楊文金
方程x=my+a表示經(jīng)過點(a,0)的直線,注意該方程可以表示經(jīng)過點(a,0),斜率不存在的直線,但不表示經(jīng)過點(a,0)斜率為0的直線,所以若能判斷直線過(a,0),且斜率可能不存在但不為0,可考慮設(shè)其方程為x=my+a,這樣可以避免討論斜率是否存在.
例1(2017年高考課標(biāo)Ⅲ,理20)已知拋物線C:y2=2x,過點(2,0)的直線l交C與A,B兩點,圓M是以線段AB為直徑的圓.
(1)證明:坐標(biāo)原點O在圓M上;
(2)設(shè)圓M過點P(4,-2),求直線l與圓M的方程.
分析:(1)設(shè)出點的坐標(biāo),聯(lián)立直線與圓的方程,由斜率之積為-1可得OA⊥OB,即得結(jié)論;(2)結(jié)合(1)的結(jié)論求得實數(shù)m的值,分類討論即可求得直線l的方程和圓M的方程.
解:(1)設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),直線l:x=my+2,
由x=my+2y2=2x,可得y2-2my-4=0,則y1y2=-4,
又OA的斜率與OB的斜率之積為y1x1·y2x2=-44=-1,所以O(shè)A⊥OB,
故坐標(biāo)原點O在圓M上.
(2)由(1)可得y1+y2=2m,x1+x2=m(y1+y2)+4=2m2+4,
故圓心M的坐標(biāo)為(m2+2,m),圓M的半徑r=(m2+2)2+m2,
由于圓M過點P(4,-2),因此AP·BP=0,故(x1-4)(x2-4)+(y1+2)(y2+2)=0,
即x1x2-4(x1+x2)+y1y2+2(y1+y2)+20=0,
由(1)可得y1y2=-4,x1x2=4,
所以2m2-m-1=0,解得m=1或m=-12.
當(dāng)m=1時,直線l的方程為x-y-2=0,圓心M的坐標(biāo)為(3,1),圓M的半徑為10,圓M的方程為(x-3)2+(y-1)2=10.
當(dāng)m=-12時,直線l的方程為2x+y-4=0,圓心M的坐標(biāo)為(94,-12),圓M的半徑為854,圓M的方程為(x-94)2+(y+12)2=8516.
點評:直線與拋物線的位置關(guān)系和直線與橢圓、雙曲線的位置關(guān)系類似,一般要用到根與系數(shù)的關(guān)系;在解決直線與拋物線的位置關(guān)系時,要特別注意直線與拋物線的對稱軸平行的特殊情況.中點弦問題,可以利用“點差法”,但不要忘記驗證Δ>0或說明中點在曲線內(nèi)部.
例2(2017年高考天津卷,理19)設(shè)橢圓x2a2+y2b2=1(a>b>0)的左焦點為F,右頂點為A,離心率為12.已知A是拋物線y2=2px(p>0)的焦點,F(xiàn)到拋物線的準(zhǔn)線l的距離為12.
(1)求橢圓的方程和拋物線的方程;
(2)設(shè)l上兩點P,Q關(guān)于x軸對稱,直線AP與橢圓相交于點B(B異于點A),直線BQ與x軸相交于點D.若△APD的面積為62,求直線AP的方程.
分析:由于A為拋物線焦點,F(xiàn)到拋物線的準(zhǔn)線l的距離為12,則a-c=12,又橢圓的離心率為12,求出c,a,b,得出橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程和拋物線方程;則A(1,0),設(shè)直線AP方程為x=my+1(m≠0),解出P,Q兩點的坐標(biāo),把直線AP方程和橢圓方程聯(lián)立解出B點坐標(biāo),寫出BQ所在直線方程,求出點D的坐標(biāo),最后根據(jù)△APD的面積為62解方程求出m,得出直線AP的方程.
解:(1)設(shè)F的坐標(biāo)為(-c,0).依題意,ca=12,p2=a,a-c=12,解得a=1,c=12,p=2,于是b2=a2-c2=34.
所以,橢圓的方程為x2+4y23=1,拋物線的方程為y2=4x.
(2)設(shè)直線AP的方程為x=my+1(m≠0),與直線l的方程x=-1聯(lián)立,可得點P(-1,-2m),故Q(-1,2m).將x=my+1與x2+4y23=1聯(lián)立,消去x,整理得(3m2+4)y2+6my=0,解得y=0,或y=-6m3m2+4.
由點B異于點A,可得點
B(-3m2+43m2+4,-6m3m2+4).
由Q(-1,2m),可得直線BQ的方程為(-6m3m2+4-2m)(x+1)-(-3m2+43m2+4+1)(y-2m)=0,
令y=0,解得x=2-3m23m2+2,故D(2-3m23m2+2,0).
所以|AD|=1-2-3m23m2+2=6m23m2+2.
又因為△APD的面積為62,
故12×6m23m2+2×2|m|=62,
整理得3m2-26|m|+2=0,
解得|m|=63,所以m=±63.
所以,直線AP的方程為3x+6y-3=0,或3x-6y-3=0.
點評:圓錐曲線問題在歷年高考都是較有難度的壓軸題,不論第一步利用橢圓的離心率及橢圓與拋物線的位置關(guān)系的特點,列方程組,求出橢圓和拋物線方程,還是第二步聯(lián)立方程組求出點的坐標(biāo),寫直線方程,利用面積求直線方程,都是利用代數(shù)的方法解決幾何問題,坐標(biāo)化,方程化,代數(shù)化是解題的關(guān)鍵.
例3(2016高考浙江文數(shù))如圖,設(shè)拋物線y2=2px(p>0)的焦點為F,拋物線上的點A到y(tǒng)軸的距離等于|AF|-1.
(1)求p的值;
(2)若直線AF交拋物線于另一點B,過B與x軸平行的直線和過F與AB垂直的直線交于點N,AN與x軸交于點M,求M的橫坐標(biāo)的取值范圍.
分析:(1)由拋物線的定義可得p的值;(2)設(shè)點A坐標(biāo)和直線AF的方程,通過聯(lián)立方程組可得點B的坐標(biāo),進(jìn)而可得點N的坐標(biāo),再利用A,M,N三點共線可得m用含有t的式子表示,進(jìn)而可得M的橫坐標(biāo)的取值范圍.
解:(1)由題意可得拋物線上點A到焦點F的距離等于點A到直線x=-1的距離.
由拋物線的定義得p2=1,即p=2.
(2)由(1)得拋物線的方程為y2=4x,F(xiàn)(1,0),
可設(shè)A(t2,2t),t≠0,t≠±1,因為AF不垂直于y軸,可設(shè)直線AF:x=sy+1(s≠0),
由y2=4xx=sy+1消去x得y2-4sy-4=0,故y1y2=-4,所以B(1t2,-2t),
又直線AB的斜率為2tt2-1,故直線FN的斜率為-t2-12t,
從而得直線FN:y=-t2-12t(x-1),直線BN:y=-2t,所以N(t2+3t2-1,-2t),
設(shè)M(m,0),由A,M,N三點共線得:2tt2-m=2t+2tt2-t2+3t2-1,
于是m=2t2t2-1,經(jīng)檢驗,m<0或m>2滿足題意.
綜上,點M的橫坐標(biāo)的取值范圍是(-∞,0)∪(2,+∞).
點評:(1)當(dāng)題目中出現(xiàn)拋物線上的點到焦點的距離時,一般會想到轉(zhuǎn)化為拋物線上的點到準(zhǔn)線的距離.解答本題時轉(zhuǎn)化為拋物線上的點到準(zhǔn)線的距離,進(jìn)而可得點到y(tǒng)軸的距離;(2)通過聯(lián)立方程組可得點Β的坐標(biāo),進(jìn)而可得點Ν的坐標(biāo),再利用A,M,N,三點共線可得m用含有t的式子表示,進(jìn)而可得點M的橫坐標(biāo)的取值范圍.endprint