解析幾何的主要做法是用方程取代曲線(或部分取代曲線)來研究曲線的幾何性質(zhì),那么究竟怎樣來利用“方程”這個工具呢?筆者結(jié)合高考備考,感知浮現(xiàn)出兩種主要途徑,現(xiàn)舉例說明,供大家參考。
一、圓錐曲線方程與直線方程聯(lián)解方程組。雖近年解析幾何的熱點問題是與向量綜合。即便如此,聯(lián)解方程組,不可小看,仍是解決問題的主要途徑之一。
例1:在平面直角坐標(biāo)系xoy中,經(jīng)過點(0,■)且斜率為k的直線與橢圓■+y2=1有兩個不同的交點P和Q。(1)求k的取值范圍;(2)設(shè)橢圓與x軸正半軸y軸正半軸的交點分別為A、B,是否存在常數(shù)k,使得向量■+■+■與共線?如果存在,求k值;如果不存在,請說明理由。
解析:(1)可設(shè)直線的方程為y=kx+■,代入橢圓方程得(■+k2)x2+2■kx+1=0由于直線與橢圓交于不同兩點P、Q,因此△>0,可得出k<■或k>-■。(2)設(shè)P(x1、y1),Q(x2、y2),則■+■=(x1+x2,y1+y2)結(jié)合韋達定理,及與■ =(-■,1) ,可得k,由(1)的范圍知,若k不符合要求應(yīng)舍去。
點評:該題以直線與圓錐曲線的位置關(guān)系為背景考查,主要借助聯(lián)解方程組,消元后得到的二次方程判別式△>0及韋達定理來解決。體現(xiàn)了近年高考考查的重點,同時與向量綜合,降低思維難度,突出考查運算能力,符合近年高考題“入手寬”的特點。
例2:已知F1、F2是橢圓■+■=1(a>b>o)的左、右焦點,o為坐標(biāo)原點,點P(-1,■ )在該橢圓上,線段PF2與y軸的交點M滿足■+■=■,⊙O是線段F1F2為直徑的圓,一直線l,y=kx+m與⊙o相切,并與橢圓交于不同的兩點A、B,(1)求橢圓方程;(2)當(dāng)■·■=λ,且滿足■≤λ≤■時,求△ABC面積S的取值范圍。
解析:(1)■+y2=1,(2)根據(jù)t與⊙o相切,因此表示△ABC的面積關(guān)鍵是表示出弦長|AB|,可設(shè)A(x1,y1)、B(x2,y2),由■+y2=1y=kx+m得(1+2k2)x2+4kmx+2m2-2=0,得x1+x2、x1-x2,S△AOB=■■·■,又■=1則S△AOB=■,另■+■=x■x■+y■y■=■=?姿,可得出k2∈■,1,進而求出S△AOB的范圍來。
點評:該題仍聯(lián)解方程組,利用韋達定理,并且很好的與向量通過數(shù)量積的坐標(biāo)運算結(jié)構(gòu)綜合,是近年高考試題的常見模式。
二、不與其他方程聯(lián)解方程組,突出“消元”。
例3:已知橢圓C:■+■=1(a.>b>0)的左、右焦點分別為F1(-1,0),F(xiàn)2(1,0),且經(jīng)過點P(1,■),M為橢圓上的動點,以M為圓心,MF2為半徑作⊙M。(Ⅰ)求橢圓方程;(Ⅱ)若⊙M與y軸有兩個交點,求點M橫坐標(biāo)的取值范圍。
解析:(Ⅰ)■+■=1,(Ⅱ)設(shè)M(x0,y0),有■>x0,化簡得y02-2x0+1>0而M在橢圓上有■+■=1,有y02=3-■x02代入“消元”可得3x02+8x0-16<0,且-2≤x0≤2,∴-2≤x0<■.
點評:方程沒有去聯(lián)解方程組,而是因為點在曲線上,坐標(biāo)滿足方程,進行“消元”。
例4.設(shè)A、B分別為橢圓■+■=1(a.>b>0)的左、右頂點,(1,■)為橢圓上一點,橢圓的長半軸的長等于焦距,(Ⅰ)求橢圓的方程。(Ⅱ)設(shè)P(4、x)(x≠0)若直線AP、BP分別與橢圓相交于異于A、B的兩點M、N,證明B在以MN為直線的圓內(nèi)。
解析:(1)■+■=1,(2)A(-2,0)、B(2,0),設(shè)M(x0、y0),由P、A、M三點共線有P(4,■)從而■=(x0,-2y0),■=(-2,■),■·■=4-2x0-■,又點M在橢圓上有■+■=1得y02=■(3-x02)(-2 點評:該題雖涉及直線與圓錐曲線的位置關(guān)系,但不聯(lián)解方程組,由結(jié)論形式合理把問題轉(zhuǎn)化為去證明∠MBN為鈍角,進而想到向量的夾角,化為數(shù)量積符號判斷,而方程主要用于“消元”。 縱觀歷年高考解幾試題,問題在變,但仔細琢磨“聯(lián)解方程組”,“借助點在二次曲線上,坐標(biāo)滿足方程來消元”是突顯“方程”工具作用的兩個主要途徑,是不變的,便于學(xué)生把握。( 作者單位 陜西省神木縣神木中學(xué)) 責(zé)任編輯 楊博