解析几何的常用方法:平方差法(点差法)

平方差法又称为点差法,该方法的核心是平方差公式:

在涉及圆锥曲线与弦的关系时,该公式往往具有很好的效果。而且,对于各类圆锥曲线,包括圆、椭圆、抛物线和双曲线,该方法都适用。

点差法以及由点差法推导得出的一些常用结论,属于高考数学中的高频考点,务必要重视。

以 表示椭圆上两个不同的点

两式相减可得:

当然,也可以写成:

其中, 代表弦 的中点。

解读公式

以上公式可以用文字解读如下:

这是一个重要的常用结论,也是高频考点。

真题实例

2015年的全国卷二中,直接把以上常用结论的推导过程作为考题。详见:

2015年文数全国卷B题20

还有更多考题,则是在解答过程中需要应用上述结论:

2010年文数全国卷题20

2010年理数全国卷题20

2013年文数全国卷B题20

2020年理数全国卷A题20

抛物线的方程:

因为 两点在抛物线上,所以,

记 中点为 ,则

或:

解读公式

以上公式可以用文字表述如下:

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)同一组平行的弦(斜率相等),中点位于同一条垂直于 轴的直线上。

(3)根据抛物线的弦的斜率,可以算出弦的 坐标;反之亦然。

真题实例

2018年数学全国卷B题20

2017年理数全国卷C题20

1987年全国卷题21

抛物线的方程:

因为 两点在抛物线上,所以,

记 中点为 , 则

或:

解读公式

以上公式可以用文字表述如下:

解读公式

以上公式可以用文字表述如下:

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)同一组平行的弦(斜率相等),中点位于同一条垂直于 轴的直线上。

(3)根据抛物线的弦的斜率,可以算出弦的 坐标;反之亦然。

真题实例

2017年文数全国卷A题20

若圆 的方程为:

两点在圆上,并记 中点为 , 则

也就是说: . 实际上是用解析的方法得出了垂径定理。

如图所示,抛物线方程为: , 为抛物线的弦. 保持弦 的斜率不变,并向左移动,则其中点 的 坐标不变,同时 三点不断地靠近,最终变为一点. 这时,直线与抛物线只有一个公***点,直线也由抛物线的弦变为切线。

换言之,如果作一条与切线平行的弦,则弦的中点的 坐标与切点的 坐标相等。

若切点坐标为 , 则

切线的方程为:

同样的道理,如果抛物线的方程为: , 则

切线的方程为:

平方差法可以发挥什么样的作用?

平方差法(点差法)的作用,概括地说,就是将弦的斜率与弦的中点坐标关联起来,可以解决的问题有好多:

(1)弦长问题

(2)求弦的中点的轨迹方程

(3)求弦的斜率范围

(4)求切线的方程

(5)定点问题

从前面的真题实例可以看出,这一方法在高考中用到的机会是很多的。