(廣東省深圳市龍崗區(qū)橫崗高級(jí)中學(xué) 廣東深圳 518100)
圓的方程及性質(zhì)是高中數(shù)學(xué)中的核心教學(xué)內(nèi)容。它經(jīng)常與其他知識(shí)巧妙地結(jié)合在一起,因而,學(xué)生不容易掌握。談到了圓在距離問(wèn)題、方程根問(wèn)題、不等式問(wèn)題、函數(shù)最值中的應(yīng)用。本文將從以下方面談?wù)剤A在數(shù)學(xué)解題中的應(yīng)用。
例1 在平面直角坐標(biāo)系中,O為原點(diǎn),A(-1,0),B(0,),C(3,0),動(dòng)點(diǎn)D滿足||=1,則|++|的最大值是________。
分析:本題學(xué)生的常規(guī)思路是得到|++|的表達(dá)式后消元,轉(zhuǎn)化為研究函數(shù)的最值問(wèn)題,這樣運(yùn)算量頗大。而用本文的方法,可獲簡(jiǎn)解。
解:設(shè)D(x,y),由||=1,得(x-3)2+y2=1,
向量++=(x-1,y+),
故|++|=的最大值為圓(x-3)2+y2=1上的動(dòng)點(diǎn)到點(diǎn)(1,-)距離的最大值,其最大值為圓(x-3)2+y2=1的圓心(3,0)到點(diǎn)(1,-)的距離加上圓的半徑,即+1=1+。
點(diǎn)評(píng):函數(shù)的最值問(wèn)題通常用代數(shù)辦法解決,但如果函數(shù)的表達(dá)式與圓的方程類(lèi)似時(shí),則數(shù)形結(jié)合的方法會(huì)相對(duì)簡(jiǎn)單。
解法2:由約束條件畫(huà)出可行域,如下圖。
例3 若復(fù)數(shù)z滿足的最大值和最小值。
分析:本題用代數(shù)方法計(jì)算,運(yùn)算量很大??煽紤]用數(shù)形結(jié)合的方法,而的軌跡是一個(gè)圓形區(qū)域。
設(shè)復(fù)數(shù)z對(duì)應(yīng)點(diǎn)為A,復(fù)數(shù)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)為
復(fù)數(shù)z對(duì)應(yīng)的點(diǎn)在復(fù)平面上的軌跡是以點(diǎn)M為圓心,1為半徑的圓形區(qū)域,如圖,
根據(jù)圓的幾何性質(zhì)知,動(dòng)點(diǎn)A到原點(diǎn)O的距離最大值為2+r=2+1=3,最小值為2-1=1,
點(diǎn)評(píng):若復(fù)數(shù)z滿足則z對(duì)應(yīng)的點(diǎn)的軌跡是圓。通常涉及復(fù)數(shù)的模問(wèn)題,可與圓聯(lián)系,利用數(shù)形結(jié)合的方法。
解:由定積分的幾何意義知,所求定積分是由x=0,x=2,y=,以及x軸圍成的圖象的面積,即圓(x-1)2+y2=1的面積的一半,∴。
點(diǎn)評(píng):當(dāng)f(x)的原函數(shù)不容易求出時(shí),可考慮定積分的幾何意義。