设直线L 1 :y=k 1 x+p,p≠0交椭圆Γ: x 2 a 2 + y 2 b 2 =1(a>b>0)于C、D两点

1个回答

  • (1)证明:设C(x 1,y 1)D(x 2,y 2)E(x 0,y 0),则

    x 1 2

    a 2 +

    y 1 2

    b 2 =1 (1) ,

    x 2 2

    a 2 +

    y 2 2

    b 2 =1 (2)

    两式相减得

    ( x 1 - x 2 )( x 1 + x 2 )

    a 2 +

    ( y 1 - y 2 )( y 1 + y 2 )

    b 2 =0

    2 x 0 ( x 1 - x 2 )

    a 2 +

    2 y 0 ( y 1 - y 2 )

    b 2 =0 …(3分)

    ∴ k 1 =

    y 1 - y 2

    x 1 - x 2 =

    - b 2 • x 0

    a 2 • y 0 =-

    b 2

    a 2 • k 2

    ∴ k 1 • k 2 =-

    b 2

    a 2 …(7分)

    (2)逆命题:设直线L 1:y=k 1x+p交椭圆 Γ:

    x 2

    a 2 +

    y 2

    b 2 =1 (a>b>0) 于C、D两点,交直线L 2:y=k 2x于点E.若 k 1 • k 2 =-

    b 2

    a 2 ,则E为CD的中点.…(9分)

    证法一:由方程组

    y= k 1 x+p

    x 2

    a 2 +

    y 2

    b 2 =1 ⇒( b 2 + a 2

    k 21 ) x 2 +2 k 1 p a 2 x+ a 2 p 2 - a 2 b 2 =0 …(10分)

    因为直线L 1:y=k 1x+p交椭圆C、D于C、D两点,

    所以△>0,即 a 2

    k 21 + b 2 - p 2 >0 ,设C(x 1,y 1)、D(x 2,y 2)、E(x 0,y 0

    则∴ x 0 =

    x 1 + x 2

    2 =

    - k 1 p a 2

    b 2 + a 2

    k 21 , y 0 =

    y 1 + y 2

    2 =

    p b 2

    b 2 + a 2

    k 21 …(12分)

    y= k 1 x+p

    y= k 2 x ⇒

    x=

    p

    k 2 - k 1

    y= k 2 x

    又因为 k 1 • k 2 =-

    b 2

    a 2 ,所以

    x=

    p

    k 2 - k 1 =

    - a 2 k 1 p

    b 2 + a 2

    k 21 = x 0

    y= k 2 x=

    b 2 p

    b 2 + a 2

    k 21 = y 0 ,故E为CD的中点.…(14分)

    证法二:设C(x 1,y 1)D(x 2,y 2)E(x 0,y 0

    x 1 2

    a 2 +

    y 1 2

    b 2 =1 (1) ,

    x 2 2

    a 2 +

    y 2 2

    b 2 =1 (2)

    两式相减得

    ( x 1 - x 2 )( x 1 + x 2 )

    a 2 +

    ( y 1 - y 2 )( y 1 + y 2 )

    b 2 =0

    即 k 1 =

    y 1 - y 2

    x 1 - x 2 =

    - b 2 •( x 1 + x 2 )

    a 2 •( y 1 + y 2 ) …(9分)

    又∵ k 1 • k 2 =-

    b 2

    a 2 , k 2 =

    y 0

    x 0 ,

    y 1 + y 2

    x 1 + x 2 =

    x 0

    y 0 即

    k 1 x 1 +p+ k 2 x 2 +p

    x 1 + x 2 =

    k x 0 +p

    x 0 …(12分)∴ k 1 +

    2p

    x 1 + x 2 = k 1 +

    p

    x 0

    得x 1+x 2=2x 0∴y 1+y 2=2y 0,即E为CD的中点.…(14分)

    (3)设直线L 1:y=k 1x+p,p≠0交双曲线 Γ:

    x 2

    a 2 -

    y 2

    b 2 =1 (a>0 ,b>0) 于C、D两点,交直线L 2:y=k 2x于点E.

    则E为CD中点的充要条件是 k 1 • k 2 =

    b 2

    a 2 .…(16分)