馮雪婷
【摘? 要】? 數(shù)學(xué)中的定義與概念是解決問題的根本所在,也是破解問題最常用的一種樸素策略與重要思想方法.在解決圓錐曲線問題中,回歸圓錐曲線的定義實質(zhì),綜合已知條件與相關(guān)知識加以靈活應(yīng)用,實現(xiàn)問題的創(chuàng)新與應(yīng)用,達到解決圓錐曲線問題的目的,提升解題研究與創(chuàng)新應(yīng)用.
【關(guān)鍵詞】? 高中數(shù)學(xué);圓錐曲線;解題技巧
波利亞在《怎樣解題》中認為:“回到定義上來是一項重要的思維活動,并將這一重要思維活動列在解題表的顯著位置加以闡述.”圓錐曲線的定義描述的是對應(yīng)曲線(橢圓、雙曲線、拋物線等)最本質(zhì)的幾何特征,是解決圓錐曲線問題的根本出發(fā)點,更是數(shù)學(xué)新知識與數(shù)學(xué)新思維的生長點與創(chuàng)新點.特別的,在利用圓錐曲線定義來分析與解決問題,可以使得代數(shù)運算簡化,邏輯推理優(yōu)化.定義法是解答圓錐曲線問題的根本方法,是“以退求進,以簡馭繁”策略下的一種解題模式.
1? 抓住圓錐曲線要素切入
曲線要素涉及圓錐曲線的標準方程、焦點、頂點、準線、漸近線等相關(guān)的元素,與對應(yīng)的曲線方程相聯(lián)系,往往離不開圓錐曲線的定義的應(yīng)用與轉(zhuǎn)化.
例1? (2021年高考數(shù)學(xué)新高考Ⅰ卷·14)已知O為坐標原點,拋物線C:的焦點為F,P為C上一點,PF與x軸垂直,Q為x軸上一點,且PQ⊥OP.若,則C的準線方程為________.
解析? 通過數(shù)形結(jié)合,根據(jù)拋物線的定義確定線段PF的長度,結(jié)合兩垂直關(guān)系的應(yīng)用,確定兩三角形相似,利用相似的性質(zhì)建立線段的比例關(guān)系,進而代入并確定參數(shù)p的值,得以求解拋物線的準線方程.
解? 由題意可得焦點,
準線方程為:,
如圖1所示,由拋物線定義可知,
由于PF與x軸垂直,且PQ⊥OP,
易得△PFO∽△QFP,
所以有,
即,解得,
所以拋物線C的準線方程為:,
故填答案:.
點評? 巧妙利用平面幾何知識,通過數(shù)形結(jié)合,利用直觀圖形,并抓住拋物線的定義加以應(yīng)用與轉(zhuǎn)化,合理邏輯推理與數(shù)學(xué)運算,轉(zhuǎn)化線段的長度關(guān)系,并通過三角形相似的判斷與性質(zhì)建立對應(yīng)的關(guān)系式,從而得以應(yīng)用.
2? 抓住圓錐曲線特征切入
曲線特征涉及圓錐曲線的形狀,主要是橢圓或雙曲線的離心率,線段的比例,動點、動直線等所對應(yīng)的定點、定值等,也是圓錐曲線的定義的基本綜合與應(yīng)用.
例2? 已知F1,F(xiàn)2分別是雙曲線C:(,)的左、右焦點,點P在雙曲線右支上且不與頂點重合,過F2作∠F1PF2的角平分線的垂線,垂足為A,O為坐標原點,若,則該雙曲線的離心率為________.
分析? 根據(jù)圖形直觀,利用平面圖形中輔助線的構(gòu)建,挖掘圖形中蘊含的幾何關(guān)系,結(jié)合平面幾何知識以及雙曲線的定義得以確定相關(guān)線段的長度,進而構(gòu)建參數(shù)之間的關(guān)系,結(jié)合雙曲線的離心率公式來分析與求解.
解析? 如圖2所示,延長F2A,交PF1于點B,
由題意可知,△PBA≌△PF2A,
則有,
結(jié)合雙曲線的定義,可得,
又因為點A是BF2的中點,
可得,
從而可得,
所以該雙曲線的離心率,
故填答案:.
點評? 抓住圓錐曲線的圖形特征,以及平面幾何圖形的特征性質(zhì),通過圖形直觀,并結(jié)合圓錐曲線的定義來轉(zhuǎn)化與應(yīng)用,合理構(gòu)建對應(yīng)平面幾何圖形并結(jié)合相關(guān)的圖形特征加以分析與處理.
3? 抓住圖形特征切入
圓錐曲線上對應(yīng)的平面幾何圖形(往往是三角形、四邊形等)的面積、角度、距離等相關(guān)問題,經(jīng)常要借助圓錐曲線的定義加以應(yīng)用.
例3? (2021年高考數(shù)學(xué)全國甲卷)已知F1,F(xiàn)2為橢圓C:的兩個焦點,P,Q為C上關(guān)于坐標原點對稱的兩點,且,則四邊形PF1QF2的面積為________.
解析? 先根據(jù)四邊形的結(jié)構(gòu)特征判定四邊形PF1QF2的形狀為矩形,結(jié)合矩形的幾何性質(zhì),并綜合利用橢圓定義以及平面幾何知識來建立相應(yīng)的關(guān)系式,綜合數(shù)學(xué)運算與邏輯推理來分析與應(yīng)用.
解? 依題可得,結(jié)合題設(shè)條件可知四邊形PF1QF2為矩形,
設(shè),
由橢圓的定義可得,
兩邊同時平方可得,
利用勾股定理有,
結(jié)合以上關(guān)于m,n的兩式,整理可得,
所以四邊形PF1QF2的面積為,
故填:8.
點評? 綜合利用圓錐曲線的定義,結(jié)合對應(yīng)線段的長度來合理構(gòu)建對應(yīng)的關(guān)系式,為進一步解決圓錐曲線上對應(yīng)的平面幾何圖形的幾何特征與性質(zhì)提供條件.破解的關(guān)鍵是將平面幾何圖形的對應(yīng)邊或角的元素與圓錐曲線上的相關(guān)元素加以聯(lián)系,進而構(gòu)建關(guān)系,產(chǎn)生聯(lián)系.
4? 結(jié)語
借助圓錐曲線的定義是解決圓錐曲線的綜合應(yīng)用問題中常用的一種基本技巧方法,回歸圓錐曲線的定義本源,借助定義先行,合理構(gòu)建與定義相關(guān)的關(guān)系式,為進一步的分析與應(yīng)用奠定基礎(chǔ).回歸數(shù)學(xué)問題的定義,追溯數(shù)學(xué)問題的本源,讓概念走下“神壇”,這是我們學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的重要節(jié)點.巧妙靈活利用數(shù)學(xué)中的相關(guān)定義,直達問題本質(zhì),往往可以優(yōu)化解題過程,提升解題效益,從而化繁為簡、化難為易,達到事半功倍的良好效果,全面提升數(shù)學(xué)能力與數(shù)學(xué)核心素養(yǎng).