在研究或解答解析幾何問題時,我們可以將方程中的變量x、y看作曲線上點的坐標(x,y),那么根據(jù)方程即可確定點(x,y)的運動軌跡,畫出相應的曲線.同時根據(jù)曲線上點之間的位置關系,我們也可以建立關于點的坐標(x,y)的關系式,得到相應的方程.這就是說,解析幾何中的方程都具有幾何意義,且可巧妙運用這些方程的幾何意義來解題.本文主要探討一下方程[x0x=p(y+y0)]的幾何意義及其應用技巧.
方程[x0x=p(y+y0)]的幾何意義:若[P(x0,y0)]在拋物線[x2=2py]上,則拋物線[x2=2py]在[P(x0,y0)]處的切線方程為[x0x=p(y+y0)].
證明:由題意可知[p≠0],對[y=x22p]求導得[y=xp],
故拋物線在[P(x0,y0)]處切線的斜率為[x0p],
所以拋物線在[P(x0,y0)]處切線的方程為[y-y0=x0p(x-x0)],
而[P(x0,y0)]在拋物線上[x20=2py0],所以切線的方程為[x0x=p(y+y0)].
根據(jù)該幾何意義,我們可以快速求得拋物線上某點處切線的方程,解答拋物線上某點處的切線問題.
例1.如圖1,若[P(x0,y0)]是拋物線[x2=2py]外一點,過點[P(x0,y0)]向拋物線[x2=2py]作兩條切線[PA, PB],切點分別為[A(x1,y1),B(x2,y2)].求兩切點A、B所在直線的方程.
解:設PA所在直線的方程為[l1:x1x=p(y+y1)],PB所在直線的方程為[l2:x2x=p(y+y2)],
因為[l1,l2]都過點[P(x0,y0)],所以[x1x0=p(y0+y1),x2x0=p(y0+y2),]
則A、B的坐標都滿足方程[x0x=p(y+y0)],
所以兩切點A、B所在直線的方程為[x0x=p(y+y0)].
根據(jù)方程[x0x=p(y+y0)]的幾何意義,我們可以快速求得兩切點處切線的方程,建立關系式,進而求得問題的答案.
例2.如圖2,若[P(x0,y0)]是拋物線[x2=2py]內的任意一點,過點[P(x0,y0)]作拋物線的兩條割線[M1N1,M2N2],并在割線與拋物線的四個交點處作切線[M1A,M2B,][N1A,N2B],求切線的交點A、B所在直線的方程.
解:設點[A(x1,y1)],點[B(x2,y2)],
則[M1N1]所在直線的方程為[x1x=p(y+y1)],
[M2N2]所在直線的方程為[x2x=p(y+y2)],
因為兩條直線[M1N1,M2N2]都過點[P(x0,y0)],
所以[x1x0=p(y0+y1),x2x0=p(y0+y2),]
則直線[x0x=p(y+y0)]過點[A(x1,y1),B(x2,y2),]
所以直線[x0x=p(y+y0)]即為[A,B]兩點所在直線的方程.
雖然割線是任意的,且點[A,B]的位置是不確定的,但是這兩點始終在直線[x0x=p(y+y0)]上.根據(jù)方程[x0x=p(y+y0)]的幾何意義,可以快速建立拋物線、割線、切點、切線的方程之間的關系式,獲得問題的答案.
例3.已知拋物線的方程為[x2=8y],P為直線[y=-2]上的任意一點,過點[P]向拋物線作切線[PA,PB],切點分別為A、B,則[|AB|]的最小值為[______].
解:設[P(x0,-2)],則[AB]所在直線的方程為[l:x0x=4(y-2)],
明顯[l]恒過點[Q(0,2),]又[Q]是拋物線[x2=8y]的焦點,
則[AB]為焦點弦,可得[|AB|]的最小值為[2p=8.]
根據(jù)方程[x0x=p(y+y0)]的幾何意義,可快速確定[AB]所在直線的方程為[l:x0x=4(y-2)],進而利用拋物線的幾何性質和梯形中位線的性質順利求得最值.
解析幾何中的曲線與方程之間呈一一對應的關系,我們要對方程和曲線作深入的研究,學會挖掘方程的幾何意義,尋找一些解題的規(guī)律,將其應用于解題當中,這樣才能有效地提升解題的效率.