圆锥曲线第一天弦的垂直平分线问题

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1、弦的垂直平分线问题(3道题全做，水磨的功夫，仔细体会垂直平分的应用，不要急于求成，不然不如不做)例题1、已知椭圆的左焦点为F，O为坐标原点。（Ⅰ）求过点O、F，并且与相切的圆的方程；（Ⅱ）设过点F且不与坐标轴垂直的直线交椭圆于A、B两点，线段AB的垂直平分线与x轴交于点G，求点G横坐标的取值范围。分析：第一问求圆的方程，运用几何法：圆心在弦的垂直平分线上，圆心到切线的距离等于圆心到定点的距离；第二问，过定点的弦的垂直平分线如果和x轴相交，则弦的斜率存在，且不等于0，设出弦AB所在的直线的方程，运用韦达定理求出弦中点的横坐标，由弦AB的方程

2、求出中点的总坐标，再有弦AB的斜率，得到线段AB的垂直平分线的方程，就可以得到点G的坐标。解：(I)∵a2=2，b2=1，∴c=1，F(-1，0)，l:x=-2.∵圆过点O、F,∴圆心M在直线x=-设M(-)，则圆半径：r=

3、(-)-(-2)

4、=由

5、OM

6、=r，得，解得t=±，∴所求圆的方程为(x+)2+(y±)2=.(II)由题意可知，直线AB的斜率存在，且不等于0,设直线AB的方程为y=k(x+1)(k≠0)，代入+y2=1，整理得(1+2k2)x2+4k2x+2k2-2=0∵直线AB过椭圆的左焦点F，∴方程一定有两个不等实根,设A(

7、x1，y1)，B(x2，y2)，AB中点N(x0，y0)，则x1+x1=-∴AB垂直平分线NG的方程为令y=0，得∵∴点G横坐标的取值范围为（）。技巧提示：直线过定点设直线的斜率k，利用韦达定理，将弦的中点用k表示出来，韦达定理就是同类坐标变换的技巧，是解析几何中解决直线和圆锥曲线问题的两大技巧之第一个技巧。再利用垂直关系将弦AB的垂直平分线方程写出来，就求出了横截距的坐标（关于k的函数）。直线和圆锥曲线中参数的范围问题，就是函数的值域问题。练习1：已知椭圆过点，且离心率。（Ⅰ）求椭圆方程；（Ⅱ）若直线与椭圆交于不同的两点、，且线段的垂直

8、平分线过定点，求的取值范围。分析：第一问中已知椭圆的离心率，可以得到的关系式，再根据“过点”得到的第2个关系式，解方程组，就可以解出的值，确定椭圆方程。第二问，设出交点坐标，联立方程组，转化为一元二次方程，通过判别式得出的不等式，再根据韦达定理，得出弦MN的中点的横坐标，利用弦的直线方程，得到中点的纵坐标，由中点坐标和定点，得垂直平分线的斜率，有垂直平分线的斜率和弦的斜率之积为-1，可得的等式，用k表示m再代入不等式，就可以求出k的取值范围。解：（Ⅰ）离心率，，即（1）；又椭圆过点，则，（1）式代入上式，解得，，椭圆方程为。（Ⅱ）设，弦M

9、N的中点A由得：，直线与椭圆交于不同的两点，，即………………（1）由韦达定理得：，则，直线AG的斜率为：，由直线AG和直线MN垂直可得：，即，代入（1）式，可得，即，则。老师支招：如果只说一条直线和椭圆相交，没有说直线过点或没给出直线的斜率，就直接设直线的方程为：，再和曲线联立，转化成一元二次方程，就能找到解决问题的门路。本题解决过程中运用了两大解题技巧：与韦达定理有关的同类坐标变换技巧，与点的纵、横坐标有关的同点纵横坐标变换技巧。解决直线和圆锥曲线的问题的关键就是充分、灵活的运用这两大解题技巧。练习2、设、分别是椭圆的左右焦点．是否存在

10、过点的直线l与椭圆交于不同的两点C、D，使得？若存在，求直线l的方程；若不存在，请说明理由．分析：由得，点C、D关于过的直线对称，由直线l过的定点A(5,0)不在的内部，可以设直线l的方程为：，联立方程组，得一元二次方程，根据判别式，得出斜率k的取值范围，由韦达定理得弦CD的中点M的坐标，由点M和点F1的坐标，得斜率为，解出k值，看是否在判别式的取值范围内。解：假设存在直线满足题意，由题意知，过A的直线的斜率存在，且不等于。设直线l的方程为：，C、D，CD的中点M。由得：，又直线l与椭圆交于不同的两点C、D，则，即。由韦达定理得：，则，M

11、(，)。又点，则直线的斜率为，根据得：，即，此方程无解，即k不存在，也就是不存在满足条件的直线。老师提醒：通过以上2个例题和2个练习，我们可以看出，解决垂直平分线的问题，即对称问题分两步：第一步，有弦所在的直线和曲线联立，转化为一元二次方程（或类一元二次方程），通过判别式得不等式，由韦达定理得出弦中点的坐标；第二步是利用垂直关系，得出斜率之积为-1，或者是利用中点坐标和对称轴直线的斜率，写出垂直平分线的方程，就可以解决问题。需要注意的一点是，求出的参数一定要满足判别式。