王江閩
摘要:高中生學(xué)好圓錐曲線,能夠提升良好的創(chuàng)新、開(kāi)拓方面的思維能力,因此對(duì)學(xué)生的思維能力也提出了更高的要求。本文通過(guò)歸納介紹定義法、數(shù)形結(jié)合法等多種方法,目的使學(xué)生掌握解題策略以及技巧。
關(guān)鍵詞:圓錐曲線;高中數(shù)學(xué);解題技巧
中圖分類號(hào):G633.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):1672-1578(2017)08-0126-01
圓錐曲線是高中階段平面解析幾何的核心內(nèi)容,是高考的必考內(nèi)容之一,它主要考查圓錐曲線的定義、幾何性質(zhì)、直線與圓錐曲線的位置關(guān)系、參數(shù)取值范圍、最值、軌跡方程以及圓錐曲線有關(guān)證明問(wèn)題。它的曲線類型多,涉及公式多,運(yùn)算量大,對(duì)考生的分析能力、綜合運(yùn)用各種數(shù)學(xué)知識(shí)與思想方法解題的能力以及計(jì)算能力要求較高。在解題過(guò)程中,利用解析幾何的思想方法解決圓錐曲線的問(wèn)題,思路比較簡(jiǎn)單.且有較強(qiáng)的規(guī)律可循,歸納起來(lái)主要有以下四個(gè)方面。
1.用定義法求解
圓錐曲線的第二定義體現(xiàn)了"形"的統(tǒng)一,第一定義則體現(xiàn)了"質(zhì)"的區(qū)別。兩種定義不僅在解題中應(yīng)用廣泛,而且具有很大的靈活性。第一種定義和第二種定義的靈活轉(zhuǎn)換常常是打開(kāi)解析幾何思路的鑰匙,在題目中挖掘這隱含信息有助于解題。
例1:橢圓x2a2+y2b2(a>b>0)和雙曲線x2m2-y2n2(m,n>0)有公共的焦點(diǎn)F1(-c,0)、F2(c,0),P為這兩曲線的交點(diǎn),求|PF1|·|PF2|的值。
分析:做這道題時(shí),如果我們從P為這兩曲線的交點(diǎn)出發(fā),想通過(guò)聯(lián)立方程組解點(diǎn)P的坐標(biāo),再利用兩點(diǎn)間距離公式去求|PF1|,|PF2|,其過(guò)程十分繁瑣,但如果從橢圓與雙曲線的定義出發(fā),就比較容易解決問(wèn)題。
解:設(shè)|PF1|=u,|PF2|=v,則u+v=2a ①u-v=±2m ②a2-b2=m2+n2 ③,由①②得u=a-mv=a+m,結(jié)合③得|PF1|·|PF2|=v·n=a2-m2或b2+n2。
2.用韋達(dá)定理法求解
因直線的方程是一次的,圓錐曲線的方程是二次的,故直線與圓錐曲線的問(wèn)題常轉(zhuǎn)化為方程組關(guān)系問(wèn)題,最終轉(zhuǎn)化為一元二次方程問(wèn)題,韋達(dá)定理及判別式是解決圓錐曲線問(wèn)題的重點(diǎn)方法之一,尤其是弦中點(diǎn)問(wèn)題,弦長(zhǎng)問(wèn)題,可用韋達(dá)定理直接解決。
例2:已知橢圓x2m+y2m-1=1(2≤m≤5)過(guò)其左焦點(diǎn)且斜率為1的直線與橢圓及準(zhǔn)線從左到右依次交于A、B、C、D、設(shè)f(m)=||AB|-|CD||,:求f(m)。
分析:此題初看很復(fù)雜,對(duì)f(m)的結(jié)構(gòu)不知如何運(yùn)算,因A、B來(lái)源于"不同系統(tǒng)",A在準(zhǔn)線上,B在橢圓上,同樣C在橢圓上,D在準(zhǔn)線上,可見(jiàn)直接求解較繁,但若這些線段"投影"到x軸上,立即可將問(wèn)題明朗化,只需用韋達(dá)定理即可。
解:(1)橢圓x2m+y2m-1中,a2=m,b2=m-1,c2=1,左焦點(diǎn)F1(-1,0)則BC:y=x+1,代入橢圓方程即(m-1)x2+my2-m(m-1)=0,得(m-1)x2+m(x+1)2-m2+m=0;∴(2m-1)x2+2mx+2m-m2=0;設(shè)B(x1,y1),C(x2,y2),則x1+x2=-2m2m-1(2≤m≤5)
f(m)=||AB|-|CD||=2|(xB-xA)-(xD-xC)|=2|(x1+x2)-(xA+xC)|=2|(x1+x2|=2·2m2m-1
3.用引入?yún)⒆兞?,設(shè)而不求法求解
在解答圓錐曲線的存在性問(wèn)題、定值問(wèn)題時(shí),常常需要設(shè)出相關(guān)的點(diǎn)的坐標(biāo)或是直線的斜率、截距等變量,以便相關(guān)計(jì)算得以進(jìn)行。而 在計(jì)算過(guò)程中.并不需要求出所設(shè)變量的值,而是通過(guò)整體代換、化簡(jiǎn)等手段消去變量,達(dá)到解題目的。
例3、已知雙曲線x2-y22=1,經(jīng)過(guò)點(diǎn)M(1,1)能否作一條直線L,使L與雙曲線交于A、B,且點(diǎn)M是線段AB的中點(diǎn)。若存在這樣的直線L,求出它的方程,不存在,說(shuō)明理由。
分析:這是一道探索性題目,一般方法是假設(shè)存在這樣的直線,然后驗(yàn)證是否滿足題設(shè)的條件。
解:設(shè)存在被點(diǎn)M平分的弦AB,且A(x1,y1)、B(x2,y2)
則x1+x2=2,y1+y2=2;x12-y122=1,x22-y222=1
兩式相減,得(x1+x2)(x1-x2)-12(y1+y2)(y1-y2)=0,∴KAB=y1-y2x1-x2=2
故直線AB:y-1=2(x-1);由y-1=2(x-1)x2-y22=1消去y,得2x2-4x+3=0
∴Δ=(-4)2-4×2×3=-8<0
這說(shuō)明直線 與雙曲線不相交,故被點(diǎn) 平分的弦不存在,即不存在這樣的直線 。
4.用數(shù)形結(jié)合法的求解
解析幾何是代數(shù)與幾何的一種統(tǒng)一,常要將代數(shù)的運(yùn)算推理與幾何的論證說(shuō)明結(jié)合起來(lái)考慮問(wèn)題,特別在研究結(jié)合圖形間的位置關(guān)系時(shí)。運(yùn)用數(shù)形結(jié)合的思想,能有效地避開(kāi)復(fù)雜的計(jì)算,直觀簡(jiǎn)潔地解決問(wèn)題。
例4:已知點(diǎn)P(x,y)是圓x2+y2-6x-4y+12=0上一動(dòng)點(diǎn),求yx的最值。
解:設(shè)O(0,0),則yx表示直線OP的斜率,當(dāng)直線OP與圓相切時(shí),yx取得最值,設(shè)最值為k,則切線:y=kx,即kx-y=0;圓(x-3)2+(y-2)2=1,由圓心(3,2)到直線kx-y=0的距離為1得|3k-2|k2+1=1,∴k=3±34∴ (yx)min=3±34,yxmax=3±34
圓錐曲線的解題,一般都是上述幾種方法綜合運(yùn)用,也不乏一題多解,復(fù)習(xí)的過(guò)程中,要抓好變式訓(xùn)練和一題多解的分析,學(xué)會(huì)分析問(wèn)題的本質(zhì).找出正確解題方向。