只能“平行于x轴”吗?

2023-08-11 13:54张培强
中学数学研究 2023年3期
关键词:切点过点双曲线

1 问题呈现

题目 已知椭圆E的中心为坐标原点,对称轴为x轴、y轴,且过A(0,-2),B(32,-1)两点.

(1)求E的方程;

(2)设过点P(1,-2)的直线交E于M,N两点,过M且平行于x轴的直线与线段AB交于点T,点H满足MT=TH.证明:直线HN过定点.

本题是2022年高考全国乙卷理科的第20题,也是文科的第21题(以下简称考题).用待定系数法易得E的方程为x23+y24=1,表示焦点在y轴上的椭圆.第(2)问研究动直线过定点问题,是解析几何中的热点问题,常考常新.

2 解法探究

命题4 如图7,已知P为椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)外一点,过点P作椭圆C的切线,切点分别为Q,R,过点P的直线交椭圆C于M,N两点,过M且平行于PR(PQ)的直线与线段RN(QN)交于点H,则线段MH的中点T在直线RQ上.

(证明留给读者自行完成)

通过以上的探究,可见考题是“命题2+命题4”下的特殊状态:点A与切点R重合于椭圆的下顶点,切线PA与x轴平行.而在一般的状态下,切线PR与x轴不平行,平行线的不同作法,会造就不一样的动点T在定直线上和动直线NH过定点,更显解析几何“动中取静”的精彩.

圆锥曲线的魅力就在于一个结论的精彩往往不只在一条曲线中绽放.在双曲线、抛物线中同样可探得如下的结论:

命题5 已知A为双曲线C:x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)上一点,过点A的三条直线分别交双曲线C于M,B,N三点(均异于点A),满足1kAM+1kAN=2kAB.过M且平行于x轴的直线与直线AN交于点H,则线段MH的中点T在直线AB上.

命题6 已知P为双曲线C:x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)外一點,过点P作双曲线C的切线,切点分别为Q,R,过点P的直线交双曲线C于M,N两点,过M且平行于PR(PQ)的直线与直线RN(QN)交于点H,则线段MH的中点T在直线RQ上.

命题7 已知A为抛物线C:y2=2px(p>0)上一点,过点A的三条直线分别交抛物线C于M,B,N三点(均异于点A),满足1kAM+1kAN=2kAB.过M且平行于x轴的直线与直线AN交于点H,则线段MH的中点T在直线AB上.

命题8 已知P为抛物线C:y2=2px(p>0)外一点,过点P作抛物线C的切线,切点分别为Q,R,过点P的直线交抛物线C于M,N两点,过M且平行于PR(PQ)的直线与直线RN(QN)交于点H,则线段MH的中点T在直线RQ上.

参考文献

[1] 张培强.对一道解析几何联考试题的拓展探索[J].中学数学研究(上半月),2022(5):32-35.

[2] 张培强.九层之台 起于累土——对一道解析几何题的赏析[J].中国数学教育(高中版),2021(5):50-53.

[3] 张培强.几何画板助力椭圆中的蝴蝶翻飞——对椭圆中“斜率定商”的探索[J].数学之友,2017(12):80-84.

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