洪燕春
【摘要】“數(shù)”具有概括性、抽象化的特點,而“形”具有具體化、形象化的特點,兩者之間沒有不可逾越的鴻溝.數(shù)形結(jié)合通過“以形輔數(shù),以數(shù)解形”,使復(fù)雜問題簡潔化,抽象問題具體化,從而達到優(yōu)化解題的途徑.“數(shù)缺形時少直觀,形少數(shù)時難入微”,利用數(shù)形結(jié)合的思想方法可以深刻揭示數(shù)學(xué)問題的本質(zhì).然而在高中數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)中,解析幾何雖常與作圖聯(lián)系在一起,但是學(xué)生仍然無法攻克,一來因為計算量大,考試時間有限;二來畏懼心理,直接放棄.其實采用數(shù)形結(jié)合思想,從平面幾何的知識入手去突破解析幾何問題能夠大大地簡化計算,提高解題速度,提高準(zhǔn)確率,更能增強學(xué)生的信心.
【關(guān)鍵詞】平面幾何;解析幾何;數(shù)形結(jié)合
一、以圓為背景
例1設(shè)圓x2+y2+2x-15=0的圓心為A,直線l過點B(1,0)且與x軸不重合,l交圓A于C,D兩點,過B作AC的平行線交AD于點E.
(Ⅰ)證明|EA|+|EB|為定值,并寫出點E的軌跡方程.
解析因為|AD|=|AC|,EB∥AC,故∠EBD=∠ACD=∠ADC,
所以|EB|=|ED|,故|EA|+|EB|=|EA|+|ED|=|AD|.又圓A的標(biāo)準(zhǔn)方程為(x+1)2+y2=16,從而|AD|=4,所以|EA|+|EB|=4.由題設(shè)得A(-1,0),B(1,0),|AB|=2,由橢圓定義可得點E的軌跡方程為x24+y23=1(y≠0).
涉及的平面幾何知識:平行線性質(zhì)(兩直線平行,同位角相等);等腰三角形的判定(等角對等邊).
二、以橢圓為背景
例2已知O為坐標(biāo)原點,F(xiàn)是橢圓C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的左焦點,A,B分別為C的左,右頂點.P為C上一點,且PF⊥x軸.過點A的直線L與線段PF交于點M,與y軸交于點E.若直線BM經(jīng)過OE的中點,則C的離心率為().
A.13
B.12
C.23
D.34
解析設(shè)OE的中點為點C,∵△BOC∽△BFM,∴BOBF=OCFM,即為aa+c=OCFM.又∵△AFM∽△AOE,∴AFAO=MFOE,即為a-ca=MFOE=MF2OC,
2(a-c)=a+c,∴ca=13,故選A.
涉及的平面幾何知識:相似三角形的對應(yīng)邊成比例.
三、以雙曲線為背景
例3已知雙曲線C:x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)的左、右焦點分別為F1,F(xiàn)2,O為坐標(biāo)原點.P是雙曲線在第一象限上的點,直線PO,PF2分別交雙曲線C左、右支于另一點M,N.若|PF1|=2|PF2|,且∠MF2N=60°,則雙曲線C的離心率為().
A.2
B.3
C.7
D.333
解析|PF1|=4a,|PF2|=2a,∵∠MF2N=60°,∴∠F1PF2=60°,
由余弦定理可得4c2=16a2+4a2-2·4a·2acos60°,∴e=ca=3,故選B.
涉及的平面幾何知識:對角線互相平分的四邊形是平行四邊形;平行四邊形兩對邊平行;兩直線平行,同位角相等.
四、以拋物線為背景
例4已知拋物線的焦點F到準(zhǔn)線L的距離為P,點A與F在L的兩側(cè),AF⊥L且AF=2P,B是拋物線上的一點,BC垂直L于點C且BC=2P,AB分別交L,CF于點D,E,則△BEF與△BDF的外接圓半徑之比為().
A.12
B.32
C.233
D.2
解析∵BC∥AF,BC=AF=BF,∴四邊形AFBC為菱形,即BA⊥CF,
將xB=3p2代入y2=2px,∴y=3p,∴∠BFG=60°=∠CBF,∴△CBF為等邊三角形,CF=2P,且EF=P,又∵△CBD≌△FBD,∴∠DFB=90°,
又∵∠DBF=30°,∴DF=2P3,設(shè)△BEF和△BDF的外接圓半徑為R1,R2,R1R2=EFDF=32,故選B.
涉及的平面幾何知識:平行四邊形的判定(對邊平行且相等的四邊形是平行四邊形);菱形的判定(鄰邊相等的平行四邊形是菱形);菱形的性質(zhì)(菱形的對角線垂直平分);等邊三角形,特殊三角形性質(zhì).
以上4個例題分別是基于解析幾何的圓、橢圓、雙曲線、拋物線這樣4個背景下的題型,較為完整地展現(xiàn)了解析幾何與平面幾何的結(jié)合,將數(shù)形結(jié)合思想的應(yīng)用體現(xiàn)得淋漓盡致.若能在解析幾何題目中,巧妙運用平面幾何知識來找出突破口,解決問題,那么我們就能極大簡化計算,能提高解題效率.可見,平面幾何方法解決解析幾何問題是一種巧妙的方式,值得我們深究.