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数学解题既要步骤完整,又要过程简捷。解析几何是用代数方法研究几何问题,思路清晰,但过程往往比较烦琐,因此,减负是我们追寻的目标,换一种角度,可使解题明朗化。
一、活用定义
例1.化简方程■+■=10
解:由题意知,动点P(x,y)到F1(0,-3)、F2(0,3)的距离和等于10(10>6),故点P的轨迹是椭圆,可令方程为■+■=1,则a=5,c=3,∴b2=16,∴方程可化为■+■=1。
二、巧设方程
例2.已知椭圆过两点P1(■,1),P2(-■,-■),求椭圆的标准方程。
解:设椭圆的方程为Ax2+By2=1,则有6A+B=13A+2B=1,解之A=■B=■,∴椭圆的标准方程为■+■=1。
三、巧用直线系,回避非必求量
例3.若两直线l1:y=k(x+3)-2,l2:x+4y-4=0的交点在第一象限,求k的范围。
解:由于l1:y=k(x+3)-2表示恒过定点(-3,-2)的直线系,再结合图象,很容易得k的范围■πkπ1。
四、引参数巧设点
例4.已知椭圆■+■=1与x、y轴正向分别交于A、B两点,在第一象限的椭圆弧上求一点P,使四边形OAPB的面积最大,并求点P的坐标。
解:设P(acosθ,bsinθ)且0<θ<■,则SOAPB=■absinθ+■bacosθ=■absin(θ+■)
∴当θ=■时,Smax=■ab,此时P(■a,■b)。
五、构建解几模型,活用几何意义
例5.已知x+y+1≥0,求(x+1)2+(y+1)2的最小值。
解:由题意,转化为求区域内的点与点(-1,-1)的距离的平方的最小值,显然易知点(-1,-1)到直线x+y+1=0的距离的平方即为所求,即■。
六、数形结合
例6.对于k∈R,直线l:y=kx+b和椭圆■+■=1恒有公共点,求b的范围。
解:∵k∈R。∴直线l:y=kx+b恒过p(0,b),由题意,只需p(0,b)恒在椭圆内(或椭圆上),故■≤1,∴-2≤b≤2。
七、等价化归
例7.已知椭圆■+■=1内有一点p(1,-1),F为椭圆右焦点,M是椭圆上动点,求|Mp|+2|MF|的最小值。
解:易求椭圆的右准线l的方程为x=4,由椭圆的第二定义可知:d=2|MF|,
∴|MP|+2|MF|=|MP|+d,由平面几何知识可知,当PM⊥l时,|MP|+d最小,且最小值为p到l的距离3,即|MP|+2|MF|的最小值为3。
八、设而不求
例8.过P(3,2)作直线与椭圆4x2+9y2=144交于A、B两点,若P为AB的中点,求直线AB的方程。
解:设A(x1,y1),B(x2,y2),则4x12+9y12=144(1)4x22+9y22=144(2)
(1)-(2)得4×6(x1-x2)+9×4(y1-y2)=0
∵x1≠x2∴■=-■
∴直线AB的方程为y-2=-■(x-3)即2x+3y-12=0
经检验,方程即为所求。
九、巧用向量
例9.已知圆的方程是x2+y2=r2,求经过圆上一点M(x0,y0)的切线方程。
解:在切线上任取一点N(x,y),则向量■=(x-x0,y-y0)
■=(x0,y0), ∵■⊥■,∴(x0,y0)·(x-x0,y-y0)=0
评析:对于本题解法很多,这里借助于向量垂直的充要条件,避免了斜率k的讨论,这也体现了向量与解析几何的联系。
一、活用定义
例1.化简方程■+■=10
解:由题意知,动点P(x,y)到F1(0,-3)、F2(0,3)的距离和等于10(10>6),故点P的轨迹是椭圆,可令方程为■+■=1,则a=5,c=3,∴b2=16,∴方程可化为■+■=1。
二、巧设方程
例2.已知椭圆过两点P1(■,1),P2(-■,-■),求椭圆的标准方程。
解:设椭圆的方程为Ax2+By2=1,则有6A+B=13A+2B=1,解之A=■B=■,∴椭圆的标准方程为■+■=1。
三、巧用直线系,回避非必求量
例3.若两直线l1:y=k(x+3)-2,l2:x+4y-4=0的交点在第一象限,求k的范围。
解:由于l1:y=k(x+3)-2表示恒过定点(-3,-2)的直线系,再结合图象,很容易得k的范围■πkπ1。
四、引参数巧设点
例4.已知椭圆■+■=1与x、y轴正向分别交于A、B两点,在第一象限的椭圆弧上求一点P,使四边形OAPB的面积最大,并求点P的坐标。
解:设P(acosθ,bsinθ)且0<θ<■,则SOAPB=■absinθ+■bacosθ=■absin(θ+■)
∴当θ=■时,Smax=■ab,此时P(■a,■b)。
五、构建解几模型,活用几何意义
例5.已知x+y+1≥0,求(x+1)2+(y+1)2的最小值。
解:由题意,转化为求区域内的点与点(-1,-1)的距离的平方的最小值,显然易知点(-1,-1)到直线x+y+1=0的距离的平方即为所求,即■。
六、数形结合
例6.对于k∈R,直线l:y=kx+b和椭圆■+■=1恒有公共点,求b的范围。
解:∵k∈R。∴直线l:y=kx+b恒过p(0,b),由题意,只需p(0,b)恒在椭圆内(或椭圆上),故■≤1,∴-2≤b≤2。
七、等价化归
例7.已知椭圆■+■=1内有一点p(1,-1),F为椭圆右焦点,M是椭圆上动点,求|Mp|+2|MF|的最小值。
解:易求椭圆的右准线l的方程为x=4,由椭圆的第二定义可知:d=2|MF|,
∴|MP|+2|MF|=|MP|+d,由平面几何知识可知,当PM⊥l时,|MP|+d最小,且最小值为p到l的距离3,即|MP|+2|MF|的最小值为3。
八、设而不求
例8.过P(3,2)作直线与椭圆4x2+9y2=144交于A、B两点,若P为AB的中点,求直线AB的方程。
解:设A(x1,y1),B(x2,y2),则4x12+9y12=144(1)4x22+9y22=144(2)
(1)-(2)得4×6(x1-x2)+9×4(y1-y2)=0
∵x1≠x2∴■=-■
∴直线AB的方程为y-2=-■(x-3)即2x+3y-12=0
经检验,方程即为所求。
九、巧用向量
例9.已知圆的方程是x2+y2=r2,求经过圆上一点M(x0,y0)的切线方程。
解:在切线上任取一点N(x,y),则向量■=(x-x0,y-y0)
■=(x0,y0), ∵■⊥■,∴(x0,y0)·(x-x0,y-y0)=0
评析:对于本题解法很多,这里借助于向量垂直的充要条件,避免了斜率k的讨论,这也体现了向量与解析几何的联系。