一样的直线,不一样的精彩
2018-12-03南爱玲
南爱玲
直线,以其直白的外形率先进入我们的视野,首先吸引我们的是它简洁直观的几何美.学习了直线的方程后,直线是平面直角坐标系中二元一次方程所表示的图形.我们进一步感受到了直线方程的代数美,斜截式的简洁美,点斜式的形象美,截距式的对称美都让我们为之深深地着迷.从平面解析几何的角度看,直线是几何图形,直线的方程是其代数形式,用代数的方法研究几何图形,正是平面解析几何的精髓所在.
一、直线方程有五式,一兀一次为其宗
哪些条件下可以求直线的方程呢?知道了直线上的两个点,或者已知一点和直线的斜率,都可以直接运用公式来求直线方程.接下来让我们随着例题,一起思考如何求直线的方程,
例1 已知△AF1F2的三个顶点坐标分别是A(2,3),F1(-2,0),F2(2,0),求∠F1AF2的平分线所在的直线方程.
同学们,当你读完题目时,你是怎么想的呢?
这条直线上已经有一点A,只要再求出一点,或者求出其斜率,问题就解决啦!没错,这样想就对了!
我们来看第一种思路:求一个特殊点.
直线上的点有无数个,你会求哪个点呢?我们喜欢简单点,比如直线与z轴的交点或者与y轴的交点,因为尘標轴上的点有一个坐标为0,可以简化运算,顺着这个思路,我们来求求看.
到这里,南老师要问同学们一个问题了:什么叫直线的方程啊?答:直线的方程就是求直线上任意一点P(x,y)的纵坐标y与横坐标x之间满足的关系.那我们能否从这个角度来解决问题呢?OF COURSE!
解完题,同学们会不会有这样一个疑问:为什么会有两解呢?如何取舍的呢?(请聪明的你思考3秒钟)角平分线有两条,一条是内角平分线,还有一条就是外角平分线啦,本题显然要求的是内角平分线.
我们回到题目本身再来看,说到角平分线,你还会想到什么呢?没错,有一个定理叫角平分线定理,说的是△ABC中,角A的平分线交BC于点D,则有AB/AC=BD/DC(有兴趣的同学可以去证明一下哦,此处不再赘述).由此,我们可以得到本题的第三种解法:
解法3 设所求直线l交x轴于点T(t,0),由内角平分线定理知F1T/TF2=F1A/AF2=5/3,又F1F2=4,可求得T(1/2,o),kAT=2,直线l的方程是2x-y-1=0.
说到角平分线,我们还会想到,在等腰三角形中高、角平分线和中线三线合一,但是本题不是等腰三角形,怎么办呢?没关系,没有等腰三角形,我们可以构造啊!
解法4 延长AF2至AD使A =AF1=5,则点D(2,-2),由等腰三角形三线合一知FiD的中点M(O,-1)在直线l上,kAM=2,所以直线l的方程是2x-y=0.
比较上面四种不同的解法,方法一特殊化,在直线上再求出一个点的坐标来求直线方程;方法二从直线方程的视角,研究直线上任意一点横坐标x与纵坐标y之间的关系;方法三从角平分线定理出发求出直线与x,轴交点的坐标;方法四从三角形的视角,构造等腰三角形解决问题.我们发现在求直线的方程时,抓住问题的本质,从各个不同的视角去审视,你会发现原来直线的世界如此精彩!
二、平移旋转为变化,斜率定点为其宗
直线的方程由点和斜率确定,点定斜率不定时,直线绕着这个点旋转形成直线束;斜率定而位置不定时,直线以相同的倾斜程度平移形成直线束.在碰到此类问题时,我们要在动中求定,以静制动.例2 圆C:(x-2)2+(y-2)2=9,直线l:(2m+1)x+(m+l)y-7m-4 =0(m∈R).(l)证明:不论m取什么实数,直线l与圆恒交于两点.(2)求直线l被圆C截得的弦长最小时直线l的方程,
到这里,问题就愉快地解决了,解完题,我们再回头看一看:第一种方法,找到定点,运算量较小,第二种代数方法,运算量略大,但也不是高不可攀的,这也正应了我们数学上的那句名言:多思则少算,少思则多算,聪明的你,想到了哪种方法呢?还有没有不一样的做法呢?跟你的小伙伴们好好探讨一下吧!