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高考数学专题突破:反韦达定理在高考中的应用

反“韦达定理”的应用在一元二次方程20ax bx c ++=中,若0∆>,设它的两个根分别为12,x x ,则有根与系数关系:12b x x a +=-,12c x x a =,借此我们往往能够利用韦达定理来快速处理12x x -,2212x x +,1211x x +之类的结构,但在有些问题时,我们会遇到涉及12,x x 的不同系数的代数式的应算,比如求12x x ,12x x λμ+之类的结构,就相对较难地转化到应用韦达定理来处理了。

特别是在圆锥曲线问题中,我们联立直线和圆锥曲线方程,消去x 或y ,也得到一个一元二次方程,我们就会面临着同样的困难,我们把这种12x x λμ+中12,x x 的系数不对等的情况,称为“非对称韦达”,可采用反过来应用韦达定理,会有较好的作用。

1.函数131)(23++-=x ax ax x f 在21,x x 处有极值,且5112≤<x x ,求a 的取值范围;解:令012)(2'=+-=ax ax x f ,则有221=+x x ,ax x 121=⋅。

令21x t x =,则21x tx =(15t <≤),得211(1)x x t x +=+,2121x x tx =,所以tt x x x x 212212)1()(+=+,即214++=t t a ,因为51≤<t ,解得591≤<a 。

点评:像这种非对称的结构21x tx =,我们可以通过配凑成正常的韦达定理处理结构来。

21x tx =,得211(1)x x t x +=+,2121x x tx =,所以()()2212121x x t x x t++=2.设直线l 过点P (0,3),和椭圆x y 22941+=顺次交于A、B 两点,则APPB的取值范围为.解析:设直线l 的方程为:3+=kx y ,代入椭圆方程,消去y 得()45544922=+++kx x k (*)则⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=+-=+.4945,4954221221k x x k k x x ,注意到1122x x AP PB x x ==,令λ=21x x ,则12x x λ=,所以()1221x x x λ+=+,2122x x x λ=,所以()()2212121x x x x λλ++=,即.20453242122+=++k k λλ在(*)中,由判别式,0>∆可得952>k ,从而有5362045324422<+<k k ,所以536214<++<λλ,解得551<<λ.结合10<<λ得151<<λ.综上,151<≤PBAP.小结:12x x λ=经常出现在圆锥曲线的题型为:过点Q 的直线与圆锥曲线交于不同的两点,A B ,且满足QA QB λ= 之类的,或者是QA QB 之类的。

其中QA QB λ= ,用坐标表示出来后,就可以选择一个较简单的式子来转化到韦达定理;QAQB我们可以设他们的比值为λ,这样可以转化到QA QB λ= ,再用同样的办法来解决。

3.设椭圆C:22221x y a b +=(0)a b >>的左焦点为F,过点F 的直线与椭圆C 相交于A,B 两点,直线l 的倾斜角为060,2AF FB =.⑴求椭圆C 的离心率;⑵如果154AB =,求椭圆C 的方程.解析:⑴由题意得(),0F c -,设()()1122,,,A x y B x y ,由题意得10y <,20y >,2AF FB =可得122y y =-,即()2121212y y y y +=-,直线l的方程为)y x c =+,由)2222x 1y x c y ab ⎧=+⎪⎨+=⎪⎩得()22224330a b y cy b +--=,所以21222233cy y a b +=+,4122233b y y a b -=+。

代入()2121212y y y y +=-,可得2224142c a c =-,即23c a =,所以椭圆C 的离心率为23。

⑵222431534AB a b==+,所以53b a =,由⑴23c a =,解得3a=,b =C 的方程为22195x y +=4.已知椭圆C :22221x y a b+=(0a b >>)过点(P ,且离心率为22。

⑴求椭圆C 的方程;⑵记椭圆C 的上下顶点分别为,A B ,过点()0,4斜率为k 的直线与椭圆C 交于,M N 两点,证明:直线BM 与AN 的交点G 在定直线上,并求出该定直线的方程。

解析:⑴22184x y +=⑵由题意得()0,2A ,()0,2B -,直线MN 的方程4y kx =+,设()()1122,,,M x y N x y ,由224184y kx x y =+⎧⎪⎨+=⎪⎩得()221216240k x kx +++=,所以1221612k x x k -+=+,1222412x x k =+。

直线AN 的方程为2222y y x x --=,直线BM 的方程为1122y y x x ++=,联立22112222y y x x y y x x -⎧-=⎪⎪⎨+⎪+=⎪⎩,得()()()()2121121121212222222266y x kx x kx x x y y y x kx x kx x x -++-===++++(12,x x 的系数出现了不对称)解法一:暴力法:由()221216240k x kx +++=得不妨设12812k x k --=+,22812k x k -+=+,代入()()()()2121121121212222222266y x kx x kx x x y y y x kx x kx x x -++-===++++2222241644621121223244812461212k k y k k y k k --+-=-+++,(这里12,x x 的值可以交换)解得1y =,即直线BM 与AN 的交点G 在定直线1y =上。

解法二:(12,x x 保留一个),即由根与系数关系1221612k x x k -+=+,1222412x x k=+知,1221612kx x k-=-+代入上式()()()()2121121121212222222266y x kx x kx x x y y y x kx x kx x x -++-===++++,得()()22222222224162824211212242324612612k k x k k x y k k k y k k x x k-⎛⎫+- ⎪--+-++⎝⎭====-+++++,解得1y =,即直线BM 与AN 的交点G 在定直线1y =上。

解法三:(1212,,x x x x 中,把12x x 转化为12x x +),即由根与系数关系1221612kx x k-+=+,1222412x x k =+,知()121232kx x x x =-+,代入上式()()()()2121121121212222222266y x kx x kx x x y y y x kx x kx x x -++-===++++,得()()12112121223232123239362x x x x x y y x x x x x-++--===-+-+-++,解得1y =,即直线BM 与AN 的交点G 在定直线1y =上。

解法四:带点转化,注意到点()()1122,,,M x y N x y 都在曲线上,所以2211184x y +=,所以()()221111221844y y x y +-=-=,所以()1111222y x y x -=+所以()()()()()121221211212122242222222y y y y y x y y y y y x x x x x --++⎡⎤-----⎣⎦===++由1221612k x x k -+=+,1222412x x k =+,得()121228812y y k x x k +=++=+,()()()221212121228164441612k y y kx kx k x x k x x k -+=++=+++=+,所以22228161624121221242312k k k y y k ⎡⎤-+--+⎢⎥++-⎣⎦==-++,解得1y =,即直线BM 与AN 的交点G 在定直线1y =上。

5.椭圆有两顶点()1,0A -、()1,0B ,过其焦点()0,1F 的直线l 与椭圆交于,C D 两点,并与x 轴交于点P .直线AC 与直线BD 交于点Q .(I)当322CD =时,求直线l 的方程;(II)当点P 异于,A B 两点时,求证:OP OQ ⋅为定值。

解析:(I)由已知可得椭圆方程为2212y x +=,设l 的方程为1(0),y k x k -=-为l 的斜率,设()11,C x y ,()22,D x y 。

则由22112y kx y x =+⎧⎪⎨+=⎪⎩,得22(2)210k x kx ++-=,可得1221222212k x x k x x k ⎧+=-⎪⎪+⎨-⎪=⎪+⎩,所以()()222212122813141222k CD k x x x x k k +=+⋅+-=+=+整理得,22k =,所以k =l ∴的方程为1y =+(II )由题可得,1,0P k ⎛⎫-⎪⎝⎭,直线AC 的方程为()1111y y x x =++,直线BD 的方程为()2211y y x x =-+,由()()11221111y y x x y y x x ⎧=+⎪+⎪⎨⎪=-⎪+⎩,可得()()211221121212111111y x kx x kx x x x y x kx x kx x +++++==-+-+-,(12,x x 的系数出现了不对称)由12122221,22k x x x x k k -+=-=++,得12222kx x k =--+,代入上式可得,22222222211122211122k k kx x x k k k k k x k k x x k k -⎛⎫++--+ ⎪+-++⎝⎭==--+⎛⎫---+- ⎪++⎝⎭,可得x k =-,即Q x k =-所以()101Q OP OQ k y k⋅=-⋅-+⋅= ,是定值1.注意:1.若用上题法三,即若用由12122221,22k x x x x k k -+=-=++,得()121212kx x x x =+代入后得()()12213122113122x k x x x x k x ++++=-+--,还得用法二的方法12222kx x k =--+代入,所以这里就不写了。

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