☉江蘇省沭陽高級中學(xué) 韓小艷
在高考數(shù)學(xué)中,以橢圓為載體的解析幾何壓軸題,重點(diǎn)考查推理運(yùn)算能力和數(shù)學(xué)綜合素質(zhì).其解答一般有“設(shè)直線法”、“設(shè)點(diǎn)法”,其中涉及對直線AB的斜率是否存在進(jìn)行分類討論,當(dāng)直線的斜率存在時(shí),設(shè)直線方程為斜截式,與橢圓方程聯(lián)立組成方程組,以及利用根與系數(shù)關(guān)系、弦長公式和點(diǎn)到直線的距離公式進(jìn)行求解等,該解法易操作但運(yùn)算量較大,解答煩瑣費(fèi)時(shí)耗力,大多考生因運(yùn)算能力差而半途而廢,本文通過參數(shù)方程來解決這類問題若干例,以期拋磚引玉.
(1)求橢圓C的方程.
因?yàn)镋為線段AB的中點(diǎn),
評注:本題先用設(shè)點(diǎn)法求三角形的面積,再用橢圓參數(shù)設(shè)點(diǎn)求定值,解法靈活簡便.橢圓參數(shù)設(shè)點(diǎn)法,將橢圓方程化整為零,它們既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系,將點(diǎn)在橢圓上的條件應(yīng)用在橢圓的參數(shù)方程中,最后只要進(jìn)行三角函數(shù)的化簡、運(yùn)算即可.
(2)、(3)略.
評注:本題利用橢圓的參數(shù)方程設(shè)點(diǎn),避免了煩瑣的運(yùn)算,通過三角函數(shù)的運(yùn)算來證明定值.
例3(2013年陜西卷理科第20題)已知?jiǎng)訄A過定點(diǎn)A(4,0),且在y軸上截得弦MN的長為8.
(1)求動(dòng)圓圓心的軌跡C的方程;
(2)已知點(diǎn)B(-1,0),設(shè)不垂直于x軸的直線l與軌跡C交于不同的兩點(diǎn)P,Q,若x軸是∠PBQ的角平分線,證明直線l過定點(diǎn).
解析:(1)略.
由x軸是∠PBQ的角平分線可知,kPB+kQB=0.
即t1sin θ(a+t2cosθ+1)+t2sin θ(a+t1cosθ+1)=0.
即(a+1)(t1+t2)+2t1t2cosθ=0.
故直線l過定點(diǎn)(1,0).
評注:直線的參數(shù)方程使得方程的聯(lián)立簡便易得.
評注:借助拋物線的參數(shù)方程來設(shè)點(diǎn),避免了方程的聯(lián)立,充分利用t1、t2的意義,簡化了運(yùn)算.
(1)當(dāng)點(diǎn)B是W的右頂點(diǎn),且四邊形OABC為菱形時(shí),求此菱形的面積;
(2)當(dāng)點(diǎn)B不是W的頂點(diǎn)時(shí),判斷四邊形OABC是否可能為菱形,并說明理由.
解析:(1)(略).
(2)首先,假設(shè)四邊形OABC是菱形.
解法1:設(shè)OB與AC交于點(diǎn)P(m,n),則B(2m,2n).
將其代入橢圓方程得:
因?yàn)锳,C兩點(diǎn)關(guān)于點(diǎn)P(m,n)對稱,故上述關(guān)于t的方程兩根分別為t0,-t0(A,C兩點(diǎn)對應(yīng)的參數(shù)分別t0,-t0),
將B(2m,2n)代入橢圓方程,得到m2+4n2-4=0,因此t0=0.
這樣的話,A,C兩點(diǎn)重合,與已知條件不符.
因此,若B不是W的頂點(diǎn)時(shí),四邊形OABC不可能是菱形.
評注:利用直線AC的參數(shù)方程,充分考慮A,C兩點(diǎn)對應(yīng)的參數(shù)具有的數(shù)量特征,找出關(guān)系,解決問題.
解法2:設(shè)A(2cosα,sin α),B(2cosβ,sin β),C(2cosγ,sin γ).由于四邊形OABC是菱形,則OA2=OC2,即4cos2α+sin2α=4cos2γ+sin2γ.所以,cosγ=cosα或cosγ=-cosα.所以C(2cosα,-sinα)或C(-2cosα,sinα)或C(-2cosα,-sinα).
若C(2cosα,-sin α),則AC垂直于x軸,故B點(diǎn)在x軸上,與題意不符;
若C(-2cosα,sin α),則AC垂直于y軸,故B點(diǎn)在y軸上,與題意不符;
若C(-2cosα,-sinα),則AC過坐標(biāo)原點(diǎn)O,此時(shí)OABC不能構(gòu)成四邊形,與題意不符.
因此,若B不是W的頂點(diǎn)時(shí),四邊形OABC不可能是菱形.
評注:橢圓參數(shù)方程的應(yīng)用是解決橢圓和直線的位置關(guān)系常用的辦法,再通過應(yīng)用已知條件,得到想要的結(jié)果.
應(yīng)用參數(shù)方程解決問題,有效地簡化了運(yùn)算,開闊了學(xué)生的視野,有種“隨風(fēng)潛入夜,潤物細(xì)無聲”的意境和情懷,在平時(shí)的教學(xué)中應(yīng)有意識地培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用參數(shù)方程解決問題的能力.