题目内容

设直线?与椭圆
x2
25
+
y2
16
=1
相交于A、B两点,?又与双曲线x2-y2=1相交于C、D两点,C、D三等分线段AB.求直线?的方程.
分析:先看当直线l斜率存在时,设直线l的方程为y=kx+b,l与椭圆、双曲线的交点为:A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3),D(x4,y4)直线方程分别椭圆和双曲线方程联立消去y,根据韦达定理求得x1+x2和x3+x4的表达式,进而根据
AC
=
DB
求得k=0或b=0,分别求得k=0时和b=0时直线方程;进而看直线l与x轴垂直时,设直线l的方程为x=c,分别代入椭圆和双曲线方程可求得交点坐标,根据|
AB
|=3|
CD
|
求得c,最后综合可得答案.
解答:解:首先讨论l不与x轴垂直时的情况,设直线l的方程为y=kx+b,如图所示,
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l与椭圆、双曲线的交点为:A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3),D(x4,y4
依题意有
AC
=
DB
AB
=3
CD

y=kx+b
x2
25
+
y2
16
=1
得(16+25k2)x2-2bkx+(25b2-400)=0(1)

x1+x2=-
50bk
16+25k2

y=kx+b
x2-y2=1
得(1-k2)x2-2bkx-(b2+1)=0(2)

若k=±1,则与双曲线最多只有一个交点,不合题意,故k≠±1∴x3+x4=
2bk
1-k2

AC
=
DB
?x3-x1=x2-x4?x1+x2=x3+x4
?-
50bk
16+25k2
=
2bk
1-k2
?bk=0?k=0或b=0

(i)当k=0时,由(1)得x1,2
5
4
16-b2
,由(2)得x3,4
b2+1

AB
=3
CD
?x2-x1=3(x4-x3),即
10
4
16-b2
=6
b2+1
?b=±
16
13

故l的方程为y=±
16
13

(ii)当b=0时,由(1)得x1,2
20
16+25k2
,由(2)得x3,4
1
1-k2

AB
=3
CD
?x2-x1=3(x4-x3)即
40
16+25k2
=
6
1-k2
?k=±
16
25

故l的方程为y=±
16
25
x

再讨论l与x轴垂直的情况.
设直线l的方程为x=c,分别代入椭圆和双曲线方程可解得,y1,2
4
5
25-c2
y3,4
c2-1
由|
AB
|=3|
CD
|?|y2-y1|=3|y4-y3|
8
5
25-c2
=6
c2-1
?c=±
25
241
241
故l的方程为x=±
25
241
241
综上所述,
故l的方程为y=±
16
13
y=±
16
25
x
x=±
25
241
241
点评:本题主要考查了直线与圆锥曲线的综合问题.当直线与圆锥曲线相交时,应充分挖掘题目的隐含条件,寻找量与量间的关系灵活转化,往往就能事半功倍.
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