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过抛物线y2=2px(p>0)的焦点F作不垂直于x轴的直线,交抛物线于M,N两点,线段MN的中垂线交x轴于R,则=
解法1:设直线MN的方程为y=k(x-)(k≠0)
代入y2=2px(p>0),
消去x得kx-(2k+2p)x+=0
设M(x1,x2),N(x2,y2),则x1+x2= x·x=
由抛物线的定义知MN=x+x+p=+p=,又线段MN中点Q(,)
∴线段MN的垂直平分线的方程为y-=-(x-)
令y=0,解得x=,即R(,0),
∴FR=
所以=
解法2:设直线MN的方程为x=ky+(k≠0)
由x=ky+y=2px得y2-2pky-p2=0
设M(x1,x2),N(x2,y2),则y1·y2=-p2,y1+y2=2pk
所以MN=2p(1+k)
∴线段MN中点Q(pk2+,pk)
∴线段MN的垂直平分线的方程为y-pk=-k(x-pk2-)
令y=0,解得,即R(pk2+,0),
∴FR=p(k2+1)
所以=
解法3:(利用直线的参数方程)设直线MN的倾斜角为α(α≠0且α≠ ),
则直线的参数方程为x=+tcosαy=tsinα(t为参数)
代入得y2=2px(p>0)得t2sin2α-2ptcosα-p2=0,t1+t2=,t1·t2=-
MN=t-t= FQ==
FR==
所以=
解法4:(利用平面几何知识)
设直线MN的倾斜角为α(α≠0且α≠),过M,N分别向准线作垂线,垂足分别为A,B,过N向线段AM作垂线,垂足为C
设MF=m,NF=n,则MN=m+n,MA=m,NB=n,MC=m-n
在Rt△MNC中,cosα==,FQ=-n=
在Rt△FQR中,cosα=所以FR==
所以==
我们可以得到以下结论:
结论1:过椭圆+=1(a>b>0)右焦点F作一条不垂直于坐标轴的直线,与椭圆交于M,N两点,线段MN的中垂线交x轴于R,则=(e为椭圆离心率)
结论2:过双曲线-=1(a>0 b>0)右焦点F作一条不垂直于坐标轴的直线,与双曲线交于M,N两点,线段MN的中垂线交x轴于R,则=(e为双曲线离心率)
结论3:过圆锥曲线焦点焦点F作一条不垂直于坐标轴的直线,与曲线交于M,N两点,线段MN的中垂线交对称轴于R,则=(e为曲线离心率)
(作者单位:黑龙江省大庆实验中学)
过抛物线y2=2px(p>0)的焦点F作不垂直于x轴的直线,交抛物线于M,N两点,线段MN的中垂线交x轴于R,则=
解法1:设直线MN的方程为y=k(x-)(k≠0)
代入y2=2px(p>0),
消去x得kx-(2k+2p)x+=0
设M(x1,x2),N(x2,y2),则x1+x2= x·x=
由抛物线的定义知MN=x+x+p=+p=,又线段MN中点Q(,)
∴线段MN的垂直平分线的方程为y-=-(x-)
令y=0,解得x=,即R(,0),
∴FR=
所以=
解法2:设直线MN的方程为x=ky+(k≠0)
由x=ky+y=2px得y2-2pky-p2=0
设M(x1,x2),N(x2,y2),则y1·y2=-p2,y1+y2=2pk
所以MN=2p(1+k)
∴线段MN中点Q(pk2+,pk)
∴线段MN的垂直平分线的方程为y-pk=-k(x-pk2-)
令y=0,解得,即R(pk2+,0),
∴FR=p(k2+1)
所以=
解法3:(利用直线的参数方程)设直线MN的倾斜角为α(α≠0且α≠ ),
则直线的参数方程为x=+tcosαy=tsinα(t为参数)
代入得y2=2px(p>0)得t2sin2α-2ptcosα-p2=0,t1+t2=,t1·t2=-
MN=t-t= FQ==
FR==
所以=
解法4:(利用平面几何知识)
设直线MN的倾斜角为α(α≠0且α≠),过M,N分别向准线作垂线,垂足分别为A,B,过N向线段AM作垂线,垂足为C
设MF=m,NF=n,则MN=m+n,MA=m,NB=n,MC=m-n
在Rt△MNC中,cosα==,FQ=-n=
在Rt△FQR中,cosα=所以FR==
所以==
我们可以得到以下结论:
结论1:过椭圆+=1(a>b>0)右焦点F作一条不垂直于坐标轴的直线,与椭圆交于M,N两点,线段MN的中垂线交x轴于R,则=(e为椭圆离心率)
结论2:过双曲线-=1(a>0 b>0)右焦点F作一条不垂直于坐标轴的直线,与双曲线交于M,N两点,线段MN的中垂线交x轴于R,则=(e为双曲线离心率)
结论3:过圆锥曲线焦点焦点F作一条不垂直于坐标轴的直线,与曲线交于M,N两点,线段MN的中垂线交对称轴于R,则=(e为曲线离心率)
(作者单位:黑龙江省大庆实验中学)