摘要:解析幾何是用代數(shù)方法解決幾何問題,它省去了平面幾何的邏輯推理,降低了解題難度,但有時(shí)運(yùn)算量較大,在解題中容易出現(xiàn)計(jì)算方面的錯(cuò)誤. 由于解析幾何問題與幾何圖形有著極密切的聯(lián)系,因此在求解某些幾何問題時(shí),若能注意結(jié)合圖形特征,聯(lián)想平面幾何知識(shí),巧妙地運(yùn)用有關(guān)的平面幾何性質(zhì),則可避免冗長(zhǎng)的推導(dǎo)和運(yùn)算,大大降低難度,使解題過程簡(jiǎn)捷而明了,獲得事半功倍的解題效果.
關(guān)鍵詞:直角三角形;等邊三角形;三角形的面積公式;三角形中位線
解析幾何是用代數(shù)方法解決幾何問題,它省去了平面幾何的邏輯推理,降低了解題難度,但有時(shí)運(yùn)算量較大,在解題中容易出現(xiàn)計(jì)算方面的錯(cuò)誤. 由于解析幾何問題與幾何圖形有著極密切的聯(lián)系,因此在求解某些幾何問題時(shí),若能注意結(jié)合圖形特征,聯(lián)想平面幾何知識(shí),巧妙地運(yùn)用平面幾何的相關(guān)性質(zhì),則可避免冗長(zhǎng)的推導(dǎo)和運(yùn)算,大大降低難度,使解題過程簡(jiǎn)捷而明了,獲得事半功倍的解題效果. 在2007年的高考中,不少解析幾何題目,特別是選擇題、填空題,結(jié)合平面幾何知識(shí)進(jìn)行解答時(shí),顯得特別簡(jiǎn)捷.
利用直角三角形的性質(zhì)
例1(全國Ⅱ文)設(shè)F1,F(xiàn)2分別是雙曲線x2-=1的左、右焦點(diǎn),若點(diǎn)P在雙曲線上,且#8226;=0,則+等于()
A. ?搖B. 2
C. ?搖D. 2
分析本題如用解析幾何的方法,難以入手. 考慮#8226;=0,得△PF1F2是直角三角形,PO是直角三角形的中線,則可簡(jiǎn)單解得.
解答由#8226;=0, 得∠F1PF2=. 則+=2==2c=2. 故選B.
利用直角三角形、等邊三角形的性質(zhì)
例2(全國Ⅰ理)拋物線y2=4x的焦點(diǎn)為F,準(zhǔn)線為l,經(jīng)過點(diǎn)F且斜率為的直線與拋物線在x軸上方的部分相交于點(diǎn)A,AK⊥l,垂足為K,則△AKF的面積為()
A. 4B. 3 C. 4 D. 8
分析本題的一般解法是求出過F點(diǎn)的直線方程,與拋物線方程聯(lián)立求出點(diǎn)A的坐標(biāo),然后求出AK,最后再求出面積. 這是解析幾何的基本方法,有一定的運(yùn)算量.
如果注意到△AKF是等邊三角形,△MKF是有一個(gè)角為30°的直角三角形,則解答過程簡(jiǎn)捷,運(yùn)算量小.
解答如圖1,∠AKF=∠KFM,由拋物線的定義可知AF=AK,所以∠AKF=∠AFK.
則∠AFK=∠KFM==,
即△AKF為等邊三角形.
因?yàn)镕M=2,∠KFM=,
所以KF=2FM=4.
故S△AKF=×42=4. 故選C.
可以看到,利用平面平何的知識(shí)解答時(shí),簡(jiǎn)化了運(yùn)算,這既提高了準(zhǔn)確性,又節(jié)約了時(shí)間. 類似的題目還有山東的第13題:
設(shè)O是坐標(biāo)原點(diǎn),F(xiàn)是拋物線y2=2px(p>0)的焦點(diǎn),A是拋物線上的一點(diǎn),與x軸正方向的夾角為60°,則為 .
利用直角三角形的性質(zhì)與三角形的面積公式
例3(浙江文、理)已知雙曲線-=1(a>0,b>0)的左、右焦點(diǎn)分別為F1,F(xiàn)2,P是準(zhǔn)線上一點(diǎn),且PF1⊥PF2,PF1#8226;PF2=4ab,則雙曲線的離心率是()
A. B. C. 2D. 3
分析△F1PF2是直角三角形,PO為直角三角形斜邊上的中線,利用直角三角形中位線的性質(zhì)可知PO=c,再利用△F1PF2的面積建立第二個(gè)方程,聯(lián)立,即可求出離心率.
解答設(shè)點(diǎn)P的坐標(biāo)為±,h,由△F1PF2是直角三角形,PO為直角三角形斜邊上的中線,所以PO=c. 利用三角形的面積公式有F1F2h=4ab,即
2+h2=c2,2c×h=4ab.
消去h,再由b2=a2-c2,即求得離心率為,故選B.
利用三角形中位線的性質(zhì)
例4(遼寧)設(shè)橢圓+=1上一點(diǎn)P到左準(zhǔn)線的距離為10,F(xiàn)是該橢圓的左焦點(diǎn),若點(diǎn)M滿足=(+),則= .
分析本題的一般方法是由點(diǎn)P到左準(zhǔn)線的距離與點(diǎn)P的橫坐標(biāo)有關(guān),求出點(diǎn)P的坐標(biāo),然后再利用向量的坐標(biāo)求出的值. 這種方法運(yùn)算量大,利用平面幾何知識(shí)進(jìn)行解決的話,則比較簡(jiǎn)單.
由=(+)知,M為線段PF的中點(diǎn),因此可利用平面幾何知識(shí)求的值.
解答設(shè)F ′為橢圓的右焦點(diǎn),則=PF ′.
又因?yàn)辄c(diǎn)P到橢圓左準(zhǔn)線的距離為10,
所以PF=10×=6. 從而PF ′=10-6=4.
故=PF ′=2.
本題通過數(shù)形結(jié)合,利用三角形中位線的性質(zhì),使得解答過程簡(jiǎn)單,并揭示了題目的本質(zhì).
類似的題目還有天津文科第22題的第(1)問:
設(shè)橢圓+=1(a>b>0)的左、右焦點(diǎn)分別為F1,F(xiàn)2,A是橢圓上的一點(diǎn),AF2⊥F1F2,原點(diǎn)O到直線AF1的距離為OF1,證明a=b.
利用線段垂直平分線的性質(zhì)
例5(湖南理)設(shè)F1,F(xiàn)2分別是橢圓+=1(a>b>0)的左、右焦點(diǎn),若在其右準(zhǔn)線上存在點(diǎn)P,使線段PF1的中垂線過點(diǎn)F2,則橢圓離心率的取值范圍是()
A. 0,?搖B. 0,
C. ,1D. ,1
分析本題的一般思路是引入點(diǎn)P的縱坐標(biāo)為參數(shù),寫出線段PF1的垂直平分線的方程,利用垂直平分線過點(diǎn)F2建立關(guān)于該參數(shù)的方程,再借助該參數(shù)的存在性建立關(guān)于基本量a,c的不等式,從而求出離心率的取值范圍. 這種方法運(yùn)算量大. 平面幾何的方法是,根據(jù)線段垂直平分線的性質(zhì)和直角三角形邊的不等關(guān)系建立關(guān)于基本量c的不等式,從而可求出離心率的取值范圍.
圖2
解答如圖2,連結(jié)PF2,設(shè)右準(zhǔn)線l與x軸的交點(diǎn)為Q,
則PF2=F1F2=2c,F(xiàn)2Q=-c.
由PF2≥F2Q,得2c≥-c.
解得≥,即e∈,1. 故選D.