三年磨一线:赏析切线在山东高考中的应用
2014-10-21高丰平
高丰平
综观近三年山东高考解析几何问题都与切线相关,其中椭圆、抛物线及圆都有涉及,或需求出切线方程,或利用给出的切线方程求解,值得仔细研究和欣赏.如果使用“四线一方程”来写出切线方程求解,则会更加简洁明快.
求过曲线上一点P(x0,y0)的切线方程,常可以用“四线”一方程得到,即:对于一般的二次曲线Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F=0,用x0x代x2,用y0y代y2,用x0y+xy02代xy,用x0+x2代x,用y0+y2代y即得方程Ax0x+B·x0y+xy02+Cy0y+D·x0+x2+E·y0+y2+F=0,曲线的切线,切点弦,中点弦,弦中点方程均是此方程得到.
如:椭圆x2a2+y2b2=1(a>b>0)上一点P(x0,y0)处的切线方程是x0xa2+y0yb2=1.
双曲线x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)上一点P(x0,y0)处的切线方程是x0xa2-y0yb2=1.
抛物线y2=2px(p>0)上一点P(x0,y0)处的切线方程是y0y=p(x+x0).
例1(2014年山东高考理科21题)已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,A为C上异于原点的任意一点,过点A的直线l交C于另一点B,交x轴的正半轴于点D,且有FA=FD,当点A的横坐标为3时,△ADF为正三角形.
(Ⅰ)求C的方程;
(Ⅱ)若直线l1∥l,且l1和C有且只有一个公共点E,
(ⅰ)证明直线AE过定点,并求出定点坐标;
(ⅱ)△ABE的面积是否存在最小值?若存在,请求出最小值;若不存在,请说明理由.
解(Ⅰ)由题意知Fp2,0.设D(t,0)(t>0),则FD的中点为p+2t4,0.因为FA=FD,
由抛物线的第二定义知3+p2=t-p2,解得t=3+p或t=-3(舍去).
由p+2t4=3,解得p=2.故抛物线C的方程为y2=4x.
图1
(Ⅱ)证明(ⅰ)如图1,由(Ⅰ)知F(1,0).设A(x0,y0)(x0y0≠0),D(xD,0)(xD>0),因为FA=FD,则|xD-1|=x0+1.由xD>0得xD=x0+2,故D(x0+2,0),故直线AB的斜率kAB=-y02.设E(x1,y1),由“四线”一方程得切线线l1的方程为yy1=4·x1+x2=2(x1+x),由l1∥l则kAB=-y02=kl1=2y1,得y1=-4y0,x1=4y20.
当y20≠4时,kAE=yE-y0xE-x0=-4y0+y04y20-y204=4y0y20-4,可得直线AE的方程为y-y0=4y0y20-4(x-x0),由y20=4x0,整理可得y=4y0y20-4(x-1),直线AE恒过点F(1,0).当y20=4时,直线AE的方程为x=1,过点F(1,0).所以直线AE恒过点F(1,0).
解(ⅱ)如图1,由(ⅰ)知,直线AE恒过点F(1,0),所以
|AE|=|AF|+|FE|=(x0+1)+1x0+1=x0+1x0+2.设直线AE的方程为x=my+1,因为点A(x0,y0)在直线AE上,故m=x0-1y0.设B(x1,y1),直线AB的方程为y-y0=-y02(x-x0),由于y0≠0,可得x=-2y0y+2+x0,代入抛物线方程得y2+8y0y-8-4x0=0.可求得y0+y1=-8y0,所以y1=-y0-8y0,x1=4x0+x0+4.所以点B到直线AE的距离为d=|4x0+x0+4+m(y0+8y0)-1|1+m2=4(x0+1)x0=4(x0+1x0).则△ABE的……
