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椭圆与双曲线的一个美妙性质及应用

占峰
  
学校教育研究
2018年19期

性质1 过点 的直线 与曲线 相交于A,B两点,点 ,则

(1)当 时,x轴为 的平分线;

(2)当 ,x轴为 的外角的平分线.

证明:不妨设直线 的斜率存在,其方程为

由 ,消去y 可得

,直线AN,BN关于x轴对称,由此知:

(1)当 时,x轴为 的平分线(如图1);

(2)当 ,x轴为 的外角的平分线(如图2).

注:在性质1中,当 时,C表示焦点在x轴上的椭圆;当 时,表示焦点在y轴上的椭圆;当 时,表示一个圆.由此便知有如下的性质2.

性质2 过点 的直线 与曲线 相交于A,B两点,点 ,则

(1)当 时,y轴为 的平分线;

(2)当 ,y轴为 的外角的平分线.

性质3过点 的直线 与双曲线 相交于同一支上的A,B两点,点 ,则

(1)当 时,x轴为 的平分线;

(2)当 时, x轴为 的外角的平分线.

证明:不妨设直线 的斜率存在,其方程为

由 ,消去y 可得

,直线AN,BN关于x轴对称,由此知:

(1)当 时,x轴为 的平分线(如图3);

(2)当 时, x轴为 的外角的平分线(如图4).

注:当B,A分别位于双曲线的左,右支时,则与性质3中的结论相反:

(1)当 时,x轴为 的平分线;

(2)当 时, x轴为 的外角的平分线.

应用

例1 (2015年高考四川理科数学第20题)如图,椭圆E: 的离心率是 ,过点P(0,1)的动直线 与椭圆相交于A,B两点,当直线 平行与 轴时,直线 被椭圆E截得的线段长为 .

(1)求椭圆E的方程;

(2)在平面直角坐标系 中,是否存在与点P不同的定点Q,

使得 恒成立?若存在,求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由.

解析(1) ;

(2)因为 ,所以当点Q的坐标为 ,由性质2知,y轴为 的平分线,所以 恒成立.

例2 过点 的直线与双曲线E: 相交于同一支上的A,B两点,点 .若 干,则直线 的斜率为 .

解 由性质3知,x轴为 的外角的平分线,,过点A,B分别作x轴的垂线,垂足分别为G,H,则 ∽ ,故 (如图5)

联立(1),(5)解得 ,代入(3)解得 ,故直线 的斜率

.

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