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(完整)极点与极线背景下的高考试题

江西省抚州市第一中学344000)
但由于极点与极线是圆锥曲线的一种基本特征,因此在高考试题中必然会有所反映,自然也会成为高考
.
应当了解极点与极线的概念,掌握有关极点与极线的基本性质,只有这样,才能“识
.
从几何角度看极点与极线
1
1,设P是不在圆锥曲线上的一点,过P点引
,,,EFGH,连接,EHFG
N,连接,EGFH交于M,则直线MN为点P对应的极线.
P为圆锥曲线上的点,则过P点的切线即为极线.
1同理可知,PM为点N对应的极线,PN为点M所
.因而将MNP称为自极三点形.设直线MN交圆锥曲线
,AB两点,则,PAPB恰为圆锥曲线的两条切线.
1
当P在圆锥曲线上时,则点P的极线是曲线
P点处的切线;
当P在外时,过点P作的两条切线,设其切点分别为,AB,则点P的极线是直线AB(即切点弦所
);
当P在内时,过点P任作一割线交于,AB,设在,AB处的切线交于点Q,则点P的极线是动点
.
2
2,设点P关于圆锥曲线的极线为l,过点P任作一割线交于,AB,交l于Q,则PAPB
BQ
,PQ调和分割线段AB,或称点P与Q关于调和共轭,或称点P(或点Q)

Q(或点P).点P关于圆锥曲线的调
P的极线.
1
2,设点P关于圆锥曲线的调和共轭
Q,则有211
PAPB②;反之,若有②成立,
P与Q关于调和共轭.
.事实上,由①有
11
PAPB.

2
3,设点P关于有心圆锥曲线(设其中心为O)的调和共轭点为点Q,PQ连线经过圆锥曲线
2OROPOQ,反之若有此式成立,则点P与Q关于调和共轭.
PQ与的另一交点为R,则
PROPOROPOR
RQOROQOROQ,化简
2OROPOQ.反之由此式可推出
PR
RQ,即点P与Q关于调和共轭.
3
4,,AB圆锥曲线的一条 P E F G H M A N B 图1 P Q R
3 RR O P Q A 图2 B l
l上的两点(不在上),若,AB关于调
B任作的一条割线,交于,PQ
PABQAB.
关于直线l对称,故在上存在
PQ
,PQ.若P与Q重合,则Q与P
,PQ关于l对称,有PABQAB;
P与Q不重合,则Q与P也不重合,由于,AB
调和共轭,故,AB为上完全四点形PQQP
Q在PA上,故,APAQ关于直线l
PABQAB.
3
配极原则)点P关于圆锥曲线
p经过点Q点Q关于的极线q经过点P;直线p关于的极点P在直线q上直线q关于的极
Q在直线p上.
.
1】,其中定理1的初等证法可参阅文【2】.
从代数角度看极点与极线
义2
知圆锥曲线22:220AxCyDxEyF,则称点
0(,)Pxy和直线
000:()()0lAxxCyyDxxEyyF是圆锥曲线的一对极点和极线.
xx替换2x,以0
xx替换x,以0yy替换2y,以02yy替换y即可得
0(,)Pxy的极线方程.

对于椭圆22
21xy
b,与点00(,)Pxy对应的极线方程为00221xxyyab;
对于双曲线22
21xy
b,与点00(,)Pxy对应的极线方程为00221xxyy
b;
对于抛物线22ypx,与点
0(,)Pxy对应的极线方程为00()yypxx.
如果圆锥曲线是椭圆22
21xy
b,当00(,)Pxy为其焦点(,0)Fc时,极线恰为椭圆的准线;如果圆锥


22
21xy
b,当00(,)Pxy为其焦点(,0)Fc时,极线恰为双曲线的准线;如果圆锥曲线是抛物线
ypx
0(,)Pxy为其焦点(,0)
pF时,极线恰为抛物线的准线.
从极点与极线角度看圆锥曲线试题
1】(2010江苏卷文理18)在平面直角坐标系xOy中,如图,已知椭圆1
922yx的左右顶点为,AB,
焦点为F.设过点(,)Ttm的直线,TATB与此椭圆分别交于点
122(,),(,)MxyNxy,其中0m,
200yy,.
(1)设动点P满足422PBPF,求点P的轨迹;
(2)设
212
xx,,求点T的坐标;
(3)设9t,求证:直线MN必过x轴上的一定点(其坐标与m无关).
.
(3),当9t时,T点坐标为(9,)m,
MN,设直线AB与MN的交点为K,根据
T对应的极线经过K,
B A K M
P l A 图4 PR B Q Q
T对应的极线方程为91
5xmy,即
myx,此直线恒过x轴上的定点K(1,0),
MN也恒过定点K(1,0).
2】(2008安徽卷理22)设椭圆22
2:1(0)xyCab
b过点(2,1)M,且左焦点为1(2,0)F.
求椭圆C的方程;
当过点(4,1)P的动直线l与椭圆C交于两个不同的点,AB时,在线段AB上取点Q,满足
QBAQPBuuuruuuruuuruuur
Q总在某定直线上.
(1)易求得答案221
2xy.
由条件可有PAPB
BQuuuruuuruuuruuur,说明点,PQ关于
C调和共轭.根据定理2,点Q的轨迹就是点
411
2xy,化简得220xy.
Q总在定直线220xy上.
3】(1995全国卷理26)已知椭圆22:1
16xyC,直线:1
8xyl,P是l上一点,射线OP交椭圆
R,又点Q在OP上且满足2OQOPOR,当点P在l上移动时,求点Q的轨迹方程.,并说明轨迹
.
2OROPOQ可知点,PQ关于圆锥曲线C调和共轭,而点Q可看作是点P的极
OP的交点.
(12,88)Ptt,则与P对应的极线方程为
(88)
16txty,化简得
)2txty

OP的方程为88
tyxt,化简得
2
tyxt④

654244
42txtttxtt,消去t得222346xyxy,可化为22(1)(1)15523xy(,xy不同时为0),故点Q
(1,1)为中心,长短轴分别为10
和153,且长轴平行于x轴的椭圆,但需去掉坐标原点.
4】(2006年全国卷II理21)已知抛物线24xy
F,,AB是抛物线上的两动点,且AFFBuuuruuur
0)
,AB两点分别作抛物线的切线,并设其交点
P.
证明FPABuuuruuur为定值; A B
O x y
8 F B Q x y O P A . 图6 R Q x y O P . 图7
设ABP的面积为S,写出()Sf的表达式,
S的最小值.
(1)显然,点P的极线为AB,故可设点
(,1)Px,再设1122(,),(,)AxyBxy,,,FAB三点对应的极线方程分别为1y,112()xxyy,
22()xxyy,由于,,ABF三点共线,故相应的三极线共点于0(,1)Px,将1y代入后面两个极线方程
101
022(1)2(1)xxyxxy,两式相减得12012()2()xxxyy.
2121(,2),(,)FPxABxxyyuuuruuur,故02121()2()0FPABxxxyyuuuruuur.
设AB的方程为1ykx,与抛物线的极线方程
02()xxyy对比可知直线AB对应的极点为
,1)Pk
把1ykx代入24xy并由弦长公式得24(1)ABk,所以
21
)4(1)
ABPSABFPkk.
0k时,S取最小值4.
5】(2005江西卷理22)设抛物线2:Cyx
F,动点P在直线:20lxy上运动,
P作抛物线的

两条切线,PAPB,且与抛物线分别
,AB两点.
求APB的重心G的轨迹方程;
证明PFAPFB.
(1)设点
01122(,),(,),(,)PxyAxyBxy,
0
yyxx对比可知直线:20lxy对应的极点为1(,2)2,P为直线l上的动点,则点P对应的极线AB
1(,2)
.
1:2()
ABykx,可化为2222kykx,故直线AB对应的极点为(,2)22kkP,将直线AB的
220
kxkx,由此得2121212,(1)44xxkyykxxkk,APB
G的轨迹方程为
2
2
2223322422
22
33kkxxkkxkkkyykkky,消去k即得
1
2)
yxx.
设22
122(,),(,)AxxBxx,由(1)知1212,2
kxxkxx,又1(0,)4F,由(1)知(,2)22kkP,即
2
2(,)
xxPxx,所以2111(,)4FAxxuuur,12121(,)24xxFPxxuuur,2221(,)4FBxxuuur.
2
2
12112112
22
111111()()()()244444cos11()()4
xxxxxxxxxxxFPFAPFAFPFAFPFPxFPxxuuuruuuruuuruuuruuuruuuruuur.同理A B P O x y 图9 F l
21
xxFPFBPFB
FBFPuuuruuuruuuruuuruuur.
PFAPFB.

1】 周兴和.高等几何.科学出版社,2003.9
2】 李凤华.圆锥曲线的极点与极线及其应用.数学通讯[J],2012(4)下半月

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