双曲线中点弦存在性的探讨
求过定点的双曲线的中点弦问
题
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,通常有下面两种方法:
(1)点差法,即设出弦的两端点的坐标代入双曲线方程后相减,得到弦中点坐标与弦所在直线斜率的关系,从而求出直线方程.
(2)联立法,即将直线方程与双曲线方程联立,利用韦达定理与判别式求解.
无论使用点差法还是联立法,都要运用
来判定中点弦是否存在,而这完全取决于定点所在的区域.现
分析
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如下:
利用双曲线及其渐近线,可把平面分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域(如图).
当
在区域Ⅰ内时,有
当
在区域Ⅱ内时,有
当
在区域Ⅲ内时,有
.
利用上述结论,可以证明:
当
在区域Ⅰ时,以它为中点的弦不存在,而在区域Ⅱ、Ⅲ时,这样的弦是存在的.证明过程如下:
设双曲线
的弦
两端点为
,
,中点为
,则
,
,
运用点差法得出
的斜率
令直线
的方程为
,即
把②代入
,整理得
,
把①代入③,整理得
.
双曲线渐近线方程为:
,若
在Ⅱ内有
,平方得
,
,这时
,中点弦存在。
若
在Ⅲ区域内有
,平方得
,双曲线上横坐标为
的点纵坐标为:
,显然有
,即
成立,
,化简得
,这时
,则中点弦存在。
因此当
或
,
成立 ,此时中点弦存在;
若
在Ⅰ区域内有
,平方得
,双曲线上纵坐标为
的点横坐标为:
,显然有
,即
成立,
,化简得
,再由
则
,这时
,中点弦不存在.
例 过点
作双曲线
的弦
,使
点为
的中点,则
的方程为( )
(A)
(B)
(C)
(D)不存在
分析 将
及
联立得
.此时,
,则选(D).
若运用上述区域法,只要判断
在区域Ⅰ就可得出中点弦不存在的结论,故可直接选(D).