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解析几何中定点定值问题方法探索

解析几何中定点定值问题方法探索

钟建国

摘要:解析几何中的定点与定值问题,在近几年的高考中频繁出现,主要以简答题的形式进行考察,考察难度较大。在定点与定值问题中,对于基础知识的考察较为严格,具有范围广且难度大的特点,在解答过程中需要学生具有较强的代数运算能力、数形结合能力与猜想能力等。所以针对于这类问题,本文将结合例题,论述其解题的方式。

关键词:解析几何;定值与定点;例题

中图分类号:G4  文献标识码:A  文章编号:(2020)-38-390

引言

定点问题,考察的类型主要是曲线系过定点问题,重点考察数学对象的基础属性,因此这类问题主要以圆锥曲线知识作为习题背景。定值问题,主要考察几何量的定值,如面积比、斜率等。在这两种问题解答中,可以直接进行求取定值或者定点,也可采用特殊情况猜测的方式解决问题,都可以取得优秀的解题效果。

一、定点问题

定点问题中曲线系过定点问题,是高考中常出现的习题类型,其中主要考察直线与圆锥曲线的相关知识。这类习题主要是考察直线或曲线通过定点等相似问题,在习题中一般会提供两个参数,解题过程主要是结合条件进行消参,因此这类问题对于学生的计算能力具有较高的要求[1]。

在具体习题中,根据习题的类型不同,具有不同的解题方式,如证明直线过定点,可将直线方程运用斜截式表示,消去一个参数后,即可解题;圆过定点问题中,主要运用直径所对的圆周角为直角这一知识点,最后运用向量知识解决;其他种类的曲线过定点问题中,常运用方式是集中公式中的参数变量,将其系数变为零,从而找到定点。

例一,椭圆C的方程为x2a2+y2b2=1(a>b>0),椭圆的左、右焦点分别为F1、F2,已知椭圆的离心率为12,已知存在一条直线过左焦点,交椭圆于A、B两点,,形成的△ABF2的周长为8。

(1)求椭圆的方程

(2)设动直线l;y=kx+m与椭圆相交,且只有一个交点P,并且与直线x=4相交于点Q。请问是否存在定点M,使以PQ为直径的圆恒过M点?如果存在请求出M点的坐标。如果不存在,说明理由。

问题分析:在本题中主要考察了椭圆的知识与性质、圆的性质、直线性质与平面向量等知识,锻炼了学生的推理、数形结合、化归、运算等思想能力。通过习题分析可以发现,本题第二个问题是定点问题,主要可运用直线与椭圆之间具有的对称性质,判定如果存在定点,定点的位置一定在x轴上,结合“以PQ为直径的圆恒过M点”这一条件,可设PM·QM=0,从而运用其他条件求出P、Q的坐标。

解题过程:(1)椭圆C的方程为x24+y23=1。

(2)设P(x0,y0)

联立方程x24+y23=1、y=kx+m

可推导出(4k2+3)x2+8kmx+4m2-12=0

由于交点只有一个

所以△=(8km)2-4(4k2+3)(4m2-12)=0

化简得到4k2-m2+3=0

所以x0=-4km4k2+2=-4km,y0=kx0+m=3m

也得到Q(4,4k+m)

由此可知,若定点存在一定在x轴之上,所以设M(t,0)

已知PM·QM=0

(4t-4)km+t2-4t+3=0

解出t=1,求出定点M(1,0)

评析:在这个解题中,主要运用了方程性质、韦达定理、平面向量等知识。运用直线与椭圆方程之间的联系,判断出△=0,求出其中k与m之间的联系,在运用P、Q的坐标,简化k与m之间的数量关系,從而结合PM·QM=0,求解出定点坐标。在定点问题中,提问的方式很多,但是其求解的方式都有相同的部分,主要是建立在几何图形的基础上,从而进行直线方程与圆锥方程的联系,重新构建等式,解决问题[2]。

二、定值问题

定值问题与最值问题同属于一种类型的问题,主要探究在运动中,所存在的变量变化状况。在这种问题的解答中,主要采用的基础解题方式是找到其中产生变化的主元,从而设置参数,建立参数与其他量的关系,并运用等式表述出来,在运用恒等关系解决问题。也可运用特殊情况计算的方式,探究出定值,最后进行反向的证明与计算[3]。

例二,椭圆C的方程为x2a2+y2b2=1(a>b>0),P(-1,32)为椭圆上的一点,椭圆的左、右焦点分别为F1、F2,原点为O,已知PF1垂直于x轴。

(1)求椭圆的方程

(2)设A、B为椭圆上的动点,且PA+PB=λPO0(0<λ<4,λ≠2)求证直线AB的斜率为定值。

问题分析:在这一习题中,主要考察了平面向量、直线、圆锥性质等知识,因此在习题中,可直接设直线方程,建立方程之间的联系,从而消去参数,解得问题答案。

解题过程:

(1)x24+y23=1

(2)设直线的方程为x=my+n

与椭圆方程联立化简为(3m2+4)y2+6mny+3n2-12=0

设A(x1,y1),B(x2,y2)

所以x1+x2=8n3m2+4,y1+y2=6nm3m2+4

所以PA+PB=λPO

化为x1+1+x2+1=λ与y1+1+y2-3=-32λ

整合化为

y1+y2-3=-32(x1+1+x2+1)

最后带入x1+x2=8n3m2+4,y1+y2=6nm3m2+4

解得m=2,斜率为12

问题分析:在本题中主要具有计算大特点,因此在解题过程中,考察了学生的计算能力,主要是结合问题条件,建立等量关系,从而运用等量替换、等式变形等方式,消去其中的参数,解得其斜率为定值。

结束语

解析结合的定点定值问题中,考察了学生的思维能力,是对学生的综合性考察,因此在日常的教学中,必须严格要求学生掌握基础知识,在习题解答中更是锻炼其进行知识与思维的总结与深层次考虑,从而提高自身的能力,取得优异的成绩。

参考文献

[1]李伟.解析几何中曲线过定点问题解题思考[J].数理化解题研究,2019(31):23-25.

[2]吕红霞.如何解答定点与定值问题[J].语数外学习(高中版中旬),2019(07):39.

[3]郭岚.找准切入点解决解析几何定点定值问题——谈“解几定点定值问题”的复习课教学[J].数学学习与研究,2019(11):146-148.

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