点差法的基本原理及其在高考数学中的简单应用
2021-09-10武增明
武增明



摘 要:本文给出点差法的基本原理和点差法的简单应用,与同仁及同学们共飨.
关键词:点差法;圆锥曲线;解题研究
中图分类号:G632文献标识码:A文章编号:1008-0333(2021)04-0053-03
一、点差法的基本原理
在研究直线被圆锥曲线截得中点弦问题时,设出弦端点坐标,并分别代入圆锥曲线方程得两式,将其两式相减,可得弦的斜率与弦的中点坐标之间的关系式,这种解题方法叫做点差法.
如,圆锥曲线mx2+ny2=1(m,n∈R,且m≠0,n≠0,)上两点P,Q,设P(x1,y1),Q(x2,y2),弦PQ的中点
M(x0,y0),弦PQ的斜率为k,则mx21+ny21=1,①mx22+ny22=1,②
由①-②,得m(x1+x2)(x1-x2)+n(y1+y2)(y1-y2)=0,又x1+x2=2x0,y1+y2=2y0,y1-y2x1-x2=k(x1≠x2),于是mx0+nky0=0,这一等式建立了圆锥曲线弦的斜率与弦的中点坐标之间的关系式.
二、点差法的简单应用
与弦中点相关的问题有三种,一是平行弦的中点轨迹;二是过定点的弦的中点轨迹;三是过定点且被定点平分的弦所在直线方程.其他问题都是由这三类问题衍生出来的.
1.已知弦中点坐标简求弦所在直线方程
此类问题是点差法的最基本的简单应用.
例1 (2002年高考江苏卷·文理20)设A,B是双曲线x2-y22=1上的两点,点N(1,2)是线段AB的中点.
(1)求直线AB的方程;
(2)如果线段AB的垂直平分线与双曲线相交于C,D两点,那么A,B,C,D四点是否共圆,为什么?
解 (1)由题意知,直线AB的斜率存在且不为0,设A(x1,y1),B(x2,y2),直线AB的斜率为k,则有x1+x2=2,y1+y2=4,k=y1-y2x1-x2 .
由x21-y212=1x22-y222=1
两式相减并整理,得 y1-y2x1-x2=2·x1+x2y1+y2,
所以y1-y2x1-x2=1,从而k=1.
故直线AB的方程为y-2=1·(x-1),即x-y+1=0.
(2)解略.
评注 此问题用常规方法也易求解,但没有用点差法来得快.
2.用点差法简求轨迹方程
例2 (2001年春季高考上海卷·文理21)已知椭圆C的方程为x2+y22=1,点P(a,b)的坐标满足a2+b22≤1,过点P的直线l与椭圆交于A,B两点,点Q为线段AB的中点,求:
(1)点……
