【摘 要】筆者在研究拋物線時發(fā)現(xiàn)了拋物線的兩個結(jié)論,拋物線上的切線有很多性質(zhì),它能和許多角聯(lián)系起來,解決一些角與角的轉(zhuǎn)換問題,通過參考文獻,筆者現(xiàn)將之整理成文,現(xiàn)與大家共同探討。
【關鍵詞】拋物線 切線 角平分線 重要結(jié)論
【中圖分類號】G632 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2015)12-0128-02
一 兩個結(jié)論
結(jié)論1:如圖1,F(xiàn)是拋物線的焦點,M是拋物線上任意一點,MT是拋物線在M的切線,MN是法線,ME是平行于坐標軸的直線,則法線MN必平分∠FME,即φ1=φ2。
結(jié)論2:如圖2,M、N、P三點在拋物線的準線上,M、N在P點異側(cè),F(xiàn)是拋物線的焦點,過P向拋物線引兩條切線PA、PB,則PA、PB平分∠FPM,∠FPN。
上述兩個結(jié)論主要考查直線、拋物線、曲線的切線等基礎知識,考查數(shù)形結(jié)合、函數(shù)與方程、化歸與轉(zhuǎn)化的數(shù)學思想方法,以及推理論證能力、運算求解能力和創(chuàng)新意識。
二 通性通法分析
比較這兩個結(jié)論可以看出它們的共同特征:(1)條件:拋物線上的切線問題,給定拋物線C:y2=2px。結(jié)論1是在拋物線上任取一點M做一條切線MT,結(jié)論2是從拋物線準線上任取一點P向拋物線上引兩條切線PA、PB。切點為A、B;(2)研究的問題相近:切線平分角的問題,涉及直線與焦點有關。查閱高考試題及有關高中的數(shù)學資料,可以找到諸多與此相似的問題,由于拋物線方程可以看作為函數(shù)的表達式,因而研究的思路更加寬闊、活躍,在高考試題中頻頻出現(xiàn)。
求拋物線切點弦所在直線方程的常見通法是:設出切點坐標,用導數(shù)表示切線的斜率寫出切線方程,利用已知點在切線上展開思路。(2)聯(lián)立方程研究位置關系。利用已知設出切線方程,聯(lián)立切線方程與拋物線方程,利用判別式為0展開思路。(3)待定所求直線方程,通常用斜截式。聯(lián)立直線方程與拋物線方程,用韋達定理列出切點坐標,再利用導數(shù)的幾何意義列式消參求出所待定的系數(shù)。用導數(shù)求切線的斜率和聯(lián)立方程研究直線與拋物線的位置關系均為課標的要求,在人教A版教材中的例、習題中都有相應的題目。
三 解題思路和策略
兩個結(jié)論都先從導數(shù)的幾何意義入手,將切點坐標設出來。
結(jié)論1是根據(jù)兩垂直直線斜率之積等于-1,根據(jù)點斜式寫出垂直與切線且經(jīng)過切點的直線方程,計算出此直線與拋物線軸的交點坐標N,計算出|FN|和|FM|的長度,判斷出△FNM是等腰三角形,再根據(jù)ME∥軸線推出內(nèi)錯角相等,即證。詳細證明過程如下:
結(jié)論1證明:取坐標系如圖,設此時拋物線方程為y2=2px(p>0),因為ME平行x軸(拋物線的軸),∴φ1=φ2,設點M的坐標為(x0,y0),對y2=2px兩邊求導得:2yy′=2p。
即: 所以,直線MT的斜率為 。
則法線MN的方程是y-y0=- (x-x0),令y=0,
便得到法線與x軸的交點N的坐標(x0+p,0),所以|FN|=
|x0+p- |=x0+ ,又由拋物線的定義可知,|MF|=x0+ ,
∴|FN|=|FM|,由此得到φ1=φ2=φ3,若M與頂點O重合,
則法線為x軸,結(jié)論仍然成立。
結(jié)論2是設出切點坐標,利用點斜式寫出切線PA所在的直線方程,根據(jù)角平分線定理:角平分線上的點到角兩邊的距離相等,得出切點A到準線的距離與切點A到PF的距離相等。得出PA平分∠FPM,同理得出PB平分∠FPN。
詳細證明過程如下:
所以點A到FP的距離等于點A到準線的距離,故PA平分∠FPM,同理PB平分∠FPN。
四 學生應該突破的瓶頸
第一,在解題過程中,不會應用導數(shù)的幾何意義。導數(shù)是解決函數(shù)問題的重要工具,導數(shù)的幾何意義使得求曲線的切線方程十分便捷。
第二,沒有養(yǎng)成用數(shù)學思想指導、分析問題的好習慣。這類問題的典型特征是變量多、關系式復雜,容易使學生迷失方向,看到很多式子不知如何推算。而產(chǎn)生這種問題的原因是沒有用數(shù)學思想去指導分析問題,沒有從整體上對解題進行規(guī)劃,明確解題的方向路線。解題思路是圍繞如何選擇有效途徑消參來展開,推算則不再盲目。
參考文獻
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