[数学]圆锥曲线整理(慢慢更新)

数学太垃圾啦

直线与曲线联立速算

定理推算

椭圆/双曲线

已知椭圆$C:\frac{x^2}{a^2} + \frac{y^2}{b^2} = 1(a > b > 0)$与直线$l:y = kx + m$交于$E$、$F$

联立:
消去$x$得$(a^2k^2 + b^2)x^2 + 2a^2kmx + a^2(m^2 - b^2) = 0$
消去$y$得$(a^2k^2 + b^2)y^2 + 2b^2my + b^2(m^2 - a^2k^2) = 0$

$
\Rightarrow
\Delta_x = 4a^2b^2(a^2k^2 + b^2 - m^2) \\
\Delta_y = 4a^2b^2k^2(a^2k^2 + b^2 - m^2)
$
韦达定理得:
$
x_1 + x_2 = -\frac{2a^2km}{a^2k^2 + b^2} \\
x_1x_2 = \frac{a^2m^2 - a^2b^2}{a^2k^2 + b^2}
$

$
y_1 + y_2 = \frac{2b^2m}{a^2k^2 + b^2} \\
y_1y_2 = \frac{b^2m^2 - a^2b^2k^2}{a^2k^2 + b^2}$

(用$x$的公式推$y$的公式的方法:$a^2$、$b^2$互换,$k$、$1$互换,$m$不变)

$
|EF| = \sqrt{(x_1 - x_2)^2 + (y_1 - y_2)^2} \\
= \sqrt{(1 + k^2)[(x_2 + x_2)^2 - 4x_1x_2]}\\
= \sqrt{k^2 + 1}\frac{\sqrt{\Delta_x}}{|a^2k^2 + b^2|} \\
= \sqrt{k^2 + 1}\frac{\sqrt{4a^2b^2(a^2k^2 + b^2 - m^2)}}{|a^2k^2 + b^2|}
$

曲线方程 方程变形 a变形 b变形
$\frac{x^2}{a^2} + \frac{y^2}{b^2} = 1$ $\frac{x^2}{a^2} + \frac{y^2}{b^2} = 1$ $a^2$ $b^2$
$\frac{y^2}{a^2} + \frac{x^2}{b^2} = 1$ $\frac{x^2}{b^2} + \frac{y^2}{a^2} = 1$ $b^2$ $a^2$
$\frac{x^2}{a^2} - \frac{y^2}{b^2} = 1$ $\frac{x^2}{a^2} + \frac{y^2}{-b^2} = 1$ $a^2$ $-b^2$
$\frac{y^2}{a^2} - \frac{x^2}{b^2} = 1$ $\frac{x^2}{-b^2} + \frac{y^2}{a^2} = 1$ $-b^2$ $a^2$
$x^2 + y^2 = r^2$ $\frac{x^2}{r^2} + \frac{y^2}{r^2} = 1$ $r^2$ $r^2$

抛物线

已知抛物线$C:y^2 = nx$和直线$l:y = kx + m$交于$E$、$F$

联立:
消去$y$得$k^2x^2 + (2km - n)x + m^2 = 0$
消去$x$得$y^2 - \frac{n}{k}y+\frac{nm}{k} = 0$

$
\Rightarrow
\Delta_x = n(n - 4km) \\
\Delta_y = \frac{n}{k}(\frac{n}{k} - 4m) \\
(\Delta_y = \frac{\Delta_x}{k^2})$

韦达定理得:
$x_1 + x_2 = \frac{n - 2km}{k^2} \\
x_1x_2 = \frac{m^2}{k^2}$

$y_1 + y_2 = \frac{n}{k}\\
y_1y_2 = \frac{nm}{k}$

$|EF| = \sqrt{k^2 + 1}\frac{\sqrt{n(n-4km)}}{|k^2|}$

文章作者: Tim
文章链接: http://itstim.xyz/%E6%95%B0%E5%AD%A6-%E5%9C%86%E9%94%A5%E6%9B%B2%E7%BA%BF%E6%95%B4%E7%90%86%EF%BC%88%E6%85%A2%E6%85%A2%E6%9B%B4%E6%96%B0%EF%BC%89/
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