解析几何的常用方法:平方差分法(点差分法)

平方差法也叫点差法,这种方法的核心是平方差公式:

当涉及到圆锥曲线与弦的关系时,这个公式往往效果很好。此外,该方法适用于各种圆锥曲线,包括圆、椭圆、抛物线和双曲线。

点差法以及由点差法导出的一些常见结论,属于高考数学中的高频考点,一定要重视。

表示椭圆上的两个不同点。

将两个表达式相减,得到:

当然,也可以写成:

其中代表弦的中点。

解释公式

上面的公式可以用文字解释如下:

这是一个重要且常用的结论,也是一个高频考点。

真题示例

2015全国卷二中直接将上述常用结论的推导过程作为试题。参见:

2015全国卷B题20

还有更多问题,需要在求解过程中应用上述结论:

2010全国试卷题目20

2010数学数学全国论文20

2013全国卷B题第20题

2020年全国理科数学卷a题20

抛物线方程:

因为两点在一条抛物线上,

,

如果中点是,那么

或者:

解释公式

上述公式可以用文字表示如下:

对于以轴为对称轴的抛物线,以下结论成立:

(1)抛物线的弦的斜率与弦的中点的坐标的乘积等于焦距。

(2)同一组平行弦(斜率相等),其中点位于垂直于轴的同一条直线上。

(3)根据抛物线的弦的斜率,可以计算出弦的坐标;反之亦然。

真题示例

2018数学全国卷B题20

2017全国理科数学卷C题20

1987国考试题21

抛物线方程:

因为两点在一条抛物线上,

,

如果中点是,那么

或者:

解释公式

上述公式可以用文字表示如下:

解释公式

上述公式可以用文字表示如下:

对于以轴为对称轴的抛物线,以下结论成立:

(1)抛物线的弦的斜率与弦的中点的坐标的乘积等于焦距。

(2)同一组平行弦(斜率相等),其中点位于垂直于轴的同一条直线上。

(3)根据抛物线的弦的斜率,可以计算出弦的坐标;反之亦然。

真题示例

2017全国卷A题20

如果圆的方程式是:

圆上有两个点,中点是,那么

也就是说,实际上竖径定理是用解析的方法得到的。

如图,抛物线方程为:,是抛物线的弦。如果弦的斜率保持不变,向左移动,其中点的坐标不变,同时三点不断靠近,最终成为一点。这时候直线和抛物线只有一个共同点,直线也会从抛物线的弦变成切线。

换句话说,如果你做一条平行于切线的弦,弦中点的坐标等于切点的坐标。

如果切线坐标为,则

切线的方程式是:

同理,如果抛物线的方程为:,那么

切线的方程式是:

平方差法能起到什么作用?

平方差法(点差法)的作用,简单来说就是把弦的斜率与弦的中点坐标联系起来,可以解决的问题有很多:

(1)弦长问题

(2)求弦中点的轨迹方程。

(3)求弦的斜率范围。

(4)求切线的方程。

(5)定点问题

从前面的真题可以看出,这种方法在高考中运用的机会很多。