与圆锥曲线切线有关的两个定值
2014-07-30蒋振滨
蒋振滨
摘 要:圆锥曲线中的定点、定值问题曾是2012年高考的一大亮点,2013年仍然有几个省市考查了定值问题,其中笔者发现2013年山东卷与2012年福建卷都考查了与切线有关的定值问题,本文就与切线有关的两个定值做一推广并证明.
关键词:椭圆;双曲线;抛物线;切线;定点;定值
圆锥曲线中的定点、定值问题曾是2012年高考的一大亮点,2013年仍然有几个省市考查了定值问题,其中笔者发现2013年山东卷与2012年福建卷都考查了与切线有关的定值问题,本文就与切线有关的两个定值做一推广并证明.
2013年高考理科数学山东卷第22题:椭圆■+■=1(a>b>0)的左、右焦点分别是F1,F2,离心率为■,过点F1且垂直于x轴的直线被椭圆C截得的线段长为1.
(1)求椭圆C的方程;
(2)点P是椭圆C上除长轴端点外的任一点,连接PF1,PF2,设∠F1PF2的角平分线PM交C的长轴于点M(m,0),求m的取值范围;
(3)在(2)的条件下,过点P作斜率为k的直线l,使得l与椭圆C有且只有一个公共点,设直线PF1,PF2的斜率分别为k1,k2,若k≠0,试证明■+■为定值,并求出这个定值.
本文研究(3),(3)的一般性结论为:
命题1:椭圆■+■=1(a>b>0)的左、右焦点分别是F1,F2,点P是椭圆上除顶点外的任意一点,连接PF1,PF2,过点P的切线斜率为k,设直线PF1,PF2的斜率分别为k1,k2,则■+■为定值-■.
证明:设过点P的切线方程为y=kx+m,由y=kx+m,■+■=1 得(b2+a2k2)x2+2kma2x+a2m2-a2b2=0①.
所以Δ=4k2m2a4-4(b2+a2k2)(a2m2-a2b2)=0,所以a2k2-m2+b2=0.
所以①式可化为(mx+a2k)2=0,所以P-■,■.
所以k1=■,k2=■,所以■+■=■·■=-■,得证.
命题2:双曲线■-■=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别是F1,F2,点P是双曲线上除顶点外的任意一点,连接PF1,PF2,过点P的切线斜率为k,设直线PF1,PF2的斜率分别为k1,k2,则■+■为定值■.
证明:设过点P的切线方程为y=kx+m,由y=kx+m,■-■=1得(b2-a2k2)x2-2kma2x-a2m2-a2b2=0①.
所以Δ=4k2m2a4+4(b2-a2k2)(a2m2+a2b2)=0,所以m2+b2-a2k2=0.
所以①式可化为(mx+a2k)2=0,所以P-■,■.
所……