如何培养数学解题能力得到数学解

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  学生如何取得数学高分掌握10大学习诀窍!
  李老师
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  有没有一种高效的学习方法,既能减少做题,又能提高成绩呢?二中辅导老师指出,如果能把握数学学习的本质,抓住数学学习的关键,优化数学学习的过程,即使少做题,也能取得高效的学习效果。
  掌握10大学习诀窍,数学拿高分
  1、数学三种解题境界:在考场上,优秀学生凭记忆解题,一般学生凭思考解题,差的学生凭&创造&解题。
  要做到考试凭记忆解题,做题时就要做好准备:题目解答总结完毕,一定要花点时间静心默想记忆整个解答过程、题目的突破点、易错点等。将题目以清晰的原型印刻在脑子里,解题时就会思如泉涌。
  2、&悟&出错题背后的深层原因。
  做完题目后,要针对自己的情况,做一个排查工作,把自己薄弱的知识点都排查一遍。对做错的题要十分重视,找出做错的原因,以此有针对性地重视知识点和基础题型的学习。
  3、数学四大加分策略:调整状态就是加分、弥补漏洞就是加分、关联整合就是加分、默想记忆就是加分。
  4、使用题组训练法,一个题组三五题,效果超过十几、几十题。
  5、数学三步五问学习法。
  &三步&:审题解题、总结反思、默想记忆;在总结反思阶段,要问五个问题:这道题的突破点是什么?这道题使用了哪些关键知识点?这些知识点是如何运用的?用简洁的语言或图表来表达这道题的解题思路?如何推广这道题的解题思路?(变条件?变结果?条件结果互变?)
  6、针对薄弱点,追根究源,精准补差,精准提高。
  7、使用题法战,告别题海战。
  8、用好错题本。要遵循以下几个步骤:纠正错题要及时、认真;并分析错误原因;将认真搞懂正确的答案,如果有几种方法,要一并学习初三;经常回顾错题,进行纠错特训,尤其是考试前。
  9、女学生学不好数学要多画图。
  10、解一题会一类,学会解题方法、思路。
  做题后,要注重总结反思。做完每道题后要有一个详细的总结,从知识点,题型,解题方法以及关键点和易错点等方面去分析。
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& 2013高考理科数学解题方法攻略—简化解几运算
2013高考理科数学解题方法攻略—简化解几运算
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资料概述与简介
减少解析几何运算量的若干方法
在解决有些解析几何问题时,如果方法选择不当,往往导致计算量过大,如果不具备较高的解几运算能力,就不易得到正确的运算结果。那么如何正确地选择方法,减少解析几何题的计算量呢?下面介绍几种减少计算量的常用方法。
回归定义,以简驭繁
圆锥曲线的许多性质是由定义派生出来的。解题时,应善于运用圆锥曲线的定义,以数形结合的思想为指导,把定量的分析有机结合起来,则可使解题计算量大为简化,使解题构筑在较高的水平上。
例1、在面积为1的ΔPMN中,∠=,∠,建立适当的坐标系,求以M、N为焦点且过点P的椭圆方程(93年高考题)
分析:在该题的题设条件中,其实是给出了ΔPMN的两内角的大小及它的面积。因此我们应考虑如何应用平几知识和椭圆定义将问题解决。
解:建立如图1所示的坐标系,设所求的椭圆方程为,则由椭圆定义有,,过点向轴作垂线,垂足为,
∠,∠。由平面几何知识有:
所求的椭圆方程为
说明:在上述解题过程中,是所求椭圆的长轴长,它是减轻本题运算量的关键。
例2、长度为a的线段AB的两端点在抛物线=2py(a≥2p>0)上运动,以AB的中点C为圆心作圆和抛物线的准线相切,求圆的最小半径(85年湖北省六市高考预选题)。
分析:这里其实就是要求定长弦AB的中点C到准线的最小距离。由于AB中点到准线的距离等于AB两端点到准线的距离的算术平均值,所以问题就进一步转化为求A、B两点到准线距离之和的最小值。由抛物线的定义知:A、B两点到准线的距离分别等于它们到焦点的距离,所以当线段A、B过焦点时,A、B两点到焦点的距离之和取得最小值,这时A、B两点到准线的距离之和也取得最小值,所以点C到准线的距离取得最小值。
解:如图2,过弦AB的两端分别作准线的垂线,垂足为G、H,又设圆C与抛物线的准线切于D,设抛物线的焦点F,连CD、AF、BF。由抛物线的定义,,且
≥a。上式中的等号当且仅当AB过焦点F时成立。所以圆C的最小半径是a.
说明:因为过抛物线焦点的弦中,弦长最小的是通径(即过焦点且与对称轴垂直的弦),由于通径长为,所以抛物线的定长弦的长度大于等于时,本例的上述解法才成立,如果时,弦AB就不可能经过抛物线的焦点,这时应该是当AB与轴垂直时,AB中点C到准线的距离最小。
设AB所在直线方程为,将它代入抛物线方程,得:,∴,
∴∴,∴,故点C到准线的距离为。所以这时圆C的最小半径为
例3、设是曲线上三点,求证:△的垂心也在该曲线上。
分析:证垂心在曲线上,故只需求之值,而无需求、。
解:、、。则从而知
并消去得:
设而不求,整体运算
在某些解析几何问题中,灵活把握曲线方程的特点,采用设而不求、整体代入、整体运算等方法,常可以简化运算过程,提高解题速度,并从中感到整体思维的和谐美。
例4、椭圆上有两点P、Q,是原点,若OP、OQ斜率之积为。(1)求证:|OP|2+|OQ|2为定值。(2)求PQ的中点M的轨迹方程。
解:(1)设P、Q的两点坐标分别为、Q,P、Q分别在椭圆上,且,
(3)代入(4)得,(1)+(2)得
(2)设P、Q的中点M的坐标为M,则有,,
(1)+(2)+(3)得,。
即:,中点M的轨迹方程为
充分运用图形几何性质,简化(或避免)计算
解析几何中,曲线或图形都具有某些特殊的几何性质,若能发掘并充分运用这些几何性质,往往能简化运算或避免运算。
例5、已知圆,动圆与轴相切,又与圆外切,过作动圆的切线,求切点的轨迹。
解:设动圆与轴切于点,动圆与定圆切于点,切点在,,故∠=∠,从而∠=∠,、、共线。由切割线定理,(9)。又在△中,⊥,故(10)。由(9)、(10),知。故的轨迹为圆()
说明:该题解题过程简捷,运算量小,主要得益于
利用平几知识推导出
例6、已知是圆内的一定点,以为直角顶点作直角△,、在圆上。求的中点M的轨迹方程。
解:,连结在△中,是的中点,⊥,。在△中,。。。 点的轨迹方程为。
说明:这里利用直角三角形斜边上的中线等于斜边长的一半,因此有。从而不必进行复杂的运算就可将问题解决。
在初中平面几何中详细介绍过直线与圆的位置关系、圆与圆的位置关系以及圆的一些性质,所以在解有关直线与圆、圆与圆的有关问题时更要注意充分利用图形的几何性质,这样必将大大减少运算量。
用“降维法”减少计算量
变量的个数也称“维数”。确定直角坐标平面上的点只需两个量,因而直角坐标平面称为二维空间;但确定直线上的点只需一个量,直线称为一维空间。某些解析几何问题能通过投影等方法化为只与横坐标(或纵坐标)有关的问题,这种把高维空间问题转化为低维空间的方法称为降维法。
例7、已知;直线和曲线交于、两点,是这条直线上的点,且。求当变化时,点的轨迹方程,并说明轨迹是什么图形(85年上海考题)
解:设、、在轴上的射影分别是、、,,,这里是直线的倾斜角,。,,即,(此式只与有关)也就是(1)将代入得:(2),。将它们代入(1),得(3)再将代入(3)以消去,即得轨迹方程。由于方程(2)当且仅当≥0时有实根(即直线与二次曲线有交点),因此≤≤。所以所求的轨迹是夹在两条平行直线和之间的椭圆的一部分,以及点。
例8:如图,给出定点和直线,B是直线上的动点,的角平分线交AB于点C,求点C的轨迹方程,并讨论方程表示的曲线类型与值的关系。
解:设点C的坐标为,则AC的方程为:,于是B。由角平分线性质知:。设C在轴上的射影为,于是AC与CB之比等于它们在轴上的射影之比,即。又由于OB∴有。
∴点C的轨迹方程为:。(ⅰ)当时,点C的轨迹为椭圆;(ⅱ)当时,点C的轨迹为抛物线(ⅲ)当时,点C的轨迹为双曲线。
说明:将AC与CB之比转化为它们在轴上的射影之比,从而转化为A、C、B三点横坐标有关的比值,是该例解题过程中能够减少运算量的关键。
利用韦达定理化繁为简
某些涉及线段长度关系的问题可以通过解方程、求坐标,用距离公式计算长度的方法来解;但也可以利用一元二次方程,使相关的点的同名坐标为方程的根,由韦达定理求出两根间的关系或有关线段长度间的关系。后者往往计算量小,解题过程简捷。
例9、一直线截双曲线和它的渐近线,证明夹在渐近线与双曲线间的线段相等。(《数学通报》80年第6期)
分析:如图,要证夹在渐近线间的线段相等,即证,只要证,即证:,于是只要证:AD的中点与BC的中点重合即可
证明:如图设双曲线方程为(),则它的渐近线方程为设直线与双曲线的两支和它的两条渐近线交于(从左到右)、、、。由,消去得:。设其两根为、,依韦达定理,有:。由,消去得:。
设其两根为、,依韦达定理,有:。因此,,即。由于, 。当直线垂直于轴时结论显然成立。
说明:A、D两点是直线与双曲线的两交点,所以将直线方程与双曲线联立,不解方程可以求出AD中点的坐标;而B、C两点是直线与双曲线两渐近线的两交点,方程是两渐近线的合成,因此只要将直线方程与两渐近线的合成方程联立,不解方程可以求出B、C中点的坐标,而不必分别求直线与两条渐近线的交点。
例10、已知圆,及直线交于、,圆的动弦的中点在上,是否存在抛物线,恒与直线相切。
解:连。令,则,,。
(1)视(1)为的一元二次方程,点在直线上≥0≥(2)。由(2)知直线上的点在抛物线的外部区域(不含焦点的区域)或在抛物线上。
将的方程代入中得,。故存在抛物线恒与相切。
换元引参,功于渗透
换元引参是一种重要的数学方法,特别是解析几何中的最值问题、不等式问题等换元引参,往往起到化难为易、事半功倍之效。在换元过程中,还要注意代换的等价性,防止扩大或缩小原来变量的取值范围或变原题条件。
例11、已知椭圆,、是椭圆上的两点,线段的垂直一平分线与轴交于点,证明(92高考题)
[分析]:要证的是不等差数列式,由此联想到正余弦函数的有界性,联想到三角换元。
证明:、两点在椭圆上,设、,,则
中点,,又,故,的垂直平分线的方程为。点在直线上,其坐标满足上面的方程,,
,又,且。,又因,,从而
选用方程适当形式,减少运算量
例12、离心率为的圆锥曲线中,过焦点F的对称轴与相应准线交于,过F的弦交曲线于M、N两点,过A而平行于MN的直线交曲线于B、C两点。求证:(摘自《数学通报》)
解:设圆锥曲线的方程为:(1)
MN的方程为:(为参数)(2)将(2)代入(1),有:,,设AC的方程为(为参数)(3)将(3)代入(1)有:,。
例13、过椭圆()的中心O作互成角的三条半径、、,求证:为定值。
解:椭圆的普通方程化为极坐标方程:。设与轴所成的角为,由题意知、与轴分别成、的角。
(定值)。
由例12、例13可见,方程形式的选择要适当(读者可对照《数学通报》85年第3期第15页的解法)。一般地,涉及过定点的同一直线上的线段的和、差、积等问题,用直线的参数方程较好;涉及过圆锥曲线的焦点(或中心)的线段问题,曲线用极坐标方程为好。
八、巧用圆心,避免复杂运算
当我们需求解圆周上一动点到二次曲线上一动点距离的最值问题时,如用“心”去解,则可避免复杂运算,达到化繁为简的效果。
例14、己知点P是椭圆上一动点,点Q是圆上一动点,试求|PQ|的最大值。
分析:如图8,当点、、Q不共线时,,因此,要求|PQ|的最大值,就应该使达到最大,即圆的圆心到椭圆上的动点P之间距离达到最大,将该最大值加半径就得所求。
解:先求点到椭圆上任一点P的距离的最大值。
∴当时,取最大值,∴取最大值,于是。
说明:、若该题直接设、,则是一个含有与的二元最值问题,我们不易对它作进一步的运算,因此不能直接计算。
、若我们从图形的特点出发,认为图8中(即圆与轴上方的交点)十分特殊,它与椭圆上点P的距离,则会产生错误,,所以在该题求解过程中,没有利用价值。
、若在例题中增加求当达到最大值时,P、Q两点的坐标,则应先求P点坐标。的延长线与圆的交点就是达到最大值时Q点的坐标。
、从本例题的求解过程中,可以发现圆心的作用十分突出。当我们求解这类最值时,就应用“心”去解,才能避免复杂运算,化繁为简。
1、己知为椭圆的两个焦点,过作椭圆的弦AB。
(1)求证:的周长为常数(2)若的周长为16,椭圆离心率,求椭圆的方程。
2、已知双曲线上的三点、、的横坐标、、成等差数列,求证:、、到焦点(右焦点)的距离也成等差数列。
3、设A,B是抛物线上的点,且满足(是坐标原点,见图9)。
求证:直线AB过定点,并求该定点的坐标。
4、在△中,,在直线上移动,求△外心的轨迹方程,并说明是什么图形?
5、若抛物线上存在两点关于直线对称,求的取值范围。
6、如图10,已知曲线,,直线,、从左到右的交点依次是、、、,
求证:是定值;
(2)为何值时,有最小值,最小值是多少?
7、如图11所示,己知椭圆,直线。P是上一点,射线OP交椭圆于点R,又点Q在OP上且满足,当点P在上移动时,求点Q的轨迹方程。
8、己知:点P是椭圆上一动点,点Q是圆上一动点。试求的最小值。
9、己知:点P是抛物线上一动点,点Q是圆上一动点。试求|PQ|的最小值,及达到最小值时P、Q的坐标。
练习解答:
1、(1)证明:由椭圆定义,得的周长=(常数)
(2)解:由第(1)小题结论知:,。
又有,,。
∴所求椭圆方程为。
2、证明:如图12,设点、、到右准线的距离分别为、、,椭圆的离心率为,则由双曲线的第二定义,得,,
。故、、成等差数列
3、证:设,,则,,即。,,。过,的直线AB:,,,∴AB:, ,
,故直线AB恒过定点。
4、解:设为△的外心,,,又,△是等腰三角形,过作于,则,。
外心的轨迹为双曲线的左支。
上述解法利用了平几知识大大减少了运算量给人耳目一新之感。
5、解:如图13,设抛物线上两点关于直线对称,AB中点为,显然。,,
中点在直线上,。,---------②
由①、②并根据韦达定理的逆定理知:是方程两相异实根,∴有,即,整理得:。
6、解:本题涉及上的线段的和、差问题,的方程宜选用参数方程。
设(为参数)代入中得:,,。代入中得:,,。图中,,,,
(1)为定值。。令,则。。。≥0≥。当时,有,从而。故的最小值为,对应的的值为。
7、解:以直角坐标原点为极点,轴正方向为极轴,建立极坐标系,则。于是椭圆的极坐标方程为:,直线的极坐标方程为:;由于,,。故Q点的极坐标方程为:,,,配方得:。这就是Q点的轨迹方程。
8、解:先求圆心到椭圆上一点距离的最小值。设,。当时,取最小值。取最小值。故|PQ|最小值为。
9、解:设,圆心。
≥(当时)。∴|PQ|的最小值为。∵当时,即时,|PQ|达到最小值。
∴这时P点的坐标为或。
(ⅰ)当P点的坐标为时,与P所连线段与圆相交于。
(ⅱ)当P点的坐标为时,与P所连线段与圆相交于。
综合(ⅰ)(ⅱ)知:当|PQ|取最小值时,P、Q两点的坐标分别为P、Q或P、Q。
例谈解析几何中减少运算量的几种策略
江苏省姜堰中学 张圣官(225500)
2004年上海高考数学第11题是:教材中“坐标平面上的直线”与“圆锥曲线”两章内容体现出解析几何的本质是的左焦点,过F且倾斜角为600的直线交椭圆与A、B两点,若AF=2BF,则椭圆的离心率e=___________。
常规思路分析:直接计算,若设出直线AB方程,代入椭圆 进行消元,消去x得到关于y的一元二次方程。利用韦达定理,将条件AF=2BF转化为,求出有关a、b的关系式,从而得出椭圆的离心率e。然而其运算将是一件非常烦琐的事情。
优解:作出椭圆的左准线,过A、B分别作左准线的垂线,垂足记为M、N,根据条件AF=2BF设AF=2k,BF=k,则,过B作BQ⊥AM于Q,则。在⊿ABQ中,,AB=3k,∠BAQ=600,因此,。
小结:以上解法采用“回归定义”的策略,简捷运算,是“数”与“形”有机结合的典范。
例2.坐标平面上一点P到点A(,0)的距离都相等。如果这样的点P恰好只有一个,那么实数a的值是(
常规思路分析:设出点P的坐标(x,y),根据其到点A(,0)的距离都相等列出关系式,然后由“这样的点P恰好只有一个”逼出实数a的值。可是要真正实施起来运算量太大了,根本不可行。从抛物线定义出发可得简解。
优解:平面上到点A(,0)的距离相等的点的轨迹是抛物线y2=4x。本题实质上就是该抛物线上有且只有一个点到点A(,0)或-。正确答案为(D)。
小结:获得题目所固有的本质属性,需要把定量的计算和定性的分析有机地结合起来。
例3.已知椭圆内有一点P(1,-1),F为椭圆的右焦点,M为椭圆上一点,
(1)求|MP|+2|MF|的最小值;
(2)求|MP|+|MF|的最小值。
常规思路分析:如果设出M点的坐标,无论是设为(x,y),还是都不太好操作,太繁琐了!可以考虑运用定义。然而两小题中|MF|的系数一个为2,一个为1,这就导致了所用知识的不同。注意到椭圆的离心率为,则第(1)小题可运用椭圆的第二定义来解,而第(2)小题则需要通过椭圆的第一定义求解。
优解:(1)椭圆的离心率为,右准线为L:x=4,过M作MN⊥L于N,
则|MP|+2|MF|=|MP|+|MF|=|MP|+|MN|(根据椭圆第二定义),
∴当P、M、N三点共线时,即M(,-1)时, |MP|+2|MF|的最小值为4-1=3。
(2)设椭圆左焦点为F1,则|MF|+|MF1|=4(椭圆第一定义),
所以|MP|+|MF|=|MP|+4 -|MF1|=4 -(|MF1|-|MF|),
当M在F1P延长线上时|MF1|-|MF|取最大值|F1P|=,此时|MF1|-|MF|取最小值。
小结:椭圆两种定义的合理运用,使问题的解决方法得到了最优化。
二.平几渗透,数形结合
解析几何首先是几何问题。一味强调解析几何中的代数运算有时会导致烦琐的过程,而如果在进行计算的同时综合考虑几何因素的话,即在用代数方法研究曲线间关系的同时,充分利用好图形本身所具有的平面几何性质,常可得简捷而优美的解法。
例4. 已知A(3,0)是圆x2+y2=25内的一个定点,以A为直角顶点作直角三角形ABC,且点B、C在圆上,试求BC中点M的轨迹方程。
常规思路分析:B、C都为圆x2+y2=25上的动点,可引进角参数,设出B、C的坐标,然而这将导致繁复的运算。如果注意到由“垂径定理”知OM⊥BC(O为原点),那么再结合∠CAB=900,AM=BM=CM=BC,即可迅速解题。
优解:设M(x,y),连结OC,OM,MA,
则由“垂径定理”知,∵M为BC的中点
∴OM⊥BC,∴OM2+MC2=OC2,
∵在直角ΔABC中,AM=BM=CM=BC,
∴OM2+AM2=OC2,即x2+y2+(x-3)2+y2=25,
∴M点的轨迹方程为x2+y2-3x-8=0 。
小结:“垂径定理”的使用,让我们在寻找M的坐标中的x与y的关系时,跳过了两个动点B、C,而直达一个非常明确的结果OM2+AM2=OC2。这大大减少了运算量。
例5. 设直线L:3x+4y+m=0与圆C:x2+y2+x-2y=0相交于P、Q两点,则当m为何值时,OP⊥OQ?
常规思路分析:基本思路是直线方程代入圆方程,消元后利用来求m值。现借助于圆的几何性质可有如下巧解。
优解:如图,因为圆C:x2+y2+x-2y=0过原点O,则
∠POQ是圆C的圆周角,且为直角。根据“圆中900的圆周角所对的弦是直径”可知PQ为圆C的直径,即直线3x+4y+m=0过圆心C(,1),代入直线L方程得,,∴ 。
小结:将直线方程3x+4y+m=0代入圆方程,消元后利用来求m值,也是切实可行的。而借助圆的几何性质来解题,则令人拍案叫绝!
三.巧用向量,辩证求解
解析几何与向量是高中数学新课程方案中两个重要的分支学科,数形结合是这两个学科的共同特点。由于向量既能体现“形”的直观的位置特征,又具有“数”的良好的运算性质,因此,向量是数形结合和转换的桥梁。对于解析几何中图形的重要位置关系(如平行、垂直、相交、三点共线等)和数量关系(如距离、角等),向量都能通过其坐标运算来进行刻划,这就为在解析几何解题中充分运用向量方法创造了条件。
例6.已知四边形一组对边的平方和等于另一组对边的平方和,求证:两条对角线互相垂直。
常规思路分析:这是高中数学(必修本)第二册(上)第88页中的一道习题。其解析法证明:如图,建立坐标系,设四边形的四个顶点为A(a,0)、B(b,c)、C(0,d)、D(e,0),
∵|AD|2+|BC|2=|AB|2+|DC|2,∴(a-e)2+(c-d) 2+b2=(b-a) 2+c2+d2+e2,
化简得,ab-ae=ad,即cd=a(b-e)
可假定a≠0,b-e≠0(因为如果a=0或b-e=0,有c=0或d=0,与四边形ABCD矛盾),将①式两边同除以-a(b-e)得,就是KBD·KAC=-1,∴AC⊥BD。
优解:(向量法)设以O为起点,A、B、C、D为终点的向量分别记为、、、,则,
可得,即 ,∴。
小结:向量证法一气呵成,对称、和谐、统一,给人以美的享受,由证明过程可以发现其逆命题亦为真,并且结论立即可以推广到空间四边形中。原因在于向量法显现了问题的内在本质。
例7.(1995年全国高考题)已知椭圆,直线:上一点,射线OP交椭圆于点R,又点Q在OP上且满足|OQ|·|OP|=|OR|2。当点P在上移动时,求点Q的轨迹方程,并说明轨迹是什么曲线。
常规思路分析:设P、R、Q的坐标分别为(xP,yP)、(xR,yR)、(x,y),则,=1(2),,,。然后消去xP、yP、xR、yR,得关于x、y的方程。现注意到OPQR共线,可有如下向量解法。
、同向,且|OQ|·|OP|=|OR|2
代入l方程,得
同理,、同向,,∴,
代入椭圆方程,得
比较①、② 得
(x、y不全为0),
∴Q点轨迹为椭圆(去除原点)。
小结:用向量法解题,避免了繁琐的运算,并且得出了Q点轨迹方程恰为这一非常奇妙的结论。事实上,这一结论还可推广到其它椭圆或双曲线。
例8.设G、M分别是三角形ABC的重心和外心,A(-1,0)、B(1,0),且∥。
(1)求点C的轨迹E的方程;
(2)已知点D,是否存在直线L,使L过点(0,1)并与曲线E交于P、Q两点,且∠PDQ为锐角或直角。若存在,求出直线L的斜率k的取值范围;若不存在,说明理由。
常规思路分析:设点C(x,y),由条件求其轨迹。第(2)问先设直线L代入轨迹E的方程,将∠PDQ为锐角或直角与韦达定理结合,利用“到角公式”可得直线L的斜率k的取值范围。不过以下将条件“∠PDQ为锐角”转化为更为简捷。
优解: (1)设C(x,y),则G(),M(),AC中点F,
所以点C轨迹E的方程为:3x2+y2=3(y≠0) 。
(2)将直线L的方程y=kx+1代入曲线E的方程得, (k2+3)x2+2kx-2=0,
设P(x1,y1),Q(x2,y2),则,
依题意,∠PDQ为锐角或直角,即,
整理得,,所以 。
但是,当k= -1时,直线L恰过点A(-1,0)而A不在E上,故舍去,
因此,符合条件的直线L存在,所求斜率k的范围为 。
小结:向量与解析几何的结合,将传统知识与新课程内容组合,是目前数学高考的热点。
四.理解算理,多想少算
对于解析几何中不少令人兴奋不已的运算技巧,应当通过典型问题的分析,让学生理解这些技巧的运算机理,理解它的每一步骤的几何意义与代数意义,要了解它成功应当具备的条件,也要了解它的局限性。理解运算技巧的本质,有利于从机理上发现相似,拓宽技巧的应用范围与深度,产生联想迁移的效果。
例9.过点A(2,1)的直线L与所给的双曲线交于两点P1和P2,且A为线段P1P2的中点,求直线L的方程。
常规思路分析:设直线L的方程为y-1=k(x-2),代入双曲线,消去y得到关于x的一元二次方程。然后用韦达定理,利用A为线段P1P2的中点这一条件,解得k,从而得到直线L的方程。
优解:设弦的两端点的坐标为P1 (x1,y1)和P2 (x2,y2),代入双曲线得,
由中点A(2,1),所以x1+x2=4,y1+y2=2,因此KP1P2=,
即所求直线L的方程为y=4x-7。经检验,符合条件。
小结:以上解法称为“点差法”,它是一种“设而不求”的优美解法,常用之来简捷地处理有关圆锥曲线中的弦中点问题。
例10.直线交抛物线于A、B两点,F为抛物线的焦点,直线AF、BF分别交抛物线于C、D两点,求直线CD的方程。
常规思路分析:求出A、B的坐标(用a,b,p表示),写出直线AF、BF的方程,分别求出它们与抛物线的交点C、D,从而求出直线CD的方程。要得简解,我们进行深入观察、分析、比较、联想,可以发现C、D两点具有某种一致性,可以设法找出C、D两点都满足的一次方程。
优解:设C、D的坐标分别为(x1,y1)、(x2,y2),由抛物线性质知
,∴,∴。
∵A在直线上,
将代入得,即,
所以C点在直线上。
同理D点也在直线上。而经过C、D两点的直线有且只有一条,故直线CD的方程即为。
小结:我们曾经做过这道题:“若2x1-3y1=4,2x2-3y2=4,求经过两点A(x1,y1)、B(x2,y2)的直线方程”。由条件知,点A、B都在直线2x-3y=4上,而两点确定一条直线,故可得直线AB的方程即为2x-3y-4=0。以上解法就是在理解算理的基础上,将这道题的方法进行联想迁移得到的。
以上本文共介绍了四种解析几何中常用的减少计算量的方法。其实,在解决解析几何问题时,减少计算量的方法还有很多,并且不同的题目也会有不同的处理办法,只要在平时的练习中多实践、多总结,肯定能够以简驭繁、事半功倍,使解题思路构筑在较高的层面上。
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