培优点10极点、极线
重点解读“极点、极线”是射影几何中的内容,不属于高考考查的范围,但极点、极线是圆锥曲线的一种基本特征,蕴含了很多圆锥曲线的重要性质,自然成为命题人命题的背景知识和方向,可以肯定的是以“极点、极线”为背景的考题是出题人思维中的定势方向.
题型一极点与极线
1.极点与极线的定义
过点P(x0,y0)的动直线交圆锥曲线于A,B两点,过A,B的切线交点的轨迹叫做点P关于圆锥曲线的极线,点P叫做相应于此极线的极点,简称极.
一个极点与其对应的极线称作一对配极元素,它们之间的关系称作一对配极关系.
2.极点、极线与圆锥曲线的位置关系
如图(1),若极点P在圆锥曲线外,则相应的极线l与点P的切点弦重合,即相应的极线l是由点P向圆锥曲线所引的两条切线的切点弦所在直线,极线l与圆锥曲线有两个交点;
如图(2),若极点P在圆锥曲线内,则极线l是圆锥曲线经过点P的弦的两端点处的两条切线交点的轨迹,此时,极线l与圆锥曲线相离,它们无交点;
如图(3),若极点P在圆锥曲线上,则相应的极线l与在点P处的切线重合,即相应的极线l就是圆锥曲线在点P处的切线,极线l与圆锥曲线有唯一交点.
例1(多选)已知点P是异于原点的一点,则下列关于极线方程的说法中,正确的是()
A.已知点P(x0,y0)和圆C:x2+y2=r2,则关于点P的极线方程为x0x+y0y=r2
B.已知点P(x0,y0)在椭圆x2a2+y2b2=1(
C.对于双曲线x2a2-y2b2=1,与点P(
D.对于抛物线y2=2px,若点Pp2
思维升华(1)一般地,若圆M:(x-a)2+(y-b)2=r2,P(x0,y0)是圆外一点(极点),则过点P(x0,y0)的圆M的切点弦(极线)的方程是(x0-a)(x-a)+(y0-b)(y-b)=r2.
(2)从代数角度看,在圆锥曲线方程中,以x0x替换x2,以x0y+y0x2替换xy,以y0y替换y2,以x0+x2替换x,以y0
(3)从几何角度看,如图,设P是不在圆锥曲线上的一点,过P点引两条割线依次交圆锥曲线于四点E,F,G,H,连接EH,FG交于N,连接EG,FH并延长,延长线交于M,则直线MN为点P对应的极线.
若P为圆锥曲线上的点,则过P点的切线即为极线.
由图同理可知,PM为点N对应的极线,PN为点M对应的极线.因而将△MNP称为自极三角形.
跟踪训练1过椭圆C:x225+y29=1内一点M(3,2),作直线AB与椭圆交于点A,B,作直线CD与椭圆交于点C,D,过A,B分别作椭圆的切线交于点P,过C,D分别作椭圆的切线交于点Q
题型二极点与极线的性质及应用
例2在平面直角坐标系Oxy中,如图所示,已知椭圆x29+y25=1的左、右顶点分别为A,B,右焦点为F.设过点T(t,m)的直线TA,TB与此椭圆分别交于点M(x1,y1),N(x2,y2),其中m0,
(1)设动点P满足|PF|2-|PB|2=4,求点P的轨迹;
(2)设t=9,求证:直线MN必过x轴上的一定点(其坐标与m无关),并求出该定点的坐标.
思维升华极点、极线的性质:
(1)如图1,设点P关于圆锥曲线Γ的极线为l,过点P任作一割线交Γ于点A,B,交l于点Q,则PAPB=AQBQ;反之,若PAPB=AQBQ成立,则点P,
(2)如图2,设点P关于有心圆锥曲线Γ(设其中心为O)的调和共轭点为点Q,PQ连线经过圆锥曲线的中心,则有OR2=OP·OQ,反之若有此式成立,则点Q为点P关于此圆锥曲线的调和共轭点.
(3)如图3,A,B为圆锥曲线Γ的一条对称轴l上的两点(不在Γ上),若A,B关于Γ调和共轭,过点B任作Γ的一条割线,交Γ于P,Q两点,则∠PAB=∠QAB.
(4)如图4,已知点Q在圆锥曲线Γ的对称轴上,直线l垂直于该对称轴,过点Q作直线交Γ于点M,N,P为l上任意一点.若点Q与直线l是Γ的一对极点与极线,当对称轴是x轴时,kPM+kPN=2kPQ.
(5)如图5,已知点A是椭圆x2a2+y2b2=1(ab0)上任一点,极点P(t,0)(|t|a,|t|≠c,t≠0),相应的极线x=a2t,椭圆在点A处的切线与极线x=a2t交于点N,过点N作MN⊥AP于点M,则直线MN
(6)如图6,设圆锥曲线Γ的一个焦点为F,与F相应的准线为l.若过点F的直线与圆锥曲线Γ相交于M,N两点,则Γ在M,N两点处的切线的交点Q在准线l上,且FQ⊥MN;反之,若过准线l上一点Q作圆锥曲线Γ的两条切线,切点分别为M,N,则直线MN过焦点F,且FQ⊥MN.
跟踪训练2(2024·苏州模拟)已知椭圆C:x2a2+y2b2=1(
(1)求椭圆C的方程;
(2)过点P(4,1)的动直线l与椭圆C相交于不同的两点A,B,在线段AB上取点Q,满足|AP||QB|=|A