直線與圓錐曲線都有相應(yīng)的參數(shù)方程.在解答圓 錐曲線問(wèn)題時(shí),靈活運(yùn)用參數(shù)方程,不但能夠降低解 題的難度,還可以提高解題的效率.下面結(jié)合實(shí)例,談 一談如何巧妙運(yùn)用直線、橢圓、雙曲線的參數(shù)方程解 答圓錐曲線問(wèn)題.
一、巧用直線的參數(shù)方程解題
若直線 l 過(guò)點(diǎn) (x0,y0) ,且傾角為 θ ,則其參數(shù)方程 為 ì í ? x = x0 + t cos θ, y = y0 + tsin θ,t 為參數(shù).若 P(x,y) 為直線上的任意 一點(diǎn),則 |PP | 0 = t ,即參數(shù) t 的幾何意義為 P、P0 兩點(diǎn) 之間的距離.在解題時(shí),可根據(jù)題意設(shè)出直線的參數(shù)方 程,將直線上的點(diǎn)用含有 θ 的正余弦函數(shù)式表示出 來(lái),即可快速求得弦長(zhǎng)、中點(diǎn)、動(dòng)點(diǎn)的軌跡方程.
例1
解:
設(shè)出直線 l 的參數(shù)方程,即可根據(jù)參數(shù) t 的幾何 意義快速求得 |MA|、|MB| 的關(guān)系式.再根據(jù)韋達(dá)定理 建立關(guān)于 θ 的關(guān)系式,就能根據(jù)直線的斜率公式求得 直線 l 的斜率和方程.
例2
解:
我們需先求得圓的方程并設(shè)出直線的參數(shù)方程; 然后將兩個(gè)方程聯(lián)立,根據(jù)韋達(dá)定理得到與 M、N 兩 點(diǎn)對(duì)應(yīng)的參數(shù) t1 、t2 的和與積;再根據(jù)弦長(zhǎng)公式以及 余弦函數(shù)的有界性求得弦長(zhǎng) |MN| 的取值范圍.在求解 線段長(zhǎng)度問(wèn)題時(shí),靈活運(yùn)用參數(shù) t 的幾何意義,可快速 獲得問(wèn)題的答案.
二、巧用橢圓的參數(shù)方程解題
橢圓 x 2 a2 + y2 b 2 = 1(a gt; b gt; 0)的參數(shù)方程為 ì í ? x = a cos φ, y = b sin φ,其中 a gt; b gt; 0 ,φ 為離心角.在解答橢圓問(wèn)題時(shí),可根 據(jù)橢圓的參數(shù)方程設(shè)出橢圓上的點(diǎn),用含有 φ 的正余 弦函數(shù)式表示出目標(biāo)式,從而將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為三角函數(shù) 問(wèn)題,利用三角函數(shù)的性質(zhì)即可求得目標(biāo)式的最值、 取值范圍.
例3
解:
根據(jù)橢圓的參數(shù)方程可直接設(shè)出 B(2 cos θ, 3sin θ), 這樣便將直線與圓錐曲線之間的最小距離問(wèn)題轉(zhuǎn)化 為求點(diǎn)到直線的距離.再根據(jù)點(diǎn)到直線的距離公式建 立關(guān)系式,就能直接根據(jù)余弦函數(shù)的有界性求得距離 的最小值.
三、巧用雙曲線的參數(shù)方程解題
雙 曲 線 x 2 a2 - y2 b 2 = 1(a gt; 0,b gt; 0) 的 參 數(shù) 方 程 為 {x = a sec ?, y = b tan ?,其中 a gt; 0,b gt; 0,? 為參數(shù).雙曲線還有另 一種參數(shù)方程 ì í ? ?? ?? x = a 2 (t + 1 t ) y = b 2 (t - 1 t ) ,其中 a gt; 0,b gt; 0,t 為參 數(shù).若圓錐曲線問(wèn)題中涉及了角,則用前一種參數(shù)方程 解題;若圓錐曲線問(wèn)題中的變量與角無(wú)關(guān),則用后一 種參數(shù)方程解題.運(yùn)用雙曲線的參數(shù)方程解題,可以將 二次式化為一次式,這樣便能有效地減少運(yùn)算量,提 升解題的效率.
例 4.在平面直角坐標(biāo)系 xOy 中,以 O 為極點(diǎn),x軸正半軸為極軸,建立極坐標(biāo)系,雙曲線 C 的參數(shù)方 程為 ì í ? ?? ?? x = 3 2 (m + 1 m), y = 1 2 (m - 1 m), (m 為參數(shù))直線 l 的極坐標(biāo)方 程為 ρ cos(θ + π 4 )= 2 .
解:
解答本題,需先利用雙曲線的參數(shù)方程,得到普 通方程;再根據(jù)直線 l 的參數(shù)方程以及韋達(dá)定理求得 A、B 點(diǎn)對(duì)應(yīng)的參數(shù) t1 、t2 的關(guān)系式,進(jìn)而求得 ||PA| - |PB|| 的值.
綜上所述,在解答圓錐曲線問(wèn)題時(shí),靈活運(yùn)用直 線、橢圓、雙曲線的參數(shù)方程,不僅能用一個(gè)有關(guān)角 的變量表示出直線、曲線上的點(diǎn),使問(wèn)題得以簡(jiǎn)化, 還可以轉(zhuǎn)換解題的思路,將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為三角函數(shù)問(wèn) 題來(lái)求解.
(作者單位:安徽省合肥市巢湖市第二中學(xué))