16. 已知直线 \( l \) 与椭圆 \( \frac{x^2}{6} + \frac{y^2}{3} = 1 \) 在第一象限交于 \( A, B \) 两点,\( l \) 与 \( x \) 轴,\( y \) 轴分别交于 \( M, N \) 两点,且 \( |MA| = |NB|, |MN| = 2\sqrt{3} \),则 \( l \) 的方程为___________.
第一步:几何对称性分析中点坐标
因为 \( M, A, B, N \) 四点在同一直线 \( l \) 上,且 \( |MA| = |NB| \),说明线段 \( AB \) 的中点 \( E \) 与线段 \( MN \) 的中点重合!
设直线 \( l \) 的斜截式方程为 \( y = kx + m \)(因在第一象限相交,易知 \( k < 0, m > 0 \))。
令 \( y = 0 \implies x_M = -\frac{m}{k} \),令 \( x = 0 \implies y_N = m \)。
因此中点 \( E \) 的坐标为:
第二步:点差法求解斜率 \( k \)
设 \( A(x_1, y_1), B(x_2, y_2) \),代入椭圆方程 \( \frac{x^2}{6} + \frac{y^2}{3} = 1 \):
两式作差得:
即 \( k_{AB} \cdot k_{OE} = -\frac{1}{2} \)。
因为中点 \( E \) 的斜率 \( k_{OE} = \frac{\frac{m}{2}}{-\frac{m}{2k}} = -k \),且 \( k_{AB} = k \),所以:
由于直线斜率 \( k < 0 \),故解得:\( k = -\frac{\sqrt{2}}{2} \)。
第三步:利用弦长 \( |MN| \) 求解截距 \( m \)
由勾股定理:
代入 \( k^2 = \frac{1}{2} \) 得 \( \frac{1}{k^2} + 1 = 2 + 1 = 3 \)。
因为 \( |MN| = 2\sqrt{3} \),所以:
因此直线 \( l \) 的方程为 \( y = -\frac{\sqrt{2}}{2}x + 2 \),去分母整理为一般式:
• 忘记中点重合: 没看出 \( |MA| = |NB| \) 意味着中点相同,盲目联立韦达定理导致计算陷入泥潭。
• 斜率开方漏负号: 忘记直线向右下倾斜必须满足 \( k < 0 \),错算成 \( k = \frac{\sqrt{2}}{2} \)。
椭圆中点弦“点差法与外接轴截距对偶”模型:\( k_{AB} \cdot k_{OE} = -\frac{b^2}{a^2} \)。当截距端点与弦端点外对称时,必有 \( k_{OE} = -k \),直接导出 \( k^2 = \frac{b^2}{a^2} \) 的终极秒杀结论!
一般方程根号系数化简错误!写成 \( \sqrt{2}x + 2y - 4 = 0 \) 或 \( x + \sqrt{2}y - 2\sqrt{2} = 0 \) 均可,但分式符号不可写错。
终极秒杀公式:对椭圆中点与截距对称问题,恒有 \( k^2 = \frac{b^2}{a^2} \implies k = -\frac{b}{a} = -\frac{\sqrt{3}}{\sqrt{6}} = -\frac{\sqrt{2}}{2} \)!截距 \( m = |MN| \cdot \frac{b}{\sqrt{a^2+b^2}} \dots \) 直接 30 秒写出方程,全场最快!
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