引入、設立參數,并利用參數解題是我們常用的解決數學問題方法,特別是在解析幾何問題中,此方法被經常提及,這種方法使得數學中一些動態(tài)幾何問題的解決變得簡單、容易了. 而參數的設立、引入往往不是難點,參數的退卻、消去才是解題的難點.
根據筆者學習數學的經驗,在數學解題過程中,參數消去主要是在兩個時間節(jié)點上;其一,是在解題過程的中途,此時若在一個關系式中,參數t比較容易與x、y分離出來,即可以用變量x、y表示出來,得到t=h(x,y)形式,然后把它代入另一個含有x、y、t的關系式中的t,經過同解變形化簡,就達到了消去參數t的目的;其二,是在解題的后半部,在上一參數與變量分離的方法很難實現的時候,只得把x、y表示成規(guī)范的參數方程形式,即x=f■(t),y=f■(t),此時,按照一般的消元方法(如加減消元法、代入消元法、公式消元法等)處理.
兩者選誰,孰好孰差?很難定論,關鍵看題目內容、解題過程;不過,大多數的試題,它的消元方法是單一的,只能選取一種方法(大多是后一方法),選取另一個方法,就會走不通.
不管怎么樣,參數進入與退卻,都要注意參數以及變量的取值范圍是不能變的.
為此,筆者以對下面的試題解答過程中如何消去參數為例,把這種深刻體會寫出來供讀者閱讀、思考,來獲得一個正確的解題認知.
■ (2013年安徽理18)設橢圓E:■+■=1的焦點在x軸上.
(1)若橢圓E的焦距為1,求橢圓E的標準方程;
(2)設F1,F2分別是橢圓的左、右焦點,P為橢圓E上第一象限內的點,直線F2P交y軸于點Q,并且F1P⊥F1Q,證明:當a變化時,點P在某條定直線上.
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圖1
分析 (1)橢圓E的標準方程是■x2+■y2=1.
(2)設P(x0,y0),由題意可以給出F1(-■,0),F2(■,0),則PF2的直線方程為y=■(x-■),得Q0,■. 由F1P⊥F1Q得■·■=-1,即y■■=x■■-(2a2-1).
當a■ 方法一:化為規(guī)范的參數方程形式. 直接將y■■=x■■-(2a2-1)代入方程■+■=1得x0=a2,y■=1-a2,消去a2得點P在x0+y0=1的定直線上,其實,就在不包括端點的線段x0+y0=1x0∈■,1上. 方法二:不化為規(guī)范的參數方程形式,而是直接去消參數a2,即直接由y■■=x■■-(2a2-1)得a2=■代入方程■+■=1中的a2,化簡得x■■-2x■■y■■+y■■-2(x■■+y■■)+1=0; 這是一個一般的老師、學生很難進行因式分解的式子,解題就會進入一個去向不明、岔口多甚至是死的胡同. 考試花了時間,也難能有結果. 其實,上式可以湊項為(x■■-y■■)2-2(x■■-y■■)+1=4y■■,再分解為(x0+y0-1)·(x0+y0+1)(x0-y0-1)(x0-y0+1)=0. 結合題意條件,有x0、y0∈(0,1),上式只能推出x0+y0-1=0,即得點P在x0+y0=1的定直線上,準確地說就在不包括端點的線段x0+y0=1x0∈■,1上. 解后反思 上面兩種消參數方法,顯然方法二從消去參數角度來說相對簡單一點;客觀上,這種方法在平時也經常用,主觀上來說,該試題確實存在一個誘惑人這樣做的地方:在由y■■=x■■-(2a2-1)容易得a2=■,能很快速進入消元的狀態(tài).當然,消去參數后,對方程(x■■-y■■)2-2(x■■-y■■)+1=4y■■進行同解變形化簡卻是個難點,也是一般采用方法二所要碰到的問題. 由此題的兩個解題過程的深刻體驗,消去參數的過程應該根據題設條件、解題過程、含參形式等靈活把握,準確選擇,一路不通,就走另一路. ■