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闲看问题如临花照水,巧借参数似云卷云舒

2015-08-03

数学教学通讯·初中版 2015年2期
关键词:式子化简考试题

■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?圯lg(xyz)=0?圯xyz=1.

设x■·y■·z■=t, 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. 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___________. (选自2012年高考山东卷)

图1

解析:如图1所示,设Q(2,1),Q在x轴的射影为B. 设弧PB的长为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

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化简即可求出点P的坐标,进而求出■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+■=2■sinθ+■∈[-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). 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. (选自江苏模拟考试)

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+x20=30λcosθ+34λ成立

?圯?坌θ∈R,(30λ+6x0)cosθ+34λ-x20-9=0成立

?圯30λ+6x0=0,34λ-x20-9=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交椭圆于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,

■+■=1,y=kx+1-2k,

?圯■+■=1

?圯■+■=1

?圯■+■x2+■x+■-1=0

?圯x=■=-■?摇

?圯x=-■ 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=■, ②

将②代入①,得

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). ③

(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的中点M的轨迹方程为■+■=■■.

点评:本题要求线段AB的中点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. ■endprint

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