“极点、极线”是圆锥曲线的一种基本特征,除了人教A版选择性必修第一册P99拓广探索T15研究了有关圆的切点弦方程外,中学数学教材中没有提及极点与极线的相关问题,事实上,以“极点、极线”为背景命制的试题屡见不鲜,在复习备考中,适当了解一些该方面的知识,可以从“高观点下”看待高中圆锥曲线的相关内容,更容易抓住问题的本质,快速准确解题.
探究点一极点、极线的定义与配极原则
定义:对于圆锥曲线C:
Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F=0(A,B,C不全为零).
已知点P(x0,y0)(非中心)及直线l:
Ax0x+Bx0y+y0x2+Cy0y+Dx+x02+Ey+y02+F=0,则称点P(x0,y
配极原则:共线点的极线必共点,共点线的极点必共线.
从形式上看:直线l的方程是在圆锥曲线方程中按照以下置换:
x0x→x2;x0y+y0x2→xy;y
x+x02→x;y+
探究点二极点、极线的几何意义(以椭圆为例说明)
设点P(x0,y0)的极线l:x0xa2+y0
①当点P(x0,y0)在椭圆上时,极线l是以点P为切点的切线.
证明如下:
由y2=b21?x2a2知,当y≥0时,
=ba
∴以P(x0,y0)为切点的切线方程为
y=-b2a2·x0y0(
整理得x0
即此时极线l为过点P(x0,y0)的切线.
②当点P(x0,y0)在椭圆外时,极线l与椭圆相交,且为由点P向椭圆所引切线的切点弦所在直线.
证明如下:
lPA:x1
lPB:x2
∴x
即点A(x1,y1),B(x2,y2)均满足x0
极线l:x0xa
③当点P(x0,y0)在椭圆内时,极线l与椭圆相离,极线l为经过点P的弦在两端点处切线交点的轨迹,且极线l与以点P为中点的弦所在直线平行.
证明如下:
A(x1,y1),B(x2,y2),以A,B为切点的切线交于点M(m,n).
∴lAB:mxa2+ny
即点M(m,n)在直线上.
又∵以P为中点的弦,由点差法知k′=-b2x0a
即极线与中点弦所在直线平行.
特别地,当点P(x0,y0)在椭圆内时,H(x,y)-H(x0,y0)=0是点P关于椭圆的中点弦方程(P为弦中点).
探究点三自极三角形
椭圆E:x2a2+y2b2=1(a>b>0)内接四边形ABCD,对角线AC与BD交于点N,分别延长AD,BC,BA,CD交于点M,P,则△PMN叫自极三角形,若N点为极点,则直线MP是它的极线;若
【真题示例·领悟高考】
(2020·全国Ⅰ卷)已知A,B分别为椭圆E:x2a2+y2=1(a1)的左、右顶点,G为E的上顶点,AG·GB=8.P为直线x=6上的动点,PA与E的另一交点为C,PB
(1)求E的方程;
(2)证明:直线CD过定点.
分析:(1)由已知可得,A(-a,0),B(a,0),G(0,1),即可求得AG·GB=a2-1,结合已知即可求得a
(2)思考切入点一:
利用自极三角形定义,设四边形ADBC的对角线交于极点N(t,0),则tx9
∴x=9t=6,t=32,N
设P(6,y0),可得直线AP的方程为y=y09(x+3),联立直线AP的方程与椭圆方程即可求得点C的坐标为?3y02+27y02+9,6y
思考切入点二:
如图,点P在直线x=6上运动,PA与PB是椭圆的两条割线,且与椭圆的交点构成四边形ACBD.该四边形的两条对角线AB与CD的交点就是直线x=6所对应的极点.x=6关于椭圆x29+y2=1的极点为32,0,而AB
同学们根据分析自己尝试解答吧!
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________