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常规方法推导椭圆的切点弦方程

2024-04-18 04:43| 来源: 网络整理| 查看: 265

下面用常规思路证明椭圆的切点弦方程。

lAB的方程是目标

注意到A B切点的地位相同,故考虑用方程同解(构)的思想求出方程,只需求出椭圆的一条切线方程即可。

已知椭圆C,以及椭圆上除左右顶点的一点P(Xp,Yp),过P点做椭圆的一条切线,表达如下

a大于b大于0 , 斜率存在

目标为解出切线方程,即消去参数k。直线与椭圆相切,故可以联立方程,此时为了方便化简,不妨先令

这样一来会方便很多,后期需要时我们在将其展开。

联立即有:

这个关于x的方程的解即为切点横坐标。我们不必直接将其解出,根据韦达定理(根与一元二次方程系数的关系)即可得到:

k消不去。因此还要用到根的判别式:(判别式省写了系数4ab)

发现这样可以将分母替换。同时我们这时可以将m带回,即为

将k整理到一边。同时别忘了还有一个重要的条件:P在椭圆上,满足椭圆的方程,这将是我们代换的关键之一

这样便解出了k。带回我们最初的点斜式,并且将其整理得到一个优美的等式

即为过椭圆上除左右顶点之外任意一点的切线方程。

现在假设椭圆外一点M(X0,Y0),过M向椭圆做两条切线,切点分别为A(X1,Y1) 和B(X2,Y2),我们的目标是求出直线AB的方程。回顾我们一开始的思路:A B地位等价(即互换A B的位置并不影响题目任何条件及结论),考虑用方程同解(构)的思想解出方程,此时我们只需要将M点引入我们的体系中

得到这两个等式我们只需将M坐标带入过A,B的切线方程即可,此时仅仅是两个等式。下一步将做出跳跃:注意到他们在结构上的相似性(同构),我们可以确定AB的方程即为

意思是:既然A,B都满足那个结构的方程,同时A B可以确定一条唯一的直线,A B都在这个直线上,那么AB的方程就是这个结构的方程,只需替换成坐标系的变量x y 即可。反之,该直线的方程有两个特殊解,即为A B的坐标。

这样我们就得到了一般情况下的椭圆切点弦方程。回顾一下思路,我们先求出了过椭圆上一点(除左右顶点,过左右顶点的方程斜率不存在,但是可以直接写出)的切线方程,然后带入椭圆外的动点(这个动点决定了切点A B),根据同解(构)的思想就可以得到AB,即为切点弦的方程。

其他的二次曲线,圆,抛物线,切点弦方程的求解比较容易,仍可以用到方程同解思想,不再赘述。



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