1、切点弦方程知识点归纳及应用技巧总结谢吉【摘要】切点弦方程是平面解析几何中的热点问题,求常见曲线的切点弦方程也成了近年来高考的热门题型。随着导数的引入, 它的内涵更加深刻、题型更加丰富。熟练掌握切点弦方程的基本知识点,熟记圆锥曲线切点弦的基本性质,巧妙的应用切点弦的几个定理,能够非常灵活的求出常见曲线的切点弦方程。本文将会总结出常见曲线切点弦方程相关的知识点,探究圆锥曲线的基本性质,并对切点弦方程的相关定理及应用技巧做简要介绍,其目的在于说明运用此定理可以有效简化解题过程,提高解题速度,启迪思维开阔视野。【关键词】:切点弦 圆锥曲线1、常见曲线的切点弦知识点归纳(1)圆的切点弦方程命题 1 过圆
2、 C: x2+ y2= r2外一点M ( x0 , y0 ) 作圆的两条切线 MA、MB ,则切点弦 AB 所在的直线方程为 x0x + y0 y = r2证明: 因为 OA MA , O B MB, 所以,O 、 A 、 M 、 B 四点落在以 O M 为直径的圆x ( x - x0 ) + y ( y - y0 ) = 0上, 它与圆 C 的公共弦即为 AB。两圆方程相减, 得切点弦 AB 所在的直线方程为x0 x + y0y = r2(2) 椭圆的切点弦方程命题 2 过椭圆 C:外一点M ( x0 , y0 ) 作椭圆的两条切线 MA 、 MB ,则切点弦 AB 所在的直线方程为。证明:
3、 设 A ( x1 , y1 ) 、 B ( x2 , y2 ) ,将方程两边对 x 求导得。于是, 切线 MA 的方程为y - y1 =,即化简得:,特别地, 当 y1 = 0 时, 上式也成立。同理:。又M( x 0 , y 0 ) 在直线 MA 、 MB 上, 则。这两个等式表示点 A ( x1 , y1 ) 、 B( x2, y2 ) 都在直线上, 也说明此直线即为切点弦 A B 所在的直线方程。注: 这种通过类比而得到切点弦方程的证明方法通常称为“设而不求”,命题1也可用此方法证明。(3) 双曲线的切点弦方程命题 3 过双曲线 C:外一点 M( x0 , y0 ) 作双曲线的两条切线
4、 MA 、 MB ,则切点弦 AB 所在的直线方程为(4) 抛物线的切点弦方程命题 4 过抛物线 C:外一点 M ( x0 , y0 ) 作抛物线的两条切线 MA 、MB. 则切点弦 AB 所在的直线方程为y0y = p ( x + x0 ) 。(5) 反比例函数的切点弦方程命题 5 过反比例函数 C:的图像( 等轴双曲线) 外一点 M ( x0 , y0 ) 作它的两条切线 MA 、 MB. 则切点弦 AB 所在的直线方程为 x0y + y0x = 2k 。(6) nike曲线的切点弦方程命题 6 过nike曲线 C:外一点 M ( x0 , y0 ) 作nike曲线的两条切线MA 、 MB
5、. 则切点弦 AB 所在的直线方程为( y0 - 2x0 ) x + x0y = 2k .注: 仿命题 2 的证明可证命题 3、 4、 5、 6。2、圆锥曲线的切点弦性质探究一般地说,从圆锥曲线外一点,可引两条切线A,B ( A,B为切点 )。它虽然不象圆那样:具有切线长定理等几何性质,但连结两个切点A、B ,所得的方程,却有相同的推导方法。为了叙述上的方便,把这种方程叫做切点弦方程。这种方程的推导简单,方程形式简洁,而且在解题时,利用切点弦方程,更可以大大简化解题过程。(1)切点弦的弦长以椭圆为例:如图一所示,AB为切点弦,设P0(x0,y0)为椭圆b2x2+a2y2=a2b2外一点,A,B
6、为切点,则过切点A,B的切 Po 点弦方程是(T),即b2x0x+a2y0y=a2b2,且斜率 BK=,把T带入椭圆方程并整理得: A 因而: 图一 所以弦长由于点P0(X0,Y0)在椭圆外,故,同样亦可以证明双曲线的切点弦弦长为|AB|同理可证得抛物线的切点弦长为:|AB|=(2)三角形P0AB的面积对于椭圆来说,由于P0(X0,Y0)点到切点弦AB:的距离为(注意:)所以SP0AB = =对圆而言,因为a=b=r,所以S=,其中,是圆外一点到圆心的距离d,是这点所引圆的切弦长t,则S=。3、二次曲线的切点弦方程定理求二次曲线切点弦的方程,常规解法计算较繁杂。用下面几个定理给出一种新的解法,
7、显得巧妙灵活,对于共它与切点弦的有关问题,此种解法亦见简便。定理一,椭圆的切线斜率K切,与切点和中心(h,k)连线的斜率k之积为K切K=,当a=b时,为圆K切K=-1 ,即过切点的半径与切线垂直。定理二,双曲线的切线斜率K切,与切点和中心(h,k)连线的斜率k之积为K切K=定理三,抛物线的切点为(x0,y0)的切线的斜率k切与切点和顶点(h,k)的连线的斜率k之积为K切K=定理四,抛物线的切点为(x0,y0)的切线的斜率k切与切点和顶点(h,k)的连线的斜率k之积为K切K=4、运用切点弦的性质定理巧解题例题1、在椭圆上求一点,使这点到直线的距离最短,并求出这个距离。解:由题设知:直线L和椭圆相
8、离。又与已知直线L平行的椭圆的切线有两条,每一条切线与L的距离就是切点到直线L的距离。椭圆的其它各点都夹在这两条平行切线之间。各点到直线L的距离,在两切点到直线L的距离之间,所以,所求的点必是椭圆平行于已知直线L的两切线的两个切点之一同直线L平行的椭圆切线斜率K切=,设切点为M,由定理一有所以,又椭圆是关于中心对称曲线,所以过两切点的直线,同的两个交点(2,-3)和(-2,3),点(2,-3)到L的距离点(-2,3)到的距离所以,点(2,-3),为所求。例题2、如图二所示,已知抛物线C:和定点M(4,2),过点M的直线交抛物线C于点A、B,过点A、B分别作抛物线C的切线,两切线交于点N,若三角
9、形ANB的面积为,求N的坐标。解:设点N(x0,y0),可得直线AB方程为 ,即由于直线AB过点M(4,2),则4x0-4-2y0=0 ,即故点N(x0,2x0-2),直线AB为x0x-2y-4x0+4=0,设A(x1,y1),B(x2,y2),联立方程消去y得,则则点N到直线AB的距离:d=线段AB的长度为:故三角形ANB的面积,故,解得或,从而点N的坐标为(10,18)或(-2,-6)。经检验,上述点均符合条件,故所求的点N的坐标为(10,18)或(-2,-6)。例题3、过双曲线外一点P(3,3)作双曲线两切线,切点分别为M、N,求直线MN的方程。解:设两切点的坐标为M(x1,y1)N(x
10、2,y2)则两切线方程为和由于两切线均过P(3,3)则和故(x1,y1)(x2,y2)均为方程的解,则过M,N的直线方程为:。综上所述,可知注意对课本定理的研究,对于帮助学生理解课本内容,提高证题水平,启迪思维拓展视野均颇有益处,同时这样的专题研究,既有利于学生系统灵活地掌握学过的知识、提高学习效率,又有利于提高数学思维的能力和综合运用知识的能力,对于培养学生的探索精神和创新意识将会起到积极的作用。参考文献:1 蔡献慧.圆锥曲线切点弦的应用.洛阳师范学院学报J,2006(5).2 黄熙宗.圆锥曲线切点弦方程的简易求法.苏州教育学院学报J,1991(3):94-95.3 宋光德.圆锥曲线中的切线和弦新探.绍兴纹理学院学报J,2001,21(1):720-721.4教师教学用书,人民教育出版社,2008.12.