圆锥曲线三种弦长问题的探究
在高考中,圆锥曲线的综合问题,常以直线与圆锥曲线的性质及其位置关系的有关知识为主体,而直线与圆锥曲线的弦长问题,是在圆锥曲线中常见一个重要方面,下面对圆锥曲线中出现的有关弦长问题作简单的探究: 一、一般弦长计算问题:
例1、已知椭圆()22
22:10x y C a b a b
+=>>,直线1:1x y l a b -=被椭圆C 截得的弦长为
且e =
,过椭圆C 2l 被椭圆C 截的弦长AB , ⑴求椭圆的方程;⑵弦AB 的长度.
思路分析:把直线2l 的方程代入椭圆方程,利用韦达定理和弦长公式求解.
解析:⑴由1l 被椭圆C 截得的弦长为2
2
8a b +=,………①
又3
e =,即2223c a =,所以22
3a b =………………………….②
联立①②得2
2
6,2a b ==,所以所求的椭圆的方程为22
162
x y +=.
⑵∴椭圆的右焦点()2,0F ,∴2l 的方程为:)2y x =-, 代入椭圆C 的方程,化简得,2
51860x x -+= 由韦达定理知,1212186
,55
x x x x +==
从而12x x -=
=
,
由弦长公式,得1255
AB x =-==,
即弦AB 的长度为
5
点评:本题抓住1l 的特点简便地得出方程①,再根据e 得方程②,从而求得待定系数2
2
,a b ,得出椭圆的方程,解决直线与圆锥曲线的弦长问题时,常用韦达定理与弦长公式。
二、中点弦长问题:
例2、过点()4,1P 作抛物线28y x =的弦AB ,恰被点P 平分,求AB 的所在直线方程及弦AB 的长度。
思路分析:因为所求弦通过定点P ,所以弦AB 所在直线方程关键是求出斜率k ,有P 是弦
的中点,所以可用作差或韦达定理求得,然后套用弦长公式可求解弦长. 解法1:设以P 为中点的弦AB 端点坐标为()()1122,,,A x y B x y ,
则有22
11228,8y x y x ==,两式相减,得()()()1212128y y y y x x -+=-
又12128,2x x y y +=+= 则21
21
4y y k x x -=
=-,所以所求直线AB 的方程为()144y x -=-,即4150x y --=.
解法2:设AB 所在的直线方程为()41y k x =-+
由()2418y k x y x
⎧=-+⎪⎨=⎪⎩,整理得2
83280ky y k --+=.
设()()1122,,,A x y B x y ,由韦达定理得128
y y k
+=, 又∵P 是AB 的中点,∴
1212y y +=,∴8
24k k
=⇒= 所以所求直线AB 的方程为4150x y --=.
由24150
8x y y x
--=⎧⎨=⎩ 整理得,22300y y --=,则12122,30y y y y +==-
有弦长公式得,
12AB y =-==
. 点评:解决弦的中点有两种常用方法,一是利用韦达定理及中点坐标公式来构造条件;二是
利用端点在曲线上,坐标满足方程,作差构造中点坐标和斜率的关系求解,然后可套用弦长公式求解弦长. 三、焦点弦长问题: 例3、(同例1、⑵) 另解:⑵∴椭圆的右焦点()2,0F ,∴2
l 的方程为: )2y x =-,
代入椭圆C 的方程)
222162y x x y ⎧=-⎪⎨+
=⎪⎩
,化简得,2
51860x x -+=
由韦达定理知,1212186,55
x x x x +=
=
由2l 过右焦点,有焦半径公式的弦长为()122AB a e x x =-+=
.
即弦AB 的长度为
5
点评:在解决直线与圆锥曲线的弦长问题时,通常应用韦达定理与弦长公式,若涉及到焦点
弦长问题,则可利用焦半径公式求解,可大大简化运算过程.。