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挖掘潜在信息 提高应变能力——谈圆锥曲线问题合理解答

2013-07-25山东省莱芜市凤城高级中学张淑敏

中学数学杂志 2013年13期
关键词:双曲线定值轴对称

☉山东省莱芜市凤城高级中学 张淑敏

一道数学题能否解得顺利、正确,常常取决于是否能发现和利用好题目中的潜在信息,那么潜在信息,潜在哪里?又如何挖掘与利用呢?下面以圆锥曲线问题为例,探讨如下.

一、离开方程 回归定义

焦点和准线繁衍了圆锥曲线一家!焦参数为公有,离心率为分支,学习中应认清共性与个性的统一.

图1

二、规避解析 凸显几何

解析几何具有代数与几何的双重身份,在解题中如果能巧妙利用其几何性质,往往收到意想不到的效果.

图2

由双曲线的第二定义有

点评:本题解答过程中并未用到方程、坐标系,而是利用双曲线的几何性质与第二定义:到定点与到定直线距离之比为定值(大于1)的点的轨迹是双曲线.由于定义的可逆性,进而从可逆性找到了比例线段,最后用比例关系解出了e的值.

三、定值问题 先定后证

(1)求椭圆C的方程;

(2)过原点O的两条互相垂直的射线与椭圆C分别交于A,B两点,证明:点O到直线AB的距离为定值,并求出这个定值.

解:(1)由题意知4a=8,所以a=2.

(2)解法1:由题意,当直线AB的斜率不存在,此时可设A(x0,x0),B(x0,-x0).

当直线AB的斜率存在时,设直线AB的方程为y=kx+m.

由已知Δ>0.设A(x1,y1),B(x2,y2),所以

点评:距离既然是定值,那么定值为多少就与参数的取值无关,为此可将直线放在特殊位置,即与x轴垂直,则求出此定值,进而再证明.解法1为通法;解法2考虑到直线参数方程中的几何意义,将直线设为参数方程,亦可简捷求解.

四、最值问题 对称求最

解析:因为抛物线x2=4y关于y轴对称,所以该抛物线的通径、准线等,也关于y轴对称.利用“对称”可以迅速“解得”所求最值.

假设在焦半径FB的端点B(x0,y0)作切线能使△ABM的面积S取得最小值,由于抛物线x2=4y关于y轴对称,所以在焦半径FB的端点B(x0,y0)关于y轴的对称点A(-x0,y0)作切线也能使△ABM的面积S取得最小值.

按对称性,此时的AB就在抛物线的通径上.

点评:对称图形的最值,也保留着对称性,对称图形的定值也参与对称性之中.在对称位置上寻找最值点,是此类圆锥曲线最值问题的常用策略.

五、垂直问题 问解向量

(1)求椭圆C的方程;

(2)若直线l:y=kx+m(k≠0)与椭圆C交于不同的两点M,N(M,N不是左、右顶点),且以MN为直径的圆经过椭圆C的右顶点A.求证:直线l过定点,并求出定点的坐标.

由已知垂直关系,则有(2-x2)(2-x1)+y1y2=0,其中y1y2=(kx1+m)(kx2+m)=k2x1x2+km(x1+x2)+m2,即

当m+2k=0时直线恒过点(2,0),与点A重合,显然不符合.

点评:平面向量为平面解析几何增添了更加鲜活的生命力,一方面,利用平面向量,可以简洁而清晰地叙述圆锥曲线有关问题的条件和待求解的问题;另一方面,借助平面向量这一工具,也可使有些圆锥曲线垂、夹角问题得到简捷的解法.

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