椭圆与直线相交 求中点轨迹方程
2014-12-28
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设直线斜率为k(k≠0),那么直线方程:y-3=k(x-2)
将此方程与椭圆方程联立求解,其根就对应P1和P2的坐标;将方程组分别整理为关于x和y的形式:
(x²/9)+[k(x-2)+3]²/4=1
[(y-3)+2k]²/(9k²)+y²/4=1
整理成标准形式:
(9k²+4)x²+(54k-36k²)x+关于k的常数项=0
(9k²+4)y²+(16k-24)y-4(5k²+12k-9)=0
注意P1P2中点的坐标就是P1P2坐标和的一半,那么也就是上面两个方程根的和的一半。利用韦达定理,可以知道P1P2坐标和为:
横坐标和=-(54k-36k²)/(9k²+4)=中点横坐标的2倍=2x
纵坐标和=-(16k-24)/(9k²+4)=中点纵坐标的2倍=2y
二者相比得到:x/y=-9k/4
即k=-4x/9y
把该式代入横坐标或纵坐标表达式消去k得到轨迹方程:16(x-1)²+36(y-1.5)²=97
当k=0时,无交点;
当k不存在时,直线为x=2,中点坐标为(2,0),显然满足上述方程,所以中点轨迹方程为16(x-1)²+36(y-1.5)²=97,也是一个椭圆。
另:实际上应当分析k的取值范围写出轨迹方程的定义域才能算完整解题,不过这道题计算太繁琐就略去了,有兴趣可以自行推导。(个人认为题目A坐标应为(3,2)才方便计算!)
将此方程与椭圆方程联立求解,其根就对应P1和P2的坐标;将方程组分别整理为关于x和y的形式:
(x²/9)+[k(x-2)+3]²/4=1
[(y-3)+2k]²/(9k²)+y²/4=1
整理成标准形式:
(9k²+4)x²+(54k-36k²)x+关于k的常数项=0
(9k²+4)y²+(16k-24)y-4(5k²+12k-9)=0
注意P1P2中点的坐标就是P1P2坐标和的一半,那么也就是上面两个方程根的和的一半。利用韦达定理,可以知道P1P2坐标和为:
横坐标和=-(54k-36k²)/(9k²+4)=中点横坐标的2倍=2x
纵坐标和=-(16k-24)/(9k²+4)=中点纵坐标的2倍=2y
二者相比得到:x/y=-9k/4
即k=-4x/9y
把该式代入横坐标或纵坐标表达式消去k得到轨迹方程:16(x-1)²+36(y-1.5)²=97
当k=0时,无交点;
当k不存在时,直线为x=2,中点坐标为(2,0),显然满足上述方程,所以中点轨迹方程为16(x-1)²+36(y-1.5)²=97,也是一个椭圆。
另:实际上应当分析k的取值范围写出轨迹方程的定义域才能算完整解题,不过这道题计算太繁琐就略去了,有兴趣可以自行推导。(个人认为题目A坐标应为(3,2)才方便计算!)
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