摘 要:圓錐曲線是高中數(shù)學(xué)的重要內(nèi)容,是高考必考內(nèi)容之一,也是高考的熱點(diǎn)。但高考中解析幾何解答題的得分率并不高,究其原因主要是學(xué)生對(duì)解析幾何題“先天”膽怯,再加上繁瑣的運(yùn)算,如果對(duì)題目中模型的內(nèi)涵和本質(zhì)也不熟悉,那更是難上加難了。認(rèn)為在平時(shí)的教學(xué)中要注重對(duì)解析幾何模型的積累及拓展,要讓解析幾何題“活”起來(lái)。通過(guò)挖掘試題的內(nèi)涵和本質(zhì),并提出具有探究性的問(wèn)題,使學(xué)生在掌握數(shù)學(xué)知識(shí)的同時(shí)初步學(xué)會(huì)研究問(wèn)題,提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
關(guān)鍵詞:圓錐曲線;數(shù)學(xué)教學(xué);幾何題
一、提出問(wèn)題
(2016屆高三江蘇省蘇錫常鎮(zhèn)四市第一次模擬考試第18題)在平面直角坐標(biāo)系xOy中,已知橢圓C: + =1(a>b>0)過(guò)點(diǎn)P(1, ),離心率為 。(Ⅰ)求橢圓C的方程;(Ⅱ)設(shè)直線l與橢圓C交于A、B兩點(diǎn)。①若直線l過(guò)橢圓C的右焦點(diǎn),記△ABP三條邊所在直線斜率的乘積為t,求t的最大值;②若直線l的斜率為 ,試探究OA2+OB2是否為定值,若是定值,則求出此定值;若不是定值,請(qǐng)說(shuō)明理由。
二、分析問(wèn)題
對(duì)(Ⅰ)問(wèn),根據(jù)條件列出關(guān)于a,b,c的關(guān)系式,從而求出橢圓的方程。
對(duì)(Ⅱ)①問(wèn),根據(jù)直線的點(diǎn)斜式方程假設(shè)出直線l的方程,利用設(shè)而不求及韋達(dá)定理的思想將t表示成關(guān)于直線l的斜率k的表達(dá)式,進(jìn)而求出最值。
對(duì)(Ⅱ)②問(wèn),根據(jù)直線的斜截式方程假設(shè)出直線l的方程,設(shè)出A、B兩點(diǎn)坐標(biāo),將OA2+OB2表示成關(guān)于直線l的截距的表達(dá)式,進(jìn)而求出定值。
本題主要考查的知識(shí)點(diǎn)為橢圓的方程、直線與橢圓的位置關(guān)系及定值問(wèn)題;求解過(guò)程中考查學(xué)生的思維轉(zhuǎn)化能力及分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,難度適中,注意通性通法,淡化特殊技巧。
三、拓展問(wèn)題
筆者對(duì)此題(Ⅱ)問(wèn)的兩個(gè)小問(wèn)進(jìn)行拓展,得到如下幾個(gè)重要性質(zhì),望與讀者共勉。
1.有關(guān)①問(wèn)的拓展
(1)焦點(diǎn)在x軸上的橢圓:已知點(diǎn)P(c, )在橢圓C: + =1(a>b>0)上,若過(guò)橢圓C右焦點(diǎn)的直線l交橢圓于A、B兩點(diǎn),則△ABP三條邊所在直線斜率的乘積最大值為 。
證明:設(shè)直線l的方程為x=my+c,直線l與橢圓C的交點(diǎn)A(x1,y1)、B(x2,y2),
由x=my+c + =1得(a2+b2m2)y2+2mb2cy-b4=0,易知?駐>0,
所以y1+y2=- ,y1y2= ,
所以,kAPkBP= · = · =
· =- - ,
所以,kAB·kAP·kBP=- - =- ( + )2+ ,
所以當(dāng)m=- 時(shí),kAB·kAP·kBP取得最大值 。
(2)焦點(diǎn)在y軸上的橢圓:已知點(diǎn)P( ,c)在橢圓C: + =1(a>b>0)上,若過(guò)橢圓C焦點(diǎn)F(0,c)的直線l交橢圓于A、B兩點(diǎn),則△ABP三條邊所在直線斜率的乘積取值范圍為(-∞,0)∪[ ,+∞)。
(3)焦點(diǎn)在x軸上的雙曲線:已知點(diǎn)P(c, )在雙曲線C: - =1上,若過(guò)雙曲線C右焦點(diǎn)的直線l交雙曲線于A、B兩點(diǎn),則△ABP三條邊所在直線斜率的乘積最小值為- 。
(4)焦點(diǎn)在y軸上的雙曲線:已知點(diǎn)P( ,c)在雙曲線C: - =1上,若過(guò)雙曲線C焦點(diǎn)F(0,c)的直線l交雙曲線于A、B兩點(diǎn),則△ABP三條邊所在直線斜率的乘積取值范圍為(-∞,
- )∪[0,+∞)。
(5)焦點(diǎn)在x軸上的拋物線:已知點(diǎn)P( ,m)在拋物線C:y2=2mx(m≠0)上,若過(guò)拋物線C焦點(diǎn)的直線l∶y=k(x- )交拋物線于A、B兩點(diǎn),則△ABP三條邊所在直線斜率的乘積為2k2。
(6)焦點(diǎn)在y軸上的拋物線:已知點(diǎn)P(m, )在拋物線C:x2=2my(m≠0)上,若過(guò)拋物線C焦點(diǎn)的直線l∶y=kx+ 交拋物線于A、B兩點(diǎn),則△ABP三條邊所在直線斜率的乘積為 。
2.有關(guān)②問(wèn)的拓展
(1)焦點(diǎn)在x軸上的橢圓:若直線l∶y=kx+t與橢圓C: + =1(a>b>0)交于A、B兩點(diǎn),則OA2+OB2為定值(與t無(wú)關(guān))的充分必要條件為直線l的斜率為± 。
證明:設(shè)直線l與橢圓C的交點(diǎn)A(x1,y1)、B(x2,y2),
充分性:不妨設(shè)直線l的方程為y= x+t(y=- x+t同理可證),下證OA2+OB2為定值。
由y=- x+t + =1得2b2x2+2abtx+a2t2-a2b2=0,x1+x2=- ,x1x2= ,
所以O(shè)A2+OB2=x12+y12+x22+y22=(1+ )(x12+x22)+ (x1+x2)+2t2=(1+ )[(x1+x2)2-2x1x2]+ (x1+x2)+2t2=(1+ ) - - · +2t2=a2+b2(定值)。
必要性:
由y=kx+t + =1得(a2k2+b2)x2+2a2ktx+a2t2-a2b2=0,
x1+x2=- ,x1x2= ,
所以O(shè)A2+OB2=(1+k2)[(x1+x2)2-2x1x2]+2kt(x1+x2)+2t2=
2c2 t2+ ,令a2k2-b2=0得k=± ,此時(shí)OA2+OB2為定值a2+b2,證畢。
(2)焦點(diǎn)在y軸上的橢圓:若直線l∶y=kx+t與橢圓C: + =1(a>b>0)交于A、B兩點(diǎn),則OA2+OB2為定值(與t無(wú)關(guān))的充分必要條件為直線的斜率為± 。
顯然,在雙曲線和拋物線中,不具有類似性質(zhì)。
參考文獻(xiàn):
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編輯 郭小琴