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求证 椭圆上任意一点与过焦点点的弦的两端点连线的斜率之积为定值

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:数学作业 时间:2024/05/21 16:53:37
求证 椭圆上任意一点与过焦点点的弦的两端点连线的斜率之积为定值
题目有误!!!求证 椭圆上端点与过焦点点的弦的两端点连线的斜率之积为定值
没表达清楚: 定值是对固定的椭圆上一点还是对一条固定的焦点弦?
不过其实两种理解的结论都不成立, 请检查题目来源.
反例: 椭圆x²/25+y²/16 = 1, 左焦点F(-3,0).
过F的焦点弦x = -3端点为A(-3,16/5)和B(-3,-16/5),
椭圆上一点P(3,16/5), 可知PA斜率为0, PB斜率为16/15, 斜率积为0.
然而无论是P变动还是焦点弦变动, 总可以使两个斜率均不为0, 从而斜率积不为定值.
欢迎修正题目后追问.
再问: 求证 椭圆上端点与过焦点点的弦的两端点连线的斜率之积为定值
再答: 端点应该指是长轴端点吧, 比较正规的解析证明如下: 不妨设椭圆方程为C: x²/a²+y²/b² = 1, a > b > 0, c > 0满足c² = a²-b². 可知左焦点为F(-c,0), 长轴端点分别为P(-a,0)和Q(a,0). 为使命题有意义, 过F的焦点弦不与长轴重合, 可设其方程为L: x+c = ky. 与椭圆的两个交点坐标分别设为A(s,t), B(u,v). 将L的方程代入C的方程, 可知t, v是(ky-c)²/a²+y²/b² = 1的两根. 由根与系数关系, t+v = (2kc/a²)/(k²/a²+1/b²) = 2kc/(k²+a²/b²) ①, tv = (c²/a²-1)/(k²/a²+1/b²) = (c²-a²)/(k²+a²/b²) = -b²/(k²+a²/b²) ②. PA的斜率为t/(s+a), PB的斜率为v/(u+a), 因此斜率积 = tv/((s+a)(u+a)) = tv/(((kt-c)+a)((kv-c)+a)) = tv/(k²tv+k(a-c)(t+v)+(a-c)²) = (-b²/(k²+a²/b²))/(-k²b²/(k²+a²/b²)+2k²c(a-c)/(k²+a²/b²)+(a-c)²) = -b²/(-k²b²+2k²c(a-c)+(a-c)²(k²+a²/b²)) = -b²/(k²(-b²+2c(a-c)+(a-c)²)+(a-c)²a²/b²) = -b²/(k²(-b²+a²-c²)+(a-c)²a²/b²) = -b⁴/((a-c)²a²), 是与k无关的定值. 同理, QA与QB的斜率积 = tv/((s-a)(u-a)) = tv/(k²tv-k(a+c)(t+v)+(a+c)²) = -b²/(-k²b²-2k²c(a+c)+(a+c)²(k²+a²/b²)) = -b²/(k²(-b²+a²-c²)+(a+c)²a²/b²) = -b⁴/((a+c)²a²), 也是与k无关的定值.
再问: 谢谢,请问有没有关于椭圆类准线类焦点方面的其他资料?
再答: 不用谢. 其实还有一种用极坐标的方法, 大意如下: 端点A, B的极坐标可分别设为: (θ,ep/(1-ecos(θ)))和(θ+π,ep/(1+ecos(θ))). 由此得到A, B的直角坐标, 算得QA, QB的斜率分别为: epsin(θ)/(a+c-e(a+c+p)cos(θ))和-epsin(θ)/(a+c+e(a+c+p)cos(θ)). 由e = c/a, p = a²/c-c代入化简得: epsin(θ)/((a+c)(1-cos(θ)))和-epsin(θ)/((a+c)(1+cos(θ))). 相乘得斜率积 = -e²p²/(a+c)² = -b⁴/((a+c)²a²)为与θ无关的定值. 我没有收集整理过这方面的资料. 与椭圆的焦点, 准线相关的性质非常之多, 不过做题的套路并不是很多. 就这道题来说, 第一种证法对交点设而不解, 用根与系数关系化简就是一种常见方法. 第二种证法借助极坐标方程处理焦点相关问题, 时常能使事半功倍. 总之只要随着做题注意积累, 就能对各种问题应对自如.