題目千千萬,做題是永遠(yuǎn)做不完的,因而,讓學(xué)生善于總結(jié),教給學(xué)生學(xué)會(huì)解一題會(huì)解一類題是數(shù)學(xué)教學(xué)中的重要任務(wù)。
例題:求證:拋物線C:y=-1上不存在關(guān)于直線l:x+y=0對(duì)稱的兩點(diǎn)。
證明(反證法):設(shè)拋物線上存在關(guān)于直線l:x+y=0對(duì)稱的兩點(diǎn),記為A(x1,y1),B(x2,y2),AB的中點(diǎn)為C(x0,y0)
設(shè)直線AB的方程為y=x+a,代入y=-1,
得x2-2x-2-2a=0……①
由△>0解得a>-……②
由x1+x2=2,y1+y2=2+2a
∴C(1,1+a),因C(1,1+a)在x+y=0上
∴1+1+a=0∴a=-2 ……③
②與③矛盾
∴拋物線y=-1上不存在關(guān)于直線x+y=0對(duì)稱的兩點(diǎn)。
變式1:若拋物線y=-1上存在兩點(diǎn)A,B關(guān)于直線x+y=a對(duì)稱,求a的范圍。
解:設(shè)直線AB的方程為y=x+b,代入y=-1得
x2-2x-2-2b=0
△=4+8(1+b)>0 ……①
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),AB中點(diǎn)M(x0,y0)
則x0==1,y0==1+b
∴點(diǎn)M的坐標(biāo)為(1,1+a)
又∵點(diǎn)M(x0,y0)在直線x+y=a上
∵1+1+b+a ∴b=a-2 ……②
把②代入①得4+8(1+a-2)>0,解得a>
所以a的取值范圍為(,+∞)。
變式2:若橢圓+=1上存在兩點(diǎn)A,B關(guān)于直線l:y=x+m對(duì)稱,求m的范圍。
同理可解得m的取值范圍是 。
變式3:若改為雙曲線-=1呢?(留給大家一起解答)
變式4: 若拋物線y=ax2-1上存在兩點(diǎn)A,B關(guān)于直線l:x+y=0對(duì)稱,求a的范圍。
解:設(shè)直線AB的方程為y=x+b,代入y=ax2-1,得ax2-x-b-1=0,
△=1+4a(b+1)>0……①
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),AB中點(diǎn)M(x0,y0)
則x0==,y0==+b,
∵點(diǎn)M(x0,y0)在直線l上
∴++b=0, 即b=-……②
把②代入①得1+4a(-+1)>0 解得a>
∴a的取值范圍為(,+∞)。
這類題型的常規(guī)解法是“判別式”法,若曲線上存在兩點(diǎn)關(guān)于直線對(duì)稱,那么這兩點(diǎn)的直線方程設(shè)為:y=x+m,然后直線方程與曲線方程聯(lián)立方程組,消去變量 (或x)得到一個(gè)關(guān)于x(或y)的一元二次方程,利用中點(diǎn)在直線y=kx+b上x和方程有兩個(gè)根(即其“判別式大于零”)使問題得以解決。
例題:若|a|<1,|b|<1,求證:<1。
證明:要證<1
即證:<1
即證:a2+b2+2ab<1+a2b2+2ab
即證:a2+b2-1-a2b2<0
即證:a2(1-b2)+(b2-1)<0
即證:(b2-1)(a2-1)>0 ……①
∵|a|<1,|b|<1
∴a2<1,b2<1
∴b2-1<0,a2-1<0
∴(b2-1)(a2-1)>0
∴原不等式成立。
變式1:若|a|<1,|b|<1,則<1成立嗎?
解析:成立,只要把b代換-b,即成了和例題一樣的結(jié)論,體現(xiàn)了代數(shù)中“代”的本質(zhì)。
變式2:若|a|>1,|b|>1,則<1成立嗎?為什么?
解析:成立,由例題的解答過程可知,<1成立的一個(gè)充分條件是(b2-1)(a2-1)>0
而當(dāng)|a|>1,|b|>1時(shí),(b2-1)(a2-1)>0顯然成立,
所以<1也是成立的。
(作者單位:江西省贛縣中學(xué))