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闲看问题如临花照水,巧借参数似云卷云舒

2014-04-29刘勤何长林

数学教学通讯·高中版 2014年11期
关键词:关系运算变量

刘勤 何长林

摘  要:题海茫茫,卷帙浩繁. 对于某些疑难问题,看之如临花照水,这时我们不妨巧借参数,就会发现解题似云卷云舒,并乐在其中. 这样的例子很多,本文主要通过几个例子来研究参数在解决疑难问题过程中的应用.

关键词:参数;运算;意义;变量;关系

巧借参数,便于运算,妙释疑难

例1  已知x,y,z>0,且lgx+lgy+lgz=0,求x·y·z的值. (选自高三考试题)

解析:由lgx+lgy+lgz=0

?摇?摇?摇?摇?圯lg(xyz)=0

?摇?摇?摇?摇?圯xyz=1.

设x·y·z=t,?摇?摇?摇 ①

将①式两边同取以10为底的对数得

lgx·y·z=lgt

?圯lgx+lgy+lgz=lgt

?圯+lgx++lgy++lgz=lgt

?圯+++++=lgt

?圯logyx+logzx+logzy+logxy+logxz+logyz=lgt

?圯logy(xz)+logz(xy)+logx(yz)=lgt.?摇②

由xyz=1得到xz=,xy=,yz=,代入②得到

logy+logz+logx=lgt

?圯(-1)+(-1)+(-1)=lgt

?圯lgt=-3=lg10-3

?圯t=10-3=,

即x·y·z=t=.

点评:本题化简x·y·z较为复杂,我们通过引入参数t,将式子x·y·z设为t,,将题目中要求的值转化为求t的值,而等式x·y·z=t是较为容易化简的,只需将等式两边同取对数,容易算出t=10-3=,于是得到结果. 本题通过巧借参数t使式子x·y·z便于运算.

巧借参数,利用意义,妙释疑难

例2  如图1,在平面直角坐标系xOy中,一单位圆的圆心的初始位置在(0,1),此时圆上一点P的位置在(0,0),圆在x轴上沿正向滚动.当圆滚动到圆心位于(2,1)时,的坐标为___________.(2012山东高考(文)16)

图1

解析:如图1所示设Q(2,1),Q在x轴的射影为B,设PB弧长为l,过点Q且平行与x轴的直线QM交圆Q右侧于M点,设 ∠PQM=θ,此时圆Q:(x-2)2+(y-1)2=1.

由题意知 l=OB=2,则∠PQB==2,

则∠PQM=θ=-2,对于圆Q:(x-2)2+(y-1)2=1上点P(x,y),

由圆的参数方程的几何意义知

?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇?摇x=2+cosθ,y=1+sinθ,

即x=2+cos-2=2-sin2,y=1+sin-2=1-cos2,

所以=(2-sin2,1-cos2).

点评:本题先利用弧长公式得到∠PQB==2,再由圆的参数方程的几何意义知圆Q上点P(x,y)满足x=2+cosθ,y=1+sinθ, ①将θ的值代入①化简即可求出P的坐标,进而可以求出的坐标,因此解决本题的关键是巧借参数θ,利用参数θ的几何意义解题.

巧借参数,减少变量,妙释疑难

例3  已知P(x,y)是椭圆+=1上的点,求x+y的取值范围. (选自高三考试题)

解析:本题采用三角换元

令x=3cosθ,y=sinθ,

则x+y=3cosθ+sinθ=·sinθ+=2sinθ+∈[-2,2]

点评:本题通过三角换元的方法巧借参数θ,于是我们将含两个变量x和y的式子x+y变为含一个变量θ的式子3cosθ+sinθ,从而减少未知量的个数,使式子便于处理.

巧借参数,方可运算,妙释疑难

例4  已知圆C:x2+y2=9,点A(-5,0),直线l:x-2y=0. 在直线OA上(O为坐标原点),存在定点B(不同于点A),满足:对于圆C上任一点P,都有为一常数,试求所有满足条件的点B的坐标. (江苏模拟考试)

解析:设P(3cosθ,3sinθ),B(x0,0),

设=λ,

则?坌θ∈R,

=λ成立

?圯?坌θ∈R,

=λ成立

?圯?坌θ∈R,9-6x0cosθ+x=30λcosθ+34λ成立

?圯?坌θ∈R,(30λ+6x0)cosθ+34λ-x-9=0成立

?圯30λ+6x0=0,34λ-x-9=0,

?圯x0=-5,λ=1,(不合题意,舍去)或x0=-,λ=,

所以B的坐标为-,0.

点评:本题得到为一常数,为了让上式可以运算下去,我们通过引入参数λ,构造一个恒等式,从而求出B的坐标. 因此本题是通过巧借参数,让题目可以运算下去.

巧借参数,得到关系,妙释疑难

例5  已知椭圆+=1以及点D(2,1),过D任意引直线l交椭圆与A,B两点,求线段AB中点M的轨迹方程. (选自高三考试题)

解析:由题意设点M(x,y),

(1)当l的斜率存在时,设经过点D(2,1)的直线l的方程为:

y-1=k(x-2),

即y=kx+1-2k.

将y=kx+1-2k与+=1联立,

?摇?摇 +=1,y=kx+1-2k,

?圯+=1

?圯+=1

?圯+x2+x+-1=0

?圯x==-?摇

?圯x=-?摇 ①(此时x表示点M(x,y)的横坐标).

又点M(x,y)在直线l:y-1=k(x-2)上,

所以k=,?摇?摇 ②

将②代入①,

x=-

?圯4x+9x=-9+18

?圯4x+9+9(x-2)=0

?圯4x+9+9=0

?圯4x(x-2)+9(y-1)+9(y-1)2=0

?圯4(x2-2x)+9(y2-y)=0

?圯4(x-1)2+9y-=

?圯+=(x≠2).

(2)当l的斜率不存在时M(2,0)在③上,符合题意.

综合(1)(2)知线段AB中点M的轨迹方程为+=.

点评:本题要求线段AB中点M的轨迹方程,因此设出点M(x,y),寻找x与y的关系即可.

我们通过巧借l的斜率k来联系x与y,消去k即可得到x与y的关系.

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