2023年高考数学一轮复习圆锥曲线专题-圆锥曲线中存在点关于直线对称问题 讲义

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2023年高考数学一轮复习圆锥曲线专题-圆锥曲线中存在点关于直线对称问题 讲义

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圆锥曲线中存在点关于直线对称问题
对于此类问题有第一种通法,即抓住两点对称中体现的两要点:垂直(斜率之积为-1)和两点连线中点在对称直线上,至于参数的范围则是由联立后方程的△产生,下面举例说明:
例1:已知椭圆C:3x2+4y2=12,试确定m的取值范围,使得对于直线l:y=4x+m,椭圆C上有不同两点关于这条直线对称.
解:设存在两点A(x1,y1)、B(x2,y2)关于l对称,中点为C(x0,y0),
则AB所在直线为y=-x+b.
与椭圆联立得:x2-2bx+4b2-12=0,
∴ x0= = ,
y0= = EQ \F(-x1+b-x2+b,2) = .
∵ C在y=4x+m上,
∴= ×4+m, b=- .
又∵ △=4b2-4× (4b2-12)=4b2-52b2+13×12>0,
故 b2<,即 <,
解得:- EQ \F(2,13) 由此解题过程不难归纳出步骤如下:
1.假设这样的对称点A、B存在,利用对称中的垂直关系设出两点A、B所在的直线方程.
2.联立AB所在直线方程与圆锥曲线方程,求出中点C的坐标.
3.把C的坐标代入对称直线,求出两个参数之间的等式.
4.利用联立后方程的△求出其中需求参数的范围.
利用此通法、步骤可解决以下类似问题:
1.已知双曲线x2- =1,双曲线存在关于直线l:y=k x+4的对称点,求k的取值范围.
注:对于此类求斜率k范围要考虑k=0和k≠0,因为要用到- .
2.k为何值时,抛物线y2=x上总存在两点关于直线l:y=k(x-1)+1对称.
在此通法体现的解题思路上总结得到下面的第二种通法,不过首先说明以下两个问题:
1o弦中点位置问题
椭圆 双曲线 抛物线
弦中点在内部 弦中点在Ⅰ(交点在同一支上) 弦中点在抛物线“内部”
或Ⅱ(交点不在同一支上)
2o范围问题
椭圆 +=1 双曲线 抛物线
M(x0,y0)为中点,则 M(x0,y0)为中点,则 M(x0,y0)为中点,则
+<1 - >1或 -<0 y2-2px<0 (p>0)
(焦点在x轴上) y2+2px<0 (p>0)
->1或 -<0 x2-2py<0 (p>0)
(焦点在y轴上) x2+2py<0 (p>0)
在此基础上用第二种通法来解例1:
已知椭圆C:3x2+4y2=12,试确定m的取值范围,使得对于直线l:y=4x+m,椭圆C上有不同两点关于这条直线对称.
解:设存在两点A(x1,y1)、B(x2,y2)关于l对称,中点为C(x,y),则
3x12+4y12=12,
3x22+4y22=12, 得 =- =- =- ,
∴ y=3x.
联立y=4x+m,解的x=-m,y=-3m,
∵M在椭圆内部,
∴+<1,即- EQ \F(2,13) 这种通法的步骤是:
1o设出两点和中点坐标(x,y);
2o用“点差法”根据垂直关系求出x,y满足的关系式;
3o联立直线方程,求出交点,即中点;
4o由中点位置及对应范围求出参数取值范围.
另外,由于抛物线方程形式的特殊性,对于抛物线此类问题,还有一种简洁解法:
例2:在抛物线y= ax2-1上存在两点关于直线x+y=0对称,求a的范围.
解:显然a≠0.
设存在两点为A(x1,y1)、B(x2,y2),
= = a(x1+x2)=1,即x1+x2= ,
+=0,即x1x2= ,
因为存在这样的两点,
故方程x2- x+=0的△>0,
即 -4>0,a>.
这种方法巧之处在于利用抛物线方程的一次式设点,利用斜率和中点关系求出两根之和、两根之积,构造方程,利用△求出参数范围.
当然,不管是两种通法还是针对抛物线的特殊法,都无非紧紧抓住两点关于直线对称所产生的垂直及中点问题,不过在有关范围关系式的产生上有差别.

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