定比点差的书写公式(定比点差法及其应用)
定比点差的书写公式(定比点差法及其应用)当上,称为内分点;定比分点.当时,点在线段
一、定比分点
若
,则称点为点
、的
定比分点.
当
时,点在线段
上,称为内分点;
当
(
)时,点在线段的延长线上,称为外分点.
定比分点坐标公式:若点,,,则点的坐标为
二、点差法
点差法其实可以看作是方程的相减,是对方程的一个巧妙的处理。
若点在有心二次曲线
上,则有
两式作差得
此即有心二次曲线的垂径定理,可以解决与弦的中点相关的问题.
1、弦的中点
点差法一个妙用:
例1 已知椭圆 ,直线 交椭圆于 两点, 为 的中点,求证: 为定值。
分析 用常规方法设直线也可以解决,但是计算就很繁杂,在这里使用点差法。
解 设 , ,
在椭圆上: ,
作差得:
即: ,
因为
所以 ,为定值。
以上结论与弦的中点有关,也称为垂径定理。
考虑当椭圆为圆的时候, ,则 , ,正好也符合圆的“垂径定理”。
在双曲线中 同样有类似的结论,但定值为 ,在这里就不再推导了。
2、弦上的定比分点
当弦上的点不再是中点时,就成了定比分点:
设 , , ,则 点坐标可以表示为:
,
证明 设 , ,化简可得:
,同理
这时候就出现了 这样形式的式子。
如果再凑出 ,可能大家就会有点感觉了:
可以将椭圆的方程乘上一个 再作差,得到这样的式子。
因此我们想到了“定比点差法”这样的技巧。
例2 已知椭圆 , 在椭圆外,过 作直线 交椭圆于 两点, 在线段 上且满足: ,求证:点 在定直线上。
分析 按照以上思路,要出现 和 这样的式子,很容易想到设 的坐标,再表示出 的坐标。
解 设 , , ,
则 ,结合图形得:
则 ,
在椭圆上: ①, ②
得:
即
,所以 在定直线 上。
下面介绍定比点差法:
若点在有心二次曲线上,则有
两式作差得
这样就得到了
例7、过异于原点的点
引椭圆
的割线,其中点在椭圆上,点是割线上异于的一点,且满足
.求证:点在直线
上.
证明:直接运用定比点差法即可.
设,则有
,设
,则有
又因为点在椭圆上,所以有
两式作差得
两边同除以
,即可得到
命题得证.
例8、已知椭圆
,过定点
的直线与椭圆交于两点(可以重合),求
的取值范围.
解析:设,,则
.
于是
,于是
又因为点在椭圆上,所以有
两式相减得
将(1)代入(2)中得到
由(1)(3)解得
从而解得的取值范围为
,于是的取值范围为
.
例9、设
、
为椭圆的左、右焦点,为椭圆上任意一点,直线
分别交椭圆于异于的点、,若
,
,求证:
.
证明:设,,,则
于是有
又由点
在椭圆上得到
两式相减得
从而有
结合(4)式可解得
同理可得
结合(5)式得到
于是有
整理得,命题得证.
例10、已知椭圆
,点
,过点作椭圆的割线,
为关于
轴的对称点.求证:直线
恒过定点.
解析:因为
三点共线,
三点也共线,且
三点都在椭圆上,我们用定比点差法去解决这个问题.
设,,则
,设与轴的交点为
,,
,则
于是有
由点
在椭圆上得
两式相减得
将(2)代入(3)得