【解说】 由本例可总结出,证明含有一个参数t的曲线系F(x,y,t)=0过定点的步骤是: (1)把F(x,y,t)=0整理成t的方程;
(2)因t是任意实数,所以t的各项系数(包括常数项)都等于零,得x、y的方程组; (3)解这个方程组,即得定点坐标. 2.求圆系的公切线或公切圆
例5 求圆系x+y-2(2m+1)x-2my+4m+4m+1=0(m≠0)的公切线方程. 【解】 将圆系方程整理为[x-(2m+1)]+(y-m)=m(m≠0) 显然,平行于y轴的直线都不是圆系的公切线.
设它的公切线方程为 y=kx+b,则由圆心(2m+1,m)到切线的距离等于半径|m|,得
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从而[(1-2k)m-(k+b)]=m(1+k), 整理成m的方程,得
(3k-4k)m-2(1-2k)(k+b)m+(k+b)=0.
∵ m取零以外的任意实数上式都成立,
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【解说】 由本例可总结出求圆系F(x,y,m)=0的公切线方程的步骤是: (1)把圆系方程化为标准方程,求出圆心和半径;
(2)当公切线的斜率存在时,设其方程为y=kx+b,利用圆心到切线的距离等于半径,求出k、b、m的关系式f(k,b,m)=0;
(3)把f(k,b,m)=0整理成参数m的方程G(m)=0.由于m∈R,从而可得m的各项系数(包括常数项)都等于零,得k、b的方程组;
(4)解这个方程组,求出k、b的值;
(5)用同样的方法,可求出x=a型的公切线方程. 3.化简二元二次方程
例6 求曲线9x+4y+18x-16y-11=0的焦点和准线.
【分析】 把平移公式x=x′+h,y=y′+k,代入原方程化简.
习题2.3
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用待定系数法解证下列各题:
1.求经过三点(2,3)、(5,3)、(3,-1)的圆的方程.
2.求双曲线x-2y-6x+4y+3=0的焦点坐标.
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3.若方程ax+bxy+cxy+dy=0表示三条直线,且其中两条互相垂直,求证:a+ac+bd+d=0.
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4.求圆系2x+2y-4tx-8ty+9t=0(t≠0)的公切线方程.
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5.试证圆系x+y-4Rxcosα-4Rsinα+3R=0(R是正的常数,α为参数)与定圆相切,并求公切圆的方程.
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6.若在抛物线y=2px(p>0)的对称轴上有一个定点Q,过Q的任
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习题2.3答案或提示
1.设圆的方程为x+y+Dx+Ey+F=0,把三个已知点的坐标代入,可求得D=-8,E=-2,F=12.
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3.设过原点互相垂直的两条直线方程为lx+mxy-ly=0,另一条直线方程为px+qy=0,则ax+bxy+cxy+dy=(lx+mxy-ly)(px+qy),从而a=lp,b=lq+mp,c=mq-lp,d=-lp.于是可得a+ac+bd+d=0.
4.y=x或y=7x.
5.圆系方程为(x-2Rcosα)+(y-2Rsinα)=R,设公切圆方程为(x-a)+(y-b)=r,则由两圆相切的充要条件是圆心距等于两圆半径和或差的绝对值,可得(a-2Rcosα)+(b-2Rsinα)=(R±r),整理,可得a+b-2R
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即a=b=0.从而r-3R±2Rr=0,解得r1=R,r2=3R.
6.设Q(x0,0),直线AB的参数方程为x=x0+tcosα,y=tsinα.代
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任一值,所以x0=p.
学科方法2判别式法
(一)确定直线与二次曲线和二次曲线与二次曲线的位置关系
它们中每一个点到点A的距离等于该点到直线l的距离?(1988年全国高考理科试题)
点、l为准线的抛物线方程为y=2px. 椭圆上有四个点符合题意的充要条件为方程组
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y2=2px
有四个不同的实数解.
显然,这个方程组有四个不同的实数解的充要条件为方程①有两个不相等的正根. 设方程①的两个根为x1、x2,则x1>0、x2>0的充要条件为
又由已知,得p>0 ⑤
【解说】 本例的实质是求椭圆与抛物线有四个不同的交点的条件,它归结为一元二次方程ax+bx+c=0有两个不等的正根的条件,即Δ
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(二)求极值
例2 过点P(3,2)作直线l分别交x轴、y轴正方向于A、B两点,求△AOB面积S的最小值. 【解】 如图2-21,设直线l的方程为y-2=k(x-3)(k<0),则它在x轴、y轴上的截距分别为