同一骨架 2017 年天津预赛 第 14 题 · P010467
先将端点约束改写成中点、半弦或和差坐标的二次关系,再提取中点与弦方向的联系;原弦的切线式系数或共轭方向便能由中点读出,随后借反射识别定点或共圆。
前题端点在两条渐近方向直线上,中点轨迹有两支,并用变直线的法向量作反射;后题端点在双曲线上,交换弦方向构造交点,斜率无定义的情形应保留无除法的双线性式。
双曲线弦中点斜率与共圆
如图所示,在平面直角坐标系 中,设双曲线
两条不同直线 分别与 的左、右两支交于点 与 。点 分别为线段 的中点,分别过点 作 的平行线并相交于点 。求证:
直线 的斜率之积为定值;
点 四点共圆。
这是解答题,请在纸上写出完整过程。写完后对照解答给自己评分。
先对弦的两个端点作二次式相减,得到中点与弦方向的关系。
先回想这道题的想法,再试试当前题。
等轴双曲线还把弦方向变成中点向量关于 的反射。
记 。设第 条弦的中点为 ,半弦向量为 。两个端点均在双曲线上,相减得
在题目所求四条直线的斜率均有定义的构型中,弦斜率 ,而 的斜率为 ,故
再令 ,即关于直线 的反射。由 可知 。记过 作的构造线为 ,过 作的构造线为 ,于是
两条弦方向不同,故 不平行, 非共线。若 或 ,这四个命名点已同在 的三点圆上。以下设 与 均不同。用模 的有向角,反射满足 ,所以
两角同对 ,由共圆判定可得
两条弦各自连接双曲线左右两支,因而其方向 满足 。中点与该方向满足上述双线性正交关系,故非零中点有 。这样 不会平行于 ,排除了 ;两条弦平行时,过中点的两条平行线不能产生题设所指唯一交点 ;但 或 确实可能发生,已在正文以三点圆单独覆盖,不对零向量取角。若弦水平,则 竖直,普通斜率乘积本来没有定义;第一问在其所求四斜率存在的自然定义域内陈述,核心恒等式 不需除法,仍可用于其余合法构型的第二问。
二次曲线的弦中点关系可先用双线性式写出,避免提前除以可能为零的坐标;等轴情形再利用反射把方向关系转成有向角。
需要从端点二次式相减建立中点与弦方向关系,再识别反射以证明共圆;斜率存在性和四点不重合须分别说明。
同一骨架 2017 年天津预赛 第 14 题 · P010467
先将端点约束改写成中点、半弦或和差坐标的二次关系,再提取中点与弦方向的联系;原弦的切线式系数或共轭方向便能由中点读出,随后借反射识别定点或共圆。
前题端点在两条渐近方向直线上,中点轨迹有两支,并用变直线的法向量作反射;后题端点在双曲线上,交换弦方向构造交点,斜率无定义的情形应保留无除法的双线性式。
已记下,谢谢!