在直线与圆锥曲线的位置关系中,常出现这样一类问题:一个圆锥曲线上存在两点关于某直线对称,求方程中参数的范围. 这类问题涉及的知识面广,解题灵活性大,是高考中的一个热点和难点. 因此,掌握这类问题的解法是必要的和重要的.
方法一 判别式法
判别式法解圆锥曲线中存在点关于直线对称问题使用情景:圆锥曲线中存在点关于直线对称问题
解题步骤:
第一步 假设这样的对称点、存在,利用对称中的垂直关系设出两点、所在的直线方
程;
第二步 联立所在直线方程与圆锥曲线方程,求出中点的坐标;
第三步 把的坐标代入对称直线,求出两个参数之间的等式;
第四步 利用联立后方程的求出其中需求参数的范围.
例1. 已知椭圆,试确定的取值范围,使得对于直线,椭圆上有不同两点关于这条直线对称.
解析:设存在两点,关于对称,中点为,
则所在直线为,
与椭圆联立得:,
所以
在上
,
又
故,即
解得:.
【总结】对于此类问题有第一种解法,即抓住两点对称中体现的两要点:垂直(斜率之积为)和两点连线中点在对称直线上,至于参数的范围则是由联立后方程的产生.
例2、在以为原点的直角坐标系中,点为的直角顶点,已知,且点的纵坐标大于零.
(1)求向量的坐标;
(2)求圆关于直线对称的圆的方程;
(3)是否存在实数,使抛物线上总有关于直线对称的两个点?若不存在,说明理由;若存在,求的取值范围.
【解析】
(1)设,
则由,得.
解得, 或.
,
,
得,故.
(2)由,得,于是直线的方程为
由题设可知圆的标准方程为,
所以圆心,半径为
设圆心关于直线的对称点为
则,解得
故所求圆的方程为
(3)设,为抛物线上关于直线对称的两点,
则:, 整理得:,
即,为方程的两个相异实根.
于是由,得.
故当.时,抛物线上总有关于直线对称的两点.
【总结】关于直线的对称圆的半径不变,只有圆心不同,所以欲求对称圆方程,只需求其圆心,即已知圆圆心的关于直线的对称点即可;若曲线上存在关于直线OB的对称两点,则该两点的连线与曲线有两相异交点,即判别式大于零,由此即可求出a的取值范围.
方法二 点差法
点差法解圆锥曲线中存在点关于直线对称问题使用情景:圆锥曲线中存在点关于直线对称问题
解题步骤:
第一步 设出两点和中点坐标;
第二步 用“点差法”根据垂直关系求出,满足的关系式;
第三步 联立直线方程,求出交点,即中点;
第四步 由中点位置及对应范围求出参数取值范围.
例3、若抛物线上总存在关于直线对称的两点,求的范围.
解析:如图,设,是抛物线上关于直线对称的两点,则的方程可设为。
解方程组:得中点的坐标
联立消去得……(*)
依题意(*)式,且
,再由得
解法二:
曲线关于直线对称曲线方程为:,
解方程组:
,
代入得关于的二次方程:,
由得。
【总结】:这种方法巧之处在于利用抛物线方程的一次式设点,利用斜率和中点关系求出两根之和、两根之积,构造方程,利用求出参数范围.
当然,不管是两种解法还是针对抛物线的特殊法,都无非紧紧抓住两点关于直线对称所产生的垂直及中点问题,不过在有关范围关系式的产生上有差别.
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