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      解析幾何中的對稱問題

      2014-02-14 08:40:40姚麗芳
      關(guān)鍵詞:對稱點(diǎn)中心對稱雙曲線

      姚麗芳

      對稱問題是解析幾何中重要的基礎(chǔ)知識,也是近年來高考的熱點(diǎn)之一.高中數(shù)學(xué)中的對稱問題主要分中心對稱問題和軸對稱問題.

      中心對稱: 即關(guān)于點(diǎn)對稱,主要分為點(diǎn)關(guān)于點(diǎn)對稱、直線關(guān)于點(diǎn)對稱以及曲線關(guān)于點(diǎn)中心對稱.

      點(diǎn)關(guān)于點(diǎn)對稱: 兩個(gè)點(diǎn)關(guān)于一個(gè)點(diǎn)對稱,這兩個(gè)點(diǎn)連線的中點(diǎn)即為對稱點(diǎn).由此我們可尋求兩個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)之間的關(guān)系:若點(diǎn)P(x0,y0)關(guān)于點(diǎn)A(a,b)的對稱點(diǎn)為P′,則點(diǎn)A為PP′的中點(diǎn),P′坐標(biāo)為(2a-x0,2b-y0).

      例1 已知定點(diǎn)F1(-2,0),F(xiàn)2(2,0),N是圓O:x2+y2=1上任意一點(diǎn),點(diǎn)F1關(guān)于點(diǎn)N的對稱點(diǎn)為M,線段F1M的中垂線與直線F2M相交于點(diǎn)P,則點(diǎn)P的軌跡是

      (A) 橢圓 (B) 雙曲線

      (C) 拋物線 (D) 圓

      解: 設(shè)N(a,b),M(x,y).由題意可知F1(-2,0)與M(x,y)關(guān)于點(diǎn)N(a,b)對稱,故a=,b=.把N,代入圓O的方程x2+y2=1,可得點(diǎn)M的軌跡方程是(x-2)2+y2=4,即點(diǎn)M的軌跡是以F2(2,0)為圓心、半徑R=2的圓.

      如圖1所示,因?yàn)镹P是F1M的中垂線,所以PF1=PM.又MF2=R=2,故當(dāng)點(diǎn)P在圓F2內(nèi)時(shí),PF2=PM-MF2=PF1-2.

      如圖2所示,當(dāng)點(diǎn)P在圓F2外時(shí),PF2=PM+MF2=PF1+2.

      所以PF1-PF2=PF1-(PF1±2)=±2,即PF1-PF2=2,而2

      點(diǎn)評: 例1利用F1,M關(guān)于N點(diǎn)對稱,得到點(diǎn)M的軌跡方程,再利用中垂線定義解出答案.解題過程中,要特別注意P點(diǎn)在圓內(nèi)和圓外這兩種情況.

      直線關(guān)于點(diǎn)對稱: 兩條直線關(guān)于一個(gè)點(diǎn)對稱,其實(shí)質(zhì)是一條直線上任意一點(diǎn)關(guān)于這個(gè)點(diǎn)的對稱點(diǎn),都在另一條直線上.由此我們可以利用點(diǎn)關(guān)于點(diǎn)對稱的坐標(biāo)關(guān)系進(jìn)行求解.

      若直線l′:y=f(x)與直線l關(guān)于點(diǎn)A(a,b)對稱,則l上的任意一點(diǎn)P(x,y)關(guān)于A(a,b)的對稱點(diǎn)P′(2a-x,2b-y)在l′:y=f(x)上,可得l的方程為y=2b-f(2a-x).

      直線是曲線的一種特例,曲線關(guān)于點(diǎn)中心對稱問題的本質(zhì)與直線關(guān)于點(diǎn)對稱類似,因此上述方法也可以用來求解曲線關(guān)于點(diǎn)的對稱問題.

      例2 如圖3所示,已知兩定點(diǎn)A(1,-1),B(5,3),一動點(diǎn)P在直線l:2x-y-4=0上移動,求平行四邊形APBQ的另一個(gè)頂點(diǎn)Q的軌跡方程.

      解: 設(shè)Q點(diǎn)坐標(biāo)為(x,y),P點(diǎn)坐標(biāo)為(x0,y0). AB中點(diǎn)C(3,1).由題意可知P,Q兩點(diǎn)關(guān)于點(diǎn)C對稱,所以點(diǎn)Q的軌跡即為直線l:2x-y-4=0關(guān)于點(diǎn)C(3,1)的對稱直線.

      因?yàn)辄c(diǎn)P,Q關(guān)于點(diǎn)C對稱,故C為PQ中點(diǎn),由此可得x0=6-x,y0=2-y.又P(x0,y0)在直線l上,代入直線l:2x-y-4=0得2(6-x)-(2-y)-4=0,即2x-y-6=0,所以頂點(diǎn)Q的軌跡方程為2x-y-6=0.

      點(diǎn)評: 例2利用平行四邊形APBQ的對角線互相平分,得到P,Q關(guān)于AB中點(diǎn)C對稱,從而由點(diǎn)P的軌跡方程得到點(diǎn)Q的軌跡方程.此外,還可以利用點(diǎn)P的軌跡直線l關(guān)于點(diǎn)C的對稱圖形是與直線l平行的直線l′、且點(diǎn)C到直線l,l′的距離相等求解.

      軸對稱: 即圖象關(guān)于直線對稱,高中階段主要考查點(diǎn)關(guān)于直線對稱、直線關(guān)于直線對稱問題.

      點(diǎn)關(guān)于直線對稱: 兩個(gè)點(diǎn)關(guān)于一條直線對稱,那么這兩個(gè)點(diǎn)的連線與這條直線垂直,并且兩個(gè)點(diǎn)連線的中點(diǎn)在這條直線上.利用這兩個(gè)關(guān)系,我們就可以找到兩個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)之間的數(shù)量關(guān)系.

      若點(diǎn)P(x0,y0)關(guān)于直線y=kx+b的對稱點(diǎn)為P′(x,y),則PP′的中點(diǎn)Q,在直線y=kx+b上,且直線PP′垂直于直線y=kx+b.通過建立方程組·k=-1,=k·+b,可求得點(diǎn)P′(x,y)的坐標(biāo).

      特別地,當(dāng)k=1時(shí),x=y0-b,y=x0+b;當(dāng)k=-1時(shí),x=-y0+b,y=-x0+b.當(dāng)對稱直線的斜率k=±1時(shí),可以用此法快速求得對稱點(diǎn)的坐標(biāo).

      例如點(diǎn)P(1,2)關(guān)于直線y=-x-2的對稱點(diǎn)為P′(x,y).將P(1,2)代入x=-y0+b,y=-x0+b.可解得P′點(diǎn)的坐標(biāo)為(-4,-3).

      例3 雙曲線x2-=1上的兩點(diǎn)A,B關(guān)于直線y=-x+1對稱,則直線AB的方程為

      A. y=x B. y=x+1

      C. y=x-1 D. y=x+

      解: 如圖4所示,因?yàn)锳,B關(guān)于直線y=-x+1對稱,故直線AB的斜率為1.設(shè)直線AB的方程為y=x+m,代入雙曲線方程得x2-2mx-m2-2=0.結(jié)合韋達(dá)定理可得,AB的中點(diǎn)P的橫坐標(biāo)為xp==m,代入y=x+m可得yp=2m.

      由直線AB關(guān)于y=-x+1軸對稱可知點(diǎn)P(m,2m)在直線y=-x+1上,解得m=,故選D.

      點(diǎn)評: 例3是一道典型的圓錐曲線中的軸對稱問題,由對稱知識分析可得:直線AB與對稱軸y=-x+1垂直,且AB的中點(diǎn)在對稱軸y=-x+1上,由此可建立方程求解.

      直線關(guān)于直線對稱: 兩條直線關(guān)于一條直線對稱,其實(shí)質(zhì)是一條直線上任意一點(diǎn)關(guān)于對稱直線的對稱點(diǎn),都在另一條直線上.

      若直線l:y=f(x)關(guān)于直線L:y=kx+b的對稱直線為l′,則l′上任意一點(diǎn)P′關(guān)于直線L的對稱點(diǎn)P在直線l:y=f(x)上.

      直線關(guān)于特殊直線的對稱問題,如關(guān)于平行線、x軸、y軸等對稱,可以利用直線斜率間的關(guān)系簡化求解過程:

      當(dāng)直線l∥L時(shí),則l′∥l,即kl=kl′;

      當(dāng)直線L為x軸時(shí),則kl +kl′=0;

      當(dāng)直線L為y軸時(shí),則kl +kl′=0.

      例4 [2012年福州市高考數(shù)學(xué)模擬題(文科)第21題改編] 過點(diǎn)M(1,0)任作一條直線與橢圓+=1相交于A,B兩點(diǎn),N(4,0),聯(lián)結(jié)AN,BN,求證直線AN,BN關(guān)于x軸對稱.

      證明: 由橢圓對稱性可知,當(dāng)AB⊥x軸時(shí),∠ANM=∠BNM,即直線AN,BN關(guān)于x軸對稱.

      如圖5所示,當(dāng)AB與x軸不垂直時(shí),可設(shè)直線AB的方程為y=k(x-1).聯(lián)立方程y=k(x-1),2x2+y2=8,可得(k2+2)x2-2k2x+k2-8=0.設(shè)直線AB交橢圓于A(x1,y1),B(x2,y2)兩點(diǎn),則x1+x2=,x1·x2=.因?yàn)閗AN==,kBN==,所以kAN+kBN===·-+8=0.由此可得∠ANM=∠BNM,直線AN,BN關(guān)于x軸對稱.

      點(diǎn)評: 要證明直線AN,BN關(guān)于x軸對稱,只要證明直線AN,BN的斜率相反即可.解題時(shí)注意不要遺漏討論AB⊥x軸的情況.

      對稱問題是解析幾何中重要的基礎(chǔ)知識,也是近年來高考的熱點(diǎn)之一.高中數(shù)學(xué)中的對稱問題主要分中心對稱問題和軸對稱問題.

      中心對稱: 即關(guān)于點(diǎn)對稱,主要分為點(diǎn)關(guān)于點(diǎn)對稱、直線關(guān)于點(diǎn)對稱以及曲線關(guān)于點(diǎn)中心對稱.

      點(diǎn)關(guān)于點(diǎn)對稱: 兩個(gè)點(diǎn)關(guān)于一個(gè)點(diǎn)對稱,這兩個(gè)點(diǎn)連線的中點(diǎn)即為對稱點(diǎn).由此我們可尋求兩個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)之間的關(guān)系:若點(diǎn)P(x0,y0)關(guān)于點(diǎn)A(a,b)的對稱點(diǎn)為P′,則點(diǎn)A為PP′的中點(diǎn),P′坐標(biāo)為(2a-x0,2b-y0).

      例1 已知定點(diǎn)F1(-2,0),F(xiàn)2(2,0),N是圓O:x2+y2=1上任意一點(diǎn),點(diǎn)F1關(guān)于點(diǎn)N的對稱點(diǎn)為M,線段F1M的中垂線與直線F2M相交于點(diǎn)P,則點(diǎn)P的軌跡是

      (A) 橢圓 (B) 雙曲線

      (C) 拋物線 (D) 圓

      解: 設(shè)N(a,b),M(x,y).由題意可知F1(-2,0)與M(x,y)關(guān)于點(diǎn)N(a,b)對稱,故a=,b=.把N,代入圓O的方程x2+y2=1,可得點(diǎn)M的軌跡方程是(x-2)2+y2=4,即點(diǎn)M的軌跡是以F2(2,0)為圓心、半徑R=2的圓.

      如圖1所示,因?yàn)镹P是F1M的中垂線,所以PF1=PM.又MF2=R=2,故當(dāng)點(diǎn)P在圓F2內(nèi)時(shí),PF2=PM-MF2=PF1-2.

      如圖2所示,當(dāng)點(diǎn)P在圓F2外時(shí),PF2=PM+MF2=PF1+2.

      所以PF1-PF2=PF1-(PF1±2)=±2,即PF1-PF2=2,而2

      點(diǎn)評: 例1利用F1,M關(guān)于N點(diǎn)對稱,得到點(diǎn)M的軌跡方程,再利用中垂線定義解出答案.解題過程中,要特別注意P點(diǎn)在圓內(nèi)和圓外這兩種情況.

      直線關(guān)于點(diǎn)對稱: 兩條直線關(guān)于一個(gè)點(diǎn)對稱,其實(shí)質(zhì)是一條直線上任意一點(diǎn)關(guān)于這個(gè)點(diǎn)的對稱點(diǎn),都在另一條直線上.由此我們可以利用點(diǎn)關(guān)于點(diǎn)對稱的坐標(biāo)關(guān)系進(jìn)行求解.

      若直線l′:y=f(x)與直線l關(guān)于點(diǎn)A(a,b)對稱,則l上的任意一點(diǎn)P(x,y)關(guān)于A(a,b)的對稱點(diǎn)P′(2a-x,2b-y)在l′:y=f(x)上,可得l的方程為y=2b-f(2a-x).

      直線是曲線的一種特例,曲線關(guān)于點(diǎn)中心對稱問題的本質(zhì)與直線關(guān)于點(diǎn)對稱類似,因此上述方法也可以用來求解曲線關(guān)于點(diǎn)的對稱問題.

      例2 如圖3所示,已知兩定點(diǎn)A(1,-1),B(5,3),一動點(diǎn)P在直線l:2x-y-4=0上移動,求平行四邊形APBQ的另一個(gè)頂點(diǎn)Q的軌跡方程.

      解: 設(shè)Q點(diǎn)坐標(biāo)為(x,y),P點(diǎn)坐標(biāo)為(x0,y0). AB中點(diǎn)C(3,1).由題意可知P,Q兩點(diǎn)關(guān)于點(diǎn)C對稱,所以點(diǎn)Q的軌跡即為直線l:2x-y-4=0關(guān)于點(diǎn)C(3,1)的對稱直線.

      因?yàn)辄c(diǎn)P,Q關(guān)于點(diǎn)C對稱,故C為PQ中點(diǎn),由此可得x0=6-x,y0=2-y.又P(x0,y0)在直線l上,代入直線l:2x-y-4=0得2(6-x)-(2-y)-4=0,即2x-y-6=0,所以頂點(diǎn)Q的軌跡方程為2x-y-6=0.

      點(diǎn)評: 例2利用平行四邊形APBQ的對角線互相平分,得到P,Q關(guān)于AB中點(diǎn)C對稱,從而由點(diǎn)P的軌跡方程得到點(diǎn)Q的軌跡方程.此外,還可以利用點(diǎn)P的軌跡直線l關(guān)于點(diǎn)C的對稱圖形是與直線l平行的直線l′、且點(diǎn)C到直線l,l′的距離相等求解.

      軸對稱: 即圖象關(guān)于直線對稱,高中階段主要考查點(diǎn)關(guān)于直線對稱、直線關(guān)于直線對稱問題.

      點(diǎn)關(guān)于直線對稱: 兩個(gè)點(diǎn)關(guān)于一條直線對稱,那么這兩個(gè)點(diǎn)的連線與這條直線垂直,并且兩個(gè)點(diǎn)連線的中點(diǎn)在這條直線上.利用這兩個(gè)關(guān)系,我們就可以找到兩個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)之間的數(shù)量關(guān)系.

      若點(diǎn)P(x0,y0)關(guān)于直線y=kx+b的對稱點(diǎn)為P′(x,y),則PP′的中點(diǎn)Q,在直線y=kx+b上,且直線PP′垂直于直線y=kx+b.通過建立方程組·k=-1,=k·+b,可求得點(diǎn)P′(x,y)的坐標(biāo).

      特別地,當(dāng)k=1時(shí),x=y0-b,y=x0+b;當(dāng)k=-1時(shí),x=-y0+b,y=-x0+b.當(dāng)對稱直線的斜率k=±1時(shí),可以用此法快速求得對稱點(diǎn)的坐標(biāo).

      例如點(diǎn)P(1,2)關(guān)于直線y=-x-2的對稱點(diǎn)為P′(x,y).將P(1,2)代入x=-y0+b,y=-x0+b.可解得P′點(diǎn)的坐標(biāo)為(-4,-3).

      例3 雙曲線x2-=1上的兩點(diǎn)A,B關(guān)于直線y=-x+1對稱,則直線AB的方程為

      A. y=x B. y=x+1

      C. y=x-1 D. y=x+

      解: 如圖4所示,因?yàn)锳,B關(guān)于直線y=-x+1對稱,故直線AB的斜率為1.設(shè)直線AB的方程為y=x+m,代入雙曲線方程得x2-2mx-m2-2=0.結(jié)合韋達(dá)定理可得,AB的中點(diǎn)P的橫坐標(biāo)為xp==m,代入y=x+m可得yp=2m.

      由直線AB關(guān)于y=-x+1軸對稱可知點(diǎn)P(m,2m)在直線y=-x+1上,解得m=,故選D.

      點(diǎn)評: 例3是一道典型的圓錐曲線中的軸對稱問題,由對稱知識分析可得:直線AB與對稱軸y=-x+1垂直,且AB的中點(diǎn)在對稱軸y=-x+1上,由此可建立方程求解.

      直線關(guān)于直線對稱: 兩條直線關(guān)于一條直線對稱,其實(shí)質(zhì)是一條直線上任意一點(diǎn)關(guān)于對稱直線的對稱點(diǎn),都在另一條直線上.

      若直線l:y=f(x)關(guān)于直線L:y=kx+b的對稱直線為l′,則l′上任意一點(diǎn)P′關(guān)于直線L的對稱點(diǎn)P在直線l:y=f(x)上.

      直線關(guān)于特殊直線的對稱問題,如關(guān)于平行線、x軸、y軸等對稱,可以利用直線斜率間的關(guān)系簡化求解過程:

      當(dāng)直線l∥L時(shí),則l′∥l,即kl=kl′;

      當(dāng)直線L為x軸時(shí),則kl +kl′=0;

      當(dāng)直線L為y軸時(shí),則kl +kl′=0.

      例4 [2012年福州市高考數(shù)學(xué)模擬題(文科)第21題改編] 過點(diǎn)M(1,0)任作一條直線與橢圓+=1相交于A,B兩點(diǎn),N(4,0),聯(lián)結(jié)AN,BN,求證直線AN,BN關(guān)于x軸對稱.

      證明: 由橢圓對稱性可知,當(dāng)AB⊥x軸時(shí),∠ANM=∠BNM,即直線AN,BN關(guān)于x軸對稱.

      如圖5所示,當(dāng)AB與x軸不垂直時(shí),可設(shè)直線AB的方程為y=k(x-1).聯(lián)立方程y=k(x-1),2x2+y2=8,可得(k2+2)x2-2k2x+k2-8=0.設(shè)直線AB交橢圓于A(x1,y1),B(x2,y2)兩點(diǎn),則x1+x2=,x1·x2=.因?yàn)閗AN==,kBN==,所以kAN+kBN===·-+8=0.由此可得∠ANM=∠BNM,直線AN,BN關(guān)于x軸對稱.

      點(diǎn)評: 要證明直線AN,BN關(guān)于x軸對稱,只要證明直線AN,BN的斜率相反即可.解題時(shí)注意不要遺漏討論AB⊥x軸的情況.

      對稱問題是解析幾何中重要的基礎(chǔ)知識,也是近年來高考的熱點(diǎn)之一.高中數(shù)學(xué)中的對稱問題主要分中心對稱問題和軸對稱問題.

      中心對稱: 即關(guān)于點(diǎn)對稱,主要分為點(diǎn)關(guān)于點(diǎn)對稱、直線關(guān)于點(diǎn)對稱以及曲線關(guān)于點(diǎn)中心對稱.

      點(diǎn)關(guān)于點(diǎn)對稱: 兩個(gè)點(diǎn)關(guān)于一個(gè)點(diǎn)對稱,這兩個(gè)點(diǎn)連線的中點(diǎn)即為對稱點(diǎn).由此我們可尋求兩個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)之間的關(guān)系:若點(diǎn)P(x0,y0)關(guān)于點(diǎn)A(a,b)的對稱點(diǎn)為P′,則點(diǎn)A為PP′的中點(diǎn),P′坐標(biāo)為(2a-x0,2b-y0).

      例1 已知定點(diǎn)F1(-2,0),F(xiàn)2(2,0),N是圓O:x2+y2=1上任意一點(diǎn),點(diǎn)F1關(guān)于點(diǎn)N的對稱點(diǎn)為M,線段F1M的中垂線與直線F2M相交于點(diǎn)P,則點(diǎn)P的軌跡是

      (A) 橢圓 (B) 雙曲線

      (C) 拋物線 (D) 圓

      解: 設(shè)N(a,b),M(x,y).由題意可知F1(-2,0)與M(x,y)關(guān)于點(diǎn)N(a,b)對稱,故a=,b=.把N,代入圓O的方程x2+y2=1,可得點(diǎn)M的軌跡方程是(x-2)2+y2=4,即點(diǎn)M的軌跡是以F2(2,0)為圓心、半徑R=2的圓.

      如圖1所示,因?yàn)镹P是F1M的中垂線,所以PF1=PM.又MF2=R=2,故當(dāng)點(diǎn)P在圓F2內(nèi)時(shí),PF2=PM-MF2=PF1-2.

      如圖2所示,當(dāng)點(diǎn)P在圓F2外時(shí),PF2=PM+MF2=PF1+2.

      所以PF1-PF2=PF1-(PF1±2)=±2,即PF1-PF2=2,而2

      點(diǎn)評: 例1利用F1,M關(guān)于N點(diǎn)對稱,得到點(diǎn)M的軌跡方程,再利用中垂線定義解出答案.解題過程中,要特別注意P點(diǎn)在圓內(nèi)和圓外這兩種情況.

      直線關(guān)于點(diǎn)對稱: 兩條直線關(guān)于一個(gè)點(diǎn)對稱,其實(shí)質(zhì)是一條直線上任意一點(diǎn)關(guān)于這個(gè)點(diǎn)的對稱點(diǎn),都在另一條直線上.由此我們可以利用點(diǎn)關(guān)于點(diǎn)對稱的坐標(biāo)關(guān)系進(jìn)行求解.

      若直線l′:y=f(x)與直線l關(guān)于點(diǎn)A(a,b)對稱,則l上的任意一點(diǎn)P(x,y)關(guān)于A(a,b)的對稱點(diǎn)P′(2a-x,2b-y)在l′:y=f(x)上,可得l的方程為y=2b-f(2a-x).

      直線是曲線的一種特例,曲線關(guān)于點(diǎn)中心對稱問題的本質(zhì)與直線關(guān)于點(diǎn)對稱類似,因此上述方法也可以用來求解曲線關(guān)于點(diǎn)的對稱問題.

      例2 如圖3所示,已知兩定點(diǎn)A(1,-1),B(5,3),一動點(diǎn)P在直線l:2x-y-4=0上移動,求平行四邊形APBQ的另一個(gè)頂點(diǎn)Q的軌跡方程.

      解: 設(shè)Q點(diǎn)坐標(biāo)為(x,y),P點(diǎn)坐標(biāo)為(x0,y0). AB中點(diǎn)C(3,1).由題意可知P,Q兩點(diǎn)關(guān)于點(diǎn)C對稱,所以點(diǎn)Q的軌跡即為直線l:2x-y-4=0關(guān)于點(diǎn)C(3,1)的對稱直線.

      因?yàn)辄c(diǎn)P,Q關(guān)于點(diǎn)C對稱,故C為PQ中點(diǎn),由此可得x0=6-x,y0=2-y.又P(x0,y0)在直線l上,代入直線l:2x-y-4=0得2(6-x)-(2-y)-4=0,即2x-y-6=0,所以頂點(diǎn)Q的軌跡方程為2x-y-6=0.

      點(diǎn)評: 例2利用平行四邊形APBQ的對角線互相平分,得到P,Q關(guān)于AB中點(diǎn)C對稱,從而由點(diǎn)P的軌跡方程得到點(diǎn)Q的軌跡方程.此外,還可以利用點(diǎn)P的軌跡直線l關(guān)于點(diǎn)C的對稱圖形是與直線l平行的直線l′、且點(diǎn)C到直線l,l′的距離相等求解.

      軸對稱: 即圖象關(guān)于直線對稱,高中階段主要考查點(diǎn)關(guān)于直線對稱、直線關(guān)于直線對稱問題.

      點(diǎn)關(guān)于直線對稱: 兩個(gè)點(diǎn)關(guān)于一條直線對稱,那么這兩個(gè)點(diǎn)的連線與這條直線垂直,并且兩個(gè)點(diǎn)連線的中點(diǎn)在這條直線上.利用這兩個(gè)關(guān)系,我們就可以找到兩個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)之間的數(shù)量關(guān)系.

      若點(diǎn)P(x0,y0)關(guān)于直線y=kx+b的對稱點(diǎn)為P′(x,y),則PP′的中點(diǎn)Q,在直線y=kx+b上,且直線PP′垂直于直線y=kx+b.通過建立方程組·k=-1,=k·+b,可求得點(diǎn)P′(x,y)的坐標(biāo).

      特別地,當(dāng)k=1時(shí),x=y0-b,y=x0+b;當(dāng)k=-1時(shí),x=-y0+b,y=-x0+b.當(dāng)對稱直線的斜率k=±1時(shí),可以用此法快速求得對稱點(diǎn)的坐標(biāo).

      例如點(diǎn)P(1,2)關(guān)于直線y=-x-2的對稱點(diǎn)為P′(x,y).將P(1,2)代入x=-y0+b,y=-x0+b.可解得P′點(diǎn)的坐標(biāo)為(-4,-3).

      例3 雙曲線x2-=1上的兩點(diǎn)A,B關(guān)于直線y=-x+1對稱,則直線AB的方程為

      A. y=x B. y=x+1

      C. y=x-1 D. y=x+

      解: 如圖4所示,因?yàn)锳,B關(guān)于直線y=-x+1對稱,故直線AB的斜率為1.設(shè)直線AB的方程為y=x+m,代入雙曲線方程得x2-2mx-m2-2=0.結(jié)合韋達(dá)定理可得,AB的中點(diǎn)P的橫坐標(biāo)為xp==m,代入y=x+m可得yp=2m.

      由直線AB關(guān)于y=-x+1軸對稱可知點(diǎn)P(m,2m)在直線y=-x+1上,解得m=,故選D.

      點(diǎn)評: 例3是一道典型的圓錐曲線中的軸對稱問題,由對稱知識分析可得:直線AB與對稱軸y=-x+1垂直,且AB的中點(diǎn)在對稱軸y=-x+1上,由此可建立方程求解.

      直線關(guān)于直線對稱: 兩條直線關(guān)于一條直線對稱,其實(shí)質(zhì)是一條直線上任意一點(diǎn)關(guān)于對稱直線的對稱點(diǎn),都在另一條直線上.

      若直線l:y=f(x)關(guān)于直線L:y=kx+b的對稱直線為l′,則l′上任意一點(diǎn)P′關(guān)于直線L的對稱點(diǎn)P在直線l:y=f(x)上.

      直線關(guān)于特殊直線的對稱問題,如關(guān)于平行線、x軸、y軸等對稱,可以利用直線斜率間的關(guān)系簡化求解過程:

      當(dāng)直線l∥L時(shí),則l′∥l,即kl=kl′;

      當(dāng)直線L為x軸時(shí),則kl +kl′=0;

      當(dāng)直線L為y軸時(shí),則kl +kl′=0.

      例4 [2012年福州市高考數(shù)學(xué)模擬題(文科)第21題改編] 過點(diǎn)M(1,0)任作一條直線與橢圓+=1相交于A,B兩點(diǎn),N(4,0),聯(lián)結(jié)AN,BN,求證直線AN,BN關(guān)于x軸對稱.

      證明: 由橢圓對稱性可知,當(dāng)AB⊥x軸時(shí),∠ANM=∠BNM,即直線AN,BN關(guān)于x軸對稱.

      如圖5所示,當(dāng)AB與x軸不垂直時(shí),可設(shè)直線AB的方程為y=k(x-1).聯(lián)立方程y=k(x-1),2x2+y2=8,可得(k2+2)x2-2k2x+k2-8=0.設(shè)直線AB交橢圓于A(x1,y1),B(x2,y2)兩點(diǎn),則x1+x2=,x1·x2=.因?yàn)閗AN==,kBN==,所以kAN+kBN===·-+8=0.由此可得∠ANM=∠BNM,直線AN,BN關(guān)于x軸對稱.

      點(diǎn)評: 要證明直線AN,BN關(guān)于x軸對稱,只要證明直線AN,BN的斜率相反即可.解題時(shí)注意不要遺漏討論AB⊥x軸的情況.

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