張獻(xiàn)鋒
雙曲線來(lái)自于生活,又服務(wù)于生活。利用雙曲線方程可以解決生活中許多實(shí)際問(wèn)題,本文舉兩例加以說(shuō)明,供同學(xué)們賞析。
1.小李的手機(jī)在哪里
例1小李真是個(gè)小馬虎,一不小心把手機(jī)丟了,這可是花了整整5400元買的手機(jī)呀,小李心急如焚,立即報(bào)告給了相距10am的兩個(gè)派出所。而那位拾手機(jī)者同時(shí)使用了手機(jī)。A、B兩個(gè)派出所的監(jiān)聽(tīng)儀器聽(tīng)到手機(jī)發(fā)聲的時(shí)間差為6s,且B處的聲強(qiáng)是A處聲強(qiáng)的4倍(設(shè)聲速為am/s,聲強(qiáng)與距離的平方成反比),試確定持手機(jī)者的位置。
解析:如圖1,以A、B的中點(diǎn)0為原點(diǎn),直線AB為x軸建立坐標(biāo)系,則A、B的坐標(biāo)分別為A(-5a,0)、B(5a,0)。由于A、B兩派出所監(jiān)聽(tīng)器聽(tīng)到手機(jī)發(fā)聲的時(shí)間差為6s,知手機(jī)位置點(diǎn)P在雙曲線
可知手機(jī)位置點(diǎn)P到AB中點(diǎn)的距離|OP|
為√65am,而∠POB的正切值是
所以只要鎖定點(diǎn)P位置就能很快找到拾手機(jī)者。
評(píng)注:本問(wèn)題利用坐標(biāo)法將實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問(wèn)題,借助雙曲線和圓使實(shí)際問(wèn)題得到解決。想一想:雙曲線和圓的方程是怎樣建立起來(lái)的?是利用題目中哪些已知條件建立起來(lái)的?
2.如何搜救航天員
例2“神舟九號(hào)”飛船返回倉(cāng)順利到達(dá)地球后,為了及時(shí)將航天員安全接出,地面指揮中心在返回倉(cāng)預(yù)計(jì)到達(dá)區(qū)域安排了三個(gè)救援中心(記為A,B,C),A在B的正東方向,相距6km,C在B的北偏西30°方向,相距4km,P為航天員著陸點(diǎn)。某一時(shí)刻,A接收到P的求救信號(hào),由于B,C兩地比A地距P遠(yuǎn),在此4s后,B,C兩個(gè)救援中心才同時(shí)接收到這一信號(hào)。已知該信號(hào)的傳播速度為1km/s,求在A地發(fā)現(xiàn)P的方位角。
解析:由“A接收到P的求救信號(hào)的時(shí)間比其他兩個(gè)救援中心早4s”能否得到|PB|與|PA|的差為定值?是否說(shuō)明點(diǎn)P在以A、B為焦點(diǎn)的雙曲線的一支,上?因?yàn)閨PC|=|PB|,所以P在線段BC的垂直平分線上。又因?yàn)閨PB|-|PA|=4,所以P在以A,B為焦點(diǎn)的雙曲線的右支上。
以線段AB的中點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn),AB的垂直平分線所在直線為y軸,正東方向?yàn)閤軸正方向,建立直角坐標(biāo)系,如圖2所示
則A(3,0),B(-3,0),C(-5,)。
所以雙曲線方程為
BC的垂直平分線方程為
聯(lián)立兩方程解得
所以P(8,),kPA=tan∠PAx=√3,∠PAx=60°。
因此,P點(diǎn)在A點(diǎn)的北偏東30°方向。
評(píng)注:解答此類題首先應(yīng)建立平面直角坐標(biāo)系,取兩定點(diǎn)所在的直線為x軸,以兩定點(diǎn)為端點(diǎn)的線段的中點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),然后根據(jù)雙曲線的定義求出標(biāo)準(zhǔn)方程,再由標(biāo)準(zhǔn)方程解有關(guān)問(wèn)題。本題的解法主要運(yùn)用了數(shù)形結(jié)合思想和函數(shù)方程思想。