ny=0(yφ-n+,yπ-n-)(n2+2pmφ0)②上。反之,若點(diǎn)P(x0,y0)在定直線②上,則有p(x0-m)+ny0=0即px0=pm-ny0代入①得直線l的方程為y0y=px+pm-ny0,即y0(y+n)=p(x+m)。這表明動(dòng)直線l過定點(diǎn)A(-m,-n)。由此得定理Ⅰ的推廣。
定理Ⅰ' 動(dòng)直線l與拋物線y2=2px(pφ0)相交于M、N兩點(diǎn),過點(diǎn)M、N分別引拋物線的兩條切線,則這兩條切線的交點(diǎn)在定直線p(x-m)+ny=0(yφ-n+,yφ-n-)(n2+2pmφ0)上的充要條件是動(dòng)直線l過定點(diǎn)A(-m,-n)。
對于橢圓-=1(aφbφ0),設(shè)兩條切線的交點(diǎn)為P(x0,y0),則切點(diǎn)弦MN所在的直線l的方程為+=1③。又由直線l過定點(diǎn)A(,),得+=1,這表明點(diǎn)P(x0,y0)在定直線上+=1上。把此直線方程與橢圓方程聯(lián)立,消去x得(a2n2+b2m2)y2-2b2m2ny+b2n2(m2-a2)=0。
當(dāng)Δ=4b4m4n2-4(a2n2+b2m2)?b2n2(m2-a2)
=4a2b2n2(a2n2+b2m2-m2n2)φ0。
即+φ1時(shí),此定直線與橢圓相交,點(diǎn)P(x0,y0)只能在此直線位于橢圓外的部分,即在定直線+=1(yφ或yπ