王昌林 邵星峰
橢圓是高中數(shù)學(xué)教學(xué)中一個(gè)十分重要的知識(shí)點(diǎn),與橢圓的極點(diǎn)極線有關(guān)的性質(zhì)與推論在已有的文獻(xiàn)中的證明方式都顯得較為繁瑣,文1介紹了極點(diǎn)極線的概念與部分性質(zhì),但證明不詳細(xì);文2-3給出了新的推論并給出了詳細(xì)的證明,但過程較為繁瑣且不易理解.運(yùn)用仿射變換將橢圓變換成圓,在圓中來研究與橢圓有關(guān)的性質(zhì),可以較好的解決證明過程繁瑣且不易理解的問題.
1極點(diǎn)極線的定義
1.1幾何定義
如圖1,點(diǎn)P為不在橢圓上的點(diǎn),過點(diǎn)P引兩條割線依次交橢圓于E,F(xiàn),H,G,連接EH,F(xiàn)G交于Ⅳ,連接GE,HF交于點(diǎn)M,則直線MN為點(diǎn)P對(duì)應(yīng)的極線,若點(diǎn)P為橢圓上的點(diǎn),則過點(diǎn)P的切線為極線[l].
同理可知:PM為點(diǎn)Ⅳ所對(duì)應(yīng)的極線;PN為點(diǎn)M所對(duì)應(yīng)的極線,其中MNP為自極三點(diǎn)形,得到,仿射變換有:(1)仿射變換把直線變成直線;(2)仿射變換把平行直線變成平行直線;(3)仿射變換保持共線三點(diǎn)的簡(jiǎn)單比值不變;(4)仿射變換把共線的三點(diǎn)變成共線的三點(diǎn),把不共線的三點(diǎn)變成不共線的三點(diǎn);(5)仿射變換把線段變成線段,并保持線段的分比不變;(6)仿射變換按同一比值改變平面上所有(有面積的)圖形的面積等性質(zhì)[4].根據(jù)仿射變換的原理,以下的性質(zhì)與證明皆是將橢圓的極點(diǎn)與極線都看作是圓的極點(diǎn)與極線.
3 性質(zhì)與證明
性質(zhì)1 (1)當(dāng)點(diǎn)JP在橢圓上時(shí),其極線,是橢圓在點(diǎn)P處的切線.
(2)當(dāng)點(diǎn)P在橢圓外時(shí),其極線,是點(diǎn)P向橢圓所引兩條切線的切點(diǎn)所確定的直線(即切點(diǎn)弦所在直線).
(3)當(dāng)點(diǎn)P在橢圓內(nèi)時(shí),其極線,是橢圓過點(diǎn)P的割線兩端點(diǎn)出的切線交點(diǎn)的軌跡.
縱觀近20年的高考題,從2001年的全國卷理科19題開始就有了以極點(diǎn)與極線為背景的高考試題,其中2010年江蘇卷理科18題與2020全國I卷理20題最為類似,是名副其實(shí)的姊妹題,例1和例2是與極點(diǎn)和極線有關(guān)的定點(diǎn)類問題,例3是與極點(diǎn)和極線有關(guān)的定值類問題,根據(jù)極點(diǎn)和極線的定義與性質(zhì),解答過程十分簡(jiǎn)潔,雖然極點(diǎn)與極線在高考解答過程中不能直接使用,但其確是一個(gè)快速判斷正確答案的好辦法,有助于學(xué)生在解答時(shí)明確答題方向,優(yōu)化解答和運(yùn)算過程,值得關(guān)注,
參考文獻(xiàn)
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