圆锥曲线焦点轴上的一对等积点
问题1 (2006年高考上海卷,理20)在平面直角坐标系xOy中,设直线l与抛物线y2=2x相交于A、B两点.
(1)求证:“如果直线l过点T(3,0),那么㎡A?㎡B=3”是真命题;
(2)写出(1)中命题的逆命题,判断它是真命题还是假命题,并说明理由.
解:(1)略.(2)易证得当㎡A?㎡B=3时,直线l过定点T(-1,0)或T(3,0),故(1)中命题的逆命题为假.
笔者对问题1的(2)问在圆锥曲线中进行了一般性探究,并得到了如下几个结论.
引理1(文[1]定理3) 已知抛物线y2=2px(p>0),过定点T(t,0)(t≠0)的动直线与抛物线相交于A,B两点,则在x轴上存在唯一定点C(0,0),使〤A?〤B呶常数t(t-2p).
定理1 已知抛物线y2=2px(p>0),过定点T1(t1,0)的动直线与抛物线相交于A1,B1两点,过定点T2(t2,0)的动直线与抛物线相交于A2,B2两点,其中t1≠t2,且t1,t2≠0.若t1+t2=2p,则在x轴上存在唯一定点C,使〤A1?〤B1=〤A2?〤B2吆愠闪.
证明:由引理1知,只需证t1(t1-2p)=t2?(t2-2p),而由t1+t2 =2p,即t2=2p-t1知,所需证明的等式成立是显然的.
引理2(文[1]定理2) 已知椭圆x2a2+y2b2=1(a>b>0,c>0,c2=a2-b2),过定点T(t,0)(t≠0且t≠±a)的动直线与椭圆相交于A,B两点.则在x轴上存在唯一定点C(a2+b2)t2+a2c22a2t,0,使〤A?〤B呶常数(a2-t2)[a2c4-(a2+b2)t2]4a4t2.
定理2 已知椭圆x2a2+y2b2=1(a>b>0,c>0,c2=a2-b2),过定点T1(t1,0)的动直线与椭圆相交于A1,B1两点,过定点T2(t2,0)的动直线与椭圆相交于A2,B2两点,其中t1≠t2,且t1,t2≠0.t1,t2≠±a,若t1t2=a2c2a2+b2,则在x轴上存在唯一定点C,使〤A1?〤B1=〤A2?〤B2吆愠闪.
证明:由引理2知,只需证
(a2-t21)[a2c4-(a2+b2)t21]4a4t21=
(a2-t22)[a2c4-(a2+b2)t22]4a4t22.由t1t2=a2c2a2+b2,得t2=a2c2(a2+b2)t1,将此代入所需证明的等式右端,整理后即可得证.
引理3(文[1]定理1) 已知双曲线x2a2-y2b2=1(a>0,b>0,c>0,c2=a2+b2),过定点T(t,0)(t≠0且t≠±a)的动直线与双曲线交于A,B两点.则在x轴上存在唯一定点C(a2-b2)t2+a2c22a2t,0,使〤A?〤B呶常数(a2-t2)[a2c4-(a2-b2)t2]4a4t2.
定理3 已知双曲线x2a2-y2b2=1(a>0,b>0,a≠b,c>0,c2=a2+b2),过定点T1(t1,0)的动直线与双曲线相交于A1,B1两点,过定点T2(t2,0)的动直线与双曲线相交于A2,B2两点,其中t1,t2≠0,t1,t2≠±a,且t1≠t2.若t1t2=a2c2a2-b2,则在x轴上存在唯一定点C,使得〤A1?〤B1=〤A2?〤B2吆愠闪.
参考文献
[1]苏立志.一道2007年高考题的推广及应用[J].数学通讯,2007第19期.
注:“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
(1)求证:“如果直线l过点T(3,0),那么㎡A?㎡B=3”是真命题;
(2)写出(1)中命题的逆命题,判断它是真命题还是假命题,并说明理由.
解:(1)略.(2)易证得当㎡A?㎡B=3时,直线l过定点T(-1,0)或T(3,0),故(1)中命题的逆命题为假.
笔者对问题1的(2)问在圆锥曲线中进行了一般性探究,并得到了如下几个结论.
引理1(文[1]定理3) 已知抛物线y2=2px(p>0),过定点T(t,0)(t≠0)的动直线与抛物线相交于A,B两点,则在x轴上存在唯一定点C(0,0),使〤A?〤B呶常数t(t-2p).
定理1 已知抛物线y2=2px(p>0),过定点T1(t1,0)的动直线与抛物线相交于A1,B1两点,过定点T2(t2,0)的动直线与抛物线相交于A2,B2两点,其中t1≠t2,且t1,t2≠0.若t1+t2=2p,则在x轴上存在唯一定点C,使〤A1?〤B1=〤A2?〤B2吆愠闪.
证明:由引理1知,只需证t1(t1-2p)=t2?(t2-2p),而由t1+t2 =2p,即t2=2p-t1知,所需证明的等式成立是显然的.
引理2(文[1]定理2) 已知椭圆x2a2+y2b2=1(a>b>0,c>0,c2=a2-b2),过定点T(t,0)(t≠0且t≠±a)的动直线与椭圆相交于A,B两点.则在x轴上存在唯一定点C(a2+b2)t2+a2c22a2t,0,使〤A?〤B呶常数(a2-t2)[a2c4-(a2+b2)t2]4a4t2.
定理2 已知椭圆x2a2+y2b2=1(a>b>0,c>0,c2=a2-b2),过定点T1(t1,0)的动直线与椭圆相交于A1,B1两点,过定点T2(t2,0)的动直线与椭圆相交于A2,B2两点,其中t1≠t2,且t1,t2≠0.t1,t2≠±a,若t1t2=a2c2a2+b2,则在x轴上存在唯一定点C,使〤A1?〤B1=〤A2?〤B2吆愠闪.
证明:由引理2知,只需证
(a2-t21)[a2c4-(a2+b2)t21]4a4t21=
(a2-t22)[a2c4-(a2+b2)t22]4a4t22.由t1t2=a2c2a2+b2,得t2=a2c2(a2+b2)t1,将此代入所需证明的等式右端,整理后即可得证.
引理3(文[1]定理1) 已知双曲线x2a2-y2b2=1(a>0,b>0,c>0,c2=a2+b2),过定点T(t,0)(t≠0且t≠±a)的动直线与双曲线交于A,B两点.则在x轴上存在唯一定点C(a2-b2)t2+a2c22a2t,0,使〤A?〤B呶常数(a2-t2)[a2c4-(a2-b2)t2]4a4t2.
定理3 已知双曲线x2a2-y2b2=1(a>0,b>0,a≠b,c>0,c2=a2+b2),过定点T1(t1,0)的动直线与双曲线相交于A1,B1两点,过定点T2(t2,0)的动直线与双曲线相交于A2,B2两点,其中t1,t2≠0,t1,t2≠±a,且t1≠t2.若t1t2=a2c2a2-b2,则在x轴上存在唯一定点C,使得〤A1?〤B1=〤A2?〤B2吆愠闪.
参考文献
[1]苏立志.一道2007年高考题的推广及应用[J].数学通讯,2007第19期.
注:“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”