張獻鋒
雙曲線來自于生活,又服務于生活。利用雙曲線方程可以解決生活中許多實際問題,本文舉兩例加以說明,供同學們賞析。
1.小李的手機在哪里
例1小李真是個小馬虎,一不小心把手機丟了,這可是花了整整5400元買的手機呀,小李心急如焚,立即報告給了相距10am的兩個派出所。而那位拾手機者同時使用了手機。A、B兩個派出所的監(jiān)聽儀器聽到手機發(fā)聲的時間差為6s,且B處的聲強是A處聲強的4倍(設聲速為am/s,聲強與距離的平方成反比),試確定持手機者的位置。
解析:如圖1,以A、B的中點0為原點,直線AB為x軸建立坐標系,則A、B的坐標分別為A(-5a,0)、B(5a,0)。由于A、B兩派出所監(jiān)聽器聽到手機發(fā)聲的時間差為6s,知手機位置點P在雙曲線
可知手機位置點P到AB中點的距離|OP|
為√65am,而∠POB的正切值是
所以只要鎖定點P位置就能很快找到拾手機者。
評注:本問題利用坐標法將實際問題轉化為數(shù)學問題,借助雙曲線和圓使實際問題得到解決。想一想:雙曲線和圓的方程是怎樣建立起來的?是利用題目中哪些已知條件建立起來的?
2.如何搜救航天員
例2“神舟九號”飛船返回倉順利到達地球后,為了及時將航天員安全接出,地面指揮中心在返回倉預計到達區(qū)域安排了三個救援中心(記為A,B,C),A在B的正東方向,相距6km,C在B的北偏西30°方向,相距4km,P為航天員著陸點。某一時刻,A接收到P的求救信號,由于B,C兩地比A地距P遠,在此4s后,B,C兩個救援中心才同時接收到這一信號。已知該信號的傳播速度為1km/s,求在A地發(fā)現(xiàn)P的方位角。
解析:由“A接收到P的求救信號的時間比其他兩個救援中心早4s”能否得到|PB|與|PA|的差為定值?是否說明點P在以A、B為焦點的雙曲線的一支,上?因為|PC|=|PB|,所以P在線段BC的垂直平分線上。又因為|PB|-|PA|=4,所以P在以A,B為焦點的雙曲線的右支上。
以線段AB的中點O為坐標原點,AB的垂直平分線所在直線為y軸,正東方向為x軸正方向,建立直角坐標系,如圖2所示
則A(3,0),B(-3,0),C(-5,)。
所以雙曲線方程為
BC的垂直平分線方程為
聯(lián)立兩方程解得
所以P(8,),kPA=tan∠PAx=√3,∠PAx=60°。
因此,P點在A點的北偏東30°方向。
評注:解答此類題首先應建立平面直角坐標系,取兩定點所在的直線為x軸,以兩定點為端點的線段的中點為坐標原點,然后根據(jù)雙曲線的定義求出標準方程,再由標準方程解有關問題。本題的解法主要運用了數(shù)形結合思想和函數(shù)方程思想。