安徽合肥市第九中學(xué)(230001) 殷春生
圓錐曲線問題是考查學(xué)生思維能力和計(jì)算能力的重要載體,在高考中常以壓軸題的形式出現(xiàn)。學(xué)生在解決此類問題時(shí),常常因?yàn)榉较虿幻鞔_或思路不正確,致使解題有始無終?;诖?,筆者提出處理此類問題需要把握的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn),并引例說明。
[例1]已知橢圓的離心率為,左、右頂點(diǎn)分別為A,B,點(diǎn)M是橢圓C上異于A,B的一點(diǎn),直線AM與y軸交于點(diǎn)P。
(1)若點(diǎn)P在橢圓C的內(nèi)部,求直線AM的斜率的取值范圍;
(2)設(shè)橢圓C的右焦點(diǎn)為F,點(diǎn)Q在y軸上,且AQ ∥BM,求證:∠PFQ為定值。
定點(diǎn)、定值和最值問題是歷年高考重點(diǎn)考查的題型。本題第(2)問要求證明∠PFQ為定值,有些學(xué)生認(rèn)為這個(gè)角可能為特殊角,如等,想到利用正弦定理、余弦定理等解三角形的有關(guān)知識(shí)求解,進(jìn)而要求△PFQ的其他邊或角。因M是動(dòng)點(diǎn),所以點(diǎn)P、Q的位置不確定,要表示P、Q的坐標(biāo)需要引入變量,再利用兩點(diǎn)間距離公式求邊長(zhǎng),即使可以表示出來,但不容易消元,計(jì)算煩瑣。
類似地,判斷一個(gè)角是銳角、鈍角、直角時(shí),均可采用此種方法。
圓錐曲線問題的求解思路,總的來說有兩種:一是引入直線方程,設(shè)出交點(diǎn)坐標(biāo),將其與曲線方程聯(lián)立,代入消元,結(jié)合判別式得出根與系數(shù)的關(guān)系,結(jié)合題目條件列出關(guān)系式,再代入根與系數(shù)的關(guān)系進(jìn)行求解;二是采用設(shè)點(diǎn)法求解,即設(shè)出動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)(x0,y0),將其他相關(guān)點(diǎn)的坐標(biāo)用x0,y0表示,再結(jié)合題目條件列出關(guān)于x0,y0的關(guān)系,最后將x0,y0代入曲線方程,據(jù)此進(jìn)行消元處理。
本題中的動(dòng)點(diǎn)是M,因M的變動(dòng),使得P、Q隨之變動(dòng),因此可采用設(shè)點(diǎn)法求解。具體解題過程如下:
本題在求解點(diǎn)Q的坐標(biāo)時(shí),也可利用直線BM與BQ的對(duì)稱性,即先求出直線BM與y軸的交點(diǎn)的坐標(biāo),再利用點(diǎn)Q與該點(diǎn)的對(duì)稱關(guān)系得出點(diǎn)Q的坐標(biāo)。
本題能不能采用設(shè)直線的斜率k的方法來求解?答案是肯定的。這需要對(duì)題目中隱含的信息進(jìn)行挖掘。本題中所隱含的信息在教材習(xí)題中有所體現(xiàn)。
[例2](人教版高中數(shù)學(xué)教材A 版選擇性必修1 練習(xí))已知點(diǎn)B(6,0),C(-6,0),過點(diǎn)B的直線l和過點(diǎn)C的直線m相交于點(diǎn)A,設(shè)直線l的斜率為k1,直線m的斜率為k2,如果求點(diǎn)A的軌跡方程,并說明此軌跡是何種曲線。
此習(xí)題可推廣到一般的情況。
[例3]已知點(diǎn)B(-a,0),C(a,0)(a>0),過點(diǎn)B的直線l和過點(diǎn)C的直線m相交于點(diǎn)A,設(shè)直線l的斜率為k1,直線m的斜率為k2,如果求點(diǎn)A的軌跡方程,并說明此軌跡是何種曲線。
利用上述求解方法可得點(diǎn)A的軌跡方程為
對(duì)此結(jié)論進(jìn)行逆向探究,可得出如下結(jié)論:
結(jié)論1已知橢圓的左、右頂點(diǎn)分別為A、B,M為橢圓上不同于A、B的一點(diǎn),則直線AM、BM的斜率之積為定值
而例1 所給的條件,恰好符合這一結(jié)論,故可采用設(shè)直線斜率的方法求解。
例1 的另外解法:設(shè)直線MA的斜率為k,則直線MA的方程為y=k(x+2),令x=0,則y=2k,即點(diǎn)P(0,2k)。
教材中的例題、習(xí)題都具有典型性,其中隱含著重要的知識(shí)、結(jié)論,包括解題的方法。因此,廣大教師在教學(xué)中要尊重教材,充分利用教材,并引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探究教材,充分發(fā)揮教材的最大作用。
上述結(jié)論也可以推廣到更為一般的形式,即只要A、B兩點(diǎn)關(guān)于坐標(biāo)原點(diǎn)對(duì)稱,此結(jié)論仍然成立。
結(jié)論2已知橢圓A、B是橢圓C上關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱的兩點(diǎn),M為橢圓上與點(diǎn)A、B不重合的一點(diǎn),若直線AM、BM的斜率存在且不為0,則直線AM、BM的斜率之積為定值
圖1
(1)求橢圓C的方程;
(2)直線l過坐標(biāo)原點(diǎn)O,且不與x,y軸重合,交橢圓C于點(diǎn)P,Q,過點(diǎn)P作x軸的垂線,垂足為點(diǎn)D,連接QD并延長(zhǎng)交橢圓C于點(diǎn)E,試判斷直線PE和l的斜率乘積是否為定值。若為定值,請(qǐng)求出該定值,否則請(qǐng)說明理由。
即PE和直線l的斜率之積為定值
本題中橢圓上的點(diǎn)P與點(diǎn)Q關(guān)于坐標(biāo)原點(diǎn)對(duì)稱,所以直線PE與QE的斜率之積為定值。只要我們心中有這個(gè)結(jié)論,解題的方向也自然就明確了。
類似地,在雙曲線中也存在這一結(jié)論。
計(jì)算量大是圓錐曲線問題的重要特征,因此在解決圓錐曲線問題時(shí)除了要注意上述幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn),還要做到準(zhǔn)確計(jì)算。
總之,圓錐曲線問題雖然形式多變,方法靈活,但是只要我們能夠準(zhǔn)確把握好關(guān)鍵點(diǎn),就能以不變應(yīng)萬變,順利、準(zhǔn)確地解決問題。