陈荣海
圆锥曲线问题的显著特点是解题过程中的运算量较大.如何简化运算是同学们需重点思考的问题.事实上,对于一些与直线有关的圆锥曲线问题,可运用直线的参数方程来简化运算.
若直线l上任意两点AB所对应的参数分别为t1,t2,则A(x0+t1cosα,y0+t1sinα)、B(x0+t2cosα,y0+t2sinα).由直线参数方程中参数t的几何意义可知,|t1|=|P0A|,|t2|=|P0B|,显然t1、t2、|t1|、|t2|的大小均由点P0与点A,B的相对位置决定,那么|P0A|±|P0B|=|t1|±|t2|,
下面结合实例,谈一谈如何运用直线的参数方程解答与直线有关的圆锥曲线问题.
解:(1)设直线AP的倾斜角为α,
所以直线l的斜率为-1.
(2)设α为锐角,由于直线AP,AQ的斜率之和为0,故直线AP,AQ的倾斜角互补,
所以2α+∠PAQ=π,即∠PAQ=π-2α.
我们先根据题意设出直线AP、AQ的参数方程;然后将其代入双曲线的方程中,构造出关于t的一元二次方程,即可将AP、AQ对应的参数t1、t2看作方程的两个根,根据韦达定理建立关于两根t1、t2的关系式;再根据t1、t2的关系,利用直线的斜率公式、三角形的面积公式進行求解即可.运用直线的方程来解答圆锥曲线问题,能有效地减少运算量,降低解题的难度.
(1)求椭圆E的方程;
(2)如图2,过点P(-2,1)作斜率为k的直线,与椭圆E交于不同的两点B,C,直线AB,AC分别与x轴交于点M,N.若|MN|=2,求k的值.
化简得-4sinαcosα=sin2α,且sinα≠0,
故tanα=-4.
所以k的值为-4.
先设出直线BC的参数方程,将其与椭圆的方程联立;然后构造出一元二次方程,并将AP、AQ所对应的参数t1、t2看作方程的两个根,即可根据韦达定理建立关于t1、t2的关系式;再用t1、t2表示出|MN|,便能将问题转化,快速获得问题的答案.
(2)设α为直线PN的倾斜角,
=1,
故N,H,A三点共线,所以直线HN过定点A.
我们利用直线的参数方程,根据韦达定理得到t1、t2的关系,即可将M、N、T三点的坐标用t1、t2以及三角函数表示出来.再根据向量的共线定理判定N、H、A三点共线,就能确定点A与直线HN的位置关系.
一般来说,对于一些动直线过定点问题、直线与圆锥曲线的位置关系问题、与直线有关的图形面积问题、圆锥曲线中的距离问题,巧用直线的参数方程来求解,不仅能大大地减少运算量,还能化繁为简,达到事半功倍的效果.